ДИПЛОМНЫЙ ПРOЕКТ
СОДЕРЖАНИЕ
Приложение А Перечень элементов…………………………………………………………………………………………….7
Приложение Б Спецификация……………………………………………………………………………..………………………….73
Приложение В Схема электрическая структурная АТДП.220198.119 Э1
Приложение Г Схема электрическая принципиальная АТДП.220198.119 Э3
Приложение Д Схема электрическая принципиальная АТДП.220198.119 Э3
Приложение Е Плата печатная АТДП.220198.119
Приложение Ж Сборочный чертеж АТДП.220198.119 СБ
Введение
Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из основных направлений научно — технического прогресса.
В обширной номенклатуре изделий электронной техники особое место занимает семейство программируемых микросхем. Их ускоренное развитие в настоящее время символизирует прогресс в микроэлектронике, которая является катализатором научно — технического прогресса в современном мире.
Возрастающий круг научно — технических работников сталкивается в своей практической деятельности с вопросами применения запоминающих и логических программируемых микросхем. Их использование в радиоэлектронной аппаратуре позволяет резко сократить сроки ее разработки и промышленного освоения; поднять на новый уровень технические характеристики.
Существует принципиальная необходимость использования программируемых микросхем в микро — процессорных устройствах и системах практически для всех областей народного хозяйства, таких, как гибкие производственные системы, системы управления различными технологическими процессами, персональные ЭВМ, бытовая аппаратура.
Характерной тенденцией развития элементной базы современной аппаратуры (РЭА) является быстрый рост степени интеграции. В этих условиях актуальной становится проблема ускорения разработки узлов аппаратуры, представляющих собой схемы с большой (БИС) и со сверхбольшой (СБИС) степенями интеграции.
Программируемые БИС в настоящее время широко распространены. Их основные преимущества перед другими изделиями микроэлектроники: регулярность структуры, функциональная наращиваемость, широкий диапазон реализуемых на их основе устройств с комбинационной логикой и конечных автоматов, программируемость структуры. При этом достигаются большая и сверхбольшая степени интеграции устройств на кристалле. Преимущество БИС -возможность автоматизации процесса проектирования приборов на их основе, аппаратного резервирования модификации реализуемых функций в большом диапазоне с минимальными затратами.
Область применения -от простейших программируемых комбинационных устройств до специализированных контроллеров.
Принцип необратимого изменения связей в интегральных микросхемах электрическим способом был впервые реализован фирмой Radiation(США) в 1996 г. в запоминающей матрице постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). В 1970 г. фирма Harrisconductor(США) выпустила первое законченное программируемое ПЗУ (ППЗУ) емкостью 512 бит, а с 1972 г. началось массовое производство аналогичных ППЗУ многими ведущими фирмами. С 1976 г. развивается новый тип устройств с изменяемыми связями — БИС произвольной логики: программируемые логические матрицы, мультиплексоры т.п., однако ППЗУ до сих пор остаются наиболее массовыми устройствами этого вида.
Программируемые ПЗУ являются результатом усовершенствования классической схемы полупроводникового ПЗУ с масочным программированием. Простейшее ПЗУ содержит запоминающую матрицу, состоящую из шин строк и столбцов, дешифраторы адреса строк и столбцов и усилители считывания.
Тема данного дипломного проектазаключается в изготовлении печатной платы программатора микросхем ПЗУ, который позволяет программировать широкий класс микросхем.
Обоснование технических решений
Программатор представляет собой устройство, подключаемое к компьютеру типа IBMPCчерез параллельный LPTпорт, позволяющее программировать широкий класс микросхем. Универсальность программатора заключается в его схемотехнике, позволяющей программировать кроме обычных ПЗУ и микроконтроллеров, микросхемы программируемой матричной логики (ПЛМ) и т.д. Так, некоторым микросхемам ПЛМ (например, 156РТ1) при программировании необходимо присутствие высоких напряжений на всех выводах, что и обеспечивает данная схема.
Важным достоинством программатора является программное обеспечение, которое позволяет расширять номенклатуру программируемых микросхем посредством написания, программирующего или тестирующего модуля на языке программирования BorlandPascal, а также изготовления кросс -платы с набором посадочных мест под программируемые микросхемы.
Устройство построено по принципу открытой архитектуры, что на сегодняшний день является большим достоинством, так как процесс развития ЭВТ продвигается очень стремительно.
Надежность процесса программирования определяется в первую очередь достоверностью реализации режимов программирования, исправностью аппаратуры программатора, надежностью связей с программируемой микросхемой. Надежность обеспечивается проведением тестового контроля аппаратуры программатора, программного обеспечения, параметров источников воздействий на зажимах связи с ПМ. Эти меры принципиально необходимы в программаторах производственного назначения, где все режимы выполняются автоматически и нет визуального контроля ПМ, возможны отказы и сбои в работе аппаратуры, не приводящие к сообщениям о браке запрограммированных микросхем.
Можно сформулировать функциональные характеристики программаторапредназначенного для БЦР на производстве:
Разнообразие функции ввода, обработки и редактирования данных;
Функции логического контроля запрограммированныхмикросхем при отсутствии эталонного образца;
Возможность расширения номенклатуры программируемых микросхем;
Использование эталона программируемой микросхемы как источника данных программирования и для контроля запрограммированных микросхем;
Обязательное наличие режимов «Входной контроль» и «Выходной контроль»;
Малые габариты;
Возможность копирования программируемых микросхем.
Простота ввода и отображения данных;
Обязательное наличие помощи в программном обеспечении программатора.
