Реферати

Реферат: Універсальний одноплатний контроллер на однокристальной ЕОМ

Засобу формування елементарних математичних представлень у дітей у дитячому саду. Засобу формування елементарних математичних представлень у дітей у дитячому саду Процес формування елементарних математичних представлень здійснюється під керівництвом педагога в результаті систематично проведеної роботи на заняттях і поза ними, спрямованої на ознайомлення дітей з кількісними, просторовими і тимчасовими відносинами за допомогою різноманітних засобів.

Особистість у соціології. Семінар №3.1. Поняття особистості. Особистість як соціальний тип. Що таке особистість? Для того, щоб відповісти на це питання, необхідно насамперед, провести розмежування понять "людина", "індивід", "особистість". Поняття

Активні операції, їхня роль і місце в банківській діяльності. Класифікація активних операцій. Думки вітчизняних учених.

Комп'ютер у сучасному офісі і його екологічній безпеці. М. О. по РФ МГТУ " СТАНКИН " КАФЕДРА "ТЕХНОЛОГІЧНЕ ПРОЕКТУВАННЯ" ЗВІТ ПО ТЕХНОЛОГІЧНІЙ ПРАКТИЦІ НА ТЕМУ: КОМП'ЮТЕР В ОФІСІ І ЙОГО ЕКОЛОГІЧНІЙ БЕЗПЕЦІ

Правовий статус безробітного поняття, права й обов'язки, гарантії, порядок реєстрації безраб. Зміст Теоретичне питання. Правовий статус безробітного: поняття, права й обов'язки, гарантії, порядок реєстрації безробітного громадянина 3

1. Введення

Тема курсового проекту «Універсальний одноплатний контроллер на однокристальной ЕОМ» запропонована цикловою комісією спеціальності 2201 «Обчислювальні машини, системи, комплекси і мережі» і затверджена директором Краснодарського коледжа електронного приладобудування.

Розвиток мікроелектроніки і широке застосування її виробів в промисловому виробництві, в пристроях і системах управління самими різноманітними об'єктами і процесами є в цей час одним з основних напрямів науково-технічного прогресу.

Використання мікроелектронних коштів у виробах виробничого і культурно-побутового призначення не тільки приводить до підвищення техніко-економічних показників виробів (вартості, надійності, споживаної потужності, габаритних розмірів) і дозволяє багато разів скоротити терміни розробки і відсунути терміни "морального старіння" виробів, але і додає їм принципово нові споживчі якості (розширені функціональні можливості, модифицируемость, адаптивность і т. д.).

Перше повідомлення про створення мікропроцесора з'явилося в 1972 р. Через 13 років в 1985 р. у всьому світі вже працювали понад 30 млн. ОЕВМ. Мікропроцесори і ОЕВМ - це досить складні пристрої, хоч діапазон їх використання дуже широкий. Головні достоїнства микропроцессорной техніки - це компактність, економічність, універсальність невисока вартість, масовість застосування. Завдяки своїм властивостям мікропроцесори знайшли застосування як в системі управління космічними польотами, так і в дитячих іграшках; ОЕВМ використовуються для управління побутовими приладами і роботами, станками з числовим програмним управлінням і т. п.

За останні роки в мікроелектроніці бурхливий розвиток отримав напрям, пов'язаний з випуском однокристальних ОЕВМ, які призначені для "интеллектуализации" обладнання різного призначення. Однокристальние (однокорпусние) ЕОМ являють собою прилади, конструктивно виконані у вигляді БІС і включаючі в себе всі складові частини "голої" микроЕВМ: мікропроцесор, пам'ять програм і пам'ять даних, а також інтерфейсні схеми, що програмуються для зв'язку із зовнішньою середою. Використання ОЕВМ в системах управління забезпечує досягнення виключно високих показників ефективності при так низькій вартості (в багатьох застосуваннях система може складатися тільки з однієї БІС ОЕВМ), що ОЕВМ, видимо, немає розумної альтернативної елементної бази для побудови керівників і/або регулюючих систем. До теперішнього часу більш двох третин світового ринку микропроцессорних коштів складають саме однокристальние ЕОМ.

Вітчизняна мікроелектронна промисловість освоїла широкомасштабний випуск однокристальних ЕОМ, по суті що являють собою особливий клас обчислювальної техніки. До цього класу можна віднести: 4-битние ОЕВМ серій 1814, 1820, 1829 і 1013; 8-битние ОЕВМ серії 1816.

2. Огляд однокристальних ЕОМ

З розвитком електроніки змінилася елементна база ЕОМ - з'явилися машини на транзисторах, а потім на мікросхемах. Однак по традиції продовжували розроблятися великі і могутні ЕОМ. І ось в середині 60-х років з'явився новий клас обчислювальних машин - однокристальние ЕОМ.

Розробники ОЕВМ виходили з того, що не скрізь потрібні всі (максимальні) можливості великих ЕОМ, не завжди потрібно велика точність обчислень, великі об'єми пам'яті або тривале зберігання проміжних результатів. Зате для цілого ряду застосувань, таких, як управління виробничим обладнанням або науковим експериментом, необхідно вводити і виводити спеціальні сигнали, враховувати течію часу, реагувати на події, що випадково відбуваються.

