- •1 Расшифровка и анализ задания
- •2.1 Однокристальная микроЭвм к1816ве48
- •3 Разработка подсистемы памяти
- •3.1 Модуль озу
- •3.2 Модуль пзу
- •3.3 Многорежимный буферный регистр к589ир12
- •3.4 Подключение озу и пзу к системной шине
- •4.1 Аналогово-цифровой преобразователь
- •4.2 Параллельный интерфейс
- •4.3 Блок индикации
- •4.4 Дешифратор к514ид1
- •4.5 Подключение индикаторов к микроконтроллеру
СОДЕРЖАНИЕ
3
Введение
1 Расшифровка и анализ задания
2 Разработка процессорного модуля, интерфейса и упрощенной
с
8
2.1 Однокристальная микроЭВМ К1816ВЕ48
2.2 Разработка упрощенной структурной схемы микропроцессорной
системы
3 Разработка подсистемы памяти
3.1 Модуль ОЗУ
3.2 Модуль ПЗУ
3.3 Многорежимный буферный регистр К589ИР12
3.4 Подключение ОЗУ И ПЗУ к системной шине
4 Разработка подсистемы ввода/вывода, прерываний, ПДП
4.1 Аналогово-цифровой преобразователь
4.2 Параллельный интерфейс
4.3 Блок индикации
4.4 Дешифратор К514ИД1
4.5 Подключение индикаторов к микроконтроллеру
4.6 Контроллер прерываний, контроллер прямого доступа к памяти,
программируемый таймер
5 Разработка алгоритма работы микропроцессорной системы
6 Реализация устройства влагомера на базе ОМЭВМ К1816ВЕ48
Заключение
Список использованных источников
Приложение А
ВВЕДЕНИЕ
Последние годы характеризуются бурным развитием интегральной микроэлектроники и конструирования радиоэлектронной аппаратуры на основе интегральных микросхем. Внедрение в радио-, а также и электронную аппаратуру интегральных микросхем в значительной мере изменило методы проектирования и производства различной радиоэлектронной аппаратуры, повысило ее надежность и экономичность при одновременном уменьшении габаритов и веса. Благодаря интегральным микросхемам значительно расширилось внедрение радиоэлектроники в различные области науки и техники. Применение современной элементной базы позволило не только усовершенствовать старые, но и создать новые методы проектирования, конструирования и производства бытовой радиоаппаратуры и привело к новым разработкам в микропроцессорной системе. Малые габариты, масса, потребляемая мощность, высокая надежность, долговечность и большое множество функционального назначения дали возможность создать новейшие устройства во всех сферах применения интегральных микросхем.
Микропроцессор представляет собой процессор, функционирующий в соответствии с программой, записанной в запоминающее устройство (ЗУ), и характеризуется тем, что он выполняется в виде одной или нескольких больших интегральных схем (БИС). Использование БИС обусловило следующие достоинства микропроцессоров: низкую стоимость, малые габариты и малое потребление мощности. Благодаря дешевизне микропроцессоров стало возможным применять вычислительные устройства там, где прежде их применение считалось экономически невыгодным. Малые размеры и малое потребление мощности позволили встраивать микропроцессоры в самые разнообразные устройства.
Микропроцессор изменил характер проектирования цифровых устройств. Вместо разработки схем при использовании микропроцессоров составляются программы. Это ускоряет, удешевляет проектирование, обеспечивается легкость внесения изменений в способ функционального устройства, осуществляется путем замены хранящейся в ЗУ программы новой программой. Вместе с тем следует иметь в виду, что выполнение микропроцессоров определенной функции связано с последовательным выполнением обычно значительного числа команд, на что затрачивается большое время, и быстродействие устройств, которые используют микропроцессоры, оказывается относительно невысоким. Поэтому в тех случаях, когда требуется обеспечить высокое быстродействие, оно легче может быть достигнуто в устройствах, в которых функционирование определяется не программой, записанной в ЗУ, а путем определенных соединений элементов в схеме. Первые микропроцессоры появились в конце 1971г и уже через несколько лет они стали широко применяться в самых разнообразных сферах производства и быта. Они используются в измерительных приборах, в устройствах цифровой обработки данных, в качестве устройств управления станками, лифтами и так далее. В системе связи они нашли широкое применение, в частности, в телефонных аппаратах для расширения их возможностей, в управляющих комплексах систем коммутации каналов и сообщений и так далее.
Возможности применения микропроцессоров во всех средах оказались столь обширны, что влияние микропроцессоров равносильно революции в технике.
Целью курсового проекта является разработка микропроцессорной управляющей микроЭВМ, реализующей заданные взаимодействия с объектом управления (ОУ) и разработка программных средств системы, обеспечивающих выполнение заданного алгоритма управления.
