УЧПУ.
Общие положения.
Структурную схему современного УЧПУ можно представить в следующем виде.
Основой устройства ЧПУ является логико - вычислительный блок, задачей которого является прием рабочей информации, в частности, управляющей программы для работы управляемого оборудования и преобразования полученной информации в вид, необходимый для работы оборудования. На этот блок возлагаются также функции диагностики процесса управления и организационно – статистические функции. К логико – вычислительному блоку подключаются следующие исполнительные блоки:
- контроллеры для управления элементами электроавтоматики оборудования,
- контроллеры управляемых координат,
- периферийные устройства,
- пульт оператора,
- система электропитания.
Контроллеры электроавтоматики работают по своей отдельной программе, выполняемой либо центральным процессором логико – вычислительного блока (пассивные контроллеры), либо собственным процессором ( активные контроллеры).
Контроллеры управляемых координат предназначены для непрерывного контроля перемещения рабочего органа и управления исполнительным приводом каждой координаты. Контроллер (контроллеры) работает также по своей программе, выполняемой либо центральным процессором, либо автономными процессорами по каждой координате в отдельности.
Периферийные устройства предназначены для информационного обеспечения работы УЧПУ:
- ввод управляющей программы с внешних носителей,
- вывод управляющих программ на внешние носители с целью изменения или архивирования.
Пульт оператора предназначен для связи оператора с УЧПУ:
- ввод управляющей программы вручную,
- коррекция управляющих программ
- настройка точек отсчета,
- пуск и остановка работы оборудования,
- контроль за работой оборудования,
- другие функции.
2. Логико-вычислительный блок.
Все современные системы управления технологическим оборудованием строятся на основе элементов вычислительной техники. Тип, состав, количество и взаимосвязь таких элементов зависят от назначения, функциональных характеристик системы, требований по качеству и надежности управления. Структурная схема логико-вычислительного блока вместе с обслуживающими блоками показана на рис.1.1
ОЗУ – оперативное запоминающее устройство предназначено для хранения отрабатываемой в данный момент управляющей программы, хранения результатов промежуточных расчетов, например, при интерполяции, хранения изменяемых переменных, например, данных о состоянии управляемого процесса при адаптивном управлении. К ОЗУ предъявляются повышенные требования по надежности, поэтому некоторые УЧПУ, например, МС2101 снабжены специальным блоком контроля и автоматического исправления ошибок на основе кода Хемминга.
ПЗУ – постоянное запоминающее устройство предназначено для хранения основного неизменяемого программного обеспечения УЧПУ. Данное ПМО записывается ПЗУ в момент изготовления устройства. Поскольку окончательная сборка станка производится на других предприятиях, частично ПМО, в частности, касающееся управления электроавтоматикой, готовится на заводе изготовителе станков, поэтому хранится в устройствах внешней памяти и перед началом работы станка выгружается в оперативную память УЧПУ.
Архив – память - устройства памяти для длительного хранения изменяемой информации. В этом устройстве может содержаться архив управляющих программ, значения настроечных параметров УЧПУ (например, величины люфтов в приводах рабочих органов, коэффициенты усиления приводов, величины коррекции инструментов и т.п.). В этом устройстве может частично храниться и ПМО УЧПУ, в частности, программы работы электроавтоматики конкретных станков.
Система прерываний – ряд устройств, обеспечивающих обслуживание отдельных частей УЧПУ в режиме прерываний и в соответствии с присвоенными приоритетами. В УЧПУ используются три вида прерываний: радиальное, векторное и комбинированное.
Порты связи - предназначены для организации обмена информацией между отдельными структурными составляющими УЧПУ. В современных УЧПУ используются такие порты, как параллельные типа LPT, последовательные типа RS232, USB, I2C, Ethernet и др.
Устройства ввода – вывода предназначены для ввода в память УЧПУ текстов управляющих программ, сопроводительной документации и вывода этой информации с целью архивирования, размножения, коррекции и т.п.. В качестве таких устройств используются различные перфоленточные механизмы (в старых моделях), накопители на гибких дисках, на устройствах ФЛЕШ –памяти. В УЧПУ типа МС2101 применялись устройства ввода - вывода со специальных кассет внешней памяти на ЦМД – кристаллах.
Устройства индикации - предназначены для индикации состояния УЧПУ и различной информации при работе оператора. Устройства индикации выполняются в двух видах: в виде различного типа дисплеев для отображения больших объемов информации и виде отдельных индикаторов, сигнализирующих о состоянии отдельных частей управляемого оборудования.
Подсистема электропитания – предназначена для выработки различных напряжений, необходимых для работы составляющих блоков УЧПУ. На подсистему возлагаются также задачи защиты УЧПУ от внешних и внутренних помех и нарушений обеспечения электроэнергией.
Примечание. Подробно устройство отдельных узлов будет рассмотрено в соответствующих разделах курса.
Программируемый таймер.
Таймер предназначен для синхронизации работы задач программного обеспечения УЧПУ. Таймер реализован в виде БИС типа К1801ВП1-038. Принцип работы таймера типичный для таких устройств: В основе таймера управляемый счетчик для подсчета числа тактов или числа внешних событий. По пришествии заданных чисел тактов или событий, формируется об этом сообщение в виде запроса на прерывание. Управление таймером производится с помощью двух регистров: регистра состояния и регистра данных. Формат регистра состояния приведен в таблице 2.4.
Таблица 2.4.
 |
Разряды регистра
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
 |  |  |  |  |  | ||||||
Выбор режима
Код вектора прерывания
Пуск / останов
Выбор тактовой частоты CLC2 /CLC1
Маски - причины внешних событий
Маска - причина внутреннего события (бит ошибки).
Таймер может работать в одном из четырех режимов, представленных в таблице 2.5.
При первом режиме работа таймера происходит по следующему алгоритму:
- запись в регистр данных числа, равного n = t / f, где : t - время, по прошествии которого должен быть сформирован выходной сигнал таймера, f - выбранная входная тактовая частота ( см. таблицу 2.6.),
- пуск таймера - запись 1 в 6-ой разряд регистра состояния,
- ожидание сигнала прерывания от таймера, останов таймера - автоматический сброс 6 -го разряда регистра состояния.
Следующий цикл повторяет все операции.
Таблица 2.5.
| Режим работы | 1 разр. | 0 разр. |
| Однократный отсчет уставки Многократный отсчет уставки Подсчет внешних событий Фиксация времени появления события | 0 0 1 1 | 1 0 0 1 |
Второй режим работы таймера аналогичен первому, за исключением того, что после формирования сигнала конца отсчета таймер повторяет цикл. При этом величина у ставки записывается в счетчик из буферного регистра, а остановки таймера не происходит. Таймер прекращает работы после принудительной записи в регистр состояния 0 в шестой разряд.
