АППАРАТНЫЙ ЭМУЛЯТОР УЧЕБНОГО СТЕНДА НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

Заявленное техническое решение относится к устройствам обработки информации, построенным на основе микроконтроллера. В настоящее время в высших учебных заведениях для обучения студентов по специальностям и направлениям, связанным с вычислительной техникой, широко используются различные учебно-отладочные устройства. Эти устройства построены на основе различных микропроцессоров. Они позволяют изучить архитектуру ЭВМ, систему команд и особенности функционирования.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является «Учебно-отладочное устройство «Электроника-580» (Широков, Ю.Ф. Микропроцессорные средства и системы / Широков Ю.Ф., Е.Н. Осипов, В.И. Жданов, Н.И. Гутовец // Учебно-отладочное устройство «Электроника-580 - 1985. - №2. - С. 80-84.).
Это устройство содержит микропроцессор, буфер адреса, буфер данных, регистр слова состояния, логику управления, дешифратор, генератор, ПЗУ, ОЗУ, буфер данных ОЗУ, узел ПДП, параллельный интерфейс, клавиатуру, дисплей, блок питания. Блок питания формирует три напряжения питания и выполнен по компенсационной схеме. Все составные части устройства выполнены на элементах малой и средней степени интеграции и дискретных элементах.
Недостатки прототипа: устройство имеет низкую надежность, сложную конструкцию, высокое электропотребление.
Технический результат выражается в повышении надежности устройства, упрощения конструкции и снижении электропотребления.
Технический результат достигается тем, что в аппаратном эмуляторе учебного стенда на микроконтроллере содержащим блок микроконтроллера с необходимым программным обеспечением, блок усилителя для согласования информационных сигналов при индикации, импульсный блок питания, где первый информационный выход блока микроконтроллера подключен к блоку усилителя, выход которого подключен ко входу дисплея, второй информационный выход блока микроконтроллера подключен ко входу клавиатуры, выход которой подключен к информационному входу блока микроконтроллера, выход импульсного блока питания подключен к питающим входам блока микроконтроллера, блока усилителя, дисплея и клавиатуры, в качестве микропроцессора, буфера адреса, буфера данных, регистра слова состояния, логики управления, дешифратора, генератора, ПЗУ, ОЗУ, буфера данных ОЗУ, узла ПДП, параллельного интерфейса используется блок микроконтроллера, в качестве блока питания используется импульсный блок питания.
В качестве микропроцессора, буфера адреса, буфера данных, регистра слова состояния, логики управления, дешифратора, генератора, ПЗУ, ОЗУ, буфера данных ОЗУ, узла ПДП, параллельного интерфейса используется блок микроконтроллера;
В качестве блока питания, выполненного по компенсационной схеме, используется импульсный блок питания.
Схема аппаратного эмулятора учебного стенда на микроконтроллере представлена на фиг. Двойными стрелками показано прохождение информационных сигналов, а одинарными отображены линии питания. Особенностью заявленного устройства является то, что все функции учебно-отладочного устройства выполняет микроконтроллер в составе блока микроконтроллера 1. Блок усилителя 2 предназначен для повышения нагрузочной способности порта микроконтроллера, подключенного к дисплею 3 учебного стенда. В его составе имеется требуемый объем постоянной и оперативной памяти, а также необходимое количество портов ввода-вывода для организации связи с дисплеем 3 и клавиатурой 5 учебного стенда. Импульсный блок питания 4 формирует напряжения питания, необходимые для функционирования электронных устройств.
Устройство функционирует следующим образом. Блок микроконтроллера 1 выполняет аппаратную эмуляцию, т.е. с точки зрения пользователя или студента работа на аппаратном эмуляторе учебного стенда на микроконтроллере 1 полностью идентична работе на «Учебно-отладочном устройстве «Электроника-580». С помощью клавиатуры 5 вводятся машинные коды команд разработанной программы. Вводимая информация отражается на дисплее 3 устройства. Затем пользователь запускает введенную программу на исполнение. Возможна работа программы в трех режимах: пошаговом, с остановками в контрольных точках, в реальном масштабе времени. Результат выполнения программы, а также содержимое запоминающих элементов и памяти устройства отражается на дисплее. При необходимости может быть выполнена предварительная отладка программы в первом или втором режимах работы. Для реализации всех вышерассмотренных возможностей аппаратный эмулятор имеет соответствующее программное обеспечение.
Благодаря уменьшению количества блоков устройства по сравнению с наиболее близким и использованию импульсного блока питания энергопотребление аппаратного эмулятора снижено, конструкция упрощается и повышается надежность работы.