Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Одеський національний політехнічний університет

Інститут комп'ютерних систем

Кафедра інформаційних систем

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни “ Мікроконтролери в ІУС ”

Тема “ Розробка контролера багатоканального вимірювального приладу ”

Одеса 2012

ЗАВДАННЯ

на курсовий проект з дисципліни

“Мікроконтролери в ІУС”

студенту Яковлева Дмита Борисовича групи АІ-091

1. Тема проекту

“Розробка контролера багатоканального вимірювального приладу”.

2. Вихідні дані до проекту

Кількість вимірювальних аналогових каналів 12

Діапазон напруг аналогових сигналів -5...+5В.

Максимальна частота вхідного сигналу 50Гц.

Розрядність АЦП 12 біт;

Кількість вимірювальних цифрових каналів 4

Розрядність цифрових даних 8біт;

Тип прийому цифрових сигналів асинхронний

Максимальна частота надходження

цифрових сигналів 2 Гц

Тип коду для представлення цифрових сигналів додатков, паралельний

Кількість каналів з імпульсними сигналами 2

Тривалість імпульсів не менше, мс 3

Максимальна частота надходження імпульсів, Гц 300

Період виконання вимірювань 2с.

Тип мікропроцесора 1816ВЕ51.

Тип інтерфейсу для обміну інформацією з ПЕОМ послідовний

3. Зміст розрахунково - пояснювальної записки

завдання; зміст; вступ; розробка структурної схеми контролера; розробка тимчасової діаграми обробка та передачі сигналів; розробка принципової схем контролера; розробка алгоритму функціонування контролера; розробка програми реалізації алгоритму роботи приладу; висновки; список літератури.

4. Перелік графічного матеріалу

1. Мікроконтролер. Схема структурна.

2. Мікроконтролер. Схема функціональна.

3. Мікроконтролер. Схема електрична принципова.

4. Схема алгоритму функціонування мікроконтролера.

Дата видачі завдання_______________________________

Дата захисту проекту_______________________________

Керівник ________________________________

Завдання прийняв до виконання._____________________

АНОТАЦІЯ

Метою цього курсового проекту є закріплення основних теоретичних та практичних положень дисципліни «Мікроконтролери в ІУС» та розробити контролер багатоканального вимірювального приладу.

АННОТАЦИЯ

Целью этого курсового проекта является закрепление основных теоретических и практических положений дисциплины «Микроконтроллеры в ИУС» и разработать контролер многоканального измерительного прибора.

ANNOTATION

The purpose of this academic year project is fastening of the basic theoretical and practical positions of discipline «Microcontrollers in ICS » and to develop the controler of the multichannel measuring device».

ЗМІСТ

Вступ

1. Огляд літератури

1.1 Архітектура мікроконтролерів MCS-51

1.2 Блок керування та синхронізації

2. Основний роздiл

2.1 Розробка структурної схеми контролера

2.2 Розробка принципової схеми контролера

2.2.1 Вибiр АЦП

2.2.2 Вибір комутатора-мультиплексора

2.2.3 Вибір інтерфейсних схем

2.2.4 Таблиця закріплення бітів портів

2.2.5 Джерело опорної напруги AD581

2.2.6 RS-тригер КР1533ТР2

2.2.7 Мікроконтролер 8051AH

2.2.8 Таблиця розподілу оперативної памяті

2.3 Розробка алгоритму функціонування контролера

3. Розрахункова частина

Висновки

Список літератури

контролер блок керування мультиплексор

Вступ

Розвиток мікроелектроніки і широке вживання її виробів в промисловому виробництві, в пристроях і системах управління найрізноманітнішими об'єктами і процесами є в даний час одним з основних напрямів науково-технічного прогресу. Знання архітектури, структури і функціональних можливостей сучасних мікроконтролерів є абсолютно необхідним для кожного фахівця у області радіоелектроніки, автоматики, обчислювальної і вимірювальної техніки.

Використання мікроконтролерів у виробах не лише приводить до підвищення техніко-економічних показників (вартості, надійності, споживаної потужності, габаритних розмірів), але і дозволяє скоротити час розробки виробів і робить такими, що їх модифікуються, адаптивними. Також використання мікроконтролерів в системах управління забезпечує досягнення високих показників ефективності при низькій вартості.

Широке застосування мікроконтролерів в побутовій техніці, автомобільному і інших видах транспорту, контрольно-вимірювальних приладах для паливно-енергетичного комплексу і багатьох інших видів електронної апаратури ще більш збільшує круг інженерно-технічних працівників, пов'язаних з їх використанням.

Мікроконтролери є ефективним засобом автоматизації всіляких об'єктів і процесів. Все це визначає необхідність вивчення мікропроцесорних систем, тому у даній курсовій роботі по дисципліні «Мікроконтролери в ІУС» ми будемо закріпляти теоретичні знання та практичні навички щодо побудови мікроконтролерів, наша мета розробити контролер багатоканального вимірювального приладу.

1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

Мікроконтролер (MCU) - мікросхема, призначена для керування електронними пристроями. Типовий Мікроконтролер поєднує в собі функції процесора і периферійних пристроїв, може містити ОЗУ і ПЗУ. По суті, це однокристальний комп'ютер, здатний виконувати прості завдання. Використання однієї мікросхеми, замість цілого набору, як у випадку звичайних процесорів, що застосовуються в персональних комп'ютерах, значно знижує розміри, енергоспоживання і вартість пристроїв, побудованих на базі мікроконтролерів.

Мікроконтролери є основою для побудови вбудованих систем, їх можна зустріти в багатьох сучасних приладах, таких, як телефони, пральні машини і т. п. Велика частина випускаються у світі процесорів - мікроконтролери.

На відміну від мікросхем "жорсткої логіки", мікроконтролер - це мікросхема, у якої, по-перше, залежність вихідних сигналів від вхідних визначається виключно правилами, що запропоновані розробником заздалегідь (це називається програмуванням, а самі правила - програмою), а по-друге, немає чіткого поділу висновків на входи і виходи - зазвичай майже всі висновки мікроконтролера в залежності від бажання і наміри розробника може бути як входами, так і виходами (і навіть міняти своє призначення в процесі роботи).

1.1 Архітектура мікроконтролерів MCS-51

Архітектура сімейства MCS-51 в значній мірі зумовлюється її призначенням - побудова компактних і дешевих цифрових пристроїв. Всі функції мікроЕОМ реалізуються за допомогою єдиної мікросхеми. До складу сімейства MCS-51 входить цілий ряд мікросхем від найпростіших мікроконтролерів до достатньо складних. Мікроконтролери сімейства MCS-51 дозволяють виконувати як завдання управління різними пристроями, так і реалізовувати окремі вузли аналогової схеми. Всі мікросхеми цього сімейства працюють з однією і тією ж системою команд, більшість з них виконується в однакових корпусах збігається з цокольовкой (нумерація ніжок для корпусу).

Це дозволяє використовувати для розробленого пристрою мікросхеми різних фірм - виробників (таких як Intel, Dallas, Atmel, Philips і т.д.) без переробки принципової схеми пристрою та програми.

Структурна схема контролера представлена ?? складається з наступних основних функціональних вузлів: блоку управління, арифметико-логічного пристрою, блоку таймерів/лічильників, блоку послідовного інтерфейсу і переривань, програмного лічильника, пам'яті даних і пам'яті програм. Двосторонній обмін здійснюється за допомогою внутрішньої 8-розрядної магістралі даних. Розглянемо докладніше призначення кожного блоку. За такою схемою побудовані практично всі представники сімейства MCS-51. Різні мікросхеми цього сімейства розрізняються тільки регістрами спеціального призначення (у тому числі і кількістю портів). Система команд усіх контролерів сімейства MCS-51 містить 111 базових команд з форматом 1, 2 або 3 байти і не змінюється при переході від однієї мікросхеми до іншої. Це забезпечує прекрасну переносимість програм з однієї мікросхеми на іншу.

1.2 Блок керування та синхронізації

Блок керування та синхронізації (Timing and Control) призначений для вироблення синхронизирующих і керуючих сигналів, що забезпечують координацію спільної роботи блоків ОЕВМ у всіх допустимих режимах її работи.В складу блоку управління входять:

– пристрій формування тимчасових інтервалів;

– логіка введення-виведення;

– регістр команд;

– регістр управління споживанням електроенергії;

– дешифратор команд, логіка управління ЕОМ.

Пристрій формування тимчасових інтервалів призначено для формування та видачі внутрішніх синхросигналов фаз, тактів і циклів. Кількість машинних циклів визначає тривалість виконання команд. Практично всі команди ОЕВМ виконуються за один або два машинних циклу, крім команд множення і ділення, тривалість виконання яких становить чотири машинних циклу. Позначимо частоту задаючого генератора через F _р. Тоді тривалість машинного циклу дорівнює 12 / F _г або становить 12 періодів сигналу генератора, що задає. Логіка введення - виведення призначена для прийому і видачі сигналів, що забезпечують обмін інформацією з зовнішніми пристроями через порти введення виведення Р0-Р3.

Регістр команд призначений для запису і зберігання 8-ми розрядного коду операції виконуваної команди. Код операції, за допомогою дешифратора команд і логіки управління ЕОМ, перетворюється на мікропрограму виконання команди.

Регістр управління споживанням (PCON) дозволяє зупиняти роботу мікроконтролера для зменшення споживання електроенергії та зменшення рівня перешкод від мікроконтролера. Ще більшого зменшення споживання електроенергії та зменшення перешкод можна домогтися, зупинивши ставить генератор мікроконтролера. Цього можна досягти за допомогою перемикання біт регістра керування споживанням PCON. Для варіанта виготовлення за технологією n-МОП (серія 1816 або іноземних мікросхем, у назві яких у середині відсутня буква 'c') регістр управління споживанням PCON містить тільки один біт, керуючий швидкістю передачі послідовного порту SMOD, а біти управління споживанням електроенергією відсутні.

Арифметико-логічний пристрій (ALU) представляє собою паралельне восьмирозрядному пристрій, що забезпечує виконання арифметичних і логічних операцій. АЛП складається з:

– регістрів акумулятора, регістрів тимчасового зберігання TMP1 і TMP2;

– ПЗУ констант;

– суматора;

– додаткового регістра (регістру В);

– акумулятора (ACC);

– регістра стану програм (PSW).

Регістр акумулятор і регістри тимчасового зберігання - восьмирозрядних регістри, призначені для прийому і зберігання операндів на час виконання операцій над ними. Ці регістри програмно не доступні.

ПЗУ констант забезпечує вироблення коригуючого коду при двійково-десятковому поданні даних, коду маски при бітових операціях та коду констант.

Паралельний восьмирозрядний суматор є схему комбінаційного типу з послідовним переносом, призначену для виконання арифметичних операцій додавання, вирахування і логічних операцій додавання, множення, нерівнозначності і тотожності.

Регістр B - восьмирозрядний регістр, використовуваний під час операцій множення і ділення. Для інших інструкцій він може розглядатися як додатковий сверхоперативной регістр.

Акумулятор - восьмирозрядний регістр, призначений для прийому і зберігання результату, отриманого при виконанні арифметико-логічних операцій або операцій зсуву

Блок послідовного інтерфейсу і переривань (ПІП) призначений для організації введення - виведення послідовних потоків інформації та організації системи переривання програм. До складу блоку входять:

– буфер ПІП;

– логіка управління;

– регістр управління;

– буфер передавача;

– буфер приймача;

– приймач послідовного порту;

– регістр пріоритетів переривань;

– регістр дозволу переривань;

– логіка обробки прапорів переривань і схема вироблення вектора.

Лічильник команд (Program Counter) призначений для формування поточного 16-розрядної адреси внутрішньої пам'яті програм і 8/16-разрядного адреси зовнішньої пам'яті програм. До складу лічильника команд входять 16-розрядні буфер РС, регістр РС і схема інкремента (збільшення вмісту на 1).

Пам'ять даних (RAM) призначена для тимчасового зберігання інформації, використовуваної в процесі виконання програми.

Порти P0, P1, P2, P3 є квазідвунаправленние портами введення - виведення і призначені для забезпечення обміну інформацією ОЕВМ із зовнішніми пристроями, утворюючи 32 лінії вводу-виводу.

Регістр стану програми (PSW) призначений для зберігання інформації про стан АЛУ при виконанні програми.

Пам'ять програм (EPROM) призначена для зберігання програм і становить собою постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ). У різних мікросхемах застосовуються масочний, прані ультрафіолетовим випромінюванням або FLASH ПЗУ.

Регістр покажчика даних (DPTR) призначений для зберігання 16 - розрядної адреси зовнішньої пам'яті даних або пам'яті програм.

Покажчик стека (SP) представляє собою восьмирозрядний регістр, призначений для організації особливої ??області пам'яті даних (стека), в якій можна тимчасово зберегти будь-яку комірку пам'яті.

2 ОСНОВНИЙ РОЗДІЛ

2.1 Розробка структурної схеми контролера

Структурна схема - це схема, яка визначає основні функціональні частини виробу, їх призначення і взаємозв'язки. Структурні схеми розроблюються при проектуванні виробів на етапах, які мають місце бути перед розробкою схем інших типів, ними користуються при експлуатації для загального ознайомлення з виробом.

Моя структурна схема буду включати наступні основні блоки:

– блок обробки аналогових сигналів;

– блок обробки цифрових сигналів;

– блок обробки імпульсних сигналів;

– центральний процесор;

– ПЕОМ.

Структурна схема контролера представлена у додатку 1.

2.2 Розробка принципової схеми контролера

Принципова схема - це схема, яка визначає повний склад елементів та взаємозв'язків між ними, як правило, надає детальне уявлення про принципи роботи виробу. Принципові схеми є основою для розробки інших конструкторських документів. Ними користуються для вивчення принципів роботи виробів, а також при їх регулюванні, налагоджуванні, контролі та ремонті.

Перелік елементів контролера представлений у додатку 4.

Принципова схема представлена у додатку 3.

Для кращого розуміння, а також для подальшої побудови принципіальної схеми розроблюється функціональна схема. Функціональна схема - це схема, яка роз'яснює певні процеси, що проходять в окремих функціональних колах виробу чи у виробі в цілому. У додатку 2 представлена функціональна схема.

2.2.1 Вибір АЦП

Я вибрав AD7874. AD7874 являє собою чотири канали одночасного відбору проб, 12-розрядні. Система збору даних. Частина містить високу швидкість 12-бітних АЦП, вбудований посилання, на чипі годин і чотири доріжки / утримання підсилювачів. Ця особливість дозволяє чотирьох вхідних каналів, щоб бути проб одночасно, таким чином, зберігаючи відносну фазу.

Інформація з чотирьох вхідних каналів, які не можливі, якщо всіх чотирьох каналів використовують один трек / утримання підсилювача. це робить

AD7874 ідеально підходить для таких додатків, як з фазованими антенними гратами сонара і двигуном змінного струму контролери, де відносна інформація фазу важливо.

Рис. АЦП AD7874

Перша операція читання з AD7874 після перетворення завжди звертається до даних з регістру даних 1 (тобто перетворення в результаті Vin1 вхід). INT скидається високою по задньому фронту РД під час цієї першої операції читання. Друге читання завжди звертається до даних з регістру даних 2 і так далі. Адреса покажчик скидається, щоб вказати на регістр даних 1 по фронту CONVST. Операція читання на AD7874 не повинна бути зроблена під час перетворення. Тимчасові діаграми для AD7874 перетворення послідовності показаний на малюнку.

Рис. Временная диаграмма AD7874

2.2.2 Вибір комутатора-мультиплексора

В моїй принциповій схемі є 8 мультиплексорів такого типу, як КРП1533КП15 восьмивходовий селектор - мультиплексор з трьома стійкими станами.

Мікросхема КРП1533КП15 містить повні двійкові дешифратор для вибору одного з восьми джерел даних, а також два доповнюють виходу з трьома станами. Наявність виходів з трьома станами дозволяє застосовувати мікросхему в системах з шинної організацією обміну данних. Додати ходу встановлюються в високоімпедансний стан при високому рівні напруги на вході управління EZ (рис)

Рис. КРП1533КП15 восьмивходовий селектор-мультиплексор

2.2.3 Вибір інтерфейсних схем

В моїй принципіальній схемі існує такий RS-триггер, як КРП1533ТР2. Чотири RS триггера(рис).

Функціональність:тригер.

Номінальна напруга живлення:5

Вихідна напруга низького рівня: 0.5

Вихідна напруга високого рівня: 2.5

Струм споживання, мА:27

Рис - RS триггер.

Всі мікроконтролери типу MCS-51 мають вбудованний генератор, який використовується, якщо необхідно, як джерело тактових імпульсів для ЦП. Для цього до виводів XTAL1 i XTAL2 необхідно підключити або кварцовий, або керамічний резонатор з частотою, що знаходиться в межах робочого діапазону для конкретного кристалу, а також 2 конденсатора, підключені до земляної шини(рис) номіналом в 50pF+\- 10%. У більшості випадків частота тактового генератора може перебувати в межах від 3.5 до 12 МГц. В окремих кристалів частота тактового генератора може доходити до 24МГц.

У режимі програмування та верифікації внутрішньої памяті програм тактова частота повинна бути в межах від 4 до 6 МГц. Внутрішній тактовий генератор необхідний для синхронізації послідовності станів ЦП утворюють машинний цикл MCS-51, а також правильної роботи всіх внутрішніх засувок і вихідних буферів портів.

Рис. Використання внутрішнього тактового генератора

2.2.4 Таблиця закріплення бітів портів

Таблиця закріплення бітів портів Р0(див. табл. 1.1), портів Р1(див. табл. 1.2), портів Р2(див. табл. 1.3), портів Р3(див. табл. 1.4).

Таблиця 1.1 Порт Р0

DB0	38	P0.0
DB1	37	P0.1
DB2	36	P0.2
DB3	35	P0.3
DB4	34	P0.4
DB5	33	P0.5
DB6	32	P0.6
DB7	31	P0.7

Таблиця 1.2 Порт Р1

A0	132	P1.0
A1	133	P1.1
A2	134	P1.2
CONVST	137	P1.5
INT	138	P1.6

Таблиця 1.3 Порт Р2

(Сбр. FL1) R1	121	P2.0
FL1	128	P2.1
(Сбр. FL2) R2	123	P2.2
FL2	129	P2.3
(Сбр. FL3) R3	125	P2.4
FL3	130	P2.5
(Сбр. FL4) R4	127	P2.6
FL4	131	P2.7

Таблиця 1.4 Порт Р3

RX	112	P3.0
TX	113	P3.1
	30	P3.2
	29	P3.3
	28	P3.4
ИС1	27	P3.5
ИС2	26	P3.6

Таблиця закріплення бітів портів цифрових сигналів(див. Табл. 1.5).

Таблиця 1.5 Закріплення бітів портів цифрових каналів.

ЦК-4	ЦС-1	ЦС-2	ЦС-3	ЦС-4
1	D0.0 - 80	D1.0 - 84	D2.0 - 88	D3.0 - 92
2	D0.1 - 81	D1.1 - 85	D2.1 - 89	D3.1 - 93
3	D0.2 - 82	D1.2 - 86	D2.2 - 90	D3.2 - 94
4	D0.3 - 83	D1.3 - 87	D2.3 - 91	D3.3 - 95
5	D0.4 - 96	D1.4 - 100	D2.4 - 104	D3.4 - 108
6	D0.5 - 97	D1.5 - 101	D2.5 - 105	D3.5 - 109
7	D0.6 - 98	D1.6 - 102	D2.6 - 106	D3.6 - 110
8	D0.7 - 99	D1.7 - 103	D2.7 - 107	D3.7 - 111

Виходи селектора-мультиплексора КРП1533КП15 8-1 знаходиться в порту Р0(див. табл. 1.6).

Таблиця 1.6 Виходи селектора-мультиплексорів.

DB0	DB1	DB2	DB3	DB4	DB5	DB6	DB7
38	37	36	35	34	33	32	31
P0.0	P0.1	P0.2	P0.3	P0.4	P0.5	P0.6	P0.7

Таблиця закріплення бітів RS триггера(див табл. 1.7).

