|
|
Микропроцессор 1821ВМ85СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение 4 2. Разработка электрических схем 7 а) структурная 7 б) функциональная 10 в) принципиальная 11 3. Разработка алгоритма программы 15 4. Написание текста программы 16 5. Заключение 18 6. Список литературы 19 Задание на курсовую работу: Разработать микропроцессорную систему с матричным светодиодным табло: табло состоит из 16 рядов по 8 светодиодов. Вывести на табло цифру 8. Временной интервал между выводом строк 2 секунды. Полностью выбранная цифра отображается в течение времени 45 секунд. Для разработки использовать микропроцессор 1821ВМ85 или INT8085. 1. Введение Появление и бурное развитие микропроцессоров (МП), микроЭВМ и систем на их основе стало возможным благодаря значительным достижениям микроэлектронной технологии изготовления средств вычислительной техники. Успехи полупроводниковой электроники привели к появлению больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС) с плотностью размещения компонентов от десятков до сотен тысяч транзисторов на кристалле. Использование этих схем позволяет значительно повысить эффективность цифровых систем: увеличить их производительность и надежность, уменьшить габариты, массу, потребляемую мощность и стоимость. Так, за два последних десятилетия скорость работы ЭВМ возросла на 6-7 порядков, объем оперативной памяти увеличился на 5-6 порядков. Еще более динамичным является развитие микропроцессорных систем. Первое поколение микропроцессорных комплектов БИС представляло набор модулей с жесткой структурой, ориентированных на применение в конкретных системах с большим объемом выпуска. Последующие комплекты благодаря использованию принципов микропрограммирования нашли широкие области применения ввиду появившейся возможности проблемной ориентации. Высокими темпами развивается интегральная технология. Степень интеграции БИС удваивается ежегодно, стоимость вентиля - элементарного функционального элемента БИС - уменьшается каждые 10 лет в 103 - 104 раз, стоимость выполнения элементарной функции ежегодно снижается в 2 раза. МП, микроЭВМ и системы на их основе имеют два направления применения: традиционное для средств ВТ; нетрадиционное (вместо устройств с жесткой структурой), в котором до появления МП использование средств ВТ и не предполагалось. Говоря о месте и роли МП и микроЭВМ в иерархии средств ВТ, необходимо иметь в виду оба эти направления. Значительные успехи в микропроцессорной технике привели к появлению и развитию на рубеже 70-80-х годов ХХ столетия весьма перспективных и обладающих большим быстродействием по сравнению с традиционными ЭВМ мультимикропроцессорных систем (ММПС), которые весьма значительно повлияли на развитие современной науки и техники. Благодаря сверхвысокой производительности ММПС стало возможным достижение больших успехов в решении таких важных научных и технических задач, как нейрокомпьютинг и робототехника, стенография и теория полей, радио- и гидролокация, распознавания образов, геофизика, цифровая обработка сигналов и многие другие. С другой стороны, развитие микропроцессорных средств влияет на достижения в области теории проектирования вычислительной техники: появляются все более перспективные архитектуры МПС и их компонентов (RISK - процессоры, транспьютеры, сигнальные процессоры и т.п.). Неоценимое значение современные МПС имеют в теории и практике проектирования локальных и глобальных вычислительных сетей, расширяя тем самым области эффективного применения современных средств ВТ. Множество областей применения МП и микроЭВМ позволяет классифицировать МПС на системном уровне следующим образом: встроенные системы контроля и управления; локальные системы накопления и обработки информации; распределенные системы управления сложными объектами; распределенные высокопроизводительные системы параллельных вычислений. Исходя из этого, в настоящее время определились следующие приоритетные области применения МПС: системы управления; контрольно-измерительная аппаратура; техника связи; бытовая и торговая аппаратура; транспорт; военная техника; вычислительные машины, системы, комплексы и сети. Перспективность применения МПС в различных системах управления обусловлена, в первую очередь, такими достоинствами МП, как малые габариты, низкая потребляемая мощность, возможность подключения большого количества процессоров к каналам управления, простота