Курсовая работа6 / МОЁ_ПУ

Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет

имени В.И. Ульянова (Ленина) «ЛЭТИ»

Кафедра ВТ

Пояснительная записка

к курсовой работе

по дисциплине

″ Периферийные устройства ЭВМ ″

Вариант 6

Факультет : КТИ

Группа: 2373

Выполнила: Паршина А.В.

Проверил: Фураев И.А.

Санкт-Петербург

2006

Содержание

Задание	3
Уточнение задания	3
Структурная схема устройства	4
Выбор элементной базы	5
Программная модель устройства	14
Заключение	16
Список литературы	17
Приложение 1	18
Описание функционирования схемы	18
Реализуемые на ПЛМ сигналы	18
3. Пример программы на C для работы с устройством	18
Приложение 2 - схема принципиальная электрическая
Приложение 3 - перечень элементов

1. Задание

Разработать систему сбора аналоговой информации со следующими характеристиками:

Магистраль	ISA
Диапазон входных напряжений	 2 В
Количество каналов	1
Входное сопротивление	50 Ом
Разрядность АЦП	12
Максимальная частота дискретизации	10 МГц
Гальваническая развязка от магистрали	нет
Режимы обмена с магистралью	программный
	по заполнению буфера
Объем буфера	128К

1.1 Уточнение задания

Устройство представляет собой систему сбора аналоговой информации для цифровой ЭВМ. Информация представляет собой напряжение, изменяющееся в диапазоне от -2 до +2 вольт, подаваемое на аналоговый вход устройства. Устройство имеет один 16-разрядный программно-доступный регистр.

При помощи программирования устройства, т.е. записи определенной информации в управляющий регистр, должны быть доступны следующие возможности:

- программный запуск, т.е. запуск после установки определенного бита в регистре управления;

• программное чтение данных, т.е. чтение считанной и оцифрованной информации из программы путем чтения порта ввода/вывода;

• выставление запроса на прерывание при переполнении FIFO.

2. Структурная схема устройства

Обозначения:

УП - усилитель-преобразователь; его задача - преобразовать сигнал к диапазону измерения АЦП и обеспечить требуемое входное сопротивление;

АЦП - аналого-цифровой преобразователь; преобразует входной аналоговый сигнал в цифровую форму;

FIFO - последовательная память, организованная по принципу "первый вошёл - первый вышел"; накапливает данные в режимах программного обмена и обмена по прерыванию;

БУ – блок управления; содержит цифровую часть схемы, отвечающую за программное взаимодействие через порты ввода/вывода, обработку ошибок, управление режимами, прерывания и т.д.

СА - селектор адреса; в случае появления адреса устройства на шине адреса СА формирует соответствующие сигналы и передает их в БУ;

ISA - шина ЭВМ, к которой подключено устройство;

ШД - шина данных;

ША - шина адреса;

ШУ - шина управления.

3. Выбор элементной базы

1. Аналого-цифровой преобразователь

Назначение аналого-цифрового преобразователя (АЦП) -преобразовывать аналоговый сигнал, поступающий с коммутируемых каналов в цифровую форму.

Для реализации задания был выбран 12-разрядный АЦП фирмы Analog Devices AD9220.

Далее приводятся некоторые характеристики выбранного АЦП:

3.2 Усилитель

В данном случае усилитель используется для решения следующих задач:

1) на вход выбранного АЦП подается напряжение в диапазоне 0…5В,а с канала поступает -2..+2В;

2) обеспечение необходимого сопротивления, т.к. с канала поступает 50 Ом.

Выбран усилитель фирмы Analog Devices AD8616:

Схема включения усилителя и АЦП:

причем: R2=R3, R1=R4.

Данная схема включения обеспечивает необходимое напряжение на аналоговом входе АЦП следующим образом: напряжение -2..+2В смещается на 2В, а затем при помощи усилителя с коэффициентом усиления Kу = 1.25 преобразуется к диапазону 0..5В.

Kу = R2/R1=1.25

3.3 Буфер, размером 128К

В качестве буфера была выбрана микросхема FIFO CY7C4255 фирмы Cypress, объемом 128К.

.

3.4 Элементы серии 1554.

КР1554ИР23:

Микросхема представляет собой 8-разрядный управляемый по фронту регистр с параллельным вводом-выводом данных, с тремя состояниями на выходе. Корпус типа 2140.20-8, масса не более 2,6 г, 4321.20 – В.

Назначение выводов: 1 – вход разрешения состояния высокого импеданса выхода EZ; 2, 5, 6, 9, 12, 15, 16, 19 – выходы данных D0…D7; 3, 4, 7, 8, 13, 14, 17, 18 – входы данных DО0…DО7; 10 – общий; 11 – вход тактового импульса по уровню С; 20 – напряжение питания.

