Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Пристрій мікропроцесорної обробки аналогової інформації
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра САПР
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Комп'ютери та мікропроцесорні системи
Група:
К
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра САПР
КУРСОВА РОБОТА
з дисципліни: “Комп’ютери і мікропроцесорні системи”
на тему:
“Пристрій мікропроцесорної обробки
аналогової інформації”
Львів 2003р.
ЗАВДАННЯ ДО КУРСОВОЇ РОБОТИ.
1. Тема проекту : “Пристрій мікропроцесорної обробки аналогової інформації”.
2. Термін здачі : до 20.12.2002 р.
Постановка задачі: Розробити компоненти технічного і програмного забезпечення мікропроцесорного пристрою на базі МП КР580ВМ80, який включає аналогово-цифровий і цифро-аналоговий перетворювачі і виконує функцію цифрової обробки аналогової інформації. Обробка описується заданим пропорційно інтегровано - диференціальним рівнянням, що пов’язує аналогові сигнали х(t) на вході і у(t) на виході системи.
Визначення варіантів індивідуального завдання згідно номеру залікової книжки: 2117160.
Для таблиці 1 (k=20) порядковий номер варіанта:
L1 = {([60/20]+{60/20})/20}+1={(3+0)/20}+1=3+1=4;
Для таблиці 2 (k=3) порядковий номер варіанта:
L2 = {([60/3]+{60/3})/3}+1={(20+0)/3}+1=2+1=3;
Для таблиці 3 (k=2) порядковий номер варіанта:
L3 = {([60/2]+{60/2})/2}+1={(30+0)/2}+1=0+1=1;
Для таблиці 4 (k=17) порядковий номер варіанта:
L4 = {([60/17]+{60/17})/17}+1={(3+9)/17}+1=13;
Для таблиці 5 (k=7) порядковий номер варіанта:
L5 = {([60/7]+{60/7})/7}+1={(8+4)/7}+1=1+5=6;
Для таблиці 6 (k=11) порядковий номер варіанта:
L6 = {([60/11]+{60/11})/11}+1={(5+5)/11}+1=11.
Отже, для варіанта з останніми двома цифрами залікової книжки ‘60’, початкові дані будуть наступними:
функціональна залежність x(t) + τ2dx(t)/dt = y(t) + (τ1 + τ2)dy(t)/dt;
розрядність АЦП – 12;
вхідний сигнал – одно полярний;
організація обміну з АЦП – через переривання RST 6; використати режим роботи 1 мікросхеми КР580ВВ55;
побудувати ОЗП об’ємом 2К з використанням мікросхем 256×4;
вид функціонального вузла – буферний регістр КР580ИР83.
АНОТАЦІЯ.
Студент: Кіцера Сергій Михайлович.
Курсова робота на тему “Пристрій мікропроцесорної обробки аналогової інформації”.
НУ “Львівська політехніка”.
Кафедра : САПР.
Дисципліна: “Комп’ютери і мікропроцесорні системи”.
Дана курсова робота складається з ... сторінок, ... таблиць, ... схем, 2 додатків. В ній розроблено компоненти апаратного і програмного забезпечення мікропроцесорного пристрою, який включає аналого- і цифро-аналогові перетворювачі і виконує обробку за функціональною залежністю x(t) + τ2dx(t)/dt = y(t) + (τ1 + τ2)dy(t)/dt аналогового сигналу. Дана робота охоплює ввід і первинну обробку аналогової інформації, подальшу цифрову обробку інформації за програмою і вхідними даними, а також вивід обробленої інформації в аналоговій формі для подальшого використання.
ЗМІСТ.
ЗАВДАННЯ ДО КУРСОВОЇ РОБОТИ. 2
АНОТАЦІЯ. 3
ЗМІСТ. 4
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ. 5
ВСТУП. 6
1. СИНТЕЗ АНАЛОГОВОЇ СХЕМИ ЦИФРОВОГО ФІЛЬТРУ. 7
2. СИНТЕЗ СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ ЦИФРОВОГО ПРИСТРОЮ. 8
3. ВИБІР АЦП І ЦАП. 9
3.1. Вибір АЦП. 9
3.2. Вибір ЦАП. 12
3.3. Структура представлення даних. 13
4. СТРУКТУРНА СХЕМА ТА АЛГОРИТМ ФУНКЦІОНУВАННЯ МПП. 15
4.1. Опис структурної схеми МПП. 15
4.2. Розподіл адресного простору. 16
4.3. Алгоритм функціонування МПП. 17
5. ЗАГАЛЬНА СТРУКТУРА ПРОГРАМИ РОБОТИ МПП. 19
5.1. Опис програм вводу/виводу. 19
5.2. Опис програми обробки інформації. 21
5.3 Оцінка верхньої фінітної частоти вхідного аналогового сигналу. 22
6. РЕАЛІЗАЦІЯ ОЗП ДЛЯ МПС. 23
7. ОПИС ФУНКЦІОНАЛЬНОГО ВУЗЛА. 24
АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ ТА ВИСНОВКИ. 25
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ. 26
ДОДАТОК 1. 27
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ.
