На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Разработка микропроцессорной системы управления объектом

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 20.05.2012. Сдан: 2011. Страниц: 13. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Министерство  образования Российской Федерации
Пензенская  Государственная технологическая  академия (завод-втуз) 
 
 
 

Кафедра «ВМИС» 
 
 
 
 
 
 

Разработка  микропроцессорной  системы управления объектом. 
 

Пояснительная записка к курсовому  проекту
по  дисциплине «Организация ЭВМ, комплексов и систем» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Выполнил: студент гр. 03В2 Гарькин А.В.
      Проверил: Чернышев Н.И. 
 
 
 

      Проект  защищен с оценкой ___________ 
 
 
 
 
 
 
 

Пенза 2006
 

ВВЕДЕНИЕ 

      На  основе интегральных схем с малой  степенью интеграции элементов строились сложные ЭВМ и разнообразные управляющие схемы, в которых  за счет жестко выполненных связей фиксировались алгоритмы функционирования этих устройств. Такие специализированные управляющие схемы назывались электронными схемами с произвольными связями. Однако с ростом степени интеграции элементов в ИС оказывается сложно осуществлять именно произвольные связи. Создание микропроцессора стало одним из решений проблемы построения разнообразных систем путем перехода от произвольных связей к произвольным программам. В этом случае алгоритмы реализуются программным методом, а аппаратура остается практически одинаковой для разнообразных применений.  Поскольку микропроцессор – программно-управляемый прибор, необходимо при его проектировании заложить широкую оптимизацию уровней аппаратно-программных средств и затем настраивать для решения конкретных задач по конкретным алгоритмам только за счет разработки программ, отражающих специфику данной электронной системы.
      Микропроцессор  решает задачи методами последовательных вычислений, что приводит к большим затратам времени. Поэтому быстродействие любых микропроцессорных систем меньше, чем электронных на тех же схемотехнических принципах. С учетом этого фактора можно отметить следующие преимущества микропроцессорных систем над системами построенными на основе ИС с произвольными связями.
    Меньшее число ИС, более простые печатные платы и меньшее число разъемов для реализации одних и тех же функций;
    Более высокая надежность в следствии меньшего числа компонентов и связей между ними;
    Меньшая мощность потребления и снижение требований к источникам питания;
    Более простая сборка и испытание систем;
    Легкость изменения и наращивания функций методом изменения программного обеспечения;
    Возможность выпуска все более и более сложных систем при использовании конструктивного и программного задела; 
      В данной курсовой работе производится разработка микропроцессорной управляющей  системы (МПС), обеспечивающей программно-аппаратное управление процессом сбора и  обработки информации, разрабатывается структурная схема и алгоритм работы МПС, принципиальная схема приборного интерфейса.
 

1. Структурная схема МПС
      Основой МПС является микропроцессор (МП) КР580ВМ80А, работающий с тактовой частотой 2 МГц. Параллельный интерфейс МПС с  внешними устройствами обеспечивается параллельным периферийным адаптером (ППА) КР580ВВ55, а временные интервалы формируются программируемым таймером КР580ВИ53.
      Обобщенная  структура МПС представлена на рис.1 Информация об объекте поступает  в МПС по 8-разрядной шине x. МПС  воздействует на объект по 4-разрядной шине y1, линиям y2 и y3. Для управления работой и отображения информации об объекте в составе МПС имеется пульт управления (ПУ). ПУ содержит:
Рис.1 Обобщенная схема МПС 

