专利名称：Std控制机用8位加强型中央处理器模板的制作方法
技术领域：
本实用新型属于工业自动化控制技术领域，特别涉及用于STD控制机的中央处理器模板结构设计。
工业标准微机总线(STD)控制机可广泛用于热工、化工、电力、机械、轻工等行业进行温度、压力、液量、液面、位置、转速、角度等测量和控制。STD控制机通常由中央处理器模板、模拟量输入、输出模板，开关量输入、输出模板以及实现其他规定功能的专用模板等组成。组成STD控制机的各种模板均可安装在STD控制机机箱内，根据不同应用的功能要求方便地进行组合、插装。中央处理器模板是各种STD控制机必不可缺的核心模板，它按照编制的程序，进行数据的处理和运算，控制和协调STD控制机中各功能模板的正常工作。现在国内多数STD控制机采用8位中央处理器模板，例如北京工业大学生产的TP-STD8802中央处理器(CPU)模板已广泛使用在STD控制机中。
8802CPU模板由加强型的CMOS8位微处理器HD64180和2个28脚存储器插座，以及一个RS-422-A串行通道，一个RS-423A/RS-202-C串行通道和一个Cen-tronics并行通道组成。HD64180CPU通过总线接口电路实现了对总线上安插的其它控制模板的控制。2个28脚存储器用来存储程序和数据，一共容量为16K字节，两个串行通道均采用异步通讯方式，其中RS-422-A通道符合RS-422接口电平，并提供+5V电源以及复位、联络等信号线，可用于与现场键盘及LED显示器联系。RS-423-A接口与RS-232-C接口电平兼容，但能用更高的波特率传送更远的距离，该口一般用作远程通讯用。并行通道可连接并行打印机。该板运行时，运行程序存在8KEPROM中，数据占8KRAM，人机通过通讯口联系，CPU经过接口电路控制总线上安插的其它功能模板。
8802CPU模板用于现场工业控制时，存在以下弱点1.内存容量小。该板内只有16K内存，且无掉电保护措施，对于大多数工业控制现场而言，内存量是不够用的。
2.无运行监视电路。由于工业控制现场干扰大，易使程序“走飞”或“死掉”，若不及时控制易造成难于预测的后果，因此运行监视电路对工业控制现场是必须的。
3.无时钟电路。工业控制现场常需记录某一事件发生的时刻或定时做某一事情。无此电路则无法完成计时、定时功能。
使用8802CPU模板解决上述问题的方案是另在总线上接入存贮器模板和时钟监控模板。出于插板增多和数据频繁在总线上流动易受接触不良和干扰而产生“死机”现象，工作故障多不易维护。
本实用新型的目的在于为解决已有技术的不足之处，对8802CPU模板结构进行改进，扩大其存储容量、增加计时、定时功能，并使STD控制机结构简单，降低造价，提高工作的可靠性，更利于各种领域的工业控制。
本实用新型设计的一种加强型中央处理器模板，包括对数据进行处理和运算的8位中央处理器HD64180，将该处理器与STD总线相连的接口电路以及用于人机联系的通讯接口电路，其特征在于还包括对程序和数据进行存储的扩展128K存储器电路，保证该处理器正常运行的运行监视电路以及用于提高中央处理器计时和定时中断功能的时钟电路。
本实用新型所述的各部分电路在HD64180CPU(或Z80180CPU)的协调下工作，程序和数据存贮在128K存储器中，CPU通过通讯电路发生人机联系，通过总线接口电路控制STD总线上其它功能模板。运行时CPU间隔一定时间读/写运行监视电路口地址，使单稳电路总处于暂稳态，当程序受干扰走死时，单稳电路进入稳态并使模板初始化。时钟电路提供了直至毫秒级的计时和定时中断功能，使CPU能够实现与时间有关的控制功能。上述各项功能的组合，使本板可用于各类工业控制现场，为用户进行现场二次开发提供了许多方便。
图1为本实用新型的一种实施例总体电路结构图。
本实用新型提供一种加强型HD64180CPU模板实施例，其总体电路结构如图1所示。
本实施例是以HD64180微处理器为基础，还包括总线接口电路I，通讯接口电路II，存贮器电路III，运行监视电路IV和时钟电路V，图1中各部分用虚线框示出。
以下结合附图对各部分电路的组成及其功能分别进行详细的描述。
1.总线接口电路I总线接口电路由U1～U6及相相应控制信号构成。地址总线信号和数据总线信号经总线驱动芯片U2，U3(74LS245芯片)和U1(74LS245)与STD总线相联。读写和其余大部控制信号经由U4(74LS245芯片)U5(74LS244芯片)与STD总线联。仅有总线请求，中断申请等待等信号直接与STD总线相联。CPU通过控制和接收总线信号对STD总线上插有的其它功能模板控制。
2.通讯接口电路II本模板设计有三个通讯口通往J1各信号构成RS-422A串行通道，可用于现场键盘及LED显示器联系。通往J2各信号构成RS-423A串行通道，这与RS-232C通讯口电平完全兼容，该通道提供调制解调器的必要控制信号，可用于远程通讯。通往J2的各信号及PIN，POUT信号构成J并行通讯口，一般用来打印机输出。
3.扩展128K存贮器电路III该存储器电路由U3～U11，U14，U12及或门和掉电保护电路构成，其中4处27256/64256芯片的15根地址线和8根数据线分别与HD64180CPU(或Z80180CPU)的低15根地址线及8根数据总线相连，再将CPU的A15～A17连至译码器U14(74LS138)，译码器输出分别迁中U4～U11。
特点1)掉电保护当此模板失掉电源时，板上电池通过电阻IR5向存贮器RAM提供电源，使RAM上数据不至丢失。
2)设置运行参数写入区工业控制现场常有控制过程不变，而运行参数发生变化的情况，为此设置参数写入区，由U12，U13，U14构成，当W14的1-2短接可写入参数，写入后将2-3短接则在掉在掉电保护的配合下，写入的参数不能被误“冲掉”，也不被丢失。
3)物理空间转换灵活
(1)板上4片32K存贮器构成128K物理存贮空间，其中任一或两连续的32K物理空间可通过W3开关断开使之转移至STD总线上的存贮器空间(2)可再扩展64K空间，当地址选择超出128K时，U12输入全为高，导致在板外寻址64K空间4)存贮器EPROM/RAM转换方便，4片存贮器中第一片(U11)，第二片U10分别定为27256和62256芯片，而U4～U9则可通过短路子W5，W7转换可接27256或62256芯片4.硬件运行监视电路IV该电路由单稳触发电路U14和相应RC充放电电路R3，DW1及C12构成，当U18第2脚有低脉冲时，该电路进入暂态，暂态时间长度可由RC电路参数选定。暂态时间过后，在Q2端将输出高脉冲，经U7使系统初始化。运行时只需向B1端提供连续的低脉冲既可。本电路中是采用读写某一I/O地址的方式构成。分配给运行监视电路一个I/O地址，该地址可浮动选定5.时钟电路V该电路采用MM58167时钟芯片，其数据地址线分别与CPU数据地址线对应联接，该时钟芯片需用20个地址，将它与运行监视电路一起共用32个地址，其地址通过U25(74LS138)译码器输出浮动选择。MM58167有时钟中断功能，其中断信号自13脚引出经U7引至CPU的中断1输入。备用电池通过R1R2R3R4D4构成的电路保证断电时供给时钟电路电源，使其连续运行。运行时选中MM58167内部各时间寄存器进行写入或读出时间数据，或通过设置时间中断提供定时功能。
该发明将现场工业控制所需各通用模块集中一块模板上。存贮器的扩展可提供中、小规模测控所需的程序空间、数据存贮空间。运行监视电路有利于实现控制现场的无人值守，时钟电路不但更精确记下各类事件发生的时刻，其时间中断功能更能保证定时执行测控任务的完成，不间断时钟和掉电保护电路地址灵活选择可为实际开发工作提供很大方便。上述各项改进与原有通讯模块结合在一起，形成一功能强大的STD工业控制总线的通用CPU模板。
权利要求1.一种STD控制机用8位加强型中央处理器模板，包括对数据进行处理和运算的8位中央处理器HD64180，将该处理器与STD总线相连的接口电路以及用于人机联系的通讯接口电路，其特征在于还包括对程序和数据进行存储的扩展128K存储器电路，保证该处理正常运行的运行监视电路以及用于提高中央处理器计时和定时中断功能的时钟电路。
2.如权利要求1所述的STD控制机用8位加强型中央处理器模板，其特征在于所说的存储器电路由4片27256型或62256型芯片构成，所说的运行监视电路包括由74LS123芯片构成的单稳触发电路及相应的RC充放电路，所说的时钟电路采用MM58167时钟芯片。
专利摘要本实用新型属于工业标准微机总线控制机用的中央处理器模板结构设计。本实用新型是对HD64180型模板的改进，它以HD64180CPU处理器为基础还包括总线接口电路，通讯接口电路，扩展128K存储器电路，运行监视电路以及时钟电路。本模板增强了原HD64180型模板的功能，提高了可靠性，并具有结构简单、造价低、维护方便等优点，可用于各种领域的工业控制。
文档编号G06F17/00GK2242473SQ9423193
公开日1996年12月11日 申请日期1994年12月29日 优先权日1994年12月29日
发明者温渤婴 申请人:温渤婴