Автор работы: Пользователь скрыл имя, 08 Июня 2014 в 22:46, курсовая работа
Мікропроцесорна техніка - область електроніки, яка на даному етапі найшвидше розвивається.
Ядром будь-якої мікропроцесорної системи є мікропроцесор або просто процесор Він виконує арифметичні функції (додавання, множення і т.д.), логічні функції (зсуву, порівняння, маскування кодів та ін.), тимчасове збереження кодів (у внутрішніх регістрах), пересилання кодів між вузлами мікропроцесорної системи і багато чого іншого. Кількість таких елементарних операцій, що виконуються процесором, може досягати декількох сотень. Процесор можна порівняти з мозком системи.
1 Вступ 5
2 Опис структурної схеми 6
3 Розробка принципової схеми 9
3.1 Розробка мікропроцесорного модулю 9
3.2 Організація пам’яті 13
3.3 Розробка блоку клавіатури 17
3.4 Розробка блоку індикації 23
3.5 Вибір програмованого таймеру 25
3.6 Розробка блоку АЦП 26
3.7 Розробка блоку ЦАП 28
3.8 Розробка системи переривань 30
3.9 Розробка послідовного інтерфейсу 31
3.10 Розробка дешифратора адреси 33
4 Розробка програмного забезпечення 35
4.1 Розробка програми мікропроцесора 35
4.2 Програмування інтерфейсів вводу-виводу 36
4.3 Програмування програмованого таймеру 38
Висновок
Список використаних джерел
Додаток А Система управління об’єктом на базі мікропроце-сора і8085. Перелік елементів
Рисунок 3.7 - Умовно графічне зображення К155ИД3
В якості дешифратора другого ступеня для ОЗП обираємо мікросхему К155ИД7 Мікросхема К155ИД7 - дешифратор-демультиплексор, що перетворює трьох розрядний код А0-А2 в напругу низького логічного рівня, що з’являється на одному з восьми виходів. Дешифрування дозволяється, коли на входах V2-V3 напруга низького рівня, а на вході V1- високого. Час затримки поширення сигналу не перевищує 39 нс. Умовно графічне зображення мікросхеми К155ИД7 показано на рисунку 3.8.
Рисунок 3.8 - Умовно графічне зображення К155ИД7
Дешифратор 1 ступеня будується на основі мікросхеми К155ЛЕ4, яка складається з 3 логічних елементів «або-ні». Умовне графічне позначення мікросхеми К155ЛЕ4 показано на рисунку 3.9. Схема дешифратора 1 ступеня показана на рис 3.10
Рисунок 3.9 – Умовне графічне зображення К155ЛЕ4
Рисунок 3.10 – Дешифратор третього ступеня
Найбільш поширеним поширеними пристроями ручного вводу знакової інформації є клавішні пристрої. Вони складаються з двох основних частин: набору клавіш та пристрою керування для перетворення сигналу натиснутої клавіші в паралельний код обміну інформацією. Для кодування натисненої клавіші використовується лінійний спосіб адресації , функціональна схема якого показана на рисунку 3.11
Рисунок 3.11 Функціональна схема клавіатури
3.3.1 Вибір схеми генератора імпульсів
Схема генератора тактових імпульсів показана на рисунку 3.12.
Рисунок 3.12 - Схема генератора тактових імпульсів
Схема має два динамічних стани. В першому з них, коли на виході DD1стан логічної «1»(вихід DD2 логічний «2»), конденсатор С1 заражається. В процесі зарядки значення Uпор=0.5 Unum виникає стрибкоподібний перехід до другого динамічного стану, у якому на виходах DD1 логічний «0», DD2 логічний «1». В цьому стані виникає перезарядка ємності струмом зворотної напруги. При досягненні напруги на С1 Uпор виникає повернення схеми в перший динамічний стан.
Резистор R1 використовується як обмежуваний і його опір повинен бути більшим за 1 кОм, а для того, щоб він не впливав на розрахункову частоту, номінал резистора R6 обираємо на багато більшим ніж R2. Повний період Т розраховується по формулі 3.4.
Резистор R6 і конденсатор С4 можуть знаходитись в діапазоні 20 кОм…10Мом; 300пФ…100мкФ. Для забезпечення нормальної роботи блоку клавіатури приймаємо значення f=100кГц, Тоді період буде розраховуватись за формулою 3.5
3.4.1 Розробка вхідного буферу
Для забезпечення висвітлення постійної інформації без участі мікропроцесора необхідно попередньо запам’ятати цю інформацію. Крім того необхідно виконати вимоги модульності в МПС, Тобто блок повинен відключатися від системної шини даних. Для цього вибираємо регістр з трьома станами. Використовуємо восьми розрядний БР К1810ИР82, який був розглянутий в пункті 3.1.3. Розраховуємо необхідну кількість розрядів по формулі 3.7 та кількість БР по формулі 3.8:
(3.7)
Де n – задана кількість індикаторів;
Nrg – необхідна кількість розрядів
3.4.2 Опис індикаторів
S1505GWB – це цифровий однорозрядний індикатор виготовлений за планерно-ептаксіальною технологією, червоного кольору світіння, без корпусу. Споживча напруга - 5В. Умовне графічне позначення показано на рисунку 3.17.
Рисунок 3.17 – Умовно графічне зображення S1505GWB
3.4.3 Вибір дешифратора
Для перетворення чотирьох розрядного двійкового коду в семи розрядний код висвітлення символу вибираємо мікросхему К514ИД1, яка являє собою дешифратор сигналів двійкового коду в сигнали «семи сегментного» коду управління напівпровідниковими цифровими індикаторами з роз’єднаними анодами сегментів. Умовно-графічне позначення показано на рисунку 3.18.
Рисунок 3.18. – Умовно графічне зображення мікросхеми К514ИД1
3.6 Розробка блоку АЦП
3.6.1 Вибір АЦП
Мікросхема представляє собою 10 розрядний аналого-цифровий перетворювач послідовних наближень, поєднаний з мікропроцесорами. АЦП забезпечує перетворення вхідного уніполярного або біполярного аналогового сигналу у вихідний прямий двійковий код.
Мікросхема містить ЦАП, вбудоване джерело опорної напруги (ІОН), компаратор напруги (КН), генератор тактових імпульсів (ГТІ), регістр послідовних наближень (РПП), вихідний буферний регістр з трьома станами і схему управління. Вихідні каскади з трьома станами дозволяють виводити результат перетворення безпосередньо на шину даних мікропроцесора. За рівнями вхідних і вихідних логічних сигналів сполучаються з ТТЛ-схемами. У мікросхемі вихідний струм ЦАП порівнюється з струмом вхідного резистора від джерела сигналу і формується логічний сигнал РПП. Стабілізація розрядних струмів ЦАП здійснюється вбудованим ІОН. Тактування РПП забезпечується імпульсами вбудованого з ГТІ частотою проходження 300...400 кГц. Установка РПП у вихідний стан і запуск його в режим перетворення проводиться по зовнішньому сигналу «гасіння і перетворення» B&C. По закінченні перетворення АЦП виробляє сигнал «готовність даних» DR та інформація
з РПП поступає на цифрові виходи через каскади з трьома станами.
Рисунок 3.20 - Умовно графічне зображення мікросхеми К1113ПВ1
3.6.2 Розробка інтерфейсу АЦП
Важливу частину аналого-цифрового перетворювача складає цифровий інтерфейс, тобто схеми, що забезпечують зв'язок АЦП з приймачами цифрових сигналів. Структура цифрового інтерфейсу визначає спосіб підключення АЦП до приймача вихідної коди, наприклад, мікропроцесору, мікроконтроллеру або цифровому процесору сигналів. Властивості цифрового інтерфейсу безпосередньо впливають на рівень верхнього кордону частоти перетворення АЦП.
Найчастіше застосовують спосіб зв'язку АЦП з процесором, при якому АЦП є для процесора як би один з елементів пам'яті. При цьому АЦП має необхідне число адресних входів, дешифратор адреси і підключається безпосередньо до адресної шини і шини даних процесора. Для цього він обов'язково повинен мати вихідні каскади з трьома станами.
Інша вимога спільної роботи АЦП з мікропроцесорами, зване програмним сполученням, є загальним для будь-яких систем, в які входять ЕОМ і АЦП.
3.7 Розробка блоку ЦАП
3.7.1 Вибір ЦАП
Мікросхема ЦАП 572ПА1 призначена для перетворення 10-розрядного прямого паралельного двійкового коду на цифрових входах в струм на аналоговому виході, який пропорційний значенням коду і (або) опорної напруги. Вона виконана по КМОП-технології з полікремнієвимі затворами.
Умовне графічне позначення мікросхеми ЦАП 572ПА1 показано на рисунку 3.21.
Умовне графічне позначення мікросхеми ЦАП 572ПА1 показано на рисунку 3.21
Мікросхеми 572ПА1 застосовуються в пристроях виводу, сполучення і відображення інформації, спільно з універсальними осцилографами і графічними пристроями, в системах автоматизації виробничих процесів, апаратурі для фізичних експериментів і ін.
3.7.2 Розробка інтерфейсу ЦАП
Важливу частину цифро-аналогового перетворювача складає цифровий інтерфейс, тобто схеми, що забезпечують зв’язок входів ключів, що управляють, з джерелами цифрових сигналів. Структура цифрового інтерфейсу визначає спосіб підключення ЦАП до джерела вхідної коди, наприклад, мікропроцесору або мікроконтроллеру.
Властивості цифрового інтерфейсу безпосередньо впливають і на форму кривої сигналу на виході ЦАП. Так, неодночасність вступу бітів вхідного слова на входи ключів перетворювача, що управляють, приводить до появи вузьких викидів, «голок», у вихідному сигналі при зміні коди.
При управлінні ЦАП від цифрових пристроїв з жорсткою логікою керуючі входи ключів ЦАП можуть бути безпосередньо підключені до виходів цифрових пристроїв, тому в багатьох моделях ІМС ЦАП, особливо ранніх (572ПА1, 594ПА1, 1108ПА1, AD565А та ом.), скільки-небудь істотна цифрова частина відсутня.
Якщо ж ЦАП входить у склад мікропроцесорної системи та одержує вхідний код від шини даних, то він повинен бути забезпечений пристроями, що дозволяють приймати вхідне слово від шини даних, омутувавти згідно із цим словом ключі ЦАП і зберігати його до отримання іншого слова. Для керування процесом завантаження вхідного слова в ЦАП повинен мати відповідні керуючі входи і схему управління. В залежності від способу завантаження вхідного слова в ЦАП розрізняють перетворювачі з послідовним і паралельним інтерфейсом вхідних даних.
3.8 Розробка системи переривань
Мікросхема К1810ВН59 являє собою програмований контролер переривань, виконаний за n-MOH технологыэю, напруга живлення дорывнюэ +5В, струм живлення - 85 мА і може проводити обробку 8 переривань, але допускає розширення до 64 ліній запитыв шляхом каскадного з’єднання з іншими контролерами. Умовно графічне зображення наведено на рисунку 3.22.
Основні функції контролера:
Вихід IR0 підключаємо до клавіатури, виходи IR-IR підключаємо до ви ходів OUT0-OUT2 програмованого таймера.
Рисунок 3.22 – Умовно графічне зображення мікросхеми К1810ВН59
3.9 Розробка послідовного інтерфейсу
В якості послідовного інтерфейсу вибираємо мікросхему КР580ВВ51. Умовне графічне позначення показано на рисунку 3.23.
Програмований послідовний інтерфейс містить передатчик і приймач. Передатчик отримує від мікропроцесора дані в паралельному коді та передає їх послідовно по лінії TxD зовнішньому пристрою. Приймач отримує від зовнішнього пристрою по лінії RxD дані в послідовному коді, перетворює їх в паралельні слова і пересилає до МП. Система обміну може бути асинхронною або синхронною.
Рисунок 3.23 – Умовно графічне позначення мікросхеми КР580ВВ51
Характеристика мікросхеми КР580ВВ51:
В завданні курсового проекту стоїть задача розробити послідовний інтерфейс, який буде працювати в синхронному режимі з внутрішньою синхронізацією, матиме контроль на парність, передаватиме 7 біт даних та буде використовувати один символ синхронізації.
Синхронний обмін передбачає передачу даних використовуються один або два символи синхронізації.
В якості інтерфейсу зв’язку ЕОМ використовуємо програмований послідовний інтерфейс RS232A. В якості послідовного інтерфейсу вибираємо мікросхему КР559ИП19 та КР559ИП20
До виходів RxC та TxC мікросхеми КР580ВВ51 підключаємо перетворювач рівня: КР559ИП19 та КР559ИП20
Умовне графічне позначення мікросхеми КР559ИП19 показано на рисунку 3.24. Умовне графічне позначення мікросхеми КР559ИП20 показано на рисунку 3.25
Информация о работе Система керування на основі мікропроцесора K1821BM85A