Структура микропроцессорной системы, алгоритм ее управления и передачи сигналов. Карта распределения адресов. Разработка электрической принципиальной схемы и выбор элементной базы. Расчет потребляемого тока, блока питания, программного обеспечения.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Введение

В настоящее время жизнь современного человека уже трудно представить без электронных устройств. Они используются во всех сферах жизни и деятельности людей. В современной технике все чаще используются встраиваемые компьютерные системы, основанные на микропроцессорах и однокристальных микроконтроллерах.

Микропроцессорная система - это функционально законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств.

Микроконтроллер помимо центрального процессора содержит память и многочисленные устройства ввода/вывода: последовательные и параллельные каналы передачи информации, аналого-цифровые преобразователи, таймеры реального времени и т.д.

Микроконтроллеры в основном применяются в системах автоматического управления, встраиваемые в различные устройства: сотовые телефоны, фотоаппараты, телевизоры, стиральные машины, микроволновые печи и т.д.

На сегодняшний день производители микропроцессоров все больше и больше сближают их с однокристальными микроконтроллерами, сочетая в одном кристалле вычислительную мощь и возможность реализации функций контроля и управления.

Использование микроконтроллеров в оборудовании позволяет повысить производительность, качество работы, помогает снизить затраты некоторых ресурсов. Даёт возможность решать сложные проблемы программного регулирования, существенно улучшает технические и экономические характеристики автоматизированного оборудования.

1. Анализ технического задания

Целью курсового проектирования является разработка микропроцессорной системы (МПС) для управления некоторым объектом. МПС принимает информацию {Х} об объекте управления (ОУ) от аналоговых и цифровых датчиков, вырабатывает управляющие воздействия {Y} в соответствии с законом управления и подает их на исполнительные механизмы (ИМ). В МПС поступают от ОУ также сигналы прерывания {INT} от датчика аварийной ситуации и от клавишного пульта.

Рисунок 1 - Объект, управляемый МПС

МПС состоит из микропроцессорного модуля (МПМ), оперативного и постоянного запоминающих устройств (ОЗУ и РПЗУ), интерфейсных устройств ввода и вывода (ИУВВ), пульта управления, соединенных с помощью общей шины.

Проектирование МПС надлежит довести до уровня схемы электрической принципиальной, а также необходимо разработать программу, реализующую алгоритм управления объектом. Основываясь на требованиях к проектируемой МПС выбирается следующее:

1. Тип микроконтроллера - ADUC 812

2. Цифровые датчики: х1, х2, х3, х4;

3. Аналоговые датчики: х5, х6, х7;

Погрешность обработки аналогово сигнала < 0,5 %;

4. Аварийный датчик

5. Узел аварийной сигнализации - световая с частотой 2 Гц;

В системе обрабатываются прерывания от двух источников:

- от аварийного датчика;

- от пульта управления;

6. Требуется разработать клавишный пульт;

7. Должна вычисляться следующая функция Y1 = X1*(X2+X3)*X4, при T1 =100 мс, Q2 = N5 + N6 + K, T2 = 10 мс, T3 = 60 мс;

8. Алгоритм управления объектом представлен на рисунке 2;

9. Состав аппаратных средств дан ниже;

10. Управляющее воздействие формируется с помощью ЦАП.

Рисунок 2 - Схема а) алгоритм управления объектом б) алгоритм выборки сигналов Y2 и Y3

2. Разработка структурной схемы и её описание

В состав разрабатываемого контролера будут входить следующие компоненты:

Микропроцессорный блок на базе ADUC 812;

Блоки ввода и вывода

Блок аварийной сигнализации

Сброс

Пульт управления

Энергозависимое ОЗУ

К микропроцессорному блоку будет подключаться вся важная для обработки данных периферия. Он будет содержать ОЭВМ и ОЗУ необходимое для хранения данных от датчика и других функций системы. Нулевой и второй порт МК используются для образования шины данных и шины управления.

Блок оцифровки будет содержать АЦП и все аналоговые датчики. Он подключен к свободному третьему порту МК, а выходы АЦП - к шине данных.

Блок управления и вывода управляющих сигналов один из самых важных блоков системы, содержащий клавиатуру, управляющие клавиши и все, что необходимо для вывода сигналов Y1-Y4. Блок также будет содержать датчики X1-X4.

Рисунок 3 - Разработанная структурная схема

3. Карта распределения адресов

Внутренняя память. Микропроцессор ADuC812BS,являясь аналогом процессора Intel 8051, унаследовал типичную для процессоров этого семейства структуру организации внутренней памяти. Внутренняя память (256 байт) разделена на 4 участка:

участок регистров общего назначения;

битовый сегмент;

свободный участок;

участок регистров специального назначения.

В таблице 1 содержится информация о распределении внутренней памяти.

Стандартная для архитектуры 8051структуравнутреннейпамяти представлена четырьмя банками по восемь регистров общего назначения (диапазоны адресов 00h-07h, 08h-0Fh, 10h-17h, 18h-lFh), битовым сегментом (20h-2Fh), свободным участком 30h-7Fh, областью размещения SFR (регистров специального назначения) 80h-FFh, доступной при прямой адресации, и свободной областью 80h-FFh, доступной при косвенной адресации.

Таблица 1- Распределение внутренней памяти

	Регистры общего назначения	Битовый сегмент	Свободный участок	Рег.Спец. назначен
	1	2	3	4
Адрес	00-07	08-0F	10-17	18-1h	20-2F	30-7F	80-FF

Назначение портов.

Через порт Р0 организуем мультиплексированную двунаправленную шину данных и адреса (младший байт). Порт Р2 настраиваем на вывод старшего байта адреса. Порт Р3 настраиваем на выполнение альтернативных функций, причем будут использоваться все разряды порта. Через порт Р1 будем реализована индикация. Назначение выводов портов Р0- Р3 сведено в таблицу 1.

Таблица 2 - Описание выводов портов ADuC812

P0		Шина данных(ШД) и младшая часть шины адреса (ША)
Р2	P2.0 P2.7	Старший байт шины адреса (ША)
Р1
	Р1.0	Ввод с датчика x5 Ввод с датчика x6 Ввод с датчика x7 Ввод с датчика x1
	Р1.1
	Р1.2
	Р1.3
	Р1.4	Ввод с датчика x2 Ввод с датчика x3 Ввод с датчика x4
	Р1.5
	Р1.6
	Р1.7	Не используется
Р3
	Р3.0	(Вывод) - управление шинным формирователем для считывания данных с датчиков.
	Р3.1	(Выход) - включение аварийной сигнализации
	Р3.2	Вход на INT0- сигнал от аварийного датчика
	Р3.3	Вход на INT1- сигнал от ПУ
	Р3.4	Не используется	Другие файлы: Проектирования микропроцессорной системы управления объектом Структурная и принципиальная электрические схемы микропроцессорной системы (МПС) для управления объектом. Программные модули, обеспечивающие выполнени... Проектирование микропроцессорной системы Разработка микропроцессорной системы управления технологическим объектом. Выбор и расчет элементов системы, разработка ее программного обеспечения. Со... Разработка микропроцессорной системы управления объектом Изучение устройства связи с датчиком и исполнительными механизмами, разработка блока памяти объёмом 80 кб. Характеристика программ, обеспечивающих вып... Разработка микропроцессорной системы управления насосным агрегатом Разработка функциональной схемы микропроцессорной системы управления насосным агрегатом. Архитектура последовательных шин передачи данных RS232 и ISP.... Разработка микропроцессорной системы контроля Назначение и устройство микропроцессорной системы контроля. Описание функциональной схемы микропроцессорной системы контроля. Расчет статической харак...