программной настройки и перестройки. Внедрение МПС в контрольно-измерительную аппаратуру позволяет повысить точность измерений, надежность, расширить функциональные возможности приборов и обеспечивает выполнение следующих функций: калибровка, коррекция и температурная компенсация, контроль и управление измерительным комплексом, принятие решений и обработка данных, диагностика неисправностей, индикация, испытание и проверка приборов. Внедрение МПС в системы связи обусловлено все большим вытеснением аналоговых методов цифровыми и привело к их широкому использованию в мультиплексорах, преобразователях кодов, устройствах контроля ошибок, блоках управления передающей и приемной аппаратуры. Все шире используются МПС в таких устройствах, как контрольно-расчетные терминалы торговых центров, автоматизированные электронные весы, терминалы и кассовые аппараты для банков и т.п. Применение МП и МПС в бытовой технике открывает также широкие возможности последней с точки зрения повышения надежности, эффективности и разнообразия применений. Доля применения МПС в различных областях военной техники растет с каждым годом ? от навигационных систем летательных аппаратов до управления движением транспортных роботов. Если определить все множество применений МПС в процентном отношении, то это будет выглядеть следующим образом: информационно-измерительная техника ? 16% , управление производством ? 18%, авиация и космос ? 15%, системы связи ? 14 %, вычислительная техника ? 20%, военная техника ? 9%, бытовая техника ? 3%, медицина ? 3%, транспорт ? 2%, другие области ? 7 %. В настоящее время выпущено значительное количество литературы, посвященной разработке и применению микропроцессоров и микрокомпьютеров, а также описанию программных средств. Наиболее полно представленные к выполнению вопросы раскрывает книга американских авторов Левенталя Л. и Сэйвилла У. "Программирование на языке ассемблер для микропроцессоров 8080 и 8085" [3]. Данный труд состоит из двух частей: обзора вопросов программирования на языке ассемблера и набора подпрограмм. Первая часть хорошо проиллюстрирована большим числом примеров, позволяющих быстро усвоить основные навыки программирования для рассматриваемых микропроцессоров. Подпрограммы, приведенные во второй части книги, могут удовлетворять потребности большинства программистов в стандартных процедурах. Эта книга, можно сказать, является как бы справочным пособием для программистов, работающих на языке ассемблера. Она содержит краткий обзор вопросов программирования на языке ассемблера для конкретного микропроцессора и набор полезных подпрограмм. В этих подпрограммах использовались стандартные соглашения по формату, документированному оформлению и методам передачи параметров. При этом соблюдались правила наиболее распространенных ассемблеров; кроме того, описаны назначение, процедура, параметры, результаты, время выполнения и требования к памяти. 2. Разработка электрических схем а) структурная Для реализации микропроцессорного устройства был выбран микропроцессор 1821ВМ85. Микросхема представляет собой однокристальный 16-битовый МП, выполненный по n-МОП - технологии. Кристалл микросхемы имеет размеры 5,5*5,5 мм, потребляемая мощность 1,7 Вт от источника питания +5В. Синхронизируется внешним тактовых генератором с частотой 25 МГц. Рис. 1. Микропроцессор 1821ВМ85 Таблица 1 Назначение выводов Вывод: Назначение: AD15-AD0 Мультиплексная двунаправленная шина адреса/данных, по которой с разделением по времени передаются адресная информация и данные. A19/S6-A16/S3 Мультиплексные выходные линии адреса/состояния ALE (QS0) Разрешение регистра-защелки адреса, стробирует появление адресной информации в такте Т1 на ШАД. BHE/ ST7 Разрешение старшего байта шины/состояние. CLK Тактовые импульсы, обеспечивающие синхронизацию работы МП DEN (ST0) Разрешение данных, стробирует появление данных на ШАД. DT/R (ST1) Передача/прием данных, определяет направление пересылки по ШАД. GND Общий INTA (QS1) Подтверждение прерывания, стробирует чтение вектора (типа) прерывания INTR Запрос прерывания, по которому МП переходит на подпрограмму обработки прерывания, если имеется разрешение. HLDA (RQ/GT1) Подтверждение захвата указывает на то, что МП перевел свои шины адреса/данных, адреса/состояния и управления в z-состояние. HOLD (RQ/GT0) Запрос захвата, указывает на то, что некоторое устройство запрашивает шины МП. M/IO (ST2) Является