Komputerowy analizator
stanów logicznych
2345
Do czego to służy?
O tym, że komputer osobisty klasy PC
stał się obecnie jednym z najważniej-
szych narzędzi pracy elektronika nie trze-
ba chyba nikogo przekonywać. Komputer
taki, wyposażony w odpowiednie opro-
gramowanie i w najczęściej niezbyt
skomplikowane i kosztowne przystawki
potrafi zastąpić praktycznie wszystkie
używane dotąd przyrządy pomiarowe.
Więcej, wykorzystując komputer może-
my dokonywać pomiarów i obserwacji,
o których nawet dotąd nie mogliśmy ma-
rzyć. Posłuży się przykładem: dobrej kla-
sy oscyloskop cyfrowy jest przyrzÄ…dem
niezwykle kosztownym i nieczęsto trafia
do rąk hobbystów. Tymczasem, PC wy-
posażony w niezbyt skomplikowany i ko- ką cyfrową (czyli obecnie dla wszystkich li to nam na zarejestrowanie szybko za-
sztowny układ elektroniczny może go elektroników) także nie trzeba chyba ni- chodzących zmian, a następnie spokojne
z powodzeniem zastąpić i umożliwić rea- kogo przekonywać. przeanalizowanie sposobu działania bada-
lizowanie funkcji, w które wyposażone są Podstawowym przyrządem pomiaro- nego układu.
jedynie oscyloskopy najwyższej klasy. wym stosowanym w technice cyfrowej Proponowany układ wyposażony jest
Szczególnie atrakcyjna jest możliwość jest próbnik stanów logicznych, z pomo- w pięć kanałów co umożliwia obserwację
łatwego zapisywania danych uzyskanych cą którego możemy zbadać, jaki stan lo- zjawisk zachodzących w wybranych pię-
podczas pomiarów , a następnie prezen- giczny panuje w danym punkcie układu. ciu punktach testowanego urządzenia
towania ich w dowolnej formie. Następu- Bardziej rozbudowane próbniki umożli- i powinien zostać dołączony do portu
je wtedy  połączenie oprogramowania wiają także detekcję krótkich impulsów CENTRONICS dowolnego komputera
służącego do pomiarów z typowymi edy- szpilkowych. Taki próbnik w wielu sytua- wyposażonego w taki interfejs. W tym
torami stosowanymi w pracach graficz- cjach może oddać duże usługi, jednak momencie wielu moich Czytelników
nych. Np. uzyskany z oscyloskopu wy- w innych zawodzi. Zmiany w systemach z pewnością zaprotestuje:  Dlaczego bu-
kres możemy przedstawić w dowolnej cyfrowych zachodzą najczęściej z taką dujemy przyrząd pięciokanałowy, jeżeli
postaci graficznej, bez najmniejszego kło- szybkością, że ich obserwacja w czasie wiadomo że interfejs CENTRONICS kom-
potu możemy dodać do niego odpowie- rzeczywistym jest absolutnie niemożli- putera wyposażony jest w ośmiobitową
dnie komentarze i objaśnienia. Możemy wa. Niekiedy można zmniejszyć tą pręd- szynę danych? Przecież wykorzystując ją
łączyć ze sobą wiele takich wykresów kość, np. za pomocą zmiany częstotliwo- moglibyśmy zbudować analizator umożli-
w celu ich porównania, uzyskując w ten ści pracy zegara, ale nie zawsze (systemy wiający badania całego bajtu! Jest to
sposób jakby przyrząd pomiarowy o prak- mikroprocesorowe!) jest to możliwie. Po- prawda, ale nie cała prawda. W dwukie-
tycznie dowolnej ilości kanałów. nadto, najczęściej potrzebujemy analizo- runkową szynę danych, umożliwiającą
Mam jednak nadzieję, że nikomu wać stany logiczne w kilku punktach odczyt informacji przesyłanych do kom-
z moich Czytelników nie przyjdzie do gło- układu naraz, co nawet przy niewielkiej putera przez układ peryferyjny wyposażo-
wy  poprawianie w ten sposób wyni- częstotliwości zegara systemowego jest ne są jedynie porty CENTRONICS now-
ków pomiarów w celu np. pochwalenia dość kłopotliwe. szych maszyn, w zasadzie od PENTIUM
się parametrami wykonanego wzmacniacza. Proponowany układ działa na zasadzie I wzwyż i to bynajmniej nie wszystkie.
Zajmiemy siÄ™ dzisiaj najprostszÄ… chyba kamery stosowanej przy rejestracji zja- Standardowy interfejs CENTRONICS
przystawką do PC, która umożliwi prze- wisk, w których zmiany zachodzą z wiel- umożliwia jedynie odczyt słowa pięciobi-
mianę tej maszyny w prosty analizator ką prędkością. Zdjęcia wykonywane są towego przesłanego do jego rejestru
stanów logicznych. O tym, że taki analiza- w czasie rzeczywistym, ale z częstotliwo- dwukierunkowego. Oczywiście odczyty-
tor jest bezcennym przyrządem dala każ- ścią wielokrotnie większą od częstotliwo- wanie przez CENTRONICS słów jedno-
dego elektronika zajmującego się techni- ści ich póz
niejszego odtwarzania. Pozwo- bajtowych jest jak najbardziej możliwe,
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/99 1
lania i fakt ten uwzględnić podczas anali-
zy otrzymanych danych.
Dioda świecąca umieszczona w struk-
turze szóstego transoptora (IC7) została
połączona za pośrednictwem ograniczają-
cego prąd rezystora R6 z jednym z wyjść
rejestru wyjściowego interfejsu CEN-
TRONICS - STROBE. Programowe poda-
nie stanu wysokiego na to wyjście spo-
woduje włączenie diody LED zawartej
w strukturze transoptora i w konsekwen-
cji przewodzenie tranzystora wewnÄ…trz
IC7. Tranzystor ten może być wykorzysta-
ny w sposób zależny od rodzaju przepro-
wadzanych testów, np. do uruchamiania
badanego układu lub jako wejście zegara
sterujÄ…cego pracÄ… testowanego urzÄ…dze-
nia. W każdym jednak przypadku musimy
pamiętać, że jest to wyjście typu otwarty
colektor.
Montaż i uruchomienie.
Montaż układu wykonujemy według
ogólnie znanych zasad, rozpoczynając od
elementów o najmniejszych gabarytach
a kończąc na wlutowaniu kondensatora
elektrolitycznego i złącza CON1. Tej
Rys. 1 Schemat ideowy
R
y
s
.
1
S
c
h
e
m
a
t
i
d
e
o
w
y
cza CON1 do pięciu wejść rejestru dwu- ostatniej czynności należy poświęcić nie-
kierunkowego interfejsu CENTRONICS. co uwagi i staranności, ponieważ delikat-
ale spowodowałoby to znaczną komplika- Aby zapewnić układowi pewność działa- ne wyprowadzenia CON1 łatwo zgiąć lub
cję w założeniu prostej konstrukcji. nia wejścia te zostały  podciągnięte do uszkodzić. Pod wszystkie układy scalone
Z drugiej strony wiem, że nie wszyscy plusa zasilania za pomocą pięciu rezysto- warto zastosować podstawki.
posiadacie nowoczesne komputery i nie rów zawartych w R-PACK u RP1. Na tym Ponieważ zmontowany ze sprawdzo-
chciałem zamykać drogi do korzystania etapie projektowania układu powstał pe- nych elementów układ analizatora nie
z zbudowanego analizatora mniej zamoż- wien problem konstrukcyjny: skąd wziąć wymaga jakichkolwiek czynności urucho-
nym Kolegom. potrzebne napięcie, dodatnie względem mieniowych ani regulacyjnych, możemy
Układ, z którego budową za chwilę się masy zasilania komputera? Dostarczenie teraz powiedzieć sobie parę słów na te-
zapoznacie jest śmiesznie prosty i łatwy tego napięcia z zewnątrz przeczyłoby mat podstawowych zasad pisania progra-
do wykonania. Zastosowałem przy jego przyjętej zasadzie całkowitego odizolo- mu obsługującego nasz analizator. Będę
budowie wyłącznie tanie i łatwe do zdo- wania układu komputera od urządzeń pe- tu posługiwał się przykładami napisanymi
bycia elementy, a na obniżenie kosztów ryferyjnych, a pobranie zasilania z wnę- w języku QBASIC, ale Koledzy bardziej
wpłynie z pewnością wykonanie płytki trza PC byłoby nieco kłopotliwe. Sądzę, ode mnie biegli w sztuce programowania
obwodu drukowanego na laminacie jed- że niezłym rozwiązaniem jest wykorzy- z pewnością dostosują je do dowolnego
nostronnym. Możecie też nie obawiać stanie jako z
ródła zasilania niewykorzy- języka. Polecenia podane w przykładach
siÄ™ o uszkodzenie cennego komputera: stywanej w tej chwili szyny danych D0 ... odnoszÄ… siÄ™ do portu LPT o adresie bazo-
układ analizatora zapewnia całkowitą izo- D7. Za pomocą prostego polecenia pro- wym 378H(ex).
lację galwaniczną komputera od badane- gramowego (opis w dalszej części artyku-
go urzÄ…dzenia. Å‚u) ustawiamy na szynie danych wysokie
stany logiczne i wykorzystujemy jÄ…, po
Jak to działa? odseparowaniu wyjść za pomocą diod D1
Schemat elektryczny proponowanego ... D8 do zasilania analizatora.
układu analizatora stanów logicznych zo- Do sterowania diod LED zawartych
r
y
s
u
n
k
u
1
stał pokazany na rysunku 1. Jak widać, w strukturach transoptorów wykorzysta-
wzmianka o prostocie układu nie była by- ne zostało pięć inwerterów IC6 A, B, D,
najmniej przesadą. Nasz analizator składa E i F. Takie rozwiązanie pozwoliło do mini-
się wprawdzie aż z siedmiu układów sca- mum ograniczyć prąd pobierany z bada-
lonych, ale pełniona przez nie funkcja jest nych punktów testowanego układu cyfro-
bardzo prosta. Jest niÄ… w zasadzie jedy- wego. Niesie ono jednak za sobÄ… pewne
nie ochrona portu komputera przed na- dwa utrudnienia:
pięciami, do których nie jest przystoso- 1. Podczas pisania programu należy
wany. Barierą nie do przebicia dla napięć pamiętać, że sygnały pobierane z badane-
o wartości nawet kilowoltów jest sześć go urządzenia poddawane są negacji.
transoptorów -IC1 ... IC5 i IC7. Kolektory 2. Żadne z wejść analizatora nie może
tranzystorów wyjściowych zawartych pozostawać  wiszące w powietrzu .
w strukturach transoptorów IC1 ... IC5 Wejścia chwilowo niewykorzystywane
R
y
s
.
2
S
c
h
e
m
a
t
m
o
n
t
a
ż
o
w
y
zostały dołączone za pośrednictwem złą- należy dołączyć do plusa lub minusa zasi- Rys. 2 Schemat montażowy
2 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/99
Adresy portu CENTRONICS są łatwo będziemy musieli napisać prosty pod pro- nie posługiwać się nowo zbudowanym
dostępne w QBASIC-u dzięki instrukcjom gram, np.: przyrządem.
OUT (zapisz pod wskazany adres) i INP
(odczytaj zawartość wskazanego adresu).
Z
b
i
g
n
i
e
w
R
a
a
b
e
Instrukcja INP jest interpretowana jako Zbigniew Raabe
odnoszÄ…ca siÄ™ do obszaru we / wy, a nie
do zwykłej pamięci, adresowanej przy
pomocy instrukcji PEEK i POKE. Użycie
instrukcji INP lub OUT i adresu bazowego
Wykaz elementów
dotyczy 8-bitowej części wyjściowej in-
Kondensatory
K
o
n
d
e
n
s
a
t
o
r
y
terfejsu. Użycie tych instrukcji do adresu
C1 100µF/16
o jeden wyższego daje dostęp do 5-bito-
C2 100nF
wego wejścia. Port dwukierunkowy jest
Rezystory
R
e
z
y
s
t
o
r
y
dostępny dla tych instrukcji po powięk-
RP1 10k&!
szeniu o 2 adresu bazowego.
R1 1k&!
Następujące linie tworzą 5-bitowy re-
R2...R7 10k&!
jestr wejściowy:
Półprzewodniki
P
ó
Å‚
p
r
z
e
w
o
d
n
i
k
i
D1, D2, D3, D4,
Bity 0 ... 2 nie sÄ…
D5, D6, D7, D8 1N4148
wykorzystywane
IC1, IC2, IC3,
IC4, IC5, IC7 CNY17
i zawsze majÄ… war-
IC6 4069
tość 0. Podczas pi-
sanie programu
Pozostałe
P
o
z
o
s
t
a
Å‚
e
musimy pamiętać, że najstarszy bit w re-
CON1 złącze CENTRONICS
lutowane w płytkę
jestrze wejściowym jest sprzętowo ne-
gowany.
Rejestr dwukierunkowy zawiera na-
stępujące linie:
Komplet podzespołów z płytką
K
o
m
p
l
e
t
p
o
d
z
e
s
p
o
Å‚
ó
w
z
p
Å‚
y
t
k
Ä…
jest dostępny w sieci handlowej
j
e
s
t
d
o
s
t
Ä™
p
n
y
w
s
i
e
c
i
h
a
n
d
l
o
w
e
j
AVT jako kit AVT-2345
A
V
T
j
a
k
o
k
i
t
A
V
T
2
3
4
5
W rejestrze
dwukierunkowym
bity 0, 1 i 3 sÄ… Za pomocÄ… sy-
także poddawane gnałów wysyła-
sprzętowej inwersji. nych na wyjście
Pierwszą czynnością jaką będziemy STROBE rejestru
musieli wykonać będzie  włączenie zasi- dwukierunkowego
lania analizatora (jego część wejściowa będziemy mogli
zasilana jest z badanego układu). Czyni- wpływać na pracę
my za pomocą prostego polecenia pro- badanego układu
gramowego lub dostarczać do
niego sygnał zega-
OUT &H378, 255
rowy. Aby uzyskać
które spowoduje  zapalenie samych
pr zewodzeni e
jedynek na szynie danych interfejsu CEN-
t r a n z y s t o r a
TRONICS. Od tego momentu, zakładając
w strukturze trans-
że badane urządzenie zostało dołączone
optora IC7 należy
do analizatora i zasilone, nasz układ jest
wysłać do rejestru
gotowy do pracy.
dwukierunkowego
Odczytu rejestru wejściowego doko-
liczbÄ™: XXX0 (BIN)
nujemy za pomocÄ… polecenia:
, gdzie  X dowol-
INP&H379 na wartość bitu.
Możemy uczynić
Które zwraca nam dziesiętną wartość
to za pomocÄ… pole-
odczytanej liczby. Nie jest to najwygo-
cenia:
dniejsza forma prezentacji danych pobra-
nych z testowanego układu i dlatego naj- OUT&H379,
częściej musimy dokonać jej konwersji
X [XXX0 w zapi-
na postać dwójkową lub hexadecymalną.
sie binarnym]
Z zapisem w formacie HEX nie będziemy
Mam nadziejÄ™,
mieli problemu, ponieważ język BASIC
że powyższe
dysponuje potrzebnym poleceniem:
wskazówki po-
PRINT HEX$ (x) zwolÄ… Wam napi-
Natomiast chcąc otrzymać wynik po- sać odpowiedni
miaru przedstawiony w postaci binarnej program i spokoj-
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/99 3