Адаптер интерфейса

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………..……..3

Адаптер интерфейса……………………………………………………….4

Технические характеристики……………………………………………...4

Устройство и  принцип работы…………………………………………….5

Мультиплексор……………………………………………………………..7

Описание блока  мультиплексора………………………………………….7

Функции мультиплексора и его УГО……………………………………..7

Логическая схема  мультиплексора………………………………………..8

Анализ и принцип  работы мультиплексора……………………………..10

Кодопреобразователь………………………………...…………………...11

Описание блока  кодопреобразователя…………………………...……...11

Принцип работы кодопреобразователя…………...………………….….11

Функции и УГО кодопреобразователя…...……………………………...14

Заключение……..…………………………………………………………15

Список литературы……………..………………………………………...16

ВВЕДЕНИЕ

     Создание  современных средств вычислительной техники связано с задачей объединения в один комплекс различных блоков ЭВМ, устройств хранения и отображения информации, аппаратуры данных и непосредственно ЭВМ. Эта задача возлагается на унифицированные системы сопряжения – интерфейсы. Под интерфейсом понимают совокупность схемотехнических средств, обеспечивающих непосредственное взаимодействие составных элементов вычислительной системы. Интерфейс обеспечивает взаимосвязь между составными функциональными блоками или устройствами системы.

     Основным назначением интерфейса является унификация внутрисистемных и межсистемных связей и устройств сопряжения с целью эффективной реализации прогрессивных методов проектирования функциональных элементов вычислительной системы.

     В архитектуре современных компьютеров все большее значение приобретают внешние шины, служащие для подключения различных устройств. Сегодня это могут быть, например, внешние жесткие диски, CD-, DVD-устройства, сканеры, принтеры, цифровые камеры и прочее оборудование, подключенные через интерфейс USB, что непосредственно говорит об актуальности рассмотрения данной темы.

1.Адаптер интерфейса

     Адаптер предназначен для сопряжения приборов с ЭВМ. Он обеспечивает подключение к одному последовательному порту компьютера до  8  приборов  с  обеспечением  гальванической  развязки  и  преобразованием  уровней интерфейса RS:232  в токовый сигнал. Такое преобразование позволяет увеличить дальность линии  связи  с  прибором  до  1000  метров. 

1.1 Технические характеристики.

1.2 Устройство и принцип работы

     Подключение линий связи с приборами, линии связи с ЭВМ и сетевого питания производится к клеммникам адаптера сети. Для соединения прибора с ЭВМ служит разъем DB-9F, соединение осуществляется через модемный кабель.

       Принцип работы адаптера сети состоит в следующем. Управляющая программа компьютера осуществляет выбор одного из восьми каналов к которым подключены приборы. Для этого используются две линии последовательного порта – RTS и DTR. Сигналом RTS  коммутатор каналов адаптера сети всегда устанавливается на первый канал. Для выбора N-го канала, отличного от первого, по линии DTR необходимо послать N-1 импульс представленный на рисунке 1.

Рисунок 1 - Выбор канала подключения.

     Например  для выбора 5-го канала, после формирования импульса по линии RTS нужно послать 4 импульса по линии DTR. Для надежной коммутации длительность посылаемых импульсов и промежуток между ними должны быть не менее 1 мс.

     После выбора канала, в линии связи "АС2 – прибор" возникает ток, равный примерно 10 мА, что соответствует логической единице. Эквивалентная схема приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема подключения прибора.

     Далее компьютер посылает прибору код  команды, например: установить связь, прочитать измеренное значение, записать новый параметр и т.д. Описание протоколов обмена приведено на компакт-диске, поставляемым в комплекте с адаптером сети.

     При запросе компьютера на установку  связи прибор может ответить с  задержкой, поскольку в данный момент может быть занят измерениями. Максимальное время задержки описано в соответствующем протоколе обмена. При самостоятельном написании программы обмена на основе предоставляемых протоколов обмена, необходимо учитывать, что посылаемый источником пакет будет принят его приемником, из чего следует необходимость очистки приемного буфера сразу после окончания передачи. 

