Значення курсового проекту при вивченні дисципліни «мікропроцесорна техніка»

ЗМІСТ

 

Вступ. 5

1. ЗНАЧЕННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ ПРИ ВИВЧЕННІ ДИСЦИПЛІНИ «МІКРОПРОЦЕСОРНА ТЕХНІКА». 8

2. ОСНОВНІ ЕТАПІ ВІКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ 10

2.1. Тематика курсового проекту. 10

2.2. Структура і зміст курсового проекту. 11

2. УКАЗІВКИ З ВИКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ.. 13

3. РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ПРОЕКТУВАННЯ МІКРОПРОЦЕСОРНИХ КОНТРОЛЕРІВ. 16

3.1. Вимоги до ТМПК.. 17

3.2. Функціональна схема ТМПК.. 18

4. Елементна база технологічного мікропроцесорного контролера.. 23

4.1. Супервізори живлення і охоронні таймери. 23

4.2. Функціональні характеристики таймерів реального часу 36

4.3. Мікросхеми RAMдля технологічних контролерів. 44

4.4. Послідовні інтерфейси технологічних контролерів. 49

4.5. Регістри введення-виведення технологічних контролерів 52

4.6. Модифікатори адреси. 53

4.7. Оптично розв'язані вузли. 55

4.8. Інтерфейс LCD-індикаторів. 59

4.9. Диспетчери пам'яті технологічних контролерів. 60

4.10. Аналого-цифрові перетворювачі 61

4.11. Цифроаналогові перетворювачі 70

4.12. Аналіз відібраних мікросхем послідовних DAC.. 80

4.13. Варіанти принципових схем підсистеми цифроаналогових перетворювачів. 83

5. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА.. 91

5.1. Розрахунок числа розрядів АЦП.. 91

5.2. Розрахунок частоти дискретизації 92

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ.. 96

Додаток А.. 97

Додаток Б. 101

Додаток В.. 103

Вступ

 

Сучасні темпи розвитку цифрових методів обробки інформації потребують розробки і впровадження в управління виробництвом мікропроцесорних засобів обробки інформації. Їх апаратурна реалізація включає мікропроцесори, контролери, системні плати, накопичувачі, системи введення-виводу інформації тощо, що забезпечує необхідну обчислювальну потужність і функціональну гнучкість систем систем, що використовують ці засоби.

При розробці мікропроцесорних систем (МПС) постає питання вибору оптимального складу апаратних засобів які забезпечують ефективне функціонування системи.

Склад апаратури МПС має забезпечувати:

- просте нарощування розрядності і продуктивності;

- можливість широкого розпаралелювання обчислювального процесу;

- ефективну обробку алгоритмів вирішення різних завдань;

- простоту технічної і математичної експлуатації.

Сама МПС, будучи оснащеною різноманітними пристроями введення - виведення (ПВВ) інформації, може безпосередньо керувати простим об’єктом або технологічним процесом. Проте у випадку складного об'єкта або технологічного процесу до МПС необхідно подавати сигнали від великої кількості датчиків і виконавчих механізмів. У такому разі необхідно застосовувати складну обчислювальну систему, центром якої є МП.

Важливою функцією МП є попередня обробка інформації із зовнішніх пристроїв (ЗП), перетворення форматів даних, що надходять з контролерів зовнішніх електромеханічних пристроїв. Використання МП в контрольно-вимірювальних приладах і у якості засобів контролю радіоелектронних систем дає можливість проводити калібрування, випробування і перевірку приладів, корекцію і температурну компенсацію, контроль і управління вимірювальними комплексами, перетворення, обробку, індикацію і представлення даних, діагностику і локалізацію несправностей.

За допомогою мікропроцесорних засобів можна вирішувати складні технічні завдання з розробки різноманітних систем збору і обробки інформації, де загальні функції зводяться до передачі великої кількості сигналів в один центр для оцінки і ухвалення рішення.

Узагальнюючи розглянуті приклади використання МП, можна виділити чотири основні напрями їх застосування:

- вбудовані системи контролю і управління;

- локальні системи накопичення і обробки інформації;

- розподілені системи управління складними об'єктами;

- розподілені високопродуктивні системи паралельних обчислень.

