Читать онлайн «Справочное пособие по цифровой электронике». Страница 22

Компоненты. Резисторы (угольные, 0,25 Вт, 5 %): R1 = R2 = R4 = R5 = 1 кОм; R5 = 100 Ом; VR1 = 100 кОм (линейный, угольный); конденсаторы: С1 = 4 мкФ (танталовый, 35 В); С2 = С4 = 100 мкФ (электролитический, 16 В); С3 = 10 мкФ (электролитический, 16 В); полупроводниковые приборы: IC1—741; D1—D4 — ОА91; D5, D6 — 1N4148; D7 — BZY88C4V7; D8 — красный светодиод (с линзой).

Дополнительные детали: S1, S2 — миниатюрный однополюсный тумблер на два положения; SK1 — гнездо диаметром 2 мм (красное); SK2 — гнездо диаметром 2 мм (черное); 8-контактное гнездо для микросхемы; корпус типа Verobox с размерами 205x140x110 мм (номер детали 202-21033А); плата типа Veroboard с размерами 65x63 мм (24 полоски с 23 отверстиями), отрезается от детали с номером 801-21070Н; односторонние пистоны диаметром 1 мм (8 шт.); изолирующие стойки (4 шт.); крепеж (болты 4 шт., гайки 4 шт.); ручка; измерительный миллиамперметр с разрешающей способностью 1 мА; держатель для батареи РР3; зонды (2 шт.).

Звуковой логический индикатор позволяет пользователю прослушивать сигналы, действующие в микропроцессорной системе. Другими словами, он представляет собой альтернативу обычного логического пробника, который обеспечивает только визуальную индикацию логических состояний и, следовательно, не позволяет сделать обоснованного предположения о поведении импульсного сигнала в проверяемой линии.

Прослушивая сигналы в микропроцессорной системе, можно разобраться, что в ней происходит. С помощью звукового индикатора удается не только зафиксировать активность в конкретной линии, но и оценить частоту импульсов и наличие в сигнале периодичности. По звуку можно различать сигналы на отдельных линиях шины, синхронизации и разрешения микросхем. Каждому, кто еще сомневается в возможностях этого простого прибора, но регулярно занимается отладкой микропроцессорных систем, мы советуем собрать звуковой логический индикатор.

Описание схемы. Принцип действия звукового логического индикатора довольно прост. Высокочастотные сигналы, действующие в микропроцессорной системе, преобразуются в сигналы более низкой звуковой частоты с помощью двоичного делителя частоты. Выходные сигналы делителя формируются и подаются на обычный усилитель звуковой частоты.

Электрическая схема звукового логического индикатора показана на рис. П2.19.

Рис. П2.19. Принципиальная электрическая схема звукового логического индикатора.

Микросхема IC1 (КМОП-делитель) осуществляет деление частоты входных сигналов на 1024 (210). Цепочка R1, D1 и D2 защищает IC1 от чрезмерных входных напряжений (максимум ±50 В). Микросхема IC2 представляет собой усилитель звуковой частоты с фиксированным коэффициентом усиления. Частотная характеристика этого усилителя постоянна в диапазоне от нескольких герц до 20 кГц и больше.

Монтаж. Все компоненты индикатора монтируются на куске печатной платы (10 полосок с 37 отверстиями), который легко отрезать от стандартной платы Veroboard. Монтажная схема прибора приведена на рис. П2.20.

Рис. П2.20. Монтажная схема звукового логического индикатора.

Всего на плате нужно сделать 20 разрывов печатных проводников.

Рекомендуется следующая последовательность сборки: гнезда IС, выходные пистоны, перемычки, резисторы, диоды и конденсаторы. Динамик монтируется в верхней части корпуса пробника, для чего вырезается отверстие диаметром примерно 14 мм, а приклеивается динамик эпоксидной смолой. Затем подсоединяются провода питания с соблюдением правильной полярности, красный провод с зажимом типа «крокодил» подключается к источнику +5 В.

Прежде чем вставить микросхемы в гнезда и закрепить плату, нужно внимательно осмотреть ее и проверить перемычки и разрывы печатных проводников, правильную ориентацию полярных компонентов (диоды и электрические конденсаторы), отсутствие выплесков припоя и закорачиваний печатных проводников.

После проверки платы две микросхемы вставляются в гнезда и плата закрепляется в корпусе. При этом не требуется никаких дополнительных приспособлений, так как плата плотно зажимается при соединении двух половин корпуса. Держатель зонда соединяется со входом прибора, а сам зонд закрепляется в держателе.

Проверка. Эта операция производится на функционирующей микропроцессорной системе, например на домашнем компьютере.

Питание его берется из удобной точки основного блока питания.

Когда зонд индикатора ничего не касается, никаких звуков не слышно. После прикосновения зондом к выходу генератора синхронизации (идеально подходит частота синхронизации от 1 до 4 МГц), слышен «чистый» тон с частотой 1–4 кГц. Если коснуться зондом одной из линий данных, то возникнет резкий звук (с частотой от 100 Гц до 1 кГц).

В том случае, если прибор не издает никаких звуков, необходимо вынуть печатную плату из корпуса и тщательно проверить ее, обратив внимание на ориентацию полярных компонентов (диодов, электролитических конденсаторов, микросхем) и правильность перемычек и разрывов.

Целесообразно прослушать генерируемые индикатором звуковые сигналы при касании зондом следующих точек в микропроцессорной системе: остальных линий шины данных; линии шины адреса (улавливаете ли вы различия между сигналами от старших и младших линий адреса?), линии шины управления (включая линии считывания и записи), линии разрешения микросхем.

Компоненты. Резисторы (угольные, 0,25 Вт, 5 %): R1 = R3 = 3 кОм; R2 = 22 кОм; R4 = 220 Ом; конденсаторы: С1 = 10 мкФ (танталовый, 25 В); С2 = 0,1 мкФ (полистироловый); С3 = 10 мкФ (электролитический, 16 В); С4 = 10 мкФ (электролитический, 25 В); С5 = 100 мкФ (электролитический, 16 В); С6 = 220 мкФ (электролитический, 16 В); полупроводниковые приборы: IC1 — 4020В; IC2 — ТВА820М; D1, D2 — 1N4148; D3— 1N4001.

Дополнительные детали: динамик с сопротивлением 8 Ом; гнездо для микросхемы 8-контактное (1 шт.); гнездо для микросхемы 16-контактное (1 шт.); корпус с размерами 140x30x20 мм; односторонние пистоны диаметром 1 мм (5 шт.); плата типа Veroboard с размерами 95x63 мм.

Это несложное устройство не только дает пользователю возможность изменять конфигурацию системы RS-232C, но и позволяет просмотреть разнообразные сигналы, а также выявить наиболее характерные отказы.

За последние несколько лет появилось довольно много схем подобных устройств. Одни из них обладают минимальными возможностями, например только индицируют состояния сигнальных линий, а другие показывают скорость передачи в бодах и автоматически определяют конфигурацию системы RS-232C в терминах DTE и DCE.

Предлагаемое устройство спроектировано с расчетом его изготовления в домашних условиях. С его помощью одновременно индицируются как MARK или SPACE логические состояния на любых двух линиях, подключается любая линия к любой другой линии (с любой стороны интерфейса), задается на любой линии состояние MARK или SPACE, подключается к любой линии внешнее оборудование, например осциллограф, цифровой счетчик, генератор импульсов и т. п., устройство полностью автономно и работает от внутренних батарей.

Описание схемы. Упрощенная схема врезки для интерфейса RS-232C показана на рис. П2.21.

Рис. П2.21. Упрощенная схема врезки. Отметим, что основная земля и сигнальная земля соединяются и подключаются к нулевому потенциалу (шасси).

Схема симметрична относительно зоны соединений (с каждой стороны интерфейса). Соединения в этой зоне осуществляются с помощью перемычек для печатных плат или коротких проводов, заканчивающихся штекерами диаметром 1 мм. К зоне соединений подводятся также точки с уровнями постоянного напряжения, соответствующими состояниям MARK и SPACE.

Шесть наиболее важных сигнальных линий (TXD, RXD, RTS, CTS, DSR и DTR) с каждой стороны интерфейса подаются на выбирающий переключатель. Выход переключателя связан со схемой обнаружения МАRК/SPACE, а также с разъемом ввода-вывода для внешнего контрольно-измерительного прибора. Седьмое положение переключателя используется только по мере необходимости для передачи остальных сигналов из зоны соединений в схему обнаружения MARK/SPACE.

Электрическая схема врезки для интерфейса RS-232C приведена на рис. П2.22.

Рис. П2.22. Принципиальная электрическая схема врезки для интерфейса RS-232C.

Абсолютно симметричная схема для другой стороны интерфейса на рисунке не показана, а номера ее соответствующих компонентов отличаются от показанных на 100, например S1 и S101.