Курсовая по микропроцессорам icon

Курсовая по микропроцессорам



НазваниеКурсовая по микропроцессорам
Дата конвертации13.07.2012
Размер93.72 Kb.
ТипКурсовая
Курсовая по микропроцессорам


Министерство высшего и профессионального образования РФ Ижевский Государственный Технический Университет Приборостроительный факультет Курсовой проектПо дисциплине: техника микропроцессорных систем.Тема: устройство управления на базе одно-кристальной микроЭВМ МС68Н705С8.Выполнил студент-заочник: Дударев А.Ю.Преподаватель: Марков М.М. ИЖЕВСК 2001Содержание.Техническое задание.Анализ технического задания.Обоснование выбора элементов базы.Описание электрической принципиальной схемы и ее работы.Литература.1. Техническое задание. Разработать устройство управления на базе однокристальной микроЭВММС68Н705С8, содержащие следующие элементы: 1. Коммутатор аналоговых сигналов с напряжением от – 5 до + 5 вольт.|Входы х выходы |16х2 | 2. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).|Объем ОЗУ в байтах |256 | 3. Постоянное запоминающее устройство (РПЗУ).|Объем РПЗУ в байтах |- | 4. Аналого-цифровой преобразователь.|Разрядность АЦП |- |Цифро-аналоговый преобразователь.|Разрядность ЦАП |10 |Входные дискретные сигналы.|Количество входов |- ||Наличие прерываний |- ||Входные уровни |- |Выходные дискретные сигналы.|Количество выходов |10 ||Выходные уровни |ТТЛ |Интерфейс обмена.|Тип интерфейса |RS-232 9 выводов |Анализ технического задания. В ОЭВМ МС68НС705С8 (далее МК) имеется три порта общего назначения (по8 линий ввода-вывода) и один специализированный порт (7 линий).Очевидно, что для непосредственного взаимодействия со всеми устройствами,входящими в состав разрабатываемого устройства управления (далееконтроллера), этого количества линий недостаточно, т.е. по одним и тем желиниям ввода-вывода МК должен взаимодействовать с несколькими устройствами. Исходя из выше изложенного, на портах МК необходимо организовать тришины: данных, адреса и управления, а в состав внешних устройств должнывходить регистры, в которые по шине данных с помощью сигналов шиныуправления будут записываться необходимые данные. Рассмотрим особенности построения каждого из внешних устройств. Коммутатор аналоговых сигналов должен состоять непосредственно изсамого аналогового коммутатора и регистра, в котором будет записыватьсяслово управления коммутацией. Для выбора одного из 16-ти входов требуется 4разряда управляющего слова, для выбора одного из двух выходов необходимодин разряд, целесообразно так же выделить один разряд для отключения обоихвыходов. Таким образом, слово управления аналоговым коммутатором содержит 6разрядов. Для записи данных в регистр управления требуется один сигналуправления. Т.к. емкость ОЗУ невелика (256 байт) целесообразно применитьстатическое ОЗУ, чтобы исключит схему управления динамическим ОЗУ. СхемаОЗУ должна предусматривать отключение от шины данных, т.к. к нейподключены и другие устройства. Сигналы взаимодействия с ОЗУ состоят из 8-ми адресных разрядов, 8-ми разрядов данных и двух сигналов управления-сигнала чтения/записи данных и сигнала отключения выводов данных.