МП
Мікропроцесор
МПП
Мікропроцесорний пристрій
МПС
Мікропроцесорна система
ДШВ/В
Дешифратор вводу/виводу
ДШП
Дешифратор адреси комірки пам’яті
ІС
Інтегральна схема
МК
Мікроконтролер
БЕ
Буферний елемент
ГТІ
Генератор тактових імпульсів
АЦП
Аналого-цифровий перетворювач
МР
Молодші розряди
ОЗП
Оперативний запам`ятовуючий пристрій
ОП
Операційний підсилювач
ПЗП
Постійний запам`ятовуючий пристрій
ПІ
Підсилювачі-інвертори
ППІ
Паралельний програмований інтерфейс
РКС
Регістр керуючого слова
СК
Системний контролер
СР
Старші розряди
СШ
Системна шина
ТГ
Тактовий генератор
ЦАП
Цифро-аналоговий перетворювач
ЦФ
Цифровий фільтр
ША
Шина адрес
ШД
Шина даних
ШК
Шина керування
ВСТУП.
Мікропроцесори – цифрові пристрої для обробки, маніпулювання і керування даними знайшли широке застосування не тільки в комп`ютерній техніці, а й в різноманітних пристроях систем автоматизованого регулювання. В таких системах вони включені в склад мікро контролерів, котрі виконують специфічні функції по обробці і перетворенню інформації. Мікроконтролер можна розглядати як спеціалізований логічний автомат, котрий складається з апаратних і програмних засобів. При проектуванні мікро контролерів треба вирішувати задачу оптимального розподілу функцій між апаратними засобами і програмним забезпеченням. В даний час розповсюджена така методологія, при якій весь цикл розробки мікроконтролера поділяють на три фази:
1) аналіз задачі і вибір апаратних засобів;
2) розробка програмного забезпечення;
3) комплексування апаратних засобів і програмного забезпечення;
Мікроконтролери часто включають в себе систему аналогово-цифрових і цифрово-аналогових перетворювачів, оскільки в більшості випадків сигнал, котрий являє собою вхідну інформацію, яку потрібно обробити за допомогою мікропроцесора є аналоговою. Цифро-аналоговим перетворювачем (ЦАП) називають пристрій, що генерує вихідний аналоговий сигнал, який відповідає цифровому коду, що поступає на вхід перетворювача. Аналогово-цифрові перетворювачі (АЦП) навпаки, перетворюють аналоговий сигнал, що поступає на вхід перетворювача, у відповідний цифровий код. ЦАП і АЦП використовуються для узгодження мікропроцесорних пристроїв з аналоговими пристроями.
1. СИНТЕЗ АНАЛОГОВОЇ СХЕМИ ЦИФРОВОГО ФІЛЬТРУ.
Пристрій, що реалізує на основі певної функціональної залежності перетворення вхідного аналогового сигналу у аналоговий вихідний сигнал називають аналоговим фільтром. Передавальна характеристика аналогового фільтру забезпечує відповідні амплітудно-частотні та фазочастотні залежності, що визначають тип фільтру.
Розглянемо задане рівняння цифрового фільтру:
x(t) + τ2dx(t)/dt = y(t) + (τ1 + τ2)dy(t)/dt, (1.1)
де x(t) - вхідний аналоговий сигнал; y(t) - вихідний аналоговий сигнал; (1 , (2 - сталі величини. Використавши перетворення Лапласа ; отримаємо:
X(P) + τ2∙P∙X(P) = Y(P) + (τ1 + τ2)∙P∙Y(P) (1.2)
Y(P)∙(1 + (τ1 + τ2)∙P) = X(P) + τ2∙P∙X(P) (1.3)
Y(P) = ∙X(P) (1.4)
В виразі (1.4) знаменник представляє набір послідовно з’єднаних у вхідному колі індуктивностей L1 та L2 (τ1р та τ2р). Чисельник визначає набір елементів у вихідному колі, в даному випадку R та L2.
L1 R
X(t) L2 Y(t)
Рис 1.1.Аналогова схема ЦФ.
2. СИНТЕЗ СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ ЦИФРОВОГО ПРИСТРОЮ.
Для заданого рівняння побудуємо структурну схему ЦФ. Дискретизація аналогового рівняння полягає в заміні безперервної величини її дискретними відліками і відповідними перетвореннями похідних та інтегралів. Очевидна дискретизація першої похідної - її заміна першою скінченою різницею: dx(t)/dt ( (xn – xn-1)/∆t, де ∆t - інтервал дискретизації. Аналогічні скінченні різниці використовуються при дискретизації похідних вищих порядків. Так, наприклад, похідна другого порядку може бути замінена виразом: d2x(t)/dt2 ( (xn – 2∙xn-1 + xn-2)/∆t2.
Один з способів дискретизації інтеграла полягає в його усуненні шляхом диференціювання рівняння. Інший спосіб, прямої дискретизації, пов’язаний з такими перетвореннями: ; .
В результаті часової дискретизації заданого рівняння отримаємо:
x(t) + τ2∙dx(t)/dt = y(t) + (τ1 + τ2)∙dy(t)/dt,
Xn + τ2∙(Xn – Xn-1)/Δt = Yn + (τ1 + τ2)∙(Yn – Yn-1)/Δt
Переносимо Yn в ліву сторону, все решта в праву. Попереднє рівняння в загальній формі при обробці інформації в реальному масштабі часу має вигляд: Yn = aXn + bXn-1, де a = (1 + τ2/Δt)/(1 + τ1/Δt + τ2/Δt) = (Δt + τ2)/(Δt + τ1 + τ2), b = - τ2/(Δt + τ1 + τ2).
Як було вище сказано реалізація ЦФ може бути апаратна і цифрова. При апаратній реалізації необхідними елементами є перемножувачі, суматори і елементи затримки. На Рис. 2.1. зображена структурна схема апаратної реалізації цифрового фільтру, який описується рівнянням.
a
Xn XY ∑ Yn
b
DL XY
Рис. 2.1. Структурна схема реалізації ЦФ, де: XY - елемент множення,
DL - елемент затримки, ( - суматор.
3. ВИБІР АЦП І ЦАП.
3.1. Вибір АЦП.
Перетворення аналогового сигналу в цифровий здійснюється за допомогою АЦП і представляє собою вимірювальний процес, який полягає в порівнянні аналогового сигналу з еталонною напругою, значення якої відомо наперед з великою точністю. В результаті цього неперервне значення сигналу замінюється найближчим еталонним значенням напруги, іншими словами, відбувається процес квантування по рівню. Відомості про АЦП, які можуть бути використані в даній курсовій роботі, зведені в таблиці 3.1.1.:
Табл. 3.1.1. АЦП з розрядністю 12.
Мікросхема
Вид перетворення
Розрядність, n
tпер, мкс
К-ть виходів, m
К572ПВ1
(КР572ПВ1)
Послідовне наближення
12
110
48
( 40 )
К1108ПВ2
Послідовне наближення
12
2
40
Аналізуючи параметри вище наведених мікросхем приходимо до висновку, що АЦП К1108ПВ2 краща, оскільки задовольняє умови швидкодії. Даний АЦП призначений для перетворення вхідної напруги в діапазоні від 0 до 5В чи від -2,5 до +2,5В в прямий двійковий код. Нумерація і призначення виводів мікросхеми К1108ПВ2:
1,2 – внутрішні і зовнішні тактові входи С;
3 – вхід запуску ;
4 – дозвіл зчитування ;
5 – вихід розряду переповнення FS;
6 – цифровий вихід 1 (СР);
7-16 – цифрові виходи 2-11;
17 – цифровий вихід 12(МР);
18 – вихід готовності даних ;
19 – напруга джерела живлення Ucc1 (цифрова частина);
20 – напруга джерела живлення Ucc2 (цифрова частина);
21 – напруга джерела живлення Ucc2 (аналогова частина);
22,24 – корекція ИОН FC2;
26 – вихід внутрішнього ИОН;
27 – напруга UREF;
28 – корекція ОУ FC1;
29,30 – загальний (аналогова земля), інверсний вихід ЦАП;
31 – аналоговий вхід (струму);
32 – аналоговий вхід (напруги);
33 – резистор біполярного зміщення;
34 – корекція КН FC3;
35 – напруга джерела живлення Ucc1 (аналогова частина);
40 – загальний (цифрова земля);
23,25,36 – незадіяні виводи.
Основні електричні параметри мікросхеми при температурі навколишнього середовища 25 ( 10 (С наведені в таблиці 3.1.2.
Табл. 3.1.2. Основні електричні параметри.
Електричні параметри
Мінімально доп. знач.
Максимально доп. знач.
Число розрядів b
12
12
Не лінійність δL, МР
- 2,0
2,0
Диференціальна не лінійність δLD, МР
-1,0
1,0
Похибка перетворення в кінцевій точці шкали δFS, МР:
уніполярний режим
біполярний режим
- 10
- 10
10
10
Напруга зміщення нуля на вході UIO, мВ:
уніполярний режим
біполярний режим
- 10
- 10
10
10
Время преобразования tc, мкс
-
2,0
Напруга внутрішнього ИОН UOREF, В
2,4
2,6
Вихідна напруга низького рівня UOL, В
-
0,4
Вихідна напруга високого рівня UOН,, В
2,4
-
Вхідний струм на вході 32 в процесі перетворення IIRNC, мА
-
8
Вхідний струм низького рівня на виводах 2-4 IIL, мА
-
2,5
Вхідний струм високого рівня на виводах 2-4 IIH, мА
-
0,4
Вихідна напруга низького рівня на виводах 5-18 UOL
(при IH = 3,2 мА), В
-
0,4
Вихідна напруга високого рівня на виводах 5-18 UOH
(при IL = 0,1 мА), В
2,4
-
Струм виводів 5-17 IOLK1 (високий імпеданс), мА
-
0,1
Струм споживання від джерела живлення Icc1, мА
-
80
Струм споживання від джерела живлення Icc2, мА
-
150
Таблиця 3.1.3. Гранично допустимі значення електричних параметрів експлуатації.
Допустимі значення електричних режимів експлуатації
Мінімально доп. знач.
Максимально доп. знач.
Діапазон вхідної напруги UIRN, В
- 3,5
5,5
Напруга на виходах 23 і 33 U1REF , В
2,0
4,0
Напруга високого рівня на виходах керування 2 - 4 UHy, В
2,28
4,75
Напруга низького рівня на виходах управління 2 - 4 ULy, B
- 0,1
0,45
Вхідний струм високого рівня на виходах 5 – 18 I1H, mA
0
0,1
Вхідний струм низького рівня на виходах 5 – 18 I1L, mA
0
3,2
Рис. 3.1.1. Принципова електрична схема підключення АЦП К1108ПВ2.
Рис. 3.1.2. Схема підключення АЦП до МП.
3.2. Вибір ЦАП.
Серед мікросхем ЦАП, які найбільш прийнятні за швидкістю перетворення інформації, виберемо мікросхему К1108ПА1.
Мікросхема 12-розрядного ЦАП типу К1108ПА1 призначена для складання блоків аналогового вводу – виводу з підвищеною швидкодією. Мікросхема К1108ПА1 конструктивно оформлена в 24-виводному герметичному металокерамічному корпусі типу 210Б.24-1 з вертикальним розміщенням виводів.
Нумерація і призначення виводів мікросхеми К1108ПА1:
1 – напруга джерела живлення Ucc1;
2 – напруга джерела живлення Ucc2;
3 – вихід ОУ компенсації;
4 – опорна напруга UREF;
5 – вивід резистора;
6 – загальний вивід матриці R-2R;
7 – вивід резистора;
8 – аналоговий вихід;
9 – вивід резистора зворотного зв’язку Ro.c1;
10 – вивід резистора зворотного зв’язку Ro.c2;
11 – вхід ОУ компенсації;
12 – загальний;
13 – цифровий вхід 1 (СР);
14-23 – цифрові входи 2-11;
24 – цифровий вхід 12 (МР);
Основні електричні параметри мікросхеми при температурі навколишнього середовища 25 ( 10 (С наведені в таблиці 3.2.1.
Таблиця 3.2.1. Основні електричні параметри IC К1108ПА1.
Основні електричні параметри
Мінімально доп. знач.
Макс. доп. знач.
Число розрядів b
12
-
Диференційна не лінійність δLD, %
0,024
0,024
Абсолютна похибка перетворення в кінцевій точці шкали δFS,МР
-30
30
Час встановлення вихідного струму ts1, мкс
-
400
Струм споживання Icc1, мA
15
15
Струм споживання Icc2, мA
46
46
Рис. 3.2.1. Принципова електрична схема підключення ЦАП 1108ПА1.
Рис. 3.2.2. Схема підключення ЦАП до МПП.
3.3. Структура представлення даних.
Структура даних, які входять в рівняння цифрового фільтра, визначається коефіцієнтами рівняння і заданою розрядністю АЦП.
Оскільки вхідний сигнал є уніполярний, розрядність АЦП дорівнює 12, то результат перетворення АЦП в залежності від вхідного сигналу подамо у вигляді таблиць:
Таблиця 3.3.1. Відповідність вхідного цифрового та аналогового сигналу.