Вбудовані системи контролю і управління. Вбудовані МПС управління призначені для вирішення локальних завдань управління об'єктами і можуть виконувати функції контролерів пристроїв, що підключаються до МПС вищих контурів управління або бути центром нижніх контурів систем управління.

Використання МПС підвищує якість роботи і продуктивність устаткування істотно знижує вимоги до персоналу. Цифрове управління окремими одиницями устаткування на різних рівнях дозволяє легко збирати інформацію (або викликати її) з нижчих на верхні рівні ієрархічної системи управління.

Локальні системи накопичення і обробки інформації. Рівень управління сучасним підприємством або установою вимагає наявність для будь-якого фахівця або керівника достатньо великого об'єму специфічної інформації. Об'єднання локальних систем між собою у мережу і дистанційне підключення цієї мережі до центральної ЕОМ дозволяють створити завершену автоматизовану систему інформаційного забезпечення.

Розподілені системи управління складними об'єктами. У цьому випадку мікропроцесори і пов'язані з ними схеми обробки даних фізично розташовуються поблизу джерел інформації, утворюючи локальні МПС. Така побудова системи дозволяє вести обробку інформації на місці її виникнення, наприклад, поблизу двигунів, керма управління, гальмівної системи, тощо. Зв'язок системи з центральною системою обробки і накопичення даних створює просторово - розподілену систему управління.

Розподілені високопродуктивні системи паралельних обчислень. Системи паралельних обчислень на основі десятків, сотень і навіть тисяч однакових або спеціалізованих на певні задачі мікропроцесорів при значно менших витратах дають таку ж продуктивність, як і обчислювальні системи на основі потужних процесорів конвеєрного типу. Створення МПС з великою кількістю спеціалізованих за функціональним призначенням процесорів дозволяє проектувати потужні ОС нового типу в порівнянні з традиційними великими обчислювальними системами.

Тематика курсового проекту

 

Тема курсового проекту визначається основним змістом дисципліни «Мікропроцесорна техніка» і формулюється таким чином: «Розробка технологічного універсального мікропроцесорного контролера».

В процесі курсового проектування необхідно провести аналіз існуючих мікропроцесорних контролерів (МПК) в системах управління технологічними процесами і об'єктами та спроектувати мікропроцесорний контролер за конфігурацією відповідно до варіанту.

Для кожного варіанту задається перелік компонентів і типи мікросхем для їх реалізації.

Потрібно:

1. Укласти структурну схему МПК.

2. Укласти функціональну схему МПК.

3. Описати елементну базу для реалізації функціональної схеми МПК.

4. Спроектувати принципову електричну схему управляючого МПК.

5. Розробити друковану плату і складальне креслення для МПК.

6. Виконати розрахунок основних параметрів пристроів перетворення аналогових і цифрових сигналів відповідно до завдання.

7. Укласти блок-схему алгоритму і програму функціонування одного з блоків.

8. Оформити пояснювальну записку і виконати графічну частину проекту.

Вихідні дані наведено в додатку А за варіантами. Номер варіанту завдання вказується викладачем. В окремих випадках викладачем може бути видане індивідуальне завдання з метою практичної реалізації.

Функціональна схема ТМПК

 

Функціональна схема (рис. 3.1) містить наступні основні вузли:

Рис. 3.1 – Узагальнена функціональна схема мікроконтролерного модуля

 

1. Сокети для установки одного з наступних мікроконтролерів: АТ89с51/52/53/55/8252 і AT90S4414/8515в корпусі DIP40або АТ89с1051/2051/4051і AT90S2313в корпусі DIP20.

2. Супервізор живлення з схемою захисту від зависань WDT. Вихідсупервізора сполучений з входом RST мікроконтролера. Слід зазначити, що полярність сигналів RST різнадля мікроконтролерів серій х51 і AVR, отже, супервізор повинен забезпечувати видачу сигналів скидання обох полярностей і можливість вибору однієї з них. Один з входів супервізора сполучено з інтерфейсом RS232C з метоюзабезпечення можливості скидання ядра по цьому інтерфейсу. На вхід WDT повинні періодично подаватися імпульси запуску від мікроконтролера.

