Министерство образования и науки Челябинской области

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования (ССУЗ)

«Коркинский горно-строительный техникум»

«Дистанционный регулятор света – диммер»

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Микропроцессоры и микропроцессорная техника»

КГСТ 230101.51.СД-01.09 ПЗ

Нормоконтролёр Руководитель проекта

_____Долапчи Т.А _____Габбасова О.П.

«__» Апрель 2014 «__» ноябрь 2013

Разработал студент группы КСК-11

_____Рогожин Д.В. «__» Апрель 2014

Содержание:

Введение 3

1 Основные сведения о микроконтроллере 4

1.1 Структура микроконтроллера 5

1.2 Принцип работы таймера 8

2 Специальная часть 13

2.1 Принцип работы схемы 13

2.2 Основные понятия надежности 14

Расчетная часть 16

Заключение 19

Список литературы Error: Reference source not found

Приложение 21

Введение

Целью курсовой работы на тему «Дистанционный регулятор света» является подтверждение ранее полученных теоретических знаний в процессе обучения и углубления знаний по предмету, она должна быть достигнута с помощью поставленных задач:

1. Выбор схемы в технической и справочной литературе и интернет ресурсах.

2. Описание теоретической части сведений по микропроцессорным системам.

3. Расчет выбранного узла.

4. Описание принципа работы устройства.

5. Расчет надежности схемы

6. Выполнение графической части

7. Выводы по курсовому проекту

1. Основные сведения о микроконтроллере

Микроконтроллеры (МК) — разновидность микропроцессорных систем (микро-ЭВМ), ориентированных на реализацию алгоритмов управления техническими устройствами и технологическими процессами. Микроконтроллеры проще, чем универсальные микро-ЭВМ, и уже около 25 лет тому назад оказалось возможным размещать их на одном кристалле в виде "однокристальных микро-ЭВМ'. Микроконтроллеры — БИС такой функциональной законченности, которая позволяет решать в полном объеме задачи определенного класса с помощью одного кристалла.

Микроконтроллеры (далее иногда просто контроллеры) АVR имеют RISC -архитектуру и изготовляются по усовершенствованной КМОП - технологии Контроллеры семейства АVR имеют следующие параметры:

-почти все команды выполняются за один машинный такт, что при тактовой частоте 1 МГц дает производительность в 1 МIРS;

-флэш-память программ емкостью 1—8 Кбайт имеет допустимое число репрограммирований 103;

-статическая память данных (SRАМ) имеет емкость до 512 байт;

-память данных типа ЕЕРRОМ с допустимым числом репрограммирований 105 имеет емкость 64—512 байт;

-многоуровневая система прерываний обслуживает от 3 до 16 источников запросов прерываний;

-имеется достаточно обширный набор периферийных устройств.

Базовая линия развития контроллеров АVR (линия Classic) насчитывает около двух десятков моделей. Далее рассматривается модель АVR 8515, обладающая повышенной функциональной полнотой и поддерживающая большую часть возможностей, характерных для всего семейства в целом.

1. Структура микроконтроллера

МК АVR — восьмиразрядный RISC-микроконтроллер с Гарвардской архитектурой и пониженным энергопотреблением. Набор команд, ограниченность которого свойственна RISC -архитектурам, в данном случае необычно широк (120 команд), однако при этом сохранено основное преимущество RISC -архитектур — повышенное быстродействие и сокращенное число операций обмена с памятью программ. Почти все команды размещаются в одной ячейке программной памяти и выполняются за один такт синхросигнала. Типичен режим с частотой синхронизации 1 МГц. Максимальная частота синхросигнала составляет 8 МГц. Доступ к памяти программ и памяти данных осуществляется через собственные шины этих модулей, поэто­му можно не только сделать различными разрядности шин, но и реализовать параллелизм операций в процессах выполнения текущей команды и выборки и дешифрации следующей, т. е. ввести в работу МК элементы кон­вейеризации.

Регистры общего назначения (РОН) объединены в регистровый файл согласно рисунку 1.

Рисунок 1 - Структура микроконтроллера AVR

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) способно выполнять операции над содержимым любой пары регистров блока и направлять результат в любой регистр, т. е. все регистры РОН непосредственно доступны для АЛУ Три регистровые пары (X, У, 2), получаемые объединением двух вось­миразрядных регистров в один 16-разрядный, используются для косвенной адресации.

Генератор синхросигналов имеет внешние выводы для подключения кварцевого или иного резонатора либо внешнего тактирующего сигнала. Кроме основного синхрогенератора микроконтроллер имеет и дополнительный встроенный RС-генератор с фиксированной частотой 1 МГц (при напряже­нии питания 5 В) для тактирования сторожевого таймера. Вход RESET (L-активный) служит для сброса микроконтроллера (приведения его в исходное состояние), а также перевода его в режим программирования при подаче на этот вход специального повышенного напряжения 12 В.

Модуль прерываний служит для приема и обработки запросов прерывания основной программы, как внутренних, так и внешних. Предусмотрено наличие 10 внутренних и двух внешних запросов.

Блоки, относящиеся к центральному процессорному элементу, рассматривались при описании микропроцессора. Порты ввода/вывода, таймеры, интерфейс SPI, блоки UART рассмотрены в главе 6. Описания не рассмотренных ранее блоков (таких, например, как аналоговый компаратор) даются далее.

Структура одного из четырех портов ввода/вывода МК АVR приведена на рис. Каждая из восьми линий любого порта конфигурируется как входная или выходная индивидуально с помощью управляющего слова, загружаемого в регистр направления передачи. Каждый бит этого слова задает конфигурацию своей линии Выводимые или вводимые данные поступают в регистр данных. Входные и выходные сигналы проходят через буферные каскады (драйверы), согласно рисунка 2.

Рисунок 2 - Структура порта ввода/вывода

микроконтроллера АУР

Последовательный периферийный интерфейс SPI применяется как для программирования микроконтроллера в последовательном режиме, так и для обмена данными с периферийными устройствами или между микроконтроллерами.

Асинхронный последовательный интерфейс между микроконтроллером и внешними устройствами обеспечивается блоком UART. Этот блок преобразует параллельные данные от микроконтроллера в последовательные для внешнего устройства и наоборот, работает по асинхронному протоколу, предусматривающему обмен с квитированием для учета готовности блоков к пересылке очередного байта.

Аналоговый компаратор сравнивает напряжения, подаваемые на две специально выделенные линии порта В. Одно из этих напряжений сигнальное, другое опорное. Выходной сигнал компаратора имеет логический характер, показывает, какое из двух напряжений больше, доступен программе и поступает на блок прерываний.

С помощью аналогового компаратора можно, например, измерять длительность входных импульсов, поскольку начало и конец импульса могут быть отмечены изменением состояния компаратора, а эти события могут служить источниками команды захвата для таймера, что позволит зафиксировать цифровые значения моментов начала и конца им­пульса.