В третьем режиме программируемый счетчик таймера подсчитывает число внешних событий, при этом состояние счетчик каждый раз переписывается в выходной буфер, который может быть прочитан в любое время. Максимальное число событий составляет: N = 2 16, поэтому для подсчета любого числа событий таймер формирует сигнал запроса на прерывание после каждого переполнения счетчика.
В четвертом режиме производится фиксация времени появления события, при этом за начало отсчета времени принимается момент пуска таймера. Появление события фиксируется запросом на прерывание, а время определяется по состоянию счетчика из условия: t = N / f, сек, где: N - состояние счетчика, f - тактовая частота.
Тактовая частота для любого режима может быть выбрана из таблицы 2.6.путем задания соответствующего разряда регистра состояния.
В реальном устройстве ЧПУ МС2101 на входы EVN таймера поданы различные частоты со схемы синхронизации, а в качестве сигнала CLC2 частота 8 Мгц, CLC1 - частота 4 Мгц.
Таблица 2.6.
| 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | Разряды регистра Источник сигнала |
| 1 0 0 0 0 0 0 0 0 | * 1 0 0 0 0 0 0 0 | * * 1 0 0 0 0 0 0 | * * * 1 0 0 0 0 0 | * * * * 1 0 0 0 0 | * * * * * 1 0 0 0 | * * * * * * 1 0 0 | * * * * * * * 1 0 | EVN7 EVN6 EVN5 EVN4 EVN3 EVN2 EVN1 CLC2 CLC1 |
Принципиальная схема БИС таймера приведена на рис. 2.10
42 + 5 в.
17 MSA AD0 1
19 MSR AD1 2
18 MSW AD2 3
20 WBT AD3 4
22 CLC 1 AD4 5
23 CLC 2 AD5 6
24 EVN 1 AD6 7
25 EVN 2 AD7 8
26 EVN 3 AD8 9
27 EVN 4 AD9 10
28 EVN 5 AD10 11
29 EVN 6 AD11 12
30 EVN 7 AD12 13 Рис.2.10. Принципиальная
31 VU AD13 14 схема таймера
32 IN 1 AD14 15
33 IN 2 AD15 16
34 IN 3 ST 40
35 IN 4 ASW 39
36 EII INT 37
41 CLR EIO 38
21
.Таймер имеет встроенную интерфейсную часть, поэтому включается непосредственно в магистраль:
- AD0...AD15 - шина адрес / данные,
- MSR - чтение с магистрали,
- MSW - запись в БИС,
- ASW - ответ на обращение к таймеру,
- INT - запрос на прерывание,
- EII - входной сигнал предоставления прерывания,
- EIO - выходной сигнал предоставления прерывания,
- CLC1 - тактовая частота 1 - 8 Мгц,
- CLC2 - тактовая частота 2 - 4 Мгц,
- EVN1...EVN7 - входы внешних событий,
- VU - сигнал инициализации БИС - селектор неизменяемой части адреса,
- IN1...IN4 - изменяемые разряды адреса БИС :AD2...AD5?
- CLR - сброс внутренних регистров БИС.
Групповые ОУ - клавиатуры.
Конструктивно групповые ОУ представляют собой совокупность одиночных ОУ, выходные сигналы которых определенным образом кодируются и передаются в исполнительное устройство по каналам связи с ограниченным числом линий связи. Число этих линий зависит с одной стороны от числа таких одиночных ОУ, с другой от способа шифрации и передачи информации. Существует два способа шифрации сигналов в клавиатурах: линейный и матричный. Рассмотрим их подробнее.
Устройства индикации. (УИ).
Устройства индикации предназначены для отображения визуальной информации о состоянии управляемого оборудования и используемой оператором или наладчиком. Основными требованиями к УИ являются:
- надежность работы,
эффективность индикации ( размеры знаков, угол обзора, мощность излучения, цвет, КПД и т.д.),
объем одновременно индицируемой информации,
безопасность,
ремонтопригодность.
В настоящее время существует большое число индикаторов [ 1 ] , различающихся по принципу работы, конструктивному исполнению и другим параметрам. На рис. 3.17. приведена краткая классификация УИ, используемых в устройствах ЧПУ. УИ делятся на две группы: одиночные и групповые. Как и в случае с органами управления, к одиночным индикаторам относятся такие, в которых каждый светящийся элемент управляется с использованием отдельной сигнальной линии в канале связи индикатора с УЧПУ.
К групповым индикаторам (дисплеям) относятся такие, в которых управление идет по ограниченному числу сигнальных линий, а увеличение объема индицируемой информации производится за счет соответствующей шифрации информации с последующим декодированием. Рассмотрим подробнее устройство и принцип работы некоторых УИ.
Устройства индикации в УЧПУ
 |
Одиночные устройства Групповые устройства (дисплеи)
 |  |
Одноэлектродные Многоэлектродные Однострочные Многострочные
 |  |  | |||
Накальные Газоразряд. Полупров. Газоразряд Полупров. Газоразряд ЭЛТ
ЖКИ
Точечные Линейчатые Символьные Матричные
Рис. 1.17. Классификация устройств индикации УЧПУ.
Одиночные индикаторы.
Среди одиночных индикаторов довольно широкое распространение получили накальные индикаторы. Они применяются в основном для индикации медленно меняющихся процессов, обладают большой светоотдачей, поэтому используются в цепях с большими токами и напряжениями, а также при значительном удалении индикатора от места нахождения оператора или наладчика. Цвет свечения индикаторов обычно белый, а нужный цвет достигается использованием соответствующих светофильтров. Крупным недостатком накальных индикаторов является их низкая живучесть, что требует их частой замены, критичны они также и к вибрациям. Схема включения накальных индикаторов зависит главным образом от мощности используемого индикатора. . На рис.3.18. показаны некоторые схемы включения накальных индикаторов. В УЧПУ накальные индикаторы применяются для сигнализации наличия сетевого питания, подсветки табло и в других случаях требующих большой мощности излучения. Накальные индикаторы всегда являются одноэлектродными, т.е. имеющими в одном конструктивном корпусе один светящийся элемент.
Е пит. Е пит. Е пит. Е пит. Е пит.
а. б. в. г . д
.
 | ||||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||
 | | |||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||
 |  |  | ||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||
 |  | |||||||||||||||||||
Рис. 1.18. Схемы включения накальных УИ.
