БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ

ФАКУЛЬТЕТ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

КАФЕДРА «УПРАВЛЕНИЕ И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

Микропроцессорные устройства систем управления

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КАССЕТНЫМ МАГНИТОФОНОМ

Выполнил ст. гр. УИТ –51

Иванов Д. Ю.

Допущен к защите Защитил с оценкой _____

Руководитель проекта Грицюк С.Н.___________

Грицюк Н. Н. _______ «___» __________2005 г

«___» ____________2005г

2005

СОДЕРЖАНИЕ

Введение	3
1 Техническое задание	4
2 Разработка электрической схемы системы управления магнитофоном	5
3 Обоснование выбора микропроцессора КР580ИК80А	8
4 Описание микропроцессора КР580ИК80А	10
4.1 Структура микропроцессора КР580ИК80А	10
4.2 Основные временные параметры микропроцессора КР580ИК80А	18
4.3 Цоколевка микросхемы КР580ИК80А	20
5 Описание управляющей программы	22
Заключение	24
Список использованной литературы	25

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время практически невозможно указать какую-то отрасль науки и производства, в которой бы не использовались микропроцессоры (МП) и микроЭВМ. Универсальность и гибкость МП как устройств с программным управлением наряду с высокой надежностью и дешевизной позволяют широко применять их в самых различных системах управления для замены аппаратной реализации функций управления, контроля, измерения и обработки данных. Применение МП и микроЭВМ в системах управления промышленным оборудованием предполагает, в частности, использование их для управления станками, транспортировочными механизмами, атомными реакторами, электростанциями, а также создание на их основе робототехнических комплексов, гибких автоматизированных производств, систем диагностики и контроля.

Микропроцессорные средства позволяют создавать разнообразные по сложности выполняемых функций устройства управления – от простейших микроконтроллеров несложных приборов и механизмов до сложнейших специализированных и универсальных систем распределенного управления в реальном времени. Благодаря различию комплектаций, производительности и объема оборудования модулей они создают аппаратурную основу для разработки систем, ориентированных на различные области применения, и инструментальных комплексов для отладки их программ.

Целью данной курсовой работы является проектирование микропроцессорной системы для сбора, обработки и регистрации информации на кассетной МЛ.

При исследовании естественного электромагнитного поля Земли в целях прогноза землетрясений для работы в жестких условиях полевых экспериментов необходимо на­копление больших объемов информации и их длительная непрерывная регистрация.

В настоящей работе представлена многоканальная си­стема для сбора, обработки потока информации и хране­ния результатов на долговременном носителе, построен­ная на базе широко известного микропроцессорного на­бора БИС серии КР580.

1 Техническое задание

Рассматриваемая система содержит три основных блока, при помощи которых осуществляется сбор и регистрация информации на кассетной МЛ, взаимо­действующие друг с другом. Это блок управления и обработки, блок преобразования, блок регистрации.

Блок преобразования включает в себя коммутатор (КР591КН1) на который поступает сигнал, АЦП, служащее для преобразования аналогового сигнала и ЦАП (К1108ЛА1).

Блок регистрации содержит регистры интерфейса, включающие в себя регистры хранения и сдвига, и выходной регистр. Регистры хранения и сдвига соответствуют четырем каналам записи. Так же в этом блоке находятся формирователь канала записи, устройство декодирования, устройство считывания и устройство синхронизации, которое подает сигналы синхронизации на регистры.

Блок управления и обработки выполнен на основе микропроцессора КР580ИК80А и включает в себя центральный процессор, контроллер шины (КР580ИК28), генератор (КР580ГФ24), ОЗУ (КР537РУ8) на 8Кбайт, РПЗУ (К573РФ2) и контроллер ПДП (КР580ВТ57), выполняющий согласования и обслуживание блоков АЦП и магнитофона. Машина собрана по классической схеме с 8-разряднон шиной данных и 16-разрядной адресной маги­стралью, которые совместно с линиями управления состав­ляют системную магистраль комплекса.

2. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАССЕТНЫМ МАГНИТОФОНОМ

На рисунке 1 представлена структурная схема системы управления кассетным магнитофоном

Рисунок 1. Блок-схема системы для сбора и регистрации информации

Блок преобразования кодирует входной аналоговый сиг­нал в формате с плавающей запятой. Под каждое число отводится 12 двоичных разрядов (восемь соответствуют мантиссе числа, четыре — порядку). Такой формат обес­печивает широкий динамический диапазон устройства при малой разрядности.

Информация регистрируется с помощью трехдвигательного лентопротяжного механизма кассетного типа. При записи последовательности двоичных чисел в виде двухчастотнпй манипуляции сигнал кодируется в регистраторе: единица одним колебанием частоты в 5 кГц, нуль — двумя колебаниями частоты 10 кГц. Информация на магнитную ленту записывается последовательным кодом одновремен­но по четырем дорожкам. Для увеличения амплитуды сигнала при воспроизведении частотно-модулированной ин­формационной последовательности режим записи каждой из частот оптимизируется по отдаче, т. е. каждой частоте соответствует свой ток записи [1, 2]. На МЛ также запи­сывается стробирующий сигнал, содержащий меандр 1,25 кГц, период которого соответствует восьми битам или одному байту информации, причем его срез совпадает с первым битом (число периодов стробирующего сигнала равно числу байтов информации). Кодовая последователь­ность и стробирующий сигнал разделяются при считывании с помощью простых аналоговых фильтров, не вносящих фазовые искажения. Наиболее распространенные дефекты магнитного носителя, такие как «выпадения» и паразитная амплитудная модуляция, практически не влияют на запись низких частот порядка 1,25 кГц при скорости 4,76 мм/с. Поэтому потеря нескольких битов (период частоты 5 или 10 кГц) не вызывает сбоя синхронизации.

С помощью оптимизации режима записи по отдаче усили­тель на линейном участке АЧХ (0,5...20 кГц) воспроизводит частоты 1,25; 5; 10 кГц с одинаковой амплитудой, ко­торая при считывании 5 и 10 кГц позволяет построить дешифратор кодовой последовательности, не чувствитель­ный к паразитной амплитудной модуляции в пределах ±50 % и детонации ±20 %. При такой низкой чувствитель­ности к помехам плотность записи порядка 120 бит/мм полу­чается даже на лентопротяжном механизме IV класса. Практическая работа с накопителем показала, что при считывании после записи на новую предварительно раз­магниченную кассету, потери информации нет. Исключе­ние составляют кассеты с механическими дефектами.

Передача данных в блок регистрации организуется пачками по четыре байта, которые пересылаются в регистры интерфейса, соответствующие четырем каналам записи. В ре­жиме записи и считывания магнитофон имеет наивыс­ший приоритет.

Данный способ кодирования, применение многоканаль­ной магнитной головки и системы дискретного форми­рования тока записи повышают плотность информации на магнитной ленте; объем хранимой информации на стандарт­ной компакт-кассете С-90 увеличивается до 9 Мбайт неформатной емкости при непрерывной работе устройства. В условиях полевых экспериментов важно уменьшить энер­гопотребление, поэтому часть устройства собрана на КМОП-элементах серии К561.

Работой руководит блок системы управления обработкой, который представляет собой микроЭВМ с ограниченной архитектурой. Машина собрана по классической схеме с 8-разряднон шиной данных и 16-разрядной адресной маги­стралью, которые совместно с линиями управления состав­ляют системную магистраль комплекса. Функции согласо­вания и обслуживания блоков АЦП и магнитофона вы­полняет контроллер ПДП. Информация из блока преоб­разования в оперативную память передается по инициати­ве АЦП по сигналу готовности данных, который поступает на вход требования ACT; ответный сигнал ДАСТ открывает шину данных АЦП.