Министерство Образования Российской Федерации
Красноярский Государственный Технический Университет
Кафедра: Радиотехника
ЦУ и МП
Курсовой проект
Проектирование микропроцессорной системы
Выполнил:
ст.гр. Р49-1
Лобырин П.В.
Проверил:
Сушкин И.Н.
Красноярск, 2002г.
Содержание:
1. Техническое задание…………………………………………… 2
2. Анализ технического задания…………………………………2
3. Описание принципиальной схемы…………………………… 2
3.1 Построение модуля ЦП……………………………………2
3.2 Подключение памяти и инициализация
адресного пространства……………………………………3
3.3 Интерфейс дисплея………………………………………… 3
3.4 Использование таймера…………………………………… 4
3.5 Интерфейс АЦП…………………………………………… 4
4. Граф-схема алгоритма работы МПС…………………………6
5. Программа и содержимое ПЗУ…………………………………7
6. Перечень элементов……………………………………………… 9
7. Список использованной литературы…………………………10
1.Техническое задание.
Разработать МПС цифровой обработки сигналов, содержащую АЦП, таймер и цифровой индикатор требуемой разрядности. Организовать периодический запуск АЦП с помощью таймера с программируемой частотой и ввод кодов АЦП по прерыванию. Зарегистрировать в АЦП N моментов в течение некоторого интервала времени (по таймеру), в которые исследуемый сигнал превышает заданную константу.
2.Анализ технического задания.
При построении микропроцессорной системы использовался микропроцессорный комплект К1810 – отечественный аналог процессора Intel 8086.
Центральный процессор К1810ВМ86 комплекта имеет разрядность данных 16 бит, разрядность адреса 20 бит и тактовую частоту до 5МГц.
Базовая МПС включает в себя модуль МП, ОЗУ, ПЗУ, программируемый таймер (K1810ВИ54), контроллер индикации (К580ВВ79), параллельный интерфейс (КР580ВВ55) и АЦП.
Т.к. К1810ВМ86 работает с устройствами на ТТЛ-уровнях, проектируемое устройство будем выполнять на микросхемах, выполненных по технологии ТТЛ и ТТЛШ или совместимыми с ними по уровню, быстродействию, и т.д.
В модуль МП входят: микропроцессор К1810ВМ86, два восьми разрядных буферных регистра КР580ИР82, и два шинных формирователя КР580ВА86.
Исходя из технического задания, можно сделать вывод, что проектируемая система не нуждается в специальных микросхемах оперативной памяти, поскольку число хранимых переменных невелико. В качестве ОЗУ используем микросхемы К537РУ9, а в качестве ПЗУ микросхемы КР556РТ17.
Для организации периодического запуска АЦП и программно-управляемых задержек применим программируемый таймер К1810ВИ54 входящий в состав комплекта К1810.
Так как в данной системе необходимо отображение информации, применим специализированный интерфейс КР580ВВ79, позволяющий осуществить функции отображения информации без загрузки центрального процессора. Так как микросхемы серии К1810 полностью совместимы с микросхемами серии К580, данный интерфейс, может подключаться непосредственно к шинам МП. А процессор, в свою очередь, может программно задавать режимы работы микросхемы.
Для отображения информации используем семисегментные индикаторы АЛС324Б.
Поскольку в нашей системе мы принимаем аналоговый сигнал, то для его оцифровки применим АЦП. В качестве АЦП используем микросхему К1113ПВ2. Данная микросхема представляет собой 10-разрядный АЦП, работающий в параллельном двоичном коде.
Для построения интерфейса между микропроцессором и АЦП воспользуемся параллельным интерфейсом КР580ВВ55.
3.Описание принципиальной схемы
3.1 Построение модуля ЦП.
Мы задаём минимальный режим работы нашего микропроцессора 8086, поскольку число работающих с ним микросхем невелико.
Генератор тактовых импульсов (ГТИ) К1810ГФ84 подключается к нашему микропроцессору стандартным образом. К его входу RES подключена RC-цепочка, которая формирует сигнал сброса автоматически при включении питания либо с помощью кнопки SA1. Частота опорного генератора задается с помощью внешнего кварцевого резонатора с частотой 15МГц, который подключается к выводам X1 и X2. Тактовый сигнал МОП-уровня CLK подаваемый на вход CLK МП, в три раза меньше частоты опорного генератора и составляет 5 МГц. Внутренний делитель частоты формирует выходные импульсы PCLK, с частотой равной полчастоты сигнала CLK и обеспечивает управление периферийными устройствами, работающими на ТТЛ-уровнях.
При разработке структуры модуля МП необходимо решить задачи разделения (демультиплексирования) шины адреса/данных, буферирования шины адреса и шины данных, а также задачу формирования системных управляющих сигналов. Первая задача решается с помощью ИС КР580ИР82 (DD1, DD5), выполняющих функции адресной защелки (в связи с тем, что адресная информация должна быть выставлена в течение всего цикла чтения/записи). DD1 защелкивает младшие 8-бит ША, DD5 – старшие. Вторая задача решается с помощью двунаправленных 8-битных шинных формирователей КР580ВА86 (DD8,DD9), которые усиливают сигналы системной шины данных. Третья задача может быть решена с помощью комбинационных логических схем, которые формируют требуемые управляющие сигналы на основе сигналов RD, WR, M/IO, вырабатываемых МП.
3.2 Подключение памяти и инициализация адресного пространства.
В своей МПС я применяю раздельную адресацию, т.е. отделяю адресное пространство ввода вывода от адресного пространства памяти. При этом способе адресации применяются специальные команды IN и OUT, которые обеспечивают передачу данных между портами ввода-вывода и аккумулятором AL или AX. При выполнении этих команд вырабатывается сигнал M/IO=0, который идентифицирует выбор адресного пространства и в сочетании с сигналами RD и WR позволяет сформировать системные сигналы IOR и IOW для управления записью информации в порт и чтения информации из порта.
При подключении запоминающих устройств к шинам МПС необходимо обеспечивать передачу, как отдельных байтов, так и двухбайтовых слов. При обращении к ПЗУ в любом случае на ШД будет выставляться слово, из которого при необходимости МП выберет требуемый байт.
ПЗУ состоит из двух микросхем К573РФ4 (DD2, DD6): информационные выходы микросхемы DD2 подключены к младшей половине ШД, DD6 подключена к старшей половине ШД. Адресные входы этих микросхем соединены параллельно и подключены к младшим 12 линиям системной шины ША. Таким образом, суммарная емкость ПЗУ составляет 8Кбайт.
ОЗУ построено на 2-х микросхемах К537РУ10 (DD7, DD18) емкостью 8 Кб.
Управление входами CS микросхем ПЗУ и ОЗУ осуществляется следующим образом:
A14=1 M/IO=1 - выбор микросхем ПЗУ
A14=0 M/IO=1 A0=0 - выбор микросхемы ОЗУ
Управление направлением передачи данных в/из ОЗУ осуществляется с помощью системного сигнала MEMW. Данные сигналы образуются сочетанием сигнала M/IO=1 и сигналов RD, WR.
Диапазон адресов ПЗУ: 0000h-1FFFh
Диапазон адресов ОЗУ: 2000h-3FFFh
Используемые в данной МПС микросхемы контроллера клавиатуры и индикации, и параллельного интерфейса ведут обмен данными с МП побайтно, поэтому проблемы передачи отдельных слов или байтов не существует.
Выбор микросхем ВУ происходит следующим образом:
A3=0- выбран таймер ВИ54, при этом A0 и A1 адресуют конкретный канал таймера.
A4=0 -выбран ККД
A5=0 -выбран параллельный интерфейс LPT.
3.3 Интерфейс дисплея.
БИС КР580ВВ79 представляет собой программируемое интерфейсное устройство, предназначенное для ввода и вывода информации и позволяющее полностью освободить микропроцессор от операций регенерации изображения на дисплее (индикаторе), операций сканирования клавиатуры и устранения дребезга при замыкании клавиш.
Данный интерфейс позволяет осуществлять одновременное управление клавиатурой и индикатором, при этом существует возможность работы в различных режимах и с различными типами сопрягаемых клавиатур и индикаторов.
ККД стандартным образом подключается к шинам микропроцессорной системы.
В данной системе используется индикатор на 6 знаков, поэтому для формирования отображаемого слова применен принцип дешифрированного (1 из 8) управления элементами индикатора на светоизлучающих диодах АЛС324Б.
Выдача данных через порты синхронизируется с помощью сигналов управления S0 – S2, которые обеспечивают выбор требуемого разряда индикатора. Контроллер работает в режиме внешней дешифрации.
Для реализации описанного принципа работы индикатора в схему включены катодные формирователи, на которые подаются сигналы с адресных линий контроллера S0 – S2 через дешифратор 533ИД7. Данный дешифратор служит для управления знакоместом на семисегментных светодиодных индикаторах с объединенными анодами АЛС324Б.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.