Проектирование микропроцессорной системы сбора и обработки информации - Курсовая работа

АЦС - аналого-цифровая система, служит для преобразования аналоговых сигналов в цифровые и осуществляет переключение между каналами (АЦП - аналого-цифровой преобразователь). микропроцессорная система обработка информация Устройство управления и синхронизации формирует управляющие сигналы для всех элементов микропроцессора, а также обеспечивает обмен между микропроцессором и другими по отношению к нему устройствами. Обмен информацией между микропроцессором и другими устройствами, входящими в состав микропроцессорной системы, осуществляется по трем шинам: адреса, данных и управления. Генератор тактовых импульсов КР580ГФ24 служит для формирования: высокоуровневые тактовые сигналы Ф1 и Ф2 с несовпадающими фазами; тактовый сигнал Ф2TTL по уровню совместимый с ТТЛ и синхронизированный с сигналом Ф2; сигнал STSTB "сброс состояния”, который, поступая на системный контроллер, фиксирует состояние шины данных МП; сигнал RESET "Установка”. Выводы XTAL1 и XTAL2 служат для подключения кварцевого резонатора, вывод TANK - для выбора его гармоники.Вычислим, какой размер памяти занимает программа. Подсчитав объем памяти, получили: размер программы - 201 байт. Память построим на микросхемах К155РЕ21 объемом 1024 бита каждая.Применим ОЗУ типа КР531РУ9, выполненную по ТТЛШ технологии, организацией 16*4 и объемом 64 бита. БИС 8-разрядного 8-канального АЦП К572ПВ4 универсальное многофункциональное устройство для аналогового ввода/вывода МП систем низкого и среднего быстродействия. Совместно с внутренним компаратором микросхема выполняет функцию АЦП с выводом параллельного двоичного кода. Включает следующие функциональные узлы: АЦП последовательного приближения на 8 двоичных разрядов; 8 канальный аналоговый мультиплексор; статическое ОЗУ емкостью 64 бит (8х8) для хранения результатов преобразования по каждому из каналов; схему фиксации адреса и выборка канала; буферные схемы с тремя логическими состояниями. 15,16 - входы CLK и ALE - синхронизация и запуск АЦП соответственно; 17-19 - адресные входы А0-А2 (выбор канала); 20-27 - цифровые выходы.

Содержание

Задание на курсовое проектирование

Введение

1 Микропроцессор КР580ВМ80

2. Генератор тактовых импульсов КР580ГФ24

3. Системный контроллер КР580ВК38

4. Буферный регистр КР580ИР82

5. Программируемый периферийный адаптер КР580ВВ55

6. Разработка памяти

6.1 ПЗУ

6.2 ОЗУ

7. Аналогово-цифровой преобразователь К572ПВ4

Приложение А. Листинг программы

Задание на курсовое проектирование

МПС сбора и обработки информации.

Функциональная схема системы представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Функциональная схема системы

МП - центральный микропроцессор, необходим для обработки сигналов, поступающих в него с датчиков.

Синхронизация - служит для выработки синхроимпульсов, которые синхронизируют работу схемы в целом.

ПЗУ - постоянная память, необходимая для хранения программы.

ОЗУ - оперативная (перезаписываемая) память служит для хранения промежуточных результатов вычисления.

ППА - программируемый параллельный адаптер служит интерфейсом для

МП и аналого-цифровой системой (АЦС).

АЦС - аналого-цифровая система, служит для преобразования аналоговых сигналов в цифровые и осуществляет переключение между каналами (АЦП - аналого-цифровой преобразователь). микропроцессорная система обработка информация

При работе системы аналоговые сигналы с датчиков преобразуются в АЦС и через ППА поступают в МП, где преобразуются в соответствии с заданным алгоритмом. Программа, организующая алгоритм, хранится в ПЗУ.

Промежуточные результаты сохраняются в ОЗУ.

1 Микропроцессор КР580ВМ80

КР580ВМ80 - восьмиразрядный однокристальный микропроцессор.

Обеспечивает управление работой микропроцессорной системы в целом. Состоит из следующих блоков: 1) арифметико-логическое устройство;

2) блок регистров;

3) устройства синхронизации и управления.

Арифметико-логический блок содержит арифметико-логическое устройство, в котором выполняются все арифметические и логические операции.

Аккумулятор (регистр А) служит источником операндов и приемников результатов. По результатам выполнения операций в 5-разрядном регистре признаков результата (RS) АЛУ заносит коды, используемые для управления ходом текущей программы. Блок регистров микропроцессора включает в себя шесть 8-разрядных регистров общего назначения, обозначаемых символами B,C,D,E,H,L. В зависимости от выполняемых команд они могут использоваться либо как отдельные 8-разрядные регистры, либо как 16-разрядные пары регистров (BC, DE, HL). В блок регистров также входят два 16-разрядных регистра: указатель стека (SP) и счетчик команд (РС).

Устройство управления и синхронизации формирует управляющие сигналы для всех элементов микропроцессора, а также обеспечивает обмен между микропроцессором и другими по отношению к нему устройствами.

Организация обмена с внешними устройствами. Обмен информацией между микропроцессором и другими устройствами, входящими в состав микропроцессорной системы, осуществляется по трем шинам: адреса, данных и управления.

