Разработка микропроцессорной системы для управления объектом. Пульт управления, входящий в состав МПС

Построить временные диаграммы выполнения команды, в которую входит режим считывания из ОЗУ.

Рассчитать электрическое сопряжение цепей данных.

Разработать следующие алгоритмы и программные модули на языке Ассемблера:

–  инициализации МПС;

–  логической обработки сигналов Х1,...,X4 и формирования управляющего двоичного сигнала Y1;

–  ввода напряжений X5 и X6 и формирования двоичных управляющих сигналов Y2, Y3;

–  ввода напряжения X7 и формирования напряжения Y4;

–  обработки сигналов прерывания;

–  ввода с клавиатуры.

3.  График работ по разделам курсового проекта:

Перечень разделов	Турдоем.,%	Срок вып.
1. Изучение рекомендованной литературы по теме проекта	10	2 нед.
2. Разработка аппаратных средств МПС	30	5 нед.
3. Расчет электрического сопряжения компонентов МПС	5	6 нед.
4. Построение структурной и принципиальной электрических схем МПС	10	7 нед.
5. Разработка и отладка программного обеспечения	35	11 нед.
6. Оформление пояснительной записки	10	12 нед.
7. Корректировка проекта по замечаниям руководителя		13 нед.
8. Защита проекта		14-15 нед.

4.  Перечень графических работ:

– структурная схема МПС (А2);

– принципиальная электрическая схема МПС (А1).

5.  Рекомендуемая литература:

1.  Однокристальные микроЭВМ. – М.: МИКАП, 1994. – 400 с.

2.  Иванов  А.В., Кленов  С.И.  Построение микропроцессорных систем на  базе однокристальных  микроЭВМ.  -М.:   Изд-во   МЭИ,1992.-52с.

3.  Полупроводниковые приборы. Диоды высокочастотные, импульсные,  оптоэлектронные приборы: А.Б. Гитцевич, А.А. Зайцев, В.В.Мокряков и др.: Под ред. А.В.Голомедова, – М.: КУБК-а, 1997. – 592 с.

4.  Логические ИС КР1533, КР1554. Справочник. / Петровский И.И., Прибыльский А.В. и др. – М.: Бином,1993. – 502с.

5.  Аксенов А.И., Нефедов А.В. Электрические схемы бытовой радиоаппаратуры. Конденсаторы, резисторы. Справочник. – М.: Радио  и связь, 1995. – 272 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ.. 2

СОДЕРЖАНИЕ.. 6

1. ВВЕДЕНИЕ.. 6

2. РАЗРАБОТКА АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ.. 8

2.1.  Разработка структурной схемы.. 8

2.2. Составление карты распределения адресного пространства памяти МПС.. 11

BA14. 13

2.3. Разработка микропроцессорного модуля MPM... 13

2.4. Разработка модулей ПЗУ ROM и энергонезависимого ОЗУ NVRAM... 17

2.5. Разработка модуля интерфейсных устройств ввода и вывода IOU.. 24

2.6. Разработка модуля управления и индикации CPAN.. 27

2.6.1. Разработка клавиатурной части модуля CPAN.. 28

2.6.2. Разработка индикаторной части модуля CPAN.. 32

2.7. Расчет сопряжения. 34

2.7.1. Расчёт цепей данных. 36

2.7.2. Расчет цепей адреса. 37

2.7.3. Расчет цепей управления. 39

2.8. Расчет аппаратных затрат. 40

2.9. Расчет номиналов конденсаторов повышения помехоустойчивости. 41

2.10. Расчет потребляемой мощности. 42

3. ПОСТРОЕНИЕ ВРЕМЕННОЙ ДИАГРАММЫ... 44

4. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МПС.. 47

4.1. Описание использованных алгоритмов. 47

4.2. Листинг программы.. 47

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 48

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 49

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Основные параметры используемых микросхем.. 51

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Спецификация используемых элементов. 54

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Схема электрическая принципиальная. 55

1. ВВЕДЕНИЕ

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

МПС принимает информацию об объекте управления в виде входных сигналов от внешних аналоговых и цифровых датчиков (X1 – X7), вырабатывает управляющие воздействия (цифровые – Y1, Y2, Y3 и аналоговый Y4) в соответствии с законом управления и подает их на исполнительный механизм. Также в МПС от ОУ поступают сигналы прерывания (INT1 и INT2) от датчика аварийной сигнализации и от датчика напряжения питания. На рис. 1.1 представлена схема взаимодействия МПС с объектом управления.

Рис. 1.1 Взаимодействие МПС и ОУ

В ходе предварительной оценки поставленной задачи, были определены следующие основные принципы проектирования:

-   минимизация аппаратных затрат;

- обеспечение возможности расширения управляющих алгоритмов и аппаратной конфигурации.

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

Основой МПС является однокристальная микроЭВМ (ОМЭВМ) КР1816ВЕ51.

Для построения схем управления будут использоваться ИМС серии КР1533.

2. РАЗРАБОТКА АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ

2.1.  Разработка структурной схемы

Структурная  схема  МПС представлена  на  рис. 2.1.

Примем для внешних двоичных сигналов X1-X4, сигналов прерывания INT1, INT2, INT3 стандартные ТТЛ уровни напряжения. Это дает возможность использовать их без каких-либо преобразований.

Рассмотрим основные модули, сигналы и шины представленной схемы МПС.

MPM – микропроцессорный модуль. Он является центральным блоком МПС и содержит микроконтроллер, регистр для защелкивания адреса RGA, системный дешифратор и кварцевый резонатор для стабилизации тактовой частоты. Так же блок может содержать буферные формирователи адреса BFA и данных BFD. Необходимость их наличия определиться позже. В данной работе в качестве микроконтроллера используется ОМЭВМ КР1816ВЕ51. Данный микроконтроллер содержит внутренние ОЗУ, ПЗУ, контроллер прерываний и таймеры/счетчики. Поэтому в случае использования данного ОМЭВМ МПС может не содержать отдельных (внешних) ОЗУ, ПЗУ, контроллера прерываний и таймеров/счетчиков. Но, в целях освоения навыков проектирования схем, в данную МПС будет включен блок ПЗУ. Блок MPM предназначен для обработки внешних сигналов X1-X4, сигналов прерывания INT1, INT2, сигналов данных и выработки сигналов адреса и управления.

Для связи всех устройств МПС предусмотрены три шины: BA, BDи BС – шины адреса, данных и управления соответственно, объединенные в одну шину В (общая шина).

NVRAM– блок энергонезависимого ОЗУ. Предназначен для хранения информации о системе (текущее  состояние