бесплатно рефераты скачать
  RSS    

Меню

Быстрый поиск

бесплатно рефераты скачать

бесплатно рефераты скачатьКурсовая работа: Створення мікропроцесорної системи обробки інформації

Курсовая работа: Створення мікропроцесорної системи обробки інформації

Содержание

Вступ

1. Розробка структурної схеми системи

2. Розробка І опис принципової схеми системи

2.1 Розробка мікропроцесорного блоку

2.2 Розробка блоку пам’яті (ОЗП і ПЗП)

2.3 Інтервальний таймер

2.4 Аналого-цифровий перетворювач (АЦП)

2.5 Контролер клавіатури і індикації

2.6 Адаптер послідовного інтерфейсу Intel 8251

Висновки


Вступ

Сьогодні розвиток комп’ютерних технологій проходить досить стрімко.

Більшість цифрових систем будується на мікропроцесорах або на мікроконтролерах. Управління різними технологічними процесами проходить за допомогою мікропроцесорних систем або технологічних операцій. Дані системи універсальні, так як вони мають дуже високу швидкодію та достатню розрядність для обробки інформації на виробництві.

Мікропроцесор являє собою функціонально закінчений пристрій, що складається із однієї або декількох програмно керуємих ВІС, та слугує для виконання операцій з обробки нформації та керування обчислювальним процесом. До числа внутрішніх схем мікропроцесора відносяться багаторозрядні регістри, рівнобіжні тракти даних, буфери для підключення зовнішніх пристроїв, багатофункціональні схеми, логічн схеми синхронізації і керування.

Центральне місце в структурі мікропроцесорних приладів займає мікропроцесор, який викону арифметичні та логічні операції над даними, програмне керування процесом обробки інформації, а також організує взаємодію усіх пристроїв, що входять до складу системи.

Багатофункціональн схеми призначені для реалізації простих арифметичних і логічних дій над двійковими числами, що знаходяться в регістрах процесора, і пересилок даних як усередині процесора, так і між ним і зовнішніми пристроями.

Розвиток нтегральної технології і схемотехніки цифрових електронних схем призвів до появи інтегральних мікросхем із великою і дуже великою ступенями інтеграції (ВІС ДВІС), що містять на однім кристалі (в однім корпусі) декілька десятків тисяч, а в останніх розробках сотні тисяч елементарних транзисторів. На основ таких схем створюються мікропроцесори функціонально закінчені, що управляються збереженою в пам'яті програмою, це (здебільшого малорозрядні) пристро опрацювання цифрової інформації, виконані у виді однієї або декількох ВІС або ДВІС.

Мікропроцесорн засоби використовуються у виді мікропроцесорних комплектів інтегральних мікросхем, що мають єдине конструктивно-технологічне виконання і призначених для спільного застосування.

Мікропроцесорний комплект крім самого мікропроцесора містить мікросхеми, що підтримують функціонування мікропроцесора і розширюють його логічні можливості.

Робота мікропроцесора складається з наступних кроків:

спочатку вибирається команда, потім логічна схема її декодує, після чого здійснюється виконання цієї команди. Також відбувається обмін інформацією з зовнішніми пристроями, які приєднані до мікропроцесора.

Завданням ц курсової роботи є створення мікропроцесорної системи обробки інформації на основі мікроконтролера ATmega128 та інших мікросхем, згідно варіанту.


1. Розробка структурної схеми системи

Структурна схема даної системи повинна мати наступні компоненти: мікроконтролер, ОЗУ, ПЗУ, АЦП, контролер клавіатури й індикації, клавіатуру та індикацію, iнтервальний таймер (згідно із завдання).

Увесь масив пам’яті поділено на дві області: ОЗП і ПЗП. В ПЗП зберігаються програми вводу виводу інформації. В ОЗП розміщуються дані, які необхідно тимчасово зберігати у процесі обробки програми. Для забезпечення тимчасових затримок, отримання одиничних імпульсів заданої тривалості та генерації послідовностей імпульсів служить програмований iнтервальний таймер (Т).