Разом з цим, є те мінімальне ядро, без якого апаратура ще не ЕОМ. Ці компоненти вже давно визначилися: арифметико-логічний пристрій (АЛУ), процесор, оперативно запам'ятовуючий пристрій (ОЗУ), пристрої введення/висновку.

2.1. ОЕВМ МК 48

НайПростіша в серії 1816 ОЕВМ МК48, має на кристалі наступні аппаратурние кошти: процесор розрядністю 1 байт; стерте ПЗУ програм, що програмується ємністю 1 Кбайт, ОЗУ даних ємністю 64 байта; 8-битний таймер/лічильник, що програмується; схеми введення/висновку, що програмуються; блок векторного переривання від двох джерел; генератор; систему синхронізації і управління.

Микроконтроллер МК48 конструктивно виконаний в корпусі БІС з 40 зовнішніми висновками. Всі висновки електрично сумісні з елементами ТТЛ, входи являють собою одиничне навантаження, а виходи можуть бути навантажені одним ТТЛ-навантаженням.

Структурна схема МК48 показана на малюнку 1. Основу структури МК утворить внутрішня двонапрямний 8-битная шина, яка зв'язує між собою всі пристрої БІС: арифметическо-логічний пристрій (АЛУ), пристрій управління, пам'ять і порти введення/висновку інформації.

Значно більше за складну і розвинену ОЕВМ, побудовану на основі однокристального мікропроцесора МК51, має в своєму складі такі аппаратурние кошти: процесор, до складу якого входять 1-байтное АЛУ і схеми аппаратурной реалізації команд множення і ділення; стерте ПЗУ програм ємністю 4 Кбайта, ОЗУ даних ємністю 128 байт; два 16-битних таймери/лічильники; схеми введення/висновку, що програмуються (32 лінії); блок9 дворівневих векторних переривання від п'яти джерел; асинхронний канал дуплексного послідовного введення/висновку інформації з швидкістю до 375 кбит/з; генератор, схему синхронізації і управління.

Однокристальная ЕОМ виконана на основі високоуровневой n-МОП технології і випускається в корпусі БІС, що має 40 зовнішніх виходів. Для роботи ОЕВМ потрібно одне джерело електроживлення +5В. Чотири що програмуються порти введення-висновку взаємодіють зі середою в стандарті ТТЛ-схем з трьома станами виходу.

Корпус ОЕВМ має два висновки для підключення кварцового резонатора, чотири висновки для сигналів, керуючих режимом роботи і вісім ліній порту 3, які можуть бути запрограмовані користувачем на виконання спеціалізованих (альтернативних) функцій обміну інформацією зі середою.

2.2. ОЕВМ серії 1816.

Структури ОЕВМ серії 1816 і їх команд такі, що у разі необхідності функціонально-логічні можливості можуть бути розширені. З використання зовнішніх додаткових БІС постійної і оперативної пам'яті адресний простір може бути значно розширено, а шляхом підключення різних інтерфейсних БІС число ліній зв'язку ОЕВМ з об'єктом управління може бути збільшено практично без обмежень.

ОЕВМ серії 1816 вимагають одного джерела електроживлення напруженням +5В ± 10%, розсіюють потужність біля 1,5 Вт і працюють в діапазоні температур від 0 до 700С. по входах і виходах серії 1816 електрично сумісні з інтегральними схемами ТТЛ.

ОЕВМ МК 48 може працювати в діапазоні частот синхронізації від 1 до 6 МГц, а мінімальний час виконання команди становить 2,5 мкс. ОЕВМ МК 51 може працювати в діапазоні частот від 1.2 до 12 МГц, при цьому мінімальний цикл виконання команди рівний 1 мкс, а швидкодія дорівнює одному мільйону коротких операцій в секунду.

З такої короткої характеристики однокристальних ЕОМ серії 1816 видно, що ці прилади володіють значними функціонально-логічними можливостями і являють собою ефективний засіб комп'ютеризації (автоматизації на основі застосування засобів і методів обробки даних і цифрового управління) різноманітних об'єктів і процесів.

Сімейство ОЕВМ серії 1816 має в своєму складі різні модифікації, відмінні один від одного ознаками: частота синхронізації, ємність резидентної пам'яті даних або програми.

2.3. ОЕВМ МК35

ОЕВМ МК35 призначена для виконання наступних функцій:

обчислення. адрес операндів і команд.

обмін інформацією з іншими пристроями; підключеними до системної магістралі;

обробка операндів;

об р аботка п р е р иваний від клавіатури і пристроїв користувача, підключеної до роз'єм порту введення-висновку.

Процесор є єдиним активним пристроєм ОЕВМ, керуючим циклами звернення до системної магістралі і обробляючого пр е ривания від пасивних пристроїв, які можуть посилати або приймати інформацію тільки під управлінням пр об цессора.

