Будова і принцип роботи порта принтера

Лабораторна робота № 3

КЕРУВАННЯ ЗОВНІШНІМИ ПРИСТРОЯМИ ЧЕРЕЗ LPT-ПОРТ

Мета: вивчити способи програмного керування зовнішніми пристроями через порт принтера (LPT -порт або паралельний порт ПК), навчитися керувати такими виконавчими пристроями, як світлодіоди, реле, електричні двигуни.

Завдання: зібрати вимірювальну-керуючу систему на основі адаптера „ LPT_Motor _ 10h ” згідно зі схемою; через адаптер провести керування набором світлодіодів за допомогою бітів регістру даних порта принтера, встановлювати стани регістру команд пристрою, вмикати та вимикати електричні двигуни та надяскраві світлодіоди в режимі реального часу, написати процедури для керування зовнішніми пристроями згідно завдання.

Обладнання: адаптер для керування світлодіодами, реле та електричними двигунами „ LPT_Motor _ 10h ”, блок живлення, персональний комп’ютер.

Програмне забезпечення: програма „ LPT_Motor _ 10s ”, середо­вище програмування Delphi.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

У даній лабораторній роботі за допомогою адаптера „ LPT_Motor _ 10h ” (hardware), який під’єднується до персонального комп’ютера через порт принтера, виконується керування такими зовнішніми пристроями, як світлодіоди, реле, електричні двигуни. Керування адаптером здійснюється програмою „ LPT_Motor _ 10s ” (software). Тому в теоретичній частині розглянемо будову і принцип дії адаптера „ LPT_Motor _ 10h ” та програми „ LPT_Motor _ 10s ”.

Будова і принцип роботи порта принтера

Основне призначення порта принтера, який реалізує інтерфейс Centronics, – це під’єднання до комп’ютера принтерів різних типів. Тому розміщення контактів конектора, призначення сигналів та програмні засоби орієнтовані на це застосування [1-3]. В той же час через порт принтера можна керувати й нестандартними зовнішніми пристроями. Дані в порт записуються і зчитуються по шині даних D0-D7 (8 біт), а для вибору конкретного порту використовується шина адреси A0-A15 (16 біт) (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Ввід-вивід даних через паралельний порт

Фактично паралельний порт складається з трьох 8-бітних регіcтрів:

1. DR – Data Register, 8-бітний регістр даних.

2. SR – Status Register, 5-бітний регістр стану.

3. CR – Control Register, 4-бітний регістр контролю.

Регістри даних і контролю (DR і CR ) служать для виводу даних з комп’ютера, а регістр стану (SR)– для вводу (табл.1.1). Кожному біту (розряду) порта принтера фізично відповідає один контакт в конекторі. Використовується наступні адреси портів принтера: LPT1 ($00378), LPT2 ( $00278) і LPT3 ($003BC). Для більшості комп’ютерів адреси регістрів порта принтера (LPT1) в шістнадцятковій системі наступні: DR ($00378); SR ($00379), CR ($0037А), тобто адреса наступного регістра на 1 більша від попереднього, проте адреса першого порту LPT1 може бути різною.

Логічній одиниці на розряді паралельного порту відповідає напруга +5В, а логічному нулю 0 В. Проте, якщо розряд інверсний, то логічній одиниці відповідає 0 В, а логічному нулю +5В.

Регістр SR дозволяє зчитувати дані із зовнішніх пристроїв, наприклад цифрові сигнали з різноманітних сенсорів. Для SR не використовуються всі розряди, тому розряди вхідних сигналів звичайно зчитуються по 4 біти зі зсувом вліво на 3 біти (табл. 1.1). Відповідно після зчитування потрібно програмно зсунути розряди SR7-SR3 вправо на 3 біти (поділити на 8).

Поняття Centronics відноситься до набору сигналів, протоколу обміну і 36-контактного конектора, що встановлюється в принтерах (рис. 1.2).

З’єднання з принтером З’єднання з комп’ютером

(36 контактів) (25 контактів)

Рис. 1.2. Кабель принтера

Таблиця 1.1

Розряди паралельного порту (інтерфейс Centronics)

2. адаптер „LPT_Motor_10h”

2.1. Схема електрична функціональна адаптера „LPT_Motor_10h”

Апаратна частина системи керування або адаптер „ LPT_Motor _ 10h ” призначена для керування зовнішніми пристроями за допомогою комп’ютера. Адаптер описується наступною функціональною схемою (рис. 2.1). Обмін інформацією комп’ютера з адаптером відбувається за допомогою паралельного порту (LPT), а буфер призначений для захисту схем комп’ютера від перевантаження за напругою і струмом.

Схема індикації виконує візуалізацію вихідних бітів для оптореле та вхідних бітів для сенсорів за допомогою світлодіодів різних кольорів, що спрощує розуміння принципів роботи схеми при виконанні лабораторної роботи. В регістрі зберігаються стани команд, призначених для керування зовнішніми пристроями, наприклад, суперяскравими світлодіодами (HLMP-CE34, OSPW5161A-OP).