3.Інтерфейс RS232C.

4.Інтерфейс RS485.

5. Логіка управління інтерфейсами з оптичною ізоляцією одного або обох з них. Вона пов'язана з інтерфейсами 3 і 4 і мікроконтролером 1. Кількість зв'язків з мікроконтролером повинна бути мінімальною, при цьому функціональні можливості управління інтерфейсами бажано мати максимальними.

6. Шинний формувач даних магістралі.

7. Регістр-защіпка молодшого байта адреси.

8. Дешифратор адреси.

9. Регістр введення значень модифікатора Хс2. Модифікатор Хс2(і решта всіх роз'ємів, окрім Хс1)повинен бути виконаний у вигляді штирьового роз'єму типу PLD. Це дозволяє встановлювати на нього перемички для установки адреси, а якщо модифікатор адреси не використовується або використовується не повністю, на роз'єм може встановлюватися плаский кабель і входи роз'єму можуть використовуватися для інших цілей.

10. Регістр виведення даних через штирьовий роз'єм ХС3.

11. Регістр виведення даних через штирьовий роз'єм Хс4або оптично ізольованих даних через вузол оптронів 12 і штирьовий роз'єм Хс4. На парні контакти штирьового роз'єму Хс4дані надходять безпосередньо з виходів регістра 11, на непарні — через вузол оптронів 12. Таке рішення дозволяє з потреби вибирати довільну комбінацію ізольованих і неізольованих сигналів.

12. Вузол оптронів.

13. Регістр управління функціями вхідного аналогового комутатора 16 і операційного підсилювача 17, коефіцієнт підсилювання якого можна змінювати.

14. Швидкодіюча оперативна пам'ять з паралельним доступом.

15. Таймер реального часу з паралельним доступом і вбудованою незалежною оперативною пам'яттю.

16. Вхідний аналоговий мультиплексор для комутації вхідних сигналів аналого-цифрового перетворювача ADC (18).

17. Операційний підсилювач з можливістю вибору полярності сигналу і коефіцієнта підсилення.

18. Аналого-цифровий перетворювач ADC з розрядністю 12—16 двійкових розрядів і зв'язком по послідовному каналу SPI.

19. Здвоєний або вбудований цифроаналоговий перетворювач DACз розрядністю 10—8 двійкових розрядів і зв'язком по послідовному каналу SPІ.

Окрім перерахованих функціональних вузлів на функціональній схемі показано роз'єми: Хс1— роз'єм магістралі (може бути в метричному Снп59/96або дюймового виконання С96); Хс2— штирьовий роз'єм PLD-16, щовикористовується як модифікатор адреси або для подачі зовнішніх вхідних сигналів; ХСЗ— штирьовий роз'єм PLD-16, щовикористовується для видачі вихідних сигналів; Хс4 — штирьовий роз'єм PLD-20,що використовується для видачі вихідних оптично не розв'язаних або розв'язаних сигналів; Хс5— штирьовий роз'єм PLD-6, що використовується для видачі вихідних аналогових сигналів з DAC (19); Хс6— штирьовий роз'єм PLD-16, що використовується для видачі вихідних сигналів регістра 13 у випадку, якщо мультиплексори 16 і операційний підсилювач 17 не використовуються; Хс7 — штирьовий роз'єм PLD-16 для подачі вхідних аналогових сигналів на ADC(18) через мультиплексор 16 і операційний підсилювач 17; Хс8 і Хс9— два паралельно сполучених штирьових роз'єми PLD-10, для підключення до інтерфейсів RS232C і RS485.

Слід зазначити, що ряд сигналів управління на узагальненій схемі не вказано, оскільки їх остаточне призначення і джерело їх видачі буде визначено після вибору типів і схем включення всіх вузлів функціональної схеми (наприклад, не вказані оптично розв'язані входи, входи переривань, сигнали управління інтерфейсами, тощо).

4. Елементна база технологічного мікропроцесорного контролера

Модифікатори адреси

 

B універсальних технологічних контролерах, оснащених мережевими диспетчерами, обов'язково повинні бути модифікатор адреси — вузол, що дозволяє встановити унікальну індивідуальну адресу контролера (станції) в мережі. Існує достатньо багато різних варіантів виконання модифікаторів.

1. У деяких випадках, з метою економії місця на печатній платі, ця адреса прошивається в Flash-памяти мікроконтролера. Недолік такої реалізації модифікатора очевидний — необхідно для кожної станції мати унікальну прошивку.

2. Модифікатор може бути виконаний у вигляді програмно-доступного регістра, входи якого підтягнуті резисторами до живлення, і до цих же входів підключені перемички (див. рис. 4.14).

 

 

Рис. 4.14 – Варіант реалізації модифікатора адреси

 

3. Замість перемичок може бути використаний перемикач типу ВДМ або аналогічний.

4. Останнім часом в особливо відповідальні вироби почали вбудовувати новий тип модифікаторів, що отримав назву iButton.Це гібридний напівпровідниковий прилад, виконаний в корпусі з іржостійкої сталі, зовні дуже схожому на літієву батарею. Прилади випускаються в двох типах корпусів (F5 і F3), діаметр обох корпусів близько 17 мм, а товщина відповідно близько 6 і 3 мм. Такий корпус забезпечує високу механічну міцність і живучість виробу. Чашка корпусу є загальним виводом, а електрично ізольована кришка — сигнальним електродом. Прилад містить усередині літієву батарею і цілий набір функціональних вузлів. Батарея забезпечує безперервне функціонування приладу за час не менше 10 років.

Головним функціональним вузлом приладу, є ROM з 64-бітовим кодом. Цей код містить:

· байт коду типу приладу,

· 6 байт унікального серійного номера

· байт контрольної суми.

Унікальний серійний номер записується за допомогою лазерної технології при виготовленні приладу. Живлення ROMздійснюється по сигнальній лінії, що заощаджує ємність батареї і забезпечує незалежність зчитування. У деяких приладах є пристрій RAM, який живиться від вбудованої батареї і може зберігати інформацію не менше 10 років. Цей пристрій має сторінкову організацію по 32 байти і може містити від 4 до 16 сторінок у різних моделей. Прилад має буфер даних для верифікації в ньому записаної інформації перед записом в основну RAM.Удеяких, ще складніших приладах є паролювання даних запису в RAM. Крім того, деякі з цих приладів мають вбудовані таймери реального часу з відображенням даних часу/календаря в додаткову сторінку пам'яті.

Але застосування цього приладу тягне за собою необхідність використання спеціального контактного пристрою і мікросхеми зчитування, що збільшує вартість виробу, знижує швидкодію і збільшує площу друкованої плати. Використання iButton в будь-якій апаратурі повинне бути дуже серйозно обґрунтовано.

Реалізація модифікатора адреси станції з перемичками, що встановлюються на дворядний роз'єм PLD,є найбільш вдалою, оскільки незадіяні або всі входи регістра при необхідності можуть бути використані як вхідні лінії. Крім того, вона дешевше за варіант з перемикачем і займає менше місця на друкованій платі.

 

Оптично розв'язані вузли

 

Багато завдань, які доводиться вирішувати універсальним технологічним контролерам, вимагають гальванічної розв'язки входів або виходів контролера від різноманітних виконавчих пристроїв, каналів введення і датчиків. Найчастіше для цих цілей використовуються оптичні елементи розв'язки — транзисторні оптопари (Optocouplers).Як правило, сучасні транзисторні оптопари виготовляються в корпусах DIP6 і DIP8. Очевидно, що корпус DIP6бажаніший для застосування в технологічних контролерах, оскільки дозволяє створювати компактніші (за площею друкованої плати) вироби.

