Лабораторний стенд для дослідження систем на пристроях програмованої логіки

Лабораторний стенд для дослідження систем на пристроях програмованої логіки, що містить програмовану логічну інтегральну схему, яка встановлена на монтажній платі, перший вхід та перший вихід якої з'єднані відповідно з першим виходом та першим входом програматора, другий вхід та другий вихід якого з'єднані з ПЕОМ, другий вхід C2 2 (19) 1 3 лена на монтажну плату, перший вхід та перший вихід якої з'єднані з першим виходом та першим входом програматора відповідно, другий вхід та другий вихід якого з'єднані з ПЕОМ, другий вхід та другий вихід монтажної плати з'єднані з виходом та входом клавіатури відповідно, третій та четвертий виходи монтажної плати з'єднані з входами блоку динамічної індикації та п'єзодинаміка відповідно, третій та четвертий входи монтажної плати з'єднані з виходами датчика температури та лічильника реального часу відповідно, п'ятий вхід та п'ятий вихід монтажної плати з'єднані відповідно з виходом та входом інтерфейсного блоку, шостий вхід та шостий вихід монтажної плати з'єднані відповідно з входом та виходом зовнішнього контактного рознімача, сьомий вихід монтажної плати з'єднаний з шаговим двигуном, сьомий вхід монтажної плати з'єднаний з модулем аналогоцифрового перетворювача, до якого підключені потенціометр та фотодіод. У процесі налагодження виконується спряження стенду з ПЕОМ, на якої установлено спеціальне програмне забезпечення, що дозволяє загружати код програми до внутрішньої пам'яті ПЛІС. Однак даний лабораторний стенд не містить блоку світлодіодної індикації, матричного знакосимвольного дисплею та блоку зовнішньої пам'яті. Усе це не дозволяє використовувати його для проектування сучасних багатофункціональних систем автоматизованого керування. В основу винаходу поставлена задача створення такого лабораторного стенду для дослідження систем на пристроях програмованої логіки, який дозволяв би за рахунок введення блоку світодіодної індикації, знако-символьного дисплею і блоку зовнішньої пам'яті розширити функціональні та дидактичні характеристики лабораторного стенду і забезпечити можливість розробляти сучасні складні системи автоматизованого керування. Такий технічний результат може бути досягнутий, якщо в лабораторному стенду для дослідження систем на пристроях програмованої логіки, що містить мікросхему ПЛІС, що встановлена на монтажну плату, перший вхід та перший вихід якої з'єднані з першим виходом та першим з входом програматора відповідно, другий вхід та другий вихід якого з'єднані з ПЕОМ, другий вхід та другий вихід монтажної плати з'єднані з виходом та входом клавіатури відповідно, третій та четвертий виходи монтажної плати з'єднані з входами блоку динамічної індикації та п'єзодинаміка відповідно, третій та четвертий входи монтажної плати з'єднані з виходами датчика температури та лічильника реального часу відповідно, п'ятий вхід та п'ятий вихід монтажної плати з'єднані відповідно з виходом та входом інтерфейсного блоку, шостий вхід та шостий вихід монтажної плати з'єднані відповідно з входом та виходом зовнішнього контактного рознімача, згідно з винаходом, сьомий вихід та сьомий вхід монтажної плати з'єднані з входом та виходом знако-символьного дисплею відповідно, восьмий вихід та восьмий вхід монтажної плати з'єднані з входом та виходом блоку зовнішньої пам'яті відповідно, дев'ятий вихід та дев'ятий вхід монтажної плати з'єднані з входом та виходом 90366 4 цифрового керованого осцилятору, десятий вихід монтажної плати з'єднаний з входом блоку світлодіодної індикації. Таким чином, за рахунок введення блоку світлодіодної індикації, знако-символьного дисплею та блоку зовнішньої пам'яті досягається розширення функціональних та дидактичних характеристик лабораторного стенду для дослідження систем на пристроях програмованої логіки, а також забезпечується можливість розробляти сучасні складні системи автоматизованого керування. На Фіг.1 приведено структурну схему лабораторного стенду для дослідження систем на пристроях програмованої логіки; на Фіг.2 наведено зовнішній вигляд лабораторного стенду. Лабораторний стенд для дослідження систем на пристроях програмованої логіки містить мікросхему ПЛІС 1, що встановлена на монтажну плату 2, перший вхід та перший вихід якої з'єднані з першим виходом та першим входом програматора 3 відповідно, другий вхід та другий вихід якого з'єднані з ПЕОМ, другий вхід та другий вихід монтажної плати 2 з'єднані з виходом та входом клавіатури 4 відповідно, третій та четвертий виходи монтажної плати 2 з'єднані з входами блоку 5 динамічної індикації та п'єзодинаміка 