Современная электроника №5/2024

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 26 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 5 / 2024 Схема электрическая принципиальная Устройство содержит два парал - лельно включённых регистра . Один из них – контрольный , установлен - ный на основной плате устройства . К выходам его микросхем (DD18–DD21) подключены светодиоды , по которым производится визуальное наблюде - ние процесса программирования . Вто - рой – выходной регистр (DD23, DD25, DD27, DD29) – является управляющим для гирлянды выносных элементов . Оба регистра работают синхронно , но в процессе программирования участву - ет только первый из них . Управление выходным регистром , следовательно , и загрузка в него данных , осуществля - ется по сигнальным линиям последо - вательного интерфейса : « Данные » , « Синхронизация » и « Разрешение индикации » . Третья линия – вспомо - гательная , этот сигнал кратковременно отключает выходы ИМС всех регистров на время загрузки текущей комбина - ции , что исключает эффект мерцания малоинерционных светодиодов . Таким образом , гирлянда выносных элемен - тов подключается к основной плате устройства ( не считая экранирующих ( необходимых только при длине линии более 10 м ), составляющих пару каж - дому сигнальному проводнику ) все - го четырьмя проводами : « Данные » , « Синхронизация » , « Разрешение индикации » и « Общий » . Благодаря применению последова - тельного интерфейса такое постро - ение устройства позволяет наращи - вать количество световых элементов с минимальными аппаратными затра - тами без существенного усложнения протокола . Максимальное их число ограничено только помехоустойчи - востью линии связи и нагрузочной способностью источника питания . При указанных номиналах времяза - дающих элементов C4R12 тактово - го ВЧ - генератора , собранного на эле - ментах DD3.3, DD3.4, установке движка подстроечного резистора R13 в поло - жение , соответствующее максимально - му сопротивлению ( что соответствует частоте ВЧ - генератора FT = 20 КГц ), и выполнении сигнальных проводни - ков линии витыми парами проводов , её длина может достигать 100 метров . В устройстве использована ИМС энергонезависимой памяти с электри - ческим стиранием ( ЭСППЗУ ) объёмом 16 Кбит (16 384 бита ) типа AT28C16- 15PI. Объём памяти , соответствующий одной комбинации , составляет 32 бита . Полный цикл формирования светоди - намического эффекта , например « бегу - щего огня », состоит из 32 комбинаций . Таким образом , объём памяти , зани - маемый таким эффектом , составляет 32×32 = 1024 бита , следовательно , мак - симальное количество эффектов это - го типа , которые одновременно могут быть записаны в ЭСППЗУ , составляет 16 384/1024 = 16. Следует учитывать , что указанный эффект является самым ресурсоёмким , поэтому реальное коли - чество светодинамических эффектов , которые занимают меньше адресного пространства ЭСППЗУ , может быть значительно большим . Для получе - ния ещё большего количества эффек - тов при неизменном числе элементов гирлянды объём памяти может быть увеличен , к примеру , до 64 Кбит заме - ной ИМС ЭСППЗУ на AT28C64-15PI и увеличением разрядности адресного счётчика . Процесс программирования доста - точно прост и удобен : он производит - ся последовательным нажатием трёх кнопок . Задание комбинации свето - излучающих элементов производит - ся последовательным нажатием двух кнопок : SB1 – Запись «0» и SB2 – Запись «1» , которым соответствует введение на линейку включённого и выключенного светодиодов . Записи « нуля » соответствует именно вклю - чённый светодиод , поскольку этот уровень появляется на соответствую - щем выходе регистра . Светодиодная комбинация , записываемая в реги - стры , сдвигается вправо на один раз - ряд непосредственно после очеред - ного нажатия любой из указанных кнопок . Запись в ЭСППЗУ сформиро - ванной комбинации производится по однократному нажатию кнопки SB3 – « Сохранение комбинации » . При этом автоматически формируется последовательность импульсов , при которой происходит запись в ЭСППЗУ текущего состояния контрольного регистра . Следует особо подчеркнуть , что такой алгоритм программирования позволяет полностью исключить воз - можные ошибки , которые могут быть допущены пользователем в процес - се программирования , поскольку нет необходимости сразу же после вве - дения комбинации на контрольную линейку нажимать кнопку SB3, и толь - ко убедившись , что с помощью кнопок SB1 и SB2 введена правильная комби - нация , – нажимают SB3. Принцип работы Схема электрическая принципи - альная автономного программируе - мого 32- канального СДУ приведена на рис . 1. На схеме в явном виде пока - зано подключение одного выходного регистра , состоящего из 8 микросхем , с помощью трёх сигнальных провод - ников соединительной линии . Таких выходных регистров , которые при параллельном включении будут рабо - тать синхронно , может быть несколько . Общий проводник ( на схеме не пока - зан ), соединяющий выходной регистр и общий провод основной платы кон - троллера , также входит в состав сое - динительной линии и должен выпол - няться многожильным проводом сечением не менее 1 мм 2 . Устройство может работать в двух режимах : программирования и счи - тывания . ( На схеме показано поло - жение переключателя SA1, соответ - ствующее режиму воспроизведения .) Режим программирования устанавли - вается в нижнем ( по схеме ) положе - нии переключателя SA1. Этот режим индицирует включение красного све - тодиода Н L2. При этом блокируется работа НЧ - генератора прямоугольных импульсов , собранного на элементах DD3.1, DD3.2, и на выходе элемента DD3.2 ( вывод 6) формируется низкий логический уровень . Последователь - ное нажатие кнопок SB1, SB2 приво - дит к появлению уровней логического «0» на выходах 1Q или 2Q микросхе - мы DD2, содержащей 4 одинаковых независимых RS- триггера . Появление любого из этих уровней на выходах 1Q или 2Q, а значит , на одном из входов элемента DD1.2, приводит к формиро - ванию на его выходе положительного импульса и его последующему ограни - чению по длительности дифференци - рующей цепочкой С 2R10. Поскольку на входах S0, S1 мультиплексора DD14 были установлены логические « нули », то на его выходы поступит информа - ция с входов A0, B0. При этом , какой уровень будет записан в первый раз - ряд регистров DD18, DD23, зависит от нажатой кнопки SB1 или SB2. При нажатии SB1 будет записан логиче - ский ноль , при нажатии SB2 – логи - ческая единица . После введения комбинации на контрольную линейку светодиодов HL12–HL43, а значит – и в контроль - ные регистры DD18–DD21, нажима - ют кнопку SB3. При этом иницииру - ется цикл записи текущей комбинации