Рис.1. - Структурна схема пристрою.

ОЗП - оперативний запам'ятовувальний пристрій

ПЗП - постійний запам'ятовувальний пристрій

МК - мікроконтролер

ККіІ - контролер ндикації й клавіатури

ША - шина адреси

ШД - шина даних

ШК - шина керування

АЦП - аналого-цифровий перетворювач

T - таймер

ВЗ - вузол збросу

К - клавіатура

І - індикатор

ПІ - послідовний нтерфейс


2. Розробка І опис принципової схеми системи

Розробка принципової схеми буде проводитись кількома етапами. Буде розроблено функціональні блоки які треба буде зв`язати між собою шинами. Вибір елементів буде проводитись згідно завданню. Для побудови структурної схеми необхідно точно визначити необхідні вузли системи і зв'язку між ними.

2.1 Розробка мікропроцесорного блоку

Основний елемент системи - мікроконтролер ATmega128, ATmega128L 8-розрядний AVR-мікроконтролер з внутрісистемно програмованою флэш-пам'яттю ємкістю 128 кбайт

Відмітн особливості:

Високопродуктивний, малопотужний 8-розрядний AVR-мікроконтролер Розвинена RISC-архітектура.

133 могутніх нструкцій, більшість з яких виконуються за один машинний цикл.

32 8-разр. регістрів загального призначення + регістри управління вбудованою периферією.

Повністю статична робота.

Продуктивність до 16 млн. операцій в секунду при тактовій частоті 16 Мгц

Вбудований умножаючий пристрій виконує множення за 2 машинних циклу.

Незалежна пам'ять програм і даних.

Зносостійкість 128-ми кбайт внутрісистемно перепрограмміруємой флэш-пам'яті: 1000 циклів запис/стирання.

Опціональний завантажувальний сектор з окремим програмованим захистом.

Внутрішньосистемне програмування вбудованою завантажувальною програмою.

Гарантована двухоперационность: можливість читання під час запису

Зносостійкість 4 кбайт ЕСППЗУ: 100000 циклів запис/стирання

Вбудоване статичне ОЗУ ємкістю 4 кбайт

Опціональна можливість адресації зовнішньої пам'яті розміром до 64 кбайт.

Програмований захист коду програми.

Інтерфейс SPI для внутрішньосистемного програмування.

Інтерфейс JTAG (сумісність з стандартом IEEE 1149.1).

Граничне сканування відповідно до стандарту JTAG.

Обширна підтримка функцій вбудованої відладки.

Програмування флэш-пам'яті, ЕСППЗУ, біт конфігурації і захисту через інтерфейс JTAG.

Відмітн особливості периферійних пристроїв.

Два 8-разр. таймера-лічильника з роздільними переддільниками і режимами порівняння.

Два розширених 16-разр. таймера-лічильника з окремими переддільниками, режимами порівняння режимами захоплення.

Лічильник реального часу з окремим генератором.

Два 8-разр. каналів ШИМ.

6 каналів ШИМ з програмованим дозволом від 2 до 16 розрядів

Модулятор виходів порівняння.

8 мультіплексованих каналів 10-розрядного аналогово-цифрового перетворення.

8 несиметричних каналів.

7 диференціальних каналів

2 диференціальних каналу з вибірковим посиленням з 1x, 10x і 200x

Двухпроводно послідовний інтерфейс, орієнтований не передачу даних в байтному форматі

Два канали програмованих послідовних УСАПП.

Послідовний нтерфейс SPI з підтримкою режимів ведучий/підлеглий.

Програмований сторожовий таймер з вбудованим генератором.

Вбудований аналоговий компаратор.

Спеціальн можливості мікро контролера.

Скидання при подачі живлення і програмована схема скидання при зниженні напруги живлення.

