Разработка микропроцессорной системы управления объектом

Обмен информации производится, в соответствии с заданием, по об­щей шине.

Для синхронизации работы узлов используется генератор тактовых импульсов. Генератор формирует сигналы С1 и С2 с частотой 2МГц.

Для управления работой МПС системный контроллер вырабатывает управляющие сигналы: MEMR, MEMW, IOR, IOW. С помощью сигналов MEMR и MEMW организу­ется обращение к запоминающим устройствам: ПЗУ и ОЗУ, а с помощью сигналов IOR и IOW - к устройствам ввода-вывода.

ПЗУ в данной работе организовано на одной микросхеме К573РФ2. Для организации ОЗУ используются восемь микросхем К132РУ5.

Для ввода-вывода информации используется параллельно-периферийный адаптер (ППА) КР580ВВ55.

Программирование режима работы ППА производится следующим образом: управляющее слово ППА (10010010) записывается в регистр, тем самым осуществляя установку ППА в режим ввода по А и В, а также выво­да по С.

Для выбора одного из каналов ППА используются адресные входы АО и А1, а выбор самого устройства осуществляется посредством сигнала, посту­пающего на вход CS.

Для обращения к ППА, как к устройству ввода-вывода, входы WR и RD подключаются к выходам IOR и IOW системного контроллера.

Для организации временных интервалов при работе МПС использует­ся интегральный таймер КР580ВИ53. Процесс формирования временных интервалов в каждом канале инициализируется внешними сигналами, по­даваемыми на вход разрешения работы.

Работа схемы тактируется сигналами внешнего генератора с частотой 2МГц. Входы АО, А1 используются для активизации одного из каналов или регистра управления.

Режим работы микросхемы КР580ВИ53 задается при начальной уста­новке. Каналы схемы полностью не зависят друг от друга, и каждый может иметь свой режим работы. Интервальный таймер программируется таким образом, что СЧО работает как делитель входной частоты на 1000. Это необходимо для того, чтобы получить миллисекундный диапазон для вы­дачи уЗ. СЧ1 работает в режиме 0, т.е. в режиме программируемой за­держки, время задержки равно уЗ, время задержки можно увеличить кноп­кой КНЗ. СЧ2 работает в режиме 3, т.е. как генератор прямоугольных им­пульсов, длительность периода равна у2.

3 БЛОК-СХЕМЫ ЗАДАННЫХ АЛГОРИТМОВ, ИХ ОПИСАНИЕ И ПРОГРАММЫ РЕАЛИЗАЦИИ НА АССЕМБЛЕРЕ

МПС реализует алгоритм, представленный на рис.3.2 Запуск МПС осуществляется при включении питания или после нажатия КН1. Зацикливание вычислений позволяет МПС непрерывно отслеживать состояние входной шины x и тумблеров, мгновенно изменяя вслед за ними выходное воздействие y1 и показание индикатора.

Изменение частоты выходного сигнала y2 происходит при нажатии кнопки КН2, вызывающем прерывание основных циклических вычислений и переключение на подпрограмму (рис.3.1). После ее исполнения выполнение основной программы продолжается. Прерывание организуется посредством выдачи на шину данных микропроцессора кода команды RST. Номер используемой команды: RST2. 

Программа на языке ассемблера является пошаговой логической реа­лизацией алгоритма. При написании программы ис­пользованы адреса только реально имеющихся ячеек. После начальной установки начинается выполнение программы по заданному алгоритму. Вначале в указатель стека загружается адрес вер­шины стека, затем происходит переход на основную программу. Програм­мируется ППА и вводятся значения x и k, после чего разрешаются преры­вания. Затем производятся вычисления значения y3, осуществляется про­граммирование СЧО и СЧ1 интервального таймера и в СЧ1 загружается y3. После этого выполняется прерывание RST2 (для этого в эмуляторе процессора надо запустить программу на выполнение F6, а прерывание вызывать по F7, далее ввести номер прерывания), это прерывание вычис­ляет значение y2, который заносится в СЧ2 интервального таймера. По­сле возвращения в основную программу, происходит вычисление y1 и y4 светодиодной индикации. Полученный байт выводится через порт С. По­сле вывода байта происходит прием операндов: x через порт А, k через порт В, программа возвращается на вычисление y1 и y4. y2 вычисляется с новыми значениями x и k, только после принудительного прерывания. y3 вычисляется один раз.