2.МУЛЬТИПЛЕКОР

2.1 Описание блока мультиплексора

     Мультиплексор- это устройство, которое обеспечивает подключение нескольких независимых  канолов к одному каналу. Он служит для коммутации цифровых сигналов.

     Мультиплексор - это управляемый кодом электронный  коммутатор, который соединяет один из своих m информационных входов с выходом. Десятичный номер соединяемого входа есть эквивалент двойного кода на n адресных входах. Информационные и адресные входы мультиплексора находятся в следующем соотношении: m = 2ⁿ.

     Кроме информационных и адресных входов, некоторые мультиплексоры имеют  еще разрешающий (стробирующий) вход Е с активным лог. "0", то есть при Е = 0 функционирование мультиплексора разрешено.

     Мультиплексор в вычислительных устройствах используется для записи в регистр кодов, поступающих  из разных запоминающих устройств ввода.

2.2 Функции мультиплексора и его условно-графическое

обозначение (УГО)

     Основной  функцией мультиплексора является соединение информационного входа (m) с выходом. УГО мультиплексора приведено на рисунке 3.

     Существуют  мультиплексоры, с максимальным соотношением числа подключенных информационных каналов и числа адресных входов, серии K155KП1) в которых число информационных каналов составляет 16, а число адресных входов 3.

Рисунок 3 – Условно - графическое обозначение мультиплексора, где D0-D5 - информационные входы; A1-A3 - адресные входы; Q – выход 

2.3 Логическая схема мультиплексора

     Выполним  анализ мультиплексора, коммутирующего m=6 информационных входов, число адресных входов определяется из отношения m=2ⁿ , где n – число разрядов адреса (или число адресных входов). Так для m=6 n=3, т.е. адресные входы: A1, A2, A3. Приведем таблицу истинности требуемого мультиплексора. 

Таблица 1 - Таблица истинности мультиплексора.

     Запишем логическую функцию выхода  

     Q = D₀ × А₃' × А₂' × A₁' v D₁ × А₃' × А₂' × A₁ v D₂ × А₃' × А₂ × A₁' v D₃ × А₃' × А₂ × A₁ v D₄ × А₃ × A₂' × A₁' v D₅ × А₃ × A₂' × A₁ 

     Приведем  логическую схему мультиплексора по полученной логической функции (Рисунок 4).

Рисунок 4 - Логическая схема мультиплексора 
 
 

2.4 Анализ и принцип работы мультиплексора

     Для того чтобы проанализировать работу мультиплексора допустим, что при  подключении D=4 канала информационного входа по таблице истинности определяем, что на адресные входы будет подан двоичный кол 100₂ (A3, А2, А1). На выходе Q мультиплексора сигнал будет в том случае если есть наличие стробирующего импульса, который позволяет передать логический уровень того информационного входа номер которого в двоичной форме задан на адресных входах, при его отсутствии сигнала на выходе не будет.

     Если же на адресные входы подать адрес A3, А2, А1= 010₂, то на выход Q будет передан сигнал информационного входа с адресом 010₂ т. е. D2, но при наличие стробирующего импульса.

     Произведем  выбор микросхемы мультиплексора с  числом информационных входов D n=6, выбираем микросхему К155КП7 рисунок 5. 

     Рисунок 5 УГО микросхемы мультиплексора К155КП7 Назначение выводов микросхемы: 10,9,8 — адресные входы; 4,3,2,1,15,14,13, 12 - входы; 5,6 - выходы; 16 - U пит; 8 - общий; 7 - вход разрешения 

3.КОДОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ.

3.1 Описание блока кодопреобразователя

     Кодопреобразователем  называется комбинационное логическое устройство, преобразующее входной  позиционный код одного типа в  выходной позиционный код другого  типа.

     Для примера рассмотрим кодоопреобразователь, преобразующий двоичные коды цифр 0, 1, ..., 9 в сигналы, подаваемые на выводы семисегментного индикатора с целью отображения этих цифр. 

3.2 Анализ и принцип работы кодопреобразователя

     Анализ кодопреобразователя начинается, как и для дешифратора, с составления таблицы истинности. Входной позиционный код имеет разрядность n = 4, число его кодовых комбинаций N₁ = 16. Выходной код также позиционный, его разрядность k = 7, а число кодовых комбинаций могло бы быть N₂=128. Но отображаться должно только 10 цифр (таблица 2). 