а. Е пит. до 30 в. I до 20 ма. б. Е пит. до 100в. I до 100 ма. в. Е пит. до 300в. I до 2а.
г. Е пит. до 220 в. I до 10а. д. Е пит. до 220в. I до 5а.
Более разнообразными свойствами обладают газоразрядные индикаторы, принцип действия которых основан на возникновении электрического разряда в газовом промежутке под действием приложенного напряжения. Данные индикаторы бывают как одноэлектродные, так и многоэлектродные. В последнем случае световой вид отображаемой информации соответствует конструктивному виду электрода или составляется из отдельных геометрических фигур, например, отрезков прямых линий. На рис. 3.19 показана схема включения точечного газоразрядного индикатора.
Газоразрядные индикаторы по сравнению с накальными имеют малый ток потребления, имеют большой ресурс работы, но имеют один существенный недостаток - требуют приложения большого (не менее 180 вольт) напряжения для возникновения разряда и несколько меньшее, но достаточно высокое (до 150 вольт) поддерживающее напряжение, поэтому чаще всего такие индикаторы применяются в цепях с высокими напряжениями, например, для индикации наличия сетевого питания УЧПУ. Газоразрядные индикаторы имеют очень малые токи потребления до 10...15 ма, поэтому в цепи индикатора обязательно устанавливается балластный резистор, величина сопротивления которого рассчитывается по формуле:
R = Uвх / Iмах (ом)
где: Uвх - величина входного напряжения на индикаторе, вольт, Iмах - предельно допустимое значение тока через данный индикатор по паспорту, ампер. Для управления газоразрядными УИ из-за высокого напряжения применяют либо реле, либо специальные высоковольтные транзисторы.
Для индикации в цепях с низкими уровнями сигналов более эффективными являются полупроводниковые УИ, в частности, светодиодные. На рис. 3.20. показан способ включения светодиодного индикатора. . Напряжение питания таких индикаторов лежит в пределах 2,5 ... 10 вольт, и также как и в газоразрядных требуется малый ток (10...20 ма), поэтому в цепи индикатора обязательно наличие балластного резистора, рассчитываемого по той же формуле.
R б R б
+ Е пит.
 | |||||||||
 |  | ||||||||
 |  | ||||||||
U сигн. &
 |
Рис. 1.19 Схема включения Рис. 1.20 Схема включения
Газоразрядного индикатора. Светодиодного индикатора.
Для увеличения объема индицируемой информации в одиночных индикаторах широко применяются многоэлектродные УИ, из которых наибольшее распространение получили газоразрядные и светодиодные индикаторы.
Из газоразрядных УИ чаще всего применяются символьные газоразрядные индикаторы типа ИН4, ИН14 и аналогичные им. Для их включения разработаны специальные дешифраторы с высоковольтными усилителями в интегральном исполнении, например, микросхемы К155ИД1, К511ИД1 и др. На рис.3.21 показана схема включения индикатора типа ИН14. Этот индикатор представляет собой многокатодный газоразрядный прибор с одним анодом. Все катоды по форме соответствуют очертаниям индицируемых символов - цифр, включая и десятичную точку.
К155ИД1 ИН14Б
 | |||||
 | | ||||
0
1 1
2
2 3
4 + 200 в.
4 5
6
8 7
8
9
Рис. 1.21. Схема включения символьного газоразрядного индикатора.
Существуют также индикаторы с очертаниями букв и специальных знаков. Поскольку включен всегда может быть только один катод, то достаточно установить один ограничивающий резистор в цепи анода. Управление катодами (подача на них напряжения низкого уровня) осуществляется с помощью специального дешифратора (микросхема К155ИД1), на вход которого подается четырехразрядный двоичный код ТТЛ - уровня. Подобная индикация может применяться в устройствах ЧПУ для индикации любой буквенно-цифровой информации, например, величины координаты, значения подачи, номера инструмента и т.п. Данные индикаторы обладают достаточно большой светоотдачей и высокой надежностью работы, однако как все газоразрядные приборы требуют высокого напряжения для своей работы.
В цепях с низким уровнем напряжений применяются полупроводниковые, в основном, светодиодные индикаторы двух типов: линейчатые и матричные. На рис. 3.22 Приведена схема индикации на основе семисегментного светодиодного индикатора типа АЛС324. Данный индикатор выполнен по схеме с общим анодом, поэтому в цепях катодов установлены ограничительные резисторы. Резисторы установлены в каждом катоде, так как одновременно могут быть включены два и более катодов. Сегменты представляют собой световые отрезки линий, расположенных определенным образом, из которых можно составить очертания цифр и некоторых букв. В составе индикатора есть также сегмент, отображающий десятичную точку, что позволяет строить индикаторы для отображения информации в привычной десятичной форме. Для управления сегментами также разработаны специальные дешифраторы: на приведенной на рис. 3.22 схеме показан дешифратор типа К514ИД2, предназначенный для работы с семисегментными индикаторами с общим анодом. Дешифратор типа К514ИД1 применяется для работы с индикаторами с общим катодом и раздельными анодами. На вход таких дешифраторов подается четырехразрядный двоичный код.
 |
К514ИД2 АЛС324
1 A A 
A 2 B B
F 4 C C
B 8 D D
G Гаш. E E
F F
E C G G
H
D H H
Анод
Рис.1.22. Принципиальная схема индикатора АЛС324 и схема его включения.
Существуют индикаторы со встроенными дешифраторами, например, индикатор типа 490ИП2 представляет собой семисегментный линейчатый индикатор со встроенным дешифратором, поэтому на входы индикатора подается только питающее напряжение и входной четырехразрядный двоичный код.
Линейчатые индикаторы просты и удобны в управлении, однако качество отображаемых символов, особенно букв, оставляет желать лучшего. Поэтому для более качественного отображения в современных устройствах ЧПУ применяются матричные индикаторы с различным числом строк и столбцов.
На рис.3.23 показан пример матричного светодиодного индикатора с размерами матрицы 7х5, т.е. знакообразующее поле состоит из семи строк и пяти столбцов, составленных из светодиодных точек.
Для уменьшения числа линий управления таким индикатором, формирование изображения в нем производится построчно с большой скоростью переключения строк, что создает у оператора впечатление непрерывного свечения индикатора. На изображенной на рис.3.23 схеме изображение формируется следующим образом. На аноды составляющих строку светодиодов последовательно подается высокий (единичный) потенциал, а на катоды светодиодов, составляющих данную строку, подается код, разряды которого имеют нулевые значения для светящихся точек и единичные - для несветящихся (темных) точек. Часто строки таких индикаторов называют строками разложения, поскольку они являются составляющими строками изображения индицируемого символа. Таким образом, для индикации нужных символов на входы столбцов и строк необходимо подавать сигналы в соответствии с таблицей кодирования каждого символа.
