Разработка управляющей микро-ЭВМ на базе микропроцессора Z80 - Курсовая работа

Микропроцессор - процессор (устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде ), реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем (в отличие от реализации процессора в виде электрической схемы на элементной базе общего назначения или в виде программной модели). Первые микропроцессоры появились в 1970-х годах и применялись в электронных калькуляторах , в них использовалась двоично-десятичная арифметика 4-битных слов. В микроконтроллерах незначительная емкость памяти, физическое и логическое разделение памяти программ (ПЗУ) и памяти (ОЗУ), упрощенная и ориентированная на задачи управления система команд, примитивные методы адресации команд и данных, а также специфическая организация ввода/вывода информации предопределяет область их использования в качестве специализированных вычислителей, включенных в контур управления объектом или процессом.Управляющая микро-ЭВМ проектируется на базе однокристальной микро-ЭВМ и включает в себя следующие основные устройства: • процессорный модуль; • память, состоящую из ОЗУ и ПЗУ; Базовый микропроцессор (микро-ЭВМ), на основе которого требуется построить управляющую микро-ЭВМ - Z80.Z80 имел ряд улучшений по сравнению с 8080: • расширенный набор команд, включая побитовые операции, поблочное копирование, поблочный ввод/вывод, инструкции поиска Необычно большое, для 8-разрядного процессора, количество процессорных регистров позволяло в ряде случаев строить схемы микроконтроллеров вообще без ОЗУ, используя, например, большую часть «альтернативного» набора регистров для оперативного запоминания данных. Первые модели Z80 работали на тактовой частоте 2,5 МГЦ, со временем максимальная частота для первоначального дизайна была доведена до 8 МГЦ, и до 20 МГЦ в КМОП - версии, минимальная частота составляла порядка 1МГЦ. Максимальный объем прямо адресуемой памяти и прямо адресуемого пространства ввода вывода - по 64 Кбайта (пространство ввода-вывода микропроцессора 8080 составляет 256 байт). Выпускались микропроцессоры с различными рабочими тактовыми частотами от 2,5 до 8 МГЦ (у 8080A - 2,5 МГЦ), что обеспечивало очень высокое по тем временам быстродействие (команда сложения типа “регистр-регистр” выполнялась за 4 такта, что на частоте 8 МГЦ составляло 2 млн. операций в секунду).Он показывает, по какому адресу будет считываться очередная команда (операция) из памяти. Чаще всего используется регистр Флаг Z устанавливается в 1, если в результате операции число стало равно нулю или при сравнении оказалось, что два числа равны. Суммарное время выполнения этих двух команд составляет 8 тактов; время, необходимое для сохранения тех же самых регистров в стеке с помощью команд PUSH (как это традиционно делается в обработчиках прерывания для процессора 8080), составляет 44 такта; для восстановления содержимого регистров из стека командами POP требуется 40 тактов. Особенно часто это свойство используется для регистровой пары HL, поскольку система команд включает полный набор арифметико-логических операций между содержимым аккумулятора и ячейкой памяти, адрес которой находится в этой регистровой паре (в системе команд микропроцессора 8080 для обозначения такого операнда использовался “псевдорегистр” M).Для создания управляющей микро-ЭВМ на базе однокристальной микро-ЭВМ необходимы следующие устройства: ? однокристальная микро-ЭВМ Z80 - микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами; ? память, состоящая из ПЗУ и ОЗУ, в качестве которых по техническому заданию используются такие БИС памяти, как КР537РУ10 и К541РТ2 соответственно (ПЗУ - энергонезависимая память, используется для хранения массива неизменяемых данных.ОЗУ - техническое устройство, реализующее функции оперативной памяти.); К системной шине подключаем микроконтроллер, основную память, состоящую из ОЗУ и ПЗУ, клавиатуру и генератор ТИ для ввода/вывода информации соответственно.Микросхема ОЗУ серий К537 относятся к типу асинхронного статического ОЗУ, поэтому достаточно просты в применении. Технические характеристики ОЗУ КР537РУ10 представлены в таблице 3. Цоколевка микросхемы представлено на рисунке 5. Обозначение выводов ОЗУ представлено в таблице 4. №1 Вход адресный строки А3 №13 Вход-выход данных DI/04Микросхемы программируемых ПЗУ по принципу построения и функционирования аналогичны масочным ПЗУ, но имеют существенное отличие в том, что допускают программирование на месте своего применения пользователем. Операция программирования заключается в разрушении (пережигании) части плавких перемычек на поверхности кристалла импульсами тока амплитудой 30... Микросхемы ПЗУ серии К541 выполнены по технологии ИИЛ. Следовательно, микросхема ПЗУ в исходном состоянии перед программированием в зависимости от характеристики выходного усилителя может иметь заполнение матрицы либо логическим 0, либо логической 1. Для этого МК должен установить записываемое число на линиях данных D0-D7 микросхемы (D0=D4=D7=1, D1=D2-D3=D5

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. РАСШИФРОВКА И АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

2. РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОРНОГО МОДУЛЯ, ИНТЕРФЕЙСА И СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

2.1 Однокристальная микро-ЭВМ Z80

2.1.1 Основные параметры микро-ЭВМ Z80

2.1.2 Цоколевка и описание выводов микро-ЭВМ Z80

2.1.3 Структура микро-ЭВМ

2.2 Разработка структурной схемы

3. РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ ПАМЯТИ

3.1 Модуль ОЗУ

3.2 Модуль ПЗУ

4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ВВОДА/ВЫВОДА

4.1 Модуль генератора тактового импульса

4.2 Контроллер клавиатуры и дисплея КР580ВВ79

4.3 Интерфейс ввода/вывода

4.4 Модуль индикатора

5. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАБОТЫ УПРАВЛЯЮЩЕЙ МИКРО-ЭВМ

6. РЕАЛИЗАЦИЯ МПС НА БАЗЕ МК

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