    линейку из четырех светодиодов, индицирующих значение величины равной 4 битам;
    восемь тумблеров, определяющих значение константы k, используемой при реализации алгоритма работы МПС;
    кнопку КН1 "Сброс", осуществляющую начальную установку и запуск МПС;
    кнопки КН2 и КН3, обеспечивающие управление выдачей сигналов y2 и y3.
      Выходные  воздействия y1, y2, y3 и показания индикатора вырабатываются МПС после программного вычисления результатов соответствующих  функций от переменных x и k, где x-значение байта, принятого по входной 8-разрядной шине x; k - константа, установленная тумблерами на ПУ.
      Основой микропроцессорной системы является микропроцессорный модуль. Микропроцессорный модуль (МПМ) является основной частью МПС и управляет всеми остальными ее блоками. МПМ содержит:
    микропроцессор КР580ВМ80А (МП);
    системный контроллер КР580ВК28 (СК);
    генератор синхроимпульсов КР580ГФ24 (ГТИ);
    подсистему прерывания;
    буфер адреса КР580ИР82 (БА);
    комбинационную схему для выбора кристаллов памяти и устройств ввода вывода (КС)
      Структура микропроцессорной системы также включает в себя:
    для хранения программы моделирования используется ПЗУ. В данной работе используется микросхема К573РФ1 (PROM).
    для размещения временно хранимой информации применяется ОЗУ. В данной работе ОЗУ построено на микросхеме КМ132РУ2 (RAM).
    для вывода функций y1 и индикации светодиодов, а также для ввода переменной x и константы k используется параллельный периферийный адаптер КР580ВВ55 (ППА).
    для получения временных задержек и выполнения время задающих функций y2 и y3 применяем программируемый таймер КР580ВИ53 (ИТ).
    Для вывода на шину команды RST3 при наличии прерывания используется регистр КР580ИР82 (RST).
 

2. Описание элементов схемы
       Микропроцессор КР580ВМ80А
      Микропроцессор КР580ВМ80А – функционально законченный однокристальный параллельный 8-разрядный микропроцессор с фиксированной системой команд, применяется в качестве центрального процессора в устройствах обработки данных и управления. Имеет 16-разряздый канал адреса, обеспечивающий адресацию памяти объёмом до 64кбайт, адресацию 256 устройств ввода-вывода, а также 8-разрядный канал данных.
Таблица 1 Назначения выводов КР580ВМ80А
Рис.2
Номервывода Обозначениевывода Тип вывода Назначение  вывода
1 A10 Выход Адресные шины микросхемы
2 GND - Общий
3 D4 Вход/выход Шины  данных микросхемы (двунаправленные  трехстабильные)
4 D5
5 D6
6 D7
7 D3
8 D2
9 D1
10 D0
11 -5В - Напряжение  смещения подложки
12 SR Вход Установка в  исходное состояние
13 HLD Вход Запрос шин
14 INT Вход Запрос прерывания
15 C2 Вход Сигнал тактового  импульса
16 INTА Выход Подтверждение прерывания
17 RC Выход Приём
18 TR Выход Выдача
19 SYN Вход Синхронизация
20 5 В - Напряжение  питания
21 HLDA Выход Подтверждение запроса шин
22 С1 Вход Сигнал тактового импульса
23 RDY Вход Готовность
24 WI Выход Ожидание
25 A0 Выход Адресные  шины микросхемы
26 A1
27 A2
28 12 В - Напряжение  питания
29 A3 Выход Адресные  шины микросхемы
30 A4
31 A5
32 A6
33 A7
34 A8
35 A9
36 A15
37 A12
38 A13
39 A14
40 A11
 