Блок цифро-аналогового преобразователя содержит непосредственно самЦАП со схемой формирования опорного напряжения и регистра храненияцифрового кода. Для управления ЦАП требуется 10 разрядов кода и один разрядсигнала записи кода в регистр хранения. Схема выдачи дискретных сигналов должна состоять из регистра выходныхсигналов и схемы преобразования к уровням ТТЛ, если последняя потребуется,в зависимости от применяемого регистра. Для выдачи дискретных сигналовтребуется 10 разрядов самих сигналов и одного сигнала управления регистром. Для организации последовательного интерфейса RS-232 целесообразноиспользовать встроенный в МК последовательный интерфейс связи, используяего линии RDI, TDO как сигналы RxD, TxD соответственно интерфейса RS-232.Оставшиеся 4 входных сигнала интерфейса RS-232 можно подавать на линиипорта D МК, а для двух выходных сигналов управления интерфейсом RS-232требуется использовать регистр хранения, записывая в него сигналы с шиныданных. Для преобразования друг в друга уровней стандартных сигналовинтерфейса RS-232 (низкий уровень –15…-5В, высокий +5…+15В) и КМОП 5Внеобходимо применение схем согласования. Для исключения постоянного опроса входных сигналов управленияинтерфейса RS-232 целесообразно организовать прерывание работы МК поизменению этих сигналов. Таким образом, шина адреса должна быть 8-ми разрядной (ОЗУ), шинаданных 10-ти разрядной (ЦАП, выходные дискретные сигналы), шина управления6-ти разрядной (1 разряд - аналоговый коммутатор, 2 - ОЗУ, 1 -ЦАП, 1 - дискретный выходной сигнал, 1 - RS-232). Итак, можно перейти к выбору элементной базы и составлениюпринципиальной электрической схемы.Обоснование выбора элементной базы. Т.к. МК реализован по КМОП - технологии и использует напряжениепитания 5В, то целесообразно и другие микросхемы выбрать КМОП типа снапряжением питания 5В, для исключения схем согласования уровней иуменьшения энергопотребления. Наиболее приемлемыми по быстродействию и нагрузочной способностиявляются КМОП микросхемы серии КР1554, поэтому выберем всенеспециализированные ИС из этой серии. В качестве регистра хранения выберемИС КР1554ИР23 – 8-ми разрядный регистр хранения с синхронизацией поположительному фронту тактового сигнала. В качестве регистра хранения двухи менее разрядов целесообразно применить ИС КР1554ТМ2 – два D - триггера ссинхронизацией по положительному фронту тактового сигнала. Микросхемыкомбинационного типа также используем серии КР1554. Для коммутирования входных аналоговых сигналов используем ИС КР590КН1– аналоговый коммутатор 8х1 со встроенным дешифратором коммутации и входомразрешения коммутации. Для коммутирования выходных аналоговых сигналовприменим ИС КР590КН5 – четыре управляемых аналоговых ключа. Обе микросхемыпозволяют коммутировать сигналы напряжением –5…+5 и управляются уровнямиКМОП 5В, чем и обусловлен наш выбор. Исходя из анализа, ТЗ в качестве ОЗУ целесообразнее выбратьстатическое ОЗУ с отключением выводов данных, также желательно, что бы ИСОЗУ имела объединенные входы/выходы данных, количество входов было бы равно8-ми (чтобы использовать один корпус), емкость не менее 256 байт ивходные/выходные сигналы с уровнем КМОП 5В. Этим требованиям отвечает ИСК537РУ9А – статическое ОЗУ с построением 2Кх8. В качестве ЦАП целесообразно применить ИС ЦАП со встроенным регистромхранения входного ряда, а т.к. требований к быстродействию не предъявлено,применим ИС КР572ПА2А – 12-ти разрядный ЦАП с входными регистрамихранения. Для формирования выходного сигнала ЦАП, а также для схемы формированиявыходных уровней интерфейса RS-232, требуются быстродействующие ОУ, такиекак КР574УД2А – два ОУ со скоростью нарастания выходного сигнала 50В/мкс. Очевидно, контроллер входит в состав более сложного устройства, т.