Системно-алгоритмическое проектирование

Содержание

 

Введение

. Формулировка системных требований к МПС

. Системно-алгоритмическое проектирование

. Разработка аппаратного обеспечения микропроцессорной системы

Разработка и описание структурной схемы

Разработка и описание функциональной схемы

Разработка и описание принципиальной схемы

. Разработка программного обеспечения микропроцессорной системы

Выбор и обоснование выбора среды программирования

Разработка алгоритма программы

Заключение

Список использованных источников

Приложение А Структурная схема МПС

Приложение В Схема алгоритма программы

Приложение С Листинг программы

 

Введение

 

Потребность в проектировании контроллеров на основе микропроцессоров и программируемой логики продолжает стремительно увеличиваться. Сегодня происходит автоматизация практически всей окружающей нас среды с помощью дешевых и мощных микроконтроллеров. Микроконтроллер - это самостоятельная компьютерная система, которая содержит процессор, вспомогательные схемы и устройства ввода-вывода данных, размещенные в общем корпусе. Микроконтроллеры, используемые в различных устройствах, выполняют функции интерпретации данных, поступающих с клавиатуры пользователя или от датчиков, определяющих параетры окружающей среды, обеспечивают связь между различными устройствами системы и передают данные другим приборам. Микропроцессоры встраивают в теле-, видео- и аудиоаппаратуру. Микропроцессоры управляют кухонными комбайнами, стиральными машинами, СВЧ печами, и многими другими бытовыми приборами, современные автомобили содержат сотни микроконтроллеров.

В данном курсовом проекте поставлена задача разработки системы противопожарной защиты помещения, в которой микропроцессор будет выполнять координирующую роль: он будет получать сигналы с датчиков и определять поведение противодымной системы в целом в зависимости от данных, пришедших с датчиков. Одним из плюсов данной системы является отличная масштабируемость, которая позволяет применять подобную схему как для небольших офисов, так и для этажа здания или всего здания в целом путем внесения лишь небольших изменений. Внедрение разрабатываемой системы противодымной защиты позволит существенно повысить пожарную безопасность простым, дешевым и эффективным способом.

Пояснительная записка включает в себя 4 главы. Краткая характеристика глав курсового проекта представлена ниже.

Глава 1 - формулирование требований к микропроцессорной системе. В данной главе формулируются системные требования к разрабатываемой микропроцессорной системе, которые заключаются в определении набора требований пользователя и создании вытекающей из него спецификации.

Глава 2 - системно-алгоритмическое проектирование. В этой части пояснительной записки осуществляется распределение функций из функциональной спецификации между аппаратной и программной частями. Также в этой главе разрабатывается общая структура и алгоритмы функционирования устройства.

Глава 3 - проектирование аппаратных средств. Здесь осуществляется выбор микроконтроллера, на основе которого будет строиться устройство, разрабатывается структурная схема устройства приводится описание выбранной элементной базы. Затем происходит составление функциональной схемы устройства, на основе которой уже строится принципиальная электрическая схема устройства и перечень её элементов.

Глава 4 - проектирование программных средств. В данной главе составляется алгоритм выполнения программы, выбор используемого языка программирования, компиляция и трансляция программы.

 

1. Формулировка системных требований к МПС

 

В данном курсовом проекте требуется разработать принципиальную схему и текст программы управления системы противопожарной защиты помещения.

Наша система должна контролировать возможные источники возникновения пожара, опрашивать датчики дыма. Каждый датчик должен опрашиваться по индивидуальной линии. Точно так же идивидуально должны поступать и команды на включение и отключение системы противопожарной защиты в помещении. Индикацию состояния датчиков и элементов системы мы будем осуществлять посредством светодиодов и LCD.

Таким образом, для контроля каждого помещения нам потребуется 4 линии:

вход с датчика дыма;

вход с датчиков температуры;

включение клапанов дымоудаления;

включение системы пожаротушения

Логический ноль на линии будет означать отсутствие задымления или пассивное состояние системы противопожарной защиты, а логическая единица - присутствие дыма и включение системы противопожарной защиты для датчиков дыма и средств противопожарной защиты соответственно.

При наличии задымления в помещении сразу же должны включаться все элементы системы защиты.

Помимо непосредственной обработки данных, процесс мониторинга необходимо наглядно представить пользователю. Для этих целей мы будем •использовать светодиоды и LCD. В случае возникновения задымления внимание оператора должна привлечь звуковая сигнализация. Для реализации звуковых эффектов мы будем использовать динамик.

Функции устройства:

- Измерение температуры

- Управление клапанами дымоудаления

- Отображение на дисплее

- Оповещение

Заключение

 

В работе было на практике разобрано проектирование реальной микропроцессорной системы с использованием поэтапного метода разработки: анализ существующих микроконтроллеров, выбор элементной базы для системы, выбор производителя, создание структурной схемы, функциональной и как основной результат - принципиальная электрическая схема, на основе которой можно приступать к распайке устройства. Для обеспечения полного функционирования аппаратного продукта разработано специальное программное обеспечение к нему.

 

Приложение А

 

Структурная схема МПС

 

Приложение В

Схема алгоритма программы

 

Приложение С

Листинг программы

#include "ADuC812.h"

#include "max.h"

#include "kb.h"

#include "lcd.h"

#include "i2c.h"

etazN,i,j,curEtaz,Prepat;

VvodEtaz()

{etaz;tmp;

_Type("Etazh:");='0';(etaz=='0')

{(ScanKBOnce(&etaz))

{=etaz-48;_Putch(etazN+48);='0';(etaz=='0')

{(ScanKBOnce(&etaz))

{(etaz=='A'){break;} else

{=etaz-48;=(etazN*10)+(etaz-48);_Putch(tmp+48);

};

};

};

};

};etazN;

}

HodLifta()

{j,i;(curEtaz<etazN)

{(i=curEtaz;i<=etazN;i++)

{(j=0; j<=10000; j++)

{(SV,i);();

}

}

};(curEtaz>etazN)

{(i=curEtaz;i>=etazN;i--)

{(j=0; j<=10000; j++)

{(SV,i);();

}

}

};=etazN;

}

 

// 5 sec na zakrytie dverei i proverka prepatstviya:ZakrDveri()

{j,i;Bc;

='0';(i=1;i<=5;i++)

{(j=0; j<=1000; j++)

{(ScanKBOnce(&Bc))

{(Bc=='B')

{=1;id3;

}; // B - datchik prepatstviya

};();

};_GotoXY(15,1);_Putch(i+48);

}: i=1;

}

main()

{Ac,etaz;tmp;

=0x20;=0x40;

();_GotoXY(0,1);_Type("SvetVyk");_GotoXY(7,1);_Type("DveriZakr");

=1; // tekushii etaz=0; // prepyatsvii net: Ac='0';(Ac=='0')

{(ScanKBOnce(&Ac))

{(Ac=='A')

{=VvodEtaz();_GotoXY(0,0); // "etaz" propal_Type(" ");_GotoXY(0,1);_Type("SvetVkl");();: LCD_GotoXY(7,1);_Type("DveriOtkr");

// zdem 20 sec:(i=0;i<=10000;i++)

{(ScanKBOnce(&Ac)) // nazhatie etaza vnutri

{(Ac=='A')

{=VvodEtaz();_GotoXY(7,1);_Type("DveriZakr");(); // medlenno zakryvaem dveri(Prepat==1)

{_GotoXY(0,1);_Type("SvetVkl");=0;id2;

};_GotoXY(0,0);_Type(" ");();id2;

};

};();

};_GotoXY(0,1);_Type("SvetVyk");_GotoXY(7,1);_Type("DveriZakr");(); // medlenno zakryvaem dveri(Prepat==1)

{_GotoXY(0,1);_Type("SvetVkl");=0;id2;

};_GotoXY(0,0);_Type(" ");_GotoXY(0,0);

// zdem sled vyzova:id;

}

}

}(1);

}

Содержание

 

Введение

. Формулировка системных требований к МПС

. Системно-алгоритмическое проектирование

. Разработка аппаратного обеспечения микропроцессорной системы

Разработка и описание структурной схемы

Разработка и описание функциональной схемы

Разработка и описание принципиальной схемы

. Разработка программного обеспечения микропроцессорной системы

Выбор и обоснование выбора среды программирования

Разработка алгоритма программы

Заключение

Список использованных источников

Приложение А Структурная схема МПС

Приложение В Схема алгоритма программы

Приложение С Листинг программы

 

Введение

 

Потребность в проектировании контроллеров на основе микропроцессоров и программируемой логики продолжает стремительно увеличиваться. Сегодня происходит автоматизация практически всей окружающей нас среды с помощью дешевых и мощных микроконтроллеров. Микроконтроллер - это самостоятельная компьютерная система, которая содержит процессор, вспомогательные схемы и устройства ввода-вывода данных, размещенные в общем корпусе. Микроконтроллеры, используемые в различных устройствах, выполняют функции интерпретации данных, поступающих с клавиатуры пользователя или от датчиков, определяющих параетры окружающей среды, обеспечивают связь между различными устройствами системы и передают данные другим приборам. Микропроцессоры встраивают в теле-, видео- и аудиоаппаратуру. Микропроцессоры управляют кухонными комбайнами, стиральными машинами, СВЧ печами, и многими другими бытовыми приборами, современные автомобили содержат сотни микроконтроллеров.

В данном курсовом проекте поставлена задача разработки системы противопожарной защиты помещения, в которой микропроцессор будет выполнять координирующую роль: он будет получать сигналы с датчиков и определять поведение противодымной системы в целом в зависимости от данных, пришедших с датчиков. Одним из плюсов данной системы является отличная масштабируемость, которая позволяет применять подобную схему как для небольших офисов, так и для этажа здания или всего здания в целом путем внесения лишь небольших изменений. Внедрение разрабатываемой системы противодымной защиты позволит существенно повысить пожарную безопасность простым, дешевым и эффективным способом.

Пояснительная записка включает в себя 4 главы. Краткая характеристика глав курсового проекта представлена ниже.

Глава 1 - формулирование требований к микропроцессорной системе. В данной главе формулируются системные требования к разрабатываемой микропроцессорной системе, которые заключаются в определении набора требований пользователя и создании вытекающей из него спецификации.

Глава 2 - системно-алгоритмическое проектирование. В этой части пояснительной записки осуществляется распределение функций из функциональной спецификации между аппаратной и программной частями. Также в этой главе разрабатывается общая структура и алгоритмы функционирования устройства.

Глава 3 - проектирование аппаратных средств. Здесь осуществляется выбор микроконтроллера, на основе которого будет строиться устройство, разрабатывается структурная схема устройства приводится описание выбранной элементной базы. Затем происходит составление функциональной схемы устройства, на основе которой уже строится принципиальная электрическая схема устройства и перечень её элементов.

Глава 4 - проектирование программных средств. В данной главе составляется алгоритм выполнения программы, выбор используемого языка программирования, компиляция и трансляция программы.

 

1. Формулировка системных требований к МПС

 

В данном курсовом проекте требуется разработать принципиальную схему и текст программы управления системы противопожарной защиты помещения.

Наша система должна контролировать возможные источники возникновения пожара, опрашивать датчики дыма. Каждый датчик должен опрашиваться по индивидуальной линии. Точно так же идивидуально должны поступать и команды на включение и отключение системы противопожарной защиты в помещении. Индикацию состояния датчиков и элементов системы мы будем осуществлять посредством светодиодов и LCD.

Таким образом, для контроля каждого помещения нам потребуется 4 линии:

вход с датчика дыма;

вход с датчиков температуры;

включение клапанов дымоудаления;

включение системы пожаротушения

Логический ноль на линии будет означать отсутствие задымления или пассивное состояние системы противопожарной защиты, а логическая единица - присутствие дыма и включение системы противопожарной защиты для датчиков дыма и средств противопожарной защиты соответственно.

При наличии задымления в помещении сразу же должны включаться все элементы системы защиты.

Помимо непосредственной обработки данных, процесс мониторинга необходимо наглядно представить пользователю. Для этих целей мы будем •использовать светодиоды и LCD. В случае возникновения задымления внимание оператора должна привлечь звуковая сигнализация. Для реализации звуковых эффектов мы будем использовать динамик.

Функции устройства:

- Измерение температуры

- Управление клапанами дымоудаления

- Отображение на дисплее

- Оповещение

Системно-алгоритмическое проектирование

 

В данной главе курсового проектирования потребуется распределить, какие из функций фукнциональной спецификации будут выполняться аппаратной частью, а какие программной. Также на этом этапе помимо разбиения микропроцессрной системы на программную и аппаратную части нужно будет разработать её общую структуру и алгоритмы функционирования.

Но в начале следует отметить преимущества и недостатки программной реализации по сравнению с аппаратной, исходя из которых, можно будет произвести разделение функций.

Преимущества программной реализации:

широкие функциональные возможности реализации;

легкая осуществимость перенастройки микропроцессорной системы на новые условия, задачи, объекты путем изменения только программного обеспечения.

Недостатки программной реализации:

большее время выполнения функций, обусловленное последовательным методом выполнения программы;

ограниченный объем памяти программ и данных;

сложность программной реализации функций непосредственного сопряжения с реальными объектами;

ограниченный объем памяти программ и данных.

Используя, представленные выше преимущества и недостатки, а также функциональную спецификацию, произведём разделение функций. Функции, выполняемые программной частью:

логическая обработка входных данных;

принятие решения о включении или выключении системы дымоудаления;

выдача команд управления светодиодами;

выдача команд вывода текстовых данных на LCD;'

выдача команд управления динамиком;

организация задержек между опросами датчиков. Функции, выполняемые аппаратной частью:

мониторинг помещения датчиками дыма;

непосредственное управление элементами противодымной защиты;

отображение текстовых данных на LCD;

управление динамиком.

Теперь нужно составить общую структуру и алгоритмы функционирования программной и аппаратной частей. Данная структура представлена на рисунке 2.1.

Функции, выполняемые аппаратной частью:

опрос датчиков;

преобразование входных и выходных сигналов в нужную форму;

передача управляющих сигналов на элементы системы противодымной защиты;

зажигание и гашение светодиодов;

отображение текстовых данных на LCD;

включение и выключение динамика.