49408

Устройство формирования импульсных последовательностей на базе МПС

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Система состоит из микропроцессора таймера тактового генератора блока памяти. ВМ – выбор микросхемы ЗП – вход для записи данных с магистрали данных ЧТ – вход разрешения выдачи данных из таймера на ШД ТИ0.ТИ2 – тактовые входы каналов таймера Р0. 0й канал 1го таймера запрограммирован на работу в режиме 5 схемотехнически управляемый строб.

Русский

2013-12-26

374 KB

18 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ.

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

 УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н.Туполева.

Институт Радиоэлектроники и телекоммуникаций

Кафедра Радиоэлектронных и телекоммуникационных систем

Курсовая работа

на тему:

«Устройство формирования импульсных

последовательностей на базе МПС».

Выполнил: студент гр.5313 Сибатов Т.Р.

Проверил к.т.н доцент каф.РТС Можгинский В.Л. 

Казань 2006 год.

Содержание.

Введение……………………………………………………………………………..3

  1.  Теоретическая часть
    1.  Микропроцессор КР580ВМ80А  ……………………………………….4
    2.  Тактовый генератор КР580ГФ24……………………………………….5
    3.  Таймер КР580ВИ53……………………………………………………...5
    4.  Системный микроконтроллер КР580ВК38……………………………..6

      1.5    Дешифратор К133ИД3…………………………………………………….6

       1.6      ПЗУ К565РТ1……………………………………………………………6

  1.  Практическая часть …………………………………………………………..7
    1.  Структурная схема……………..………………………………………...7
    2.  Принцип работы по структурной схеме ……………………………….7
    3.  Алгоритм работы МПС.   ……………………………………………….10
    4.  Программа работы……………………………………………………....11
    5.  Расчет емкости требуемой памяти и времени выполнения программы………………………………………………………………..14
  2.  Заключение   ………………………………………………………………….15
  3.  Список использованной литературы………………………………………...16

Введение.

В данной курсовой работе разработано устройство формирования импульсных последовательностей на базе МПС. Система состоит из микропроцессора, таймера, тактового генератора, блока памяти. Работа включает разработку структурной схемы, алгоритма и программу отладки.

 

  1.  Теоретическая часть

  1.  Микропроцессор КР580ВМ80А

Данный микропроцессор представляет собой однокристальный микропроцессор с тремя шинами: шестнадцатиразрядная шина адреса, двунаправленная восьмиразрядная шина данных, двенадцатиразрядная шина управления. Условно-графическое обозначение приведено на рис.1.

Рис.1 УГО МП КР580ВМ80А.

- шина адреса с тремя состояниями. Предназначена для обращения к любой из 216 ячеек памяти или портам ввода/вывода.

- шина данных с тремя состояниями. Предназначена для обмена данными между микропроцессором и периферийными устройствами.

 ПЗХ (подтверждение захвата) - единичный сигнал на этом выходе появляется в ответ на единичный сигнал посылаемый от внешних устройств. При этом микропроцессор переходит в состояние «Захват», при котором ША и ШД переводятся в высокоомное состояние и микропроцессор отключен от всех шин. Эта особенность используется для реализации режима прямого доступа к памяти.

 РПР (разрешение прерывания) - на этот выход выдается состояние внутреннего триггера разрешения прерывания. Если на выходе РПР логическая единица, то микропроцессор способен воспринимать запросы на прерывание. Установка РПР осуществляется с помощью команд – EI (разрешить прерывание = уст. 1) и DI (запретить прерывание = сброс в 0). Запрос на прерывание не будет восприниматься, если не установлена 1, т.е триггер или микропроцессор находится в состоянии «захват».

 ОЖД (ожидание) - единичный сигнал на этом выходе информирует о том, что микропроцессор находится в состоянии ожидания, при котором остановлен процесс обработки.

 (запись) - нулевой сигнал на этом выходе указывает на то, что данные микропроцессора выставлены на шину данных и могут быть восприняты внешними устройствами.

 (прием) - единичный сигнал указывает на то, что микропроцессор готов к приему данных.

 Синхр. - синхросигнал появляется на этом выходе в начале каждого машинного цикла.

 Г (готов) - единичный сигнал на этом выходе приводит микропроцессор в режим обработки данных. При логическом нуле микропроцессор переходит в состояние ожидания, информируя об этом единицей на выходе ОЖД.

 R (сброс) - единичный сигнал обнуляет программный счетчик, внутренние регистры прерывания и захвата. Состояние регистров блока РОН при этом не меняется.

Ф1 и Ф2 - входы тактового генератора.

Динамика работы МП КР580ВМ80А следующая. Выполнение каждой команды в микропроцессоре производится в определенной последовательности, определенным кодом команды и синхронизируется во времени сигналами Ф1, Ф2 тактового генератора. Период синхросигналов Т1 и Т2 – называется машинным тактом. Длительность машинного такта устанавливается произвольно в пределах (0,4-2) мкс.

  1.  Тактовый генератор КР580ГФ24.

Предназначен для совместной работы с МП КР580ВМ80А. Тактовый генератор формирует: высокоуровневые тактовые сигналы Ф1 и Ф2 с несовпадающими фазами; тактовый сигнал Ф2Т, синхронизированный с Ф2; сигнал STSTB «строб состояния», который поступая на системный контроллер, фиксирует состояние шины данных микропроцессора; сигнал «RESET» - «Установка». Генератор опорной частоты при подключении к выводам XTAL1 и XTAL2 кварцевого резонатора обеспечивает высокую стабильность частоты, определяемую основной частотой возбуждения кварцевого резонатора. Тактовые импульсы Ф1 и Ф2 управляют МОП входами МП КР580ВМ80А.

  1.  Таймер КР580ВИ53

Таймер используется для организации различных  временных интервалов. КР580ВИ53 представляет собой программируемый 3-хканальный таймер-счетчик, вырабатывающий временные интервалы, управляемые программно. Каждый канал программируется и работает независимо от другого.

Рис.2.УГО КР580ВИ53

Д0 – Д7 – двунаправленная магистраль данных, предназначенная для передачи данных и управляющих слов.

А0, А1 – входы для выбора регистра одного из каналов или регистра управления для принятия данных по ШД.

ВМ – выбор микросхемы

ЗП – вход для записи данных с магистрали данных

ЧТ – вход разрешения выдачи данных из таймера на ШД

ТИ0..ТИ2 – тактовые входы каналов таймера

Р0..Р2 – входы разрешения работы каналов.

В таймере предусмотрено 6 режимов работы, которые задаются с помощью управляющего слова:

0). Выдача сигнала прерывания по счету до конечного числа

1). Режим программируемого ждущего мультивибратора (одновибратор)

2). Генератор тактового импульса (делитель частоты)

3). Генератор прямоугольных импульсов

4). Программно-управляемый строб

5). Схемотехнически-управляемый строб [2, с.69]

Системный микроконтроллер 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.

Дешифратор К133ИД3

Дешифратор, по-другому, селектор, предназначен для выбора того или иного устройства в соответствии с кодом на входе (иными словами дешифрации кода). Каждый код представляет число, которое определяет появление логической единицы только на одном выводе, номер которого равен этому числу.

 ПЗУ К565РТ1

Емкость, бит- 1Кx4; время считывания -750нс; потребляемая мощность-13 мВт; напряжение питания; ±5, 12 В; технология-nМДП [1, с.142]

  1.  Практическая часть

В данном разделе приведена собственно разработка самого устройства, которая включает в себя: разработку структурной схемы, алгоритма работы, программного обеспечения, расчет объема занимаемой памяти.

  1.  Разработка структурной схемы.

На рис.3 приведена структурная схема нашего прибора, рассмотрим принцип его работы.

  1.  Принцип работы по структурной схеме.

Принцип работы системы следующий. 0-й канал 1-го таймера запрограммирован на работу в режиме 5 (схемотехнически управляемый строб). Он будет использован в качестве формирователя конечных импульсов длительностью 1 мкс. Вход ТИ0 канала 0 связан с выходом канала 1 того же таймера, а вход Р0 канала 0 связан с выходом канала 2 все того же 1-го таймера. Канал 1 запрограммирован на работу во 2-м режиме (делитель частоты) и осуществляет деление частоты тактовых импульсов с ГТИ (0,5 мкс) в 2 раза (1 мкс). ГТИ работает с частотой 2 МГц. Поэтому с выхода канала 1 следуют импульсы с периодом 1 мкс, которые поступают на вход ТИ0 и обеспечивают формирование строба длительностью 1 мкс на выходе 0-го канала. Канал 2 запрограммирован на работу в 3-м режиме (генератор прямоугольных импульсов). Он осуществляет формирование импульсов разрешения с периодом 2 мкс, которые поступают на вход Р0. Исходя из особенностей работы таймера в 5-м режиме, каждый передний фронт импульсов на входе Р0 приводит к началу нового счета, по окончании которого вырабатывается строб. Если мы запишем с счетчик канала 0 число 0, то он будет формировать строб сразу по приходу импульса разрешения. Таким образом, на выходе канал 0 будут формироваться импульсы длительностью 1 мкс с периодом следования 2 мкс.