Відзначимо також, що при створенні технологічних контролерів, при виборі оптопар насамперед акцентується увага на наступних параметрах:

• максимальна швидкодія (час вмикання Т_оn, час вимикання T_оff) оптронів

• максимальна допустима напруга колектор-емітер закритого транзистора U_ce;

• максимальна допустима напруга база-емітер закритого транзистора U_be;

• мінімальна напруга насичення відкритого транзистора U_{ce sat}

• максимальна напруга розв'язки U₀₁;

• максимальне відношення струму колектора відкритого транзистора Iс до струму світлодіода I_F;

• доступність оптопар.

Довідкові дані найбільш відповідних (за наведеними вище критеріями) імпортних оптронів в корпусі DIP6наведено в табл. 4.4.

У таблицю включалися тільки оптрони, час вкмикання/вимикання яких менше 10 мкс (за винятком вельми поширених оптронів серії 4N).

Розводка виводів оптопар в корпусі DIP6:

1. Позитивний вивід світлодіода (анод);

2. Негативний вивід світлодіода (катод);

3. Не використовується;

4. Емітер транзистора;

5. Колектор транзистора;

6. База транзистора (використовується в деяких типах оптронів).

 

Таблиця 4.4 – Довідкові дані оптронів

Тип оптрона	Ic/IF, при IF>10mA, %	Uce, max, В	Ube, B	Uce sat, В	Ton/Тоff, max, мкс	U01, кВ	Вивід бази
min	max
4N25		-			0,5	1,2/1,3	5,3	+
4N26		-			0,5	1,2/1,3	5.3	+
4N27		-			0,5	1,2/1,3	5,3	+
4N28		-			0,5	1,2/1,3	5,3	+
4N35		-			0,3	10/10	5,3	+
4N36		-			0,3	10/10	5,3	+
4N37		-			0,3	10/10	5,3	+
CNX83A		-			0,4	3/3	5,3	+
IL74	12,5	-			0,3	3/3	5,3
Мст2		-			0,4	1,2/1,3	5,3
Мст271					0,4	7/7	5,3
Мст276					0,4	3,5/3,5	5,3
Мст2е		-			0,4	1,2/1,3	5,3
PC111L		-			0,2	4/3	5,0
PC112L		-			0,2	4/3	5,0
PS2601				-	-	3,5	5,0
PS2651				-	-	3,5	5,0
SFH600-0				-	0,4	3/3	5,3
SFH600-1				-	0,4	3/3	5,3
SFH600-2				-	0,4	3/3	5,3
SFH600-3				-	0,4	3/3	5,3
SFH601-0				-	0,4	3/2,3	5,3
SFH601-1				-	0,4	3/2,3	5,3
SFH601-2				-	0,4	3/2,3	5,3
SFH601-3				-	0,4	3/2,3	5,3
SFH608-2				-	0,4	8/7,5	5,3
SFH608-3				-	0,4	8/7,5	5,3
SFH608-4				-	0,4	8/7,5	5,3
SFH608-5				-	0,4	8/7,5	5,3
SFH640-1					0,4	5/6	7,5
SFH640-2					0,4	5/6	7,5
SFH640-3					0,4	5/6	7,5
TIL111		-			0,4	5/5	1,5
TIL112		-			0,5	2/2	1,5
TIL117		-			0,4	5/5	2,5
TIL126		-			0,4	2/2	1,5

 

Як видно з таблиці, оптрони 4N35 не є кращими в плані швидкодії.

При підключенні оптронів на вході пристрою зазвичай послідовно з плюсовим виводом світлодіода під’єднується резистор, величина якого вибирається з розрахунку струму 10 мА при робочій напрузі (за винятком спеціальних випадків, наприклад, коли струм джерела сигналу лімітований). Іноді зустрічно-паралельно світлодіоду включається захисний діод (зазвичай типу КД522). При цьому, по можливості, не слід об'єднувати всі вхідні мінусові лінії разом, оскільки це знижує можливість незалежного використання оптронів. Вихідні схеми включення оптронів можуть виконуватися із загальним емітером або колектором, залежно від вимог до вихідних сигналів.

При включенні оптронів як вихідних зазвичай виводять вільні колектори і емітери, які також можна захищати зустрічно-паралельним включенням діодів і послідовним резистором, підключеним до колектора.