МК 35 працює в БК з тактовою частотою 3 МГц і містить наступні основні функціональні блоки:

16-розрядний операцио н ний блок, службовець для формування адрес команд і операндів, виконання логич е ских і арифметичних опера ц ий, зберігання операндів і результатів;

блок микропрограммного управ ле ния, що виробляє последовател ь ность микрокоманд, соот в етствую щу ю коду прийнятої м а шинної команди. Цей блок побудований на базі логічної матриці, що програмується (ПЛМ). з одержащей 250 логічних творів;

блок переривань, организующий пріоритетну систему переривань ( прийом і п редварительная обробка зовнішніх і внутрішніх запитів на переривання);

інтерфейсний блок, об беспечивающий обмін інформацією між мікропроцесором ром і іншими пристроїв а мі, по д ключ е нними до сист е мною магістралі. Цей же, блок ос уществляет арбітраж при операціях прямого доступу до п а мяти, формир у ет

послідовність. керуючих сигналів:

блок з і з ті мною магістралі, зв'язуючі внутрішню магістраль однокристального мікропроцесора із зовнішньою, керівник підсилювачами прийому і передачі ин формації на суміщене виведення і даних;

схема тактуючого, що забезпечує синхронізацію роботи внутрішніх блоків мікропроцесора.

Система команд, реалізована в ПЛМ блоку микропрограммного управління мікропроцесора К1801BM1, співпадає з системою команд найбільш поширених вітчизняних мини- і ОЕВМ типу «Електроника 60» (ДВК-2. 3, 4 і т. п.) і практично аналогічна прийнятій для комп'ютерів серії DEC. Передбачений також ряд спеціальних команд, призначених для роботи з системним ПЗУ К1801РЕ1.

Загальні характеристики ОЕВМ МК35 представлені в таблиці 1.

табл. 1

Представлення чисел

В додатковому коді з фіксованою комою

Види команд

Безадресні, одноадресние, двухадресние

Види адресації

Регістрова, регістрова непряма, автоинкрементная, автоинкрементная непряма, автодекрементная, автодекрементная непряма, індексна, індексна непряма

Кількість регістрів загального значення

8

Кількість рівнів переривання

4

Тип системної магістралі

Q-bus (МПИ, ОСТ 11.305.903-80)

Адресний простір, Кб

64

Тактова частота, МГц

До 5

Максимальна швидкодія при виконанні регістрових операцій, оп./з

До 500000

Споживана потужність, Вт

Не більше за 1

Напруження живлення, В

+5 (±5%)

Рівні сигналів, В: «лог.0»(активний рівень)

Менше за 0,5

«лог.1»

Більше за 2,4

Навантажувальна здатність по струму, мА

3,2

Ємність навантаження, пФ

До 100

Технологія виготовлення

N-МОП

Конструкція

Плананарний металлокерамический корпус з 42 висновками

Аналіз основних ознак МК серії 1816 показує, що МК 48 і МК 51 доцільно використати на етапі дослідно-конструкторської розробки і відладки систем, а також в малосерийних виробах. Однокристальное ЕОМ МК49 має масочное ПЗУ програм, і тому його потрібно застосовувати в крупно-серийних виробах. ОЕВМ, в яких немає резидентної пам'яті програм, використовують, як правило, не в кінцевих виробах, а в автономних відлагоджувальний пристроях і многофункциональних контроллерах, що програмуються, де як програми і дані використовуються зовнішні БІС і є кошти завантаження програм.

2.4. СМ 1800.

Однокристальние ЕОМ на основі 16-розрядного мікропроцесора типу К1810ВМ86 представлені наступними серіями ЄС 1840, ЄС 1841, ЄС 1842, «Іскра 1030», «Іскра 1030М», «Нейрон І9.66» і відносяться до класу 16 розрядних. У них отримав подальший розвиток програмно-модульний принцип, реалізований в моделях сімейства СМ 1800. Вони забезпечували підвищення середньої продуктивності в 8-10 раз в порівнянні з моделями СМ 1800 (до 170 тис. оп./з.). Був значно збільшений об'єм оперативної і зовнішньої пам'яті. Схемотехнические рішення дозволяли адресувати до 16 Мбайт оперативної пам'яті. Для виявлення помилок в модулях пам'яті застосовувалися кошти корекції помилок по коду Хеммінга.

Значно були розширені можливості організації зовнішньої пам'яті на дисках. Нарівні з гнучкими мини-дисками (діаметром 133 мм) застосовувалися жорсткі диски типу «вінчестер» ємністю 14. .. 160 Мбайт, що дозволяло будувати досить могутні бази даних. У складі периферійних пристроїв використовувалися дисплеї, що друкують пристрої матричного типу і типу «ромашка».

Операційні системи забезпечували побудову як систем реального часу, так і інструментальних і давали можливість застосування користувачами великого числа пакетів прикладних програм на базі операційних систем СР/М-86 і MSDOS.