2
 | |||||||||||
 |  |  | | | |||||||
12
3
4
 | |||||||||||
| |  |  |  | | |||||||
11
10
9
7 5 1 8 14 13
Рис. 1.23. Расположение светодиодов и принципиальная схема матричного индикатора типа АЛ306 В…Е.
Фрагмент таблицы кодирования символа «7» приведен в таблице 3.2.
Как видно из рис.3.23 схема управления такими индикаторами сложнее, чем линейчатыми, поэтому матричные индикаторы применяются обычно в составе различного типа дисплеев, устройство которых рассмотрено ниже.
Таблица 3.2.
| Код столбца | Код строки разложения |
| 0000 11110 11110 11101 11011 11011 11011 | 1000000 0100000 0010000 0001000 0000100 0000010 0000001 |
В тех случаях, когда требуется индикация сигнала, не имеющего цифрового значения, применяются простые индикаторы уровня сигнала. На рис. 3.24. показан пример такого индикатора на основе светодиодной сборки АЛС317В. Для управления каждым светодиодом применяются ряд компараторов, настраиваемых с помощью резисторов на различные уровни срабатывания. По мере увеличения уровня сигнала срабатывают соответствующие компараторы, зажигая требуемые светодиоды. Такие индикаторы применяются в тех случаях, когда не требуется высокая точность и дискретность отображения уровня сигнала. Если же требуется отображать сигнал с высокой точностью и малой дискретностью целесообразно сигнал преобразовать в цифровой вид с помощью устройств АЦП, а в дальнейшем применять рассмотренные выше индикаторы.
Uвх К1 R6 D1 +E пит.
 |  | ||
R1 K2 R7 D2 6
 | |||
 | |||
R2 
K3 R8 D3
 |
R3 
K4 R9 D4
1 2 3 4 5
R4 K5 R10 D5
U опорн.
R5
Рис. 1.24 Схема включения и расположение светодиодов индикатора АЛС 317В.
Однострочные дисплеи.
Однострочные дисплеи как правило составляются из одиночный индикаторов с соответствующей коммутацией входных и выходных сигналов. На рис. 3.25 Показан пример построения однострочного 16 - ти разрядного дисплея, собранного на семисегментных индикаторах типа АЛ305Г. Работа самих индикаторов рассмотрена выше. Работает дисплей следующим образом.
Информация, подлежащая выводу на дисплей, предварительно внешним активным устройством записывается в ОЗУ. Емкость ОЗУ (количество ячеек памяти) равно числу одновременно присутствующих на дисплее символов, в нашем случае достаточно 16 ячеек. Разрядность ячеек равна числу активных входов дешифраторов, управляющих индикаторами - 4. Действительно, как следует из таблицы 3.3. Для полной идентификации кодов цифр достаточно использовать четыре младших разряда двоичного кода символов.
И1 АЛ305В И16 АЛ305В
 |  |  |  |  | | | | | | | | | |
RAM R1 R106
A0
A1 K514ИД2 К514ИД2
А2 1 1 2 4 8 г 1 2 4 8 г
А3 2
4
ГТИ 8
0
ST 1 DS
1 1 11 4x16
С 2 2 2212
4 4 4
8 8 8 15 14
16 15
Рис.1.25. Функциональная схема однострочного 16-ти знакового дисплея.
Таблица 3.3.
| Цифра | Двоичный код символов цифр. |
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 | 00110001 00110010 00110011 00110100 00110101 00110110 00110111 00111000 00111001 00110000 |
Информация в ОЗУ записывается в той последовательности, в которой она должна отображаться на дисплее, т.е. в ячейке с адресом 0000 находится код первого (слева) символа дисплея, в ячейке с адресом 0001 - второго и т.д. То есть адрес ячейки должен соответствовать адресу знакоместа на дисплее. Во время работы дисплея импульсы тактового генератора поступают на двоичный счетчик СТ, выходы которого поступают на адресные входы ОЗУ и на дешифратор знакоместа ДШ. Выбранный из ОЗУ код символа подается на информационные входы всех дешифраторов ДШ1...ДШ16, управляющих индикаторами. Одновременно состояние счетчика СТ дешифрируется на ДШ, с выхода которого снимается разрешающий сигнал на один из дешифраторов ДШ1..ДШ16, а именно на тот, который управляет активным индикатором. Например, при состоянии счетчика 0000 считывается код из ячейки 0000, а с дешифратора ДШ с выхода «0» снимается сигнал управления дешифратором ДШ1, т.е. активизируется первый индикатор. При состоянии счетчика 0001 - второй и т.д. После полного цикла счетчика (последнее состояние 1111), снова активизируется первый индикатор. Для лучшего изображения частота тактового генератора должна быть как можно выше. Минимальная частота определяется из условия:
F min = 24 N,
где: N - число разрядов дисплея (число знакомест).
Максимальная частота ограничивается частотными характеристиками используемых индикаторов.
Линейчатые индикаторы, как указывалось выше, не позволяют получить качественное изображение индицируемых символов, поэтому более приемлемыми для дисплеев являются матричные индикаторы. На рис.3.26 приведена схема также шестнадцатиразрядного дисплея на основе матричных индикаторов типа АЛ306В.
В структурной схеме данного индикатора, по сравнению с рассмотренной выше, добавлены два функциональных элемента: счетчик - делитель на 7, играющий роль счетчика строк разложения индицируемых символов и знакогенератор ЗНГ для преобразования двоичного кода символа в коды строк разложения каждого символа. Обычно знакогенератор представляет собой ПЗУ, запрограммированное в соответствии с таблицей кодировки строк разложения символов. В таблице 3.4. приведен фрагмент таблицы кодирования ПЗУ для символа «3».
И1 -АЛ306В И16-АЛ306В
ST DS 1
С 1 1 2
2 2 3
4 4 4
5
ГТИ P 6
7
 |
ROM
1
RAM 1 ROM
2 2 В В
1 3 3
2 1 4 4 1 1
4 2 5 5 2 2
8 3 6 6 3 3
4 7 7 4 4
5 8 8 5 5
6 9 99
 |  | |  |  | |||||||||
 | |||||||||||||
 | |||||||||||||
0
ST DS 1
C 1 1 2
2 2
4 4
8 8
15
Рис. 1.26. Образец изображения и функциональная схема однострочного 16-тизнакового дисплея на матричных индикаторах.
Таблица 3.4.
| № строки | Разряды адреса ПЗУ 9 8 7 6 5 4 3 2 1 | Разряды данных ПЗУ 5 4 3 2 1 |
| 1 2 3 4 5 6 7 | 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 | 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 |
Работает дисплей следующим образом. Информация, подлежащая выводу на дисплей, как и в предыдущем случае, внешним активным устройством записывается в ОЗУ. Импульсы тактового генератора поступают на вход счетчика делителя на 7, который через дешифратор К155ИД7 начинает сканировать строки разложения символов, при этом код символа из ОЗУ выбирается по адресу, задаваемому выходами счетчика - делителя на 16 как и в предыдущем случае, аналогично активизируется и соответствующий индикатор выходом дешифратора К155ИД3. Выбранный из ОЗУ код символа подается на старшие (4...9) разряды адреса знакогенератора. На младшие же разряды адреса знакогенератора подаются выходы счетчика делителя на 7. Таким образом совокупность состояний двух счетчиков задают адрес строки разложения индицируемого символа. Код строки разложения, снимаемый с выходов знакогенератора, подается на столбцы всех матричных индикаторов. Но поскольку активен всегда только один индикатор, управляемый соответствующим выходом дешифратора на 16, то
Как видно из рис.3.23 схема управления такими индикаторами сложнее, чем линейчатыми, поэтому матричные индикаторы применяются обычно в составе различного типа дисплеев, устройство которых рассмотрено ниже.
в каждый момент времени загораются светодиоды той строки, которая задана дешифратором К155ИД7, а в строке те диоды, которым соответствуют «нулевые» значения разрядов в коде строки разложения. Дальнейшая работа аналогична рассмотренной выше. После прохода 112 (7х16) тактовых импульсов на дисплей будет выдана вся информация и цикл повторится. Как и в предыдущем случае для улучшения качества индикации тактовая частота должна быть как можно выше. Минимальная частота в этом случае определится из зависимости:
F min = 24 N M
Где: N - число знакомест в дисплее, М - число строк разложения изображения символов.
Конструктивное исполнение индикаторов весьма разнообразно. Существует ряд индикаторов специально предназначенных для использования в однострочных дисплеях. Так индикатор типа АЛС318 ...Г. представляет собой набор из 9 одиночных светодиодных семисегментных линейчатых индикаторов с внутренним объединением анодов и катодов всех разрядов и выводом управляющих сигналов от каждого разряда.
Газоразрядная панель типа ГИП-10 представляет собой набор газоразрядныхсемисегментных индикаторов. Существует и ряд других индикаторов для использования их в однострочных дисплеях и выполненных в одном корпусе.
Двух - трехстрочные дисплеи составляют обычно из однострочных с объединением некоторых функциональных элементов, например, ОЗУ. Если же требуется вывод большего объема информации, применяют многострочные дисплеи.
В настоящее время получили широкое распространение однострочные дисплеи со встроенными элементами управления. В качестве примера можно рассмотреть устройство двухстрочного дисплея типа TIC107. Общий вид дисплея показан на рис.
Дисплей состоит из двух строк по 16 символов в каждой строке. Символ формируется в поле матрицы светодиодов с размерами 5х8. Отображение информации осуществляется специальной встроенной схемой, работающей по алгоритму, вводимому в память дисплея. Связь дисплея с внешней схемой осуществляется по шинному интерфейсу типа I2C.
6.2.2. Многострочные дисплеи.
Многострочные дисплеи, используемые в УЧПУ, бывают двух видов: на газоразрядных панелях (ГИП) и на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ). Дисплеи на основе ЖК - панелей являются весьма дорогостоящими и в УЧПУ пока не применяются. Рассмотрим принцип работы и устройство некоторых многострочных дисплеев.
Пример 1. Многострочный дисплей на основе газоразрядной панели ГИП 256х256. Эта панель представляет собой газоразрядный прибор матричного типа. Матрица образована двумя панелями - электродами, каждая из которых состоит из 256 проводников. Схематичное изображение индикатора показано на рис. 3.28 . Обе панели помещены в герметичный корпус, заполненный инертным ионизирующимся газом. Принцип индикации заключается в том, что при подаче питающих напряжений между панелями возникают точечные электрические разряды в местах пересечения проводников (панели закрепляются в корпусе так, чтобы проводники пересекались под углом 90 градусов и точки пересечения образуют матрицу с размерами 256х256).
2Х
1Х 256Х
Рамка Х
256У
 | |  |
Рамка У
1У 2У
Рис. 3.28. Схема расположения элементов газоразрядной панели ГИП 256х256.
Для поддержания разряда на проводники постоянно подается импульсное напряжение как показано на рис.3.29
 |  |
Проводники Х
Проводники У стирание запись
Рамка Х
Рамка У
Рис.3.29. Циклограмма сигналов на электродах панели ГИП 256х256.
Частота и амплитуда питающих напряжений выбирается такими, чтобы напряжение на газовом промежутке после интеграции импульсов было достаточным для поддержания разряда, но недостаточным для возникновения нового.
Для поддержания равномерного электрического поля по краям панелей с проводниками расположены специальные обмотки - рамки, на которые также подается импульсное напряжение. Поскольку при такой конструкции электрический разряд возникает только в местах пересечения проводников, управление индикацией заключается в создании нужных напряжений на проводниках, образующих точку пересечения. При этом для зажигания точки там формируется напряжение зажигания (см. циклограмму сигналов на электродах ГИП), а для гашения точки создается напряжение ниже точки поддержания разряда. Таким образом, осуществляется «точечное» управление всем индикатором, поэтому индицируемая информация уже в «визуальной» форме должна быть сформирована в оперативной памяти УЧПУ, а потом состояние каждой точки экрана ГИП передается в устройство управления индикатором. Последнее осуществляет поджиг или гашение точки в соответствии со значением разряда этой точки в видеопамяти УЧПУ. Структурная схема устройства управления показана на рис.3.30.
RG X DS
8 x
256 ГИП 256 х256 ГОН
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |  | | | | | | | | | | | | | | | | |||||||||||||||||||
DS 8 x 256
Интерфейсный
блок
RG Y
Рис. 3.30. Структурная схема газоразрядного дисплея.
Напряжения на проводники подаются через ключи, управляемые выводами дешифраторов 8х256 отдельно на панель Х и панель У. Координата управляемой точки задается адресами Х и У, представляющими собой восьмиразрядные коды, записываемые в регистры РгХ и РгУ.
Устройство индикации на базе ГИП 256х256 представляет собой автономный,функционально законченный блок, обменивающийся с УЧПУ тремя группами сигналов:
8 -ми разрядный код координаты Х,
8 -ми разрядный код координаты Y,
4 - х разрядный код команды.
Перечень команд приведен в таблице 3.6.
Как функционально законченный блок устройство индикации связано с УЧПУ параллельным каналом связи, состав сигнальных линий которого приведен в таблице 3.5.
Таблица 3.5.
| Наименование сигнала | Номер контакта | направление сигнала | Активный уровень |
     Линия Д0
Линия Д1
Линия Д2
Линия Д3
Линия Д4
Линия Д5
Линия Д6
Линия Д7
Готовность источника - ГИ
Строб источника - Стр.
Готовность приемника - ГП
Запрос приемника - ЗП
Состояние источника - СИ1
Состояние источника - СИ2
Общий - GND
| 12В 12А 10В 10А 8В 8А 6В 6А 2А 4А 2В 4В 14А 14В 7А | к УИ к УИ к УИ к УИ к УИ к УИ к УИ к УИ к УИ к УИ к УЧПУ к УЧПУ к УИ к УИ к УИ | то же то же то же то же то же то же то же то же то же то же то же то же |
Таблица 3.6.
| СИ1 | СИ2 | Д6 | Д7 | Содержание команды |
| 1 1 0 0 0 | 0 1 * * * | * * 0 1 * | * * 1 1 0 | На шинах Д0...Д7 установлен адрес Х На шинах Д0...Д7 установлен адрес У Выдана команда записи точки Выдана команда стирания точки Выдана команда полного стирания экрана |
Общая последовательность команд управления индикатором следующая:
n установка сигнала готовности источника - ГИ=0,
n проверка наличия сигнала готовности приемника - ГП = 0,
n проверка наличия сигнала запроса приемника ЗП = 0,
n установка на линиях Д0...Д7 кода адреса Х,
n установка на линиях СИ1,СИ2 кода 10,
n формирование сигнала строб - Стр = 0
n ожидание сигнала запрос приемника ЗП = 0,
n установка на линиях Д0...Д7 кода адреса У,
n установка на линиях СИ1, СИ2 кода 11,
n формирование сигнала строб Стр = 0,
n установка на линиях СИ1, СИ2, Д6, Д7 кода 0*01 при записи точки или кода 0*11 при стирании точки,
n повторение пунктов 3...9 до полного вывода содержимого видеопамяти УЧПУ.
ИРПМ ХТ1 Х1 индикатор
Цепь Конт. Конт. Цепь
D0 A1 12B D0
D1 A3 12A D1
D2 A5 10B D2
D3 A7 10A D3
D4 A9 8B D4
D5 A11 8A D5
D6 A13 6B D6
D7 A15 6A D7
CИ1 А19 14А СИ1
СИ2 А17 14В СИ2
Стр. А21 4А Стр.
ГИ А23 2А ГИ
ЗП С25 4В ЗП
ГП А25 2В ГП
GND C2 7A GND
Рис. 3.31. Принципиальная схема кабеля для соединения газоразрядной панели ГИП 256х256 с УЧПУ.
Газоразрядные дисплеи обладают рядом достоинств таких, как низкое энергопотребление, высокая надежность работы, отсутствие необходимости постоянного обновления информации на экране. В то же время такие недостатки, как малая мощность излучения, высокие напряжения на индикаторе не позволяют широко использовать такие УО в устройствах ЧПУ, поэтому в последнее время более широкое распространение получили дисплеи на основе ЭЛТ. В данных дисплеях используются хорошо отработанные в телевидении технологии, поэтому дисплеи на основе ЭЛТ более дешевые и обладают лучшими качествами отображения информации, в том числе и графической.
Дисплеи на основе ЭЛТ выполняются в двух видах:
алфавитно-цифровые,
позиционно-точечные.
В алфавитно-цифровых дисплеях отображаемая информация преобразуется в видеосигнал в самом дисплее или интерфейсном блоке. В позиционно-точечных, или по другому, графических дисплеях - видеоизображение формируется в специальном блоке памяти, после чего точечно-растровым способом выводится на экран ЭЛТ. Выбор типа дисплея осуществляется в зависимости от имеющихся ресурсов основного вычислителя. Рассмотрим примеры реализации обоих типов дисплеев.
Общие положения процесса разработки ПМО.
Разработка ПМО любого класса и назначения должно начинаться с анализа структурно – лингвистической модели управляемой технологической системы. На рис. 6.16. приведена структурно – лингвистическая модель системы управления металлорежущим станком с ЧПУ. Языковые характеристики каждого элемента системы определяются в первую очередь его функциональным назначением. Например, языковые средства панели оператора должны быть наиболее информативными и служить целям ответственной оценки функциональных возможностей системы. Ключевым понятием языка панели оператора является слово «режим», а грамматическими понятиями являются основные функции:
- характер движения – мерное, немерное,
- скорость перемещения, способ выхода в базовую точку,
- способ задания режима индикации,
- вид системы отсчета при мерном перемещении,
- способ кодирования органов управления,
- способ защиты от некомпетентного вмешательства в процесс управления.
Входным языком управляющих программ является система команд и их форматы:
- способы кодирования перемещений – адресация,
- способы задания перемещений – система счисления,
- способы задания вспомогательных функций – G-функций,
- способы задания команд на устройства электроавтоматики,
- способы задания сопроводительной информации – комментарии,
- способы задания ограничительных параметров(начало и конец программ, обозначение и формат кадров, обозначение подпрограмм, циклов и т.п.)
Язык дисплея - способ формирования информации для оператора, т.е. разбиение поля экрана на зоны, мнемоника обозначений типовых блоков информации и т.д.
Язык индикации – смысловая нагрузка элементов индикации на панели оператора (пуск, стоп, аварийный стоп, режим, подрежим и т.п.).
Язык ДОС станка определяется формой сигналов и способом их обработки в измерительной системе.
Язык электроавтоматики – это проблемно – ориентированный язык, синтаксис которого привязан к типу применяемого в УЧПУ вычислительного устройства. Например, в УЧПУ типа МС2101 используется специальный язык типа ЯРУС-2.
Объектные коды управления приводами представляют собой цифровой код или аналоговый сигнал в зависимости от типов используемых приводов.
Объектный код электроавтоматики также представляет собой цифровой код или отдельный сигнал управления конкретным элементом.
