Микропроцессорная система управления на базе интерфейсов персонального компьютера

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Микропроцессорная система управления на базе интерфейсов персонального компьютера

Микропроцессорная система управления на базе интерфейсов персонального компьютера

Министерство транспорта РФ

федеральное агентство железнодорожного транспорта

ГОУ ВПО "ДВГУПС"

Кафедра "Автоматика и телемеханика"

Курсовая работа

"Микропроцессорная система управления на базе интерфейсов персонального компьютера"

Выполнил: Цевелёв Г.А.

220 группа

Проверил: Меркулов А.В.

Хабаровск 2008 г.

Содержание

• Введение
• Исходные данные
• Функциональная схема устройства управления
• Подбор элементной базы
• Разработка принципиальной схемы
• Разработка программного обеспечения
• Построение селектора адреса для Системного интерфейса ISA
• Список литературы

Интерфейс - это аппаратное и программное обеспечение (элементы соединения и вспомогательные схемы управления, их физические, электрические и логические параметры), предназначенное для сопряжения систем или частей системы (программ или устройств). Под сопряжением подразумеваются следующие функции:

· выдача и прием информации;

· управление передачей данных;

· согласование источника и приемника информации.

По способу передачи информации интерфейсы подразделяются на параллельные и последовательные. В параллельном интерфейсе все биты передаваемого слова (обычно байта) выставляются и передаются по соответствующим параллельно идущим проводам одновременно. В PC традиционно используется параллельный интерфейс Centronics, реализуемый LPT-портами, шины ATA, SCSI и все шины расширения. В последовательном интерфейсе биты передаются друг за другом, обычно по одной (возможно, и двухпроводной) линии. Эта линия может быть как однонаправленной (например, в RS-232C, реализуемой СОМ-портом, шине Fire Wire, SPI, JTAG), так и двунаправленной (USB).

Важное значение имеют также следующие технические характеристики интерфейсов:

· вместимость (максимально возможное количество абонентов, одновременно подключаемых к контроллеру интерфейса без расширителей);

· пропускная способность или скорость передачи (длительность выполнения операций установления и разъединения связи и степень совмещения процессов передачи данных);

· максимальная длина линии связи;

· разрядность;

· топология соединения.

Трудно найти область человеческой деятельности, где бы не использовались, в той или иной форме, микропроцессоры и разнообразные устройства на их основе: начиная от сложнейших систем автоматического управления вплоть до простейших датчиков. Системы на их основе представляют собой автоматизированные микропроцессорные комплексы управления и контроля. Они разрабатываются и применяются в программных комплексах диагностики, контроля и управления в различных отраслях. Программно-технический комплекс диагностики и контроля позволяет получать исчерпывающую информацию о состоянии устройств, подключенных к микропроцессорной системе и выдавать управляющие сигналы. В последние годы промышленностью налажен выпуск программного обеспечения и специальных сменных плат, позволяющих превращать компьютер в высококачественную измерительную и испытательную систему. Компьютеры, оснащенные подобным образом, могут использоваться в качестве запоминающих цифровых осциллографов, устройств сбора данных, многоцелевых измерительных приборов. Применение компьютеров в качестве контрольно-измерительных приборов более эффективно, чем выпуск в ограниченных количествах специализированных приборов с вычислительными блоками.

- количество дискретных или аналоговых объектов управления;

- количество двухпозиционных объектов контроля (кнопок или пар контактов) или объектов измерения (аналоговых);

- максимальный ток, потребляемый дискретным объектом управления;

- напряжение включения объекта управления (напряжение срабатывания реле, питания ламп или других источников нагрузки);

- максимальный потребляемый ток аналогового источника нагрузки,;

- диапазон напряжений для аналоговых объектов управления;

- допустимая абсолютная погрешность по управлению;

- диапазон измеряемых напряжений для аналоговых объектов контроля;

- допустимая абсолютная погрешность по контролю;

Порт - необходимость применения интерфейса с указанным в этом поле портом;

Примеч. - дополнительные условия по использованию определенной элементной базы при создании УСО;

Базовый адрес порта ввода - вывода для варианта №44 определяется следующим образом:

44*8+300Н = 352(160Н)+768(300Н)=460Н

В двоичной системе исчисления: 010001100000

· Шина данных (ШД): 8-ми разрядная, однонаправленная (от ПК к УСО)

· Шина управления (ШУ): 5-ти разрядная, однонаправленная (от ПК к УСО)

· Канал входной информации (КВИ): 5-ти разрядный, однонаправленный (от УСО к ПК)

· Блока питания 5V для питания интерфейсных схем;

· Источник питания 24V для обеспечения индикации.

Функциональная схема работы устройства сопряжения компьютера через стандартный периферийный параллельный порт обеспечивает передачу данных на устройство сопряжения по трем шинам:

шина данных (ШД)-8 разрядная однонаправленная (от ПК к УСО);

шина управления (ШУ)- 4 разрядная однонаправленная (от ПК к УСО);

канал входной информации (КВИ)- 5 разрядный однонаправленный (от УСО к ПК).

сигналы по шинам данных поступают на интерфейсную плату, которая обеспечивает взаимодействие с платами управления индикацией.

Для построения принципиальной схемы необходимо подобрать элементную базу и сформировать основные узлы устройства

1. К555АП6

Микросхема представляет собой восьмиразрядный двунаправленный приемопередатчик с тремя состояниями на выходе и без инверсии входной информации, применяется в качестве интерфейсной схемы в системах с магистральной организацией обмена информации, в системах цифровой автоматики и микропроцессорных устройствах

Режим работы определяется комбинацией сигналов на двух входах управления - Е и SED0. При низком уровне напряжения на входе управления третьим состоянием Е, направление передачи определяется логическим уровнем на входе SED, а при высоком уровне напряжения на входе Е выходы микросхемы переводятся в высокоимпедансное состояние.

В разрабатываемой схеме микросхема будет использоваться в качестве шинного формирователя, задача которого - обеспечение необходимого уровня мощности сигналов, а также для защиты интерфейса LPT от высокого потенциала в случае пробоя одного из транзисторов схемы управления индикацией.

2. К155ИР13

Микросхема представляет собой универсальный восьмиразрядный сдвиговый регистр с выходом на три состояния и может применяться в качестве буферного запоминающего устройства для временного хранения данных, для преобразования данных из параллельной формы в последовательную и наоборот или для задержки информационных сигналов

Возможны 4 режима работы: параллельная загрузка, сдвиги вправо (от D1 к D8) и влево (от D8 к D1),блокировка.

Примечание: 0 - низкий уровень, 1 - Высокий уровень, х - любое состояние, ^ - положительный перепад. Qnп - предыдущее значение n выхода.

3. К155ИД3

Микросхема представляет собой дешифратор четырехзначного двоичного кода. По входам Е0 и Е1 подаются сигналы разрешения выходов, чтобы устранять текущие выбросы, которыми сопровождается дешифрация кодов, появляющихся не строго синхронно (например, поступающих от счетчика пульсации). Чтобы разрешить прохождение данных на выходы, на входы Е0 и Е1 следует дать напряжение низкого уровня. Когда на входах Е0 и Е1 присутствуют напряжения высокого уровня, то на выходах 0-15 появляются также высокие уровни.

Дешифратор К155ИДЗ потребляет ток 56 мА. Время задержки распространения сигнала для цепи "вход А - выход" составляет 36 нс. Внешний вид и обозначения контактов приведены на рис. 4.5.