Дослідження структури та принципів роботи контролерів клавіатури та матричного дисплея

Тема роботи: Дослідження структури та принципів роботи контролерів клавіатури та матричного дисплея

 

Мета роботи: Ознайомитись з структурою та принципом роботи контролерів клавіатури-дисплея та матричного дисплея,  на прикладі мікросхеми К580ВВ79.

 

 

Загальна характеристика мікросхеми.

Мікросхема КР580ВВ79 - програмований інтерфейсний пристрій, призначений для вводу і виводу інформації в системах, виконаних на основі 8- і 16-розрядних мікропроцесорів КР580ВМ80А і КМ1810ВМ86. Крім того, мікросхема може застосовуватися і як самостійний пристрій при виконанні вимог, пред’явлених до електричних і часових параметрів. 

 

Рис. 1. Умовне графічне позначення КР580ВВ79.

Умовне графічне позначення мікросхеми приведене на рис.1, призначення виводів - у табл. 1, структурна схема показана на рис. 4.

Інформація на дисплей може виводитися двома способами: 

1) зліва направо без зсуву; 

2)  справа наліво із зсувом. 

Мікросхема дозволяє відображувати інформацію на усіх відомих на даний час типах дисплеїв (дисплеї накалювання, із світловипромінюючими діодами та ін.). 

Мікросхема забезпечує також формування кодованих чи дешифрованих інтерфейсних сигналів сканування S3 - S0 клавіатури і дисплея, а також сигналу для міжрозрядного гасіння BD  інформації на дисплеї. 

При наявності інформації в FIFO давачів мікросхема виробляє сигнал «Запит переривання» INT, а у випадку введення чи читання більше восьми символів - сигнали (флаги)  переповнення або переспустошення. 

Наявність вихідної лінії запиту переривання INT і режиму читання внутрішнього стану дозволяють використовувати дану мікросхему в системах з перериванням і послідовним опитуванням зовнішніх пристроїв. Мікросхема допускає одночасне виконання функцій вводу/виводу і розрахована по виводу INT на пряме підключення до шин мікропроцесорів КР580ВМ80А і КМ1810ВМ86. 

Застосування мікросхеми КР580ВВ79 у системах дозволяє повністью звільнити мікропроцесор від операцій сканування клавіатури і регенерації відображення на дисплеї. 

Призначення виводів мікросхеми

Призначення виводів мікросхеми подано в таблиці.

Табл. 1.

ВихідПозначенняТип виходуФункціональне призначення виходу

1,2RET2-RET3ВходиЛінії повернення

5-8RET4-RET7ВходиЛінії повернення

38,39RET0-RET1ВходиЛінії повернення

3CВхідСинхронізація

4INTВихідЗапит переривання

9SRВхідВстановлення

10RDВхідЧитання інформації

11WRВхідЗапис інформації

12-19D0-D7Входи/виходиКанал даних

20GND-Загальний

21INS/DВхідКоманда/данні

22CSВхідВибір мікросхеми

23BDВихідГасіння відображення

24-27DSPA3-DSPA0ВиходиКанал дисплея А

28-31DSPВ3-DSPВ0ВиходиКанал дисплея В

32-35S0-S3ВиходиЛінії сканування

36SHВхідЗсув

37S0/STBВхідУправління/cтробуючий сигнал

40Ucc-Напруга живлення  +5В  5

Часові діаграми роботи мікросхеми.

 

Рис. 2. Часова діаграма роботи КР580ВВ79 при записі команд і даних.

На часовій діаграмі рис. 2 показані співвідношення сигналів у часі при записі команд і даних. Команди або дані записуються в мікросхему після переходу сигналу WR  зі стану низького рівня в стан високого рівня .

На часовій діаграмі рис. 3 показані співвідношення сигналів у часі при читанні даних або вмісту - регістра слова стану мікросхеми. 

 

Рис. 3. Часова діаграма КР580ВВ79 при читанні даних або вмісту регістра слова стану мікросхеми.

В загальному мікросхема з процесором може обмінюватись інформаціею, згідно з режимом поданим в таблиці 2.

Табл. 2.

№Сигнали на входахНапрямок передачі інформації і її вид

 

 RD

WR

CS

 

11100Запис команди

20100Запис даних

31010Зчитування слова стану

40010Зчитування даних

5xxx1Мікросхема не вибрана

Примітка. x – стан входу будь-який

При подачі сигналів WR  і CS здійснюється ввід інформації в мікросхему, а при подачі сигналів RD і CS  - вивід інформації з мікросхеми. Якщо сигнал CS  знаходиться в стані високого рівня, то через буферні схеми D7 - D0 обмін інформацією між мікросхемою і мікропроцесором не відбувається. 

Структурна схема мікросхеми

Структурна схема мікросхеми полана на рис. 4.

Мікросхема складається з двох функціонально автономних частин: 

1) клавіатурної ;

2) дисплейної. 

Клавіатурна частина забезпечує ввід інформації в мікросхему через «лінії повернення» RET7 - RET0 із клавіатури (клавіатурна матриця об’ємом 8 слів х 8 розрядів з можливістю розширення до 4х8 слів х 8 розрядів і матриці давачів (8 слів х 8 розрядів), а також ввід по стробуючому сигналу (8 слів х 8 розрядів). Для збереження інформації, що вводиться, у мікросхемі передбачений зворотній магазин (стек FIFO) - оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОМ - ОЗП) ємкістю 8 байт. Останній працює за принципом: «перший ввійшов - перший вийшов». 

У клавіатурній частині мікросхеми передбачений спеціальний режим виявлення помилок при замиканні двох і більше клавіш, а також введена схема усунення дребезгу при замиканні - розмиканні клавіші. 

Клавіатурна частина може сполучатися з будь-якою клавіатурою типу клавіатури друкарської машинки, довільним набором перемикачів та ін. 

Дисплейна частина мікросхеми забезпечує вивід інформації з двох 4-розрядних каналів DSPA3- DSPA0 і DSPB3- DSPB0 у вигляді двійкового коду на 8- і 16-розрядні цифрові або алфавітно-цифрові дисплеї.

 

Рис. 4.  Структурна схема КР580ВВ79.

Для збереження інформації, підлягаючої відображенню в мікросхемі, існує оперативний запам'ятовуючий пристрій відображення об’ємом 16 слів х 8 розрядів, який також можна використовувати як два пристрої об’ємом по 16 слів х 4 розряди, один пристрій об’ємом 16 слів х 4 розряди або  один пристрій об’ємом 8 слів х 8 розрядів. 

Схема керування вводом/виводом виробляє сигнали, що керують обміном