Таблица 2 - Таблица истинности кодопреобразователя

      Правая  часть таблицы 2 заполнена с учетом конфигурации цифр и привязки сигналов к сегментам индикатора.

     Следующим этапом проектирования является получение  минимизированных выражений. 

     А=ХЗ×Х2×Х1'×Х0;

     В=ХЗ×Х2×Х1'×Х0'+ХЗ×Х2'×Х1'×Х0;

     С=ХЗ×Х2×Х1×Х0'+ХЗ×Х2'×Х1'×Х0';

     D=X3×X2×X1×X0+X3×X2'×X1×X0';

     Е=ХЗ×Х2'×Х1×Х0;

     F=X3'×X2'×X1×X0;

     G=X3'×Х2'×Х1×Х0'.

     X'-отрицание  (инверсия)

     Как видно из полученных формул, отдельные  компоненты встречаются по несколько раз. Например, компонент

     ХЗ×Х2×Х1'

     встречается в двух формулах - для А и В. Такой компонент необходимо сделать  обобществленным и использовать его выходной сигнал в тех схемах, где он фигурирует.

     Выделим все неоднократно встречающиеся компоненты, обозначая их буквами Y0, Y1, Y2, и т. д., указывая справа в скобках функцию, где данный компонент встречается. В проектируемой схеме имеется 5 таких компонентов:

     Y0=ХЗ×Х2×Х1' (для А, В);

     Y1=X3×X2×X1 (для С, D);

     Y2=X3×X2'×X1 (для Е, D);

     Y3=X3'×X2'×X1 (для F, G);

     Y4=X3×X2'×X1' (для В, С). 

     Произведя подстановку, получим окончательные  формулы для схемы кодопреобразователя:

     A=Y0×X0;

     B=Y0×X0'+Y4×X0;

     C=Y1×X0'+Y4×X0';

     D=Y1×X0+Y2×X0';

     E=Y2×X0;

     F=Y3×X0;

     G=Y3×X0'.

     Пример  реализации вышеперечисленных формул изображен на рисунке 6.

     Входной позиционный код вводится с помощью ключей 0, 1, 2, 3 сигналы Х0, X1, Х2, ХЗ соответственно. Выходные клеммы обозначены буквами А...G.

3.3 Функции и условно-графическое

  обозначение кодопреобразователя

       Преобразователь двоично-десятичного кода в код  семисегментного индикатора, числа  на табло и пультах, индицируются, как правило, в десятичном коде. Для  преобразования двоично-десятичного  кода в код семисегментного индикатора выбираем микросхему дешифратора К514ИД1 (рисунок 7). Назначение выводов: 7,1,2,6 - входы; 4 - гашение; 8 - общий; 16 - U пит; 9-15 - выходы.

Рисунок 7 - Микросхема преобразователя К514ИД1

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 
 

     Основные  итоги моей курсовой работы. В этой работе я исследовал адаптер интерфейсов, изучил его технические характеристики, узнал о его достоинствах и недостатках. Также был проведен анализ и пояснен принцип работы блока мультиплексора и кодопреобразователя, были приведены основные функции, УГО, логические и принципиальные схемы данных блоков. Основной функцией блока мультиплексора является соединение информационного входа с выходом. Кодопреобразователь преобразует входной позиционный код одного типа в выходной код другого типа. 
 

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

1. Калабеков В. А., Мамзелев И А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. — М.: Радио и связь, 2007.
2. Цифровые и аналоговые интегральные схемы: Справочник/С. В. Якубовский и др.; под ред. С. В. Якубовского. - М.: Радио и связь, 2000.
3. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах: Справочник /Т. Н. Пухальский, Т. Я. Новосельцева. - М.: Радио и связь 2001.
4. Шило В. JI. Популярные микросхемы: Справочник. - М.: Радио и связь, 2003.
5. Мышляева И. М. Цифровая схемотехника. Учебник для сред. проф. образования. - М.: 2005.