Рисунок 2. Условно графическое обозначение КР580ВМ80

Шина управления имеет 10 линий назначения: SYNC - сигнал синхронизации

DBIN - прием информации по ШД

WR - выдача информации по ШД

READY - готовность внешних устройств

WAIT - ожидание готовности

INT - запрос на прерывание

INTE - разрешение прерывания

HOLD - запрос на захват

HLDA - подтверждение захвата

RESET - сброс

Условное графическое обозначение МП ВМ80 приведено на рисунке 2, к выводам 28, 20,11,2 подключаются напряжение питания соответственно 12В, 5В, - 5В, 0В. К выводам Ф1, Ф2, RESET, READY поступают соответствующие сигналы с ГТИ. С вывода 19 сигнал поступает на соответствующий вывод ГТИ. Вывод 17,21,18, подключаются к соответствующим выводам системного контроллера. Выводы 24,16 не используются, а выводы 14 и13 заземлены. Адреса А0-А7 и А8-А15 поступают в буферные регистры. Выводы данных D0-D7 подключаются к выводам данных системного контроллера.

2. Генератор тактовых импульсов КР580ГФ24

Генератор тактовых импульсов КР580ГФ24 служит для формирования: высокоуровневые тактовые сигналы Ф1 и Ф2 с несовпадающими фазами; тактовый сигнал Ф2TTL по уровню совместимый с ТТЛ и синхронизированный с сигналом Ф2; сигнал STSTB "сброс состояния”, который, поступая на системный контроллер, фиксирует состояние шины данных МП; сигнал RESET "Установка”. Выводы XTAL1 и XTAL2 служат для подключения кварцевого резонатора, вывод TANK - для выбора его гармоники. Выход генератора опорной частоты выведен на внешний вывод OSC.

В состав схемы КР 580ГФ24 входят также логические цепи для генерации строба (Status Strobe).

По входу RDYIN - останавливается работа ЦП и формируется сигнал READY.

Чтобы выполнить функцию начальной установки МП, необходимо ко входу RESIN ГТИ подключить RC-цепочку. По входу RESIN формируется более мощный импульс RESET, служащий для аппаратного сброса МС в исходное состояние.

Рисунок 3. Генератор тактовых импульсов

3. Системный контроллер КР580ВК38

БИС типа КР580ВК38 представляет собой системный контроллер и формирователь шины данных для МС на базе МП ИК80. Схема формирует базовый набор управляющих стробов и обеспечивает двунаправленную буферизацию шины данных МП от основной памяти и устройств ВВ.

Двунаправленный 8-разрядный шинный формирователь обеспечивает выход DB7 - DB0 со стороны системной магистрали с током нагрузки до 10МА и емкостью нагрузки до 100 ПФ, а также изолирует шину данных МП D7 - D0 от системной. Задержка не превышает 40 нс.

В состав контроллера входит регистр-защелка, который по стробу фиксирует слово состояния SW, выдаваемое МП в начале каждого машинного цикла.

Слово состояния определяет тип текущего машинного цикла, в зависимости от которого логическая схема контроллера формирует один из пяти управляющих стробов системной магистрали: - чтение порта адаптера, - запись в порт адаптера

Вывод сигнала "Управление системной шиной" заземлен. К выводу 28 подается напряжение питания 5В, к выводу 14 - 0В.

Рисунок 4. Системный контроллер КР580ВК28

4. Буферный регистр КР580ИР82

Рисунок 5. Буферный регистр КР580ИР82

Буферный регистр КР580ИР82 используется в качестве 8-ми разрядного фиксатора или буфера адресной шины.

Основой схемы является 8-ми разрядный регистр-защелка со статическим синхровходом STB (Strob). Запись данных в регистр разрешена при STB=1. В противном случае регистр находится в режиме хранения. На входе регистра имеется трехстабильный буфер, управляемый сигналом ОЕ (Output Enable) - разрешение выхода. Буфер обеспечивает выходной ток до 32 МА и емкость нагрузки до 300 ПФ. Если управляющий сигнал ОЕ активен, то данные регистра передаются на выход микросхемы. При ОЕ = 1 выходной буфер закрыт и находится в высокоомном состоянии.

К выводам DI0-DI7 первого и второго буферных регистров подключаются адреса соответственно A0-A7 и A8-A15 адресной шины МП. На вывод STB подается сигнал высокого уровня. На вывод 10 подается 0В, на вывод 20 подается напряжение питания 5В.

5. Программируемый периферийный адаптер КР580ВВ55

КР580ВВ55 - это однокристальное программируемое устройство параллельного ввода-вывода информации. В состав его процедур входит параллельный обмен данными с квитированием или без него как в режиме программного управления так и по прерываниям. Обеспечивается организация однонаправленного и двунаправленного ВВ. Определение типа интерфейса выполняется программными методами с помощью процедур инициализации.

Рисунок 6. БИС КР580ВВ55

В состав ППА входят три двунаправленных регистра и шинные формирователи с тремя состояниями. Схема содержит регистр управляющего слова CW.

Обмен информацией между МП и внутренними регистрами ППА осуществляется через двунаправленный шинный формирователь и управляется сигналами CS, A0, A1, RD, WR.

Адресные сигналы выбирают один из внутренних регистров, а стробы RD и WR управляют направлением передачи. Сигнал CS необходим для выборки кристалла.

Вход RESET - сброс БИС в исходное состояние. Все внутренние регистры ППА, включая регистр управляющего слова CW, устанавливаются в 0, что соответствует переводу всех портов в режим прямого ввода без квитирования.

Адаптер поддерживает три режима работы портов: режим 0 - однонаправленный ввод-вывод без квитирования;

режим 1 - однонаправленный ввод-вывод с квитированием;

режим 2 - двунаправленный ввод-вывод.

К выводу 7 микросхемы подается напряжение питания 0В, к выводу 26 - 5В.