Для того, чтобы сформировать пачку из 5 импульсов, необходимо отключить 2 канал после формирования 5-го импульса на 0-м канале (т.е. спустя 45*2=90 мкс). Поэтому на вход Р2 2-го канала должен подаваться сигнал разрешения с выхода канала другого таймера канала 2-го таймера, который выполняет эту роль.

Канал 0 2-го таймера работает в режиме 1 (программируемы ждущий мультивибратор). На выходе этого канала формируется сигнал разрешения по длительности равный N*T, где N – число записанное в счетчик, а T – период тактовых импульсов, поступающих на вход ТИ канала.  N = 180 (для формирования пачки из 45 импульсов с периодом 2 мкс).

Перед началом работы таймеров микропроцессор осуществляет ввод управляющих слов для каждого канала и ввод чисел для счетчиков каждого канала. После введения чисел в счетчики при наличии сигнала разрешения, каждый канал таймера начинает свою работу.  Поскольку канал 0 таймера 2 обеспечивает запуск генератора пачек импульсов, то для этого канала ввод числа осуществляется в последнюю очередь. После введения числа 180 в 0-й канал 2-го таймера он выдает сигнал разрешения, отсчитывает 90 мкс и «опрокидывается» в 0. Для того, чтобы система смогла сформировать такую же пачку через 150 мкс, в канал 0 1-го таймера нужно ввести новое число 180, после чего он повторно сформирует сигнал разрешения длительностью 90 мкс. Таким образом, микропроцессор после введения числа 90 в счетчик 0-го канала 2-го таймера осуществляет задержку 150 мкс и снова вводит число 180. И так бесконечным циклом.  

Дешифраторы предназначены для выбора микропроцессором того или иного таймера. Внешняя шина адреса для периферийных устройств 8-разрядна. первые 2 разряда используются в таймерах для выбора внутренних регистров или счетчиков. Остальные 6 разрядов применяются для выбора того или иного таймера. Код поступающий по этим разрядам дешифрируется и при совпадении кода с номером выходной линии дешифратора на этом выводе появляется сигнал «1», т.е. включается тот или иной таймер. Для 1-го таймера код «выбора кристалла» равен 000000. Для 2-го таймера 000001. Таким образом общий адрес будет иметь вид для 1-го таймера 000000XXh, а для 2-го 000001XXh, где XX – разряды определяющие выбор того или иного счетчика или внутреннего регистра каждого таймера.

рис.3 Структурно-принципиальная схема

  1.  Алгоритм работы МПС.

Алгоритм работы микропроцессорной системы приведен на рис.4.

Рис.4.Алгоритм работы МП.

  1.  Программа отладки

Ниже приведена программа, составленная по алгоритму из раздела.

Для написания программы следует знать формат управляющего слова таймеров:

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

Выбор канала
00 - канал 0
01 - канал 1
10 - канал 2

Число байтов для загрузки счетчика
00 - чтение на лету
01 - чтение/запись младшего байта
10 - чтение/запись старшего байта
11 - чтение/запись слова

Режим работы канала
000 - режим 0
001 - режим 1
010 - режим 2
011 - режим 3
100 - режим 4
101 - режим 5

1 = двоично-десятичный счет
0 = двоичный счет

Адрес

памяти

Команда

Число

тактов

Комментарий

0000h

MVI A

7

Управляющее слово 00101010b для 0-го канала  1- го таймера (реж. 5)

0001h

2Ah

0002h

OUT 

10

Запись упр. слова  в рег-р управления 1-го таймера (0,1 биты адреса – выбор рег-ра таймера, остальные  – ВК)

0003h

03h

0004h

MVI A

7

Управляющее слово 01100100b для 1-го канала 1- го таймера (реж.2)

0005h

64h

0006h

OUT 

10

Запись упр. слова в рег-р управления 1-го таймера (00000011b -> 03h)

0007h

03h

0008h

MVI A

7

Управляющее слово 10100110b для 2-го канала  1- го таймера (реж. 3)

0009h

A6h

000Ah

OUT 

10

Запись упр. слова  в рег-р управления 1-го таймера (00000011b -> 03h)

000Bh

03h

000Ch

MVI A

7

Управляющее слово 00100010b для 0-го канала 2-го таймера (реж.1)

000Dh

22h

000Eh

OUT 

10

Запись упр. слова в рег-р управления 2-го таймера (00000111b -> 07h)

000Fh

07h

0010h

MVI A

7

Число 0 для формирования строба сразу по пришествии сигнала разрешения

0011h

00h

0012h

OUT

10

Запись числа в счетчик 0-го канала 1-го таймера  (00000000b -> 00h)

0013h

00h

0014h

MVI A

7

Число 2 для деления частоты ГТИ в 2 раз

0015h

02h

0016h

OUT

10

Запись числа в счетчик 1-го канала 1-го таймера (00000001b -> 01h)

0017h

01h

0018h

MVI A

7

Число 4 (4h -> 4d)

0019h

4h

001Ah

OUT

10

Запись числа в счетчик 2-го канала 1-го таймера (00000010b -> 02h)

001Bh

02h

001Сh

MVI A

7

<Метка М1>Число 180 (В4h -> 180d)

001Dh

B4h

001Eh

OUT

10

Запись числа в счетчик 0-го канала 2-го таймера (00000100b -> 04h)

001Fh

04h

0020h

NOP

4

Задержка 27 (27 тактов выполняются команды основной программы MVI A, OUT, JMP)

Задержка составляет 4+4+5+10*26 = 273 такта

Итого общая задержка между выводами числа 90 в 0 канал 2-го таймера составляет

27+273 = 300 тактов, что при выбранной частоте ГТИ 2 МГц равна 150 мкс.

 

0021h

NOP

4

0022h

MOV A,A

5

0023h

OUT

10

0024h

FFh

0025h

OUT

10

0026h

FFh

0027h

OUT

10

0028h

FFh

0029h

OUT

10

002Ah

FFh

002Bh

OUT

10

002Ch

FFh

002Dh

OUT

10

002Eh

FFh

002Fh

OUT

10

0030h

FFh

0031h

OUT

10

0032h

FFh

0033h

OUT

10

0034h

FFh

0035h

OUT

10

0036h

FFh

0037h

OUT

10

0038h

FFh

0039h

OUT

10

003Ah

FFh

003Bh

OUT

10

003Сh

FFh

003Dh

OUT

10

003Eh

FFh

003Fh

OUT

10

0040h

FFh

0041h

OUT

10

0042h

FFh

0043h

OUT

10

0044h

FFh

0045h

OUT

10

0046h

FFh

0047h

OUT

10

0048h

FFh

0049h

OUT

10

004Ah

FFh

004Bh

OUT

10

004Сh

FFh

004Dh

OUT

10

004Eh

FFh

004Fh

OUT

10

0050h

FFh

0051h

OUT

10

0052h

FFh

0053h

OUT

10

0054h

FFh

0055h

OUT

10

0056h

FFh

0057h

JMP

10

Переход к метке М1 (повторная запись числа в 0-й канал таймера 2)

0058h

1Ch

0059h

00h

2.5 Расчет емкости требуемой памяти.

Количество ячеек для записи программы:

0059H-0000H=5916 = 8910 

Т.к. одна ячейка памяти имеет емкость 1 байт, то объем требуемой памяти:
V
K = 89 байт

Команда

Количество тактов

Сколько раз используется

Итого

Время (TT)

MVI

7

8

56

OUT

10

34

340

NOP

4

2

8

MOV

4

1

4

JMP

10

1

10

Итого

418


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

Т = ТТ · 0.5 = 418 · 0.5 = 209 мкс.

  1.  Краткие выводы.

 

Результатом данной курсовой работы является разработка микропроцессорной системы, обеспечивающей генерацию пачки 45 импульсов, длительностью 1 мкс, периодом следования 2 мкс, с периодом повторения пачек 150 мкс. В процессе работы была разработана структурная схема устройства, алгоритм работы МПС, программа, выполняющая данный алгоритм.

Основными аппаратными средствами устройства стали: микропроцессор, тактовый генератор, блок памяти, таймер и дешифратор.

  1.  Список использованной литературы.

1. Вениаминов В.Н., О.Н. Лебедев, А.И.Мирошниченко «Микросхемы и их    применение»: справочное пособие. Москва: «Радио  и связь» 1989.

2. Щербакова Т.Ф., Козлов С.В., Култынов Ю.И., Седов С.С., Коробков А.А. Разработка и отладка программного обеспечения микропроцессорных систем обработки информации: Учебное пособие. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2003. 176 c.

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

«Применение интегральных микросхем серий ТТЛ», - Приложение к журналу «Радио»,- М., 1992г.

4. Т.Ф. Щербакова, В.С. Шабалев, Ю.И. Култынов - «Селекторы импульсных последовательностей по временному положению», - г. Казань, 1995г.

Григорьев В.Л. «Программирование однокристальных микропроцессоров»


:

э

:

э

D0

:

D7

A0          

А1          Вых0

ВМ        Вых1

ЗП         Вых2

ЧТ

ТИ0

Р0

ТИ1

Р1

ТИ2

Р2

Задержка 150 мкс

Запись начального значения счетчика в 0-ый канал таймера 1(число 0 для формирования строба сразу по пришествии сигнала разрешения)

Запись управляющего слова в регистр управления таймера 1 для задания 2-го режима работы 1-го канала. (Канал будет создавать ТИ периодом 1мкс, для 0-го канала )

Запись начального значения счетчика в 0-ый канал таймера 2(число 180 для формирования сигнала разрешения равного 90 мкс)

Запись управляющего слова в регистр управления таймера 1 для задания 5-го режима работы 0-го канала. (Канал будет создавать импульсы длительностью 1мкс, периодом следования 2мкс)

D0                     A0          

:                     :

D7                       A15

Г               П.Зх ОЖД          Р.Пр

Uп1                З.Зх

Uп2                З.Пр.

Общ            ЗП

Ф1                      П                 

Ф2          Синхр

Uп3               R

Запись начального значения счетчика в 2-ый канал таймера 1(число 4 для формирования импульсов с периодом 2 мкс)

Запись начального значения счетчика в 1-ый канал таймера 1(число 2 для деления частоты ГТИ в 2 раза )

Запись управляющего слова в регистр управления таймера для задания 1-го режима работы 0-го канала 2-го таймера. (Канал будет выдавать сигнал разрешения на Р2 2-го канала 1-го таймера длительностью 90 мкс с периодом  150 мкс )

Запись управляющего слова в регистр управления таймера 1 для задания 3-го режима работы 2-го канала. (Канал будет выдавать сигнал разрешения на Р0 с периодом 2мкс, для 0-го канала )

Начало

:

э


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

9420. Правовое регулирование информационных систем 34 KB
  Тема №7: Правовое регулирование информационных систем. Понятие и виды информационных систем. Порядок разработки информационных систем. В соответствии со ст.2 закона об информации: Информационная система - совокупность содержащей...
9421. Особенности правового регулирования Интернета 53.5 KB
  Тема № 8. Особенности правового регулирования Интернета. общая характеристика Интернет как особой информационно-телекоммуникационной сети деятельность, осуществляемая посредством Интернета государственное регулирование Интернета в ...
9422. Правовое регулирование информационных ресурсов 44 KB
  Тема №9. Правовое регулирование информационных ресурсов. понятие и виды ИР. Порядок формирования ИР и предоставления информационных услуг государственные ИР государственное регулирование библиотечного дела государственн...
9423. Информационная безопасность (ИБ) 28.5 KB
  Информационная безопасность (ИБ). Жизненно важные интересы ИБ общества. Угрозы ИБ общества. Защита ИБ общества. ИБ - это защита экономических, социальных, международных и духовных ценностей с использованием информационных сред...
9424. Задачи пропедевтической клиники. Понятие о семиотике. Общий план обследования больного. Расспрос больного. Общий осмотр больного 30.57 KB
  Задачи пропедевтической клиники. Понятие о семиотике. Общий план обследования больного. Расспрос больного. Общий осмотр больного Внутренние болезни - область клинической медицины, изучающая этиологию, патогенез и клинические проявления болезни ...
9425. Основные жалобы при заболеваниях органов дыхания 24.98 KB
  Основные жалобы при заболеваниях органов дыхания: Кашель - важный защитный механизм очищения бронхов от избыточного накапливающегося секрета. Возникает при раздражении рецепторов блуждающего нерва и кашлевых рефлексогенных зон - слизистая ...
9426. Последовательность топографической перкуссии 27.69 KB
  Последовательность топографической перкуссии Определение высоты расположения верхушек легких спереди Сзади Определение нижних границ легких по вертикальным линиям Определение экскурсии нижнего легочного края по вертикальным л...
9427. Семиотика заболеваний систем органов 19.46 KB
  Семиотика заболеваний систем органов Синдром компрессионного ателектаза Сдавление легкого извне плевральным выпадом или кровью, находящейся в плевральной полости(гидроторакс), сдавление воздухом (пневмоторакс), или опухолью Патогенез. Вздушность уме...
9428. Исследование больных с патологией ССС. Расспрос и осмотр. Пальпация прекардиальной области 31.21 KB
  Исследование больных с патологией ССС. Расспрос и осмотр. Пальпация прекардиальной области. Болезни сердца и сосудов в развитых странах занимают 1 место в структуре смертности населения. История кардиологии Боткин Сергей Петрович 1...