Разработка генератора сигналов с возможностью выбора типа сигнала (меандр, импульсный или треугольный)

Содержание

1. Техническое задание. 3

2. Анализ технического задания. 4

3. Распределение адресного пространства. 6

4. Описание принципиальной схемы.. 7

5. Перечень элементов. 9

6. Программа. 10

7. Алгоритм работы программы.. 19

8. Список литературы.. 21

1. Техническое задание

          Разработать генератор сигналов с возможностью выбора типа сигнала (меандр, импульсный или треугольный), а также с возможностью ввода с клавиатуры параметров сигнала (амплитуда, частота) и отображением их на дисплей. Параметры сигнала:

          - Амплитуда 0,1В÷10В;

          - Частота 10Гц÷1кГц.

2. Анализ технического задания

Исходя из требований технического задания, необходимо разработать генератор сигналов на основе микропроцессорной системы (МПС). Для решения поставленной задачи необходимо установить кроме стандартных составных частей МПС (микропроцессора (МП), ПЗУ, ОЗУ, тактового генератора) следующие дополнительные компоненты:

1) Устройство, запускающее процесс изменения сигнала на выходе с определенной периодичностью (таймер К1810ВИ54);

2) Индикаторы для отображения параметров сигнала;

3) Устройство преобразующее цифровой сигнал в аналоговый (ЦАП);

4) Клавиатура для выбора типа сигнала и изменения его параметров;

5)  Устройство управления индикаторами (контроллер клавиатуры и индикации КР580ВВ79).

В качестве МП воспользуемся микросхемой К1810ВМ86, выполненной по n-МОП технологии, имеющей 16-разрядную шину данных (ШД) и 20-разрядную шину адреса (ША), мультиплексированную с ШД. Блок центрального процессора включает в себя: буферные регистры для защелкивания адреса, двунаправленные шинные формирователи ШД и дешифратор сигналов управления запоминающими и внешними устройствами. К1810ВМ86 может работать на тактовой частоте до 5МГц и  взаимодействовать с внешними устройствами на ТТЛ-уровнях.

Для ПЗУ возьмем две микросхемы К573РФ2 по 2КБ каждая. В нем будет храниться вектор подпрограммы обработки прерывания, таблица преобразования цифр в индикаторные коды и программа управления МПС.

В ОЗУ будет храниться промежуточные данные, параметры сигнала и адрес возврата из подпрограммы обработки прерывания. ОЗУ будет состоять из двух микросхем К537РУ9А по 2КБ каждая.

В качестве генератора тактовых импульсов воспользуемся микросхемой К1810ГФ84 с внешней резонаторной цепью на 15МГц.

Индикаторов возьмем 8 штук TDSG1150 – зеленые светодиодные семисегментные индикаторы с общим анодом и номинальным током для свечения 10мА. Индикаторы будут отображать следующую информацию: тип генерируемого сигнала (один индикатор: 0 – меандр, 1 – треугольный, 2 – импульсный), амплитуду сигнала (три индикатора; средний индикатор всегда с заженной точкой) и частоту сигнала (четыре индикатора).

          Управлять индикаторами будет контроллер клавиатуры и индикации  КР580ВВ79 в режиме с внешней дешифрацией счетчика сканирования.

Таймер К1810ВИ54 будет использовать 2 канала с исходной частотой для каждого 5МГц.

          ЦАП возьмем 12-разрядный DAC813 – высокоскоростной ЦАП с встроенными регистрами-защелками. Он будет преобразовывать цифровой сигнал в аналоговый.

3. Распределение адресного пространства

 В данной МПС выберем совмещенную адресацию памяти и внешних устройств. Рапределение адресного пространства приведено в таблице 1.

Таблица 1

Примечание: в проектируемой МПС в момент первоначального запуска, когда МП выставляет на шине адреса 0FFFF0h, идет обращается в ПЗУ по адресу 0FF0h.

4. Описание принципиальной схемы

Проектируемая МПС является однопроцессорной: МП работает в минимальном режиме, система имеет небольшое число внешних устройств,  все необходимые сигналы управления периферийными устройствами  вырабатываются на основе управляющих сигналов МП: #WR и #RD (символ # означает инверсный сигнал).

Демультиплексирование шины адреса/данных МП осуществляется с помощью двух 8-разрядных буферных регистров КР580ИР82 и двух 8-разрядных шинных формирователей КР580ВА86. В тот момент, когда процессор выставляет адрес, одновременно формируется сигнал высокого уровня ны выходе ALE, который подается на вход STB буферных регистров, обеспечивая защелкивание в них адреса. Управление шинными формирователями осуществляется с помощью сигналов DT/R и #DEN микропроцессора, которые подключаются соответственно ко входам T и #OE шинных формирователей. Уровень сигнала на входе T управляет направлением передачи данных (0 – в процессор, 1 – от процессора). Помимо этого в течение цикла передачи данных МП поддерживает на входе #OE шинных формирователей низкий уровень – разрешает передачу данных.

Распределение адресного пространства обеспечивается с помощью дешифратора КР531ИД7 и логического элемента И (К155ЛИ1). К адресным входам дешифратора подключаются старшие 3 разряда шины адреса (ША). Когда все адресные входы установлены в 0 или все – в 1, происходит обращение к ПЗУ. Для разделения ОЗУ на старший и младший банки используются элементы ИЛИ (К155ЛЛ1). В зависимости от состояния адресной линии A0 и сигнала процессора #BHE идет обращение либо только к младшему банку памяти (A0=0, #BHE=1), либо только к старшему банку (A0=1, #BHE=0), либо к обоим банкам одновременно (A0=0, #BHE=0).

В таймере задействовано 2 канала, каждый из которых выполняет свою функцию: нулевой канал формирует тактовую частоту для КР580ВВ79, первый канал запрашивает прерывание у процессора с частотой 20кГц.

Микросхема КР580ВВ79 представляет собой программируемое интерфейсное устройство, предназначенное для считывания данных с клавиатуры и вывода  информации на индикаторный дисплей. Для ввода информации используются три ряда клавиш, которые подключается к линиям возврата (RET0-4, по этим линиям данные поступаю в контроллер, и совместно с сигналами CONTROL и SHIFT формируют 8-битное кодовое слово, которое записывается во внутреннюю память котроллера). Т.к. клавиш и индикаторов достаточно много, используется режим с внешенней дешифрацией, который реализуется на дешифраторе КМ155ИД12. Каждый из семисегментных индикаторов подключается через усилительный транзистор, обеспечивающий протекание тока 10мА в момент включения  индикатора.