Разработка электрической структурной, функциональной, принципиальной схем учебного комплекса по интерфейсам ввода-вывода (стр. 1 из 5)

Военный научно – учебный центр Сухопутных войск «ОВА ВС РФ»

Кафедра № 31

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

Разработка электрической структурной, функциональной, принципиальной схем учебного комплекса по интерфейсам ввода-вывода

Руководитель проекта

п/п-к М.Ю. Суркин

Курсант 249-1 учебного отделения

Н.Поляков

2011

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Анализ функционирования установок для исследования режимов работы компонентов с СЭВМ

2. Разработка электрической структурной, функциональной, принципиальной схем учебного комплекса по интерфейсам ввода-вывода

2.1 Разработка схемы электрической структурной учебного комплекса по интерфейсам ввода-вывода

2.2 Разработка схемы электрической функциональной учебного комплекса по интерфейсам ввода-вывода

2.3 Выбор элементарной базы

2.4 Разработка схемы электрической принципиальной учебного комплекса по интерфейсам ввода вывода

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

микросхема учебный комплекс интерфейс

Интенсивное развитие микропроцессорной техники обуславливает расширение области применения средств автоматизации управления. В настоящее время микропроцессоры и микроЭВМ широко применяют в качестве основных элементов цифровых вычислительных устройств различного назначения, в частности устройств обработки информации.

Поступательное развитие микроэлектроники по пути увеличения степени интеграции микросхем и совершенствования технологии их изготовления, привело к появлению микропроцессоров с повышенным быстродействием и разрядностью, например 16-разрядных центральных процессоров серий К588, К1801 и К1810.

Микропроцессоры, построенные на одной БИС, содержат в своем составе устройство управления, реализующее фиксированную для конкретной микросхемы систему команд, и имеют ограниченное количество внешних магистралей. Такими МПК являются 8, 16, 32-разрядные комплекты К580, K1810, К1818, которые составляют основу специализированной ЭВМ радио технических средств.

Микропроцессорная техника относится к наиболее сложным видам техники. Микропроцессорный комплект серии К1810, отличается широкой номенклатурой БИС и высоким быстродействием. Без представления о работе этих процессоров, изучение более сложных процессоров очень проблематично, их изучению уделяется очень большое внимание. Поэтому всё больше требуются специалисты по ремонту и обслуживанию комплексов автоматизации и управления, соответственно они должны знать устройство и принципы функционирования микропроцессорной техники.

Также к группе МПК можно отнести схемы, в которых устройство управления реализовано на основе программируемых логических матриц, содержащих информацию, обеспечивающую выполнение записанной в них системы команд (К587, К1811 и другие).

Сопряжение микро-ЭВМ с большинством периферийных устройств осуществляется в параллельном коде.

Одним из основных направлений в проектировании MП информационно - управляющей вычислительной системой (ИУВС) является выбор совокупности унифицированных аппаратурных, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации алгоритмов взаимодействия различных функциональных устройств ИУВС.

1. Анализ функционирования установок для исследования режимов работы компонентов с СЭВМ

Функциональная организация интерфейсных лабораторных установок и стендов характеризует способы построения и порядок взаимодействия интерфейсных блоков.

Структура интерфейса определяется размерностью и схемой соединения, а также топологией связей. Размерность соединения - число информационных каналов и степень совмещения во времени процессов информационного взаимодействия в интерфейсе. Из-за этого существующие стандартные интерфейсы микро-ЭВМ имеют в основном одноименную структуру. Схема соединения определяет структуру информационного и управляющего каналов и сводится к последовательному, параллельному и параллельно- последовательному вариантам.

Топология связей характеризует взаимное размещение блоков ЭВМ и интерфейсных блоков в пространстве. Она зависит от конструктивного размещения плат интерфейсных блоков и разделяется на внутриблочную и межблочную.

Набор структурных параметров (размерность, схемы соединения, топологии связей) и интерфейсных операторов (функционально-независимых интерфейсных блоков, координации и другие) позволяет систематизировать возможные варианты интерфейсных лабораторных установок и стендов. При этом известно, что структурные параметры характеризуют информационный канал, а интерфейсные операторы характеризуют управляющий канал. Среди технико-экономических показателей можно выделить пропускную способность интерфейса, вместимость, надежность и стоимость лабораторной установки.

Под пропускной способностью понимается время передачи единицы информации между устройствами разрабатываемого устройства. Она зависит от времени, необходимого для установления связи, передачи единицы информации между устройствами интерфейсной лабораторной установки. Следовательно, пропускная способность зависит и от схемы соединения, топологии шин, способов реализации операторов селекции и синхронизации.

Вместимость характеризуется максимальным числом устройств, которые могут быть подключены к интерфейсу без использования дополнительных средств eё расширения. Она зависит от системы адресации приемопередающих элементов и условия конструктивной реализации. Вместимость тесно связана с остальными характеристиками интерфейсов - ее увеличение снижает значение пропускной способности и надежности и повышает стоимость разрабатываемого устройства.

Согласно современным представлениям под надежностью понимается свойство изделия (элемента, узла, устройства, машины, системы) выполнять заданные функции, сохраняя во времени свои характеристики в установленных пределах при определенных режимах и условиях использования, технического обслуживания, режимах хранения и транспортирования.

При анализе и оценке надежности какого-либо объекта приходится иметь дело со случайными событиями и величинами, что заставляет использовать понятия и методы теории вероятности.

Надежность разрабатываемого устройства определяется безотказностью, достоверностью функционирования и характеристиками обслуживаемости, в первую очередь ремонтопригодностью (восстанавливаемостью после отказов), восстанавливаемостью информации после сбоев и проверкопригодностью. [4]

Обычно оценке стоимости интерфейсной лабораторной установки включают затраты на интерфейсные блоки, систему электропитания, конструкции и кабели связи.

Для формирования требований, предъявляемых к лабораторным установкам и стендам, необходимо проанализировать имеющиеся виды интерфейсных лабораторных установок и стендов.

Лабораторный стенд, представленный на рисунке 1.1 предназначен для исследования параллельного интерфейса (ПИ) в ручном режиме.

Лабораторные установки с автоматизированным режимом работы предназначена для автоматизированного выполнения лабораторных работ. Структурная схема представлена на рисунке 1.2 и включает в себя:

- Блок параллельного интерфейса (ПИ).

- Тактовый генератор (ТГ).

- Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

- Контроллер устройства отображения (КУО).

- Устройство отображения (УО).

Недостатком этой лабораторной установки является то, что нет возможности проверить ПИ по отдельным командам, которые необходимы для работы ПИ в отдельных режимах.

Также недостатком является также то, что при пропуске команды, то есть в случае, если не успеть зафиксировать результат, то необходимо начинать процедуру проведения лабораторной работы заново. Также нет возможности выполнения лабораторной работы по этапам, что было возможно в лабораторной установке, рассмотренной выше, следовательно, при сбое системы необходимо программу выполнять заново.

Одним из основных представителей МПК с фиксированным набором команд является К580. [8]

Комплекс предназначен для изучения специфики построения микро-ЭВМ на базе МП БИС с фиксированным набором команд, исследования работы и методов программирования БИС.

Рисунок 1.1 - Структурная схема лабораторного оборудования для

исследования параллельного интерфейса в ручном режиме

Рисунок 1.2 - Структурная схема лабораторного оборудования для

автоматизированного выполнения лабораторных работ

2.1 Разработка схемы электрической структурной учебного комплекса по интерфейсам ввода-вывода

На основе анализа существующих лабораторных установок и стендов, выдвинутых технических требований к учебному комплексу следует, что разрабатываемый учебный комплекс должен иметь универсальную структуру.

Учебный комплекс, имеющий универсальную структуру, позволяет наглядно иллюстрировать работу реальной микропроцессорной системы и состоять из нескольких лабораторных установок. К лабораторной установке с универсальной структурой можно отнести УМПК1810, структурная схема которого представлена на (рисунке 2.1). Данная лабораторная установка позволяет наглядно проследить процессы, протекающие в параллельном интерфейсе, за это отвечает блок параллельного интерфейса (БПИ), а также блок клавиатуры и дисплея (БКД). Наглядно проследить процессы, протекающие в параллельном интерфейсе, способствует подключение блока запоминающих устройств (БЗУ) и блока дешифрации адреса (БДА), что также упрощает схему.