Вбудований RC-генератор, що калібрується.

Зовнішн внутрішні джерела переривань.

Шість режимів зниження енергоспоживання: холостий хід (Idle), зменшення шумів АЦП, економічний (Power-save), виключення (Power-down), черговий (Standby) розширений черговий (Extended Standby)

Програмний вибір тактової частоти

Конфігураційний біт для перекладу в режим сумісності з ATmega103

Загальне виключення підтягаючих резисторів на всіх лініях портів введення-виводу

Уведення-виведення корпуси

53 програмуєм лінії введення-виводу

64-выв. корпус TQFP

Робоча напруга

2.7 - 5.5В для ATmega128L

4.5 - 5.5В для ATmega128

Градації по швидкодії

0 - 8 Мгц для ATmega128L

0 - 16 Мгц для ATmega128

Короткий огляд:

ATmega128 - малопотужний 8-разр. КМОП мікроконтролер, заснований на розширеній RISC-архітектурі AVR. За рахунок виконання більшості інструкцій за один машинний цикл ATmega128 досягає продуктивності 1 млн. операцій в секунду/МГц, що дозволяє проектувальникам систем оптимізувати співвідношення енергоспоживання і швидкодії.

Ядро AVR поєдну багатий набір інструкцій з 32 універсальними робочими регістрами. Все 32 регістри безпосередньо підключено до арифметико-логічного пристрою (АЛУ), який дозволяє вказати два різні регістри в одній інструкції і виконати її за один цикл. Дана архітектура володіє більшою ефективністю коду за рахунок досягнення продуктивності в 10 разів вище в порівнянні із звичайними CISC-мікроконтролерами.

ATmega128 містить наступні елементи: 128 кбайт внутрісистемно програмованої флэш-пам'яті з підтримкою читання під час запису, 4 кбайт ЕСППЗУ, 4 кбайт статичного ОЗУ, 53 лінії універсального введення-виводу, 32 універсальні робочі регістра, лічильник реального часу (RTC), чотири гнучкі таймери-лічильники з режимами порівняння і ШИМ, 2 УСАПП, двухпроводний послідовний інтерфейс орієнтований на передачу байт, 8-канальний 10-разр. АЦП з опціональним диференціальним входом з програмованим коефіцієнтом посилення, програмований сторожовий таймер з внутрішнім генератором, послідовний порт SPI, випробувальний інтерфейс JTAG сумісний із стандартом IEEE 1149.1, який також використовується для доступу до вбудованої системи відладці і для програмування, а також шість програмно вибираних режимів зменшення потужності. Режим холостого ходу (Idle) зупиня ЦПУ, але при цьому підтримуючи роботу статичного ОЗУ, таймерів-лічильників, SPI-порту і системи переривань. Режим виключення (Powerdown) дозволяє зберегти вміст регістрів, при зупиненому генераторі і виключенні вбудованих функцій до наступного переривання або апаратного скидання. У економічному режимі (Power-save) асинхронний таймер продовжує роботу, дозволяючи користувачеві зберегти функцію відліку часу в той час, коли решта частини контроллера знаходиться в стані сну. Режим зниження шумів АЦП (ADC Noise Reduction) зупиняє ЦПУ і всі модул введення-виводу, окрім асинхронного таймера і АЦП для мінімізації імпульсних шумів в процесі перетворення АЦП. У черговому режимі (Standby) кварцевый/резонаторный генератор продовжують роботу, а решта частини мікроконтролера знаходиться в режимі сну. Даний режим характеризується малою споживаною потужністю, але при цьому дозволяє досягти найшвидшого повернення в робочий режим. У розширеному черговому режимі (Extended Standby) основний генератор і асинхронний таймер продовжують працювати.

