На основании полученных логических уравнений построим принципиальную схему адресного селектора. Схематическое изображение показано на рисунке 5.1.
Рисунок 5.1 – Схема адресного селектора для четырёх микросхем КР580ВВ55
На основании полученных адресных селекторов и выбранных микросхем запоминающих устройств строим принципиальную схему микропроцессорной системы. Электрическая принципиальная схема представлена в приложении.
6 Постановка задачи
Формулировка задачи: рассчитать принципиальную электрическую схему микроконтроллерного модуля с устройствами ввода и вывода информации.
Этапы выполнения задачи:
Проанализировать заданный состав устройств ввода-вывода и выбрать микроконтроллер из заданного семейства, который обеспечивает возможность подключения устройств ввода-вывода с минимальными аппаратными затратами.
Выполнить необходимые расчеты и сформировать принципиальные схемы устройств ввода-вывода, определить способы их подключения к микроконтроллеру.
Построить принципиальную электрическую схему микроконтроллерного модуля.
Вариант задания:
Номер в группе |
Тип МК |
Аналоговые входы |
Дискретные входы |
Аналоговые выходы |
Дискретные выходы |
19 |
MCS - 51 |
АЦП-12 паралл.–2 канала |
Кн по «0» – 2, ТП - 1 |
ШИМ внешний – 1 канал, +10В |
ССИ – 4, РЛ – 1 шт. |
Принятые сокращения:
АЦП- N- паралл. – аналогово-цифровой преобразователь, разрядность N, цифровой интерфейс - параллельный
Кн по «0» - кнопка в замкнутом нажатом состоянии дает уровень «0»
ТП – интерфейс «токовая петля»
ССИ – семисегментный индикатор
РЛ – обмотка управления реле сигналом +5В, ток до 30 мА
6.1 Структура микроконтроллера mcs – 51
Исходя из поставленной задачи был выбран МК MCS - 51 AT89S8252.
Основные электрические параметры микроконтроллеров MCS – 51:
напряжение питания +5В;
уровни входных и выходных сигналов – ТТЛ;
нагрузочная способность линий портов – 4 входа ТТЛ (8 входов для порта Р0);
базовая тактовая частота – 12 МГц.
Тип корпуса для модели 80С51 – DIP-40 (керамический с двухрядными выводами).
Распределение выводов микроконтроллера 80С51 показано на рис.6.1.
Рисунок 6.1 – Электрический интерфейс базового
микроконтроллера MCS - 51
Как видно из рис. 6.1, вычислительная система на основе микроконтроллера (МК-система) может быть выполнена в двух вариантах:
минимальная конфигурация – все внешние устройства системы (датчики, исполнительные устройства, элементы индикации и управления) подключают непосредственно к портам МК или к отдельным выводам портов через дополнительные буферные элементы (например, шинные формирователи); такая конфигурация может быть реализована, если количество внешних устройств сопоставимо с количеством портов МК;
шинная конфигурация – на основе портов Р0 и Р2 могут быть организованы системные шины адреса и данных; все внешние устройства системы подключают к системным шинам через буферные регистры, адресуемые процессором; таким же образом в системе может быть реализована внешняя дополнительная память;
Вычислительная система на основе микроконтроллера (МК-система) может быть выполнена в минимальной конфигурации – все внешние устройства системы (датчики, исполнительные устройства, элементы индикации и управления) подключают непосредственно к портам МК или к отдельным выводам портов через дополнительные буферные элементы (например, шинные формирователи); такая конфигурация может быть реализована, если количество внешних устройств сопоставимо с количеством портов МК;
Также существует шинная конфигурация – на основе портов РА и РС могут быть организованы системные шины адреса и данных; все внешние устройства системы подключают к системным шинам через буферные регистры, адресуемые процессором; таким же образом в системе может быть реализована внешняя дополнительная память.
В минимальной конфигурации все линии портов непосредственно доступны для использования в программе.
В шинной конфигурации функции портов Р0 и Р2 жестко регламентированы (выдача адреса и передача байта данных). Кроме того, две линии порта Р3 используются для управления внешними адресуемыми устройствами:
сигнал WR# – строб записи во внешнее устройство (в регистр вывода);
сигнал RD# – строб чтения из внешнего устройства (из регистра ввода).
Независимо от конфигурации, остальные линии порта Р3 могут выполнять т.н. альтернативную (или периферийную) функцию: