14. Организация работы с внешними устройствами по вводу и выводу цифровой информации.

.Считать информацию из ВУ, имеющем адрес 47.

Участок программы, выполняющий указанную пересылку, приведен на рис.1.22(все коды 16-ричные).

Адрес	Код команды				Метка	Мнемокод	Комментарии
05DE	DB	47				IN 47	Ввод в аккумулятор содержимого порта, 8-битный адрес 47 которого указан во 2-м байте команды
Рис.1.22. Строка с командой IN 47 в программе МПСУ

Этапы выполнения команды IN 47:

1). В цикле М1 на ША выставляется код 05DE, который берется из счетчика команд РС (рис.1.15). Из ячейки ПЗУ с адресом 05DE считывается код DB, который является КОП, и пересылается в регистр команд РК. Код DB расшифровывается в ДШК и устанавливается то, что команда IN 47 c кодом DB двухбайтная и будет выполняться за 3 МЦ и 10 тактов (ПриложениеА).

2). Инкрементируется (увеличивается на 1) содержимое счетчика команд РС: РС=05DF. Выполняется цикл М2: на ША выставляется код 05DF, взятый из РС, и из ячейки ПЗУ с адресом 05DF считывается код 47, который пересылается во временный регистр W.

3). Выполняется цикл М3: код 47, взятый из временного регистра W, выставляется на ША, сигналомВУ с номером 47 подключается к ШД и информация из ВУ пересылается в аккумулятор А микропроцессора.

4). Инкрементируется содержимое РС, в нем устанавливается адрес 05E0. По этому адресу располагается КОП следующей команды.

При выполнении рассмотренной команды потребовалось 2 обращения к ПЗУ и одно - к ВУ.

Запись во внешнее устройство (рис.1.20а и 1.20д)

Запись в ВУ происходит при выполнении команды OUT <№ ВУ>. Эта команда двухбайтная, поэтому в цикле М2 будет считывание из ПЗУ 2-го байта команды – операнда.

В цикле М3 во исполнение команды будет произведена запись данных в ВУ. В РСС запишется слово состояния СС7 "Запись в ВУ". В этом слове состояния бит D4=1. Логическим элементом 2И-НЕ из сигналов =0 и D4=1, взятом из РСС, формируется управляющий сигнал"Запись в ВУ", активный 0. Сигналявляется сигналом шины управления МПСУ (рис.1.4).

Пример 4.Переслать содержимое аккумулятора в ВУ, имеющее адрес 47.

Участок программы, выполняющий указанную пересылку, приведен на рис.1.24(все коды 16-ричные).

Адрес	Код команды				Метка	Мнемокод	Комментарии
05E4	D3	47				OUT 47	Вывод содержимого аккумулятора А в порт, 8-битный адрес 47 которого указан во 2-м байте команды
Рис.1.24. Строка с командой OUT 47 в программе МПСУ

Этапы выполнения команды OUT 47:

1). В цикле М1 на ША выставляется код 05E4, который берется из счетчика команд РС (рис.1.15). Из ячейки ПЗУ с адресом 05E4 считывается код D3, который является КОП, и пересылается в регистр команд РК. Код D3 расшифровывается в ДШК и устанавливается то, что команда OUT 47 c кодом D3 двухбайтная и будет выполняться за 3 МЦ и 10 тактов (ПриложениеА).

2). Инкрементируется (увеличивается на 1) содержимое счетчика команд РС: РС=05Е5. Выполняется цикл М2: на ША выставляется код 05Е5, взятый из РС, и из ячейки ПЗУ с адресом 05Е5 считывается код 47, который пересылается во временный регистр W.

3). Выполняется цикл М3: код 47 выставляется на ША, сигналом ВУ с номером 47 подключается к ШД и информация из аккумулятора пересылается в это внешнее устройство.

4). Инкрементируется содержимое РС, в нем устанавливается адрес 05E6. По этому адресу располагается КОП следующей команды.

При выполнении рассмотренной команды потребовалось 2 обращения к ПЗУ и одно - к ВУ.

19. Организация работы с внешними устройствами по вводу и выводу аналоговой информации.

МПСУ могут управлять объектами с использованием аналоговой информации, если в состав МПСУ введены аналогоцифровые (АЦП) и цифроаналоговые (ЦАП) преобразователи.

В качестве АЦП в МПСУ целесообразно применять ИМС типа КР572ПВ4, которая обеспечивает работу по 8-ми каналам аналоговых данных и имеет стандартный интерфейс для подключения к шинам МП [6]. Функциональная схема АЦП приведена на рис.1.64. Работа АЦП тактируется синхроимпульсами CLK, частота которых равна 2,5 МГц. 8 аналоговых сигналов U_BX0…U_BX7поступают на аналоговый коммутатор, который соединяет с одновходовым АЦП1 только один аналоговый сигнал AN в очередности: U_BX0, U_BX1,… U_BX7. В течение 32 мкс сигнал преобразуется АЦП1 в цифровую форму размером 1 байт и цифровой код переписывается в соответствующую ячейку ОЗУ емкостью 8 байт. По истечении 32·8=256 мкс (8 – количество аналоговых входов) все ячейки ОЗУ будут заполнены кодами всех 8-ми входных аналоговых сигналов. Далее будет следовать обновление кодов в соответствии с текущими значениями аналоговых сигналов.

Считывание кодов из ОЗУ производится по команде IN, адресная информация которой позволяет сформировать сигнал =0 и битами А2А1А0 выбрать для чтения ячейку памяти ОЗУ, а сопровождающий эту команду сигнал чтенияс помощью инвертора преобразуется в импульс единичного стробаALE, по которому выбранная ячейка ОЗУ соединяется с буфером ШД АЦП.

Вид преобразуемых аналоговых сигналов и коды выходных цифровых сигналов зависят от опорных напряжений U_ОП1иU_ОП2(табл.1.3), подводимых к АЦП1 через внешние выводы ИМС АЦП. Эти зависимости устанавливаются для всех восьми аналоговых сигналов одновременно.

Таблица 1.3

UОП1	UОП2	UВХ	Соответствие выходных кодов входным напряжениям
+2,5 V	0	0…+2,5 V	0000.0000 (0 V)…1111.1111 (+2,5V)
0	-2,5 V	0…-2,5 V	0000.0000 (-2,5 V)…1111.1111 (0V)
1,25 V	-1,25 V	-1,25…+1,25 V	0000.0000 (-1,25 V)…1000.0000 (0,0049V)…1111.1111 (+1,25V)

Из множества ИМС ЦАП [6] рассмотрим ЦАП типа КР1108ПА2. Вход ЦАП 8-разрядный (рис.1.6 и рис.1.64). Управление ЦАП осуществляется стандартными сигналами и. Вид выходного аналогового напряженияU_ВЫХ, снимаемого сAN, зависит от способа подключения выводаFC1 на землю (табл.1.4).

Таблица 1.4

Вывод FC1 заземлен	Соответствие выходного напряжения входным кодам
- напрямую	0000.0000 (0 V)…1111.1111 (+2,5V)
- через С=0,1 мкФ	0000.0000 (-1,25 V)…1000.0000 (0,0049V)…1111.1111 (+1,25V)

Питание ЦАП двухполярное: -15 В и +5 В. ИМС имеет два вывода земли: 0DV- земля цифровая и 0AV- земля аналоговая.

Рассмотрим пример реализации на основе МП системы автоматического регулирования по структурной схеме, приведенной на рис.1.65. Примем регулятор П-типа с коэффициентом передачи К=2. МП должен выполнять умножение на коэффициент К_МПцифрового кода сигнала , равного разности кодов сигналовU_ЗАДиU_ОУ. Принципиальная схема САР приведена на рис.1.64. АЦП работает в однополярном режиме, а ЦАП работает в двухполярном режиме. СигналыU_ЗАД,U_РЕГиU_ОУаналоговые, а сигналы С_ЗАД, С_ОУ, С_ε и С_РЕГцифровые (коды).

Коэффициенты передачи для ИМС АЦП типа КР572ПВ4 и ЦАП типа КР1108ПА2, примененных в схеме на рис.1.64, равны

(1.1)

Если К – коэффициент передачи П-регулятора для аналоговых сигналов (рис.1.65а), а К_МП– коэффициент передачи, реализуемый программой МП (рис.1.65б), то из сопоставления рис.1.65а и 1.65б получаем

(1.2)

Это выражение справедливо для любых типов ИМС АЦП и ЦАП. Для примененных в схеме ИМС АЦП и ЦАП с учетом (1.1) получим: К_МП=К=2.

Умножение на 2 в МП может быть выполнено циклическим сдвигом кода влево с использованием команды RLC. Например, при сдвиге влево кода 0010.1110В=2ЕН=46₁₀получим код 0101.1100В=5СH=92₁₀.

Алгоритм МП системы автоматического регулирования приведен на рис.1.66, а программа – на рис.1.67.

Блок 1: Создание выдержки времени не менее 256 мкс, чтобы ОЗУ АЦП после включения питания схемы или сброса заполнилось верными данными.

Блок 2: Ввод через АЦП кодов сигналов U_ЗАДи U_ОУ.

Блок 3: Вычисление и переход по знаку результата.

Блок 4: Подготовка кода для вывода положительного напряжения сигнала U_РЕГ. При входном коде 80 ЦАП его выходной сигнал равен 0,0049 В≈0 В.

Блок 5: Смена знака кода , так как операция умноженияна 2 через сдвиг RLC кода верна только для положительных чисел. Блок 6: Подготовка кода для вывода отрицательного напряжения сигнала U_РЕГ. Блок 7: Вывод сигнала U_РЕГчерез ЦАП.

46