Каталог радиолюбительских схем

ПРОГРАММАТОР СОБЫТИЙ ИЛИ ЕЩЁ ОДИН СПОСОБ ЗАПОМНИТЬ ЦИФРУ

Александр Борисов
plasteroid*собачка*mail.ru

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА

Программатор событий может работать в составе различных радиолюбительских устройств автоматики, использоваться как модуль энергонезависимой памяти и служить заменой цифровым устройствам подобного назначения с неизменяемым (“жёстко зашитым” в ПЗУ) алгоритмом выполняемой программы. Концепция данного устройства – практическая реализация альтернативного метода записи и хранения цифровой информации.

Схема представлена на рис. 1.

Рис. 1. Программатор событий.
Схема электрическая принципиальная.

Ядром программатора является микросхема чип-кордера DD2, в которой хранятся записанные в формате DTMF тоновые аналоги цифр. Микросхема импульсно-тонального номеронабирателя DD1 работает только в режиме записи и предназначена для принятия информации с клавиатуры и формирования сигналов DTMF. Микросхема-декодер DD3 работает как в режиме записи, так и в режиме воспроизведения. Она преобразует принятые посылки DTMF в цифровой двоичный код на выходе. Микросхема DD4 вспомогательная. На её элементах “исключающее ИЛИ” построены формирователи, обеспечивающие необходимый алгоритм работы.

Рис. 2

Исходное состояние: Микросхема DD1 переведена из импульсного способа набора номера в тональный подключением входа MDS (Mode Select) к минусу источника питания. Микросхема DD2 переведена в режим кнопочного управления подключением адресных входов А6/М6, А8 и А9 к плюсу источника питания. Переключатель SA1 установлен в положение “воспроизведение”, а SA2 - в положение “автопрокрутка откл.”.

Рис. 3

Подача напряжения питания: Через ограничивающий ток резистор R3 напряжение поступает на вывод 14DD1. Напряжение питания также подаётся на выводы 28,16DD2 и вывод 18DD3. Через диод VD3 быстро заряжается конденсатор С5, транзистор VT2 открывается и шунтирует вход 5DD4.4. Напряжение с уровнем лог.0 на выходе EOM (End Of Message) DD2 включает светодиод HL2, индицирующий зелёным цветом исходное состояние (останов) схемы.

Рис. 4

Режим “запись”: Позволяет записать фрагменты двух видов. Первый – фрагмент состоит из одной тональной посылки (одной цифры). Второй – фрагмент состоит нескольких тональных посылок (нескольких цифр). Чтобы войти в режим, подвижный контакт переключателя SA1 переключают в состояние, противоположное изображенному на схеме. При этом светодиод HL1 индицирует включение режима, а на входы HS (Hook Switch) DD1 и PLAY/REC DD2 поступит напряжение с уровнем лог.0. Микросхема DD1 активируется, а DD2 переводится в режим записи. На выходе МО (Mode Out) DD1 теперь напряжение с уровнем лог.1, которое подаётся на формирователь коротких импульсов DD4.3, R2, С3. Эти импульсы формируют команды “старт” и “пауза” для микросхемы DD2. Так как транзистор VT2 открыт (конденсатор С5 не успел разрядиться через R7), то “лишний” импульс, возникший при появлении лог.1 на выходе МО не пройдёт на вход СЕ (Сhip Enable) DD2. Когда С5 разрядится через R7, транзистор VT2 закроется и не будет влиять на прохождение импульсов. Без элементов VT2, С5, VD3, R7 первый сформированный импульс несанкционированно запустит DD2 в работу. В принципе, если перед установкой режима “запись” SA2 переключать в нижнее по схеме положение, что не совсем удобно, то перечисленные элементы не нужны. Теперь производят запись программы с помощью клавиатуры. С каждым DTMF-сигналом на выходе МО появляется импульс с уровнем лог.0, а на выходе 10DD4.3 формируются два импульса по переднему и заднему фронтам входного, которые поступают на вход СЕ DD2 через DD4.4. Элемент DD4.4 работает как инвертор и улучшает форму импульсов. Чтобы записать фрагмент из нескольких последовательных DTMF-посылок, переключателем SA2 отключают вход 5DD4.4 и нажатием кнопки “R” (Reset - нормированный отбой) клавиатуры подготавливают DD1 к работе, начиная с первой ячейки памяти внутреннего ОЗУ. На клавиатуре производят набор, цифры которого автоматически заносятся в ОЗУ DD1. Максимальное число знаков для данного типа микросхемы – 32. После этого производят сброс DD1 кнопкой “R”, переключатель SA2 переводят в исходное состояние и нажимают кнопку “RD” (Redial — повтор последнего набранного номера). Вся занесённая в ОЗУ DD1 информация записывается в DD2 единым фрагментом. Как это происходит, можно посмотреть на примере обычного телефона, переведя его в тональный (TONE) способ набора. Светодиод HL3 вспыхивает в момент записи фрагмента с одной тональной посылкой (или светится при записи фрагмента из нескольких посылок), светодиод HL2, соответственно, гаснет. Секция переключателя SA1.2 при переходе в режим записи подключает вход DTMF-приёмника DD3 к выходу DTMF DD1. Таким образом осуществляется визуальный контроль записываемой информации, которая отображается на индикаторе HG1. По окончании всего процесса записи, SA1 переключают в исходное состояние, при этом внутренний маркер DD2 устанавливается в начало блока памяти. На выходе МО устанавливается напряжение с уровнем лог.0, которое преобразуется формирователем на DD4.3 в короткий импульс. Этот “лишний” импульс также может запустить в работу микросхему DD2, но через диод VD3 конденсатор С5 быстро зарядится, транзистор VT2 зашунтирует вход 5DD4.4 и этого не произойдёт.

