ЗМІСТ

Вступ 5

1. ЗНАЧЕННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ ПРИ ВИВЧЕННІ ДИСЦИПЛІНИ «МІКРОПРОЦЕСОРНА ТЕХНІКА» 8

2. ОСНОВНІ ЕТАПІ ВІКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ 10

2.1. Тематика курсового проекту 10

2.2. Структура і зміст курсового проекту 11

2. УКАЗІВКИ З ВИКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ 13

3. РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ПРОЕКТУВАННЯ МІКРОПРОЦЕСОРНИХ КОНТРОЛЕРІВ. 16

3.1. Вимоги до ТМПК 17

3.2. Функціональна схема ТМПК 18

4. Елементна база технологічного мікропроцесорного контролера 23

4.1. Супервізори живлення і охоронні таймери 23

4.2. Функціональні характеристики таймерів реального часу 36

4.3. Мікросхеми RAM для технологічних контролерів 45

4.4. Послідовні інтерфейси технологічних контролерів 50

4.5. Регістри введення-виведення технологічних контролерів 53

4.6. Модифікатори адреси 54

4.7. Оптично розв'язані вузли 56

4.8. Інтерфейс LCD-індикаторів 60

4.9. Диспетчери пам'яті технологічних контролерів 61

4.10. Аналого-цифрові перетворювачі 62

4.11. Цифроаналогові перетворювачі 72

4.12. Аналіз відібраних мікросхем послідовних DAC 82

4.13. Варіанти принципових схем підсистеми цифроаналогових перетворювачів 85

5. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА 93

5.1. Розрахунок числа розрядів АЦП 93

5.2. Розрахунок частоти дискретизації 94

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 98

Додаток А 99

Додаток Б 104

Додаток В 106

Вступ

Сучасні темпи розвитку цифрових методів обробки інформації потребують розробки і впровадження в управління виробництвом мікропроцесорних засобів обробки інформації. Їх апаратурна реалізація включає мікропроцесори, контролери, системні плати, накопичувачі, системи введення-виводу інформації тощо, що забезпечує необхідну обчислювальну потужність і функціональну гнучкість систем систем, що використовують ці засоби.

При розробці мікропроцесорних систем (МПС) постає питання вибору оптимального складу апаратних засобів які забезпечують ефективне функціонування системи.

Склад апаратури МПС має забезпечувати:

• просте нарощування розрядності і продуктивності;

• можливість широкого розпаралелювання обчислювального процесу;

• ефективну обробку алгоритмів вирішення різних завдань;

• простоту технічної і математичної експлуатації.

Сама МПС, будучи оснащеною різноманітними пристроями введення - виведення (ПВВ) інформації, може безпосередньо керувати простим об’єктом або технологічним процесом. Проте у випадку складного об'єкта або технологічного процесу до МПС необхідно подавати сигнали від великої кількості датчиків і виконавчих механізмів. У такому разі необхідно застосовувати складну обчислювальну систему, центром якої є МП.

Важливою функцією МП є попередня обробка інформації із зовнішніх пристроїв (ЗП), перетворення форматів даних, що надходять з контролерів зовнішніх електромеханічних пристроїв. Використання МП в контрольно-вимірювальних приладах і у якості засобів контролю радіоелектронних систем дає можливість проводити калібрування, випробування і перевірку приладів, корекцію і температурну компенсацію, контроль і управління вимірювальними комплексами, перетворення, обробку, індикацію і представлення даних, діагностику і локалізацію несправностей.

За допомогою мікропроцесорних засобів можна вирішувати складні технічні завдання з розробки різноманітних систем збору і обробки інформації, де загальні функції зводяться до передачі великої кількості сигналів в один центр для оцінки і ухвалення рішення.

Узагальнюючи розглянуті приклади використання МП, можна виділити чотири основні напрями їх застосування:

• вбудовані системи контролю і управління;

• локальні системи накопичення і обробки інформації;

• розподілені системи управління складними об'єктами;

• розподілені високопродуктивні системи паралельних обчислень.

Вбудовані системи контролю і управління. Вбудовані МПС управління призначені для вирішення локальних завдань управління об'єктами і можуть виконувати функції контролерів пристроїв, що підключаються до МПС вищих контурів управління або бути центром нижніх контурів систем управління.

Використання МПС підвищує якість роботи і продуктивність устаткування істотно знижує вимоги до персоналу. Цифрове управління окремими одиницями устаткування на різних рівнях дозволяє легко збирати інформацію (або викликати її) з нижчих на верхні рівні ієрархічної системи управління.