КР1554ЛИ1 – 4 логических элемента 2И

КР1554ЛЛ1 – 4 логических элементов 2ИЛИ

4. Программная модель устройства

Устройство имеет 16-разрядный программно-доступный регистр, которому присвоен условный адрес BASE. Этот регистр доступен как для чтения, так и для записи.

Формат регистра при записи:

содержимое данного регистра определяет команду, передаваемую устройству, при этом регистр имеет следующий формат:

разрешение старта

разрешение прерывания по признаку "ПЕРЕПОЛНЕНИЕ FIFO"

Не используются

Сброс FIFO

назначения разрядов регистра при записи в него информации:

CSR(0) (разрешение старта), запись 1 в этот разряд разрешает работу АЦП, которое преобразует аналоговое значение в цифровой сигнал;

CSR(1) – (разрешение прерывания по переполнению FIFO), запись 1 в этот разряд разрешает выдачу прерывания на магистраль при переполнении буфера;

CSR(2) – (сброс FIFO), запись 1 в этот разряд приводит к сбросу указателей записи и чтения в буферном ОЗУ типа FIFO;

CSR(3 - 15) – не используется.

Формат регистра при чтении:

содержимое данного регистра определяет состояние устройства

назначение разрядов регистра при чтении:

CSR(0) – (признак переполнения FIFO), единичное значение этого разряда означает возникновение в устройстве переполнения буфера FIFO;

CSR(1 - 3) – не используется;

CSR(4 - 15) – (значащие разряды), двоичный код преобразованного АЦП аналогового входного сигнала.

Заключение

В результате выполнения данного курсового проекта было разработано периферийное устройство для сбора аналоговой информации. Устройство предназначено для подключения к шине ISA. Была разработана программная модель устройства и программа на C, демонстрирующая работу с устройством.

Список литературы:

1. Справочник. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги (серии КБ1502 – К1563). Нефедов А.В. Москва, РадиоСофт, 2001 г.

2. Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия. М.Гук. СПб. Питер, 2003 г.

3. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. М.Гук. СПб. Питер, 2002 г.

4. Цифровая схемотехника. Е.П. Угрюмов. СПб. БХВ-Петербург, 2002г.

5. http://www.analog.com/

Приложение 1

1. Описание функционирования схемы

Сигналы с шины ISA приходят на ПЛМ и там дешифруются. Если пришел сигнал старта, то запускается АЦП, которое преобразует аналоговое значение в цифровой сигнал. Далее данные поступают в буфер FIFO. При переполнении буфера происходит прерывание (или пользователь сам отслеживает переполнение буфера по соответствующему флагу в CSR). По прерыванию пользователь считывает данные из буфера, задавая адрес регистра DR(см. регистровую модель).

2. Реализуемые на ПЛМ сигналы

Адрес CSR – 0x00h

Адрес DR – 0x02h

Обозначим:

SCSR = !AEN&!A9&!A8&!A7&!A6&!A5&!A4&!A3&!A2&!A1&!A0

SDR = !AEN&!A9&!A8&!A7&!A6&!A5&!A4&!A3&!A2&!A1&A0

Название	Функция
WRCSR	!IOW & SCSR
RDCSR	!IOR & SCSR
RDDR	!IOR & SDR

3. Листинг программы работы с устройством

#include<stdio.h>

#include<conio.h>

#include<dos.h>

; Переход к главной подпрограмме.

;--------------------------------------------

CSEG AT 0

LJMP init

; Переход к подпрограмме обработки прерывания.

;---------------------------------------------------------------

CSEG AT 30h

LJMP prog_Int

init:

char answer, temp;

int mark = 0;

FILE *pointer = fopen("c:\rezults", "w");//в файл записывается результат

do

{

clrscr();

_setcursortype(_NOCURSOR);

printf("\n Program example.\n");

printf("\n 1. Start.");

printf("\n 2. Enable IRQ.");

printf("\n 3. Reset FIFO.");

printf("\n 4. Quit.");

fflush(stdin);

answer = getch();

switch (answer)

{

case '1':

clrscr();

outport(0x00, 0x01); break;

case '2':

clrscr();

outport(0x00, 0x02); break;

case '3':

clrscr();

outport(0x00, 0x03);

break;

default: break;

}

} while (answer != '4');

loop:

JMP loop

IntSG SEGMENT CODE

RSEG IntSG

prog_Int:

temp = inport(0x02);

fwrite(&temp, 1, 1, pointer);

RETI

END

3