е.плата контроллера подстыковывается к плате соединений, таким образом,целесообразно применить одну розетку для печатного монтажа, такую как трех-рядная 72-х контактная РПМ7-72Г-П-В.Описание схемы принципиальной электрической и работы схемы. Центральным устройством схемы контроллера является МК DD9. На портахобщего назначения DD9 организованы: шина адреса А7..А0 (линии РА7..РА0),шина управления внешними устройствами (РВ5..РВ0) и шина данных D9..D0(линии РВ7, РВ6, РС7..РС0). Внешний сигнал начальной установки (RESET) DD9 не предусмотрен, т.к.в нем нет необходимости; при подаче напряжения питания происходит RESET повключению, а при сбоях программы можно предусмотреть по сигналу СОР –таймера. Рассмотрим построение и работу каждого из внешних устройств.Коммутатор аналоговых сигналов (АК). АК входных сигналов построен на двух восьмиканальных коммутаторах DD6,DD7, выходы которых обьединены и подаются на входы двух ключей DD8 , выходыкоторых и являются выходами АК. Режим коммутации определяется управляющим словом, записанным в регистрDD5, структура слова управления представлена на рис.1. Слово управления АК записывается в регистр DD5 следующим образом: на линии D5..D0 (РС5..РС0) МК выставляет логический “0”, и последнийсигнал АС переводится в высокий уровень, таким образом данные с линий D5…D0по положительному фронту сигнала АС записываются в регистр DD5.Интерфейс RS-232. Для организации интерфейса RS-232 использован встроенный в МКпоследовательный интерфейс связи. Вход приемника RS-232 (RxD) черезпреобразователь уровней (работу которого рассмотрим ниже) подключен ксоответствующему входу МК RDI, а выход передатчика МК TDO черезпреобразователь уровней (ПУ) подключен к входам порта D MK (PD2…PD5соответственно), а выходные сигналы RS-232 записываются МК в регистрхранения DD11, с выхода которого через ПУ подаются на соответствующие входыRS-232. Запись выходных сигналов управления RS-232 (DTR, RTS) в регистр DD11происходит следующим образом: МК выставляет на линии D8, D9 требуемые уровни сигналов DTR, RTS , ана линии INT (PB5) низкий уровень, затем сигнал INT переводится в «1», поположительному фронту сигнала INT данные D8, D9 записываются в регистр DD11и выдаются на его выходах и соответственно на выходах RS-232. Как следует из анализа ТЗ в схеме организовано прерывание по изменениювходных сигналов управления RS-232. Рассмотрим формирование сигналапрерывания IRQ на примере сигнала DCD: Сигнал DCD после ПУ подается на вход элемента «исключающее или» DD3.1,на другой вход DD3.1 подается этот сигнал через диффиринцирующую цепьR11C1, т.е. при изменении сигнала DCD на втором входе сигнал изменитсятолько через время t = 0,7R11C1, таким образом на это время на выходе DD3.1будет сигнал высокого уровня, который через элементы ИЛИ DD4.1, DD4.3 ипроинвертировавшись на DD2.2 подается на вход IRQ МК, тем самым вызвавпрерывание выполнения основной программы и переход к подпрограмме обработкипрерывания. Аналогично формируется сигнал прерывания от других входов RS-232, RI, DSR, CTS. Выбор времени t = 0,7 · 100кОм · 470пФ = 33мкс произведен из следующихсоображений: МК должен принимать сигнал прерывания как по фронту так и по уровню;во время обработки внешнего прерывания МК не реагирует на другие запросывнешнего прерывания, вызванные изменением другого сигнала управления, ат.к. изменение уровня другого сигнала управления может произойти толькопосле того, как МК изменит в результате обработки прерывания один извыходных сигналов RS-232, а это изменение должно быть в конце подпрограммыобработки прерывания, то длительность сигнала IRQ должна быть болеепродолжительная по времени выполнения команды RTI, т.е. более 21 машинногоцикла или 10,5мкс, с двойным запасом получим 30мкс. Перейдем к рассмотрению входных ПУ. Как известно, уровни сигналов RS-232 составляют: «0» от –15В до –5В,«1» от +5В до+15В, а уровни КМОП 5В: «0» от –0,4В до +0,8В, «1» от +3,5В до+5,4В. схема входного ПУ представлена на рисунке 2. При подаче на вход ПУ напряжения более +5В диод VD1 откроется и черезнего и резистор R1 потечет ток, такой чтобы на выходе ПУ в результатепадения на резисторе R1 напряжение составляло +5В+UVD . Где UVD – падениенапряжения на диоде VD1, которое зависит от тока через него протекающего(чем меньше ток, тем меньше UVD, для малых токов на нижней части ВАХдиода), но UVD не может превышать 0,4В для относительно больших токов. Т.к.выходной ток ИС КР1554 составляет доли мкА, чтобы уменьшить UVD резистор R1выбран относительно большим 1 МОм. Аналогично ПУ работает при напряжении на входе меньше 0В ( ток течетчерез диод VD2). Диоды VD1, VD2 являются встроенными защитными диодами ИС КР1554. Резисторы R1…R5 необходимы для того, чтобы при отсутствии входныхсигналов RS-232 входы ИС DD1.1 не оказались не подключенными, что недопустимо для КМОП ИС. Выходные ПУ построены на ОУ DA1.1, DA1.2, DA2.1 включены по схемекомпаратора с напряжением сравнения, формируемом на резистивных делителяхR15R16, R18R19, R21R22, равным примерно 2,5В. резисторы R17, R20, R23применены для защиты выходов ОУ от КЗ.Оперативное запоминающее устройство. Адресные входы ОЗУ DD10 подключены к шине адреса А7…А0 (порт А МК),входы/выходы данных DD10 подключены к шине данных D7…D0 (порт С). Всегда,кроме времени обращения МК к ОЗУ, сигналы RD/WR, подключенный ксоответствующему входу DD10 (линия РВ2) и RAM, подключенный к входам«выбора ИС» (СЕ) и «разрешения выходов» (ОЕ) (линия РВ1) должны находитьсяв состоянии логической «1», т.е. выходы DD10 отключены от шины данных. Циклы обращения к ОЗУ представлены на рисунке 3.Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП). Блок ЦАП состоит непосредственно из самой ИС ЦАП DD12 с выходным ОУDA3.2 и схемы формирования опорного напряжения. Схема формирования опорногонапряжения состоит из параметрического стабилизатора R3VD1 с напряжениемстабилизации 10В и масштабирующего усилителя на ОУ DA3.1 и R31…R33, спомощью подстроечного резистора R32 опорное напряжение должнорегулироваться в пределах от –5В до минимального выходного напряжения ОУ–13В. Резистор R34 предназначен для защиты ОУ DA3.2 от КЗ. Необходимо отметить, что т.к. на два младших разряда ЦАП всегда поданнизкий уровень, то на выходе ЦАП максимальное напряжение не будет достигатьопорного напряжения. Запись цифрового кода во внутренний регистр DD12 происходит следующимобразом: МК выставляет на шину данных D7…D0 (PC7…PC0) младший байт кода, затемвыставляются два старших разряда кода на D9, D8 (PB7, PB6) и одновременносигнал D/а(PB3) переводится в высокий уровень, на выходе ЦАП появляетсяаналоговый сигнал соответствующий цифровому коду, чтобы «защелкнуть» код вовходном регистре DD12 необходимо перевести сигнал D/ав низкий уровень, неизменяя сигналы на D8, D9. Следует заметить, что во время обращения к ЦАП до «защелкивания»данных необходимо запрещать внешние прерывания, т.к. для регистра выходовRS-232 также используются линии D8, D9.Выходные дискретные сигналы. Выходные дискретные сигналы записываются в регистры DD13, DD14следующим образом: МК выставляет необходимые данные на линии D7…D0 (порт С), а затем налинии D8, D9 (PB6, PB7) и одновременно уровень логического «0» на линию OUT(PB4), после этого не изменяя данных, сигнал OUT переводится в логическую«1». Также как в случае с ЦАП необходимо запрещать внешние прерывания доперехода OUT в высокий уровень. Выходы регистров DD13, DD14 являются выходными дискретными сигналамиТТЛ, т.к. выходные уровни КМОП 5В согласуются с входными уровнями ТТЛ, авыходной ток ИС серии КР1554 достаточно велик (до 20мА).Литература.Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры. Справочник. Новаченко И.В. и др. –М.: Радио и связь, 1989г.Интегральные микросхемы: Микросхемы для аналого-цифрового преобразования исредств мультимедиа. Выпуск 1. – М.: ДОДЭКА, 1996г.Проектирование импульсных и цифровых устройств радиотехнических систем. Подред. Казаринова Ю.М. – М.: Высшая школа, 1985г.Потемкин И.С. функциональные узлы цифровой автоматики. – М.:Энергоатомиздат, 1988г.Зельдин Е.А. цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительнойаппаратуре. – Л.: Энергоатомиздат, 1986г.Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств наинтегральных микросхемах. Справочник. – М.: Радио и связь, 1990г.Уильямс Г.Б. Отладка микропроцессорных систем. – М.: Энергоатомиздат,1988г.Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. – М.: Радио и связь,1988г.Цифровые интегральные микросхемы. Справочник. Мальцев П.П. и др. – М.:Радио и связь, 1994г.Логические интегральные схемы КР1553, КР1554. Справочник. – ТОО «БИНОМ»,1993г.Аванесян Г.Р., Левшин В.П. Интегральные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ. Справочник. -М.: Машиностроение, 1993г.Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектроннойаппаратуры. Справочник. Под ред. Романычевой Э.Т. – М.: Радио и связь,1989г.-----------------------|Q5 |Q4 |Q3 |Q2 |Q1 |Q0 |ВыходрегистраНомер входного канала в двоичном виде минус 1Бит управ- ления пе- рвым вы -ходным ка -наломБит управ- ления вто- рым вы -ходным ка -налом Рисунок 1. Структура слова управления коммутацией АК. Рисунок 2. Преобразователь уровня входных сигналов.ВходВыходR1VD1VD2 Рисунок 3. Циклы обращения к ОЗУ. а) Чтение.б) Запись.




Похожие:

Курсовая по микропроцессорам iconДокументи
1. /10.doc
2. /11.doc
3. /12.doc
Курсовая по микропроцессорам iconДокументы
1. /Курсовая - Реферат/Курсовая - Реферат.doc
Курсовая по микропроцессорам iconДисциплина: "Размещение производительных сил" Пищевая промышленность Украины Курсовая работа
Курсовая работа: 38 страниц, 1 таблица, 1 картосхема, 11 использованных источников
Курсовая по микропроцессорам iconДокументи
1. /курсовая по эк.т/КУРСОВАЯ по эк.т..doc
2. /курсовая...

Курсовая по микропроцессорам iconДокументы
1. /курсовая/Копия курсовая работа.doc
2. /курсовая/курсовая...

Курсовая по микропроцессорам iconКурсовая работа рассчитана по следующим данным: Задача 1
Курсовая работа оформлена на 35 страницах машинописного текста, содержит 18 рисунков, 16 источников использованной литературы и 5...
Курсовая по микропроцессорам iconН. И. Лобачевского экономический факультет кафедра менеджмента курсовая
Данная курсовая работа содержит 43 страниц машинописного текста, состоит из двух глав(имеющих свои подглавы), Введения и Заключения,...
Курсовая по микропроцессорам iconДокументи
...
Курсовая по микропроцессорам iconКурсовая работа Курсовая работа
Себестоимость их полностью передается на вновь созданный продукт. В целом по стране удельный вес материалов в себестоимости изготовляемой...
Курсовая по микропроцессорам iconКурсовая работа Макроэкономика Молчанов Алексей Николаевич Московский Государственный Авиационный Институт (технический университет) Курсовая работа по курсу макроэкономики
Специализация и универсализация экономических элементов в кредитно-финансовой сфере
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы