Выбор и обоснование блок-схемы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Воронежский Государственный Технический Университет

Естественно-технический колледж

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Микропроцессоры и микропроцессорные системы»

тема: «Разработка МПУ для контроля и регистрации параметров импульсных электрических сигналов »

Разработал студент ВКС-023  /Рябов И.А./  

 Руководитель                          /Халанский Р.В./                                             

Оценка ___________________________ Дата ____________________________

Воронеж 2005

Воронежский Государственный Технический Университет

Естественно-технический колледж

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект

по дисциплине «Микропроцессоры»

Тема проекта «Разработка МПУ для контроля и регистрации параметров импульсных электрических сигналов»

Студент группы ВКС-023                                                                               _

                                                                                                                      ^{Фамилия, имя, отчество}

Номер варианта 2

Технические условия: Разработать МПУ для контроля и регистрации параметров импульсных электрических сигналов, поступающих на вход МПУ с выхода датчика электрических сигналов. Результаты контроля должны, выводится на индикатор. Время контроля, форма, параметры сигналов и контролируемые параметры в зависимости от варианта указаны.

Содержание и объем проекта (расчеты и прочее): постановка задачи, блок схема модели, листинг программы, результаты моделирования, вывод.

Руководитель                                                                     

                                                                                    Подпись, дата

Задание принял студент                                                    

                                                                             Подпись, даты

Содержание

Введение 4

1 Выбор и обоснование блок-схемы 5

2 Выбор элементной базы 7

3 Описание работы микропроцессорного устройства 11

4 Разработка блок-схемы и программы на языке ассемблера работы микропроцессорного устройства 12

Введение

Современные масштабы и темпы внедрения средств автоматизации управления в народном хозяйстве с особой остротой ставит задачу проведения комплексных исследований, связанных со всесторонним изучением и обобщением возникающих при этом проблем как практического, так и теоретического характера.

В последние годы возникает концепция распределенных систем управления народным хозяйством, где предусматривается локальная обработка информации. Для реализации идеи распределенного управления необходимо создание  для каждого уровня управления и каждой предметной области автоматизированных рабочих мест (АРМ) на базе профессиональных персональных ЭВМ.

Анализируя сущность АРМ, специалисты определяют их чаще всего как профессионально-ориентированные малые вычислительные системы, расположенные непосредственно на рабочих местах специалистов и предназначенные для автоматизации их работ.

Для каждого объекта управления нужно предусмотреть автоматизированные рабочие места, соответствующие их функциональному назначению. Однако принципы создания АРМ должны быть общими: системность, гибкость, устойчивость, эффективность.

Согласно принципу системности АРМ следует рассматривать как системы, структура которых определяется функциональным назначением.

Принцип гибкости означает приспособляемость системы к возможным перестройкам благодаря модульности построения всех подсистем и стандартизации их элементов.

Принцип устойчивости заключается в том, что система АРМ должна выполнять основные функции независимо от воздействия на нее внутренних и внешних возможных факторов. Это значит, что неполадки в отдельных ее частях должны быть легко устранимы, а работоспособность системы - быстро восстановима.

Эффективность АРМ следует рассматривать как интегральный показатель уровня реализации приведенных выше принципов, отнесенного к затратам по созданию и эксплуатации системы.

Функционирование АРМ может дать численный эффект только при условии правильного распределения функций и нагрузки между человеком и машинными средствами обработки информации, ядром которых является ЭВМ. Лишь тогда АРМ станет средством повышения не только производительности труда и эффективности управления, но и социальной комфортности специалистов.

Выбор и обоснование блок-схемы

Исходный вид блок схемы:

Рисунок 1.1

Данная блок-схема включает в себя следующие блоки: микропроцессор (МП); генератор тактовых импульсов (ГТИ); счетчик команд (СК); постоянное запоминающее устройство (ПЗУ); оперативное запоминающее устройство (ОЗУ); шину адреса (ША); шину данных (ШД); шину управления (ШУ); датчик входных сигналов (Д); устройство ввода (УВв); преобразователь прямоугольных импульсов (ППИ); блок индикации (БИ); таймер (Т). Блок схема приведена на рисунке 1.1.

Исходя из технического задания, микропроцессорное устройство должно выполнять следующую функцию, считать число сигналов с нелинейностью вершины более 20%. Датчик входных сигналов можно выполнить с помощью простейшего генератора входных сигналов. Так как на вход подуются сразу цифровые сигналы, то устройство ввода информации и преобразователь прямоугольных импульсов нам применять не целесообразно. Блок схема приведена на рисунке 1.2

Рисунок 1.2

МП служит для управления внешними по отношению к себе устройствами. Исходя из поставленной задачи МП 8-разрядный.

ГТИ служит для синхронизации работы цифровых устройств, входящих в состав МПУ.

БИ служит для вывода количества единиц в 8-разрядном двоичном коде с
интервалом 1с.

Таймер предназначен для организации работы микропроцессорных систем в режиме реального времени, он считает количество импульсов, с нелинейностью вершины более 20%, за 1 секунду.

ОЗУ используется для хранения измеряемых значений и результатов вычислений.

ПЗУ необходимо для хранения программы в машинных кодах.

Выбор элементной базы

Цифровые микросхемы включают в себя арифметические и логические устройства, триггеры, запоминающие устройства и микропроцессорные комплекты. В основу классификации цифровых микросхем положены следующие признаки: вид компонентов логической схемы (биполярные, униполярные), способ соединения полупроводниковых приборов в логическую схему и вид связи между логическими схемами.

Исходя из технического задания, в качестве базового процессора, при разработке микропроцессорного устройства (МПУ) рекомендуется использовать серийно выпускаемые микропроцессорные комплекты больших интегральных схем (ИМС БИС) К580, К1810, К1816.

Современные процессоры в IBM PC совместимых компьютерах основаны на работе микропроцессора КР580ВМ80А, поэтому данный микропроцессор был выбран в качестве базового при разработке МПУ (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1

Микропроцессор КР580ВМ80А имеет раздельные 16-разрядный канал адреса и 8-разрядную шину данных. Канал адреса обеспечивает прямую адресацию внешней памяти до 65536 Байт, 512 устройств ввода/вывода. Вывода и их назначение указаны в таблице 1. Восьмиразрядное арифметико-логическое устройство микропроцессора обеспечивает выполнение арифметических и логических операций над двоичными данными, представленными в дополнительном коде, а также обработку двоично-десятичных упакованных чисел.

Таблица 2.1

Вывод	Обозначение	Тип вывода	Функциональное назначение вывода
1, 25-27, 29-40	A10, A0-A2, A3-A9, A15, A12-A14, A11	Выходы	Канал адреса
2	GND	-	Общий
3-10	D4-D7, D3-D0	Входы/выходы	Канал данных
11	U10		Напряжение источника смещения – 5 В
12	SR	Вход	Установка в исходное состояние
13	HLD	Вход	Захват
14	INT	Вход	Запрос прерывания
15, 22	C2,C1	Входы	Тактовые сигналы
16	INTE	Выход	Разрешение прерывания
17	RC	Выход	Прием информации
18		Выход	Выдача информации
19	SYN	Выход	Сигнал синхронизации
20	Ucc1	-	Напряжение питания + 5 В
21	HLDA	Выход	Подтверждения захвата
23	RDY	Вход	Сигнал “Готовности”
24	W1	Выход	Сигнал “Ожидания”
28	Ucc2	-	Напряжение питания + 12 В

Микропроцессор выполняет команды по машинным циклам. Число циклов необходимое для выполнения команды, зависит от ее типа и может быть от одного до пяти. Машинные циклы выполняются по машинным тактам. Число тактов в цикле определяется кодом выполняемой команды и может быть от трех до пяти. Длительность такта равна периоду тактовой частоты и при частоте 2,0 МГц составляет 500 нс.

Так как процессор КР580ВМ80А имеет ТТЛ-логику, то МПУ необходимо реализовать с использованием той же самой логики, потому что в ином случае необходимо вводить в принципиальную схему цепи согласования, то есть элементы Шотки.

Для реализации таймера используем микросхему КР580ВИ53 – трехканальное программируемое устройство, предназначено для организации работы микропроцессорных систем в режиме реального времени. Микросхема формирует сигнал с различными временными параметрами. Программируемый таймер реализован в виде трех независимых 16-разрядных каналов с общей схемой управления. Каждый канал может работать в шести режимах. Программирование режимов работы каналов осуществляется индивидуально и в произвольном порядке путем ввода управляющих слов в регистры режимов каналов, а в счетчики – запрограммированного числа байтов. Обмен информации с микропроцессором осуществляется по 8-разрядному двунаправленному каналу данных. Максимальное значение счета: в двоичном коде 2¹⁶; в двоично–десятичном коде 10⁴. Частота синхронизации каналов 0÷2,5 МГц. Условное графическое обозначение микросхемы КР580ВИ53 приведено на рис. 2.2 назначение выводов – в таблице 2.2.

Рисунок 2.2

Таблица 2.2

Продолжение таблицы 2

1	2	3	4
11, 14, 16	CE0, CE1, CE2	Входы	Сигналы каналов 0, 1, 2 соответственно
12	GND	-	Общий
19, 20	A0, A1	Входы	Сигналы выбора каналов 0, 1, 2
21		Вход	Выбор микросхемы
22		Вход	Чтение
23		Вход	Запись
24	Ucc	-	Напряжение питания 5 В ± 5%