Вхід
Код
+Uxmax
4095
+Uxmax/2
2047
0
0
Результат перетворення 12-ти розрядного блоку ЦАП в залежності від цифрового коду yn вихідної напруги Uyn подано у вигляді таблиці.
Таблиця 3.3.2. Відповідність вихідного цифрового та аналогового сигналу.
Код
Вихід ЦАП
212-1
+Uymax
211
+Uxmax/2
0
0
Підставимо залежності у рівняння ЦФ :
Uymax∙yn/212 = a∙Uxmax∙xn/212 + b∙Uxmax∙xn-1/212, (Uymax/Uxmax)∙yn = a∙xn + b∙xn-1,
yn = a∙(Uxmax/Uymax)∙xn + b∙(Uxmax/Uymax)xn-1.
Коефіцієнти ЦФ при xn, xn-1 залежать від співвідношення напруг (Uymax/Uxmax ) на вході АЦП і виході ЦАП даного МПП. Тому при аналізі структури даних ми вибирати перетворювачі з електричними параметрами (Uymax/Uxmax )=1.
Згідно завдання, розрядність вхідного сигналу є рівною 12, тобто для представлення xn і xn-1 потрібно 2 байти. Для представлення вихідного сигналу yn також потрібно 2 байти, оскільки розрядність вихідного сигналу рівна 12. Для розміщення коефіцієнтів a та b достатньо одного байта. Отже, структура представлення даних набуде наступного вигляду:
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
а
b
xn
xn-1
yn
4. СТРУКТУРНА СХЕМА ТА АЛГОРИТМ ФУНКЦІОНУВАННЯ МПП.
4.1. Опис структурної схеми МПП.
Всі компоненти МПП підімкнені до системної шини(СШ) - набору ліній, що з’єднує систему. Системна шина складається з 3 окремих шин:
1) ШД - шина даних (двоспрямована);
2) ША - шина адрес (односпрямована);
3) ШК - шина керування (набір окремих ліній).
За рахунок того, що виводи всіх компонент МПП під’єднані до СШ, вони повинні мати крім станів, що забезпечують логічний нуль чи одиничку на виході, третій стан, стан з високим вихідним опором — високоімпендансний стан.
Структурна схема реалізації проектованого МПП наведена на рис. 4.1.1:
Рис. 4.1.1. Структурна схема МПП.
Таблиця 4.1.1. Мікросхеми МПП.
Позначення
Опис
Мікросхема
МП
Мікропроцесор
КР580ВМ80
ТГ
Тактовий генератор
КР580ГФ24
ПЗП
Постійний запам’ятовуючий пристрій
ОЗП
Оперативний запам’ятовуючий пристрій
СК
Системний контролер
КР580ВК28
БП
Блок переривання
АЦП
Аналогово-цифровий перетворювач
К1108ПВ2
ЦАП
Цифро-аналоговий перетворювач
КР572ПА2
МП – формує адреси команд, видає команди з пам’яті, їх дешифрує, видає для команд потрібні адреси, виконує над ними операції – передбачені командами, при необхідності записує результат в пам’ять, формує керуючі сигнали для обміну, реагує на можливі зовнішні сигнали.
ТГ – формує синхроімпульси F1, F2 для роботи МП і інших компонент, які входять до МПП. Синхроімпульси F1, F2 мають амплітуду 12B, але відрізняються один від одного щільністю і зсунуті в часі. Крім того, мікросхема КР580ГФ24, виробляє сигнал початкового встановлення RESET і готовності даних READY, а також , який поступає на вхід системного контролера і за яким системний контролер фіксує слово стану процесора.
ПЗП – призначений для постійного зберігання потрібних даних і програм. У випадку даного цифрового фільтру він зберігає програму, за якою працює цифровий фільтр, а також постійні коефіцієнти.
ОЗП – використовується як тимчасовий накопичувач інформації, а саме: кодів програми та даних, які потрібні для розрахунків.
СК – призначений для формування сигналів керування, які формуються процесором при зверненні до ЗП (MEMP, MEMW,I/OR, J/OW, INTA).
ППІ – служить для обміну інформацією з зовнішніми пристроями АЦП і ЦАП.
АЦП отримує на вході МПП аналоговий сигнал та перетворює його в цифровий код.
ЦАП здійснює перетворення двійкового коду у відповідний аналоговий сигнал.
В МПП присутні також і логічні елементи, шинний формувач, буферний елемент, та дешифратори адрес.
4.2. Розподіл адресного простору.
В адресний простір МП КР580ВМ80 входить 64К адрес пам’яті (216), що визначається 16-ти розрядною адресною шиною. Мікропроцесор КР580ВМ80 може здійснювати синхронний і асинхронний обмін інформацією за даними адресами з пам’яттю (ПЗП, ОЗП) та зовнішніми пристроями. При обробці інформації МП зчитує коди команд, операнди і записує одержаний вміст в регістри РЗК або виконує обмін інформації з пам’яттю та зовнішніми пристроями.
Можливі два підходи до організації звертання до пристроїв обміну інформації. Перший підхід використовує звертання до зовнішніх пристроїв, як до комірок пам’яті. Тобто, адресний простір, що відводиться для цих пристроїв включає 64К адрес. Однак, внаслідок повного вкладення адресного простору пристроїв вводу/виводу в простір адрес пам’яті, останнє пропорційно зменшується з збільшенням числа обслуговування зовнішніх пристроїв вводу/виводу. До переваг даного підходу можна віднести можливість використання різноманітних команд пересилання даних.
Інший підхід використовує роздільне керування пам’яттю і зовнішніми пристроями. Лиш тільки дві команди IN і OUT, в цьому випадку, призначені для обміну інформації з зовнішніми пристроями. Так, як для цих команд адрес для зовнішнього пристрою 8-ми розрядний, то МП КР580ВМ80 може звертатись до 256 пристроїв вводу і пристроїв виводу. При цьому адресний простір пам’яті буде максимальним (64К).
Об’єм оперативної пам’яті в МПП повинен бути 2Кб. Але ще потрібно надати деякий адресний простір ПЗП для зберігання програми і процедури початкової ініціалізації.
Для ПЗП відведено адреси від 0000h до 0402h. Тут записані процедури ініціалізації, вводу/виводу та процедура обробки сигналу. Адресація ОЗП починається з адреси 0403h і запису вхідних та вихідних даних.
Таблиця 4.2.1. Розподіл простору адрес в МПП.
П З П
0000h
RST 0
JMP INIT_
0030h
INT_
Процедура обробки переривання
0100h
INIT_
Процедура ініціалізації
0200h
X_to_Y
Процедура обробки сигналу
0401h
a
Значення а
0402h
b
Значення b
О З П
0403h
xn
0405h
xn-1
0407h
yn
09FFh
STACK
Вершина стеку, початковий SP
Обмін з АЦП здійснюється через переривання RST 6. В двійковій формі команда RST N має вигляд: 1 1 1 1 1. Для RST 6 код буде 11111111. Ця команда здійснює перехід на адресу 8*N = 8*6 = 4810 = 30H.
4.3. Алгоритм функціонування МПП.
При одночасному включенні живлення -5В; +5В і 12В (або послідовно у вказаному порядку) і поступленні тактових імпульсів на МП з ГТІ, всі регістри і прапорці МП встановлюються в довільні стани. Після цього подається з ГТІ на вхід RESET МП сигнал високого рівня тривалістю не менше 3 тактів – лічильник команд (PC), тригер дозволу переривання (вихід INTE), а також тригер підтвердження захоплення (вихід HLDA) скидаються, і мікропроцесор починає вибірку з пам’яті команд, розміщених з нульової адреси. Ввід інформації з АЦП здійснюється в режимі переривань. При готовності даних формується сигнал переривання, в результаті чого МП переходить на підпрограму обробки даного переривання. Далі відбувається ввід інформації з АЦП. Введена інформація обробляється у відповідності до заданого рівняння і виводиться у вигляді аналогового сигналу через ЦАП.
В процесі обробки запиту на переривання, яке здійснюється подачею на вхід ІNT мікропроцесора логічної одиниці, мікропроцесор сигналом INTE = 0 забороняє всі можливі запити на переривання. Далі виконується машинний цикл переривання, в якому видається керуюче слово з одиницями в INTA що означає підтвердження переривання, М1 – початок машинного циклу, W0 – запис або вихід, а MEMR = 0 – читання з пам’яті. При цьому сигнал DBIN = 1 означає прийом інформації з ШД. Тобто мікропроцесор читає з шини даних деяку інформацію, що вибирається з пам’яті чи портів. В цей момент на ШД повинен бути встановлений код команди RST 6.
Для цифрової обробки фільтра, що описується рівнянням yn = a∙xn + b∙xn-1, з вводом значень, використовуючи RST 6, можна виконати наступний алгоритм функціонування МПП.
Рис. 4.3.1. Алгоритм функціонування МПП.
Рис. 4.3.2. Структура підпрограми
обробки переривань
5. ЗАГАЛЬНА СТРУКТУРА ПРОГРАМИ РОБОТИ МПП.