Данные характеристики определяют высокую производительность и надежность производственных программаторов, что и требуется в данном случае для ремонтного бюро производственного предприятия «РЭМОС-ПМ», так какпрямое его назначение — это программирование или перепрограммирование (в зависимостиот ситуации) микросхем ПЗУ для различных плат, модулей и блоков от станков с ЧПУ.
Конструкторскаячасть
Назначение
Данный программатор является универсальным устройством для программирования микросхем ПЗУ. Он позволяет программировать микросхемы следующих типов:
с ультрафиолетовым стиранием: 2708, 2716, 2732(A), 2764(A), 27128(A), 27256, 27256(21v), 27512, 271000, К573РФ1, К573РФ2/5, К573РФ4А
с пережигаемыми перемычками: КР556РТ4/11, КР556РТ5/17, КР556РТ12/13, КР556РТ14/15, КР556РТ16, КР556РТ18, К155РЕ3
с электрическим стиранием: КМ1801РР1
FLASH: 28F256, 28F512, 28F010, 28F020
ПЛМ: КР556РТ1/2
микроконтроллеры: 8748, 8749, 8751, 8752, 87C51, 87C53, 1816ВЕ751, 1816ВЕ48, 1830ВЕ751, 1830ВЕ753
только читать: 8048, 8049, 80C48, 8051, 8052, 1816ВЕ49, 1816ВЕ51, 1830ВЕ48
Принцип действия
Принципиальная схема программатора представлена на чертеже АТДП220198.119Э3. Разъем Х1 предназначен для стыковки программатора с параллельным портом IBM (стандартным кабелем от принтера). Каждый сигнал IBM обозначен буквой D, C или S и цифрой 0…7. Буква идентифицирует регистр параллельного порта (D — регистр данных, C — регистр управления, S — регистр состояния), а цифра — номер бита соответствующего регистра.
Сигналы MODE_OUT, READ, WRITE — выходные сигналы IBM,обозначены как инверсные. Это означает, что при установке битов 1 и 3 регистра управления порта в единичное состояние соответствующие сигналы будут иметь нулевое значение. Для выходного сигнала программатора S.7 знак инверсии означает, что при единичном значении этого сигнала соответствующий бит порта регистра состояния читается как нулевой. Названия сигналов, приведенные справа от стрелок, отражают их функциональное назначение.
Разъем Х3 предназначен для подключения одной из кроссовых плат, содержащих панельки для микросхем ПЗУ. На этот разъем выведены 20 сигналов адреса и 8 сигналов данных, причем единичное значение для любого из этих сигналов можно либо задавать равным +5 вольт, либо подключать к управляемому источнику питания Е1. Кроме того, на разъем выведены еще выходы четырех управляемых источников питания Е1… Е4 и напряжение +5 вольт. С помощью такого набора сигналов и напряжений можно реализовать чтение и прожигание практически любого типа микросхем ПЗУ.
Входные сигналы программатора DI0…DI7 (выходные сигналы регистра данных параллельного порта IBM) поступают с разъема Х1 на формирователь сигналов IBM, выполненный на микросхеме DD1 типа К555АП6. Эта микросхема представляет собой шинный формирователь, пропускающий 8 сигналов слева направо (когда на входе S единичное значение сигнала) или справа налево (когда сигнал на входе S нулевой), если значение сигнала MODE_OUT на входе EZ нулевое (при единичном значении этого сигнала, т.е. в режиме чтения информации с микросхемы ПЗУ, все выходы микросхемы переходят в высокоимпедансное состояние).
Сигналы DI0…DI7 поступают также на регистр сигналов управления, выполненный на микросхеме DD2 типа К555ИР23. Байт из регистра данных порта IBM запоминается в этой микросхеме по положительному фронту сигнала MODE_OUT, поступающего на вход С микросхемы. 6 выходных сигналов микросхемы используются для выбора одного из портов одной из четырех микросхем КР580ВВ55, а сигнал бита 3 предназначен для открытия формирователя сигналов адреса ПЗУ, выполненного на микросхеме DD4.
Регистр сигналов адреса включает в себя 2 микросхемы (DD6 и DD7) типа КР580ВВ55 и 20 формирователей сигналов, выполненных на логических микросхемах и транзисторах. Каждая из микросхем КР580ВВ55 содержит три 8-битных порта ввода/вывода (порты A, B и С). Все 3 порта микросхемы DD6 и 2 порта (В и С) микросхемы DD7, использующиеся для реализации регистра адреса, настраиваются (программным способом) на вывод. Для записи информации в какой-либо из этих портов сначала в регистр управляющих сигналов (микросхема DD2) записывается соответствующий управляющий байт (нулевое значение на выходе разряда 6 или 7 микросхемы DD2 выбирает одну из микросхем DD6 или DD7, а разряды 0 и 1 выбирают один из трех портов микросхемы), а затем задается нулевое значение сигнала записи (на входе WR микросхем DD6 и DD7). При этом информация с внутренней шины данных программатора (в данном случае это информация из регистра данных параллельного порта IBM) записывается в выбранный порт микросхемы DD6 или DD7.
То есть, запись 20-разрядного адреса в регистр адреса осуществляется в несколько этапов. Младший байт адреса записывается в порт В микросхемы DD6, 2-й байт — в порт С микросхемы DD7, 3-й байт — в 4 старших разряда порта В микросхемы DD7. Порт А микросхемы DD6, порт А микросхемы DD7 и 4 младших бита порта В микросхемы DD7 используются для подключения шины адреса микросхемы ПЗУ к повышенному напряжению от регулируемого источника питания.
Рассмотрим формирователь младшего разряда адре