Зазвичай в технологічних контролерах з оптичною ізоляцією приймають сигнали від зовнішніх джерел переривань, в деяких випадках оптично розв'язують послідовні інтерфейси, а також виконують 1—2 оптично розв'язаних виходів для підключення різноманітної сигналізації або інших виконавчих пристроїв. З метою економії площі друкованої плати і зниження вартості виробу вхідні і вихідні байтові шини на самому контролері виконують достатньо рідко, оскільки значно зручніше виготовити невелику додаткову плату розв'язки і при необхідності з’єднувати її з універсальним контролером плоским кабелем.

Інтерфейс LCD-індикаторів

 

Останнім часом практично до складу будь-якого серйозного універсального технологічного контролера включається інтерфейс з рідкокристалічними інтелектуальними символьними індикаторами (LCD). Інтерфейс в цьому випадку — поняття достатнє умовне, оскільки ніяких додаткових мікросхем для підключення LCD непотрібні. Досить на платі встановити PLD-роз’єм JP1 2x17. Схема підключення LCD-индикатора показана на рис. 4.15.

 

Рис. 4.15 – Схема підключення LCD індикатора

Схема настільки проста, що потрібно всього кілька додаткових зауважень:

• рекомендується використовувати вказані на схемі лінії портів введення виведення для забезпечення сумісності з іншими вузлами універсальних технологічних контролерів;

• рекомендується встановлювати обмежувальний резистор R1для збільшення терміну служби світлодіодів підсвічування;

• резистор R2необхідний для настройки контрастності для різних модифікацій LCD. При цьому як негативне джерело живлення можна використовувати або відповідний вихід мікросхеми Мах232(або аналогів) або спеціальну мікросхему для отримання негативної напруги, або ускладнювати джерело живлення (що недоцільно).

 

 

РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

 

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

 

1. Тимофеєв К.В., Єдинович М.Б. Робоча програма з дисципліни «Мікропроцесорна техніка» для спеціальності 6.092500 – автоматизоване управління технологічними процесами, ХНТУ, 2009 р., 24 с

2. Мікропроцесорна техніка: Підручник/Ю.І.Якименко, Т.О.Терещенко, Є.І.Сокол, В.Я.Жуйков, Ю.С.Петергеря; За ред. Т.О.Терещенко.–2–ге вид., переробл. та доповн. –К.: ІВЦ «Видавництво «Політехніка»»; «Кондор», 2004. 440 с.

3. Локазюк В.М. Мікропроцесори та мікроЕОМ у виробничих системах: Посібник. –К..: Видавничий центр «Академія», 2002. – 368 с. (Альма–матер)

4. Белов А.В. Самоучитель по микропроцессорной технике. СПб.: Наука и Техника, 2003. – 224 с: ил.

5. Белов А.В. Создаем устройства на микроконтроллерах. –СПб.: Наука и Техника, 2007. –304 с.: ил.

6. О.И.Николайчук. Системы малой автоматизации. –М.: СОЛОН–Пресс, 2003. 256 с. (Електрона версія)

7. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах/ В.В.Сташин, А.В.Урусов, О.Ф.Мологонцева. –М.: Энергоатомиздат, 1990. –224 с.

8. Микропроцессоры. К.Г.Самофалов, О.В.Викторов, А.К.Кузняк. –К.:Техніка, 1986. –278 с., ил.

9. Баранов В.Н. Применение микроконтроллеров AVR: схемы, алгоритмы, программы. –М. Издательский дом «Додэка–XXI», 2004. –288 с.: ил.

10. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя. – М.: Издательский дом «Додэка–XXI», 2007. –592 с: ил.

 

Додаток А

КурсовИй проект

з дисципліни: «Мікропроцесорна техника»

на тему: «Розробка технологічного універсального мікропроцесорного контролера»

 

 

Виконав:

студент групи 3А __________________________ П.І.Б.

^{(підпис)}

 

Перевірив:

к.т.н., доц. каф ТК _______________________ Тимофеєв К.В.