признаком обращения к ЗУ (M/IO=1) или ОЗУ (M/IO=0) MN/MX Минимальный/максимальный, обеспечивает соответствующий режим работы МП. NMI Немаскируемое прерывание, вызывает прерывание по фиксированному вектору (тип 2); не может быть запрещено программно. RD Чтение, строб, указывающий на то, что МП выполняет цикл чтения. RDY Готовность, подтверждение того, что адресованное устройство готово к взаимодействию с МП при передаче данных. RESET Сброс, заставляет МП немедленно прекратить выполняемые действия и затем возобновить выполнение программы сначала. TEST Входной сигнал, проверяемый командой WAIT, которая переводит МП в состояние ожидания, если =1. Ucc Питание. WR (LOCK) Запись, строб, указывает на выполнение цикла записи в ЗУ или ВУ (блокировка шины). Таблица 2 Основные электрические параметры Параметр Значение (min/max) Напряжение питания, В 4,75/5,25 Входное напряжение низкого уровня, В -/0,8 Входное напряжение высокого уровня, В 2,0/- Выходное напряжение низкого уровня, В -/0,45 Выходное напряжение высокого уровня, В 2,4/- Выходной ток высокого уровня, мА -/-0,4 Выходной ток низкого уровня, мА -/2,0 Ток утечки на входах или на входах/выходах, мкА -/±10 Емкость входа или входа/выхода, пФ -/10 Емкость нагрузки, пФ -/100 При организации вычислительной машины нужно решить следующие задачи: разделить адресные сигналы и сигналы данных; сформировать необходимые управляющие сигналы. Первая задача решается с помощью буферных регистров К1810ИР82 и шинных формирователей К1810ВА86. Вторая задача несколько сложнее и зависит от сложности решаемых задач разрабатываемой микропроцессорной системы. Сложность задачи определяет нужные объемы памяти и количество устройств ввода / вывода. Поэтому МП К1821ВМ85 может работать в двух режимах: минимальный и максимальный. Минимальный позволяет организовывать вычислительные и управляющие системы, имеющие ограниченные объемы памяти и малое количество внешних устройств, что и обуславливает поставленная в работе задача. Рис. 2. Структурная схема в минимальном режиме б) функциональная Рис. 3. Функциональная схема Для синхронизации микропроцессора, а также для формирования сигналов готовности и сброса используется генератор тактовых импульсов К1810ГФ84 и подключаемый к нему кварцевый резонатор ZQ1. Для передачи данных между процессором, памятью и устройством вывода была спроектирована 16-битная шина данных (ШД: D0-D15), а для обмена адресами 13-разрядная шина адреса (ША: A0-A12). Демультиплексирование выходной ШАД произведено с помощью 2-х микросхем КР1810ИР82, выполняющих роль адресных защелок, буферирование ША и ШД осуществляется с помощью 2-х двухнаправленных 8-битовых шинных формирователей КР1810ВА86, усиливающих сигналы системной шинны данных. Формирование системных управляющих сигналов для блоков памяти и устройств вывода производится с помощью комбинационных логических схем, которые формируются на основе сигналов RD, WR, M/IO. Оба банка ОЗУ построены на основе 2 микросхем КР537РУ8 (2048*8), ПЗУ - на основе 2 микросхем КР556РТ6 (2048*8). Определение младшего банка ОЗУ происходит с помощью адресной линии А0, старшего - с помощью ВНЕ. Выбор ОЗУ или ПЗУ происходит с помощью адреса А12. Таким образом адресное пространство ОЗУ - от 0000 до 0FFF, ПЗУ - от 1000 до 1FFF. Каждый из десяти семисегментных индикаторов подключается как устройство вывода на соответсвующую адресную линию. в) принципиальная Структурная схема микропроцессорной системы, представленная выше, может послужить основой для проекта. Если использовать четырехразрядные счетчики, то для получения 12-разрядного надо взять последовательность из трех таких счетчиков. Обычно для подсчета единиц, десятков, сотен и так далее, применяется цепочка из двоично-десятичных счетчиков. Сигнал с выхода первого счетчика подается на вход второго счетчика и так далее. Когда счетчик единиц достигает состояния 9 и затем возвращается в состояние 0, напряжение на выходе изменяется с высокого уровня на низкий, а счетчик десятков, реагирующий на отрицательный фронт, каждый раз регистрирует при этом очередной перенос. Для преобразования двоично-десятичного кода в двоичный и дальнейшего его преобразования в код управления семисегментным цифровым индикатором, необходимо применить дешифратор, имеющий четыре входа и не менее семи выходов. Сам индикатор - полупроводниковая матрица. В котором имеются семь сегментов, выполненных из светодиодов. Включением и выключением отдельных сегментов можно получить светящееся изображение отдельных цифр или знаков. Конфигурация и расположение сегментов индикатора показаны на рис. 4. Каждой цифре соответствует свой набор включения определенных сегментов индикатора (табл. 3). В табл. 3 приведены также двоичные коды соответствующих цифр. Для полупроводниковых индикаторов при включении обязательно соблюдение полярности (индикаторы выпускаются как с общим катодом, так и с общим анодом) и ограничение тока с помощью резисторов, включаемых последовательно с каждым диодом. При рабочем токе через сегмент около 5...20 мА падение напряжения составляет 1,5...2,5 В. Yk 1 Xk 6 7 2 5 3 4 Рис. 4. Схема преобразователя кода для индикатора Таблица 3 Таблица соответствия кодов n Сегменты Yk Код Xk 1 2 3 4 5 6 7 8 4 2 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 2 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 3 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 4 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 5 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 6 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 7 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 8 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 9 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 Такие индикаторы позволяют получить светящееся изображение не только цифр от 0 до 9, но и других знаков, используемых в 8- и 16-ричной системах счисления. Например, АЛС306А, АЛС314А и другие. Полупроводниковый индикатор может быть матричным, состоящим из набора светодиодов, расположенных по строкам и столбцам. Наиболее распространены индикаторы, имеющие 5 столбцов и 7 строк. Управление такими индикаторами производится путем выбора номера строки и номера столбца, на пересечении которых находится нужный светодиод. Например, индикатор АЛС340А. Для повышения помехоустойчивости схемы целесообразно на входе первой микросхемы счетчика поставить триггер Шмитта, имеющий гистерезисную переходную характеристику. Помехи в логических системах могут проявляться в самой разнообразной форме и наводиться от самых разнообразных источников. Все помехи, которые могут явиться причиной ложного срабатывания чувствительных цепей аппаратуры, можно разделить на несколько видов: внешние помехи, проникающие в систему из окружающей среды от различного рода излучателей электромагнитных сигналов, а также обусловленные действием электромагнитных и электростатических полей; токовые помехи, по цепи питания, возникающие в результате выбросов тока при коммутационных процессах; перекрестные помехи, наводимые одними сигнальными линиями в других сигнальных линиях; отражения в линиях связи при несогласованной нагрузке. Для обеспечения надежной защиты от внешних помех и от помех, не обусловленных работой самих интегральных схем ТТЛ, необходимо производить пространственное разделение элементов и экранирование логической системы. Эффективным средством защиты интегральных схем от помех в цепи питания является включение конденсаторов развязки между шинами питания и общей. Для качественной развязки необходимы конденсаторы, имеющие большую емкость для низких частот и малую для высоких. Для уменьшения влияния перекрестных помех между двумя сигнальными проводниками вводится проводник массы, который должен быть приблизительно в три раза шире сигнальных проводников, а расстояния между проводниками должны быть равны ширине сигнальных проводников. Для исключения отражений в линиях связи в быстродействующих схемах накладываются ограничения на длину линий связи, что ограничивает и размеры системы в целом. При построении систем с размерами больше предельных возникает необходимость использования дополнительных магистральных усилителей, экранированных кабелей, элементов согласования линий связи. Одним из методов повышения помехоустойчивости ТТЛ ИС при неприемлемых значениях отношения помеха-сигнал является применение в качестве приемного элемента триггера Шмитта (ИС типа К155ТЛ1 - К155ТЛ3, К531ТЛ3П, К555ТЛ2). Триггер Шмитта обладает меньшей чувствительностью к помехам, чем стандартная схема И-НЕ благодаря своей переходной характеристике, которая представляет собой петлю гистерезиса (рис. 5). Петля гистерезиса характеризует разность напряжений между положительным () и отрицательным () порогами срабатывания. Uвых, В Uвх, В Рис. 5. Типовая переходная характеристика входного ЛЭ - триггера Шмитта Положительный порог представляет собой входное напряжение высокого уровня, которое возрастает до переключения триггера из состояния высокого уровня напряжения в низкое, а отрицательный порог - напряжение низкого уровня, до которого должно снизиться входное напряжение до переключения из состояния низкого уровня напряжения в высокое. 