42798

Разработка микропроцессорной системы на базе КР 580

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Интерфейсный модуль обеспечивает параллельный ввод вывода информации с 2х УВВ ключи светодиоды с помощью БИС КР580ВВ55 расположенный по адресу 10h. Для того чтобы подключить к МП память и устройство ввода вывода в системе организован 3х шинный доступ: 1 Шина адреса МП подключается с помощью буферных регистров КР580ИР82 2 Шина данных и управления – формируется системный контроллер КР580ВК28 Тактированиеформирование импульсов по переключению системы из 1 состояния в другое осуществляется тактовым генератором КР580ГФ24 Изм. Шина адреса...

Русский

2013-10-31

238.9 KB

52 чел.

Введение

В соответствии с техническим заданием (ТЗ) на курсовой проект необходимо разработать микропроцессорную систему на базе КР 580.

В разработке необходимо учитывать следующие особенности, данный микропроцессорный комплект является:

  1.  Простейшим микропроцессорным комплектом  с хорошо проработанной архитектурой и системой программирования
  2.  Данный комплект обладает низким быстродействием. Может применяться на практике, когда быстродействие достаточно для автоматизации конкретного оборудования или технологического процесса.
  3.  Базовые принципы построения микропроцессорных систем на данном комплекте аналогичны принципам построения более современных микропроцессорных систем.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

ТКВМ. 001017.001 ПЗ

В ходе курсового проекта необходимо разработать аппаратную часть микропроцессорной системы, и разработать программные средства управления МПС.

Результатом проектирования является схема электрическая структурная, принципиальная и пояснительная записка.

  1.  

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

ТКВМ.001017.001 ПЗ

Анализ проектируемых систем

В соответствии с техническим заданием на курсовой проект необходимо разработать микропроцессорную систему на базе комплекта КР580  включающие в себя следующие модули:

Блок центрального процессора на базе МП КР580ВМ80А, включающий системный контроллер КР580ВК38-мультиплексирующий ШД и ШУ. Буферные регистры КР580ИР82-организующие ША МП и тактовый генератор КР580ГФ24, синхронизирующий работу системы.

Модуль памяти объёмом 6кб - состоящий из модуля ОЗУ объемом 4кб на страницах  20, 21, 22, 23 на ИМС КМ132РУ8А. Модуль ПЗУ объемом 2кб на страницах 0,1  на ИМС КР556РТ6.

Интерфейсный модуль обеспечивает параллельный ввод вывода информации с 2х УВВ ключи, светодиоды с помощью БИС КР580ВВ55, расположенный по адресу 10h.  

Организация прямого доступа к памяти от 3х УВВ с помощью КР580ВТ57 по адресу 40h необходимо передать от УВВ 1- 100б , УВВ 2-200б , УВВ 3-300б.

Режим прерывания организован от 2Х*УВВ с помощью БИС КР580ВН59, расположенный по адресу 20h в МПС.

  1.  

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

ТКВМ. 001017.001 ПЗ

РАЗРАБОТКА АППАРАТНОЙ ЧАСТИ МПС

  1.  Блок центрального процессора

    Основной разработкой МПС является МП КР580ВМ80А, выполняющий обработку данных, и управление обработкой. Для того, чтобы подключить к МП память и устройство ввода/вывода  в системе организован 3х шинный доступ:

1 Шина адреса - МП подключается с помощью буферных регистров КР580ИР82

2 Шина данных и управления формируется системный контроллер КР580ВК28

Тактирование(формирование) импульсов по переключению системы из 1 состояния в другое осуществляется тактовым генератором КР580ГФ24

Изм.

Лист

до

у

.

Подпись

Дата

Лист

6

ТКВМ.001017.001 ПЗ

2.1.1 БИС ЦПУ КР580ВМ80А

Микропроцессор программно управляемое устройство, выполненное по технологии БИС или СБИС, выполняющее две основных функции: обработка информации и управление этой обработкой.

