Размещено на http://www.allbest.ru
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Уральский государственный университет путей сообщения
Кафедра Электроснабжение железнодорожного транспорта
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине: Автоматизация устройств электроснабжения
На тему: Применение микропроцессоров в устройствах электроснабжения железных дорог
Вариант 87
Екатеринбург 2013
Реферат
Данная курсовая работа содержит: страниц 20, рисунков 7 , таблиц 3, использованная литература 4 источника.
МИКРОПРОЦЕССОР, МИКРОСХЕМА, ДАТЧИК, ПОРТЫ ВВОДА-ВЫВОДА, ЯЧЕЙКА ПАМЯТИ, УПРАВЛЯЮЩЕЕ СЛОВО, ПРОГРАММА, ПОДПРОГРАММА, АЛГОРИТМ, ЛОГИКА, РЕЖИМ РАБОТЫ, ВРЕМЯ ОПРОСА, МНЕМОКОД, БАЗОВАЯ СХЕМА, АДРЕС.
В данной курсовой работе разработана структурная схема устройства включения резервного выпрямительного агрегата при перегрузе основного с выдержкой времени Т =0,4 с и отключение при снятии перегруза с выдержкой времени Т=0,4 с, составлены алгоритм и программа работы микропроцессора. Определены режимы работы портов. Описана работа базовых схем серии КМОП.
Содержание
Введение
Система электроснабжения электрифицированных железных дорог должна надежно и бесперебойно снабжать электроэнергией устройства электрической тяги. Аппаратурой автоматики и телемеханики оборудуют тяговые подстанции, посты секционирования, пункты параллельного соединения и основные разъединители контактной сети. Комплексное внедрение автоматики и телемеханики позволило значительно повысить оперативность управления устройствами электроснабжения, сократить штат эксплуатационного персонала, облегчить условия труда. Аппаратура автоматики и телемеханики обеспечивает непрерывный контроль и поддержание заданного режима работы основного оборудования системы электроснабжения и тем самым позволяет повысить надежность его работы.
Последние поколения средств автоматики, телемеханики и релейной защиты основаны на микроэлектронике с использованием интегральных микросхем и вычислительной техники. Последнее поколение средств автоматики, телемеханики и релейной защиты основаны на микросхемах и вычислительной технике. Микропроцессорные устройства выполняют самые разнообразные функции. Не смотря на это, их схемы и конструкция имеют много общего.
Задание на курсовую работу
Вариант 87
Разработать на базе учебного микропроцессорного комплекта (УМК), выполненного на микросхемах серии КР580, устройство включения резервного выпрямительного агрегата при перегрузе основного с выдержкой времени Т=0,4 с и отключение при снятии перегруза с выдержкой времени Т=0,4 с.
1. Структурная схема микропроцессора кр580вм80. Технические характеристики умк
Структурная схема микропроцессора КР580ВМ80 представлена на рис 1.
Рис 1. Структурная схема микропроцессора КР580ВМ80
Микропроцессор является 8-разрядным – у него 8-разрядная внутренняя шина, 8 разрядное арифметико-логическое устройство.
ALU – арифметико-логическое устройство. Выполняет арифметические и логические операции.
А – аккумулятор. Регистр для временного хранения исходных операундов и результатов.
B, C, D, E, H, L – 8 разрядные регистры общего назначения. Совмещают функцию хранения данных с функцией адресации данных. Данные регистры могут образовывать 16-разрядные регистровые пары: BC, DE, HL.
MX – мультиплексор. Имеет несколько входов и один выход, при этом к выходу подключается один из входов.
F – 8-разрядный регистр признаков (или регистр флагов). Содержит признаки результата операции.
PSW (program status word) – 16-разрядный регистр слова состояния программы. Его образуют регистр признаков совместно с аккумулятором.
PC (program counter) – 16-разрядный регистр счетчика команд. Содержит адрес следующей, подлежащей выполнению команды.
SP (stack pointer) – 16-разрядный регистр указателя стека. Содержит адрес последней заполненной ячейки стековой памяти (стека).
Шина адреса (ША) – 16-разрядная. Соответственно общее адресное пространство составляет 64К, адреса от 0000h до FFFFh. ША однонаправленная, процессор задает адрес объекта, с которым происходит обмен информацией.
УУ – устройство управления. Управляет внутренними блоками процессора в соответствии с принятой командой и внешними входными сигналами управления, а также формирует сигналы управления внешними объектами.
SW (status word) – 8 разрядное слово состояния, формируемое УУ. Сигналы SW кодируют тип машинного цикла, определяют происходит ввод или вывод данных, происходит обращение к памяти или к устройствам ввода-вывода.
Шина данных (ШД) 8-разрядная, двунаправленная. На ШД выставляются данные и слово состояния.
Технические характеристики УМК:
1. Тип применяемого микропроцессора КР580ВМ80.
Объем оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 1 Кбайт.
3. Объем постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) - 2 Кбайт (1 КБайт - система команд "Монитор", 1 КБайт - за пользователем).
4. Уровни входных и выходных сигналов совместимы с уровнями ТТЛ;
5. Напряжение питания - 220±10% В, частота - 50±1 Гц.
6. Частота УМК – 2 МГц.
2. Структурная схема УМК и ТЭЗ. Шины данных, адреса управляющих сигналов
На рис. 2 представлена структурная схема УМК.
Рис 2. Структурная схема учебного микропроцессорного комплекта
В корпусе УМК находятся:
операционное устройство (ОУ),
постоянная память (ПЗУ),
оперативная память (ОЗУ).
Через разъем в верхней части УМК подключается внешнее устройство ввода-вывода - типовой элемент замены (ТЭЗ). Все внешние датчики и исполнительные цепи подключаются к ТЭЗу.
ША 16-разрядная, однонаправленная. Адрес задает ОУ. ШД 8-разрядная, двунаправленная. Информация по ШД передается от ОУ к памяти или устройствам ввода-вывода (УВВ) или в противоположном направлении – из памяти или УВВ в операционное устройство. В шине управления (ШУ) используются четыре линии: MR, MW, IOR, IOW. Сигналы управления задает ОУ. Распределение адресов памяти и УВВ рассмотрено в разделе 3.
ТЭЗ подключается к УМК через трехразрядный разъем Х1. В ТЭЗ заводятся следующие цепи:
ША – используются только младшие 8 линий ША;
ЩД;
ШУ – используются 2 сигнала IOR и IOW;
Напряжение питания 0В и +5В.
На плате ТЭЗа расположены 2 микросхемы:
КР555ИД7 – дешифратор для выбора микросхем ввода-вывода. Один из выводов КР555ИД7 соединяется с входом разрешения CS микросхемы КР580ВВ55.
КР580ВВ55 – программируемое устройство ввода-вывода параллельной информации (параллельный порт). Настройка портов ввода-вывода микросхемы К580ВВ55 рассмотрена в разделе 4.
3. Распределение адресов памяти и УВВ
По адресу выбирается память (ОЗУ или ПЗУ) и конкретная ячейка в этой памяти. При обращении к памяти (устройствам ввода вывода) ОУ выставляет адрес ячейки (устройства ввода-вывода) и сопровождает его управляющим сигналом MR или MW (IOR или IOW). Управляющий сигнал определяет, что обращение происходит к памяти или устройству ввода-вывода и направление передачи информации:
MR – чтение памяти, информация передается из памяти в ОУ;
MW – запись памяти, информация передается из ОУ в память;
IOR – чтение из устройства ввода-вывода, информация передается из устройства ввода-вывода в ОУ;
IOW – запись в устройство ввода-вывода, информация передается из ОУ в устройство ввода-вывода.
Распределение ячеек памяти микропроцессора показано в таблице 1.
Таблица 1. Распределение ячеек памяти микропроцессора.
Вид памяти |
Начальная ячейка |
Конечная ячейка |
Назначение |
ПЗУ |
0000 0400 |
03FF 07FF |
Система команд «Монитор» Ячейки пользователя |
ОЗУ |
0800 0BCA 0C00 0FB1 |
0BC9 0BFF 0FB0 0FFF |
Ячейки пользователя Доп. ячейки «Монитора» Область стека пользователя Область стека монитор |