3. Разработка алгоритма программы 4. Написание текста программы ASSUME DS:DATA,ES:DATA,CS:TEXT,SS:STACKE ; Инициализация сегмента данных DATA SEGMENT AT 400H ; Массив данных ARRAY DB 2 DUP (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15) IndCod DB ? DATA ENDS ; Инициализация сегмента стэка STACKE SEGMENT DW 256 DUP (?) STACKE ENDS TEXT SEGMENT AT 1000H ;Таблица перекодировки ;----------------abcdefg---------------------------- Table DB 1111110b ;0 a DB 0110000b ;1 --- DB 1101101b ;2 f| g |b DB 1111001b ;3 --- DB 0110011b ;4 e| d |c DB 1011011b ;5 --- DB 1011111b ;6 DB 1110000b ;7 DB 1111111b ;8 DB 1111011b ;9 DB 1110111b ;A DB 0011111b ;B DB 1100110b ;C DB 0111101b ;D DB 1001111b ;E DB 1000111b ;F ;Начало программы BEGIN: MOV AX, DATA ;Инициализация сегментных регистров MOV DS, AX ;Сегмент данных ПЗУ MOV AX,0000h ; Стэк в оперативной памяти MOV SS,AX ; Запись адреса в сегментный регистр стека ;Вывод символов на индикаторы START: MOV BX,32 ;Количество смещений бегущей строки POP BX LABEL1: MOV CX,10 ;Число индикаторов MOV DX,1H ;Адрес первого индикатора LABEL2: ;Начало подпрограммы перекодировки символов из двоичного в семисегментный код LEA si,ARRAY ;Помещаем в si адрес символа в ARRAY LEA di,IndCod ;в di - адрес байта с результатом LEA bx,Table ;в bx - адрес таблицы перекодировки MOV al,[si] ;в al - содержимое si XLAT Table ;Преобразование ;Конец подпрограммы перекодировки OUT DX,AL ;Вывод символа на индикатор ;Адрес следующего индикатора MOV AL,2 MUL DX MOV DX,AX ;Адрес следующего символа INC ARRAY LOOP LABEL2 ;Задержка индикации MOV CX,10000 INTER:LOOP INTER SUB ARRAY,9 ; Адрес символа, который будет выводиться на первый инд-р PUSH BX DEC BX ; Уменьшение счетчика смещений POP BX ; Проверка цикла на конец CMP BX,0 JNZ LABEL1 ;Если BX?0, начинаем вывод следующего символа JMP START ;Если BX=0, начинаем вывод символов с самого начала TEXT ENDS END BEGIN 5. Заключение В данной курсовой работе разработана микропроцессорная система с матричным светодиодным табло, выполняющий функцию 12-ти разрядного двоично-десятичного счетчика с цепями последовательного переноса и индикацией на полупроводниковых диодах. Система выполнена на микропроцессоре 1821ВМ85, ее параметры полностью соответствуют техническому заданию: предельная частота не превышает 10 МГц; максимальная мощность не превышает 3 Вт; быстродействие 182 нс; температура окружающей среды -20...+30 ?С; относительная влажность 75% при температуре +18 ?С; атмосферное давление 105 Па. Индикация производится с помощью цифровых индикаторов, выполненных на полупроводниковых светодиодах типа АЛС 321А. На входе схемы с целью обеспечения помехозащищенности применен триггер Шмитта на микросхеме К1533ТЛ2. Графическая часть работы содержит структурную, функциональную и принципиальную схемы устройства. 6. Список литературы Балашов Е.П., Пузанков Д.В. Микропроцессоры и микропроцессорные системы /Под ред. Смолова В. Б. - М.: Радио и связь, 1981. Каляев А.В. Многопроцессорные системы с программируемой архитектурой. - М.: Радио и связь, 1984. Левенталь Л., Сэйвилл У. Программирование на языке ассемблер для микропроцессоров 8080 и 8085 (пер. с англ.). - М.: Радио и связь, 1987. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем. Справочник в 2-х томах /Под ред. Шахнова В.А. - М.: Радио и связь, 1988. Микропроцессоры. Кн. 3. Средства отладки / Под ред. Преснухина Л. Н. - М.: Высшая школа, 1986. Микропроцессоры: Архитектура и проектирование микроЭВМ. Организация вычислительных процессов. - М.: Высшая школа, 1986. Шевкопляс Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения. Справочник. - М.: Радио и связь, 1993. 256 с. 2 Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками, графиками, приложениями и т.д., достаточно просто её СКАЧАТЬ.  |
|
Банк готовых работ
Форма заказа
Скачать работу
экономические  Copyright © refbank.ru 2005-2024
Все права на представленные на сайте материалы принадлежат refbank.ru. Перепечатка, копирование материалов без разрешения администрации сайта запрещено. |
|