Проектирование на AtMega 128

PB0 ÷ PB7 – разделен на 2 части, 8-разрядный двунаправленный порт С с третьим состоянием

Основные электрические  параметры микросхемы i8255следующие:

Таблица 2. Операции, задаваемые управляющими сигналами ППИ

Операция	CS	RD	WR	A1	A0
Запись управляющего слова из МП	0	1	0	1	1
Запись в канал А	0	1	0	0	0
Запись в канал В	0	1	0	0	1
Запись в канал С	0	1	0	1	0
Чтение из канала А	0	0	1	0	0
Чтение из канала В	0	0	1	0	1
Чтение из канала С	0	0	1	1	0
Отключение ППИ от D(7-0)	1	X	X	X	X

 

С помощью сигнала CS осуществляется выбор кристалла, если сюда поступает низкий уровень сигнала, то порты будут установлены в 3-е состоянии.

А1, А0 - младшие разряды  адреса, они служат для адресации  внутренних регистров адаптера.

 

 

2.7 Аналоговый датчик

Параметры датчика:

минимальное входное  напряжение: 170 мВ

максимальное входное  напряжение: 340 мВ

Диапазон входных напряжений АЦП:

минимальное входное  напряжение: 0.8 В

максимальное входное  напряжение: 2 В

 

Для связывания диапазона  напряжений датчика и АЦП необходимо включить в схему усилитель и  сумматор напряжения смещения.

Схема включения датчика  и обработки информации:

Рассчитаем параметры  схемы:

2В = 0.34В * К + В

0.8В = -0.17*К+В

 

Решив систему уравнений, найдем коэффициент усиления и напряжение смещения:

К = 1

В = 0.85 В

Так как К = 1, то усилитель использовать не нужно.

 

Расчет сумматора.

Схема неинвертирующего сумматора:

U_вых = U1*K1 + U2*K2

 

Условие баланса преобразователя:

R4/R3 = R/R1 + R/R2

Коэффициенты усиления:

K1 = R/R1

K2 = R/R2

Так как усиливать  сигнал не требуется, возьмем такие  номиналы резисторов:

R=R1=R2=R3 = 1000 Ом

R4 = 2000 Oм

В качестве усилителя будем использовать микросхему AD603ARZ.

 

Параметры ОУ AD603ARZ:

Число Каналов	1
Скорость нарастания выходного  напряжения	275 V/µs
Полоса пропускания -3 Дб	90MHz
Ток - входного смещения	200nA
Ток выходной	12.5mA
Ток выходной / канал	50mA
Напряжение-выходное, Single/Dual (±)	9.5 V ~ 12.6 V, ±4.75 V ~ 6.3 V
Рабочая температура	-40°C ~ 85°C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ НА ЛІНІЇ МІКРОСХЕМ

 

Проведемо розрахунок навантажувальних характеристик для виходів мікроконтролера для шини даних, адреси і керування.

Навантаження на шину даних мікроконтролера визначається по формулі:

I_вихDL =I_вхСKI + I_вхPIТ + I_вхOZU + I_вхPZU + I_вхCАP = 0,03 + 0,03 + 1,5 + 0, 5 + 0,1 = = 2,17 мА;

I_вихDH = I_вхCKI + I_вхPIТ + I_вхOZU + I_вхPZU +I_вхCАP = 0,03 + 0,03 + 0,1 + 0,04 + 0,1 = = 0,3 мА;

С_D = С_CKI + С_PIТ + С_OZU + С_PZU + С_CАP = 5 + 5 + 26 + 55 + 6 = 97 пФ.

Так як навантаження на шину даних не перевищує 32 мА, то використання додаткового шиного формувача не потрібне. Використаний буферний регістр відповідає поставленим вимогам.

Навантаження на шину адреси мікроконтролера визначається по формулі:

I_вихАL =I_вхСKI + I_вхPIТ + I_вхOZU + I_вхPZU = 0,03 + 0,03 + 1,5 + 0, 5 = 2,06 мА;

I_вихАH = I_вхCKI + I_вхPIТ + I_вхOZU + I_вхPZU = 0,03 + 0,03 + 0,1 + 0,12 = 0,31 мА;

С_А = С_CKI + С_PIТ + С_OZU + С_PZU = 5 + 5 + 26 + 55 = 97 пФ.

Так як навантаження на шину адреси не перевищує 32 мА, то використання додаткового шиного формувача не потрібне. Використаний буферний регістр відповідає поставленим вимогам.

Навантаження на шину керування мікроконтролера визначається по формулі:

I_вихСL =I_вхСKI + I_вхPIТ + I_вхOZU + I_вхPZU = 0,03 + 0,03 + 1,5 + 0, 5 = 2,06 мА;

I_вихСH = I_вхCKI + I_вхPIТ + I_вхOZU + I_вхPZU = 0,03 + 0,03 + 0,1 + 0,04 = 0,23 мА;

С_С = С_CKI + С_PIТ + С_OZU + С_PZU = 5 + 5 + 26 + 50 = 91 пФ.

Отримані при розрахунку значення струмув та ємностей не перевищують  граничні значення.

 

 

4. РОЗРОБКА ПРОГРАМ

 

Для повноцінної роботи МПС тепер необхідно розробити  програму ініціалізації пристроїв та блоків. Ініціалізацію у нашій системі потребують адаптер паралельного інтерфейсу та контролер клавіатури і індикації.

 

Програма ініціалізації  паралельного інтерфейсуi8255

Кількість входів - 12, режим 0. Кількість виходів - 12, режим 0. Кількість посилок для введення і виводу - 68.

Тоді, хай порти А  і В працюють на ввод, а порт С на вивод, отримаємо слово наказу:

ICW=10011000b=98h

 

Мітка	Мнємокод	Операнди	Коментарії
M1: M2:	.equ .equ .equ .equ .equ .equ   ldi ldi ldi ldi sts ldi sts ldi anl cpi brne ldi sts ldi inc ldi ldi sts dec cpi brne ret end	PORTA = 0xC000 PORTB = 0xC001 PORTC = 0xC002 RUS = 0xC003 ICW = 0x98 MASK = 0b00100000   R2, 0x44 R0, 0x30 R3, RUS R4, ICW R3, R4 R3, PORTC R4, R3 R0, R4 R4, MASK R4, 0x00 M2 R3, PORTA R4, R3 R0, R4 R0 R3, PORTB R4, 0x00 R3, R4 R2 R2, 0x00 M1	;адреса порта А ; адреса порта В ; адреса порта С ; адреса РУС ; слово наказу для адаптера ; маска   ; завантаження лічильника байт ; завантаження початкової адреси ; програмування адаптеру ; паралельного інтерфейсу         ; накладення маски ;порівнення з нулем ; якщо = 0, то перехід на М2       ;інкремент регістру   ; обнуління регістру ;декремент регістру ; порівняння з нулем ; якщо = 0, то перехід  на М1 ; вихід з підпрограми ; кінець

 

 

 

Програма ініціалізації контролера клавіатури і індикаціїi8279

 

Мітка	Мнємокод	Операнди	Коментарії
i8279:                   m1:	.equ .equ .equ .equ   .equ .equ   ldi sts ldi sts ldi sts   ldi ldi   mov sts dec cpi brne   ldi lds mov   ret	ICW1 = 0x01 ICW2 = 0x34 ICW3 = 0x90 ICW4 = 0x50   Adr2 = 0x8000 Adr1 = 0x8001   R0, ICW1 Adr1, R0 R0, ICW2 Adr1, R0 R0, ICW3 Adr1, R0   R1, 0x06 R2, 0x2100   R3, R2 Adr2, R3 R1 R1, 0 m1   R4, 0x2200 R5, Adr2 R4, R5	; команда установки режиму ; команда программ.синхронізації ; команда запису в ОЗП індикації ; команда читання ОЗП  клавіатури   ; адреса завантаження команд ; адреса завантаження даних   ; завантаження команди режиму роботи ;у контролер ; завантаження команди програмування ; синхронізації у котролер ; завантаження команди запису в ОЗП ; індикації у контролер   ; завантаження лічильника ; завантаження початкової адреси   ; завантаження даних в ОЗП індикації   ;декремент регістру ; порівняння значення в регістрі з 0 ; перехід на мітку, якщо не рівно 0   ; завантаження початкової адреси ; читання ОЗП клавіатури ; зміст регістру R5 відправити у пам’ять по адресу, який знаходиться в R4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИСНОВКИ

 

В ході виконання курсової роботи була розроблена повна принципова схема мікропроцесорної системи. Були розглянені різні варіанти структурної  та принципової схем. Згідно із завданням  складена програма ініціалізації окремих блоків. Обрані та розраховані необхідні у системі елементи. Була розглянута видача і запис інформації в пам’ять, АЦП, керування системою за допомогою клавіатури та індикації.

Виконання курсової дозволить  у подальшому без труднощів розробляти подібні та ще більш складні процесорні системи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

 

1. Яковлев Д.П. Микропроцессоры и микропроцессорная техника: Учеб. пособие. - Одесса: ОГПУ, 1994. - 112 с.
2. Микропроцессорный комплект К1810: Структура, программирование, применение: Справочная книга / Ю.М. Казаринов, В.Н. Номоконов и др.; Под ред. Ю.М. Казаринова.– М.: Высш. шк., 1990 г. – 269 с.
3. Проектирование микропроцессорной электронно-вычислительной аппаратуры: Справочник / В.Г. Артюхов и др. - К.: Техника, 1988. - 263 с.
4. Лебедев О.Н. Применение микросхем памяти в электронных устройствах. - М.: Радио и связь, 1994. - 217 с.
5. Мікропроцесори і мікропроцесорна техніка (конспект лекцій) / В.П.Малахов, Д.П.Яковлев. – Одеса: ОДПУ, 1998.–76 с.