Оптореле призначено для гальванічної розв’язки керуючої частини схеми (пов’язаної з портом комп’ютера) і силової частини (електричні двигуни і світлодіоди), а також для підсилення сигналів керування за напругою і струмом. В якості оптореле використано КР293КП2А, яке керує блоком більш потужних електромеханічних реле (BS-115C). Перевагою оптореле перед електромеханічними є значно більша швидкість комутації і кількість робочих циклів (ввімкнення – вимкнення).

Рис. 2.1. Схема електрична функціональна адаптеру „LPT_Motor_10h”

Блок реле виконує безпосереднє керування виконавчими пристроями: електричними двигунами (RF-300FA). Практично реле може керувати будь-яким виконавчим пристроєм (за умови узгодження значень керуючих сигналів за напругою і струмом).

В якості сенсора використано фоторезистор та механічний перемикач, завдяки чому комп’ютер може зчитувати різні стани пристрою.

2.2. Схема електрична принципова адаптера „LPT_Motor_10h”

Принцип дії електричної схеми пристрою наступна (рис. 2.2). Для живлення пристрою використовуються дві напруги: +7 В і +5 В. Початкова напруга +7 В подається на плату через конектор X 2. Конденсатор C 1 призначений для зменшення пульсацій напруги після блоку живлення. Червоний світлодіод (VD 11) є індикатором напруги живлення, а резистор R 26 обмежує струм через світлодіод у заданих межах. Високостабільна напруга +5В (призначена для живлення мікросхем) формується стабілізатором DD 2 (78LO5). Конденсатор C 2 на виході стабілізатора призначений для зменшення пульсацій напруги живлення.

Обмін інформацією між комп’ютером і пристроєм відбувається за допомогою паралельного порту (LPT) через конектор Х 1. Буфер, що складається з резисторів R 1- R 12, призначений для захисту схем комп’ютера від перевантаження за напругою і струмом. Схема індикації виконує візуалізацію вихідних бітів DR0-DR7 за допомогою світлодіодів VD 1- VD 8 (з обмежуючими резисторами R 13- R 20), а вхідних бітів SR6, SR7 – за допомогою світлодіодів VD 9- VD 10 (з обмежуючими резисторами R 21- R 22).

В регістрі DD1 (SN74HC373N) зберігаються стани команд, призначених для керування зовнішніми пристроями: оптореле DD 3 і DD 4, суперяскравими світлодіодами VD 12- VD 14. Запис даних у регістр дозволяється бітом СR 1 (LE – значення логічної „1” або 5 В), вихід регістру відкривається інверсним бітом CR 0 (OE =0) (рис. 2.3). При переході сигналу LE з рівня логічної „1” на рівень логічного „0” в регістрі зберігаються значення вхідних даних D.

Оптореле DD 4 безпосередньо керує електричним двигуном Е 1, а оптореле DD3 керує електричним двигуном Е2 через електромеханічне реле К 1.

В якості сенсорів використано перемикач S 1, яким можна встановлювати стан біту SR 7, та фоторезистор R 35. Сигнал з фоторезистора перетворюється у цифрову форму тригером Шмідта DD 5, а далі зчитується в комп’ютер через біт SR 6.

Адаптер живиться за допомогою блоку живлення: MY-168, 3-12 V, 1200 mA.

Рис. 2.2. Схема електрична принципова адаптера „LPT_Motor_10h”;

виконавчі пристрої, що керуються через регістр стану команд (DD1):

біт DR0 – оптореле (DD4) і електродвигун (E1); біт DR1 – оптореле (DD3), електромеханічне реле К1 і електродвигун Е2; біт DR2 – білий світлодіод VD14, що служить для освітлення фоторезистора R35 через диск з отворами;

біт DR3 – жовтий світлодіод VD13; біт DR4 – синьо-зелений світлодіод VD12.

Входи Виходи LE D Q L H H H L H L L L L X Q0 H X X Z

а) б)

Рис. 2.3. Регістр DD1 стану команд адаптера:

а) сигнали регістру; б) діаграма роботи регістру;

L – значення логічного „0”, H – значення логічної „1”,

X – значення логічних „0” або ”1”, Q ₀ – попереднє (збережене) значення виходу, Z – стан високого імпедансу

На валах електродвигунів адаптера закріплено тримачі, на які можуть встановлюватися наступні диски (рис. 2.4).

а) б) в)

Рис. 2.4. Диски для електродвигунів:

а) диск №1 (2 прозорі і 2 непрозорі сектори);

б) диск №2 (кольори спектру); в) диск №3 (диск Бенхема)

3. ПРОГРАМА КЕРУВАННЯ „LPT_MOTOR_10s”

Поиск по сайту: