Расчёт цифровой части. Условное графическое обозначение типового АЦП. Организация модулей памяти для микроконтроллера

Расчёт цифровой части.

В данной курсовой работе в качестве основного узла управления применен микроконтроллер КМ1816ВЕ31. Данный микроконтроллер выполнен на основе высокоуровневой n-МОП технологии и выпускается в 40 выводном корпусе БИС. Через четыре программируемых порта ввода/вывода МК31 взаимодействует со средней в стандарте ТТЛ-схем с тремя состояниями выхода. УГО МК31 приведена на рисунке 13. 

Рис. 13. принципиальная схема подключения КМ1816ВЕ31.

Микроконтроллер КМ1816ВЕ31 имеет четыре порта предназначенные для ввода и вывода информации побайтно. Порты Р0, Р2 используются для обращения с внешней памятью, при этом через порт Р0 в режиме временного мультиплексирования сначала выводится младший байт адреса ВП, а затем выдаётся или принимается байт данных. Через порт Р2 выводится старший байт адреса, если разрядность адреса равна 16 бит.

Порт Р0 является двунаправленным, а порты Р1, Р2 и Р3 квазидвунаправленными. Каждая линия портов  может быть использована независимо для ввода или вывода.

Организация модулей памяти для микроконтроллера.

Микроконтроллер КМ1816ВЕ31 имеет внутреннюю память данных объёмом 128 байт. Кроме того, к адресному пространству резидентной памяти данных примыкают адреса регистров специальных функций. Так как по условию задания нам необходимо обеспечить хранение последнего измерения в течении одного часа, а мы делаем одно измерение в минуту, то нам необходимо для хранения информации память объёмом 120 Байт, максимальная измеряемая температура равна 600 °С, а это 10 0101 1000 в битах и будет занимать 2 Байта. Получается что резидентной памяти данных нам не хватает, поэтому придётся использовать внешнюю память данных (ВПД).

Так же данный микроконтроллер не имеет резидентной памяти команд, поэтому используется внешняя память команд (ВПК), при подключении микроконтроллера необходима вывод EA/VPP присоединить к земле.

В качестве ВПД будем использовать микросхему ОЗУ КР537РУ10, которая имеет объём памяти равный 2 КБайт, и восьми разрядный выход данных, что удобно для подключению к микроконтроллеру. Роль внешней памяти данных будет выполнять микросхема РПЗУ К573РФ2, объёмом 2 КБайта. На рисунке 14 приведена схема подключения.  

Рис.14. подключение ВПД и ВПК к микроконтроллеру.

При работе с внешней памятью команд микроконтроллер использует сигнал PSEN, который вырабатывается только во время обращения к ВПК. Так как для вывода младшего байта адреса и ввода данных мы используем двунаправленный порт Р0, то для запоминания адреса используется внешний регистр КР1533ИР33, который записывает адрес из порта Р0 по сигналу ALE. Старший байт адреса фиксируется (сохраняется неизменным в течении одного цикла записи или чтения) в регистре-защёлке порта Р2. На рисунке 15 приведена диаграмма обращения к ВПК.

Рис. 15. временная диаграмма выработки команд из ВПК

Рис. 16. Временная диаграмма работы с ВПД.

При обращении к ВПД процесс фиксации адреса остаётся неизменным, только при подключении ВПД мы не используем старшие ячейки памяти, потому что нам достаточно и 256 Байт ВПД. При чтении или  записи данных в ВПД мы используем альтернативные функции порта Р3. А именно при обращении к ВПД на линиях порта Р3.7 и Р3.6 устанавливаются сигналы идентичные сигналам WR и RD. На рисунке 16 приведены диаграммы записи и чтения в ВПД.

Подключение АЦП к микроконтроллеру.

В данной курсовой работе в качестве АЦП выбрана микросхема восьмиканального АЦП AD7778, который имеет встроенный внутренний регистр для хранения результата преобразования, поэтому отпадает необходимость в установке внешнего регистра  для хранения преобразованного кода. Подключим АЦП к микроконтроллеру по схеме представленной на рисунке 17.

Так как у нас АЦП не только выдаёт код измерянного напряжения а ещё и управляется через управляющее слово, т.е. мы не только считываем данные из АЦП, но и записываем в него управляющее слово, поэтому для удобства работы установим между АЦП микросхему приёмо - передатчика К555АП68, которая управляется сигналами WR и RD, выбирается направление передачи, и сигналом выбора АЦП с селектора устройств.

Как видно из рисунка при таком подключении АЦП не имеет своего адреса, и в принципе к нему можно обращаться по любому адресу, только сначала его необходимо выбрать на селекторе устройств, после чего все другие устройства отключаться. При программировании микроконтроллера необходима обратить внимание, что нельзя обращаться к АЦП покуда он не завершил преобразование иначе АЦП выдаст либо неправильный код, если поступил сигнал на чтение преобразованного кода не вовремя, либо прекратит это преобразование и перейдёт к следующему преобразованию без выдачи преобразованного кода, если в момент преобразования произошла попытка записи управляющего слова.

Рис. 17. Подключение АЦП к микроконтроллеру.

Селектор устройств построен на дешифраторе, линиями порта Р1.3 и Р1.4 выбирается какое из трёх устройств память, контроллер клавиатуры и дисплея или внешняя память данных будут подключены к микроконтроллеру.

Организация вывода информации на семисегментные индикаторы.

Для ввода информации с клавиатуры и вывода информации на дисплей будем использовать контроллер клавиатуры и дисплея (ККД) КР580ВД79, представляющее собой универсальное программируемое устройство сопряжения с клавиатурой и дисплеем на основе семисегментных светодиодных индикаторах. Использование ККД позволяет разгрузить микроконтроллер от операций