Состав и структура ПМО определяются тремя основными факторами:
- структурным составом и архитектурой построения системы управления,
- функциональными возможностями системы управления,
- типом вычислителя. Состав и структура системы управления зависят в первую очередь от типа и технологических возможностей управляемого оборудования. Примеры структур устройств были рассмотрены нами в материалах блока 1 настоящего курса.
Функциональные возможности определяются техническими характеристиками управляемого оборудования и включают в себя определенный набор функций системы:
- количество управляемых координат и тип интерполяции,
- количество и тип приводов исполнительных органов,
- количество и типы дискретных элементов электроавтоматики,
- режимы и подрежимы работы оборудования,
- режимы и подрежимы индикации,
- степень интеграции входной информации (отдельные команды, циклы, подпрограммы и т.д.),
- способы ввода и хранения управляющих программ,
- наличие интерфейсов к внешним устройствам: ЭВМ верхних уровней, накопителям, обслуживающим роботам и т.п.
Тип вычислителя непосредственно влияет на выбор инструментальных средств для разработки ПМО. В устройствах старого типа применялись в основном инструментальные средства и операционные системы так называемого DEC – класса. В новых системах применяются более современные инструментальные средства.
УЧПУ.
Общие положения.
Структурную схему современного УЧПУ можно представить в следующем виде.
Основой устройства ЧПУ является логико - вычислительный блок, задачей которого является прием рабочей информации, в частности, управляющей программы для работы управляемого оборудования и преобразования полученной информации в вид, необходимый для работы оборудования. На этот блок возлагаются также функции диагностики процесса управления и организационно – статистические функции. К логико – вычислительному блоку подключаются следующие исполнительные блоки:
- контроллеры для управления элементами электроавтоматики оборудования,
- контроллеры управляемых координат,
- периферийные устройства,
- пульт оператора,
- система электропитания.
Контроллеры электроавтоматики работают по своей отдельной программе, выполняемой либо центральным процессором логико – вычислительного блока (пассивные контроллеры), либо собственным процессором ( активные контроллеры).
Контроллеры управляемых координат предназначены для непрерывного контроля перемещения рабочего органа и управления исполнительным приводом каждой координаты. Контроллер (контроллеры) работает также по своей программе, выполняемой либо центральным процессором, либо автономными процессорами по каждой координате в отдельности.
Периферийные устройства предназначены для информационного обеспечения работы УЧПУ:
- ввод управляющей программы с внешних носителей,
- вывод управляющих программ на внешние носители с целью изменения или архивирования.
Пульт оператора предназначен для связи оператора с УЧПУ:
- ввод управляющей программы вручную,
- коррекция управляющих программ
- настройка точек отсчета,
- пуск и остановка работы оборудования,
- контроль за работой оборудования,
- другие функции.
2. Логико-вычислительный блок.
Все современные системы управления технологическим оборудованием строятся на основе элементов вычислительной техники. Тип, состав, количество и взаимосвязь таких элементов зависят от назначения, функциональных характеристик системы, требований по качеству и надежности управления. Структурная схема логико-вычислительного блока вместе с обслуживающими блоками показана на рис.1.1
ОЗУ – оперативное запоминающее устройство предназначено для хранения отрабатываемой в данный момент управляющей программы, хранения результатов промежуточных расчетов, например, при интерполяции, хранения изменяемых переменных, например, данных о состоянии управляемого процесса при адаптивном управлении. К ОЗУ предъявляются повышенные требования по надежности, поэтому некоторые УЧПУ, например, МС2101 снабжены специальным блоком контроля и автоматического исправления ошибок на основе кода Хемминга.
ПЗУ – постоянное запоминающее устройство предназначено для хранения основного неизменяемого программного обеспечения УЧПУ. Данное ПМО записывается ПЗУ в момент изготовления устройства. Поскольку окончательная сборка станка производится на других предприятиях, частично ПМО, в частности, касающееся управления электроавтоматикой, готовится на заводе изготовителе станков, поэтому хранится в устройствах внешней памяти и перед началом работы станка выгружается в оперативную память УЧПУ.
Архив – память - устройства памяти для длительного хранения изменяемой информации. В этом устройстве может содержаться архив управляющих программ, значения настроечных параметров УЧПУ (например, величины люфтов в приводах рабочих органов, коэффициенты усиления приводов, величины коррекции инструментов и т.п.). В этом устройстве может частично храниться и ПМО УЧПУ, в частности, программы работы электроавтоматики конкретных станков.
Система прерываний – ряд устройств, обеспечивающих обслуживание отдельных частей УЧПУ в режиме прерываний и в соответствии с присвоенными приоритетами. В УЧПУ используются три вида прерываний: радиальное, векторное и комбинированное.
Порты связи - предназначены для организации обмена информацией между отдельными структурными составляющими УЧПУ. В современных УЧПУ используются такие порты, как параллельные типа LPT, последовательные типа RS232, USB, I2C, Ethernet и др.
Устройства ввода – вывода предназначены для ввода в память УЧПУ текстов управляющих программ, сопроводительной документации и вывода этой информации с целью архивирования, размножения, коррекции и т.п.. В качестве таких устройств используются различные перфоленточные механизмы (в старых моделях), накопители на гибких дисках, на устройствах ФЛЕШ –памяти. В УЧПУ типа МС2101 применялись устройства ввода - вывода со специальных кассет внешней памяти на ЦМД – кристаллах.
Устройства индикации - предназначены для индикации состояния УЧПУ и различной информации при работе оператора. Устройства индикации выполняются в двух видах: в виде различного типа дисплеев для отображения больших объемов информации и виде отдельных индикаторов, сигнализирующих о состоянии отдельных частей управляемого оборудования.
Подсистема электропитания – предназначена для выработки различных напряжений, необходимых для работы составляющих блоков УЧПУ. На подсистему возлагаются также задачи защиты УЧПУ от внешних и внутренних помех и нарушений обеспечения электроэнергией.
Примечание. Подробно устройство отдельных узлов будет рассмотрено в соответствующих разделах курса.
Устройства оперативной памяти (ОЗУ).
ОЗУ предназначено для хранения отрабатываемой управляющей программы, хранения промежуточных результатов вычислений, а также хранения изменяемой части ПМО непосредственно при работе УЧПУ, например, программы работы устройств электроавтоматики. Поскольку сбои в процессе хранения информации в ОЗУ недопустимы, то для повышения надежности хранения приняты специальные меры, в частности, предусмотрен контроль и автоматическое исправление возникающих ошибок путем применения кода Хемминга. Структурная схема блока ОЗУ показана на рис.1.2.
