Програмна реалізація функції часу

Для програмної реалізації функції часу нам необхідно визначити, які значення повинна набувати функція в окремі дискретні моменти часу, та код (восьмирозрядний двійковий, або десятковий від 0 до 255 що йому відповідає), що забезпечить на виході ЦАП значення функції найближче до необхідного. Номери відліків та відповідний для них код представлені (для випадку повної амплітуди та тривалості) у таблиці. Період дискретизації визначається після написання програми і визначення тривалості її виконання. З часу дискретизації визначається к-ть відліків.

0	255
1	243
2	231
3	219
4	209
5	199
6	189
7	180
8	171
9	163
10	155
11	147
12	140
13	133
14	127
15	120
16	115
17	109
18	104
19	99
20	94

 

Таблиця 1. Відліки.

 

Розробка апаратного забезпечення

 

При проектуванні будь-якої МП системи доводиться вирішувати дві задачі, що знаходяться в взаємозвязку: апаратне забезпечення та програмне забезпечення. В кожному конкретному випадку доводиться шукати компроміс між цими задачами. Проте, коли дозволяє швидкодія ЦП необхідно добиватись спрощення апаратної частини за рахунок програмної реалізації певних функцій.

Тому вибір МП-комплекту робився з міркувань мінімальної кількості ІМС (простоти апаратної реалізації) при достатній швидкодії і розумному співвідношені ціна/функціональність.

Вибір МП комплекту

Виходячи із поставлених вимог до простоти апаратної реалізації (мінімальної кількості корпусів), для реалізації апаратної частини слід вибирати мікроконтролер з вбудованими портами вводу виводу (і регістрами на них), вбудованим ПЗП достатнього розміру та достатньою швидкодією. При цьому, також не слід забувати і про вартісні показники використовуваного МП-комплекту.

Виходячи із перелічених вимог вибираємо мікроконтролер Intel 8051. Мікроконтролер працює на частоті від 3,5 до 33МГц, тривалість машинного циклу – 12 тактів. Отже при тактовій частоті 24 МГц час між машинними циклами становить 0,5 мкс. В даному мікроконтролері команди виконуються за 1, 2 або 4 машинних цикли. Отже, при виборі періоду дискретизації 50 мкс МК виконує 100 машинних циклів. Звідси робимо висновок, що швидкодії мікроконтролера достатньо.

Мікроконтролер містить два таймера-лічильника, за допомогою яких зручно організувати часові затримки, використовуючи переривання. Підпрограма обробки переривання буде виводити на ЦАП відліки сигналу, почергово виводити інформацію на індикатори, та опитувати клавіатуру.

Внутрішня структура мікроконтролера представлена в додатку 1.

Вибір шинного інтерфейсу

При розробці апаратної частини з метою спрощення реалізації в якості зовнішніх шин будемо застосовувати не системні шини мікроконтроллера, а порти вводу-виводу.

Оскільки ми не застосовуємо зовнішні системні шини, то набір шин буде наступним:

– 8-ми розрядна шина даних (застосовується для передачі даних від МК до ЦАП);

– 8-х розрядна шина даних (застосовується для передачі даних на ІП);

– шина керування (застосовується для подачі сигналів І1, І2, та зчитування сигналів від кнопок: S1(„Т”), S2(„А”) та Rst).

 

Інтерфейс ОЗП та ПЗП

Оскільки для розробки ми вибрали МК, у складі якого є ПЗП і ОЗП (див. додаток 1), зовнішніх пристроїв ОЗП та ПЗП ми не використовуватимемо.

В даному МК області ПЗП і ОЗП розділені між собою, причому для них застосовуються різні методи адресації (рис. 2).

Рис. 2. Структурна схема МК.

В даній роботі, ми використовуватимо внутрішній ПЗП МК, РЗП та ОЗП.

 

Підключення ЦАП

Для реалізації портів вводу-виводу будемо застосовувати вбудовані порти МК. Для підєднання ЦАП використовується порт P2, до якого безпосредньо підєднано ІМС ЦАП.

Підключення іникаторів

Для реалізації індикації застосуємо ІМС АЛС324Б, які являють собою семисегментний індикатор.

Таким чином для індикації нам необхідно використати вихідний восьмирозрядний порт. Для цієї мети використаємо порт Р1. Для керування індикацією використаємо порт Р0.