6 відповідно, третій та четвертий входи монтажної плати 2 з'єднані з виходами датчика 7 температури та лічильника 8 реального часу відповідно, п'ятий вхід та п'ятий вихід монтажної плати 2 з'єднані відповідно з виходом та входом інтерфейсного блоку 9, шостий вхід та шостий вихід монтажної плати 2 з'єднані відповідно з входом та виходом зовнішнього контактного рознімача 10, сьомий вихід та сьомий вхід монтажної плати 2 з'єднані з входом та виходом знако-символьного дисплею 11 відповідно, восьмий вихід та восьмий вхід монтажної плати 2 з'єднані з входом та виходом блоку 12 зовнішньої пам'яті відповідно, дев'ятий вихід та дев'ятий вхід монтажної плати з'єднані з входом та виходом цифрового керованого осцилятору 13, десятий вихід монтажної плати 2 з'єднаний з входом блоку 14 світлодіодної індикації. Пристрій працює таким чином: у лабораторному стенді використовується ПЛІС АСЕХ ЕР1К фірми ALTERA. Дана мікросхема має високі технічні показники і призначена для використання у широкому спектрі побутових приладів та офісної техніки, мобільних телефонах, контролерах периферійного обладнання. ПЛІС 1 встановлюється на монтажну плату 2, за допомогою якої додаткове обладнання, що входить у состав лабораторного стенду, підключається до конкретних зовнішніх виводів ПЛІС (див. Фіг.1). Програмування ПЛІС 1 виконується через програматор 3 за інтерфейсом JTAG, який підключається до виводів паралельного порту ПЕОМ за допомогою стандартного рознімача типу DB-25. Програмування мікросхеми ПЛІС здійснюється за допомогою спеціального програмного забезпечення. Клавіатура 4 підключається до 8-ми розрядного порту ПЛІС, одна з тетрад якого запрограмована на введення даних, а друга тетрада - на вивід. Функціонування клавіатури виконується у відповідності з алгоритмом, що задається при програмуванні ПЛІС. Блок 5 динамічної 5 індикації заснований на трьох 7-ми сегментних індикаторах, та циклічному переключенні логічних рівнів на входах відповідних сегментів за командами з ПЛІС. П'єзодинамік 6 підключається до одного з виводів ПЛІС. Також до відповідних входів ПЛІС підключаються сигнали від цифрового датчику 7 температури та лічильника 8 реального часу. Інтерфейсний блок 9 містить додаткові компоненти, що дозволяють з'єднання зовнішніх пристроїв з ПЛІС через стандартні інтерфейси RS-232, JTAG, SPI, а також через стандартні виводи мікросхеми, які виведені на зовнішній роз'їм 10, який містить 16 цифрових ліній вводу/виводу. Знако-символьний дисплей 11 містить цифровий індикатор типу 20×2 (20 знакомісць у 2-х строках), який підключається до 10-ти виводів ПЛІС. Блок 12 зовнішньої пам'яті дозволяє розширити можливості мікросхеми ПЛІС та лабораторного стенду за рахунок можливості швидкого збереження додаткових даних при роботі з високошвидкісними зовнішніми пристроями. За фізичним та логічним принципом блок 12 зовнішньої пам'яті є статичною оперативною пам'яттю (SRAM), який виконано на мікросхемі статичної пам'яті BSI62LV256 (32кБ) - для роботи з даними. Цифровий керований осцилятор 13 підключається до відповідних входів та виходів ПЛІС і дозволяє формувати тактові сигнали з різними часовими характеристиками. Блок 14 світлодіодної індикації виконаний на восьми світлодіодах типу АЛ307Б, на аноди яких подається напруга 3,3В, а катоди Комп’ютерна верстка О. Рябко 90366 6 підключені до відповідних виводів мікросхеми ПЛІС. Послідовно із світлодіодами підключені резистори, що обмежують силу струму. Управління свіченням світлодіодів виконується шляхом маніпулювання логічними рівнями напруги на виводах мікросхеми ПЛІС. Для використання лабораторного стенду розроблений лабораторний практикум, що містить цикл із наступних робіт, що спрямовані на вивчення внутрішньої структури, базових логічних елементів та основних принципів програмування ПЛІС АСЕХ ЕР1К на прикладах обміну даними за допомогою стандартних інтерфейсів, управління клавіатурою, блоками світлодіодної та динамічної індикації, знако-символьним дисплеєм, та можливостями підключення різноманітних аналогових та цифрових датчиків. Також можливе дослідження формування відео зображення та його вивід на монітор. Даний цикл лабораторних робот дозволяє отримати практичні навички щодо застосування мікросхем програмуємої логіки у широкому спектрі сучасної електронної апаратури. Конструктивне виконання та функціональна довершеність дозволяють застосовувати лабораторний стенд не тільки як навчальний засіб, а також в якості багатофункціонального комплекту для реалізації практичних задач у сучасних системах управління різного призначення. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601