Микропроцессорная система (МПС) сбора и обработки информации от объекта, характеризуемого непрерывными (аналоговыми) сигналами. Исходные данные для разработки МПС. Функциональная схема системы, характеристика ее основных элементов, листинг программы.
Аннотация к работе
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.
План
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.
Введение
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.
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.