універсальна 16-розрядна ОЕВМ СМ1810 призначена в основному для застосування в ГПС і АСУ ТП, САПР, в локальних і відкритих мережах, в контроллерах для вбудування в обладнання, в оргсистемах і в сферах обслуговування. Структура СМ1810 базується на розширенні магістрально-модульної структури 8 розрядних моделей СМ1800 і забезпеченні апаратної і програмної сумісності з ними. Це дозволяє використати в СМ1810 кошти передачі даних, УСО і інші пристрої, розроблені для СМ1800. модуль центрального процесора МЦП-16 є основним компонентом СМ1810, обробляє логічну і арифметичну інформацію, виконаний із застосуванням БІС серії К1810 і забезпечує формування інтерфейсів І41, ИРПР-М, С2. У складі модуля двухвходовое ОЗУ об'ємом 256 Кбайт з корекцією помилок, перепрограммируемое ПЗУ об'ємом до 64Кбайт, таймер, БІС введення-висновку і роз'єм для підключення БІС арифметичного співпроцесора. Модуль МЦП-16 забезпечує безпосереднє підключення ПУ, що друкують пристроїв і дисплея, не займаючи інтерфейса І41, а у разі автономного застосування може виконувати функції локальної микроЕВМ

ОЕВМ СМ1814 являє собою варіант СМ1810 для використання в промислових виробництвах з обмеженим доступом обслуговуючого персоналу, головним чином в локальних технологічних мережах, ГСП, АСУ ТП. У СМ1814 можуть входити всі модулі, блоки розширення модульні джерела живлення і кроси з складу СМ1810, включаючи периферійні пристрої (дисплей, друкуючий пристрій з інтерфейсами ИРПС/С2). ОЕВМ СМ1814 містить в основному УСО в промисловому виконанні, блок введення сигналів низького рівня, термометрів опорів і термопар СМ9306 і блок формування поправки СМ3907. ЕОМ СМ1814 використовується без НМД. Все програмне забезпечення міститься в ППЗУ модуля МЦП-16 і в модулях репрограммируемой пам'яті МППЗ або завантажується по каналах зв'язку в ОЗУ. Функціонування СМ8141 в реальному часі підтримується операційною системою ОС СРП-1810.

3. Опис схеми електричної структурної

Розглянемо роботу універсального одноплатного микроконтроллера на однокристальной ЕОМ на основі схеми електричної структурної, показаній в графічній частині лист 2 Е1.

Микроконтроллер складається з наступних вузлів:

- однокристальной ЕОМ зі схемою зовнішнього тактового генератора і схемою формування сигналу «скидання»;

- регістр-клямки молодшого байта адреси зовнішнього запам'ятовуючого пристрою;

- пам'яті програм, об'ємом 4 Кбайта;

- пам'яті даних, об'ємом 1 Кбайт зі сторінковою адресацією 256 байт на сторінку і схемою вибору ОЗУ;

- схеми управління записом-читанням зовнішніх пристроїв;

- адаптера паралельного інтерфейса зі схемами приймача і передавача по стандарту ИРПС;

- трехканального таймера;

- контроллера клавіатури і індикації;

- схеми переривань.

Тактовий генератор виробляє синхронізуючі імпульси тактової частоти, які дозволяють синхронізувати роботу ЕОМ і інших вузлів микроконтроллера. Кварцовий резонатор, що виробляється опорну частоту синхронізації, підключається до висновків Х1 і Х2. Х1 є входом, а Х2 - виходом генератора, здатного працювати в діапазоні частот від 1 до 6 МГц.

Схема формування сигналу скидання забезпечує правильну послідовність скидання периферійних БІС і ОЕВМ. Сигнал скидання виконує наступні дії: скидає лічильник команд і покажчик стека; встановлює порт BUSв високоимпедансное стан, а порти Р1 і Р2 - на режим введення; вибирає банк регістрів 0 і банк пам'яті 0; забороняє переривання; зупиняє таймер і видачу синхросигнала на висновок Т0; скидає прапор переповнення таймера і прапор користувача.

Регістр-клямка фіксує байт адреси зовнішнього ЗУ, що передається по шині даних. Підключення БІС пам'яті програм і даних особливостей не має. Логічна схема умовних переходів МК дозволяє програмі перевіряти не тільки ознаки, але і умови, зовнішні по відношенню до МК. По командах умовного переходу у разі задоволення умови, що перевіряється в лічильник команд з другого байта команди завантажується адреса переходу.

Лінія запиту переривання від зовнішнього джерела перевіряється кожний машинний цикл під час дії сигналу САВП. При обробки переривання, як і при виклику підпрограм вміст лічильника команд і старшої тетради ССП зберігається в стеку.

Порт введення/висновку BUS являє собою двонапрямний буфер з трьома станами і призначений для побайтного введення, виведення або /висновку інформації.

4. Вибір елементної бази

Характеристики ИМС:

Р потр = 2640 мВт:

t вибір = 750 нс.

Висновки:

20 - загальний:

40 - живлення.

Для створення схеми електричної принципової універсального одноплатного микроконтроллера в курсовому проекті використовуються інтегральні мікросхеми серій КР1816, КР580, КР573. Серія КР580 представлена мікросхемами, що мають велике функціональне значення в схемі електричній принциповій центрального процесора.