4 КАРТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АДРЕСНОГО ПРОСТРАНСТВА ПАМЯТИ

Память - один из основных элементов устройства. Она организована как множество ячеек, в которых может храниться информация. Совокуп­ность всех ячеек памяти, к которым может обратиться МП, составляет ад­ресное пространство памяти. Информационная емкость одной ячейки со­ставляет 8 бит или 1 байт. Наибольший объем памяти, который может быть использован в уст­ройстве, определяется объемом адресного пространства.

Рис.4.1 Карта распределения адресного пространства памяти

ПЗУ находится в области памяти с 0000h по 0800h. По адресу 0000h в ПЗУ размещена 1 команда JMP START. Область ПЗУ имеет небольшое количество ячеек для обслуживания прерываний. В данном курсовом проекте обрабатывается прерывание RST2, и имеющее начальный адрес 0010h, в котором записана команда вызова подпрограммы PRER. В ПЗУ также находится основная программа с начальным адресом 0040h. Для кратковременного запоминания промежуточных результатов выделяется область ОЗУ. ОЗУ находится в области с 8000h по 9000h. Для упрощения решения задач, возникающих при работе с подпро­граммами очень удобна стековая память. В качестве стека обычно исполь­зуется часть адресной памяти ОЗУ, что позволяет менять емкость стека и экономить аппаратуру. Стек по желанию программиста может быть раз­мещен в любом месте ОЗУ. При этом в указатель стека заносится адрес последней занятой ячейки стека.

Рис. 4.2 Карта распределения адресного пространства памяти УВВ

5 ОЦЕНКА ЕМКОСТИ ПЗУ И ОЗУ

Команды и данные необходимо хранить и выбирать по мере необхо­димости в процессе работы ЭВМ. Для этой цели применяют запоминаю­щие устройства (ЗУ). Их можно разделить на два типа: ОЗУ и ПЗУ. ПЗУ используется для хранения команд и констант. Запись в ПЗУ сложна и за­нимает много времени, поэтому этот тип памяти применяется в тех случа­ях, когда не требуется изменять записанную однажды информацию. В данном курсовом проекте используется ПЗУ К573РФ2 (2048 слова*8 разря­дов), а так как программа, реализующая алгоритм работы МПС занимает 325 байтов, то используется одна микросхема данного типа.

ОЗУ используется для хранения данных, изменяющихся в процессе работы системы. Блок ОЗУ построен на основе 8 микросхем К132РУ5 (4096 слов*1 разря­д).

6 ОЦЕНКА ПОТРЕБЛЕНИЯ ТОКА

Таблица 6 Потребление тока

Таким образом, по данным таблицы ток потребления  составляет:

От источника +5В: 2870 мА

от источника -5В: 1 мА

от источника +12В: 62 мА.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения курсового проекта, была спроектирована схема микропроцессорной системы управления некоторым объектом. В пояснительной записке представлен подробный синтез структурной и принципиальной схемы.

Составлен алгоритм работы МПС, разработана программа обеспечивающая выполнение заданного алгоритма, также была распределена область памяти под ОЗУ и ПЗУ. Проведена организация оперативной и постоянной памяти.

Был произведен расчет потребления тока от источника питания. Был оформлен чертеж микропроцессорной системы в виде электрической принципиальной схемы.

Данный проект может быть использован для создания микроконтроллера автоматизированного управления удаленным объектом.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1        Лебедев   О.Н.   Применение   микросхем   памяти   в   электронных устройствах: Справ. Пособие.-М.Радио и связь, 1994.-216с

2        Справочник     Большие  интегральные  схемы  ЗУ/  под  редакцией Гордонова А.Ю., Дьяконова Ю.Н.

3        Справочник Полупроводниковые БИС ЗУ/ под редакцией Гордонова А.Ю., Дьяконова Ю.Н.Учебный микропроцессорный комплект: Техническое описание и руководство оператора.

4        Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы: Учеб. пособие для вузов.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат1991.- 592с.

5        Шевкопляс   Б.В.    Микропроцессорные   структуры.    Инженерные решения: Справочник.- 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Радио и связь, 1990.- 512с.

39