При использовании кода Хемминга для каждого байта хранимой информации рассчитываются контрольные разряды по следующим формулам:
C1 = D7+D6+D4+D3+D1
C2 = D7+D5+D4+D2+D1
C3 = D6+D5+D4+D0
C4 = D3+D2+D1+D0
C5 = D7+D6+D5+D4+D3+D2+D1+D0+C4+C3+C2+C1
где: С1…С5 – расчетные контрольные разряды кода Хемминга, D0...D7 - двоичные значения разрядов контролируемого байта.
ВНИМАНИЕ! Знак “+” в вышеприведенных формулах означает сложение по модулю 2.
Рассчитанные таким образом контрольные разряды также как и основные разряды байта хранятся в элементах памяти ОЗУ – накопителях.
Контроллер Схема Схема
ОЗУ коррекции коррекции
по коду по коду
Хемминга Хемминга
 | |||||||||||
 |  | ||||||||||
 |  |  | |||||||||
Накопитель Накопитель
младший байт старший байт
12 х 16К 12 х 16К
 |  |  |  | ||||||||||
 |  |  | |||||||||||
CAS 0
CAS 1
RAS
WE
A0....A6
Рис.1.2. Структурная схема ОЗУ.
При чтении информации из ОЗУ, вместе с разрядами байта из накопителя считываются и контрольные разряды кода Хемминга. Для выбранного из накопителя основного байта по вышеприведенным формулам снова рассчитываются контрольные разряды, после чего рассчитываются так называемые синдромы по следующим зависимостям:
S1 = C1 + C1c
S2 = C2 + C2c
S3 = C3 + C3c
S4 = C4 + C4c
S5 = C5 + C5c
где: S1...S5 – синдромы, С1...С5 - контрольные разряды кода Хемминга, считанные из накопителя, С2с...С5с - контрольные разряды вновь рассчитанные для выбранного из накопителя байта.
ВНИМАНИЕ! Знак ”+” также означает сложение по модулю 2.
Используя рассчитанные синдромы можно найти и исправить ошибку в считанном байте информации. Для этого надо воспользоваться проверочной таблицей 1.1.
Таблица 1.1..
Разряды с ошибкой Контрольные разряды.
| Синдром | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | C5 | C4 | C3 | C2 | C1 |
| S5 S4 S3 S2 S1 | 1 0 0 1 1 | 1 0 1 0 1 | 1 0 1 1 0 | 1 0 1 1 1 | 1 1 0 0 1 | 1 1 0 1 0 | 1 1 0 1 1 | 1 1 1 0 0 | 1 0 0 0 0 | 1 1 0 0 0 | 1 0 1 0 0 | 1 0 0 1 0 | 1 0 0 0 1 |
Найденный с помощью этой таблицы ошибочный разряд автоматически меняется на противоположное значение. Как следует из рис.2.8. ОЗУ включает в себя три основных узла:
- контроллер ОЗУ (К1801ВП1-030),
- 2 контроллера кода Хемминга (К1801ВП1-028),
- 2 накопителя на основе микросхем К565РУ6.
Контроллер ОЗУ предназначен для дешифрации адреса обращения из магистрали и формирования сигналов на накопители. Поскольку микросхемы К565РУ6 не имеют полной внутренней дешифрации ячеек, то контроллер последовательно формирует исполнительные адреса строк и столбцов (А0...А6) и сопровождает их синхронизирующими сигналами:
RAS0, RAS1 - для записи адресов строк в младшем и старшем накопителях соответственно. Адреса записываются во внутренние регистры микросхем ОЗУ.
CAS0, CAS1 - для записи адресов столбцов в тех же накопителях.
Непосредственно цикл обращения к накопителям инициируется сигналом WE (WE =0 -запись, WE = 1 -чтение) на основании магистральных сигналов MSW и MSR соответственно. Эти же сигналы поступают и на БИС контроллеров кода Хемминга, запуская в них либо цикл записи, т.е. расчета контрольных разрядов и записи их в накопители, либо цикл чтения с расчетом синдромов и коррекции обнаруженных ошибок. В ОЗУ УЧПУ МС2101 реализован упрощенный вариант контроля по четырем контрольным разрядам (С1...С4), что позволяет обнаруживать и исправлять одиночные ошибки в байте, а двойную ошибку только обнаруживать и сообщать об этом через регистр состояния контроллера ОЗУ. Условия обнаружения ошибок при этом:
S5 = 1 и S4 v S3 v S2 v S1 = 1 одиночная ошибка.
S5 = 0 и S4 v S3 v S2 v S1 = 1 двойная ошибка
S5 = 0 и S4 ^ S3 ^ S2 ^ S1 = 0 ошибок нет
Конечный результат проверки заносится в регистр состояния ОЗУ, формат которого приведен в таблице 1.2..
Таблица 1.2.
| Разряды Операция | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| Чтение | STO2 | STO1 | V01 | S5 | S4 | S3 | S2 | S1 |
| Запись | - | - | V01 | С5 | С4 | C3 | C2 | C1 |
Сигналы STO1, STO2 сообщают об обнаружении одиночной или двойной ошибки. Разряд 5 (V01) представляет собой внешне управляемый разряд (может читаться и записываться), используется, в частности, как сигнал переключения страниц ПЗУ, так как имеет аппаратный выход в микросхеме контроллера кода Хемминга. Этот же разряд в контроллере старшего байта используется для программного управления контролем: контроль с использованием кодов Хемминга производится, если этот разряд установлен в 1, в противном случае контроль и коррекция не производится. Накопители представляют собой набор микросхем памяти типа К565РУ6, со структурой 16Кх1, поэтому каждый накопитель состоит из 12 микросхем, из которых 8 используются для хранения информации, а 4 - для записи контрольных разрядов кода Хемминга. Таким образом, информационная емкость каждого накопителя 16 Кбайт.
5 А0
7 А1
6 А2
12 А3
11 А4
10 А5 DO 14
13 А6
04 RAS
15 WE
03 CAS
02 DI
16
Рис. 1.3. Принципиальная схема микросхемы К565РУ6.
Принципиальная схема микросхемы памяти показана на рис.1.3 Микросхема относится к типу ОЗУ с неполной дешифрацией адреса, поэтому для окончательного формирования адреса ячейки необходимо формировать два сигнала: RAS – для выбора адреса строки и CAS – для выбора адреса колонки массива элементов памяти.
Дата: 2019-02-19, просмотров: 307.