Рис. 5

Режим “воспроизведение”: Перед использованием программатора по назначению, записанную информацию желательно проверить. Для этого предназначена кнопка SB2. При первом нажатии стартует первый записанный фрагмент, при втором нажатии – второй и т.д. Если нажать SB2 во время воспроизведения (например, фрагмента с несколькими DTMF-посылками), то DD2 перейдёт в режим паузы. Следующее нажатие SB2 продолжит воспроизведение с момента остановки, т.е. имеется возможность просмотра записи пошагово. Если необходимо просмотреть всю информацию быстро, то используют режим автопрокрутки, для чего переключатель SA2 переводят в нижнее по схеме положение и размыкают кнопку с фиксацией SB1 (здесь пользоваться кнопкой удобнее, чем переключателем). Как пример на оставшихся элементах DD4.1 и DD4.2 построен тактовый генератор (может быть и другое схемное решение). Транзистор VT1 синхронизирует работу генератора с работой DD2, разрешая выдачу стартового импульса для следующего фрагмента только после воспроизведения текущего. Дифференцирующая цепочка C2, R8 формирует короткие импульсы, сопоставимые по длительности с импульсами, выдаваемыми формирователем на DD4.3. Так как в этом режиме вход DTMF-приёмника DD3 подключен к выходу SP- (Speaker minus) DD2, то после декодирования на индикаторе HG1 отображается вся последовательность записанных команд программы. По двум светодиодам HL2 и HL3 легче оценить длительность сигналов и паузы между ними.

На схеме исполнительное устройство показано в виде “чёрного ящика”, в котором обозначены все необходимые (и не очень) сигналы информации и управления.

Выбор указанных типов микросхем DD1 и DD3 не случаен. Микросхема DD1 типа КР1008ВЖ6 (прототип S7230) работает с клавиатурой необходимой конфигурации (последняя строка ROW5 – выполнение сервисных функций). Но, главное, она формирует DTMF-посылки с фиксированной длительностью (50 ms) независимо от времени удержания кнопок клавиатуры в нажатом состоянии. С другими типами микросхем пришлось бы установить схему, автоматически нормирующую время выдачи DTMF-посылки. Микросхема DD3 типа MV8870 благодаря наличию входа SEL (Select) имеет замечательную функцию – приведение выходного кода к стандартному виду, соответствующему двоичным числам от 0-ля до 15-ти. В телефонии десятичному 0-лю соответствует двоичный код 10-ти, т.е. 1010. Применение другой микросхемы-декодера (например, КР1008ВЖ18) потребовало бы установки схемы-преобразователя таблицы двоичных чисел. Микросхемы серии ISD2560/75/90/120 легко каскадируются, а, применив регистры (или иные элементы цифровой техники), можно увеличить разрядность двоичного кода на выходе программатора. Конструктивно микросхема DD1 вместе с клавиатурой может не входить в состав устройства, а подключаться к нему как отдельный пульт на время программирования через разъём. Схема индикации приведена в качестве примера и, конечно же, может быть реализована на других элементах с другими типами индикаторов.

Рис. 6

И в заключение реальный пример применения. Представленная схема работает в составе устройства (программируемый временной информатор, который был собран в радиотехническом объединении СЮТ в 2007 году), подающего звонки в городском лицее. В информаторе работа программатора синхронизирована со схемой часов и календаря, выполненных на микросхемах 176-ой серии. Программатор задаёт время подачи звонков и управляет типом их звучания. Если необходимо, то изменения в программу вносятся в режиме текущего времени между включениями звонков (в данном информаторе используется обычная телефонная клавиатура с организацией 3Х4). Программирование сводится к составлению таблицы последовательности событий и реализуется простейшим образом:

Рис. 7

08203* - звонок для младших классов на урок в 8:20 утра; (три коротких звонка)

08302* - звонок для старших классов на урок в 8:30 утра; (два коротких звонка)

-------- --------- -------- ------------

1400* - общий звонок на перемену в 2 часа дня; (один длинный звонок)

1625# - установка маркера в начало блока памяти в 16 часов 25 минут, т.к.

конец занятий и звонки больше не нужны.

Когда на следующий день часы покажут 08:20, опять сработает звонок с заданным типом звучания.

В конце статьи приводятся временные диаграммы работы микросхем, поясняющие их работу и фотографии конструкции.

Рис. 8

Рис. 9

Рис. 10

Перевел в HTML Евгений Мерзликин.