49131

Устройство сбора телеметрической информации

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Конструктивная реализация устройства включает в себя ряд коммутаторов с подключенными к ним дешифраторами аналогово-цифровой преобразователь АЦП и микропроцессорный блок включающий в себя сам микропроцессор тактовый генератор и память ПЗУ и ОЗУ Принцип работы схемы: Основными устройствами системы являются: коммутатор усилитель АЦП микропроцессорный блок микропроцессор ПЗУ ОЗУ шинные формирователи. Количество разрядов АЦП необходимых для ввода информации по формуле равно: ; АЦП следует выбирать с разрядностью не менее 4....

Русский

2013-12-21

761 KB

20 чел.

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. А.Н. Туполева

Кафедра радиоэлектроники и телекоммуникационных систем

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине:

“Вычислительная техника”

на тему:

“Устройство сбора телеметрической

информации”

Выполнил: студент гр.5313

                                                            Анисимов В.А.

                                                                        Проверил: доц. каф. РТС                                                                                                                                                                          

                                                                                                Можгинский В.Л.            

  

КАЗАНЬ  2006

Содержание:

[1]
5. Список литературы:

[2] 1.  Щербакова Т. Ф., Козлов, Култынов, Седов С.С. Методическое пособие                          «Разработка и отладка  программного обеспечения МПС обработки информации», Казань 1997                                                                                      

 

1. ВВЕДЕНИЕ.

Данная курсовая работа направлена на разработку «Устройства сбора телеметрической информации». Устройство сбора информации предназначено для опроса датчиков с проверкой попадания, снятых с них значений, в допустимую область и записи в буфер при необходимости.

Конструктивная реализация устройства включает в себя ряд коммутаторов с подключенными к ним дешифраторами, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) и микропроцессорный блок, включающий в себя сам микропроцессор, тактовый генератор и память (ПЗУ и ОЗУ [5, стр.14]).  

2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Микропроцессорная система (МПС) – это вычислительная или управляющая система, построенная на основе микропроцессорных средств, применяется автономно или встраивается в управляемый объект.

Микропроцессор (МП) – это программно-управляющее средство, осуществляющее процесс обработки цифровой информации и управления им, построенный на одной или нескольких интегральных микросхемах. Процессоры бывают однокристальными и секционными. У однокристального процессора АЛУ и УУ реализованы на одном кристалле. В секционных процессорах они реализованы на разных кристаллах. Микро-ЭВМ – цифровая ЭВМ, с интерфейсом ввода/вывода, состоящая из МП, памяти и при необходимости пульта управления и источников питания, объединенных в единой несущей конструкции.

Микропроцессор КР580ВМ80А представляет собой 8-разрядный процессор с тремя шинами: однонаправленной 16-ти разрядной шиной адреса, двунаправленной 8-и разрядной шиной данных и 12-ти  разрядной шиной управления, в котором совмещены операционное и управляющее устройства. Управляющая память недоступна пользователю, в ней уже в процессе изготовления БИС записываются микропрограммы операций (микропрограммы, по которым выполняются команды). Таким образом, предусматривается использование некоторой фиксированной системы команд, в которую пользователь не может внести изменений. В связи с этим данный микропроцессор относится к числу немикропрограммируемых, т.е. программируемых не на уровне микрокоманд, а на уровне команд.

Общий вид системы на базе микропроцессора К580 показан на рис. 1.1. В ней выделяют три основных компонента: центральный процессор, функции которого выполняет микропроцессор, память и средства ввода-вывода.

Рис. 1.1. Микропроцессорная система на базе комплекта КР580

Конкретные МП могут существенно отличаться друг от друга, но все они имеют 4 основных блока (рис.1.2).

Рис. 1.2. Упрощенная структурная схема МП.

АЛУ – арифметико-логическое устройство; предназначено для выполнения арифметических и логических операций «И», «ИЛИ», «исключающее ИЛИ», «НЕ», сдвига на 1 разряд.

Блок регистров – предназначен для хранения информации.

УУ – устройство управления; выдает управляющие сигналы всем внутренним блокам, а также во внешние шины.

Блок интерфейса – предназначен  для сопряжения МП с периферийными устройствами.

ША – предназначена для передачи адресов от МП к блоку памяти и внешних устройств.

ШД – предназначена  для обмена информации между МП и периферийными устройствами.

ШУ – предназначена для передачи управляющих сигналов между МП и периферийными устройствами.

3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

3.1. Разработка структурной схемы.

Принцип работы схемы:

Основными устройствами системы являются: коммутатор, усилитель, АЦП, микропроцессорный блок (микропроцессор, ПЗУ, ОЗУ, шинные формирователи). Произведем выбор вышеперечисленных устройств.

