Разработка цифрового вольтметра на базе микропроцессора

Министерство образования РФ

Красноярский Государственный Технический Университет

Институт радиоэлектроники

Кафедра: «Радиотехника»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Разработка цифрового вольтметра на базе микропроцессора

Пояснительная записка

Выполнил:

ст-т гр.  Р51-1

Е. С. Рудачёв

Проверил:

И. Н. Сушкин

                                                 Красноярск 2004

Содержание:

Техническое задание..……………………………………………………..……   3

Введение…………………………………………………………….....…………  4       

1.  Описание работы устройства………...…………..........................................   5                                

2.  Программа …………...……………………...………………………...……..   7 Список используемых источников…...……………………………………. 13                     

Перечень элементов……………………………...……………..…… ………... 14

Техническое задание

Разработать электронный вольтметр с автоматическим выбором диапазона измерения, от 0,1 В до 500 В и частотой от 50 Гц до 100 Гц с точностью 0,1 В. Вывод данных на индикатор и RS232.

Введение

В настоящее время широкое применение получила цифровая техника на базе микропроцессора. В данном курсовом проекте разрабатывается цифровой вольтметр.  

Необходимые элементы для построения микропроцессорной системы, выбираем исходя из технического задания.

 Базовая микропроцессорная система состоит из модуля МП. тактового генератора, ОЗУ, ПЗУ, программируемый таймер, контроллер клавиатуры и индикации, последовательный интерфейс RS232. Модуль микропроцессора включает в себя микропроцессор, буферный регистр для защелкивания адреса, двунаправленный формирователь шины данных и формирователь шины управления выполненный на простейшей логики. ПЗУ содержит исполняемую программу, в ОЗУ записываются данные измеряемого сигнала.

1 Описание работы устройства

       При разработке вольтметра будем использовать микропроцессор КР1810ВМ86 (DD2), имеющий 16-разрядную шину данных. Сигнал с тактовой частотой поступает на микропроцессор от генератора тактовых импульсов К1810ГФ84 (DD1).          

     Для демультиплексирования шины адреса применяется регистр защёлка К580ИР82  (DD3 и DD4).

    С помощью двунаправленных 8-битовых шинных формирователей К580ВА86 (DD8 и DD9) осуществляется демультиплексирования шины данных.

     В вольтметре используется раздельная адресация, поэтому с помощью логики формируются управляющие сигналы  IOR, IOW, MEMR и MEMW.

Для обращения к внешним устройствам и памяти в схеме ставится дешифратор (DD5), на который подводятся разряды шины адреса А12, А13 и А14. В таком случае адресное пространство распределено следующим образом:

А14	А13	А12	Устройство	Адрес
0	0	0	ПЗУ	0000h – 0FFFh
0	0	1	К580ВВ79	1000h – 1FFFh
0	1	0	АЦП	2000h – 2FFFh
0	1	1	Регистр (DD6)	3000h – 3FFFh
1	0	0	RS232	4000h – 4FFFh
1	0	1	К1810ВИ54	5000h – 5FFFh
1	1	0	ОЗУ	6000h – 6FFFh
1	1	1	ПЗУ	7000h – 7FFFh

     При включении питания генератор тактовых импульсов КР1810ГФ84 формирует сигнал RESET (“сброс”), поступающий на МП и ВУ и переводящий их в некоторое исходное состояние: счетчик IP обнуляется, содержимое сегментного регистра CS становится равным FFFFh, при этом происходит выбор ПЗУ.

     Измеряемое напряжение  поступает на вход блока выбора поддиапазона,  которое состоит из операционного усилителя (DA2), коэффициент усиления которого  изменяется при помощи резистора обратной связи. Переключение резисторов осуществляется аналоговым ключом (DA1) который через регистр с тремя выходными состояниями (DD6) подключён к разрядам шины данных D0 и D1. С выхода операционного усилителя откалиброванное напряжение поступает на вход АЦП (DA3). АЦП закончив преобразование напряжения выставляет сигнал готовности данных, который поступает на вход запроса прерывания (INT) микропроцессора. Получив запрос прерывания микропроцессор формирует два сигнала  подтверждения прерывания INTA, при этом во время второго цикла подтверждения прерывания происходит чтение с шины данных номера вектора прерывания FFh. Далее микропроцессор умножает полученный вектор на 4 и обращается  по полученному адресу в таблицу векторов прерываний, с которой  осуществляет последовательное чтение 4-х байт и записывает их в CS и IP.     Полученные 2 слова определяют начальный логический адрес подпрограммы обслуживания прерывания.

        Запуск АЦП на преобразование осуществляется с частотой 1 кГц, таймером К1810ВИ54 (DD17), который запрограммирован в режим 2.

       Перейдя на подпрограмму обслуживания прерывания микропроцессор считывает по шине данные с АЦП и производит их обработку. После обработки данные выводятся на индикатор и на IBM PC.

 Вывод информации на дисплей осуществляется при помощи контроллера клавиатуры и индикации КР580ВВ79, который стандартным образом подключается к шинам микропроцессорной системы. КР580ВВ79 управляется сигналами CS, A₀, IOW, IOR.

Контроллер работает в режиме внешней дешифрации поэтому в схеме установлен дешифратор (DD20). Выдача данных через порты синхронизируется с помощью сигналов управления S0¸S2, которые обеспечивают выбор требуемого разряда индикатора.

      Вывод на IBM PC осуществляется при помощи микросхемы КР580ВВ51А (DD25). КР580ВВ51А – универсальный синхронно–асинхронный приемопередатчик(УСАПП), предназначен для аппаратной реализации последовательного обмена между МП и каналами последовательной передачи информации.

       Микросхема УСАПП преобразует параллельный код, полученный от микропроцессора, в последовательный  поток символов со служебными битами и выдаёт этот поток в последовательный канал связи.

       Основными управляющими словами являются: WR, RD, CO/D, CS.

       При работе в асинхронном режиме (“асинхронная передача”) после записи в ИС данных в параллельном формате происходит автоматическое присоединение к каждой посылке старт-бита и старт-стопа. Бит контроля нечетности (если он запрограммирован) вводится перед битами останова и может иметь нулевое или единичное значение.