Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ИжГТУ
Кафедра «Электротехника»
Курсовая работа
по теме: проектирование контроллера
Выполнил: студент гр.5-30-3зу Иманов
Принял: Тюлькин
Ижевск
2011
Оглавление
Техническое задание 3
Список сокращений 4
Анализ технического задания 5
Обоснование выбора элементной базы 6
6
Описание схемы электрической принципиальной 8
Описание работы схемы 11
Карта адресов памяти 13
Вывод 14
14
Список литературы 15
Техническое задание
Спроектировать контроллер со следующими характеристиками:
- Микропроцессор КМ1810ВМ88;
- Объем ОЗУ 32 кБ, статического типа;
- Объем ПЗУ 2 кБ, УФППЗУ;
- 12 дискретных входов и 1 дискретный выход уровня ЭСЛ (напряжение -5В), ввод с частотой 200 Гц;
- семь двенадцатиразрядных ЦАП и один восьмиразрядный АЦП с рабочей частотой 100 Гц;
- интерфейс RS-485.
Список сокращений
АЦП – аналогово-цифровой преобразователь;
ВПД – внешняя память данных;
ВПП – внешняя память программ;
МП – микропроцессор;
ОЗУ – оперативное запоминающее устройство
ПЗУ – постоянное запоминающее устройство;
ТЗ – техническое задание;
ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика;
УСАПП – универсальный синхронно-асинхронный приемо-передатчик;
ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь;
Анализ технического задания
Главной частью контроллера будет являться микропроцессор. Микропроцессор будет выполнять все операции и вычисления. Для связи микропроцессора с внешними устройствами необходимы устройства связи (периферийные устройства, буферы, формирователи, генераторы).
Для стабильной работы микропроцессора необходима тактовая частота. Так как у микропроцессора КМ1810ВМ88 нет внутреннего генератора, будем использовать генератор КР1810ГФ24. К данному генератору для стабильной работы необходимо подключить кварцевый резонатор.
Для создания адресного пространства при обращении к ВПП и ВПД необходимо поставить адресные регистры. Для формирования сигналов чтения/записи при обращении к ПЗУ и ОЗУ, внешним устройствам ввода/вывода необходимо поставить формирователь сигналов управления. Для создания шины данных необходимо поставить буфер данных.
Шина данных 8-разрядная, ЦАП – 12-разрядный, необходимо согласование шины данных и шины данных ЦАП.
Интерфейс RS-485 один из наиболее распространенных стандартов физического уровня связи. Физический уровень – это канал связи и способ передачи сигнала (1 уровень модели взаимосвязи открытых систем OSI).
Сеть, построенная на интерфейсе RS-485, представляет собой приемопередатчики, соединенные при помощи витой пары – двух скрученных проводов. В основе интерфейса лежит принцип дифференциальной (балансной) передачи данных. Суть его заключается в передаче одного сигнала по двум проводам. Причем по одному проводу (условно А) идет оригинальный сигнал, а по другому (условно В) – его инверсная копия. Сигналы интерфейса RS485 будем формировать УСАПП, согласование с линией будем осуществлять с помощью драйвера.
Обоснование выбора элементной базы
Микропроцессор – КМ1810ВМ88. Следовательно, все периферийные устройства, генераторы, шинные формирователи необходимо взять из микропроцессорного комплекта КР1810 и КР580. Это уменьшит временные затраты на разработку контроллера, облегчит с программной точки зрения.
В качестве опорного частотно-задающего генератора возьмем микросхему КР1810ГФ24 – генератор тактовых сигналов СLK, предназначен для синхронизации работы микропроцессора КМ1810ВМ88.
В качестве адресного шинного формирователя возьмем микросхему КР580ИР82 – 8-разрядный адресный регистр, предназначенный для связи микропроцессора с системной шиной, обладает повышенной нагрузочной способностью.
Для создания шины данных выбираем микросхему КР580ВА86 - двунаправленный 8-разрядный шинный формирователь, предназначенный для обмена данных между микропроцессором и системной шиной, обладает повышенной нагрузочной способностью.
Объем памяти программ – 2 кБ, тип УФППЗУ, в качестве микросхемы памяти возьмем микросхему типа КР537РФ2 объемом 2 кБ.
Объем ОЗУ – 32 кБ, статического типа, выбираем микросхему W24257 фирмы Winbond, объемом 32 кБ.
АЦП – микросхема AD7824 фирмы Analog Devices, данная микросхема со-держит в себе четыре канала АЦП, в результате требуется лишь одна микросхема. АЦП обрабатывает входной сигнал в диапазоне +5В, ±4В в зависимости от включения. Рабочая частота микросхемы – 10 кГц на каждый канал. Применение данной микросхемы уменьшает временные затраты на разработку контроллера.
ЦАП – микросхема AD7847 фирмы Analog Devices, данная микросхема содержит два канала ЦАП. ЦАП – по ТЗ 12-разрядный, данная микросхема имеет 12-разрядную шину данных, шина данных микропроцессора 8-разрядная, следовательно, необходим порт ввода/вывода для согласования шин. Также в микросхему встроен усилитель выходного сигнала, что позволяет сигнал с микросхемы непосредственно использовать без предварительного усиления.
В качестве устройства связи канала данных ЦАП и системной шиной возьмем микросхему КР580ВВ55А – программируемое устройство ввода-вывода параллельной информации, применяется в качестве элемента ввода/вывода общего назначения, сопрягающего различные типы периферийных устройств с магистралью данных систем обработки информации.
В качестве устройства связи канала данных микропроцессора и интерфейса RS-485 и для формирования управляющих сигналов применим микросхему КР580ВВ51 – универсальный синхронно-асинхронный приемо-передатчик.
Для выборки микросхем в адресном пространстве применим микросхему дешифратор К555ИД7 и 54LS145DM.