Система реализуется на основе микропроцессорного комплекта КР580, поэтому все устройства из блока МПС, будут из этой серии. Шина адреса микропроцессора КР580ВМ80А 16-тиразрядна, поэтому максимальное адресуемое пространство составляет 216 = 65536 байт. Из этого условия можно определить время буферизации (время работы системы сбора информации).

Выберем коммутатор. Он должен удовлетворять условиям[1, стр.115]:

;

;

Возьмем коммутатор К591КН3 [1,c.254], 16-ти канальный, tперекл=0,3мкс, входное напряжение не превышает 15 В. Для коммутации 150 датчиков потребуется 10 коммутаторов.

Количество разрядов АЦП, необходимых для ввода информации по формуле равно:

;

АЦП следует выбирать с разрядностью не менее 4. Обычно разрядность АЦП кратна 4. Поэтому выберем 8-хразрядный АЦП К1107ПВ4А [4,c.35], входное напряжение ±2,5 В.

Блок усилителя производит нормировку сигнала с 8В до 10В (до максимального напряжения на входе АЦП). Таким образом, число FFh соответствует напряжению 8В на входе коммутатора, 00h – 0В. Тогда напряжению 0,5В будет соответствовать число 0Fh, а 10В – FFh. В блоке усилителя находится устройство выборки хранения (УВХ), предназначенное для хранения значения напряжения снятого отчета на время преобразования АЦП.

МП согласуется с внешними устройствами по шине адреса следующим образом: за выбор коммутатора отвечают 5-8ой разряды шины (в дешифратор поступает 2-ый код, преобразуется в 10-й, с помощью которого мы выбираем коммутатор; 1-4-ый разряды отвечают за выбор канала коммутатора. Таким образом, мы включили требуемый коммутатор и выбрали необходимый нам канал, в результате чего сигнал с датчика попадает на АЦП.

Далее происходит программная обработка сигнала и если сигнал удовлетворяет необходимым требования (лежит в пределах от 0,5 до 10 В), то его значение сохраняется, в так называемом, буфере. Буфер реализуется программным способом, путем использования ячейки памяти с определенным адресом.

В дальнейшем программа изменяет общий код управления для опроса следующего датчика и процесс, описанный выше, полностью повторяется.

Чаще всего коммутаторам присваивается адрес 00h, а АЦП - 01h. Таким образом, по команде OUT 00h селектор адреса запирает АЦП и ведет общение по шине данных с коммутаторами (посылает номер опрашиваемого датчика), по команде IN 01h селектор адреса запирает коммутаторы и ведет общение по шине данных с АЦП (принимает оцифрованные данные). На втором уровне (при работе с коммутаторами) разделение происходит по информации с шины данных, по которой происходит выбор одного из 10-ти коммутаторов, связанного с опрашиваемым датчиком.


3.2.
Алгоритм работы программы:


3.3. Таблица программы:

Адрес

памяти

Метка

Код

Операнд

Число

тактов

Время

выполнения

Комментарий

8000h

LXI В

1Сh

10

5

Запись адреса ячейки памяти, предназначенную для данных с датчиков, в регистр В

8003h

M0

MVI С

96h

7

3,5

Записываем в рег-р С кол-во опрашиваемых датчиков (номер первого опрашиваемого 150)

8005h

М1

ОUT

00h

10

5

Коммутируем на вход коммутаторов ист. эт. U

8006h

MOV А,С

5

2,5

Записываем номер опрашиваемого датчика в аккумулятор (С -> A)

8007h

ОUT

01h

10

5

Коммутируем на вход АЦП информацию с х-ого датчика

8008h

IN

02h

10

5

Принимаем данные с АЦП (UXi -> A)

8009h

CPI

FFh

7

3,5

Сравниваем отсчет с верхним пороговым напряжением 10В

800Bh

JP

М2

10

5

Если содержимое аккумулятора  больше порога 10В, то перейти к метке М2, если меньше, то идти дальше

800Eh

CPI

0Fh

7

3,5

Сравнение с нижним значением 0,5 В

8010h

JM

М2

10

5

Если меньше порога 0,5В, то перейти к метке М2, если больше,  то идти дальше

8014h

STAX В

10

5

Отправляем данные из аккумулятора в ячейку с памятью, адрес которой указан в регистре В

8015Н

INХ В

5

2,5

Увеличение адреса ячейки памяти

8016Н

М2

DCR С

5

2,5

Уменьшение номера датчика на один

8017H

JNZ

М1

10

5

Если не 0, то перейдем к метке М1, а если 0, то идем дальше

8018H

HLT

5

2,5

Завершение программы

3.4. Расчет емкости требуемой памяти:

Количество ячеек для записи программы:

8018h – 8000h = 18h16 = 2410 

Т.к. одна ячейка памяти имеет емкость 1 байт, то объем требуемой памяти:
V
K = 24байт

3.5. Расчет времени выполнения программы:

Найдем количество тактов, за которое выполняется программа. Для этого сложим тактовое выполнение каждой из команд с учетом числа их повторений:

ТТ = 10 +7+ ( 5 +10+10+7+10+7+10+10+5+5+10)·150 +5 =13372.

Примем, что длительность одного такта равна 0.5 мкс, тогда можем вычислить время полного выполнения программы:

Т = ТТ · 0.5 = 14122 · 0.5 = 6686 мкс.

Вычислим частоту F, равную 1/Т

F = 149,6 Гц

Мы получили возможную частоту обработки всей информации равную 149,6 Гц.


4. Заключение.

   В данной курсовой работе произведена разработка устройство сбора телеметрической информации. Мы получили структурную схему устройства, алгоритм работы и таблицу размещения команд программы по ячейкам памяти микропроцессора.

   Аппаратная часть устройства представляет собой микропроцессорный блок, 10 логических элемента “НЕ”, 10 коммутаторов, АЦП и дешифратор.

Для данной схемы мы составили наиболее оптимальную программу обработки входных сигналов, которая опрашивает датчики с частотой 149,6 Гц при длительности такта 0.5 мкс. Рассчитаны следующие основные параметры: программа занимает 24 байт, полное время выполнения программы 6686 мкс.


5. Список литературы:

1.  Щербакова Т. Ф., Козлов, Култынов, Седов С.С. Методическое пособие                          «Разработка и отладка  программного обеспечения МПС обработки информации», Казань 1997                                                                                      

2.  Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов. М.: Радио и связь, 1998

3.  Преснухин Л.Н. Микропроцессоры. М.: Высш. шк., 1986. – 495 с.: ил.

4.  Якубовский С.В. Цифровые и аналоговые микросхемы: Справочник. – М.:

5.  Вениаминов В.Н., Лебедев О.Н., Мирошниченко А.И. Микросхемы и их применение. Радио и связь, 1989


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

58089. Зимовий вернісаж 50.5 KB
  Ми згадаємо минуле, поговоримо про сучасне, будемо сперечатися, переконувати один одного, розважатися, взнаєте багато нового. Мова піде про пори року. Які ви знаєте пори року? Скільки їх?
58090. Расчет макроэкономических показателей системы национальных счетов (СНС) 95.68 KB
  Бюджетная политика на очередной финансовый год определяется Бюджетным посланием Президента РФ, направляемом Федеральному Собранию в начале (не позднее марта) предшествующего года.
58091. Плавание тел. Условия плавания тел 7.44 MB
  Цели урока: Обучающая: закрепление у учащихся знаний, навыков и проведение опытов, умение вести исследование - «плавание тел». Развивающая: научить учащихся применять знания в новой ситуации, развить умения объяснить окружающие явления.
58092. МНОГОЧЛЕНИ 1.89 MB
  МЕТА: узагальнити і систематизувати знання учнів з теми; формувати вміння узагальнювати; виховувати культуру математичних записів; математичної мови; розвивати вміння самостійності у здобутті знань; працювати з додатковою літературою.
58093. Зимние забавы с элементами фольклора 44 KB
  Цель урока: формирование представлений о многообразии фольклорных жанров. Задачи урока: систематизировать и обобщить знания полученные на уроках по теме Фольклор; формировать умение учащихся работать...
58094. Заболевания и повреждения позвоночника и таза 78 KB
  Исследование позвоночного столба включает осмотр больного, определение отклонений от нормальной формы и объема движений. Больного раздевают, в горизонтальном положении изучают форму позвоночного столба, фиксируют наличие деформаций и искривлений.
58095. Эконометрика. Шпора 485.8 KB
  Алгоритм теста Голдфелда-Квандта на наличие (отсутствие) гетероскедастичности случайных возмущений. Алгоритм теста Дарбина-Уотсона на наличие (отсутствие) автокорреляции случайных возмущений. Гетероскедастичность случайного возмущения. Причины. Динамическая модель из одновременных линейных уравнений (привести пример).
58096. 19 век в мировой и российской истории 68.5 KB
  Конституционная монархия, против абсолютизма, но и против республики. Уравнение крестьян в правах, ликвидация общинных земель, продажа крестьянам государственных и удельных земель, возвращение крестьянам отрезков и в исключительных случаях – за выкуп – помещичьих земель. Единая и неделимая империя, автономия – для Финляндии.
58097. Готический стиль 32.5 KB
  Готические соборы не только высоки, но и очень протяженны: Шартрский, например, имеет в длину 130 метров, а длина его трансепта — 64 метра, чтобы обойти вокруг него, требуется пройти, по крайней мере, полкилометра