Разработка аппаратных средств. Разработка структурной схемы. Разработка модуля пульта управления CPAN, страница 2

4. Перечень графических работ:

– структурная схема МПС (А2);

– принципиальная электрическая схема МПС (А1).

1. Введение

          Целью данного курсового проектирования является приобретение навыков разработки микропроцессорной системы (МПС) на примере проектирования МПС для управления некоторым объектом.

Рисунок 1. Объект, управляемый МПС

МПС принимает информацию {Х} об объекте управления (ОУ) от аналоговых и цифровых датчиков,  вырабатывает управляющие воздействия  {Y}  в соответствии с законом управления и подает их на исполнительные механизмы (ИМ). В МПС поступают от ОУ также сигналы  прерывания  {INT}  от датчика аварийной ситуации и от датчика напряжения питания.

В курсовом проекте разрабатываются структурная  и  принципиальная электрические схемы МПС и программы, обеспечивающие выполнение заданного алгоритма управления, осуществляется оценка параметров МПС.

2. РАЗРАБОТКА АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ

2.1. Разработка структурной схемы

Структурная схема (Рисунок 2.1) включает в себя:

МПС состоит из микропроцессорного модуля (MPM), оперативного  и постоянного запоминающих устройств (MEM),  интерфейсных устройств ввода и вывода (IOU) и пульта управления (CPAN),  соединенных с помощью шин Адреса (BA), Данных (BD) и Управления (BC).

Рассмотрим теперь каждый из блоков в отдельности.

MPM – микропроцессорный модуль является центральной частью проектируемой микропроцессорной системы. Выполняет функции обработки поступающих прерываний, обработки входных сигналов, управления внешними устройствами. Соответственно для выполнения своих функций в своём распоряжении имеет:

Однокристальную микроЭВМ AT89C51, регистр RGA для защёлкивания младшего байта адреса , дешифратор DCCSиспользующийсядля адресации внешних устройств (согласно ТЗ внешние устройства адре-суются как ячейки памяти).

MEM – блок запоминающих устройств, состоит из блока энергонезависимого ОЗУ NVRAM и блока ПЗУ ROM. Блок NVRAMпредназначен для хранения данных, а в случае аварийной ситуации (отказ источника прерывания) в нём будет сохранено текущее состояние системы (содержимое регистров микроконтроллера и т.д.). Блок ROMпредназначен для хранения команд. На лицо МПС, построенная по Гарвардской Архитектуре, т.е. с разделением памяти для программ и данных. Ёмкости запоминающих устройств берутся с 5-10ти кратным превышением от необходимой с целью предоставления возможности расширения.

IOU– блок интерфейсных устройств ввода/вывода. Предназначен для ввода аналоговых сигналов X5, X6, X7 посредством АЦП и вывода сигналов Y1, Y2, Y3 в двоичном виде с помощью таймера К580ВИ53, сигнала Y4 в аналоговом виде с помощью ЦАП.

CPAN– блок управления и индикации. Предназначен для обеспечения связи с оператором микропроцессорной системы. В соответствии с указанным функциональным назначением блок включает:

Клавиатуру 24 клавиши и кнопка сброса, индикаторы для отображения значений X1, X2, X3, X4 , индикаторы для отображения значения Q4 в десятичной системе счисления и узел звуковой аварийной сигнализации.

2.2. Составление карты распределения адресного пространства.

Как уже было сказано, микропроцессорная система строится по Гарвардской Архитектуре с разделением памяти программ и данных. В соответствии с техническим заданием внешние устройства адресуются как ячейки памяти .

При проектировании используется ОЭВМ AT89C51, имеющая в своём распоряжении 4К памяти программ. В добавок, подключается внешняя память программ ПЗУ AT28C64 ёмкостью 8К. Обращение к внешней памяти программ будет производится при превышении адреса 0FFF.

Помимо памяти программ, используемая ОМЭВМ имеет 128 байт ОЗУ для хранения данных. Подключая внешнюю энергонезависимую память ОЗУ NVRAMBQ4010 ёмкостью 8К, мы расширяем память данных. Обращение к внешней памяти данных идёт по команде movx, к внутренней -  по команде mov.

Поскольку, адресация внешних устройств осуществляется как к ячейкам памяти, отведём старший разряд шины адреса ВА15 для выбора память/устройство.

Тогда получим поделённое пополам пространство адресов внешней памяти данных : 0000h - 7FFFh– память данных, 8000 – FFFF- внешние устройства.