Мікроконтролер проводиться за технологією високощільної незалежної пам'яті компанії Atmel. Вбудована внутрісистемно програмована флэш-пам'ять дозволяє перепрограмувати пам'ять програм безпосередньо усередині системи через послідовний інтерфейс SPI за допомогою простого програматора або за допомогою автономної програми в завантажувальному секторі. Завантажувальна програма може використовувати будь-який інтерфейс для завантаження прикладної програми у флэш-пам'ять. Програма в завантажувальному секторі продовжує роботу в процесі оновлення прикладно секції флэш-пам'яті, тим самим підтримуючи двухоперационность: читання під час запису. За рахунок поєднання 8-разр. RISC ЦПУ з внутрісистемно самопрограммируемой флэш-пам'яттю в одній мікросхемі ATmega128 є могутнім мікроконтролером, що дозволяє досягти високого ступеня гнучкості і ефективно вартості при проектуванні більшості додатків вбудованого управління. ATmega128 підтримується повним набором програмних і апаратних засобів для проектування, в т. ч.: Сі-компілятори, макроасемблери, програмні отладчики/симуляторы, внутрішньосистемні емулятори і оцінні набори.

Умовне графічне позначення мікроконтроллера ATmega128 наведено на рис.2.


Рис.2 Умовне графічне позначення мікроконтроллера ATmega128

Найменування виводів ATmega128:

VCC

вивід джерела споживання
RESET вхід системного скидання
XTAL1, XTAL2 виводи для підключення кварцевого резонатору
РА0 ÷ РА7 8-розрядний двунаправлений порт А вводу/виводу з третім станом, при роботі з зовнішньою пам’яттю являється суміщеною шиною адреси даних (адрес необхідно по сигналу ALE занести в регістр)
PB0 ÷ PB7 8 - розрядний двунаправлений порт В вводу/виводу з третім станом, який має альтернативні функції
OC0/ТО (РВО) вход зовнішнього сигналу таймера/лічильника ТО або виход таймера/лічильника ТО в режимах Compare, PWM
OC2/Т1 (РВ1) вхід зовнішнього сигналу таймера/лічильника Т1
AIN0 (PB2) позитивний вхід компаратору
AIN1 (PB3) негативний вхід компаратору
SS (PB4) вибір підлеглого пристрою (slave) на шині SPI (послідовний нтерфейс)
MOS1 (PB5) виход головного (master) чи вхід підлеглого (slave) пристрою даних модуля SPI
MІS0 (PB6) вхід головного (master) чи вихід підлеглого (slave) пристрою даних модуля SPI
SCK (РВ7) виход головного (master) чи вхід підлеглого (slave) пристрою тактового сигналу модуля SPI
PC0 ÷ PC7 8 - розрядний двунаправлений порт С вводу/виводу з третім станом, має альтернативну функцію - передає старший байт адреси (А8÷А15) при роботі з зовнішньою пам’яттю
PD0÷PD7 8 - розрядний двунаправлений порт D вводу/виводу з третім станом, має альтернативні функції
RxD0 (PD0) вхід приймача універсального асинхронно послідовного порта (USART)
TxD0 (PD1) виход передавальника універсального асинхронно послідовного порта (USART)
INT0 (PD2) вхід зовнішнього переривання 0
INT1 (PD3) вхід зовнішнього переривання 1
XCK0 (PD4) вхід/вихід зовнішнього сигналу синхронізації (тактового сигналу USART)
OC1A (PD5) виход А таймера/лічильника Т1 в режимі порівняння (Compare) в режимі шин сигнала (PWM)
WR (PD6) строб запису у зовнішнє ОЗП
RD (PD7) строб читання із зовнішнього ОЗП
РЕ0÷РЕ2 3-розрядний двунаправлений порт Е вводу/виводу с третім сстаном, має альтернативні функції
РЕ0 (INT2) вхід зовнішнього переривання 2
ICP1 вхід захвату таймера/лічильника Т1 (режим Compare)
РЕ1 (ALE) строб адреси зовнішнього ОЗУ, записується адрес в регістр-заклямку
PE2 (OC1B) вихід В таймера/лічильника Т1 в режимі Compare и PWM
GND загальний вивід

