4. Разработка принципиальной схемы мк

Данная схема представлена в приложении 3

4.1.Выбор элементной базы

4.1.1.Выбор мк

По заданому варианту микроконтроллер имеет серию 8515-8JC, последние буквы означают корпус PDIP.

Описание:

ATmega8515 - экономичные 8-разрядный микроконтроллер, основанный на усиленной AVR RISC архитектуре. ATmega8515 обеспечивает производительность 1 млн. оп. в сек на 1 МГц синхронизации за счет выполнения большинства инструкций за один машинный цикл и позволяет оптимизировать потребление энергии за счет изменения частоты синхронизации. AVR ядро ​​объединяет богатый набор инструкций с 32 рабочими регистрами общего на-значения. Все 32 регистра непосредственно подключены к АЛУ (арифметико-логическое уст-ройство), что позволяет указывать два регистра в одной инструкции и выполнить ее за один цикл. Данная архитектура обладает большей эффективностью кода и в 10 раз большей произво-дительностью по сравнения с CISC микроконтроллерами. ATmega8515 обладает следующими возможностями: 8 кбайт внутрисхемного программы-руемой флэш-памяти с возможностью чтения во время записи, 512 байт ЭППЗУ, 512 байт ста-тического ОЗУ, внешний интерфейс памяти, 35 линий ввода-вывода, 32 рабочих регистров об-щего назначения, два универсальных таймера-счетчика с режимами компаратора, внутренние и внешние запросы на прерывание, последовательный программируемые УСАПП, программы-руемый сторожевой таймер с внутренним генератором, последовательный порт SPI и три про-граммно настраиваемых режима управления энергопотребления. Режим холостого хода (Idle) останавливает ЦПУ, но оставляет в работе статическое ОЗУ, таймеры-счетчики, порт SPI и сис-тему прерываний. Режим пониженному потребления (Power-down) сохраняет содержимое реги- стров, но останавливает генератор, выключает все Встроенные функции в появления следую-щего запроса на прерывание или аппаратного сброса. В дежурно режиме (Standby) генератор на кварцевом резонаторе запущен, а Остальная часть отключена. Данный режим позволяет реа-лизовать быстрый запуск в комбинации с малым потреблением.

Расположение выводов микроконтроллера ATmega851

1.4.2. РАЗРАБОТКА БЛОКА ПАМЯТИ (ОЗУ и ПЗУ)Исходный данные: Количество ячеек внешнего ОЗУ NОЗУ - 2К × 8 Входные токи: при логическому 0, IIL - 1,6 мА при логической 1, IIH - 0,1 мА Входная емкость логических схем погрузки, СI - 5 пФ Монтажные емкости всех цепей (См = 20 пФ). Согласно задания количество ячеек ОЗУ составляет NОЗУ. Разрядность ОЗУ nОЗУ должна соответствовать разрядности обработки данных ЦБ. Информационная емкость СОЗУ определяется по формуле Исходный данные: Количество ячеек внешнего ОЗУ NОЗУ - 2К × 8 Входные токи: при логическому 0, IIL - 1,6 мА при логической 1, IIH - 0,1 мА Входная емкость логических схем погрузки, СI - 5 пФ Монтажные емкости всех цепей (См = 20 пФ). Согласно задания количество ячеек ОЗУ составляет NОЗУ. Разрядность ОЗУ nОЗУ должна соответствовать разрядности обработки данных ЦБ. Информационная емкость СОЗУ определяется по формуле:

ВкачествемикросхемыОЗУвыберемК537РУ10. Микросхему ОЗУ выберем К537РУ10, потому что она идеально подходит и не создает убыточности для данного случая. Для этой микросхемы памяти емкость2К,аразрядностьслова8бит:  .

   Рис.6 Условно графическое обозначение ОЗУ К537РУ10 Наименование выводов: A0 ÷ A10 - адресные входы. W / R - запись / считывание. CS1 - chip select, чип выбора. CEO - выход разрешения. D0 ÷ D7 - шина данных ввода / вывода.

CS	OE	WR	A0. .10	D0. .7	Режим
M	X	X	Адрес	Дані	Зберігання
L	X	L			Запись
L	L	H			Зчитування
L	H	H			Заборона виходу

ОЗУ представляет собой статический асинхронный оперативно запоминающееустройство. Режимы работы ОЗУ: CS OE WR A0. .10 D0. .7 Режим M X X Адрес Данные Хранение L X L Запись L L H Считывание L H H Запрет выхода Технологические и электрические характеристики К537РУ10:

Технология – КМОП Организация - 2К × 8 Время выборки, ns - не более 220 Напряжение питания, V - 5 Ток, мА в режиме обращения - 30 в режиме хранения - 1-2 Входное напряжение, V при логическом 0 - min 0 - max 0,4 при логической 1 - min 0,9 Ucc - max 0,5 Выходное напряжение, V при логическом 0 - min 0 - max 0,4 при логической 1 - min 2,4 - max 0,4 Выход - 3 с. Диапазон рабочих температур, º С - 10 - +70 Исходные данные для микросхемы КР556РТ20 1К 8: Количество ячеек внешнего ПЗУ NОЗУ - 1К × 8 Входные токи: при логическому 0, IIL - 0,25 мА при логической 1, IIH - 0,04 мА Входная емкость логических схем погрузки, СI - 5 пФ Монтажные емкости всех цепная (См = 20 пФ). Согласно задания количество ячеек ПЗУ составляет NОЗУ. Разрядность ПЗУ nОЗУ должна соответствовать разрядности обработки данных ЦБ. Информационная емкость СОЗУ определяется по формуле:  В качестве микросхемы ПЗУ выберем КР556РТ20, потому что она идеально подходит и не создает убыточности для данного случая. Для данной микросхемы памяти емкость 1К, а разрядность слова 8 бит:  где IIАL, IIAH - входные токи логического 0 и логической 1 по цепям адрес выбранной БИС ПЗУ. CIА - входная емкость по входу адрес БИС ПЗУ.    Рис.7 Условно графическое обозначение ПЗУ КР556РТ20 Наименование выводов: A0 ÷ A9 - адресные входы. D0 ÷ D7 - шина данных ввода / вывода. CECS, CECS1 - выбор микросхемы Технологические и электрические характеристики КР556РТ20: Технология - ТТЛШ Организация - 1К × 8 Время выборки, ns - не более 65 Напряжение питания, V - 5 Ток, мА - 180 мА Входное напряжение, V при логическом 0 - min 2,4 - max 0,5 при логической 1 - min 2,4 - max 0,5 Выходное напряжение, V при логическом 0 - min 2,4 - max 0,5 при логической 1 - min 2,4 - max 0,5 Выход - 3 с. Потребляемая мощность, mW - 875 Диапазон рабочих температур, º С - 10 - +70 Исходные данные для микросхемы КР556РТ18 2К 8: Количество ячеек внешнего ПЗУ NОЗУ - 4К × 8 Входные токи: при логическому 0, IIL - 0,25 мА при логической 1, IIH - 0,04 мА Входная емкость логических схем погрузки, СI - 5 пФ Монтажные емкости всех цепей (См = 20 пФ).

4.1.3.Выбор жидко-кристаллического индикатора.

Жидко-кристаллические (ЖК)-модули являются одними из основных средств вывода информации для современных цифровых систем. Представляют собой недорогое и удобное решение, позволяющее сэкономить время и ресурсы при разработке новых изделий. Обеспечивают отображение большого объема информации при хорошей различимости и низком энергопотреблении, благодаря чему широко используются в измерительных приборах, медицинском оборудовании, промышленном оборудовании, информационных системах, аппаратуре с автономным питанием.

Алфавитно-цифровой ЖК-модуль BC2004A фирмы Bolymin 20 символов, 4 строки

Назначение выводов
№ вывода	Название	Функция
1	Vss	Общий (GND)
2	Vdd	Напряжение питания
3	Vo	Контрастность
4	RS	Команды/Данные
5	R/W	Чтение/запись
6	E	Выбор модуля
7	DB0	Линия данных 0
8	DB1	Линия данных 1<>
9	DB2	Линия данных 2<>
10	DB3	Линия данных 3<>
11	DB4	Линия данных 4<>
12	DB5	Линия данных 5<>
13	DB6	Линия данных 6<>
14	DB7	Линия данных 7<>
15	A	Напряжение питания подсветки (+)<>
16	K	Напряжение питания подсветки (-)<>

Механические характеристики
Размер модуля	98.0 x 60.0	мм
Размер экрана	77.0 x 25.2	мм
Размер символа	2.95 x 4.75	Мм
Размер точки	0.55 x 0.55	мм
Шаг точек	0.6 x 0.6	мм

Электрические параметры (Vdd=+5V, Ta=25C)
Параметр	Обозначения	Условие теста	Значение	Единицы измерения	Параметр	Обозначения
Напряжение питания	Vdd	-	5	V	Напряжение питания	Vdd
Ток потребления	Idd	Vdd=5V	1,6	mA	Ток потребления	Idd
Напряжение питания стекла	Vdd-Vo	25oC	4,5	V	Напряжение питания стекла	Vdd-Vo
Напряжение питания подсветки	Vf	25oC	4,2	V	Напряжение питания подсветки	Vf
Ток потребления подсветки (светодиодная)	If	25oC	280	mA	Ток потребления подсветки (светодиодная)	If
Ток потребления подсветки (электролюминисцентная)	If	Vf=110Vac/400Hz	5.0	mA	Ток потребления подсветки (электролюминисцентная)	If