Однокристальная ЕОМ представлена БІС КР1816ВЕ35. Серія КР1816 розробляється по n-МДП технології. ОЕВМ КР1816 призначена для використання як микроконтроллера для якого потрібно короткі програми відладки програм управління на стадії розробки і впровадження. ИМС КР1816 має 12-розрядний лічильник команд. ОЕВМ містить на своєму кристалі ОЗУ 64 байта. ИМС не має ПЗУ, але є можливість розширення ПЗУ. Умовне графічне позначення (УГО) представлена на мал. 2.

Адаптер паралельного інтерфейса побудований на ИМС КР580ВВ55А, який забезпечує стробоване і нестробоване введення/висновки інформації по паралельних каналах зв'язку, збір даних із зовнішніх вимірювальних пристроїв і (або) управління виконавчими пристроями.

Рис. 3.

Характеристики ИМС:

Р потр = 680 мВт:

t вибір = 110 нс.

Мікросхема КР580ВВ55А - пристрій введення/висновку паралельної інформації, що програмується, застосовується як елемент введення/висновку загального призначення, що сполучає різні типи периферійних пристроїв з магістраллю даних систем обробки інформації. Умовне графічне позначення мікросхеми приведене на мал. 3. Призначення висновків приведене в таблиці 2.

Обмін інформацією між магістраллю даних систем і мікросхемою КР560ВВ55А здійснюється через 8-розрядний двонапрямний трехстабильний канал даних (D). Для зв'язку з периферійними пристроями використовуються 24 лінії введенню/висновку, згруповані в три 8-разрядих каналаВА, ВВ, ВР, напрям передачі інформації, і режими роботи яких визначаються програмним способом.

Характеристики ИМС:

Р потр =420 мВт:

t вибір =50 нс.

Висновки:

12 - загальний:

24 - живлення.

Рис. 4.

Таймер побудований на ИМС КР580ВИ53, він необхідний для вимірювання тимчасових інтервалів (частоти, періоду, тривалості) або підрахунку числа подій. Один з лічильників мікросхеми (нульової) служить для завдання тактової частоти приймача і передавача адаптера послідовного інтерфейса.

Умовне графічне позначення представлене на мал. 4.

Мікросхема КР580ВІ53 - трехканальное пристрій (таймер), що програмується, призначено для організації роботи микропроцессорних систем в режимі реального часу. Мікросхема формує сигнали з різними тимчасовими параметрами. Таймер (ПТ), що Програмується реалізований у вигляді трьох незалежних 16-розрядних каналів із загальною схемою управління. Кожний канал може працювати в шести режимах. Програмування режимів роботи каналів здійснюється індивідуально і в довільному порядку шляхом введення керуючих слів в регістри режимів каналів, а в лічильників-запрограмованого числа байтів.

Характеристики ИМС:

Р потр = 630 мВт:

t вибір = 50 нс.

Висновки:

20 - загальний:

40 - живлення.

Рис. 5.

Керуюче слово визначає режим роботи каналу, тип рахунку (двійковий або двійково-десятеричний), формат чисел (одне- або двобайтовий).

Обмін інформацією з мікропроцесором здійснюється по 8-розрядному двонапрямний каналу даних.

Контроллер клавіатури і індикації обслуговує індикаторне табло, опитує органи управління або стану датчиків. Контроллер побудований на ИМС КР580ВВ79.

Мікросхема КР580ВВ79 - пристрій, що програмується, може застосовуватися і як самостійний пристрій при виконанні вимог, що пред'являються до електричних і тимчасових параметрів. Умовне графічне позначення представлене на мал. 5.

Мікросхема складається з двох функціонально автономних частин: клавіатурної і дисплейної.

Характеристики ИМС:

Р потр =840 мВт:

t вибір =45 нс.

Висновки:

10 - загальний:

20 - живлення.

Рис. 6.

Клавіатурна частина забезпечує введення інформації в мікросхему через «лінії возврата'RET7 склавиатури (клавіатурна матриця об'ємом 8 шарі Х 8 розрядів з можливістю розширення до 4Х8 слів Х 8 розрядів) і матриці датчиків (8 слів Х 8 розрядів), а також введення по стробуючому сигналу (8 слів Х 8 розрядів). Для зберігання інформації, що вводиться в мікросхемі передбачений зворотний магазин - оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОМ-ОЗУ) ємністю 8 байт Мікросхема дозволяє відображати інформацію на всіх відомих в цей час типах дисплеїв (дисплеї розжарювання, зі светоизлучающими діодами і інш.).

Наявність вихідної лінії запиту прериванияINTи режиму читання внутрішнього стану дозволяють використати дану мікросхему в системах з перериванням і послідовним опитом зовнішніх пристроїв. Мікросхема допускає одночасне виконання функцій введення/висновку і розрахована по виводуINTна пряме підключення до шин мікропроцесорів КР580ВМ80А і КМ1810ВМ86.

Характеристики ИМС:

Р потр =580 мВт:

t вибір =450 нс.

Висновки:

12 - загальний:

24 - живлення.

Застосування мікросхеми КР580ВВ79 в системах дозволяє повністю звільнити мікропроцесор від операцій сканування клавіатури і регенерації відображення на дисплеї.

Регістр-клямка фіксує байт адреси зовнішнього ЗУ. Регістр представлений ИМС КР580ИР82.

Мікросхема КР580ІР82 - 8-розрядний адресний регістр, призначений для зв'язку мікропроцесора з системною шиною; володіє підвищеною навантажувальною здатністю. Мікросхема КР580ІР82 - 8-розрядний регістр-«клямка» без інверсії і з трьома станами на виході.

Умовне графічне позначення мікросхем приведене на мал. 6.

Характеристики ИМС:

Р потр =500 мВт.

Висновки:

4, 12 - загальний.

Рис. 8.

Мікросхема складається з восьми однакових функціональних блоків і схеми управління. Блок містить D-тригер-«клямку» і могутній вихідний вентиль без інверсії або з інверсією. За допомогою схеми управління проводиться стробування інформації, що записується і управління третім станом могутніх вихідних вентилів.

Характеристики ИМС:

Р потр =250 мВт:

t вибір =30 нс.

Висновки:

7 - загальний:

14 - живлення.

Рис. 9

Пам'ять програм будується на ИМС К573РФ2. К573РФ2 являє собою багаторазову ПЗУ, що програмується, виконану по ЛИЗМОП технології. Стирання записаної інформації проводиться за допомогою ультрафіолетового опромінювання. Ємність ИМС 573РФ2 становить 2К*8 біт. Умовне графічне позначення мікросхеми приведене на мал. 7.

Індикація ПЗУ здійснюється за допомогою мікросхеми АЛС324Б. Дана ИМС являє собою семисегментний цифровий індикатор, червоного кольору свічення. Умовне графічне позначення представлене на мал. 8.

Схема контролю побудована на ИМС К155ЛП5. Дана мікросхема є логічним елементом «складання по модулю 2». Умовне графічне позначення показане на мал. 9.

5. Опис схеми електричної принципової

Розглянемо принцип роботи ОЕВМ являє собою систему функціональних блоків, зв'язок між якими здійснюється через єдиний системний канал обміну інформацією. Швидкість обміну даними по стандартному інтерфейсу ИРПС становить 75...960 Бод; довжина лінії зв'язку - до 3 км, число проводів в лінії - 4. інтерфейс володіє високою помехозащищенностью. МК нараховує три канали по вісім ліній введення-висновку без стробування або два канали по вісім ліній зі стробування. Передбачено п'ять лини запитів переривань.

ОЕВМ виконує програму, записану в пам'яті програм і формує всі необхідні сигнали управління обміном даними із зовнішнім ОЗУ і периферійними БІС. Порти периферійних БІС адресуються як елементи зовнішньої пам'яті даних. Для розділення операцій з пам'яттю даних і портами використовується розряд А10 адреси (висновок Р22 КР1816 ВЕ35). Зовнішні схеми тактового генератора і формування сигналу «скидання» забезпечують правильну послідовність скидання периферійних БІС і ОЕВМ. Регістр клямка фіксує байт адреси зовнішнього ЗУ, що передаються по шині даних.

ОЗУ активізується при А10 - 0 і при наявності RD або WR. Номер сторінки ОЗУ утворять розряди А8, А9 шини адреси МК, т. е. стан висновків Р20, Р21 КР1816ВЕ35 в цикле звернення до ОЗУ. Схема управління зовнішніми пристроями аналізує розряд адреси А10 і встановлює сигнали IORD і IOWT з тимчасовими співвідношеннями, відповідними ТУ на БІС серії 580.

Розряди шини адреси А0 і А1 вибирають порт всередині кожної периферійної БІС, розряди А2... А5 - кристали адаптера послідовного інтерфейса, контроллера клавіатури і індикації відповідно. Для цієї у відповідному розряді адреси повинен бути сформований сигнал Балка 0 (при А10=1), а інші три розряди повинні бути в стані Лог.1. При А10=1 і появі 0 на більш ніж одному розряді А2... А5 під час операції читання може виникнути конфлікт і збій роботи МК.

Адаптер послідовного інтерфейса зі схемами передавача і приймача реалізовує інтерфейс ИРПС для зв'язку із зовнішньою ЕОМ або пристроєм, що має аналогічний інтерфейс.

Адаптер паралельного інтерфейса КР580ВВ55 забезпечує стробоване і нестробоване введення-виведення по паралельних каналах зв'язку, збір даних із зовнішніх вимірювальних пристроїв і (або) управління виконавчими пристроями.

Таймер необхідний для вимірювання тимчасових інтервалів або підрахунку числа подій. Один з лічильників мікросхеми служить для завдання тактової частоти приймача і передавача адаптера послідовного інтерфейса.

Контроллер клавіатури і індикації обслуговує індикаторне табло, опитує органи управління або стану датчиків.

Схема переривань формує з восьми вхідних сигналів запитів переривань IR0...IR7 один сигнал запиту переривання INT для процесора, причому призначення сигналів IR0...IR3 визначені внутрішніми потребами контроллера.