Локальні системи накопичення і обробки інформації. Рівень управління сучасним підприємством або установою вимагає наявність для будь-якого фахівця або керівника достатньо великого об'єму специфічної інформації. Об'єднання локальних систем між собою у мережу і дистанційне підключення цієї мережі до центральної ЕОМ дозволяють створити завершену автоматизовану систему інформаційного забезпечення.

Розподілені системи управління складними об'єктами. У цьому випадку мікропроцесори і пов'язані з ними схеми обробки даних фізично розташовуються поблизу джерел інформації, утворюючи локальні МПС. Така побудова системи дозволяє вести обробку інформації на місці її виникнення, наприклад, поблизу двигунів, керма управління, гальмівної системи, тощо. Зв'язок системи з центральною системою обробки і накопичення даних створює просторово - розподілену систему управління.

Розподілені високопродуктивні системи паралельних обчислень. Системи паралельних обчислень на основі десятків, сотень і навіть тисяч однакових або спеціалізованих на певні задачі мікропроцесорів при значно менших витратах дають таку ж продуктивність, як і обчислювальні системи на основі потужних процесорів конвеєрного типу. Створення МПС з великою кількістю спеціалізованих за функціональним призначенням процесорів дозволяє проектувати потужні ОС нового типу в порівнянні з традиційними великими обчислювальними системами.

1. Значення курсового проекту при вивченні дисципліни «мікропроцесорна техніка»

Курс «Мікропроцесорна техніка» є продовженням дисципліни «Електроніка і мікросхемотехніка» і закладає основи для подальшого вивчення багатьох технічних дисциплін спеціальності «Автоматизоване управління технологічними процесами», а також дипломного проектування.

Для успішного виконання курсового проекту студент повинен володіти знаннями, здобутими при вивченні дисциплін «Комп'ютерна техніка і організація обчислювальних робіт», «Електротехніка і електромеханіка», «Метрологія, технологічні вимірювання і прилади», «Електроніка і мікросхемотехніка».

Основними задачами виконання курсового проекту є:

• оволодіння елементною базою цифрової і мікропроцесорної техніки;

• придбання навичок застосування елементів мікропроцесорної техніки в системах автоматизації;

• розвиток творчого мислення і самостійності при вирішенні завдань автоматизації технологічних процесів і об'єктів з використанням мікропроцесорної техніки;

• придбання навичок роботи з довідковою і спеціальною технічною літературою;

• придбання навичок роботи з пакетами прикладних програм таких як PCAD, PROTEUS, КОМПАС.

У результаті виконання курсового проекту студенти повинні:

знати:

• особливості структур мікропроцесорних систем управління;

• елементну базу мікропроцесорної техніки;

• методи організації введення-виведення аналогових і цифрових сигналів;

• методи побудови функціональних блоків мікропроцесорної системи управління;

• способи передачі інформації у мікропроцесорній системі;

• алгоритми збору і обробки інформації, отриманої від первинних перетворювачів;

уміти:

• використовувати сучасну базу мікропроцесорної техніки;

• користуватися спеціальною технічною і довідковою літературою;

• формувати структуру мікропроцесорної системи управління;

• організувати отримання і обробку вхідної аналогової і цифрової інформації;

• формувати аналогові і цифрові сигнали управління об'єктом;

• проектувати апаратну частину мікропроцесорних контролерів;

• укладати алгоритми і програмне забезпечення для функціонування технологічних мікропроцесорних контролерів.

2. Основні етапі віконання курсового проекту

2.1. Тематика курсового проекту

Тема курсового проекту визначається основним змістом дисципліни «Мікропроцесорна техніка» і формулюється таким чином: «Розробка технологічного універсального мікропроцесорного контролера».

В процесі курсового проектування необхідно провести аналіз існуючих мікропроцесорних контролерів (МПК) в системах управління технологічними процесами і об'єктами та спроектувати мікропроцесорний контролер за конфігурацією відповідно до варіанту.

Для кожного варіанту задається перелік компонентів і типи мікросхем для їх реалізації.

Потрібно:

1. Укласти структурну схему МПК.

2. Укласти функціональну схему МПК.

3. Описати елементну базу для реалізації функціональної схеми МПК.

4. Спроектувати принципову електричну схему управляючого МПК.

5. Розробити друковану плату і складальне креслення для МПК.

6. Виконати розрахунок основних параметрів пристроів перетворення аналогових і цифрових сигналів відповідно до завдання.

7. Укласти блок-схему алгоритму і програму функціонування одного з блоків.

8. Оформити пояснювальну записку і виконати графічну частину проекту.

Вихідні дані наведено в додатку А за варіантами. Номер варіанту завдання вказується викладачем. В окремих випадках викладачем може бути видане індивідуальне завдання з метою практичної реалізації.