Таблиця 1.7 Закріплення бітів RS триггера

	120
(Сбр. FL1) R1	121	P2.0
	122
(Сбр. FL2) R2	123	P2.2
	124
(Сбр. FL3) R3	125	P2.4
	126
(Сбр. FL4) R4	127	P2.6
FL1	128	P2.1
FL2	129	P2.3
FL3	130	P2.5
FL4	131	P2.7

2.2.5 Джерело опорної напруги AD581

Особливості:

- Висока точність лазерної підгонки;

- 10,00±5мВ(L i U моделей);

- 5 ppm/3 максимум, 0 С до 70С (L-модель);

- 10 ppm/3 максимум, 0,55 С до +125С (U-модель);

- Хороша тривала стабільність;

- 25 ppm/1000hrs (некумулятивною);

- Низький струм спокою: 1,0мА;

- Можливість виведення 10 мА.

Параметри мікросхеми AD581 представлені в таблиці 2.4.

Таблиця 2.4 Абсолютне максимальне навантаження

Специфікація	Min/Max
Вхідна напруга	40V
Розсіяна потужність	+25 С 600 мВт
Діапазон температур	0,55 С до +150 С
Доступна температура (паяння 10 сік)	+300 С

2.2.6 RS-тригер КР1533ТР

Мікросхема КР1533ТР2 представляє собою 2 RS-тригер. Основний режим роботи мікросхеми - режим зберігання, при цьому на входах R та S- високий рівень напруги. При подачі негативного імпульсу напруги на входи R або S на виході відповідного тригера встановлюється високий або низький рівень При нормальній роботі на входах R та S не може бути низького рівня напруги одночасно, так як при поверненні до режиму зберігання стан на виході не визначений.

2.2.7 Мікроконтролер 8051AH

Мікроконтролер 8051AH є базовою конфігурацією сімейства мікроконтролерів MCS-51.

Внутрішня структура мікроконтролера 8051AH включає наступний набір функціональних модулів: 8-розрядний арифметико-логічний пристрій (АЛП) з апаратною реалізацією операцій типу множення; внутрішня пам'ять програм 4Кбайт; внутрішня пам'ять даних (без урахуванням регістрів спеціальних функцій) 128 байт; чотири універсальних програмованих паралельних 8-розрядних порти вводу/виводу з можливістю реалізації визначених альтернативних функцій; два 16-розрядних програмованих лічильники-таймери; дуплексний послідовний порт.

Зовнішній вигляд мікросхеми 8051АН (аналог К1816ВЕ51) представлений на рисунку 2.5.

Малюнок 2.5 - Мікросхема 8051 АН і функції виводів

Функції виводів мікросхеми 8051АН наступні.

Port 0. Двонаправлений 8-розрядний паралельний порт вводу-виводу з можливістю установки у високоімпедансний стан. При роботі як виходи кожна лінія забезпечує здатність, навантаження, рівну 8 входам малопотужної серії LS TTL. При зверненні мікроконтролера до зовнішньої пам'яті програм або даних порт працює в режимі мультиплексування молодшого байта адреси і 8-розрядної шини даних. При записі в розряд регістра порту РО логічної «1» відповідної лінії порту переходить в режим високоімпедансного входу. Для роботи в режимі порту вводу-виводу необхідне зовнішнє підтягання кожної лінії порту до рівня логічної «1».

Port 1. Двонаправлений 8-разрядіий паралельний порт вводу-виводу. При роботі як виходи кожна лінія забезпечує здатність, навантаження, рівну 4 входам малопотужної серії LS TTL. При записі в розряд регістра порту Р1 логічної «1» відповідна лінія порту переходить в режим високоімпедансного входу із слабким підтяганням сигналу до рівня логічної «1».

Port 2. Двонаправлений 8-розрядний паралельний порт вводу-виводу. При роботі як виходи кожна лінія забезпечує здатність, навантаження, рівну 4 входам малопотужної серії LS TTL. При записі в розряд регістра порту Р2 логічної «1» відповідна лінія порту переходе в режим високоімпедансного входу із слабким підтяганням сигналу до рівня логічної «1». При зверненні мікроконтролера до зовнішньої пам'яті програм або даних з використанням 16-розрядної адреси (команди MOVX @DPTR) через порт Р2 видається старший байт адреси. При зверненні мікроконтролера до зовнішньої пам'яті даних з використанням 8-розрядної адреси (команди MOVX @Ri) на виведення порту Р2 видається вміст регістра спеціальних функцій Р2.

Port 3. Двонаправлений 8-розрядний паралельний порт вводу-виводу. При роботі як виходи кожна лінія забезпечує здатність, навантаження, рівну 4 входам малопотужної серії LS TTL. При записі в розряд регістра порту РЗ логічної «1» відповідна лінія порту переходе в режим високоімпедансного входу із слабким підтяганням сигналу до рівня логічної «1».

Порт 3 має альтернативні функції (рис. 2.6):

Малюнок 2.6 - Альтернативні функції виводів Port 3

RST - Вхід ініціалізації. Високий рівень на цьому вході під час двох машинних тактів запускає процес ініціалізації мікроконтролера.

ALE - Активне значення сигналу на цьому виході дозволяє фіксацію молодшого байта адреси при звертаннях до зовнішньої пам'яті. У мікроконтролерів типу 8751 із внутрішньою пам'яттю програм цей вивід має альтернативну функцію . При програмуванні внутрішньої пам'яті на нього подається стробуючий сигнал.

PSEN - Активне значення сигналу на цьому виході дозволяє читання з зовнішньої пам'яті програм. Сигнал на цьому вході переключає джерело коду при звертанні до молодших 4 Кбайт пам'яті програм. При ЕА=0 і діапазоні адрес 0000H..FFFFH мікроконтролер 8051 виконує цикл звертання до зовнішньої пам'яті програм, при ЕА=1 звертання по одному з цих адрес приводить до читання коду з внутрішньої пам'яті. У мікроконтролерів типу 8751 з внутрішньою пам'яттю програм цей вивід має альтернативну функцію.

Vpp - При програмуванні внутрішньої пам'яті на нього подається напруга програмування.

XTAL1 - Вхід підсилювача, що інвертує, для синхрогенератора.

XTAL2 - Вихід підсилювача, що інвертує, для синхрогенератора.

Vss - Земля (спільний ).

Vcc - Напруга живлення +5 В.

2.2.8 Таблиця розподілу оперативної памяті

Таблиця розподілу оперативної памяті(див. табл. 2.1).

Таблиця 2.1 Розподіл оперативної памяті

77	40	Початок
77	41	початок
АС-1	42	(0-7) аналоговий сигнал 1
АС-1	43	(8-11) аналоговий сигнал 1
АС-2	44	(0-7) аналоговий сигнал 2
АС-2	45	(8-11) аналоговий сигнал 2
АС-3	46	(0-7) аналоговий сигнал 3
АС-3	47	(8-11) аналоговий сигнал 3
АС-4	48	(0-7) аналоговий сигнал 4
АС-4	49	(8-11) аналоговий сигнал 4
АС-5	4А	(0-7) аналоговий сигнал 5
АС-5	4В	(8-11) аналоговий сигнал 5
АС-6	4С	(0-7) аналоговий сигнал 6
АС-6	4D	(8-11) аналоговий сигнал 6
АС-7	4E	(0-7) аналоговий сигнал 7
АС-7	4F	(8-11) аналоговий сигнал 7
АС-8	50	(0-7) аналоговий сигнал 8
АС-8	51	(8-11) аналоговий сигнал 8
АС-9	52	(0-7) аналоговий сигнал 9
АС-9	53	(8-11) аналоговий сигнал 9
АС-10	54	(0-7) аналоговий сигнал 10
АС-10	55	(8-11) аналоговий сигнал 10
АС-11	56	(0-7) аналоговий сигнал 11
АС-11	57	(8-11) аналоговий сигнал 11
АС-12	58	(0-7) аналоговий сигнал 12
АС-12	59	(8-11) аналоговий сигнал 12
СС	5A	Мітка на цифрові канали
СС	5B	Мітка на цифрові канали
ЦК1	5C	Перший цифровий канал
ЦК2	5D	Другий цифровий канал
ЦК3	5E	Третій цифровий канал
ЦК4	5F	Четвертий цифровий канал
55	60	Мітка імпульсні сигнали
ис1	61	(0-7) сума імпульсних сигналів1
ис1	62	(8-15)сума імпульсних сигналів1
ис2	63	(0-7) сума імпульсних сигналів2
ис2	64	(8-15)сума імпульсних сигналів2
DD	65	Мітка кінець
DD	66	Мітка кінець
Продовження таблиці 2.1
FLис1	67	Флажок ИС1
FLис2	68	Флажок ИС2
FLис3	69	Флажок ИС3
FLис4	6A	Флажок ИС4
Nвр.	6B	(0-7) количество времени
Nвр.	6C	(8-15)количество времени
ис1(раб)	6D	(0-7) сума імпульсних сигналів1(рабочого)
ис1(раб)	6E	(8-15)сума імпульсних сигналів1(рабочого)
ис2(раб)	6F	(0-7) сума імпульсних сигналів2(рабочого)
ис2(раб)	70	(8-15)сума імпульсних сигналів2(рабочого)

2.3 Розробка алгоритму функціонування контролера

Алгоритм функціонування - це сукупність правил, що ведуть до правильного виконання технічного процесу в якому-небудь пристрої або в сукупності пристроїв (системі).

Алгоритм функціонування контролера складається з алгоритму основної програми, що втілює:

І етап - початкова установка, тобто установка всіх необхідних лічильників, бітів, констант.

ІІ етап - організація таймеру в 2 мс, впродовж цього інтервалу ми будемо обробляти та передавати дані.

ІІІ етап - перехід до програми обробки переривань. При виконанні цього блоку виконується необхідна обробка аналогових, цифрових, імпульсних сигналів, також задається часовий інтервал та зорганізується передача даних по ПЕОМ,

Алгоритм роботи контролера представлений в додатку 5.

3. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

Потужність споживання мікроконтролеру розраховується як сума потужностей споживання його складових мікросхем.

(Мікроконтр.)=3(АЦП) + 8(Мультипл.) +(Мікропроц.)+

+4(Тригера)

Для всіх мікросхем:

U= +5 В

(АЦП)=150мВт

(Мультипл.)= (А)

Підставимо значення:

(Мультипл.)= =50 (мВт)

(Мікропроц.)=20 (Вт)

(Тригера)= (А)

Підставимо значення:

(Тригера)= (мВт)

Таким чином:

(Мікроконтр.)=3*150+8*50+20000+4*25.25=20.95 (Вт)

ВИСНОВКИ

У курсовому проекті був розроблений контролер багатоканального вимірювального приладу. У ході розробки пристрою я навчився робити структурну, функціональну та електричну принципову схеми контролерів. Програма написана на мові програмування Асемблер з використанням команд процесора 1816ВЕ51.

У ході розробки пристрою було синтезовано різні схеми, такі як: структурна, функціональна. Також була розроблена електрична принципова схема та розроблена програма для мікроконтролера. Вона написана за допомогою багатьох мовних описань та блок схеми алгоритму.

В ході виконання курсового проекту були систематизовані, розширені та закріплені теоретичні знання з дисципліни «Мікроконтролери в ІУС». Я дізналася багато нового та закріпила свої знання на практиці. Гадаю, що практика потрібна кожному.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. http://ua-referat.com/Архітектура_мікрокотролерів - інформація про мікроконтролери.

2. http://topreferats.ru/comp/6753.html - інформація для вступу.

3. http://www.analog.com/ - вибір елементної бази.

4. Конспект лекцій з дисципліни ”Однокристальні ЕОМ та сигнальні процесори”та „Мікропроцесори в інформаційно-управляючих системах” для студентів спеціальностей 8.080401, 8.080403. / Укладачі: С.Г.Антощук, А.О.Ніколенко. Одеса: ОНПУ, 2007. - 46 с.

5. Методичні вказівки до лабораторних та практичних робіт з дисциплін «Мікропроцесори в ІУС» для студентів напряму підготовки - 6.050101 - «КОМП'ЮТЕРНІ НАУКИ» / Укл.: С.Г. Антощук, А.О. Ніколенко, М.В. Ядрова. - Одеса: ОНПУ, 2009. -- 51 с.

6. Методичні вказівки до курсового проектування з дисципліни “Однокриштальні ЕОМ та сигнальні процесори”. Для студентів спеціальності 8.080401 /Укл.: С.Г.Антощук, А.О.Ніколенко, М.В.Ядрова - Одеса: Наука і техніка, 2004. -- 35с.

Размещено на http://www.allbest.ru