6. Опис діаграм тимчасових

Розглянемо функціонування універсального одноплатного микроконтроллера на однокристальной ЕОМ по тимчасових діаграмах, показаних в графічній частині лист 3, згідно з схемою електричною принциповою в графічній частині лист 1 Е3.

6.1. Опис діаграм тимчасових регістра адреси.

При високому рівні сигналаSTBи низькому сигналаОЕмикросхеми працюють в режимі шинного формувача:

інформація на виходах Q повторюється або інвертується по відношенню до вхідний информацииD. При переході сигналаSTBиз стану високого рівня в стан низького рівня відбувається «защеплювання» інформації, що передається у внутрішньому тригері, і вона зберігається доти, поки на входеSTBприсутствует напруження низького рівня. Протягом цього часу зміна інформації на входахDне впливає на стан виходів Q. Прі переході сигналаSTBвновь в стан високого рівня стан виходів приводиться у відповідність з інформаційними входамиD.

При переході сигналаОЕв стан високого рівня все виходиQпереходят в 3-е стан незалежний від вхідних сигналовSTBиD. При поверненні сигналаОЕв стан низького рівня виходиQ, переходять в стан, відповідний внутрішнім тригерам.

При зверненні до зовнішнього пристрою мікропроцесор в початковий період циклу виконання микрокоманди видає на місцеву шину адресу цього пристрою, яка передається на системну шину необхідним числом регістрів КР580ІР82.

Як стробуючий сигнал використовується сигналALEконтроллера шини КР1810ВГ88. Дозвіл доступу до шини і відключення від неї (перехід виходів в 3-е стан) здійснюється з допомогою сигналаAENарбитра КР1810ВБ89.

6.2. Опис діаграм тимчасових блоку ОЗУ.

7. Розрахунковий розділ

Розрахунок споживаної потужності і швидкодії буде виконаний згідно з схемою електричною принциповою, показаною в графічній частині лист 1 Е3.

7.1. Розрахунок споживаної потужності.

Для розрахунку споживаної потужності були взяті початкові дані з довідкової літератури [3,5,6,8]. Розрахунок споживаної потужності виконуємо по формулі

Рпотр=Iпотр*Uи. п.(7.1)

гдеIпотр- струм споживання;

Uи. п.- напруження джерела живлення.

Расчитаем значення споживаної потужності всіх елементів схеми електричної принципової по формулі:

(7.2)

де Рпотр.1- потужність, споживана ИМС D1.

Значенияпотребляемой потужності ИМС, і їх кількість вказана в таблиці 7.1.

7.2. Розрахунок швидкодії

Расчитаєм швидкодія схеми, показаной в графічній частині лист 1 Е3 по самої «довгому» ланцюжку: D1, D2

Обчислення швидкодії здійснюється по формулі:

tбистр=tздр.i+. .. +tздр.i+1(7.3)

гдеtздр.i- час затримки сигналу i-ой ИМС.

З пункту 4 пояснювальної записки вибираємо значення часу затримки вказаних мікросхем і підставляємо їх в формулу (7.3)

8. ОПИС КОНСТРУКЦІЇ

Розглянемо конструкцію універсального одноплатного микроконтроллера на однокристальной ЕОМ, показаній в графічній, частини лист Е7. Розробка конструкції буде виконуватися згідно з схемою електричною принциповою, показаною в графічній частині лист Е3.

Микроконтроллер розташований на двосторонній друкарській платі розміром 120*180 мм. Маса микроконтроллера - не більше за 0,8 кг. При описі конструкції необхідно розглянути основні характеристики матеріалів що використовуються при встановленні друкарської плати, а також осикові моменти, які необхідно враховувати при монтажі.

Крок координатної сітки вибраний у відповідності з ГОСТ 10317-79 і рівний 1,25 мм, що узгодиться з кроком позицій виведення ИМС. Клас точності виготовлення друкарських плат відповідає ГОСТ 23751-86, в цьому випадку 2-й клас, оскільки монтаж друкарської плати з навісними дискретними елементами.

Основою друкарських плат служить фольгированний діелектрик - стеклотекстолит. Виготовлення друкарських плат здійснюється комбінованим негативним методом. Для отримання захисного малюнка використовують метод фотодрук з негативним фоторезистом. Монтажні отвори необхідно свердлити свердлом діаметром 0,75 мм. Оскільки друкарська плата двостороння, то зв'язок між ИМС, дискретними елементами здійснюється за допомогою металізації отворів (для контактних майданчиків - поясок міді не менше за 50мкм). Діаметр металізованих отворів рівний 0,8 мм.

Мікросхеми на друкарській платі розташовуються лінійно - многорядно. Корпуси ИМС з штирьовими висновками встановлюються тільки з боку друкарської плати.

Монтаж проводиться із зазором 1-2мм. Величина виступаючої частини висновку із зворотної сторони плати 0,5-1,5мм. Виведення дискретних перед монтажем формується, лудиться і обрізається. Монтаж здійснюється за допомогою припою ПОС61 ГОСТ 21931-76. Діаметр отворів від 2мм до 3мм. Відстань між корпусами дискретних елементів не менше за 1мм, відстань між ними по торцю 1,5 мм. Технічні вимоги по об'ємному монтажу по ОСТ 410.054.

Для захисту від впливу зовнішньої середи друкарську плату покривають лаком УГ-231 ТУ6-10-263-84 С1-9 (товщина шара 35-100 мкм).

Маркірувати позначення друкарської плати і перших контактів роз'єм методом труєння, інше фарбою ТИПФ-53 чорна ТУ 79-02-889-79. Ширина лінії 0,3 мм, шрифт ПО-2 ГОСТ 293-62.

При експлуатації пристрою необхідно дотримувати наступні вимоги:

- недопустима наявність теплового удару, попадання пар, що викликає корозію металу

- старатися не допускати впливу вібраційний навантажень і ударів, манливих за собою руйнування конструкції.

- відносна вогкість повітря в робочому стані повинна бути не більше за 80%.

- забороняється експлуатувати микроЕВМ в приміщеннях з хімічно активною середою.

- впливі ударних навантажень з прискоренням 15g при тривалості імпульсу від 10 до 15 мс і частоті від 80 до 120 ударів в хвилину.

- не допускається вібрацій, які мають частоту, співпадаючу з частотою власних коливань пристрою.

Розставляння і кріплення транспортної тари з упакованими ОЕВМ в транспортних засобах повинні забезпечувати стійке положення транспортної тари і відсутність її переміщення під час транспортування.

При транспортуванні повинен бути забезпечена захист транспортної тари з упакованої ОЕВМ від атмосферних осадків.

9. МЕТОДИКА ПЕРЕВІРКИ

Розглянемо методику перевірки універсального одноплатного микроконтроллера на однокристальной ЕОМ, схема електрична принципова якого представлена в графічній частині, лист 2 ЕЗ.

Перед початком робіт, що виконуються необхідно зробити візуальний огляд конструкції, пересвідчитися у відсутності механічних пошкоджень друкарської плати і елементів. Потім необхідно перевірити правильність установки елементів у відповідності зі схемою розташування, представленою в графічній частині лист 5 Е7. Пересвідчитися в наявності заземлення і справності кабелів апаратури комплексу куди вбудована ОЕВМ.

Пересвідчившись у відсутності вище вказаних пошкоджень потрібно приступити до перевірки основних технічних характеристик мікропроцесора.

Встановити перемикачі мережевого живлення апаратури в положення, відповідне відключеному стану. Підключіть до мережі 220В 50Гц за допомогою кабелів мережевого живлення апаратуру комплексу. При відключеному роз'єм системного каналу мікропроцесора включите апаратуру комплексу, перевірте її працездатність, а також значення живильних напружень мікропроцесор на відповідність допустимим відхиленням і потім відключите її за допомогою перемикачів. Підключіть мікропроцесор до складу комплексу. Усунення дефектів монтажу, а також заміну несправних елементів необхідно проводити малопотужним паяльником, розрахованим на напруження не більше за 12В. Для захисту ИМС від статичної електрики необхідно заземлити робочий стіл, паяльник, а також саму наладчика за допомогою антистатичного браслета.

При включенні необхідно перевірити час затримки кожної мікросхеми за допомогою осцилографа С1-72. Цей час повинно відповідати значенням часу затримки, вказаним в пункті 4 пояснювальної записки.

Потім з допомогою мультиметра Ц4360 або аналогічного проводиться вимірювання споживаного струму. Цей струм при напруженні живлення +5В не повинен приймати значення більше вказаних в пункті 4 пояснювальної записки.

Після вимірювання параметрів мікросхем треба перевірити правильність роботи вузлів за допомогою осцилографа С1-70. Діаграми зняті з блоку ОЗУ і з регістра-заглушки повинні відповідати діаграмам, представленим в графічній частині лист 4 ДВ.

Правильно зібраний пристрій не вимагає настройки і починає працювати відразу після включення.

10. ВИСНОВОК

Під час виконання курсового проекту по схемі електричній функціональній я розробила схему електричну структурну, представлену в графічній частині лист 1 Е1, розробив схему електричну принципову, показану в графічній частині лист 2 ЕЗ. Розробка схеми електричної принципової також включала в себе розробку блоку індикації стану ПЗУ і системи контролю вибірки ОЗУ. Потім на блок індикації і систему контролю були розроблені діаграми тимчасові, показані в графічній частині лист 5, 6 ДВ.

По схемі електричній принциповій були розраховані електричні параметри пристрою. Після виконання розрахунків були отримані наступні значення:

Після цього була розроблена методика перевірки працездатності схеми електричної принципової. У завершення, на основі схеми електричної принципової, була розроблена схема розташування елементів, яка виконується згідно з описом конструкції, в яку можна внести деякі зміни:

1). Замість ИМС серії К155 можна застосувати мікросхеми серії К531, що збільшить швидкодію пристрою, але збільшить споживану потужність, або мікросхеми серії К555, що зменшить швидкодію пристрою, але зменшить і споживану потужність.

2). Замість двосторонньої друкарської плати, основою якої служить стеклотекстолит, можна використати багатошарові друкарські плати, конструкція якої аналогічна двосторонній друкарській платі.