Основна програма функціонує згідно алгоритму, наведеного на сторінці 19. Вона починається з ініціалізації мікросхеми КР580ВВ55 для обміну з ЦАП і АЦП. Після того АЦП встановлюється (після гашення) в режим перетворення вхідного сигналу. Далі викликається підпрограма цифрової обробки інформації. Основна програма має наступний вигляд:
ORG 100h
7 MVI A,0В6h ;ініціалізація ВВ55 для вводу
10 OUT 0А3h
7 MVI A,080h ;ініціалізація ВВ55 для виводу
10 OUT 0В3h
7 MVI A,10h ;запуск АЦП
10 OUT 0А2h
7 MVI A,00h ;дозвіл на перетворення
10 OUT 0А2h
17 CALL X_TO_Y ;розрахунок згідно виведеної формули
END
Загальна кількість тактів, за які виконується основна програма рівна 84.
5.1. Опис програм вводу/виводу.
Згідно завдання необхідно вводити 12 і виводити 12 біт даних. Для цього використаємо дві мікросхеми КР580ВВ55. Одну запрограмуємо на ввід: канал А та молодші розряди каналу B. Іншу запрограмуємо на вивід: канал А та молодші розряди каналу B. В обох ППІ, згідно завдання, використовуємо перший режим роботи. Для запуску АЦП будемо використовувати розряд С4 каналу С.
Таким чином керуюче слово для першого ППІ набуде вигляду:
Керуюче слово для другого ППІ має вигляд:
Таблиця 10.1.1. Адреси портів ППІ.
Адреса для ППІ вводу
Адреса для ППІ виводу
А
0А0H
0В0H
B
0А1H
0В1H
C
0А2H
0В2H
РКС
0А3H
0В3H
Код програми, що ініціалізує ППІ, має такий вигляд:
MVI A,0В6h ;ініціалізація ВВ55 для вводу
OUT 0А3h
MVI A,080h ;ініціалізація ВВ55 для виводу
OUT 0В3h
Наступним кроком для зчитування інформації буде ініціалізація АЦП. Для цього необхідно на вхід «Гашення/пертворення» АЦП подати логічну 1 для скидання та логічний 0 для запуску перетворення. Як видно зі схеми підключення АЦП, вихід «Гашення/пертворення» АЦП підключений до ППІ. Це є лінія каналу С С4. Отже, щоб ініціалізувати АЦП необхідно виконати наступну послідовність команд:
MVI A,10h ;запуск АЦП
OUT 0А2h
MOV A,00h ;дозвіл на перетворення
OUT 0А2h
Після задання режиму роботи ППІ та ініціалізації АЦП можна приступити до зчитування значення Xn з АЦП. Дані з виходу АЦП поступають в канали А та В.
IN 0А0h
MOV L,A
IN 0A1h
ANI 00001111b
MOV H,A
Після виконання цієї послідовності команд введене Xn буде міститись в HL. Вивід результату на ЦАП виконується через канал A та молодші розряди каналу В і програмується так:
MOV A,L
OUT 0A0h
MOV A,H
OUT 0A1h
5.2. Опис програми обробки інформації.
Як видно із схеми алгоритму функціонування МПП, програма цифрової обробки інформації повинна неодноразово виконувати операцію множення двобайтових чисел на однобайтові.
Підпрограма множення двобайтового числа на однобайтове.
Вхідні дані: регістр DE – множене; акумулятор A – множник.
Результат: регістри A, L – добуток (A – старші розряди; L – молодші).
Підпрограма використовує регістр С.
10 DMULT: LXI H,0
7 MVI C,8
10 NXbit: DAD H
4 RAL
10 JNC NoAdd
10 DAD D
5 NoAdd: ACI 0
10 DCR C
10 JNZ NxBit
10 RET
Загальна кількість тактів, за які виконується підпрограма, рівна 86.
Підпрограма обробки переривання.
INT_:
11 PUSH PSW ;занесення попереднього значення Xn в комірку
16 LHLD 403h ;для Xn-1
16 SHLD 405h
10 IN 0A0h
5 MOV L,A
10 IN 0A1h
7 ANI 00001111b
7 MOV H,A
16 SHLD 403h ;збереження в Xn
10 POP PSW
4 EI ;дозволити переривання
10 RET ;вихід з підпрограми
Загальна кількість тактів, за які виконується підпрограма, рівна 122.
Підпрограма цифрової обробки інформації.
X_TO_Y:
16 M0: LHLD 0403h
5 MOV A,H
4 XCHG
13 LDA 0401h
17 CALL DMULT
16 SHLD 407h
16 LHLD 0405h
4 XCHG
13 LDA 402h
17 CALL DMULT
4 XCHG
16 LHLD 407H
10 DAD D
16 SHLD 407h
5 MOV A,L
10 OUT 0В0h
5 MOV A,H
10 OUT 0В1h
10 JMP M0
Загальна кількість тактів, за які виконується підпрограма, рівна 207.
5.3 Оцінка верхньої фінітної частоти вхідного аналогового сигналу.
Таблиця 5.3.1. Загальна кількість тактів.
Назва програми
К-сть тактів необхідних для виконання програми
Число виконань даної програми за один цикл
Кількість тактів за цикл та виконання програми
Основна програма
84
1
84
DMULT
86
2
172
INT_
122
1
122
X_TO_Y
207
1
207
Загальна кількість тактів, за які виконується програма
585
Для максимальної тактової частоти f = 2.5MHz для МП КР580ВМ80, частота видачі інформації складає: . Теорема Котельнікова стверджує можливість представлення аналогового сигналу дискретним рядом, отриманим з АЦП, у випадку виконання умови f(t ( 2 fmax, де f(t -частота дискретизації; fmax - фінітна частота вхідного аналогового сигналу. За теоремою Котельнікова, верхня фінітна частота для фільтра складає: .
6. РЕАЛІЗАЦІЯ ОЗП ДЛЯ МПС.
Згідно поставленого завдання необхідно побудувати ОЗП об’ємом 2К на базі мікросхем 256×4. Для цього необхідно одночасно наростити розрядність та об’єм.
Визначимо, яка кількість мікросхем потрібна для нарощення розрядності за формулою: , де - розрядність пам’яті, яку треба побудувати; - розрядність однієї мікросхеми. К = 8:4=2. Об’єднаємо ці 2 мікросхеми паралельно.
Визначимо, яка кількість мікросхем потрібна для нарощення об’єму, після нарощення розрядності, за формулою: , де N – потрібний об’єм пам’яті; Ni – об’єм пам’яті однієї мікросхеми. L = 2048:256 = 8. Об’єднаємо ці 8 мікросхеми послідовно. Принципова електрична схема пам’яті наведена в додатку 1.
Таблиця 6.1. Адресація комірок пам’яті.
IС
-
A15
A14
A13
A12
А11
A10
A9
A8
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
0-1
Miн.
Макс.
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
2-3
Miн.
Макс.
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
4-5
Miн.
Макс.
1
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
6-7
Miн.
Макс.
1
1
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
8-9
Miн.
Макс.
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
10-11
Miн.
Макс.
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
12-13
Miн.
Макс.
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
14-15
Miн.
Макс.
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
7. ОПИС ФУНКЦІОНАЛЬНОГО ВУЗЛА.
Буферний регістр КР580ИР83.
АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ ТА ВИСНОВКИ.
Отже, в процесі виконання курсового проекту було розроблено компоненти технічного і програмного забезпечення мікропроцесорного пристрою, який включає аналогово-цифровий і цифро-аналоговий перетворювачі і виконує функцію лінійної системи автоматизованого регулювання, що описується заданим пропорційно-інтегровано-диференціальним рівнянням, яке зв’язує аналогові сигнали х(t) на вході і y(t) на виході системи. МПП був побудований на МП КР580ВМ80. Для заданого рівняння системи регулювання було здійснено його часткову дискретизацію і отримано відповідне рівняння цифрового фільтра (ЦФ). Побудовано аналогову схему, яка відображає задане рівняння. Складено і детально описано структурну схему МПП. Складено схему алгоритму функціонування МПП. Обрано типи АЦП і ЦАП. Складено принципові схеми підключення АЦП і ЦАП до МПП. Складено на мові Асемблер мікропроцесора КР580ВМ80 програму вводу інформації через АЦП і виводу через ЦАП. Складено програму відповідної цифрової обробки інформації. Детально описано фрагмент принципової схеми реалізації функціонального вузла ПЗП. Практично засвоєно та удосконалено навики розробки мікропроцесорних систем.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ.
1. Алексенко А.Г., Галицин А.А., Иванников А.Д. Проектирование радиоэлектронной апаратуры на микропроцесорах: Програмирование, типовые решения, методы отладки.-М.:Радио ы связь,1984.
2. Майоров В.Г., Гаврилов А.И., Практический курс программирования микропроцессорных систем.-М:Машиностроение,1989.
3. Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение.-М:Енергоатомиздат,1990.
4. Коффон Д. Технические средства микропроцессорных систем: Практический курс.-М:Мир,1983.
5. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС. – М:Мир,1985.
6. Полупроводниковые БИС запоминающих устойств: Справочник/В.В.Баранов, Н.И.Бекин,А.Ю.Гордунов и др.-М:Радио и связь,1987.
ДОДАТОК 1.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора