5.2 Разработка блок-схемы управляющей системы
По заданному алгоритму управления составим блок-схему управляющей программы (приложение А3).
Блок-схемы вычисления значений булевой функции f1(х1, х2, х3) и функции NU=f2 (NU1, NU2, К) также представлены в приложении А3.
В результате анализа алгоритма возможна разработка управляющей программы с использованием ОМЭВМ К1816ВЕ51.
6 Реализация устройства на базе омэвм к1816ве51
Рассмотрим электронную клавишную вычислительную машину (ЭКВМ) МК-152, разработанную на базе однокристальной микроЭВМ W77LE516, аналогичной по архитектуре К1816ВЕ51, однако имеющей больший объем памяти и быстродействие.
ЭВМ относится к настольным программируемым микрокалькуляторам с выходом на внешние устройства ввода-вывода.
Функциональные возможности ЭВМ:
- проведение вычислений в режиме непосредственного выполнения команд пользователя (автоматический режим);
- проведение вычислений по программе, введенной пользователем (режим выполнения программы);
- сохранение данных в энергонезависимом электронном блокноте и считывание из него;
- просмотр и редактирование текстовой информации, хранение текстовой информации в энергонезависимой памяти;
- запись текстовой информации на встроенный или внешний электронный диск и считывание с них;
- обмен данными с внешними устройствами, измерительными приборами, печатающими устройствами и другими ЭВМ по последовательному и параллельному интерфейсам;
- формирование интервалов заданной длительности, генерация звуковых сигналов;
- определение даты, дня недели и времени суток при помощи часов с автономным питанием;
- загрузка встроенной программы через последовательный интерфейс.
Питание ЭВМ осуществляется от однофазной сети переменного тока частотой (50 +- 1) Гц, напряжением 220 В с допускаемым отклонением в пределах от минус 33 до плюс 22 В.
6.1 Основные технические данные и характеристики.
- Система счисления – десятичная.
- Количество основных команд – 241.
- Типы команд: безадресные, одноадресные.
- Длина команды, байт - от 1 до 3.
- Методы адресации: регистровый, прямой, косвенный, косвенно-автоинкре-ментный, косвенно-автодекрементный.
- Архитектура АЛУ – стековая.
- Объем внутреннего электронного диска, байт – 524288.
- Емкость памяти программ, байт – 10000.
- Количество уровней вложения подпрограмм – 64.
6.2 Конструктивные параметры, параметры надежности и безопасности.
Максимальная потребляемая мощность
ЭВМ без внешних устройств, Вт не более - 5.
Разрешение графического экрана 128 x 64.
Средняя наработка на отказ, час не менее - 10000.
Срок службы, лет не менее - 10.
6. 3 Принцип действия
ЭВМ состоит из следующих функциональных узлов: процессора, включающего устройство управления, АЛУ, регистры стека и стек возврата из подпрограмм; клавиатуры; индикатора; памяти программ; регистров данных и функций; внутреннего электронного диска; электронного блокнота; часов реального времени; устройства звуковой сигнализации (динамика); устройства ввода-вывода; блока питания.
Функциональная схема ЭВМ приведена на рисунке 20, принципиальная схема ЭВМ – в приложении А5.
Рисунок 20 - Функциональная схема ЭВМ
Основным элементом ЭВМ является процессор, работа которого управляется по встроенной программе. Устройство управления обрабатывает команды от клавиатуры и устройства ввода-вывода. В зависимости от полученных команд при помощи АЛУ выполняются действия над числами, находящимися в стеке.
При обращении к регистрам памяти происходит запись или считывание данных, хранящихся в памяти ЭВМ. При обращении к регистрам функций производятся различные дополнительные операции, в том числе настройка параметров и управление узлами ЭВМ.
Для хранения программ пользователя используется память программ. При выполнении программы пользователя устройство управления обрабатывает команды аналогично командам, принятым с клавиатуры.
Устройство управления также выполняет обращения к внутреннему и внешнему электронным дискам, блокноту, часам реального времени и устройству звуковой сигнализации. Результаты выполнения команд выводятся на индикатор.
Устройство ввода-вывода управляет портами последовательного и параллельного интерфейса.
Блок питания формирует напряжения, необходимые для функционирования электронных компонентов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В рамках курсового проекта рассмотрена структура однокристального микроконтроллера К1816ВЕ51, проведен анализ микросхем постоянного запоминающего устройства КР556РТ6 и оперативного запоминающего устройства К565РУ8.
На базе рассмотренных микросхем разработана управляющая микроЭВМ, включающая следующие узлы: микроконтроллер, ОЗУ, ПЗУ, АЦП, ЦАП, КПДП, в качестве интерфейса ввода/вывода использован ККД.
Для сопряжения КПДП КР580ВТ57 и блоков ПЗУ и ОЗУ с микроЭВМ использован многорежимный буферный регистр К589ИР12. Сопряжение клавиатуры и дисплея, необходимые для ввода и вывода управляющих сигналов, с контроллером ККД КР580ВВ79 осуществляется дешифратором.
На основании подобранных элементов составлена функциональная схема управляющей микроЭВМ, проведен анализ связей между входными и выходными сигналами микросхем.
Для управляющей микроЭВМ также разработан алгоритм обработки информации, поступающей с аналоговых и цифровых датчиков, а также рассмотрена реализация на базе МК К1816ВЕ51 электронной клавишной вычислительной машины МК-152.
В результате проделанной работы можно сделать вывод, что МК КР1816ВЕ51обладает значительными функционально-логическими возможностями и представляет собой эффективное средство компьютеризации разнообразных процессов и объектов.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Бойко Г. М., Власова. В. К. Нормоконтроль оформления дипломного (курсового) проекта (работы). - Балаково: Ризограф «Print-Fix», 2007.
2. Волочий Б. Ю. Проектирование отказоустойчивых микропроцессорных информационно-измерительных систем / Б. Ю. Волочий, И. Д. Калашников, Р. Б. Мазепа и др. - Львов: Виша школа, 1987.
3 Долкарт В.М., Магистрально-модульные микро-средства управляющей вычислительной техники / Микропроцессорные средства и системы /В.М. Долкарт, Н. Н. Шереметьевский – 1986. - №1.
4. Каган Б. М. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики / Б. М. Каган, В. В. Сташин. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 304 с.
5. Сташин В. В., Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах / В. В. Сташин, А.В. Урусов, О.Ф. Мологонцева – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 224 с.
6. Стрыкин В.В. Основы вычислительной, микропроцессорной техники и программирования: Учебник для учащихся техникумов / В.В. Стрыкин, Л. С. Щарев. – М.: Высшая школа, 1989. – 360 с.
7. Хвощ С.Т. Микропроцессоры и микроЭВМ в САУ: Справочник / С.Т. Хвощ, Н.Н. Варлинский, Е.А. Попов. – Л: Машиностроение, 1987. – 640 с.
Приложение А
(обязательное)
Графическая часть
1. Архитектура ОМЭВМ К1816ВЕ51 62
2. Структурные схемы управляющей микроЭВМ 63
3. Блок-схема управляющей программы 64
4. Функциональная схема управляющей микроЭВМ 66
5 Принципиальная схема ЭКВМ МК-152 67