Разработка микропроцессорной системы управления объектом. Разработка схемы центрального процессора

РАЗРАБОТКА МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОМ

                                                  Студентка группы  ЭС-41      

                                                                  Руководитель работы        

                                                                  Курсовая работа выполнена на

                                                                  и студент допущен к защите

                                                                  Руководитель работы  _________________

                                                                  “__” __________________ 2000 г.

                                                                  При защите курсовая работа оценена на

                                                                  Руководитель работы__________________

                                                       “__” __________________ 2000 г.

Гомель 2000

СОДЕРЖАНИЕ

Введение				3
1Техническое задание на проектирование				5
	1.1		Алгоритм работы МПС	5
	1.2		Обработка цифровой информации	6
	1.3		Обработка аналоговой информации	6
	1.4		Обработка запросов на прерывания	8
	1.5		Пульт управления	8
	1.6		Структура МПС	9
2Разработка МПС				11
		2.1	Разработка схемы центрального процессора	11
		2.2	Разработка схемы ПЗУ и ОЗУ	22
		2.3	Разработка подсистемы ввода –вывода	24
3Разработка программного обеспечения МПС Заключение				30 35
Литература				36

Введение

Выполнение современных сложных технологических процессов невозможно осуществлять устаревшими примитивными техническими средствами.

До недавнего времени авангардными считались сложные механические системы с обратной связью. На следующих этапах развития появились элементы электротехники, как более быстрые и экономически выгодные.

Развитием этой тенденции являются управляющие устройства на аналоговой микроэлектронной базе с применением операционных усилителей, позволяющих реализовывать некоторые математические функции для осуществления технологического процесса. Качественно новые возможности предлагает микропроцессорная техника. Те же операции стало возможным реализовывать с большей точностью. Сложность и вложенность операций более не требовала больших затрат от разработчиков систем и от их заказчиков.

Применение цифровых элементов позволяет внедрять очень гибкие решения, известные прежде лишь математике. Значительно упрощается конструирование и настройка таких систем, т. к. существует множество стандартных решений, а цена элементной базы постоянно снижается.

Для реализации заданных функций управления технологическим процессом будем использовать популярную и уже устаревшую серию БИС КР580. В данной сери микросхем для этого есть все необходимые логические элементы. Параметры микросхем не критичны к поставленным задачам. А так как их сегодняшняя цена одна из минимально возможных, то есть смысл выбрать именно серию КР580.

В данном курсовом проекте необходимо произвести разработку микропроцессорной системы управления некоторым объектом (рис. 1).

             Микропроцессорная система (МПС) принимает информацию {X} об объекте управления (ОУ) от аналоговых и цифровых датчиков (Д), вырабатывает управляющие воздействия {Y} в соответствии с законом управления и подает их на исполнительные механизмы (ИМ). МПС состоит из микроконтроллера (МК) - управляющей микроЭВМ, и пульта управления (ПУ). С помощью ПУ оператор получает возможность управлять работой микроЭВМ: запускать ее и останавливать, выдавать значение некоторых уставок (констант), снимать с индикаторов информацию о состоянии объекта и т.п.

С помощью последовательного канала (ПК) связи МПС может передавать обработанную информацию ЭВМ более высокого уровня по ее запросу.

В курсовом проекте необходимо произвести разработку структурной схемы МПС, включая устройства связи с Д и ИМ, и программы, обеспечивающие выполнение алгоритма управления и алгоритма обмена, осуществить оценка характеристик МПС. Также необходимо произвести расчет числа аппаратурных затрат, выраженных в числе условных корпусов. Кроме того, рассчитать минимальное время выполнения рабочего цикла программы и необходимые информационные емкости оперативной и постоянной памяти.

1 Техническое задание на проектирование

Исходные данные

-  для обработки цифровой информации функция

                                  Y1= X1 ^ `X2  È X3

-  для обработки аналоговой информации функция

                                  N = min(N1;N2+K)

         Для ввода и вывода аналоговой информации используются АЦП и ЦАП, их краткие характеристики приведены ниже.

Характеристики АЦП и ЦАП К572ПВ1:

Ø  Разрядность –12;

Ø  Преобразование–170 мкс;

1.1 Алгоритм работы

 

Блок 2 выполняет начальную установку системы: настройку  программируемых БИС (параллельных  и  последовательного периферийных адаптеров, контроллера прерываний, таймера), засылку  в  выходные каналы начальных значений управляющих воздействий.

Блок 3 реализует задачу логического управления: принимает  информацию от двоичных датчиков Х1 , X2 , X3    вычисляет значение булевой функции  f(X1 , X2 , X3) в соответствии с заданным  выражением и выдает это значение в качестве управляющего сигнала (УС) Y1 по соответствующему выходному каналу на ИМ.

Блок 4 обеспечивает прием информации с аналоговых датчиков V1, V2, V3, ее преобразование в цифровую форму,  вычисление  значений управляющих воздействий Y2, Y3, Y4 и выдачу их на ИМ. При этом Y2 и Y3 являются двоичными  сигналами, а Y4 - восьмиразрядным кодом, преобразуемым в аналоговый сигнал V4. При  выполнении этой  функции оператор с ПУ может задавать значение константы К.

Блок 5 обеспечивает циклический режим управления  или  останов МПС в соответствии с командой, поступающей от оператора с  ПУ. В системе имеется также двоичный датчик аварийной ситуации X0, единичный сигнал с которого вызывает аварийный останов  системы в любой момент выполнения рабочего цикла программы.

1.2 Обработка цифровой информации

МПС опрашивает двоичные  датчики  X1,X2,X3 и  вычисляет булевую функцию