Разработка принципиальной электрической схемы микроконтроллерного модуля с устройствами ввода и вывода информации

Разработка принципиальной электрической схемы микроконтроллерного модуля с устройствами ввода и вывода информации

Цель выполнения задания: рассчитать принципиальную электрическую схему микроконтроллерного модуля с устройствами ввода и вывода информации.

Таблица 1.1 — Вариант задания.

АЦП-N-паралл. — аналого-цифровой преобразователь, разрядность N, цифровой интерфейс — параллельный ЦАП-N-паралл. — аналого-цифровой преобразователь, разрядность N, цифровой интерфейс — параллельный Кн по «0» — кнопка в замкнутом нажатом состоянии дает уровень «0».

ТП — интерфейс «токовая петля».

Leds1 — светодиод, включенный по схеме свечения при «1».

Исходя из поставленной задачи, был выбран МК классический микроконтроллер i8051 (MCS51) и отечественный аналог КМ1816ВЕ51 выполнены на основе высокоуровневой n-МОП технологии и выпускались в корпусе БИС, имеющем 40 внешних выводов. Цоколевка корпуса MCS51 и наименование выводов показаны на рис. 1.1. Для работы MCS51 требуется один источник электропитания +5 В. Через четыре программируемых порта ввода/вывода MCS51 взаимодействует со средой в стандарте TTL-схем с тремя состояниями выхода.

Корпус MCS51 имеет два вывода для подключения кварцевого резонатора, четыре вывода для сигналов, управляющих режимом работы МК, и восемь линий порта 3, которые могут быть запрограммированы пользователем на выполнение специализированных (альтернативных) функций обмена информацией со средой.

Обозначения на рисунке. 1.1:

• • Vss — потенциал общего провода («земли»);
• • Vcc — основное напряжение литания +5 В;
• • XTAL1, XTAL2 — выводы для подключения кварцевого резонатора;
• • RESET (RST) — вход общего сброса микроконтроллера;
• • PSEN — разрешение внешней памяти программ; выдается только при обращении к внешнему ПЗУ;
• • ALE — строб адреса внешней памяти;
• • ЕА — отключение внутренней программной память; уровень 0 на этом входе заставляет микроконтроллер выполнять программу только из внешнего ПЗУ; игнорируя внутреннее (если последнее имеется);
• • P0 — восьми битный двунаправленный порт ввода-вывода информации: при работе с внешними ОЗУ и ПЗУ по линиям порта в режиме временного мультиплексирования выдается адрес внешней памяти, после чего осуществляется передача или прием данных;
• • P1 — восьми битный квази двунаправленный порт ввода/вывода: каждый разряд порта может быть запрограммирован как на ввод, так и на вывод информации, независимо от состояния других разрядов;
• • P2 — восьми битный квази двунаправленный порт, аналогичный Р1; кроме того, выводы этого порта используются для выдачи адресной информации при обращении к внешней памяти программ или данных (если используется 16-битовая адресация последней).
• • РЗ — восьми битный квази двунаправленный порт, аналогичный. Р1; кроме того, выводы этого порта могут выполнять ряд альтернативных функций, которые используются при работе таймеров, порта последовательного ввода-вывода, контроллера прерываний, и внешней памяти программ и данных.

В качестве аналоговых входов В качестве аналоговых входов выберем АЦП AD7923 (рис. 1.2).

Рисунок 1.2 — Расположение выводов AD7923.

Рисунок 1.3 — Расположение выводов TLC5510.

микропроцессорный интерфейс токовый В качестве дискретных входов используются два интерфейса типа «токовая петля», реализованные по типовой схеме и ТТЛ-ТШ 4шт.

Рисунок 1.4 — Условное графическое обозначение ТТЛ-ТШ.

Рисунок 1.5 — Условное графическое обозначение ЦАП DAC0832.

Рисунок 1.6 — Условное графическое обозначение схемы включения leds1.

Дискретные выходы представлены в виде РЛ 4шт.

Рисунок 1.7. — Условное графическое обозначение обмотки управления реле.

• 1. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. — СПб.: БХВ-Петербург, 2001. — 528 с.
• 2. Основы проектирования специализированных вычислителей / В. Г. Джулгаков. — Учеб. пособие. — Харьков: Гос. аэрокосмический ун-т «Харьк. авиац. ин-т», 1999. — 64 с.
• 3. Проектирование интерфейсных элементов микропроцессорных систем управления / В. Г. Джулгаков, А. М. Суббота. Учеб. пособие. — Харьков: Харьк. авиац. ин-т, 1996 — 50 с.
• 4. Самофалов К. Г. и др. Микропроцессоры: Справочник — К.: Техника, 1986. — 278с.
• 5. Микросхемы памяти, ЦАП и АЦП: Справочник — 2-е изд./ О. Н. Лебедев и др. — М.: КУбКа, 1996. — 384с.
• 6. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. — Л.: Энергоатомиздат, 1988. — 304 с.
• 7. Нефедов А. В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Справочник. ТТ. 2−6. — М.: ИП РадиоСофт, 1999.