КР580ВМ80А функционально законченный однокристальный параллельный восьмиразрядный микропроцессор с фиксированной системой команд. Применяется в качестве центрального процессора в устройствах обработки данных и управления. Он имеет раздельные шестнадцатиразрядную шину адреса и восьмиразрядную шину данных. Шина адреса обеспечивает прямую адресацию внешней памяти  объемом до 65536 байт, 256 устройств ввода и вывода.

Рисунок 1 УГО БИС ЦПУ КР580ВМ80А

Таблица1 - Назначение выводов КР580ВМ80А

Обозначение

Ввод-вывод

Назначение

А0-А15

Вывод

Шина адреса

DO-D7

Вывод

Шина данных

___

WR

Вывод

Запись (выдача)

DBIN

Ввод

Прием

HLDA

Ввод

Подтверждение захвата

INTЕ

Вывод

Разрешение прерывания

HOLD

Ввод

Захват шин

INT

Ввод

Прерывание

SYNC

Ввод

Синхронизация

WAIT

Ввод

Ожидание

READY

Ввод

Готовность

RESET

Ввод

Установка

GND

Ввод

(-) - Корпус (земля)

U10

Ввод

+5В

Ucc2

Ввод

+12В

Ucc1

Ввод

+5В

 

 

Основные технические характеристики микропроцессора КР580ВМ80А: 

Изм.

Лист

до

у

.

Подпись

Дата

Лист

7

ТКВМ.001017.001 ПЗ

разрядность ШД - 8;

разрядность ША - 16;

адресное пространство - 64 Кб;

число РОН - 6 восьмиразрядных;

организация стека - указатель стека позволяет в любой точки памяти зафиксировать вершину стека;

организация прерываний - прерывания векторные, существует упрощенная возможность организации прерываний на восемь направлений (адресов);

быстродействие - 500 000 коротких (регистр - регистр) операций;

тактовая частота 0,5…2,5 МГц;

напряжение питания 5,12 В;

мощность рассеивания 1,25 Вт;

технология n-МОП;

диапазон рабочих температур 10…+70 °С;

Uвыс. ур.(высокого уровня) - 9…13 В

Uнизк. ур.(низкого уровня) - -0,3…+0,8 В

Длительность тактовых импульсов:

          С1 - 60 нс.

          С2 - 220 нс.


Изм.

Лист

до

у

.

Подпись

Дата

Лист

8

ТКВМ.001017.001 ПЗ

2.1.2 БИС системного контроллера КР580ВК38

Микросхема КР580ВК38 выполняет функцию системного контроллера и шинного формирователя, осуществляет формирование управляющих сигналов обращения к ОЗУ или к устройствам ввода/вывода (УВВ) и обеспечивает прием и передачу 8-разрядной информации между шиной данных микропроцессора и системной шиной. Формирование сигналов , в данной микросхеме происходит относительно сигнала  Строб состояния, что позволяет при применении в микропроцессорной системе микросхемы КР580ВК38

использовать ЗУ и УВВ с более широким диапазоном

                           быстродействия. Двунаправленный шинный формирователь    осуществляет буферирование 8-разрядной шины данных и автоматический контроль направления передачи данных. Подключение системного контроллера к шине данных микропроцессора осуществляется с помощью двунаправленных выводов DOD7, к системной шинес помощью двунаправленных выводов DBODB7.

При необходимости с помощью сигнала BUSEN Управление системной шиной выводы DBODB7 системного контроллера могут быть переведены в состояние Выключено.

Таблица 2 -

Изм.

Лист

до

у

.

Подпись

Дата

Лист

9

ТКВМ.001017.001 ПЗ

Назначение выводов КР580ВК38:

Обозначение

Ввод - вывод

Назначение

DB0-DB7

Вывод

Разделенная шина данных

_____

INTA

Ввод

Сигнал готовности МП к обработке прерывания

____

IOW

Ввод

Запись в УВВ

_______

MEMR

Ввод

Чтение памяти

_______

MEMW

Ввод

Запись в память

____

STB

Ввод

Строб состояния

HLDA

Ввод

Подтверждение захвата

DBIN

Ввод

Прием

___

WR

Ввод

Запись (выдача)

D0-D7

Ввод

Шина данных

_______

BUSEN

Ввод

Управление системной шиной

Изм.

