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

Введение

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.

Исходные данные

№ п/п – номер варианта - 44;

№										Порт	Примеч
44	16	128	500mA	24V						LPT

– 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

Функциональная схема устройства управления

Функционально УС состоит из следующих основных компонентов:

• 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.

Подбор элементной базы

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.

Е	SED0	Операция
1	X	3-е состояние
0	1	Q->D
0	0	D->Q

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.

1. 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.

Входы							Входы
Сброс	Режим		Такт	Последовательный ввод		Параллельный ввод	Q0	Q1	…	Q6	Q7
R	S1	S2	С	DL	DR	D0-D7
0	x	x	x	x	x	X	0	0	…	0	0
1	X	x	0	x	x	x	Q0п	Q1п	…	Q6п	Q7п
1	1	1	↑	x	x	D0-D7	D0	D1	…	D6	D7
1	0	1	↑	x	1	x	1	Q0п	…	Q5п	Q6п
1	0	1	↑	x	0	x	0	Q0п	…	Q5п	Q6п
1	1	0	↑	1	X	X	Q1п	Q2п	…	Q7п	1
1	1	0	↑	0	x	X	Q1п	Q2п	…	Q7п	0
1	0	0	↑	x	x	X	Q0п	Q1п	…	Q6п	Q7п

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

1. 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.