Н.контроль _______________________ Тимофеев К.В.

 

Херсон 2010

Міністерство освіти і науки України

Херсонський національний технічний університет

Факультет кібернетики

Кафедра технічної кібернетики

 

 

КурсовИй проект

з дисципліни: «Мікропроцесорна техника»

на тему: «Розробка технологічного універсального мікропроцесорного контролера»

 

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

 

Виконав:

студент групи 3А _______________________ П.І.Б.

^{(підпис)}

 

Перевірив:

к.т.н., доц. каф ТК _______________________ Тимофеєв К.В.

Н.контроль _______________________ Тимофеев К.В.

 

Херсон 2010

Додаток В

Херсонський національний технічний університет

^(найменування вищого навчального закладу)

Кафедра

Дисципліна

Спеціальність

Курс

група

семестр

ЗАВДАННЯ на курсовий проект

^(прізвище, ім’я, по батькові)

Тема проекту (роботи):

Термін здачі студентом закінченого проекту (роботи)

Вихідні дані до проекту (роботи)

Завдання відповідно варіанту №

Документація на мікропроцесори, технічна та довідкова література

Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік підлягаючих розробці питань):

Перелік графічного матеріалу (з точною вказівкою обов’язкових креслень)

Дата видачі завдання

 

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

№ п/п	Назва етапів курсового проекту (роботи)	Термін виконання етапів проекту (роботи)	Примітки

 

Студент
	^(підпис)	^(прізвище, ім’я, по батькові)
Керівник
	^(підпис)	^(прізвище, ім’я, по батькові)

 

“ ___ ” 20 1 р.

 

ЗМІСТ

 

Вступ. 5

1. ЗНАЧЕННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ ПРИ ВИВЧЕННІ ДИСЦИПЛІНИ «МІКРОПРОЦЕСОРНА ТЕХНІКА». 8

2. ОСНОВНІ ЕТАПІ ВІКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ 10

2.1. Тематика курсового проекту. 10

2.2. Структура і зміст курсового проекту. 11

2. УКАЗІВКИ З ВИКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ.. 13

3. РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ПРОЕКТУВАННЯ МІКРОПРОЦЕСОРНИХ КОНТРОЛЕРІВ. 16

3.1. Вимоги до ТМПК.. 17

3.2. Функціональна схема ТМПК.. 18

4. Елементна база технологічного мікропроцесорного контролера.. 23

4.1. Супервізори живлення і охоронні таймери. 23

4.2. Функціональні характеристики таймерів реального часу 36

4.3. Мікросхеми RAMдля технологічних контролерів. 44

4.4. Послідовні інтерфейси технологічних контролерів. 49

4.5. Регістри введення-виведення технологічних контролерів 52

4.6. Модифікатори адреси. 53

4.7. Оптично розв'язані вузли. 55

4.8. Інтерфейс LCD-індикаторів. 59

4.9. Диспетчери пам'яті технологічних контролерів. 60

4.10. Аналого-цифрові перетворювачі 61

4.11. Цифроаналогові перетворювачі 70

4.12. Аналіз відібраних мікросхем послідовних DAC.. 80

4.13. Варіанти принципових схем підсистеми цифроаналогових перетворювачів. 83

5. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА.. 91

5.1. Розрахунок числа розрядів АЦП.. 91

5.2. Розрахунок частоти дискретизації 92

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ.. 96

Додаток А.. 97

Додаток Б. 101

Додаток В.. 103

Вступ

 

Сучасні темпи розвитку цифрових методів обробки інформації потребують розробки і впровадження в управління виробництвом мікропроцесорних засобів обробки інформації. Їх апаратурна реалізація включає мікропроцесори, контролери, системні плати, накопичувачі, системи введення-виводу інформації тощо, що забезпечує необхідну обчислювальну потужність і функціональну гнучкість систем систем, що використовують ці засоби.

При розробці мікропроцесорних систем (МПС) постає питання вибору оптимального складу апаратних засобів які забезпечують ефективне функціонування системи.

Склад апаратури МПС має забезпечувати:

- просте нарощування розрядності і продуктивності;

- можливість широкого розпаралелювання обчислювального процесу;

- ефективну обробку алгоритмів вирішення різних завдань;

- простоту технічної і математичної експлуатації.

Сама МПС, будучи оснащеною різноманітними пристроями введення - виведення (ПВВ) інформації, може безпосередньо керувати простим об’єктом або технологічним процесом. Проте у випадку складного об'єкта або технологічного процесу до МПС необхідно подавати сигнали від великої кількості датчиків і виконавчих механізмів. У такому разі необхідно застосовувати складну обчислювальну систему, центром якої є МП.

Важливою функцією МП є попередня обробка інформації із зовнішніх пристроїв (ЗП), перетворення форматів даних, що надходять з контролерів зовнішніх електромеханічних пристроїв. Використання МП в контрольно-вимірювальних приладах і у якості засобів контролю радіоелектронних систем дає можливість проводити калібрування, випробування і перевірку приладів, корекцію і температурну компенсацію, контроль і управління вимірювальними комплексами, перетворення, обробку, індикацію і представлення даних, діагностику і локалізацію несправностей.

За допомогою мікропроцесорних засобів можна вирішувати складні технічні завдання з розробки різноманітних систем збору і обробки інформації, де загальні функції зводяться до передачі великої кількості сигналів в один центр для оцінки і ухвалення рішення.

Узагальнюючи розглянуті приклади використання МП, можна виділити чотири основні напрями їх застосування:

- вбудовані системи контролю і управління;

- локальні системи накопичення і обробки інформації;

- розподілені системи управління складними об'єктами;

- розподілені високопродуктивні системи паралельних обчислень.

Вбудовані системи контролю і управління. Вбудовані МПС управління призначені для вирішення локальних завдань управління об'єктами і можуть виконувати функції контролерів пристроїв, що підключаються до МПС вищих контурів управління або бути центром нижніх контурів систем управління.

Використання МПС підвищує якість роботи і продуктивність устаткування істотно знижує вимоги до персоналу. Цифрове управління окремими одиницями устаткування на різних рівнях дозволяє легко збирати інформацію (або викликати її) з нижчих на верхні рівні ієрархічної системи управління.

Локальні системи накопичення і обробки інформації. Рівень управління сучасним підприємством або установою вимагає наявність для будь-якого фахівця або керівника достатньо великого об'єму специфічної інформації. Об'єднання локальних систем між собою у мережу і дистанційне підключення цієї мережі до центральної ЕОМ дозволяють створити завершену автоматизовану систему інформаційного забезпечення.

Розподілені системи управління складними об'єктами. У цьому випадку мікропроцесори і пов'язані з ними схеми обробки даних фізично розташовуються поблизу джерел інформації, утворюючи локальні МПС. Така побудова системи дозволяє вести обробку інформації на місці її виникнення, наприклад, поблизу двигунів, керма управління, гальмівної системи, тощо. Зв'язок системи з центральною системою обробки і накопичення даних створює просторово - розподілену систему управління.

Розподілені високопродуктивні системи паралельних обчислень. Системи паралельних обчислень на основі десятків, сотень і навіть тисяч однакових або спеціалізованих на певні задачі мікропроцесорів при значно менших витратах дають таку ж продуктивність, як і обчислювальні системи на основі потужних процесорів конвеєрного типу. Створення МПС з великою кількістю спеціалізованих за функціональним призначенням процесорів дозволяє проектувати потужні ОС нового типу в порівнянні з традиційними великими обчислювальними системами.

ЗНАЧЕННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ ПРИ ВИВЧЕННІ ДИСЦИПЛІНИ «МІКРОПРОЦЕСОРНА ТЕХНІКА»

 

Курс «Мікропроцесорна техніка» є продовженням дисципліни «Електроніка і мікросхемотехніка» і закладає основи для подальшого вивчення багатьох технічних дисциплін спеціальності «Автоматизоване управління технологічними процесами», а також дипломного проектування.

Для успішного виконання курсового проекту студент повинен володіти знаннями, здобутими при ви