Разработка МП системы управления
Заказать уникальную курсовую работу- 40 40 страниц
- 5 + 5 источников
- Добавлена 03.06.2016
- Содержание
- Часть работы
- Список литературы
- Вопросы/Ответы
НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ 4
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 4
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ 5
ВВЕДЕНИЕ 7
1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА МП СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 8
2. РАЗРАБОТКА МОДУЛЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРОЦЕССОРА 9
3. РАЗРАБОТКА МОДУЛЯ ПАМЯТИ 14
3.1 ПЗУ 14
3.2 ОЗУ 14
3.3 Буферный регистр 15
3.4. Обоснование протокола обмена 18
4. ДЕШИФРАЦИЯ АДРЕСОВ ПАМЯТИ И ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ УПРАВЛЕНИЯ 18
4.1 Дешифрация адресов памяти 18
4.2 Формирование сигналов управления 21
5. МОДУЛЬ СВЯЗИ С ОПЕРАТОРОМ 22
6. МОДУЛЬ УСТРОЙСТВ СВЯЗИ С ОБЪЕКТОМ 27
6.1 Таймер 27
6.2 Описание общих принципов подключения датчиков и исполнительных устройств 34
6.3 Разработка схемы подключения цифрового датчика и контактных датчиков через ППА. 35
7. МОДУЛЬ ДЕШИФРАЦИИ УСТРОЙСТВ ВВОДА/ВЫВОДА 36
8. КАРТА ПАМЯТИ/УВВ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ 38
8.1. Карта памяти 38
8.2 Блок-схема алгоритма программы МОНИТОР 38
8.3. Блок схема алгоритма и программа инициализации 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42
ПРИЛОЖЕНИЯ 44
Начало зоны допустимых адресов имеет вид:
10h -> 0001 0000b
Конец зоны допустимых адресов имеет вид:
39h -> 0011 1001b
Для получения первого адреса для модуля связи с оператором, нужно два младших разряда обнулить, а к третьему добавить 1. Для получения последнего адреса нужно два младших разряда сделать единицами. Аналогичные процедуры проделаем с таймером и модулем связи с объектом. В заданном диапазоне можно несколько вариантов адресов устройств. Наиболее удобными для дешифрации адресами являются:
Модуль связи с оператором: 0001 0000b – 0010 0000b (10h - 20h)
Модуль связи с объектом: 0100 0100b – 0100 0111b (20h – 30h)
Таймер: 0100 1100b – 0100 1111b (30h – 39h)
Функции, которые нужно реализовать на дешифраторе имеют вид:
Схема дешифрации адресов внешних устройств показана на рисунке 10.
Рисунок 10 – Схема дешифрации внешних устройств
8. КАРТА ПАМЯТИ/УВВ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ
8.1. Карта памяти
В разрабатываемой системе используется совмещенная карта памяти, которая имеет вид изображенный на рисунке:
Рисунок 11
8.2 Блок-схема алгоритма программы МОНИТОР
Программное обеспечение систему управления включает программу инициализации системы при ее включении и основную рабочую программу.
Разрабатываемая система управления с микропроцессором оборудована блоком связи с оператором, который позволяет осуществлять ввод и индикацию данных, а также вызов на исполнение набора управляющих функциональных задач. Задачи запускаются в работу с помощью соответствующих функциональных клавиш. Следовательно, система является обслуживаемой оператором и должна быть воспринимать управляющие действия оператора и реагировать на них. В таких системах возможно несколько вариантов организации реакции системы на воздействия оператора: программный, по прерыванию и комбинированный.
При программном способе организации связи с оператором программа постоянно производит ввод состояния клавиш клавиатуры, определяет событие нажатия и код нажатой клавиши. В зависимости от кода клавиши осуществляется переход на соответствующий программный модуль, который выполняет возложенные на него функции.
При работе по прерываниям. Сигнал сообщает процессору о наступлении какого-либо события. При этом выполнение текущей последовательности команд приостанавливается, и управление передаётся обработчику прерывания, который реагирует на событие и обслуживает его, после чего возвращает управление в прерванный код.
При комбинированном способе реакция на нажатие ряда клавиш может приводить к возникновению прерывания, а другие опрашиваются в программном режиме.
В задании на разработку системы указано, что система прерываний не разрабатывается и в проектируемой части системы не используется, поэтому используем программный способ организации.
При программной организации взаимодействия с оператором эта функция возлагается на программу-оболочку, которую обычно называют монитором. Монитор осуществляет ввод состояния клавиш и дальнейшие действия соответствующие нажатой клавише. Блок-схема алгоритма монитора при программной связи с оператором приведена на Рис. 12.
Рисунок 12
(Блок-схема алгоритма следует из заданного формата чисел при вводе и способа организации ввода – т.е. используемых для этого клавиш; свободные клавиши можно применить для вызова функциональных программ (подпрограмм).
8.3. Блок схема алгоритма и программа инициализации
В разработанной системе это программа выполняет действия, перечисленные в блок-схеме алгоритма этой подпрограммы, который изображен на Рис. 13.
Рис. 13 Алгоритм подпрограммы инициализации
Текст программы инициализации системы на языке ассемблера МП КР580ВМ 80.
INIT:
LXI SP, С9FFh
MVI A, 81h ППА1
STA D010h Управляющее слово
MVI A, AEh ППА2
STA D040h Управляющее слово
MVI A, 30h Таймер (CT0)
STA D008h Управляющее слово Счетчик 0
MVI A, A8h
STA D009h Младший байт загрузочного слова СТ0
MVI A, 7Ah
STA D009h Старший байт загрузочного слова СТ0
MVI A, 76h Таймер (CT1)
STA D008h Управляющее слово Счетчик 1
MVI A, 32h
STA D00Ah Младший байт загрузочного слова СТ1
MVI A, 00h
STA D00Ah Старший байт загрузочного слова СТ1
MVI A, B6h Таймер (CT2)
STA D008h Управляющее слово Счетчик 2
MVI A, 30h
STA D00Bh Младший байт загрузочного слова СТ2
MVI A, 5Ch
STA D00Bh Старший байт загрузочного слова СТ2
JMP MONITOR
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В разработанной микропроцессорной системе на базе комплекта K580 решены следующие задачи:
- разработана структура микропроцессорной системы
-выбраны и рассчитаны электронные компоненты
-выбраны и обоснованы протоколы связи
-написаны программы «Монитор» и инициализации.
ЛИТЕРАТУРА
1. 2. Микросхемы интегральные серии КР580...К744 справочник "Электронстандарт", 1993
3. Хвощ С. Т., Варлинский Н.Н. Попов Е.А. "Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления" справочник ,1987
4. Отраслевой стандарт "Микросхемы интегральные серии 533, К555" Руководство по применению официальное издание, 1985
5. Микросхемы интегральные серии КР556...КР573 справочник "Электронстандарт", 1993
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Таймер КР580ВИ53
КР580ВИ53. Микросхема может использоваться как источник внешних событий, программируемый делитель частоты, одновибратор с программируемой длительностью импульса, формирователь строба с программно-управляемой задержкой. Микросхема содержит три канала, которые работают и программируются независимо друг от друга. Работа каждого канала может управляться внешним управляющим сигналом. Таймер микросхемы (рис. 6.1) содержит буфер данных, общий узел управления и три канала (0, 1, 2). Каждый канал содержит 16-разрядный счетчик, 6-разрядный регистр режима и схему управления и синхронизации в канале.
Рисунок 6.1 - Структурная схема программируемого таймера
Счетчики каналов работают в режиме вычитания в двоичном или двоично-десятичном коде. Начальные значения счетчиков (1 или 2 байта) загружаются через 8-разрядную шину данных ЩД и буфер данных. Режимы работы счетчиков задаются путем занесения управляющих слов в регистры режима (РР) каналов. Счетные импульсы тактового генератора или от внешних устройств поступают на входы С0, Cl, С2, Разрешение счета производится при наличии сигнала "1" на разрешающих входах CE0, CE1, СЕ2. При равенстве 0 содержимого какого-либо счетчика вырабатывается один из выходных сигналов конца счета OUT0, OUT1, OUT2. В процессе работы счетчиков их содержимое может быть считано на шину данных МП-системы. Считывание содержимого регистров режима невозможно. Адресация счетчиков и регистра управления осуществляется с помощью 2-разрядного кода, поступающего по линиям А0, А1 адресной магистрали системы на входы А0, А1 микросхемы. Режим обращения к выбранному устройству устанавливается сигналами на инверсных входах записи WR/ и чтения RD/ (табл.1). Обычно таймер подключается к адресной магистрали МП-системы как внешнее устройство. В этом случае для выбора микросхемы используется инверсный вход CS/, на который поступает сигнал с дешифратора старших разрядов 8-разрядного адреса (А2...А7).
Интегральное исполнение микросхемы КР580ВИ53 показано на рисунке 6.2.
Таблица 5 - Назначение выводов БИС КР580ВИ53
Сигнал Назначение CLK0 - CLK2 Входы тактовых сигналов. Подключены к выходу Ф1 тактового генератора. GATE0 - GATE2 Входы разрешения или запуска счёта. Если GATE=1, то счёт разрешён. Эти входы подключены к +5В. А0-А1 Адресация регистров БИС. Подключены к младшим разрядам шины адреса. CS Выбор БИС. RD Чтение регистров. Подключен к сигналу MEMR шины управления. WR Запись в регистры. Подключен к сигналу MEMW шины управления. D0-D7 Информационные входы/выходы. Подключаются к шине данных. OUT0 - OUT2 Выходы таймера. На них появляются сигналы, формируемые таймером.
Режимы работы каналов. Каждый канал таймера может работать в одном из 6-и режимов:
- режим 0 (прерывание по окончании счета);
- режим 1 (генератор одиночного импульса);
- режим 2 (генератор частоты);
- режим 3 (генератор меандра);
- режим 4 (одиночный программно - управляемый сигнал);
- режим 5 (одиночный аппаратно - управляемый сигнал).
В режиме 0 счётчик функционирует как программируемый таймер. Сразу после занесения управляющего слова на выходе канала OUT появляется сигнал "О", который сохраняется после загрузки в счетчик начального значения и в процессе уменьшения содержимого счетчика до тех пор, пока его содержимое не равно 0. Вычитание в счетчике происходит под действием импульсов, поступающих на вход С при наличии разрешающего сигнала "1" на входе СЕ. В дальнейшем уровень "1" на выходе канала сохраняется до тех пор, пока канал не будет перезагружен управляющим словом или значением счетчика. Если занесение в счетчик нового значения производится во время счёта, то после занесения первого байта счет останавливается, а после занесения второго байта счёт возобновляется с нового начального значения.
В режиме 1 счётчик функционирует как программируемый одновибратор. Сигнал на выходе канала принимает значение "0" после первого импульса, следующего за фронтом разрешающего сигнала. По окончании счета на выходе устанавливается уровень "1". Таким образом, длительность формируемого импульса на выходе t=nT, где n - число, занесенное в счетчик; Т - период тактовых импульсов. Занесение в счётчик нового начального значения после прихода фронта разрешающего сигнала не влияет на длительность отрабатываемого импульса на выходе. Если во время счёта на разрешающий вход поступит фронт сигнала, то счёт будет начат сначала.
В режиме 2 счётчик работает как делитель частоты, вырабатывая на выходе отрицательные импульсы длительностью Т и периодом следования nТ, где n -число, занесенное в счётчик. При занесении в счётчик нового начального значения отрабатываемый период не изменяется, но последующие периоды будут иметь новое значение. При подаче на разрешающий вход сигнала "0" счёт прекращается, а при восстановлении уровня "1" возобновляется сначала. Таким образом, сигнал на входе СЕ можно использовать для синхронизации работы счетчика.
В режиме 3 сигнал на выходе в течении одной половины заданного интервала времени nТ (Т - период тактовых импульсов, n – чётное число) имеет уровень "1", в течение другой половины - уровень "0". Если n – нечётное число, то уровень "1” на выходе будет в течение (n+1)/2 тактов, уровень "0" - в течение (n-1)/2 тактов. При n=3 режим не выполняется. Сигнал на входе СЕ как и в режиме 2, может использоваться для синхронизации.
Режим 4 служит для формирования программно-управляемого строба. После загрузки управляющего слова на выходе появляется уровень "1". После занесения в счётчик начального значения при наличии сигнала "1" на разрешающем входе начинается счёт. По окончании счёта на выходе появляется сигнал "О" длительностью в один период входных импульсов. Для формирования следующего импульса необходимо снова перезагрузить канал. Перезагрузка счётчика во время счёта приводит к следующему: загрузка младшего байта не влияет на текущий счёт, загрузка старшего байта запускает новый цикл счёта.
В режиме 5 на выходе канала формируется сигнал "О", длительностью в один период входных сигналов по окончании счёта. Каждый положительный сигнал СЕ запускает счётчик или перезапускает его, если счёт не завершен. Перезагрузка счётчика новым числом во время счёта не влияет на длительность текущего цикла, но следующий цикл уже будет иным.
Управляющее слово для заданного счётчика устанавливает режим работы, запись и считывание одного или двух байтов, составляющих содержимое счётчика, счёт в двоичной или двоично-десятичной системе счисления. Вслед за управляющим словом заносится начальное значение указанного счётчика. При записи обоих байтов они заносятся последовательно с помощью двух команд при одинаковом адресе на входах АО, А1. Вначале загружается младший байт, а затем старший байт.
Считывание содержимого любого счётчика может быть выполнено двумя способами. В первом случае считывание осуществляется одной или двумя командами ввода (IN) в зависимости от значений разрядов D4, D5 управляющего слова. В этом случае необходимо приостановить счёт на время чтения путем подачи сигнала "О на вход СЕ (кроме режима 1), либо с помощью дополнительных логических схем блокировать поступление тактовых сигналов на вход канала. Во втором случае чтение осуществляется без останова работы счётчика, чтение "на лету". Для этого в таймер заносится управляющее слово с разрядами D4=D5=0. Значения разрядов D0...D3 при этом несущественны. Содержимое заданного счётчика копируется в специальный буфер, откуда считывается обычным путем. В любом случае операция считывания (1 или 2 байта) должна быть проведена полностью.
30
30
л
30
30
30
30
1. 2. Микросхемы интегральные серии КР580...К744 справочник "Электронстандарт", 1993
3. Хвощ С. Т., Варлинский Н.Н. Попов Е.А. "Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления" справочник ,1987
4. Отраслевой стандарт "Микросхемы интегральные серии 533, К555" Руководство по применению официальное издание, 1985
5. Микросхемы интегральные серии КР556...КР573 справочник "Электронстандарт", 1993
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 шире используются встроенные компьютерные системы на основе микропроцессоров и однокристальных микроконтроллерах.
Микропроцессор системы-это функционально полное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств.
кроме того, Микроконтроллер цп содержит память и многочисленные устройства ввода/вывода: последовательные и параллельные каналы передачи информации, аналого-цифровые преобразователи, таймеры реального времени и так далее,
Микроконтроллеры в основном применяются в системах автоматического контроля, встраиваемые в различные устройства: мобильные телефоны, фотоаппараты, телевизоры, стиральные машины, микроволновые печи и так далее,
сегодня, производители микропроцессоров все больше и больше сближают их с однокристальными микроконтроллерами, сочетающий в одном кристалле вычислительные мощности и возможность реализации функций контроля и управления.
Использование микроконтроллеров оборудования позволяет повысить производительность, качество труда, способствует снижению затрат некоторых ресурсов. Дает возможность решать сложные проблемы программного регулирования, значительно улучшает технические и экономические характеристики автоматизированного оборудования.