Разработка микропроцессорной системы управления объектом

      В режиме 0 счетчик функционирует как программируемый таймер. Сигнал OUT после занесения управляющего слова имеет низкий уровень. Уменьшение содержимого счетчика под действием импульсов, поступающих на вход счетчика CLK, начинается сразу же после занесения в счетчик начального значения, причем на счетчик воздействуют только импульсы, поступающие при высоком уровне сигнала G. Если во время работы микропроцессор осуществляет занесение нового начального содержимого, то после первого байта счет останавливается, а после второго - счет начинается с нового начального значения.

      В режиме 1 счетчик используется в  качестве программируемого одно вибратора. Сигнал OUT снимается при поступлении  первого импульса после установки  сигнала G. При окончании счета  сигнал OUT устанавливается. Занесение в счетчик нового значения при низком уровне сигнала OUT не изменяет длительности отрабатываемого импульса. Вновь занесенное значение определяет длительность импульса на выходе OUT после следующего положительного фронта сигнала G. Текущее положение счетчика может быть считано в микропроцессор в любой момент времени. Сигнал OUT появляется при поступлении n+1 -го импульса после последнего положительного фронта сигнала G, в связи с чем повторный запуск может быть осуществлен до окончания отрабатываемого импульса.

      В режиме 2 счетчик используется в  качестве делителя частоты. Выходной сигнал OUT имеет низкий уровень в течение одного периода поступающих на вход CLK импульсов. Период выходных импульсов OUT составляет n периодов входных импульсов; где n - начальное содержимое счетчика. При занесении в счетчик нового начального значения отрабатываемый период выходных импульсов OUT не изменяется. Занесенное значение определяет длительности последующих периодов. При поступлении на счетчик сигнала G низкого уровня сигнал OUT всегда имеет высокий уровень. Положительный фронт сигнала G инициирует счет с начального значения. Таким образом, сигнал G может быть использован для синхронизации работы счетчика.

      Режим 3 отличается от режима 2 тем, что выходной сигнал OUT в течение одной половины периода имеет высокий уровень, в течение другой половины периода - низкий уровень. Если загружаемое в регистр значение n нечетно, то высокий уровень сигнала OUT сохраняется до поступления (n+1)/2 -го импульса. При занесении нового начального значения во время работы счетчика последний начинает функционировать в соответствии с этим значением после первого изменения уровня сигнала OUT.

      В режиме 4 после загрузки управляющего слова выход OUT имеет высокий уровень. После занесения начального значения счетчик начинает работать. По окончании счета сигнал OUT сбрасывается, а при поступлении следующего импульса на вход CLK вновь устанавливается. Занесение в счетчик нового начального значения влияет только на следующий временной интервал. Снятие сигнала G останавливает счет, а его повторная установка вызывает работу счетчика с начального значения.

      В режиме 5 счет начинается после поступления положительного фронта на вход G. Сигнал OUT сбрасывается после окончания счета и при поступлении следующего - устанавливается. Считывание содержимого любого счетчика может быть выполнено микропроцессором двумя способами. В простейшем случае считывание осуществляется одной или двумя командами IN ( ввод ) в зависимости от значения разрядов D4, D5, ранее записанного в специальный регистр управляющего слова.

      При этом для получения стабильного  результата во время операции считывания должно быть запрещено изменение содержимого счетчика. Запрет может осуществляться либо сигналом G, либо с дополнительными логическими схемами, запрещающими поступление сигналов на вход счетчика CLK.

      Для считывания содержимого любого счетчика без нарушения операции счета микропроцессор заносит в БИС КР580ВИ53 управляющее слово с нулевыми разрядами D4, D5. Значение разрядов D0-D3 при этом несущественно. Содержимое заданного счетчика копируется в специальном буфере, откуда считывается обычным способом. Следует отметить, что в любом случае операция считывания ( 1 или 2 байта )должна быть проведена полностью.

            Применение микросхемы К580ВИ53 позволило использовать микропроцессор для выполнения других операций во время выдачи стробирующих импульсов.

      Интервальный  таймер для нами разрабатываемой  МПС программируется таким образом, что СЧ0 работает как делитель входной  частоты. Это необходимо для того, чтобы получить миллисекундный диапазон для выдачи У3. СЧ1 работает в режиме 0, т.е. в режиме программируемой задержки, время задержки равно У3, время задержки можно увеличить кнопкой КН3. СЧ2 работает в режиме 3, т.е. как генератор прямоугольных импульсов, длительность периода равна У2

     

      Рис.8. Формат управляющего слова таймера 

Табл. 6 назначения выводов

 

     Рис.9 

     Оперативное запоминающее устройство КМ132РУ2

      Микросхемы  могут работать в режимах записи, считывания и хранения информации. У микросхемы КМ132РУ2 доступ к накопителю (в режиме записи или считывания) возможен только при соответствующих комбинациях сигналов CS. При необходимости по входам CS можно осуществлять логические совпадения сигналов CS. Если это не требуется, то не работающие входы CS можно подключить к соответствующим уровням.

      ОЗУ предназначено для кратковременного хранения текущей информации, относящейся  к решаемой задаче. В ОЗУ статического типа в качестве запоминающего элемента используются триггеры. Режим работы микросхемы задается сигналами, поступающими на управляющие входа со схемы управления.

      Условно графическое обозначение микросхемы приведено на рисунке 10:

 

     Постоянное  запоминающее устройство К573РФ1.

      ПЗУ предназначено для постоянного  хранения программы. Чтение информации из микросхемы задается сигналами, поступающими на управляющие входы со схемы  управления.

 
 

3. Реализация прерывания

      Для осуществления прерываний в МПС могут использоваться различные аппаратные средства, в частности в схеме, показанной на рис.12. Первый триггер служит для предотвращения "дребезга" контактов кнопки КН2, второй – для выдачи запроса (INT) на прерывание в микропроцессор. После поступления от микропроцессора подтверждения запроса (INTA) на прерывание на шину данных микропроцессора подается код команды RST3, соответствующей реализуемому нами уровню прерывания

     

     рис.12.

 

4. Описание электрической принципиальной схемы

      При включении микропроцессорной системы, происходит начальная установка  микропроцессора. После чего начинает выполняться программа. Во время  выполнения программы, процессор можно  сбросить в исходное состояние, путем включения кнопочного переключателя S1. Выполнение программы можно прервать с помощью кнопочного переключателя S2, который вызывает переход микропроцессора на обработку прерывания. Обмен информации производят по трем магистралям: ШД, ША, ШУ.

      Для управления работой МПС вырабатывает управляющие сигналы: MEMR, MEMW, IOR, IOW.

      Для ввода-вывода информации используется параллельно-периферийный адаптер (ППА) КР580ВВ55.

      Для выбора одного из каналов используются входы А0, А1, а для выбора самого устройства применяется сигнал CSВВ55, который является разрядом адреса проведенным через комбинационную схему.

      ППА адресуется портами А-00h, В-01h,  С-02h, РУС-03h.

      Порт A предназначен для ввода константы X, порт B для ввода константы K, а порт C вывода функций Y1 и управления индикацией.

      Для организации временных интервалов при работе МПС используется интервальный таймер КР580ВИ53. Процесс формирования временных интервалов в каждом канале будет инициализироваться внешними сигналами, подаваемые на вход разрешения работы.

      Работа  схемы тактируется сигналами  внешнего генератора с частотой 2МГц. Входы А0, А1, используются для активизации  одного из каналов или регистра управления, а выбор самого интервального  таймера 3 разрядом адреса проведенным через комбинационную схему (CSВИ53): СЧ0-04h, СЧ1-05h, СЧ2-06h, РУС-07h.

      Режим работы микросхемы КР580ВИ53 задаются при  начальной установке. Каналы схемы  полностью не зависят друг от друга, и каждый может иметь свой режим работы. Интервальный таймер программируется таким образом, что СЧ0 работает как делитель входной частоты. Это необходимо для того, чтобы получить миллисекундный диапазон для выдачи У3. СЧ1 работает в режиме 0, т.е. в режиме программируемой задержки, время задержки равно У3, время задержки можно увеличить кнопкой КН3. СЧ2 работает в режиме 3, т.е. как генератор прямоугольных импульсов, длительность периода равна У2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Блок-схема алгоритма.

 Реализуемая нами МПС работает в соответствии алгоритмами представленными на рисунках.

     Рис 13 Основной алгоритм Рис. 14 Алгоритм прерывания

      После начальной установки начинается выполнение программы по заданному  алгоритму. Вначале в указатель  стека загружается адрес вершины  стека, затем программируется ППА и ИТ вводятся значения Х и К, после чего разрешаются прерывания. Затем производятся вычисления значения У3 и в СЧ1 загружается У3. После этого выполняется процедура выполнения прерывания RST3, это прерывание вычисляет значение У2, который заносится в СЧ2 интервального таймера. После возвращения в основную программу, происходит вычисление У1 и управление индикацией, на эти значения сначала накладываются маски, а затем происходит логическое сложение полученных результатов маскирования. Полученный байт выводится через порт С. После вывода байта С происходит прием операндов: Х через порт А, К через порт В, программа возвращается на вычисление У1 и управление индикацией. У2 вычисляется с новыми значениями Х и К, только после принудительного прерывания. У3 вычисляется один раз.

 

6. Карта распределения адресного пространства памяти и портов.

  Карта распределения памяти           Карта распределения устройств ввода/вывода

 

7. Таблица потребления тока

 

8. Оценка ёмкости ПЗУ и ОЗУ

     Объем ПЗУ определяется по результатам трансляции программы алгоритма работы МПС. В нашей МПС необходимый объем ПЗУ составляет 155 байт (9Bh)