Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Синтез цифрових пристроїв
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2010
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Мікропроцесори
Група:
ТК-31
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
КУРСОВА РОБОТА
з дисципліни:
“Мікрокомп’ютери та мікропроцесори в ТК-системах”
на тему:
Синтез цифрових пристроїв
V-50
Львів-2010
ЗМІСТ:
Завдання до курсової роботи
Синтез цифрових пристроїв на логічних елементах
таблиця істинності перетворювача коду N в код М
функції перетворення в ДНФ і в КНФ
мінімізовані функції перетворені методом карт Карно
функції перетворення в базисах функції І-НЕ , АБО-НЕ
схеми перетворювача кодів в базисах елементів: І-НЕ, АБО-НЕ
перетворювач кодів на заданому типі ПЗП
перетворювач кодів на базі самостійно вибраних мікросхем малого ступеня інтеграції
Програмна реалізація функцій
опис функціональної схеми мікропроцесорної системи на базі МК КР1816ВЕ31 (51)
опис принципової схеми мікропроцесорної системи на базі МК КР1816ВЕ31 (51)
Висновок
ЗАВДАННЯ ДО КУРСОВОЇ РОБОТИ:
ЧАСТИНА_1:
Синтез цифрових пристроїв на логічних елементах
Синтез перетворювача коду N в код М. Номери типів кодів вказані в табл. 1, причому N - остання, а М передостання цифри номера залікової книжки студента. Якщо M=N, то прийняти N=10. Побудувати 5 різних варіантів схем перетворювачів на елементах І-НЕ, АБО-НЕ, заданому типі постійного запам'ятовуючого пристрою (ПЗП) (заданий в табл. 2), програмованій логічній матриці (ПЛМ) та мікросхемах малої ступені інтеграції заданої технології виготовлення. Якщо N парне - вибрати мікросхеми технології ТТЛ (або ТТЛШ), якщо непарне - МОН (КМОН) технологія.
ПОКРОКОВЕ ВИКОНАННЯ:
1. Скласти повну таблицю істинності перетворювача коду N (остання цифра) в код М (передостання цифра залікової книжки) (табл. 1).
2. Записати функції перетворення в повній диз'юнктивній нормальній формі (ДНФ) і повній кон'юнктивній формі (КНФ).
3. Мінімізувати функції перетворення методом карт Карно в ДНФ і КНФ.
4. Записати функції перетворення в базисах функції І-НЕ (Шефера), АБО-НЕ (Вебба).
5. Скласти схеми перетворювача кодів в окремих базисах елементів: І-НЕ, АБО-НЕ.
6. Реалізувати перетворювач кодів на заданому у табл.2 типі ПЗП.
7. Реалізувати перетворювач кодів на ПЛМ.
8. Реалізувати перетворювач кодів на базі самостійно вибраних мікросхем малого ступеня інтеграції (якщо N парне – вибрати мікросхеми технології ТТЛ (або ТТЛШ), непарне – МОН (КМОН) технологія).
ЧАСТИНА_2:
Програмна реалізація функцій
Спроектувати мікропроцесорну систему на основі МК КР1816ВЕ31 (51)
ПОКРОКОВЕ ВИКОНАННЯ:
1. Розробити і описати функціональну схему мікропроцесорної системи на базі МК КР1816ВЕ31 (51).
2. Розробити і описати принципову схему мікропроцесорної системи на базі МК КР1816ВЕ31 (51), необхідні типи ОЗП і ПЗП вказані в табл. 4, розподіл адресного простору - в табл.5, режими роботи портів (КР580ВВ51 та КР580ВВ55) задано в табл. 6.
ЧАСТИНА _1:
Синтез цифрових пристроїв на логічних елементах
1. Повна таблиця істинності перетворювача коду
#
X1
X2
X3
X4
#
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
0
1
2
0
0
1
0
2
1
1
0
0
1
3
0
0
1
1
3
1
0
0
0
0
4
0
1
0
0
4
0
1
0
1
0
5
0
1
0
1
5
0
0
0
0
1
6
0
1
1
0
6
1
0
1
0
1
7
0
1
1
1
7
1
1
1
0
0
8
1
0
0
0
8
0
1
1
0
0
9
1
0
0
1
9
0
0
1
1
1
2. Функції перетворення в повній диз'юнктивній нормальній формі (ДНФ) і повній кон'юнктивній формі (КНФ).
УДНФ:
Y1= X1∙X2∙X3∙X4 v X1∙X2∙X3∙X4 v X1∙X2∙X3∙X4v X1∙X2∙X3∙X4v X1∙X2∙X3∙X4
Y2=X1∙X2∙X3∙X4 v X1∙X2∙X3∙X4 v X1∙X2∙X3∙X4v X1∙X2∙X3∙X4v X1∙X2∙X3∙X4v X1∙X2∙X3∙X4
Y3= X1∙X2∙X3∙X4 v X1∙X2∙X3∙X4 v X1∙X2∙X3∙X4v X1∙X2∙X3∙X4v X1∙X2∙X3∙X4v X1∙X2∙X3∙X4
Y4= X1∙X2∙X3∙X4 v X1∙X2∙X3∙X4
Y5= X1∙X2∙X3∙X4 v X1∙X2∙X3∙X4 v X1∙X2∙X3∙X4 v X1∙X2∙X3∙X4 v X1∙X2∙X3∙X4 v X1∙X2∙X3∙X4
УКНФ:
Y1=(X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 )
Y2=(X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 )
Y3=(X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 )
Y4=(X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 )
∙ (X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 )
Y5=(X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X4 ) ∙ (X1 v X2 v X3 v X)
3. Мінімізація функції перетворенняметодом карт Карно в ДНФ та КНФ.
OO
O1
11
1O
OO
O1
11
1O
Y1
OO
O1
11
1O
OO
O1
11
1O
Y1
OO
O1
11
1O
OO
O1
11
1O
Y2
OO
O1
11
1O
OO
O1
11
1O
Y2
OO
O1
11
1O
OO
O1
11
1O
Y3
OO
O1
11
1O
OO
O1
11
1O
Y3
OO
O1
11
1O
OO
O1
11
1O
Y4
OO
O1
11
1O
OO
O1
11
1O
Y4
OO
O1
11
1O
OO
O1
11
1O
Y5
OO
O1
11
1O
OO
O1
11
1O
Y5
4. Записати функції перетворення в базисах функції І-НЕ (Шефера), АБО-НЕ (Вебба).
5. Схеми перетворювача кодів в окремих базисах елементів: І-НЕ, АБО-НЕ.
6. Перетворювач кодів на заданому типі ПЗП КР1601PP1.
/
7. Перетворювач кодів на базі мікросхем малого ступеня інтеграції К561….
( завдання виконане в пункті 5.
ЧАСТИНА_2:
Програмна реалізація функцій
Розробити і описати функціональну схему мікропроцесорної системи на базі МК КР1816ВЕ31 (51).
Мікроконтролер сімейства 8051 мають наступні апаратні особливості:
внутрішнє ОЗП об'ємом 128 байт;
чотири двонаправлених побітно восьмирозрядних, що настроюються, порти введення-виводу;
два 16-розрядні таймери-лічильники;
вбудований тактовий генератор;
адресація 64 Кбайт пам'яті програм і 64 Кбайт пам'яті даних;
дві лінії запитів на переривання від зовнішніх пристроїв;
інтерфейс для послідовного обміну інформацією з іншими мікроконтролерами або персональними комп'ютерами.
Мікроконтролер 8051 забезпечений УФ ПЗП об'ємом 4 Кбайт.
Функціональна схема мікроконтролера сімейства 8051:
Мікроконтролер виконаний на основі високорівневої технології N-МОП. Через чотири програмовані паралельні порти введення/виводу і один послідовний порт мікроконтролер взаємодіє із зовнішніми пристроями. Основу структурної схеми утворює внутрішня двунаправлена 8-бітна шина, яка зв'язує між собою основні вузли і пристрої мікроконтролера: резидентну пам'ять програм (RPM), резидентну пам'ять даних (RDM), арифметико-логічний пристрій (ALU), блок регістрів спеціальних функцій, пристрій управління (CU) і порти введення/виводу (P0-P3).
Мікроконтролер і8051:
Призначення виводів і8051(див рис.1):
Uss - потенціал загального дроту ("землі");
Ucc - основна напруга літанія +5 У;
X1,X2 - виводи для підключення кварцевого резонатора;
RST - вхід загального скидання мікроконтролера;
PSEN - дозвіл зовнішній пам'яті програм; видається тільки при зверненні до зовнішнього ПЗП;
ALE - строб адреси зовнішньої пам'яті;
ЕА - відключення внутрішньої програмної пам'ять; рівень 0 на цьому вході примушує мікроконтролер виконувати програму тільки зовнішній ПЗП; ігноруючи внутрішнє(якщо останнє є);
P1 - восьми бітовий квазі двонаправлений порт введення/виводу: кожен розряд порту може бути запрограмований як на введення, так і на виведення інформації, незалежно від стану інших розрядів;
P2 - восьми бітовий квазі двонаправлений порт, аналогічний Р1; крім того, виводи цього порту використовуються для видачі адресній інформації при зверненні до зовнішньої пам'яті програм або даних (якщо використовується 16-бітова адресація останньої). Виводи порту використовуються при програмуванні 8051 для введення в мікроконтролер старших розрядів адреси:
РЗ - восьми бітовий квазі двонаправлений порт, аналогічний. Р1; крім того, виводи цього порту можуть виконувати ряд альтернативних функцій, які використовуються при роботі таймерів, порту послідовного введення-виводу, контроллера переривань, і зовнішньої пам'яті програм і даних;
P0 - восьми бітовий двонаправлений порт введення-виводу інформації: при роботі із зовнішніми ОЗУ і ПЗП по лініях порту в режимі тимчасового мультиплексування видається адреса зовнішньої пам'яті, після чого здійснюється передача або прийом даних.
Розробити і описати принципову схему мікропроцесорної системи на базі МК КР1816ВЕ31 (51), необхідні типи ОЗП і ПЗП , розподіл адресного простору , режими роботи портів (КР580ВВ51 та КР580ВВ55)
CПОЛУЧЕННЯ З ПАРАЛЕЛЬНИМ АЦП
Одна з мікросхем, найчастіше використовуваних спільно з мікроконтролером — це АЦП. Нічого дивовижного в цьому не немає — перш ніж якось обробити і відобразити якийсь результат, його потрібно ввести в МК в цифровій формі.
В даний час АЦП проводять десятки фірм. Вони відрізняються але принципу перетворення, швидкодії, разряднос ти, живлячій напрузі, діапазонам вхідної напруги, кількості . Проте зі всього їх різноманіття в даний момент нас цікавлять лише ті, які мають відношення до зв'язку АЦП з МК. Ось їх-то не так вже і багато.
Послідовні АЦП пов'язані з мікроконтролером всього трьома-чотирьма провідниками, незалежно від їх розрядності. Біти результату оцифрування вони передають по одному провідникові, один за одним (послідовно). Управління передачею мікроконтролер здійснює по другому провідникові, третій, як правило, дає АЦП команду на початок перетворення. Ясно, що послідовні АЦП працюють повільніше паралельних, але досягнутих ними граничні швидкості перетворення і передачі інформації достатньо висо кі (багатьом 12-14-розрядним АЦП потрібний менше 10 мкс на весь цикл перетворення/передачі даних).
Далі, АЦП можуть містити деякі внутрішні регістри (елементи пам'яті розрядністю від 4 до 24 битий), в які микроконт роллер повинен заздалегідь занести інформацію. До таких АЦП відносяться, наприклад, багатоканальні перетворювачі — микрокон троллер повинен повідомити АЦП, який з каналів останнього повинен перетворювати інформацію. При роботі з такими мікросхемами МК не тільки читає інформацію, але і записує її в АЦП за допомогою відповідних сигналів. Подібні перетворювачі, очевидно, складніше простих, не вимагаючих запису в них управляю щих слів (що заноситься мікроконтролером в подібні мікросхеми інформацію програмісти зазвичай називають такими, що управляють сло вами), тому на першому етапі ми виключимо подібні складні мик росхемы з нашого розгляду і повернемося до них пізніше.
Решта відмінностей не така принципова — якими сиг налами управляється АЦП, яка полярність цих сигналів, які прив'язки до їх фронтів і спадів, затримки і так далі.
Перейдемо тепер до конкретного прикладу, як який у мене заготовлено сполучення з МК 12-розрядного паралельного АЦП AD7880 фірми Analog Devices (мал.). Роки чотири тому це був мало не єдиний АЦП, що вимагав всього одну напругу живлення (5 В) і що споживав при цьому Відносно невеликий струм (< 10 мА). Чому я вибрав саме цей АЦП? Та про сто колись я з ним працював, і програми, які ми з вами аналізуватимемо, були тоді відладжені і не містять помилок.
Якщо АЦП паралельний 12-розрядний, з микроконтролле ром він має бути сполучений 12 лініями даних, по яких в пос ледний будуть одночасно передані всі 12 біт результату. Додам, що для організації обміну АЦП AD7880 використовує ще 4 сигнали управління — CONVST, CS, RD (входи АЦП) і BUSY (вихід;кста ти, його можна і не використовувати, в чому ми переконаємося трохи нижче). Іто го, контроллер з АЦП повинні з'єднуватися 15-у або 16-у провідни ками. Крім того, на вхід CLKIN АЦП потрібно подати тактову послідовність з частотою до 2,5 Мгц і відношенням тривалості одиничного рівня до тривалості нульового в межах від 0,4:0,6 до 0,6: 0,4. На жаль, хоча розглянутий нами раніше сигнал ALE микро контроллера має відповідну для даного випадку частоту , шпаруватість цього сигналу складає 33 %. Тому на вхід CLKIN АЦП потрібно подати 1...2-мегагерцовую тактову послідовність з окремого генератора.
Як наголошувалося, АЦП з МК повинні зв'язувати 15 або 16 провід ников. Фактично ми будемо вимушені цілком задіювати два з чотирьох 8-розрядних порту введення/виводу МК. В принципі ми мо жем використовувати для цього будь-які лінії будь-яких портів, але зручніше узяти лінії портів Р1 і Р2 або Р1 і РЗ. Як видно з мал. 5, зупинився на другому варіанті, оскільки в тих, що є у мене апаратних засобах відладки (про це — пізніше) порти Р0 і Р2 заня ті — вони використовуються для зв'язку з комп'ютером.
Працює AD7880 таким чином. У початковий момент вре мени на всіх ніжках, сполучених з входами управління АЦП, микроконтроллер повинен встановити одиниці. Для запуску перетворення на CONVST необхідно подати негативний імпульс. Пе репад на нім з 0 в 1 при одиничних рівнях сигналів на CS і RD запускає цикл перетворення. Протягом зразкового 20 мкс АЦП (при тактовій частоті 2 Мгц) оцифровує сигнал і заносить його в свій вихідний регістр. В цей час він утримує нульовий рівень на своєму виході BUSY, і за станом цього сигналу наш МК може визначити, чи завершив АЦП перетворення, чи ні. До речі, якщо ми по яких-небудь причинах не можемо аналізувати сигнал BUSY, можна просто відлічити 20 мкс після подачі сигналу старту перетворення — за цей час воно завершиться
Схема зєднання паралельного АЦП з МК
Після завершення, коли BUSY повернеться в 1, дані можуть бути лічені з АЦП. З цією метою МК повинен встановити в 0 спочатку сигнал на вході CS, а потім — на RD. Приблизно через 75 не після установки RD в 0 на виходах даних DB0-DB11 АЦП з'явиться ре-
/
Часові діаграми роботи
зультат перетворення. МК повинен рахувати його, після чого повернути спочатку RD, а потім CS в початковий одиничний стан, і на цьому цикл завершується. Сказане ілюструється мал..
ПРОГРАМА РОБОТИ З ПАРАЛЕЛЬНИМ АЦП
Отже, схема з'єднання АЦП Ае7880 з МК складена і описаний алгоритм роботи. Тепер самий час перейти до розгляду про грами, яка і реалізує описаний алгоритм.
/
/
ВИСНОВОК:
В даній роботі ми синтезували цифрові пристрої на логічних елементах в частині_1, таких як І-НЕ та АБО-НЕ. Для цього ми проробили ряд перетворень:
таблиця істинності перетворювача коду N в код М
функції перетворення в ДНФ і в КНФ
мінімізовані функції перетворені методом карт Карно
функції перетворення в базисах функції І-НЕ , АБО-НЕ
схеми перетворювача кодів в базисах елементів: І-НЕ, АБО-НЕ
перетворювач кодів на заданому типі ПЗП
перетворювач кодів на базі самостійно вибраних мікросхем малого ступеня інтеграції
В частині_2 ми програмно реалізували функції. Для цього ми ознайомилися з принциповою та структурною схемою мікропроцесора МК КР1816ВЕ31 (51), а також розробили функціональність мікропроцесорної системи на базі досліджуваного мікропроцесора(побудова паралельного АЦП) .
Використана література:
Микроконтроллеры. Это же просто. Том 1 , Фрунзе А.В., 2002.
Цифровая схемотехника. Учебное пособие, Угрюмов Е.П.,2004.
Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы., С. В. Якубовский, Л. И. Ниссельсон, В. И. Кулешова,1990.
Популярные микросхемы ТТЛ , Шило В.Л. ,Аргус,1987.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора