Микропроцессорная система обработки дискретной информации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ ФГОУВПО

" МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Кафедра автоматики и вычислительной техники Курсовая работа по дисциплине «Микропроцессорные устройства в РЭО»

на тему «Микропроцессорная система обработки дискретной информации»

Выполнил: студентка 5 курса Малышева Людмила Алексеевна Мурманск

Содержание Задание на курсовую работу

1. Определение базового адреса

2. Расчёт временных задержек

3. Программа функционирования МПС9

4. Разработка принципиальной схемы ввода — вывода дискретной информации Библиографический список

Задание на курсовую работу.

программа микропроцессорный дискретный интерфейс

1. Определить свой базовый адрес, исходя из двух последних цифр шифра.

2. Рассчитать временные задержки и написать программу, обеспечивающую функционирование микропроцессорной системы ввода-вывода дискретной информации на база БИС КР580 ВВ55 программируемого параллельного интерфейса. К одному из разрядов подсоединить ключ KD_j, имитирующий датчик, к двум другим разрядам — светодиоды КH_i 1 и КH_i2, имитирующие индикаторы.

KD_j = В4

КH_i = А6

КH_i = А0

Т₁ = 7 сек Т₂ =10 сек.

3. Подберите по справочнику микросхемы, необходимые для технической реализации устройства ввода-вывода дискретной информации, обоснуйте свой выбор.

4. Начертите принципиальную электрическую схему ввода-вывода дискретной информации на базе БИС КР580ВВ55 и селектора адреса с соединением, обеспечивающим вычисленный базовый адрес.

1. Определение базового адреса В соответствии с таблицей вариантов принимаем исходные данные:

канал и номер разряда ввода KD_j — B4

канал и номер разряда вывода КH_i 1 — А6

канал и номер разряда вывода КH_i 2 — А0

время Т1 — 7сек время Т2 10сек.

Определение базового адреса.

Базовый адрес определяем по двум последним цифрам шифра — 69.

Переведём 69 в шестнадцатеричную систему счисления:

69₁₀ = 45₁₆ = 0100 0101₂

Так как два младших бита в базовом адресе равны нулю, принимаем базовый адрес 0100 0100₂ = 44₁₆.

БА = 44 — КА — канал, А БА + 1 = 45 — КВ — канал В БА + 2 = 46 — КС — канал С БА + 3 = 47 — РУС — регистр управляющего слова.

2. Расчёт временных задержек По заданию требуется рассчитать временные задержки продолжительностью Т₁ =7сек и Т₂ =10 сек.

Принимаем частоту поступающих на микропроцессор синхроимпульсов равной 2МГц, тогда длительность одного такта составит Блок-схема алгоритма временной задержки.

Рисунок 1. Блок-схема алгоритма временной задержки.

Общее время задержки равно

t_общ =t₁ + (t₂ + t₃ +t₄) N₁ +t₅.

Определим количество циклов N₁ :

Так как N не может принимать значение больше 255, то необходимо применить вложенные циклы (не менее 3х):

255² < 736 841 < 255³

65 025 < 736 841 < 16 581 375

Составляем блок-схему алгоритма временной задержки со вложенными циклами.

Рисунок 2 Блок-схема алгоритма временной задержки с вложенными циклами.

Исходя из алгоритма вычисляем общее время задержки:

t_общ = t₁ + (t₂ + (t₃ + (t₄ + t₅)N₃ + t₆ + t₇)N₂ + t₈ + t₉)N₁ + t₁₀

t_общ = 7t₀ + (7t₀ + (7t₀ + (5t₀ + 10t₀)N₃ + 5t₀ + 10t₀)N₂ + 5t₀ + 10t₀)N₁ + 10t₀

Временная задержка Т₁ =7с.

Для Т₁ = 7сек (7· 2МГц = 14 000 000 тактов):

14 000 000 = 17+(22+(22+15N₃)N₂)N₁

Примем N₃= 255, тогда

14 000 000 = 17+(22+(22+15 · 255) N₂)N₁

14 000 000 = 17+(22+(22+3847N₂)N₁

Подберём такое значение N₂, при котором N₁ получилось бы как можно ближе к целому числу.

При N₂ = 95:

Таким образом, при N₁=38, N₂=95, N₃=255

t_общ =17=(22+(22+15· 255)·95)·38=13 888 523 тактов

t_общ = 13 888 523· 0,5·10^-6=6,944 сек.

Значения N₁, N_2, N₃ в 16-тиричной системе счисления равны:

N₁ =38₁₀ =26₁₆

N₂ = 95₁₀ = 5F₁₆

N₃ = 255₁₀ = FF₁₆

Подпрограмма временной задержки TIME 1 (Т₁ = 7 с).

Таблица 1.

Временная задержка Т₂ =10с.

255² < 1 052 630 <255³ — требуется сделать 3 вложенных цикла.

Для Т₂ = 10 сек (10· 2 МГц = 20 000 000 тактов):

20 000 000 = 17+(22+(22+15N₃)N₂)N₁

Принимаем N₃ = 255, тогда

20 000 000 = 17+(22+(22+15· 255) N₂)N₁

Примем N₂ = 200, тогда:

При полученных значениях N₁ = 26, N₂ = 200, N₃ = 255 общая задержка равна:

t_общ = 17+(22+(22+15· 255)·200)·26 = 20 004 989 тактов

t_общ = 20 004 989 · 0,5·10^-6 = 10, 249 сек.

Переведём значения N₁, N_2, N₃ в 16-тиричную систему счисления:

N₁ =26₁₀ =1A₁₆

N₂ = 200₁₀ = C8₁₆

N₃ = 255₁₀ = FF₁₆.

Подпрограмма временной задержки TIME2 (Т₂ = 10с).

Таблица 2.

3. Программа функционирования МПС Разработка микропроцессорной системы будет происходить на базе БИС КР580ВВ55.

Блок-схема алгоритма функционирования микропроцессорной системы представлена на рисунке 3.

Рисунок 3. Блок-схема функционирования МПС.

Блок 1 осуществляет инициализацию ППИ, то есть настраивает канал В на ввод; канал, А — на вывод; устанавливает режим работы группы каналов, А и В — режим 0.

Для инициализации ППИ составляем управляющее слово:

УС = 1000 0010 В = 82Н.

Инициализация ППИ осуществляется с помощью двух команд:

MVI A, D8 — загрузка управляющего слова (D8 = 82Н) в аккумулятор;

OUT N — пересылка управляющего слова из аккумулятора в РУС по адресу N (N=47H).

Блок 2 осуществляет ввод соответствующего разряда канала, к которому подсоединён ключ, то есть В 4. Команда IN N — загрузка байта информации из порта ввода — вывода по адресу N (N = 45H).

Блок 3 осуществляет наложение маски на содержимое аккумулятора путём выполнения операции логического умножения данных, полученных из канала В на число, где в четвёртом разряде содержится логическая 1: 0001 0000 В = 10Н. Команда FNI D8 — логическое умножение битов аккумулятора и операнда D8 (D8 = 10H).

Блок 4 реализует разветвление по содержимому триггера Т_z. В случае, если Т_z =1, осуществляется переход по адресу 0804 (блок 2). Команда JZ ADR. В случае Т_z = 0 выполняется блок 5.

Блок 5 осуществляет вывод логической 1 в соответствующий разряд канала KH_i, что приводит к включению светодиода. Команды MVI A, D8 (D8 = 0100 0000B = 40H); OUT N — пересылка значения аккумулятора в КА (порт ввода-вывода) по адресу N + 44H.

Блок 6, оформленный в виде подпрограммы, осуществляет программную временную задержку 7секунд. Вызов подпрограммы осуществляется командой COLL ADR (0900).

Блок 7 осуществляет вывод логического нуля и единицы в соответствующие разряды канала согласно KH_i, что приводит к выключению светодиода 1 и включению светодиода 2. Команда MVI A, D8 — загрузка в аккумулятор бита, соответствующего включению только светодиода 2 (D8 = 0000 0001 В = 01H); команда ОUT N — пересылка значения аккумулятора в КА (порт ввода-вывода А) по адресу N (N=44H).

Блок 8 оформленный в виде подпрограммы, осуществляет программную временную задержку 10 секунд. Вызов подпрограммы осуществляется командой COLL ADR (0В00).

После выполнения блока 8 выполняется безусловный переход на блок 2. Команда JMP ADR (0804).

Временную диаграмму ввода-вывода дискретной информации можно представить в виде осциллограмм, представленных на рисунке 4.

Рисунок 4. Осциллограммы функционирования МПС ввода-вывода дискретной информации.

Программа.

Таблица 3.

4. Разработка принципиальной схемы ввода-вывода дискретной информации При разработке принципиальной схемы необходимо организовать селектор адреса для ППИ. В качестве селектора адреса можно использовать любую микросхему, обеспечивающую на входе CS низкий уровень сигнала для единственной комбинации сигналов А1А7. Например, в качестве селектора адреса можно использовать логический элемент ИЛИ, тогда получим следующие 4 адреса, по которым можно обратиться к ППИ (табл. 4).

Таблица 4.

Структурная схема селектора показана на рисунке 5 .

Рисунок 5. Структурная схема селектора.

Согласно таблице 4: А₂ = 1 А₅ = 0

А₃ = 0 А₆ = 1

А₄ = 0 А₇ = 0.

В качестве селектора адреса используем микросхему К555ИД7, представляющую собой дешифратор, имеющий три адресных входа, три входа стробирования S, два из которых инверсные, и восемь инверсных выходов. Логический 0 на одном из выходов может появиться лишь при единственном разрешающем сочетании сигналов на входах стробирования S: на инверсных входах должен быть логический 0, на прямом — логическая 1. Если это условие выполнено, то логический 0 появится на том единственном из восьми выходов, номер которого определяется двоичным кодом на трёх остальных входах схемы (табл. 5).

Таблица 5.

В нашем случае при А₂ = 1, А₃ = 0, А₄ = 0 логический 0 появится на выходе «1» дешифратора. На прямой вход стробирования подаём А₆ = 1, на инверсные — А₅ = 0 и А₇ = 0.

Ключ KD_j, имитирующий датчик, подсоединим к разряду B₄ порта ввода-вывода канала КВ через делитель напряжения R₁, R₂. Основные условия делителя — обеспечивать потребляемый портом ток (0,4 мА на один разряд) и необходимое напряжение логической 1 (2,4? 5В), при соблюдении экономии.

Рисунок 6. Делитель напряжения.

Максимальное значение сопротивления R₁ =, учитывая, что часть тока через сопротивление R₁ ответвится на R₂, сопротивление R₁ примем равным 4,7 кОм. Тогда ток в цепи R₁ =, а ток в цепи R₂ = 0,53 — 0,4 = 0,13мА, соответственно R₂ =. Округлим R₂ по ряду Е24: R₂ = 20 кОм.

В качестве индикаторов выберем светодиоды АЛ301Б, с током потребления 10мА и напряжением 2,8 В. Так как ток светодиода больше, чем ток порта, то в качестве буфера применим микросхему К155ЛН2 с максимальным выходным током 16мА. Для создания напряжения на каждом из светодиодов 2,8 В используем сопротивления R₃ и R₄. Напряжение на R₃ (R₄) равно 2,2 В, ток равен 10мА, тогда сопротивление

R₃ = R₄ = .

По цепи питания +5 В поставим блокировочный конденсатор С₁ = 0,1 мкФ.

Библиографический список

1. Токхайм Р. Микропроцессоры: Курс и упражнения / Пер. с англ., под ред. В. Н. Грасевича. М.: Энергоатомиздат, 1988. — 336 с.: ил.

2. Майоров В. Г., Гаврилов А. И. Практический курс программирования микропроцессорных систем. — М.: Машиностроение. 1989. — 272 с.: ил.

3. Микропроцессорные устройства в РЭО. Методические указания и задания к контрольной и курсовой работам для студентов заочного факультета специальностей 160 905.65 «Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования» и 210 302.65 «Радиотехника». Составители: Маслов А. А., проф, зав. Кафедрой автоматики и вычислительной техники, Гавренко В. Д., доцент кафедры автоматики и вычислительной техники МГТУ, 2008.

4. Микропоцессоры и микропроцессорные комплексы интегральных микросхем: Справочник. Под ред. В. А. Шахнова. Радио и связь, 1988.