Електричн характеристики

Гранично-допустим параметри

Робоча температура -55°C…+125°C
Температура зберігання -65°C…+150°C
Напруга на будь-якому виводі по відношенню до загального пі-танія, окрім RESET -1.0В … VCC+0.5В
Напруга на виводі скидання RESET по відношенню до об-щему -1.0В … +13.0В
Максимальна робоча напруга 6.0В
Постійний струм через лінію введення-виводу 40.0 мА
Постійний струм через виводи VCC і GND 200.0 мА

Статичн характеристики

Обозн. Параметр Умови вимірювання Мин. Ном. Макс. Ед. изм.

VIL

Вхідна напруга низького рівня Окрім виводів XTAL1 і RESET -0.5  

0.2 VCC (1)

В

VIL1

Вхідна напруга низького рівня виведення XTAL1, ви-брана зовнішня син-хронізация -0.5  

0.1 VCC (1)

В

VIL2

Вхідна напруга низького рівня виведення скидання RESET -0.5  

0.2 VCC (1)

В

VIH

Вхідна напруга високого рівня Окрім виводів XTAL1, RESET

0.6 VCC (2)

  VCC + 0.5 В

VIH1

Вхідна напруга високого рівня Виведення XTAL1, ви-брана зовнішня син-хронізация

0.7 VCC (2)

 

VCC + 0.5

В

VIH2

Вхідна напруга високого рівня Виведення скидання RESET

0.85 VCC (2)

 

VCC + 0.5

В

VOL

Вихідна напруга низького рівня (3) (порты A,B,C,D, E, F, G)

IOL = 20 мА, VCC = 5В IOL = 10 мА, VCC = 3В

    0.7 0.5 В

VOH

Вихідна напруга високого рівня (4) (порты A,B,C,D)

IOH = - 20 мА, VCC = 5В IOH = - 10 мА, VCC = 3В

4.0 2.2     В

IIL

Вхідний струм витоку через лінію введення-виводу

Vcc = 5.5В, лог.0 (абс. значение)

    8.0 мкА

IIH

Вхідний струм витоку через лінію введення-виводу

Vcc = 5.5В, лог.1 (абс. значение)

    8.0 мкА

RRST

Опір подтягивающего резистора на вході скидання   30   100 кОм

RPEN

Опір подтягивающего резистора на вході PEN   25   100 кОм

RPU

Опір подтягивающего резистора на лініях введення-виводу   20   100 кОм

ICC

Споживаний струм

4 МГц, VCC = 3В, активний режим (ATmega128L)

    5 мА
8 МГц, VCC = 5В, активний режим (ATmega128)     20 мА

4 МГц, VCC = 3В, режим холостого хода (ATmega128L)

    2 мА

8 МГц, VCC = 5В, режим холостого хода (ATmega128)

    12 мА
Режим виключення (Power-down) (5)

Стор. таймер включен, VCC = 3В

  < 25 40 мкА

Стор. таймер отключен, VCC = 3В

  < 10 25 мкА

VACIO

Вхідна напруга зсуву аналогового компаратора

VCC = 5В Vвх = VCC/2

    40 мВ

IACLK

Вхідний струм витоку аналогового компаратора

VCC = 5В Vвх = VCC/2

-50   50 нА

tACID

Затримка на ініциалізацію аналогового компаратора

VCC = 2.7В VCC = 5.0В

750 500     нс

tACID

Затримка распространенію сигналу в аналоговому компараторі

VCC = 2.7В VCC = 5.0В

750500     нс

Страницы: 1, 2


Новости

Быстрый поиск

Группа вКонтакте: новости

Пока нет

Новости в Twitter и Facebook

  бесплатно рефераты скачать              бесплатно рефераты скачать

Новости

бесплатно рефераты скачать

© 2010.