1 Расшифровка и анализ задания
Управляющая микроЭВМ проектируется на базе однокристальной микроЭВМ и включает в себя следующие основные устройства:
-
процессорный модуль;
-
память, состоящую из ОЗУ и ПЗУ;
-
устройства параллельного ввода/вывода для связи с ОУ;
-
блок последовательного канала для связи с ЭВМ верхнего уровня;
-
программируемый системный таймер;
-
контроллер прерываний;
-
контроллер прямого доступа в память;
-
пульт управления.
Базовый микропроцессор (микроЭВМ), на основе которого требуется построить управляющую микроЭВМ – К1816ВЕ48.
Тип БИС, на которой должен быть реализован блок оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) – КР565РУ6.
Тип БИС, на которой должен быть реализован блок постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) – К541РЕ1.
Обработка информации от цифровых датчиков и выдача управляющего воздействия y1 производится путем ввода значений х1, х2, х3, х4 и вычисления значения булевой функции f1(х1, х2, х3, х4).
При единичном значении f1 вырабатывается управляющий сигнал y1=1 длительностью t1. Это значит, что через t1 после выдачи y1 = 1 необходимо выработать y1=0.
При обработке информации с аналоговых датчиков ПМ принимает коды NU1, NU2 с выходов АЦП и код константы К с регистра пульта управления. Далее вычисляется значение функции NU=f2 (NU1, NU2, К) и сравнивается с константой Q, хранящейся в ПЗУ. В зависимости от результатов сравнения вырабатывается (аналогично у1) один из двух двоичных управляющих сигналов у2 или у3 заданной длительности по следующему правилу: если NU < Q, то выдать у2 длительностью t2, иначе выдать у3 длительностью t3.
Далее формируется управляющее воздействие Y4, для чего с АЦП вводится значение NU3 и производится вычисление по формуле:
Y4=A0+AlNU3.
Значение Y4 в виде 8-разрядного кода выдается на вход ЦАП.
Все двоичные переменные и константы, участвующие в вычислениях: NU1, NU2, NU3, К, Q, Ао, A1, Y4 рассматриваются как целые без знака.
После выдачи всех управляющих воздействий проверяется состояние тумблера "СТОП" на пульте управления. Если СТОП=0, цикл управления начинается с начала, иначе выполняется процедура останова системы, включающая следующие действия: формируется сигнал установки системы в исходное состояние путем подачи на линию начальной установки интерфейса двух прямоугольных импульсов длительностью 30 мкс интервалом 30 мкс; выполняется команда процессора СТОП.
Алгоритм управления, заданный видом функцией:
Управляющее воздействие , длительность управляющих сигналов t1 = 25 c;
NU = max(NU1 – K;NU2), длительность управляющих сигналов t2=120 c, t3=80 c.
В системе необходимо предусмотреть следующие линии запроса на внешние прерывания:
INT0 - отказ источника питания;
INT1 - сигнал ха аварийного датчика ОУ;
INT2 - запрос от пульта управления (прерывание оператора);
INT3 - запрос от микроЭВМ верхнего уровня.
Запросы на прерывания приведены в порядке убывания приоритетов (INT0 - высший приоритет). Система должна реагировать на запросы следующим образом:
INT0 - вырабатывается сигнал установки системы в исходное состояние; выполняется команда СТОП.
INT1 - на пульте управления включается аварийная сигнализация (световая с частотой 2Гц или звуковая с частотой 500Гц); на индикацию пульта выдается состояние двоичных датчиков х1, х2, х3, х4 и цифровой код NU1; выполняется команда СТОП.
INT2 - выдается на индикацию значения следующих булевых переменных: функция fl, результат сравнения NU<=Q, значение выражения xl&х2&х3&х4, значение выражения xlvx2vx3vx4; выдается на индикацию значение сохраняемой в ПЗУ константы Q; организуется выход из прерывания на начало цикла управления.
INT3 - выдать в последовательный канал следующую информацию:
-
код символа '!' ("Внимание!");
-
двухзначный номер абонента (номер студента в списке группы) ;
-
максимальное значение Y4, вычисленное за период от предыдущего сеанса связи до текущего цикла управления;
-
минимальное значение Y4 за тот же период;
-
код символа '#' ("Конец передачи").
Кроме перечисленных, в системе могут использоваться прерывания от внешних устройств, обеспечивающих связь с ОУ, системного таймера и канала последовательного обмена.
2 РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОРНОГО МОДУЛЯ, ИНТЕРФЕЙСА И УПРОЩЕННОЙ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