      Восьмиразрядное арифметико-логическое устройство микропроцессора обеспечивает выполнение арифметических и логических операций над двоичными данными, представленными в дополнительном коде, а также обработку двоично-десятичных упакованных чисел.
      В состав блока регистров входят: 16-разрядный регистр адреса команды (IP), 16-разрядный регистр указателя стека (SP), 16-разрядный регистр временного хранения (WZ), 16-разрядная схема инкремента-декремента и шесть 8-разрядных регистров общего назначения (В, С, D, E, H, L), которые могут использоваться и как три 16-разрядных регистра (ВС, DE, HL).
      Микропроцессор  выполняет команды по машинным циклам. Число циклов, необходимое для выполнения команды, зависит от ее типа и может быть от одного до пяти. Машинные циклы выполняются по машинным тактам. Число тактов в цикле определяется кодом выполняемой команды и может быть от трех до пяти. Длительность такта равна периоду тактовой частоты и при частоте 2,0 МГц составляет 500 нс.
      Система команд микропроцессора состоит  из 78 базовых команд, которые можно разделить на пять групп:
    команды передачи данных — используются для передачи данных из регистра в регистр, из памяти в регистр, из регистра в память;
    арифметические команды — используются для сложения, вычитания, инкремента или декремента содержимого регистров или ячейки памяти;
    логические команды: И.ИЛИ, исключающее ИЛИ, сравнение, сдвиги;
    команды переходов — используются для условных и безусловных переходов, вызова подпрограмм и возврата из них;
    команды управления, ввода/вывода и работы со стеком — используются для управления прерыванием, регистром признаков, ввода и вывода информации.
      В микропроцессоре КР580ВМ80А принят формат информационного слова, представляющего собой 8-разрядаое двоичное слово (байт). Формат информационного слова (данных):
      где D7 — старший разряд слова, DO — младший разряд. Отрицательные числа хранятся в памяти в дополнительном коде.
      Формат  команды зависит от типа операции и может быть одно- двух- или трехбайтовым. Байты двух- и трехбайтовых команд должны храниться в ячейках памяти, следующих одна за другой. Адрес первого байта всегда является адресом кода операции. Формат команд микропроцессора:
      Операнды  команд могут храниться в программно доступных регистрах микропроцессора или памяти. Для указания операнда в регистре используются регистровая и регистровая неявная адресации, для указания операнда в памяти — непосредственная, прямая, косвенная регистровая и стековая адресации.
      Регистр признаков микропроцессора используется для хранения пяти битов признаков, которые вырабатываются в результате выполнения некоторых операций:
    S — бит знака; равен 1, если старший значащий разряд результата операции равен 1 (т. е. результат операции — отрицательное число);
    Z — бит нуля; равен 1, если результат операции равен нулю;
    АС — бит вспомогательного переноса; равен 1, если при выполнении операции был перенос из третьего разряда сумматора в четвертый;
    С — бит переноса; равен 1, если при выполнении операции был перенос из седьмого разряда сумматора или заем в седьмой разряд сумматора;
    Р — бит четности; равен 1, если число единиц результата операции четное.
      Основные  параметры микросхемы в диапазоне температур от—10 до + 70°С и напряжениях питания +5,0 В±5 %; +12,0 В±5%; -5,0 В±5%. 

      Системный контроллер КР580ВК28.
      Системный контроллер в данном курсовом проекте  построен на БИС КР580ВК28 – системный котроллер и буферный регистр данных, применяется в микропроцессорных системах на базе микропроцессора КР580ВМ80А для формирования управляющих сигналов и как буферный регистр данных.
      Системный контролер формирует управляющие  сигналы по сигналам состояния микропроцессора  при обращении к ЗУ: MEMR и MEMW, при обращении к УВВ: IOR и IOW, INTA, а также обеспечивает прием и передачу 8-разрядной информации между каналом данных микропроцессора по входам D7-D0 и системным каналом по входам DB7-DB0.
      Условно-графическое  обозначение системного контроллера представлено на рисунке 3.
 Системный контролер  состоит из двунаправленной буферной схемы данных, регистра состояния и дешифратора управляющих сигналов.
Таблица 2 Назначения выводов КР580ВК28
  Номер 
вывода
Обозначение 
вывода
Назначение  вывода
1 STB Стробирующий  сигнал
2 HLDA Подтверждение захвата
3 TR Выдача информации
4 RC Прием информации
13 DB0 Канал данных системы
16 DB1
11 DB2
9 DB3
5 DB4
18 DB5
20 DB6
7 DB7
15 D0 Канал данных микропроцессора
17 D1
12 D2
10 D3
8 D4
19 D5
21 D6
8 D7
14 GND Общий
22 BUSEN Управление  передачей данных и выдачей сигналов
23 INTA Подтверждение запроса преывания
24 RD Чтение ЗУ
25 RDIO Чтение УВВ
26 WR Запись в  ЗУ
27 WRIO Запись в  УВВ
28 UCC Напряжение  питания +5B
 
 
 
 
 
 
 
 
 
      Рис.3  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Регистры КР580ИР82
      Регистры  КР580ИР82 применяется для формирования и буферизации шины адреса МПС, а также для хранения кода команды RST3. 

Таблица 3 Назначения выводов КР580ИР82
                Номер 
              вывода
              Обозначение 
              вывода
              Назначение  вывода
              1
              DI0 Информационный  вход нулевого разряда
              2 DI1 Информационный  вход первого разряда
              3 DI2 Информационный вход второго разряда
              4 DI3 Информационный  вход третьего разряда
              5 DI4 Информационный  вход четвёртого разряда
              6 DI5 Информационный  вход пятого разряда
              7 DI6 Информационный  вход шестого разряда
              8 DI7 Информационный  вход седьмого разряда
              9 EO Вход разрешения выхода
              10 GND Общий
              11 STB Стробирующий  вход
              12 DO7 Информационный  выход седьмого разряда
              13 DO6 Информационный  выход шестого разряда
              14 DO5 Информационный  выход пятого разряда
              15 DO4 Информационный  выход четвёртого разряда
              16 DO3 Информационный выход третьего разряда
              17 DO2 Информационный  выход второго разряда
              18 DO1 Информационный  выход первого разряда
              19 DO0 Информационный  выход нулевого разряда
              20 +Ucc Питание
            Рис.4
      Генератор тактовых импульсов  КР580ГФ24
      Тактовый  генератор КР580ГФ24 используется в данной МПС для генерации тактовых   импульсов и    формирования сигнала     сброса.    Условно-графическое обозначение генератора тактовых импульсов представлено на рисунке 4.
Таблица 4 Назначения выводов КР580ГФ24
                  Номер 
                вывода
                Обозначение 
                вывода
                Назначение  вывода
                1 RESET Выход сброса
                2 RESIN Вход сброса
                3 RDYIN Вход готовности
                4 READY Выход готовности
                5 SYNC Вход синхронизации
                6 CТТЛ ТТЛ тактовый выход  второй фазы
                7 STSTB Выход строба состояния
                8 GND Общий
                9 +12V Ucc2
                10 F2 Тактовый выход  второй фазы
                11 F1 Тактовый выход  первой фазы
                12 OSC Выход генератора гармонических сигналов
                13 TANK Вход колебательного контура
                14 XTAL1 Вход 1 кварцевого резонатора
                15 XTAL2 Вход 2 кварцевого резонатора
                16 +5V Ucc1
      Рис.5
     Параллельно программируемый интерфейс К580ВВ55А 

      Микросхема  КР580ВВ55 представляет собой универсальную  программно-программируемую интерфейсную БИС, с помощью которой возможна организация обмена в параллельном формате практически с любым  периферийным оборудованием. Микросхема может быть использована для организации синхронного и асинхронного обмена, обмена в режиме прерывания программы. Внешний вид микросхемы показан на рис 7. В состав БИС входят три 8-разрядных канала (буферных регистра) РА, РВ, РС и схема управления с регистром управляющего слова. Обмен информацией между каналами ввода-вывода и шиной данных микропроцессорной системы производится через двунаправленную шину D0-D7 и буфер данных в соответствии с сигналами на входах RD\, WR\, CE\, а также сигналами А0, А1, определяющими адрес канала ввода-вывода (табл. 5).
      Перед началом работы программным способом, путем передачи в БИС специальных команд инициализации, назначаются режимы работы каждого из каналов. Последующее обращение к каналу ввода-вывода осуществляется командами IN( ввод ) и OUT( вывод ). В случае обращения по команде ввода-вывода при наличии на старших разрядах шины адреса нужного сочетания сигналов на входе СЕ\ БИС КР580ВВ55А с помощью внешнего адресного дешифратора формируется сигнал низкого уровня. Сигналы младших разрядов А0 и А1 шины адреса поступают на БИС непосредственно и адресуют регистры каналов РА, РВ, РС или регистр управляющего слова ( табл. 5).
      В процессе работы при необходимости  изменения структуры ввода-вывода в управляющий регистр программным способом заносится соответствующее управляющее слово. Содержание этого слова задает один из трех возможных режимов работы каналов ввода-вывода: основного ( режим 0 ); стробируемого однонаправленного ( режим 1 ); стробируемого двунаправленного ( режим 2 ). Хотя задание режимов для каналов РА, РВ осуществляется одной командой назначения режима, эти каналы могут работать одновременно в различных режимах. При изменении режима содержимое регистров каналов и триггеров регистра состояния устанавливается в нуль.
      При работе в режиме 0 информация, поступающая  на БИС с шины данных, запоминается в буферном регистре соответствующего канала и сразу же передается на его выходы. При вводе информации данные с каналов РА, РВ, РС записываются в буферные регистры этих каналов без стробирования и далее при поступлении сигнала RD\ передаются на шину данных. Обычно этот режим используется для ввода и вывода медленно изменяющихся данных или каких-нибудь постоянных значений. В режиме 0 направление передачи определяется отдельно для каждого из каналов.
      Режимы  работы каналов РА и РВ могут быть заданы независимо друг от друга. Канал  РС делится на две части РС7-РС4 и РС3-РС0, режимы работы которых определяются соответственно режимами работы каналов  РА и РВ, если последние работают в режиме 1 или 2. Если эти каналы работают в режиме 0, каждая половина канала РС может работать как отдельный канал в режиме 0, который позволяет организовать синхронный обмен информацией между микропроцессором и внешними устройствами.
      Режим 1 обеспечивает возможность однонаправленной асинхронной передачи информации между микропроцессором и внешними устройствами. При этом каналы РА и РВ используются как регистры данных, а канал РС -для приема и формирования сигналов, сопровождающих асинхронный обмен. Для этого в состав канала РС входят два триггера разрешения готовности, допускающие установку и сброс, программным способом, а также схемы, которые осуществляют асинхронную запись информации в регистры каналов РА, РВ из внешнего устройства ( либо наоборот ) и формируют в зависимости от состояния триггеров сигнал запроса на прерывание. Особенностью канала РС является возможность установки и сброса любого из его разрядов программным способом.
      В режиме 2 может работать только канал  РА, используемый в качестве буфера двунаправленной магистрали. Пять разрядов канала РС применяются для формирования сигналов управления магистралью. Процедура ввода либо вывода инициализируется сигналом запроса на прерывание, который поступает из БИС в микропроцессор. Микропроцессор в соответствии с подпрограммой обработки запроса на прерывание начинает либо ввод, либо вывод информации из внешнего устройства.
      Сигналы, управляющие работой портов, формируются  в соответствии с форматом управляющего слова MS и хранятся в регистре СW, приведенным на табл. 5.
      Важной  функциональной особенностью порта  С является возможность независимого управления (установка/сброс) разрядами его буферного регистра с помощью управляющего слова BSR (Bit Set/Reset), адресуемого командой OUT к регистру CW, но не записываемого в нем. Формат управляющего слова BSR представлен на рис. 6.
       

     
     Рис.6. Формат управляющего слова ППА
 

     
            D0-D8 входы/выходы данных на системную шину
            PA0-PA7 входы/выходы данных канала А связи с объектом
            PB0-PB7 входы/выходы данных канала В связи с объектом
            PC0-PC7 входы/выходы данных канала С связи с объектом
            CS вход выбора микросхемы
            A0,A1 входы выбора канала с обьектом
            RD вход чтения данных
            WR вход записи данных
            SR вход сброса микросхемы 
             

     Рис. 7 

Программируемый счетчик/таймер К580ВИ53 

      Микросхема  КР580ВИ53 предназначена для задания  временных интервалов в микропроцессорных  системах, может использоваться как счетчик внешних событий, программируемый делитель частоты, одно вибратор с программируемой длительностью импульса. Она размещается в пластиковом корпусе с 24 выводами ( см. рис. П4.1), требует питания 5В и потребляет мощность 1 Вт.
      В состав БИС КР580ВИ53 входят три независимых 16-разрядных счетчика, работающих на вычитание в двоичном или двоично-десятичном коде. На входы счетчиков CLK0, CLK1, CLK2 поступают импульсы тактового генератора или подсчитываемые импульсы с внешних устройств. Прием этих импульсов разрешается сигналами стробирования G0, G1, G2. При равенстве содержимого какого-либо счетчика нулю вырабатывается один из сигналов OUT0, OUT1, OUT2, которые могут использоваться как сигналы запросов на прерывание процессора. Режимы работы каждого из счетчиков задаются независимо друг от друга занесением управляющего слова в специальный регистр. Начальные значения счетчиков также загружаются в БИС через шину данных D0-D7. Кроме того, содержимое счетчиков может быть в любой момент считано микропроцессором. Считывание содержимого управляющего регистра невозможно. Обычно БИС подключается к шинам микропроцессорной системы как внешние устройство. Однако, возможна организация микропроцессорной системы, при которой обращение к КР580ВИ53 осуществляется как к ячейкам ОЗУ. В любом случае БИС КР580ВИ53 соответствуют четыре адреса. Инициализация каждого счетчика осуществляется занесением управляющего слова в соответствующий регистр. Наряду с номером счетчика это слово задает запись или считывание одного или двух байтов содержимого счетчика, режим его работы и двоичную или двоично-десятичную систему счисления. Вслед за управляющим словом в указанный счетчик должно быть занесено его начальное содержимое. При занесении обоих байтов содержимого счетчика они заносятся последовательно при одинаковых значениях сигналов А0, А1. Сигналы OUT0, OUT1, OUT2 вырабатываются после поступления на вход счетчика CLK0, CLK1 или CLK2 n+1 импульса, где n - начальное содержимое счетчика. Считывание байтов текущего содержимого счетчика микропроцессором при единичных значениях разрядов D4, D5 управляющего слова также осуществляется последовательно при одинаковых значениях сигналов А0, А1. Каждый из счетчиков может работать в одном из шести режимов.
      В режиме 0 счетчик функционирует как программируемый таймер. Сигнал OUT после занесения управляющего слова имеет низкий уровень. Уменьшение содержимого счетчика под действием импульсов, поступающих на вход счетчика CLK, начинается сразу же после занесения в счетчик начального значения, причем на счетчик воздействуют только импульсы, поступающие при высоком уровне сигнала G. Если во время работы микропроцессор осуществляет занесение нового начального содержимого, то после первого байта счет останавливается, а после второго - счет начинается с нового начального значения.
      В режиме 1 счетчик используется в  качестве программируемого одно вибратора. Сигнал OUT снимается при поступлении  первого импульса после установки  сигнала G. При окончании счета  сигнал OUT устанавливается. Занесение в счетчик нового значения при низком уровне сигнала OUT не изменяет длительности отрабатываемого импульса. Вновь занесенное значение определяет длительность импульса на выходе OUT после следующего положительного фронта сигнала G. Текущее положение счетчика может быть считано в микропроцессор в любой момент времени. Сигнал OUT появляется при поступлении n+1 -го импульса после последнего положительного фронта сигнала G, в связи с чем повторный запуск может быть осуществлен до окончания отрабатываемого импульса.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.