Микросхема К155ЛИ1 выполняет логическую функцию И. В одном корпусе размещено четыре логических элемента, которые работают независимо один от другого, хотя имеют единую шину питания, соединенную с выводом 14, и общую шину -- вывод 7. К этим двум выводам микросхемы подключается источник питания. Каждый логический элемент имеет два входа и один выход. Номера входов и выходов на условном графическом обозначении и электрической схеме микросхемы соответствуют номерам выводов на его корпусе.
Рисунок 2.7 Микросхема К155ЛИ1
Назначение выводов; 1 и 2, 4 и 5, 9 и 10, 12 и 13 -- соответственно входы первого -- четвертого логических элементов, а 3, 6, 8 и 11 -- их выходы. Логическое соответствие входных и выходных сигналов одного логического элемента микросхемы на входах 1, 2 и выходе 3 следующее: 00-0, 01-0, 10-0, 11-1.
Микросхема К561ЛН1 - это шесть логических элементов НЕ (инверторов) с блокировкой и запретом. Каждый элемент по сути является элементом 2ИЛИ-НЕ. Один из входов каждого элемента объединён на вывод 12 (E1) и является по сути разрешением по входу. Если на нём низкий уровень, то входы всех шести элементов функционируют. Если на выводе 12 будет высокий уровень, все элементы будут заблокированы и на их выходах будет низкий уровень независимо от уровня на входах.
Рисунок 2.8 Микросхема К561ЛН1
Назначение выводов: 1,3,5,9,11,13 -- входы; 2,4,6,8,10,12 -- выходы; 7 -- общий; 14 -- напряжение питания.
Микросхема К155ЛЕ1 представляет собой четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ.
Рисунок 2.9 Микросхема К155ЛЕ1
Назначение выводов: 1,4,10,13 - выходы; 2,3,5,8,9,11,12 - входы; 7 - общий; 14 - напряжение питания;
2.1.3 Генератор синхроимпульсов КР580ГФ24
Работа микропроцессора синхронизируется двумя неперекрывающимися последовательностями сигналов С1 и С2. Эти сигналы формирует тактовый генератор КР580ГФ28. К выводам микросхемы X1 и X2 подключается кварцевый резонатор с частотой, в 9 раз более высокой, чем частота следования тактовых импульсов С1 и С2. На выводы С1 и С2 выдаются требуемые для работы микропроцессора высоковольтные последовательности тактовых импульсов. На специальный вывод подаётся последовательность тактовых импульсов С2 с уровнями, характерными для микросхем ТТЛ. С помощью сигнала SYNK на вывод STSTB передаются импульсы С1, соответствующие началу каждого второго периода циклов работы микропроцессора. Кроме того, предусмотрены вход и выход сигнала сброса, вход и выход сигнала готовности.
Рисунок 2.10 - Условное графическое обозначение БИС КР580ГФ24
Назначение выводов БИС КР580ГФ24
X1, X2 - подключается кварцевый резонатор.
С1, С2 - сформированные последовательности импульсов.
RDIN - входной сигнал “Готовность”
SYNC - входной сигнал “Строб управляющего слова”
RESIN - входной сигнал “Сброс”
С - последовательность импульсов С2 с ТТЛ-уровнями.
READY- выходной сигнал “Готовность”
RESET - выходной сигнал “Сброс”
STR - выходной сигнал “Строб записи слова состояния в регистр состояния”.
2.2 ПЗУ
ИС К573РФ2 - перепрограммируемое ПЗУ с УФ-стиранием информации, с длительным временем хранения информации при включенном и отключенном питании (при включенном 25000; при отключенном 100000 часов), не менее 100 циклов перезаписи. Информационная емкость 2К 8-разрядных слов (16 Кбит). Запись в ПЗУ сложна и занимает много времени, поэтому этот тип памяти применяется в тех случаях, когда не требуется изменять записанную однажды информацию. Так как программа, реализующая алгоритм работы МПС занимает 325 байтов, то используется одна микросхема данного типа.
Рисунок 2.11 Микросхема К573РФ2
Назначение выводов К573РФ2
A0 - A11 - адресные входы
DO0 - DO7 - информационные выходы
CS - выбор микросхемы
Назначение выводов БИС КМ132РУ5
A0 - A11 - адресные входы
DI/DO - информационные вход/выход
CS - выбор микросхемы
WR/RD - входной сигнал “Запись/чтение”. Если WR/RD=1,
то чтение, если WR/RD=0, то запись.
2.3 ОЗУ
Микросхема К132РУ5 представляет собой статическое оперативное запоминающее устройство со схемами управления. Информационная ёмкость 4096 бит. ОЗУ используется для хранения данных, изменяющихся в процессе работы системы. Блок ОЗУ построен на основе 8 микросхем К132РУ5 (4096 слов*1 разряд).
Рисунок 2.12 Микросхема К132РУ5
Микросхема К555ИД18
Микросхема К555ИД18 (рис. 120) - преобразователь двоично-десятичного кода 1-2-4-8 в сигналы управления семисегментным индикатором, имеет выходы с открытым коллектором и предназначена для управления полупроводниковыми индикаторами с общим анодом, которые подключаются к выходам микросхемы через ограничительные резисторы (рис. 121). Особенность микросхемы - возможность гашения левых незначащих нулей при индикации многоразрядных чисел и возможность одновременного включения всех сегментов индикатора для контроля его исправности.
Для обеспечения указанных режимов используют два входа - Е0 и К и двунаправленный вывод Е.
Обычный режим преобразования входного кода осуществляется при подаче на входы Е0 и К лог. 1, вывод Е можно при этом оставить свободным - в состав микросхемы входит резистор (сопротивлением около 5 кОм), включенный между выводом Е и цепью +5 В.
Семисегментный одноразрядный индикатор АМС338А
Концепция и внешний вид
Обозначение сегментов индикатора
Семисегментный индикатор состоит из семи элементов индикации (сегментов), включающихся и выключающихся по отдельности. Включая их в разных комбинациях, из них можно составить упрощённые изображения арабских цифр.
Цифры 6, 7 и 9 имеют по два разных представления на семисегментном индикаторе.
Сегменты обозначаются буквами от A до G; восьмой сегмент -- десятичная точка, имеющая название DP (digital point), предназначенная для отображения дробных чисел.
Схема задержки в виде каскада счетчиков
ИЕ21 = (593) - 8-разрядный счетчик с входным регистром и двунаправленной шиной ввода/вывода
ИЕ21 представляет из себя 8-разрядный параллельный регистр, который может перезаписываться в 8-разрядный двоичный асинхронный счетчик, выходы которого могут быть переданы на шину ввода/вывода с тремя состояниями. Как регистр, так и счетчик имеют индивидуальные входы тактирования с активным положительным переходом (для регистра -RCKEN, а для счетчика CCKEN и -CCKEN). Счетчик имеет функции непосредственной загрузки и сброса. Когда счетчик достигнет своего максимального значения (255), на выходе -RCO появится низкий потенциал (L). Для каскадирования двух счетчиков нужно соединить выход -RCO первой ступени с входом CCK второй ступени.
Ft=2мГц
256*0,5µс=128 µс (задержка одного счетчика)
0,128мс*256=32,768 мс (два счетчика каскадом)
Третий счетчик каскадом:
8 выход:32,768*128=4,194 с
4 выход: 0,524 с
3 выход: 0,262 с
Итого: 4,98 секунды
3. СИНТЕЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ
При включении микропроцессорной системы, происходит начальная установка микропроцессора, в течение 3-4 тактов. После чего начинает выполняться моделирующая программа. Во время выполнения программы, процессор можно сбросить в исходное состояние, путем включения кнопочного переключателя SA1.
Обмен информации производится, в соответствии с заданием, по общей шине. Микропроцессор КР580ВМ80А выполняет команды, описанные в таблице:
Таблица 3.1 команды КР580ВМ80А
Обмен информации производится, в соответствии с заданием, по общей шине.
Для управления работой МПС системный контроллер вырабатывает управляющие сигналы: MEMR, MEMW, IOR, IOW. С помощью сигналов MEMR и MEMW организуется обращение к запоминающим устройствам: ПЗУ и ОЗУ, а с помощью сигналов IOR и IOW - к устройствам ввода-вывода.
ПЗУ в данной работе организовано на одной микросхеме К573РФ2. Для организации ОЗУ используются восемь микросхем К132РУ5.
Вывод сигнала на индикатор идет через шину данных.
Схема задержки подает сигнал на шину данных через шину адреса.
4. ЗАПИСЬ ДАННЫХ В ПАМЯТЬ
Запись данных в память или ВУ происходит следующим образом:
1. На такте Т1 содержимое регистра адреса МП выдаётся на ША, а на ШД выдаётся слово состояния.
2. На такте Т2 на ШД выдаются данные для записи в память.
3. На такте Т3 формируется сигнал, по которому происходит запись данных в память или ВУ.
Рисунок 4.1 Временная диаграмма записи данных в память
5. ПРОГРАММА ВЫВОДА СИГНАЛА НА ИНДИКАТОР
Таблица соответствия кодов числа, записываемого в регистр сегментов дисплея, высвечиваемым цифрам и буквам.
Блок-схема программы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В процессе выполнения курсового проекта, была спроектирована схема микропроцессорной системы управления одноразрядным семисегментным индикатором. В пояснительной записке представлен подробный синтез структурной и принципиальной схемы.
Составлен алгоритм работы МПС, разработана программа обеспечивающая выполнение заданного алгоритма, также была распределена область памяти под ОЗУ и ПЗУ. Проведена организация оперативной и постоянной памяти.
Был оформлен чертеж микропроцессорной системы в виде электрической принципиальной схемы.
Данный проект может быть использован для создания микроконтроллера автоматизированного управления удаленным объектом.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника: [учебное пособие для студентов выс-ших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 230100 "Информатика и вычислительная техника"] / Е. П. Угрюмов - Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2010 - 797 с.
2. Безуглов Д. А. Цифровые устройства и микропроцессоры: [учебное пособие для студентов вузов направления 210300(654200) "Радиотехника"] / Д. А. Безуглов, И. В. Калиенко - Ростов-н/Д: Феникс, 2006 - 480 с. 3. Мкропроцессоры. В 3-х кн. Кн.1. Архитектура и проектирование микро-ЭВМ. Организация вычислительных процессов. Учебник для ВТУЗов. /П.В. Нестеров, В.Ф. Шаньгин, В.Л. Горбунов и др. Под ред. Л.Н. Преснухина. -М.: Высш. шк., 1986, -495с.
4. Левенталь Л., Сэйвилл У. Программирование на языке Ассемблера для микропроцессоров 8080 и 8085. Пер. с англ. -М.: Радио и связь, 1987, 448с.
5. Гуртовцев А.Л., Гудыменко С.В. Программы для микропроцессоров.: Справочное пособие. -Мн.: Высш. шк. ,1989, -352с.
6. Домнин С.Б. и др. Средства комплексной отладки микропроцессорных устройств. /С.Б. Домнин, Е.А. Иванов, Л.Л. Муренко. Под ред. В.Г. Домрачева. -М.: Энергоатомиздат, 1988, -145с.
7. Бирюков С.А. Применение цифровых микросхем серий ТТЛ и КМОП. - М.: ДМК, 2000. - 240 с.
8. Сташин В.В., Урусов А.В., Мологонцева О.Ф. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 224 с.
10. Боборыкин А.В., Липовецкий Г.П., Литвинский Г.В. и др. Однокристальные микроЭВМ: Справочник. - М.: БИНОМ, 1994. - 400 с.
11. Гуртовцев А.Л., Гудыменко С.В. Программы для микропроцессоров: Справ. пособие. - Минск: Вышэйш. шк., 1989. - 352 с.
12. Калабеков Б.А., Мамзелев И.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы: Учебник для техникумов связи. - М.: Радио и связь, 1987. - 400 с.
13. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления: Справочник/ С.Т.Хвощ, Н.Н.Варлинский, Е.А.Попов; Под общ. ред. С.Т.Хвоща. - Л.: Машиностроение, 1987. - 640 с.
14. Липовецкий Г.П., Литвинский Г.В., Оксинь О.Н. и др. Однокристальные микроЭВМ. Семейство МК48. Семейство МК51. Техническое описание и руководство по применению. - М.: БИНОМ, 1992. - 340 с.