PDA

Просмотр полной версии : микропроцессорная система на процессоре К1821ВМ85А


SARYMAN
04.09.2011, 00:21
Задание на курсовую работу
Спроектировать микропроцессорное устройство, содержащее: МП К1821ВМ85А, ОЗУ – 2 Кбайта (с адреса 06000h), ПЗУ – 2 Кбайта, 3 восьмиразрядных порта ввода, 2 восьмиразрядных порта вывода. Дополнительные требования: наличие буферов шины данных, две клавиши управления, индикация – АЛС324

Перечень конструкторских документов
Пояснительная записка, схема электрическая принципиальная.

Содержание пояснительной записки
Титульный лист; задание на курсовую работу; содержание; введение; расчёт аналоговой и цифровой части; организация распределения адресного пространства, выбор БИС памяти и периферийных модулей; архитектура микропроцессорной системы; блок-схема программы; текст программы; подсчет потребляемой устройством мощности; заключение; список литературы.

Содержание.
Введение
Целью данного курсового проекта является углубление знаний по аппаратным принципам построения устройств микропроцессорной техники и приобретение практических навыков по разработке микропроцессорных систем и их программного обеспечения.
Проектирование микропроцессорной системы заключается в обеспечении управления необходимыми шинами микропроцессорного устройства с учетом требуемой нагрузочной способности. Нагрузочная способность обеспечивается буферными регистрами и шинными формирователями. Архитектура МП К1821ВМ85А – двухшинная, фоннеймона. МП имеет совмещенные ША и ШД.
Основные характеристики МП К1821ВМ85А:
Разрядность (АЛУ) – 8 бит;
Тактовая частота – 3МГц;
Адресуемая память – 64 Кбайт;
Напряжение питания – 5 В;
Технология изготовления – n-МОП (6,2 тыс. транзисторов);
Исполнение – DIP-корпус, 40 выводов;
Аналог I8085A;
Обоснование выбора аппаратных средств и схемотехнических решений
К основным аппаратным средствам относятся: генератор тактовых импульсов, ПЗУ, ОЗУ, шина адреса, шина данных, и некоторые устройства необходимые для организации ввода и вывода.
Адресная шина МП состоит из 16 линий. В качестве буферов адреса выберем устройства КР580ИР82. Вход ОЕ заземлён – вывод данных всегда разрешён (в МС не предусмотрена система ПДП, следовательно кроме МП ни одно устройство не использует ША).
МП имеет 8 разрядную двунаправленную шину данных, буферное устройство КР580ВА87. Буферный элемент усиливает сигналы ШД в двух направлениях - это необходимо для соответствия нагрузочной способности входов МП. Вход ОЕ заземлён. Сигнал определяющий направление передачи данных (RD) он подается на вход T (RD=1: из А в В «запись в память»);
(RD=0: из В в А «чтение памяти»).
Так как использовано совмещённое адресное пространство памяти и устройств ввода/вывода, то сигнал IO/M не используется. Всё управление осуществляется сигналами RD ,WR и сигналами системы прерывания.
Схема генерации синхронизирующих импульсов для МП приведена на рис.1

Рис. 1

Сигналы синхронизации формируются из колебаний основной частоты кварцевого резонатора ZQ1, подключенного к входам Х1, Х2, микросхемы, через конденсаторы емкостью 20 пФ. Частота работы процессора 3МГц. К входу RES подключена времязадающая RC цепочка, которая формирует длительность сигнала сброса R = 510 кОм, C=1 мкФ (минимальная продолжительность сигнала сброс 50мкс).
Выбор БИС памяти и периферийных модулей
Рис. 2 Рис. 3
В качестве ПЗУ, выберем микросхему К568РЕ1 (ROM 2Kx8), её достаточно для хранения программы. ОЗУ выполним на микросхеме К537РУ8 (SRAM 2Кх8). Рис. 2

Так как использовано совмещённое адресное пространство памяти и устройств ввода/вывода, то адресный селектор единый на микросхеме дешифратора К555ИД7. (Рис. 3) Таблица расположения адресов в памяти:
Устр-во A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 А1 A0
ПЗУ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000
0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0800
ОЗУ 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 6000
0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 6800
Установка ППА 1 1 0 0 0 0 1 1 х х х 86хх
Порт вывода1 1 0 0 0 0 0 0 х х х 80хх
Порт вывода 2 1 0 0 0 0 0 1 х х х 82хх
Порт ввода1 1 0 0 0 0 1 0 х х х 84хх
Установка ППА 2 1 0 1 0 0 1 1 х х х А6хх
Порт ввода2 1 0 1 0 0 0 0 х х х А0хх
Порт ввода3 1 0 1 0 0 0 1 х х х А2хх
Установка ПИТ 1 1 0 0 0 х х х х х С0хх
Ввод в ПИТ числа 1 1 1 0 0 х х х х х Е0хх

Клавиши управления подключены к системе прерывания. При их нажатии формируется активный сигнал системы прерывания


Основные характеристики МП К1821ВМ85А:
Разрядность (АЛУ) – 8 бит; тактовая частота – 3МГц;
адресуемая память – 64 Кбайт; подсистема ввода/вывода – 256 байт;
Напряжение питания – 5 В; технология изготовления – n-МОП (6,2 тыс. транзисторов); исполнение – DIP-корпус, 40 выводов; аналог I8085A;

Рис.4 Структурная схема микропроцессора К1821ВМ85А

Временные диаграммы циклов чтения из памяти и записи в память.

а) б)
Рис.5 Временные диаграммы: а) – цикла чтения , б) – цикла записи микропроцессора К1821ВМ85А

Архитектура микропроцессорной системы.
Данная МС построена по магистрально-модульной структуре. На физическом уровне МП взаимодействует с группой конструктивно законченных модулей: памяти и устройств ввода-вывода, через набор системных шин. В данной МС имеется совмещенная шина адреса/данных. ОЗУ предназначены для хранения программ, данных и промежуточных результатов. ПЗУ используются для хранения неизменяемой части программ, констант.

Назначение УВВ - обеспечение информационной и электрической совместимости источников (приемников) входной (выходной) информации с интерфейсом МПС. В данной работе в качестве УВВ используется устройство индикации.
Блок схема программы
Текст программы
0000: DI
MVI A 01111010 ; Установка ПИТ в режим 5
STA E000 h
MVI A 00011011 ; Ввод в ПИТ младшего бита
STA C000 h
MVI A 10110111 ; Ввод в ПИТ старшего бита
STA C000 h
MVI A 10000000 ; Установка 1-го ППА
STA 8600 h
MVI A 10011011 ; Установка 2-го ППА
STA A600 h
MVI B, 1 ; Установка начальных значений в регистрах
MVI C, 1
LXI D, 0000 h
LXI H, 0600 h
MOV A, M ; Установка начальных значений на индикаторах
STA 8000 h
STA 8200 h
EI
HLT ; Останов
002E: JMP 0012D h

0100: 00111111 ; В ПЗУ внесены комбинации для отображения на индикаторах
00000110
01011011
01001111
01100110
11101101
01111101
00100111
01111111
0109:11101111

Подпрограмма обработки прерывания по входу RST 7.5
002С: JMP 0200 h Переход из 1 в 2, из 2 в 3 и тд.
0200: MOV A,B
SUI 10
JZ 0210 h
INX H
MOV A, M
STA 8000 h
INR B
EI
070D: RET

0710: MOV A,C Переход из 9 в 10, из 19 в 20 и т.д.
SUI 6
JZ 022B h
LXI H, 0600 h
MOV A, M
STA 8000 h
INX D
DAD D
MOV A, M
STA 8200 h
INR C
LXI H, 0600 h
EI
0228: RET

022B: LXI D, 0000 h Переход из 59 в 00.
LXI H, 0600 h
MOV A, M
STA 8000 h
STA 8200 h
MVI B, 1
MVI C, 1
EI
023D:RET

Подпрограмма обработки прерывания по входу RST 6.5
0034: JMP 0240 h
0240: MOV A,C Переход из 9 в 10, из 19 в 20 и т.д.
SUI 6
JZ 0256 h
INX D
0247: LXI H, 0600 h
DAD D
MOV A, M
STA 8200 h
INR C
LXI H, 0600 h
MVI B,1
EI
0253: RET
0256: MVI C, 1
LXI D, 0000 h
072F: JMP 0247 h
Подпрограмма обработки прерывания по входу RST 5.5
002C: JMP 0260 h
0260: MOV A,B Переход из 1 в 2, из 2 в 3 и тд.
SUI 10
JZ 0270 h
0266: INX H
MOV A, M
STA 8000 h
INR B
EI
026C: RET
0270: LXI H, 0600 h
MVI B,1
0274: JMP 0266 h
Подсчет потребляемой устройством мощности и расчет блока питания.
Приведём параметры энергопотребления используемых микросхем.
Микросхема Обозначение Ток потребления,
МА Потребляемая мощность, мВт Количество
К1821ВМ85А DD1 30 150 1
К555ИЕ5 DD2, DD5, DD6 15 75 3
К555ЛЕ1 DD3 5,4 27 1
К555ЛИ1 DD4 8,8 44
КР580ИР82 DD7, DD8, DD15, DD16 160 800 4
КР580ВА86 DD9 160 800 1
К555ИД7 DD10 9,7 48,5 1
К568РЕ1 DD11 90 450 1
К537РУ8 DD12 40 200 1
КР580ВИ53 DD13 140 700 1
КР580ВВ55А DD14, DD17 120 600 2
КР142ЕН5Б DD18
Итого 1408,9 7044,5

Учитывая количество используемых микросхем, получим общий ток потребления – 1408,9 мА. Необходимо использовать источник питания, выходная мощность которого не ниже P=Iпотр*Uпит=1408,9*5=7,1 Вт. В качестве источника питающего напряжения из соображений миниатюрности стоит применить преобразователь напряжения 220->5 В с использованием микросхемы-стабилизатора напряжения КР142ЕН5Б, обеспечивающую максимальный ток на выходе до 2 А и позволяющей подключить нагрузку потребляющую до 2*5= 10 Вт, что покрывает необходимые потребности.
Cписок литературы
1. Угрюмов Е.П. «Цифровая схемотехника». Спб.: BHV, 2001. - 528 c.
2. Лебедев О.Н. «Микросхемы памяти и их применение». - М.: Радио и связь, 1990. – 160 с.
3. Мочалов М.Ю., Малинин Г.В. «Основы микропроцессорной техники: Учебное пособие.» - Чебоксары: изд-во Чуваш. ун-та, 2004. - 104 с.
4. Нефёдов А.В «Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Том 5, Том 6». – М.: Радиософт, 2000. – 608 (544) с.