Мікропроцесорна система для підрахунку готової продукції (стр. 1 из 4)
Міністерство науки і освітиУкраїни
Державний вищий навчальний заклад
«Краснодонський промислово-економічний коледж»
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ З ДИСЦИПЛІНІ
"МІКРОПРОЦЕСОРНІ СИСТЕМИ"
Тема: Мікропроцесорна система для підрахунку готової продукції
Краснодон – 2009
Реферат
Пояснювальна записка 30 аркушів, 9рис., 1 табл, 15 джерел, 7 додатків. Графічна частина 1 аркуш.
Об’єктом проектування є мікропроцесорна система, яка виконує підрахунок готової продукції.
Мета роботи – розробка мікропроцесорної системи
В процесі роботи проведена розробка блок-схеми та принципової схеми пристрою, програми, яка виконує алгоритм роботи МПС, проведено розрахунок блоку живлення.
МПС може застосовуватись для підрахунку готової продукції на виробництві.
Ключеві слова: Мікроконтролер, архітектура, порти, генератор, пам'ять, таймер, режим, схема, блок, розрахунок, плата, програма, потужність.
Перелік використаних скорочень
МК – мікроконтролер
МПС – Мікропроцесорна система
EEPROM – постійний пристрій, що запам'ятовує, для зберігання даних
GCK – генератор тактових імпульсів
VCC, GND – підключення джерел живлення
CPV – центральне джерело
АЛП– зовнішній пристрій, що запам'ятовує, до якого є можливість підключитися
SRAM - оперативний пристрій статичного типа, що запам'ятовує, для зберігання даних.
NB - число виводу
NK - число команд
Flash Rom – постійний пристрій, що запам'ятовує, для зберігання програм
RISC - обчислення з скороченим набором команд.
Atmel - виробник напівпровідникових електронних компонентів.
AVR - сімейство восьмибітних мікроконтролерів фірми Atmel.
Зміст
Вступ
1. Основна частина.
1.1 Розробка технічного завдання
1.2 Функціональні вузли мікроконтролеру
1.2.1 Технічні характеристики МК
1.2.2 Загальна структура МК
1.2.3 Генератор тактових імпульсів
1.2.4 Пристрої пам'яті
1.2.5 Переферійні пристрої
1.2.6 Енергозберігаючі режими роботи мікроконтроллеру
1.3 Розробка структурної схеми пристрою
1.4 Розробка принципової схеми пристрою
1.4.1 Блок живлення
1.4.2 Блок виконуючого пристрою
1.4.3 Блок керування
1.4.4 Розрахунок навантаження виводу МК
1.5 Розробка друкованої плати
1.6 Програмне забезпечення
1.6.1 Програмні середовища для програмування МК
1.6.2 Алгоритм роботи програми
1.7 Розрахунок споживної потужності
Висновки
Список використаної літератури
Додаток А Опис виводіATtiny2313
Додаток Б Друкована плата блоку виконуючого пристрою .
Додаток В Лістінг програми роботи пристрою
Додаток Г Графік залежності напруги на виході МК від струму
Вступ
В даний час практично неможливо вказати якусь галузь науки і виробництва, в якій би не використовувалися мікроконтролера.
Універсальність і гнучкість МК як пристроїв з програмним керуванням поряд з високою надійністю і дешевизною дозволяють широко застосовувати їх у різних системах управління для заміни апаратної реалізації функцій управління, контролю, вимірювання та обробки даних. Застосування МК в системах управління апаратурою, зокрема, використання їх для управління гірляндами, лічильниками продукції, електричними лампами, звукових автоматів, підсилювачів, регуляторів.
Останнім часом широке поширення отримують також програмувальні мікроконтролери, що представляють собою спеціалізовані мікроЕВМ, орієнтовані на вирішення численних завдань в системах управління, регулювання та контролю. Особливу групу складають програмувальні контролери для систем автоматичного регулювання. Найважливішим пристроєм будь-якої системи автоматичного регулювання є регулятор, задає основний закон управління виконавчим механізмом. Заміна класичних аналогових регуляторів універсальними програмованими мікроконтролери, здатними програмно перебудовуватися на реалізацію будь-яких законів регулювання, записаних в пам'ять мікроконтролерів, забезпечує підвищення точності, надійності, гнучкості, продуктивності і зниження вартості систем управління. Великим достоїнством універсальних мікроконтролерів є їхня здатність виконувати ряд додаткових системних функцій: автоматичне виявлення помилок, контроль граничних значень параметрів, оперативне відображення стану систем і т. п.
В курсовому проекті я розробляю лічильник, який рахує число людей.
1.Основна частина
1.1 Розробка технічного завдання
Загальні відомості: Мікропроцесорній пристрій, який рахує число імпульсів готової продукції.
Призначення розробки: розробка МПС з навчальною метою.
Вимоги до МПС: Тип МК ATtiny2313, індикація на 2 розряда, число імпульсів – 10, індикацію використати в динамічному режимі, использовать в якості датчика оптоелектронний пристрій, напруга живлення Uж = 5В. Прилад повинен бути підключено до сіті 220В.
Пристрій складається з трьох модулів:
· Мікропроцесорного модуль;
· Модуль блоку живлення;
· Модуль блоку вихідних пристроїв через оптопару.
Розробити друковану плату блоку живлення.
1.2 Функціональні вузлі мікроконтролеру
1.2.1 Технічні характеристики
Для розробки свого пристрою я використав микроконтроллер фірми ATMEL AT90S2313. Він являє собою 8-розрядний AVR ® микроконтроллер з RISCархітектурою, 2Кбайт Flesh-пам’яті та підтримкою внутрсистемного програмування низького енергоспоживання.
Він має наступні характеристики:
· 118 потужних інструкцій - більшість з них виконуються за один такт
· Кбайт Flash-пам'яті з підтримкою внутрісистемного програмування
· SPI-послідовний інтерфейс для завантаження програмного коду Ресурс:
- 1000 циклів запису / стирання
· 128 байтів EEPROM: Ресурс:
- 100 000 циклів запис / стирання
· Робочі регістри загального призначення 32 х 8
· 15 програмувальних ліній I / O
· Живлення VCC: від 2.7 В до 6.0 В
· Повністю статичний режим роботи:
- Від 0 до 10 МГц, при живленні від 4.0 В до 6.0 В
- Від 0 до 4 МГц, при живленні від 2.7 В до 6.0 В
· Продуктивність, аж до 10 MIPS при 10 МГц
· Один 8-ми розрядний таймер / лічильник з окремим попередніми ділителем частоти
· Один 16-ти розрядний таймер / лічильник з окремим попередніми ділителем частоти з режимами порівняння та захоплення
· Повнодуплексний UART
· Обираємо 8, 9, або 10-ти розрядні режими широтно-імпульсної модуляції (шим)
· Зовнішні та внутрішні джерела переривання
· Програмний таймер з вбудованим тактовим генератором
· Вбудований аналоговий компаратор
1.2.2 Загальна структура МК
Ядро мікроконтролера AVR AT90S2313 виконане по вдосконаленій RISC архітектурі(рис.1.2.1) , в якій використовується ряд рішень, направлених на підвищення швидкодії мікроконтролерів
Рис 1.2.1. Блок схема ядра МК AT90S2313
Загальна структура МК AT90S2313 полягає у тому, що арифметико-логічний пристрій (АЛУ), що виконує всі обчислення, підключений безпосередньо до 32-м робочим регістрам, об'єднаним в регістровій файл. Завдяки цьому АЛУ виконує одну операцію (читання вмісту регістрів, виконання операції і запис результату назад в регістровий файл) за один машинний цикл. Крім того, в мікроконтролері AT90S2313 кожна з команд займає лише один елемент пам'яті програми.У мікроконтролерах AVR реалізована Гарвардська архітектура, яка характеризується роздільною пам'яттю програм й даних, кожна з яких має власні шини доступу до них. Така організація дозволяє одночасно працювати як з пам'яттю програм, так і з пам'яттю даних. Розділення шин доступу дозволяє використовувати для кожного типа пам'яті шин різної розрядності, а також реалізувати конвеєризацію. Конвеєризація полягає в тому, що під час виконання поточною команда виробляється вибірка з пам'яті і дешифрування кода наступної команди.
На відміну від RISC-міккроконтролерів інших фірм, в мікроконтролерах AVR використовується 2-уровневий конвеєр, а тривалість машинного циклу складає всього один період кварцового резонатора. В результаті, при нижчій тактовій частоті вони можуть забезпечувати ту ж продуктивність, що й RISС-микроконтролеры інших фірм.
1.2.3 Генератор тактових імпульсів
В мікроконтролері AT90S2313 виводи XTALI і XTAL2 є входом і виходом інверт. підсилювача, на якому можна зібрати генератор тактовим імпульсів. Можна використовувати як кварцові, так і керамічні резонатори. Якщо потрібно використовувати зовнішній тактової сигнал, він подається на вивід XTAL1, а вивід XTAL2 при цьому залишається непідключеним.
Рис 1.2.3. підключення зовнішнього кварцового генератора до мікроконтролера
Рис 1.2.4. підключення джерела тактових імпульсів
1.2.4 Пристрої пам’яті
Пам'ять програм
AT90S2313 містить 2 Кб флеш-пам'яті для зберігання програм. Флеш-пам'ять організована як 1Кх16. У фірмовому описі мікроконтролера стверджується, що флеш-пам'ять можна перепрограмувати до 1000 разів.
Програмний лічильник має ширину 10 бітів і дозволяє адресувати 1024 слів пам'яті програм.
Способи занесення інформації (тобто програм) у флеш-пам'ять мікроконтролера будуть розглянуті далі.
EEPROM пам'ять даних
AT90S2313 містить 128 байтів електричної енергонезалежної пам'яті (EEPROM). EEPROM організована як окрема область даних, кожен байт якої може бути прочитаний і при необхідності перезаписаний. EEPROM витримує не менше 100 000 циклів запису / стирання. До цієї пам'яті може звертатися програма, считуя або записуючи які-небудь дані. Крім того, дані в цю пам'ять можна занести за допомогою спеціального пристрою - програматора, на етапі виготовлення і програмування конструкції. Її зручно використовувати для зберігання будь-яких констант.