Sistem cu Microprocesor Interfațat

1. Tema proiectului:

1. Să se proiecteze un sistem cu microprocesor interfaţat cu :

- 38 afişoare cu 7 segmente

- 16 LED- uri

- 52 afişoare matriciale

- o tastatură cu contacte mecanice cu 40 taste

2. Sistemul cu microprocesor are o interfaţă serială prin care comunică cu un alt sistem cu microprocesor. Proiectaţi interfaţa cu circuite programabile şi scrieţi o secvenţă de program pentru programarea interfeţei seriale la viteza de 2400 b.p.s..

3. Proiectaţi un protocol de comunicaţie cu calculatorul central

4. Proiectaţi structura unui program care lucrează în întreruperi pentru comanda afişoarelor şi baleierea tastaturii.

5. a. Scrieţi un program de test pentru două porturi din PC.

b. Simulaţi printr-un program funcţionarea dispozitivului de afişare. Programul de simulare va presupune că datele de afişat se află într-un fişier (nu se face comunicaţie serială, datele respectând protocolul stabilit).

Programul va funcţiona în două regimuri :

- afişare normală

- afişare pas cu pas (oprire la fiecare întrerupere).

O reprezentare grafică adecvată va permite evidenţierea informaţiei afişate.

2. Elaborarea schemei bloc

Unitatea centrală a sistemului a fost realizată cu microprocesor Z80, capacitatea acestui procesor fiind suficientă pentru a realiza sarcinile impuse de tema acestui proiect. Sistemul este prevăzut cu 2 Ko de memorie EPROM şi 1 Ko de memorie SRAM. Circuitul ales pentru memoria EPROM este circuitul 2716, iar pentru memoria SRAM am ales circuitul 2114.

Schema bloc a sistemului se poate urmări în figura de mai jos:

Schema bloc a sistemului.

Pe schema bloc am folosit următoarele notaţii pentru diferite blocuri componente:

- GT- generator de tact (implementat cu bistabil de tip D);

- RESET- circuitul de iniţializare ce oferă microprocesorului semnalul RESET;

- CTC-Z80- circuitul de numărare/temporizare folosit pentru generarea tactului transmisiei seriale şi a întreruperilor;

- C.I.S.- circuit de interfaţă serială (8251);

- C.I.P.- circuit pentru transmisia paralelă (8255);

Perifericele - reprezintă blocul cu cele 38 afişaje cu 7 segmente, cele 16 LED-uri, 52 afişaje matriciale şi tastatura cu 40 taste.

Prezenţa semnalului de tact este obligatorie la orice microprocesor pentru a asigura funcţionarea secvenţială a circuitelor interneale acestuia. Microprocesorul Z80 necesită un oscilator extern şi suportă o frecvenţă maximă de 2,5 MHz pentru varianta standard. Pe schema electrică se pot distinge două elemente principale ce alcătuiesc generatorul de tact şi anume:

- un oscilator realizat din porţi inversoare TTL, care lucrează la frecvenţa de 5

MHz impusă de cuarţ;

- un divizor cu doi al frecvenţei ,realizat cu un bistabil de tip D.

Fiecare tip de microprocesor dispune de o intrare pentru aducerea acestuia în starea iniţială. Această iniţializare (RESET) este necesară la punerea sub tansiune a microprocesorului sau ori de căte ori operatorul doreşte repornirea sistemului din starea iniţială fără deconectarea tensiunii (prin apăsarea butonului de RESET). La microprocesorul Z80 semnalul nRESET este activ pe “0” logic şi trbuie menţinut minim trei cicluri de tact pe “0” pentru a avea efect.Un circuit simplu care asigura iniţializarea automată la punerea sub tensiune sau manuală printr-un bloc extern se poate observa şi pe schema electrică. Schema se bazează pe un circuit RC cu constantă de timp suficient de mare pentru a asigura durata cerută a impulsului nRESET. După eliberarea butonului, începe încărcarea exponenţială a condensatorului, care menţine pentru un timp intrarea porţii la nivel logic “0”. Acelaşi fenomen are loc la cuplarea tensiunii de +5V. Poarta trigger Schith (7413) asigură frontul abrupt al semnalului nRESET , iar dioda ajută la descărcarea rapidă a condensatorului la decuplarea alimentării.