Программируемый генератор сигналов

Федеральное агентство по образованию РФ Государственное образовательное учреждение высшего Профессионального образования

«Владимирский государственный университет»

Факультет радиофизики, электроники и медицинской техники Кафедра радиотехники и радиосистем Курсовая работа по дисциплине: «Цифровые устройства и микропроцессоры»

на тему:

«Программируемый генератор сигналов»

Выполнил:

ст.гр. РФ-108

Емельянов В. С.

Проверил:

доцент Давыдов Г. Д.

Владимир 2010

Содержание Введение

1. Анализ технического задания

2. Техническая часть

2.1 Структурная схема

2.2 Принципиальная схема

3. Рабочая часть

3.1 Алгоритм программы

3.2 Расчет временной задержки

3.3 Программа

3.4 Электрическая принципиальная схема Перечень элементов Заключение Список литературы

Введение

Современное состояние и перспективы развития многих отраслей техники, в том числе и радиоэлектроники, во многом определяются широким проникновением средств вычислительной техники, использованием методов цифровой обработки информации. В настоящее время, большая часть приборов построена на цифровой логике, главным элементом которой является микроконтроллер, индикация происходит на цифровых индикаторах, большую часть из которых составляют ЖКИ. Поэтому, тема курсового проекта будет посвящена отладке микроконтроллера PIC 16F84.

В данной работе буду проектировать микропроцессорное вычислительное устройство для обработки информации и/или управления в составе радиотехнической (контрольно-измерительной) системы. Со следующими исходными данными: микропроцессорным вычислительным устройством является регулируемый генератор СПН («пилы»).

Тип сигнала: a) тактовая частота микропроцессора f = 1,6 МГц б) амплитуда сигнала 4 В;

в) Шаг квантования:

— по времени не более 60мкс

— по амплитуде не более 0,1 В;

г) Период следования 5 мс;

д) длительность импульсов 0,1 Т

Раздел 1. Анализ технического задания В результате проектирования должна быть разработана структурная схема МПУ; рассмотрено функциональное и электрическое сопряжение компонентов МПУ; выбрана элементная база для реализации блоков МПУ и разработана принципиальная схема устройства; составлена блок-схема алгоритма и программа, реализующая заданную процедуру с учетом расчетных временных соотношений.

Целью работы является проектирование МПУ на базе 8-битного микропроцессора или/и микроконтроллера, он используется для построения ЦПУ, которое в основном и определяет многие технические и схемные решения.

В нашем случае МПУ является регулируемый генератор СПН («пилы»), следовательно, на выходе мы должны сформировать треугольные импульсы. При подаче сигнала на вход ЦПУ мы обрабатываем его с помощью определенной программы (программа генерации «пилы»). На выходе ЦПУ получим цифровой сигнал, следовательно, нам необходимо преобразовать его в аналоговую форму при подключении некоторого внешнего устройства. В качестве такого устройства используется ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь, на выходе которого мы получим аналоговый сигнал «пилы».

Раздел 2. Техническая часть

2.1Структурная схема цифровой аналоговый преобразователь микропроцессорный Система состоит из следующих основных устройств: микроконтроллер (МК), регистр, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).

Микроконтроллер нам потребуется для формирования программы генерации «пилы» и для формирования цифрового сигнала, который будет храниться в регистре. Далее цифровой сигнал мы преобразуем в аналоговый с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). К ЦАП мы подключаем внешний оперативный усилитель для преобразования тока в напряжение.

2.2Принципиальная схема устройства КМ1916ВЕ51 Микроконтроллер выполнен на основе высокоуровневой n-МОП технологии и выпускается в корпусе БИС, имеющем 40 внешних выводов. Для работы МК51 требуется один источник электропитания +5 В. Через 4 программируемых порта ввода/вывода МК51 взаимодействует со средой в стандарте ТТЛ-схем с тремя состояниями выхода.

Корпус МК51 имеет два вывода для подключения кварцевого резонатора, четыре вывода для сигналов, управляющих режимом работы МК, и восемь линий порта, которые могут быть запрограммированы пользователем на выполнение специализированных (альтернативных) функций обмена информацией со средой.

Память программ (ПЗУ) имеет емкость 4 Кбайта и предназначена для хранения команд, констант, управляющих слов инициализации, таблиц перекодировки входных и выходных переменных и т. п.

Память данных (ОЗУ) предназначена для хранения переменных в процессе выполнения прикладной программы, адресуется одним байтом и имеет емкость 128 байт.

К580ИР82 Регистр является устройством памяти в данном устройстве. В ней предполагается хранение основной программы. Регистр является 10-разрядным.

К572ПА1 10-разрядный преобразователь двоичного кода в ток. Выполнен по КМДП-технологии. Корпус — типа 201.16.8.

Основные параметры преобразователя при Uп=15 В, Uоп=10,24 В, Uвх = 3,6 В, Uвх=0,8 В: длд= ±0,1%; дош = ±3% от полной шкалы; tуст=5 мкс; Iпот=2 мА; Uвых<10 В.

Напряжение питания может изменяться в пределах 5…17 В, однако при этом ухудшаются точностные характеристики.

Назначение выводов: 1 — выход 1; 2 — выход дополняющий 2; 3 — общий; 4—13 (МР) — цифровые входы; 14 — напряжение питания +Un; 15 — опорное напряжение Uоп; 16 — ООС.

Функциональная схема преобразователя содержит резистивную матрицу R — 2R, токовые ключи и согласующее устройство. Для преобразования тока в напряжение на выходе микросхемы устанавливается внешний операционный усилитель.

Раздел 3. Рабочая часть

3.1 Алгоритм программы

3.2 Расчет времени задержки Так как амплитуда сигнала равна U = 1 В, а высота одной ступеньки 0.008 В, то мы легко вычислим количество ступенек: N = 1 В / 0.008 В = 125. Зная отношение U/T = 0.2 В/мс, найдем период сигнала: T = 5 мс. Отсюда находим ширину одной ступеньки:

t =T / N = 5 мс / 125 = 0.04 мс = 400 мкс.

На частоте f = 6 МГц: фз = t — 24 *5 мкс = 400 мкс — 120 мкс = 280 мкс.

Так как холостая команда NOP реализуется за 5 мкс, следовательно, необходимо применить 56 команд NOP.

3.3 Программа

MOV R1, #125h ;

Загрузка в R1 константы

M2: MOV R0, #0 h ;

Загрузка в R0 константы

MOV B, #0 h ;

Загрузка в B константы

M0: INC R0 ;

Инкремент регистра

MOV A, R0 ;

Пересылка в аккумулятор из R0

OUT P0 ;

Вывод в порт

MOV R3, #56 h ;

Загрузка в R3 константы

M3: DJNZ R3, M3 ;

Декремент R3 и переход, если не нуль

DJNZ R1, M0 ;

Декремент R1 и переход, если не нуль

MOV R2, #125h ;

Загрузка в регистр константы

MOVA, R2 ;

Пересылка в аккумулятор из R2

DIV AB ;

Деление аккумулятора на регистр B

MOVR2,A ;

Пересылка в R2 из аккумулятора

M1: DEC R0 ;

Декремент регистра

MOV A, R0 ;

Пересылка в аккумулятор из R0

OUT P0 ;

Вывод в порт

MOV R3, #56 h ;

Загрузка в R3 константы

M4: DJNZ R3, M4 ;

Декремент R3 и переход, если не нуль

MOV A, R1 ;

Пересылка в аккумулятор из R1

ADD A, R2 ;

Сложение аккумулятора с регистром

JNZ M1 ;

Переход, если аккум. не равен нулю

JZ M1 ;

Переход к метке M1

Заключение

В ходе проделанной работы мы ознакомились с PIC — микроконтроллерами, познакомились с микроконтроллером PIC16F84, была рассмотрена простейшая программа. Была построена принципиальная схема и спроектировано микропроцессорное вычислительное устройство для обработки информации и/или управления в составе радиотехнической (контрольно-измерительной) системы.

1. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника.-СПб.:БХВ-СанктПетербург, 2000. 528 с.: ил.

2. Микроконтроллеры. Выпуск 2: Однокристальные микроконтроллеры PIC12c5x, PIC16x8x, PIC14000, M16C/61/62. Перевод с англ.Б.Я. Прокопенко/ Под ред.Б. Я. Прокопенко.- М.: ДОДЭКА, 2000. 336 с.

Internet — Ресурсы

http://www.microchip.ru:8101/

http://www.paguo.ru/

http://www.disall.narod.ru/picpro.htm

http://www.chipnews.ru/html.cgi/arhiv/index.htm