Лист

до

у

.

Подпись

Дата

Лист

10

ТКВМ.001017.001 ПЗ

2.1.3 БИС буферных регистров  КР580ИР82

Микросхема КР580ИР82 представляет собой 8-разрядный буферный регистр, предназначенный для ввода и вывода информации со стробированием. Она может использоваться как в микропроцессорных системах, построенных на микросхемах серии КР580, так и в других вычислительных системах и устройствах дискретной автоматики.

    Микросхема КР580ИР82 не содержит

 

Рисунок 3 УГО БИС КР580ИР82   инвертирующие выходы. Данная микросхема   

                                   имеет восемь триггеров D-типа и восемь выходных буферов, имеющих на выходе состояние Выключено. Управление передачей информации осуществляется с помощью сигнала STB Строб.

При поступлении на вход STB сигнала высокого уровня осуществляется не тактируемая передача информации от входа DI до выхода DO. При подаче на вход STB сигнала низкого уровня микросхема хранит информацию предыдущего такта; при подаче на вход STB положительного перепада импульса происходит защелкивание входной информации. Выходные буферы микросхемы КР580ИР82  управляются сигналом ОЕ Разрешение выхода. При поступлении на вход ОЕ сигнала высокого уровня выходные буферы переводятся в состояние Выключено.

Таблица3 - Назначение выводов КР580ИР2

Обозначение

Ввод - вывод

Назначение

Q0Q7

Ввод

Входы регистра

STB

Ввод

Строб

___

ОЕ

Ввод

Разрешение выхода

DO-D7

Вывод

Выходы регистра

Изм.

Лист

до

у

.

Подпись

Дата

Лист

11

ТКВМ.001017.001 ПЗ

2.1.4 БИС тактового генератора КР580ГФ24

         Микросхема КР580ГФ24-генератор тактовых сигналов фаз Ф1 и Ф2 предназначен для синхронизации работы микропроцессорной системы.

Генератор формирует 2 фазы - Ф1 и Ф2 с импульсами положительной полярности, сдвинутыми во времени, амплитудой 12 В и частотой 0,5 - 3,0 МГц. Кроме того, генератор выдает тактовые сигналы опорной частоты с амплитудой напряжения уровня ТТЛ , стробирующий сигнал состояния STB . Генератор синхронизирует сигналы RDYIN и RESIN с фазой Ф2.

Рисунок 4 УГО БИС КР580ГФ24

  

Генератор тактовых сигналов состоит из генератора опорной частоты, счетчика-делителя на 9, формирователя фаз Ф1 и Ф2 и логических схем. Для стабилизации тактовых сигналов опорной частоты ко входам XTAL1 и ХТАL2 генератора подключается кварцевый резонатор, частота которого должна быть в 9 раз больше частоты выходных сигналов Ф1 и Ф2. Если частота кварцевого резонатора больше 10 МГц, то последовательно с ним необходимо включить конденсатор емкостью 3 - 10 нФ.  Контур стабилизирует тактовые сигналы опорной частоты.         Стробирующий сигнал состояния STB формируется при наличии на входе SYNС напряжения высокого уровня, поступающего с выхода микропроцессора KP580ВM80A в начале каждого машинного цикла. Сигнал STB используют для занесения информации состояния микропроцессора в микросхему КР580ВК38 для формирования ими управляющих сигналов.        Для согласования работы микропроцессора КР580ВМ80А с другими устройствами сигнал RDYIN синхронизируется по фазе Ф1 на выходе RЕАDY генератора.        При поступлении входного сигнала микросхема КР580ГФ24 с помощью триггера Шмидта и триггера Т1 вырабатывает сигнал RESET, синхронизированный с тактовым сигналом Ф2.По сигналу RESET осуществляется установка в исходное состояние различных устройств микропроцессорной системы. Наличие в микросхеме триггера Шмидта позволяет подавать на вход сигнал с пологим фронтом. С помощью триггера Т2 осуществляется стробирование входного сигнала RDYIN "Готовность" тактовым сигналом Ф2.

Изм.

Лист

до

у

.

Подпись

Дата

Лист

12

ТКВМ.001017.001 ПЗ

Таблица 4 - Назначение выводов КР580ГФ24

Обозначение

Ввод - вывод

Назначение

RESET

Вывод

Установка

С

Ввод

Фаза 2 с уровнем ТТЛ

С2, С1

Вывод

Фаза 2, 1

READY

Вывод

Готовность

OSC

Вывод

Выход осциллятора

____

STB

Вывод

Строб состояния

SYNC

Ввод

Синхронизация

______

RESIN

Ввод

 

Установка

RDYIN

Ввод

Готовность

XTAL2, XTAL1

Ввод

Кварцевый резонатор

2.2 Модуль памяти.

В соответствии с заданием на курсовой проект необходимо организовать модуль памяти объемом 6 кб. При формировании модуля памяти необходимо организовать дешифрацию ячеек модуля. В МП системах карта памяти организуется 2 способами:

  1.  Совмещенная карта памяти ( и память и УВВ располагается в едином адресном пространстве и обращение к УВВ аналогично обращению к ячейке памяти,  используются одни и те же команды)
  2.  При разделительной карте памяти модуль памяти и модуль УВВ располагается в раздельных, изолированных адресных пространствах. При обращении к этим модулям используются разные команды:
  3.  При обращении к памяти  MVI, MOV
  4.  При обращении к УВВ  IN, OUT

 В разработанной системе воспользуется отдельной картой памяти, т.е. при обращении к УВВ используются команды IN, OUT

IN в Rg A>вывод data [адр] RgA< [ адр УВВ]

OUT из RgA вывод data [адр] RgA>[ адр УВВ]

При обращении к ячейке памяти (ЯП) или к УВВ необходимо организовать дешифратор адреса.

Дешифратор может быть организован несколькими способами:

  1.  На логических элементах
  2.  На микросхеме дешифратора
  3.  На ИМС постоянно запоминающего устройства/памяти.

 

Изм.

Лист

до

у

.

Подпись

Дата

Лист

13

ТКВМ.001017.001 ПЗ

в разработанной МП системе дешифратор ЯП будет организован на логических элементах.

Дешифратор УВВ будет организован на ИМС ПЗУ

В соответствии с техническими характеристиками МП КР580ВМ80А max объем адресуемой памяти Vmax=ша*m шд=*8=65536=64 кб по 1 байту.

Для того, чтобы организовать данный модуль памяти, необходимо использовать страничную организацию модуля, причем для удобства расчетов в курсовом проекте примем объем 1 страницу памяти =1 кб=*8, тогда объем памяти будет разбит на 64 страницы с 0 по 63.

2.2.1 Модуль ОЗУ

В соответствии с заданием необходимо организовать модуль ОЗУ V=4 кб, на страницах 20, 21, 22, 23  ИМС КМ132РУ8А, т.к. Vmax =*8= 1 кб, то для определения количества ИМС ОЗУ на странице необходимо определить

=* m шд=*4= =1к*4

Изм.

Лист

до

у

.

Подпись

Дата

Лист

14

ТКВМ.001017.001 ПЗ

Количество ячеек на странице и микросхеме совпадают , =4

ШД одной страницы 8 разрядная, а ШД БИС ОЗУ 4 разрядная, т.е. не совпадает организация ЯП. Для того чтобы перекрыть требуемый объем памяти на странице необходимо разместить  ОЗУ

ИМС

Для того чтобы организовать объем памяти ОЗУ 4 кб необходимо использовать 8 микросхем. Причем при организации страницы памяти  ОЗУ ША ИМС организуется параллельно ШД последовательно.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

79972. Основы создания ресурсосберегающих и безотходных технологий 55 KB
  Основы создания ресурсосберегающих и безотходных технологий Значение материальных ресурсов в жизнедеятельности человека Для производства требуемого продукта необходимо взаимодействие трех составных частей: рабочей силы предметов труда сырье материалы полуфабрикаты комплектующие энергоресурсы информация и др. Отсутствие или ограниченное наличие какогонибудь из перечисленных ресурсов создает общенациональную или даже глобальную проблему связанную с экономической независимостью государства и нации. Решение экономических социальных и...
79973. Основы технологий машиностроительного производства 112 KB
  С технологической точки зрения сборочная единица собирается отдельно независимо от других элементов и в дальнейшем в процессе сборки выступает как одно целое. Производственный и технологический процессы Производственный процесс – это совокупность взаимосвязанных действий человека и оборудования направленных на превращение исходных сырья материалов полуфабрикатов в готовое изделие соответствующее определенному служебному назначению. В производственный процесс входят основной и вспомогательный процессы. Основные процессы – это те...
79974. Качество продукции машиностроения 464 KB
  При изготовлении заготовок при механической обработке контроле сборке возникают различного рода погрешности как отклонения параметров от требуемых. В зависимости от причин их вызывающих погрешности можно разделить на следующие виды: систематические постоянные и изменяемые закономерно и случайные. Систематические постоянные погрешности не изменяются при обработке заготовок в одной партии. Они возникают под воздействием постоянно действующих факторов погрешности оборудования оснастки управляющих программ станков с ЧПУ.
79975. Технологические средства повышения конкурентоспособности машиностроительной продукции 499.5 KB
  Базы поверхности заготовки ориентирующие ее при установке на станке. Технологические базы – поверхности определяющие положение заготовки в процессе обработки. Черновые технологические базы – это поверхности заготовки которые применяются на первых операциях при первом установе когда нет обработанных поверхностей. При установке заготовки в приспособлении для выполнения технологической операции должно обеспечиваться ориентирование осуществляемое базированием и неподвижность достигаемая закреплением заготовки.
79976. Основы проектирования технологических процессов материального производства 63.5 KB
  Разрабатываемый технологический процесс должен оптимально сочетать наиболее полные возможности оборудования режущего инструмента приспособления и другой технологической оснастки при оптимальных режимах обработки минимальных затратах то есть при наименьшей технологической себестоимости. Технологический процесс должен использовать прогрессивные методы обработки удовлетворять требованиям чертежей и техническим условиям должен быть гибким обеспечивать повышение производительности культуры производства экологической безопасности....
79977. Технико-экономическая оценка и выбор технологических решений на предприятии 50.5 KB
  Технически обоснованной нормой называется время необходимое на выполнение данной операции в мин. Кроме того нормы времени не учитывают непредвиденные условия: не вовремя поставлены материалы инструмент перебои с электроэнергией с транспортом и т. Время затраченное на изготовление одной детали на данной операции называется штучным. Тп 42 где То основное время; Тв – вспомогательное время; Тт.
79978. Системы технологий формообразующих операций в машиностроительном производстве 1.74 MB
  Заготовки полученные литейным способом Суть литейного производства состоит в том что фасонную деталь или заготовку изготавливают заливанием жидкого металла в литейную форму пустота которой по размерам и конфигурации соответствует детали. 1; выплавление металла; заливание металла в форму; затвердение металла и охлаждение отливки; выбивание отливки из формы; обрубка и очищение отливки; термическая обработка отливки; контроль за качеством отливки и сдача его на механическую обработку. В процессе выполнения операций необходимо обеспечивать...
79979. Обработка материалов резанием в технологических системах машиностроительного производства 795 KB
  Цель конструктивно-технологической классификации деталей − снижение трудоемкости и сокращение сроков технологической и конструкторской подготовки производства, а так же повышение эффективности системы управления производством.
79980. Основы технологии сборочного производства 48 KB
  По стадиям различают следующие виды сборки: предварительная сборка – разборка с целью определения размера компенсатора; промежуточная – для общей дальнейшей обработки сборочной единицы например корпус и собранная с ним крышка растачиваются совместно под размер диаметра подшипника; под сварку может вводиться как сборочная операция в поточной линии; окончательная сборка после которой разборки не предусмотрено. В зависимости от метода образования соединений существуют следующие виды сборки: слесарная – слесарносборочные операции; монтаж –...