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

Являясь специфическим оборудованием, лабораторная установка УМПК1816 удовлетворяет следующим требованиям:

- Возможность проведения экспериментов, с внутренними элементами, изучая их программирование и исследование различных режимов работы.

- Изучение методов разработки и отладки программного и схемотехнического обеспечения, а также методов отыскания неисправностей.

УМПК1816 имеет открытую структуру, позволяющую ей обладать свойством универсальности. [3]

С учетом необходимости гибкого изменения структуры и программного обеспечения в зависимости от целей и задач обучения комплекс построен на основе трех модулей.

Все модули являются функционально завершенными устройствами, позволяющими решать задачи различных этапов изучения построения микроконтроллеров на основе УМПК1816.

Базовый модуль (БМ) УМПК-48/ВМ, представленный на (рисунке 2.3) включает в свой состав:

- Однокристальная ЭВМ (ОЭВМ) КМ1816ВЕ48.

- Схему пошагового выполнения программ (СхПВП).

- Линии ввода-вывода (ЛВВ).

- Буферы магистралей данных (БМД).

- Буферы магистралей управления (БМУ).

- Схема формирования магистрали адреса (ФМА) для подключения внешних запоминающих устройств (ЗУ).

Использование комплекса УМПК48 в качестве базового оборудования, для проведения учебного процесса, позволяет охватить весь круг проблем разработки однокристальных ЭВМ. Учебный процесс можно условно разбить на два этапа.

Рисунок 2.3 - Структура конструкции универсального лабораторного оборудования серии 1816

На первом этапе выполняются лабораторные работы, направленные на изучение особенностей самой однокристальной ЭВМ: структуры, функционирования и программирования ее элементов (линий ввода-вывода, таймера, счетчика и так далее), временных диаграмм работы, системы команд и ориентированных на нее алгоритмов обработки информации, организации различных интерфейсных функций (параллельного и последовательного ввода-вывода данных, временных интервалов, прерываний и так далее).

На втором этапе обучения выполняется цикл работ, направленных на изучение способов расширения возможностей однокристальных ЭВМ за счет использования комплектов БИС серии 580, внешних ЗУ и тому подобное, организации отладочных режимов работы (пошаговое выполнение программ, эмуляция памяти команд), программного освоения разработки схемотехнического и программного обеспечения микроконтроллеров различных объектов, исследования способов применения кросс-средств при разработке и отладки программ для однокристальных ЭВМ, а также за счёт изучения методов отыскания неисправностей. В новом варианте комплекса, все средства, обеспечивающие возможность проведения экспериментов по исследованию функционирования однокристальных ЭВМ, и их наглядность сохранены.

Несмотря на более высокую сложность, базовое оборудование может также применяться в учебном процессе для макетирования устройств сопряжения с объектом или интерфейсом, необходимых пользователю.

Учитывая тактико-технические требования, и проведенный анализ существующих лабораторных установок, определена структура разрабатываемой лабораторной установки, приведенной на (рисунке 2.4):

- Блок параллельного-последовательного интерфейса (ППИ).

- Блок тактового генератора и синхроимпульсов (ТГиС).

- Узел сброса (УС).

- Блок постоянного запоминающего устройства (ШУ).

- Контроллер устройства отображения (КУО).

- Блок клавиатуры и отображения (БКО).

- Формирователь отдельных команд (ФОК).

Состав данного учебного комплекса соответствует тактико-техническим требованиям к лабораторным установкам.

В ПЗУ зашита программа, которая включает в себя набор заданий для реализации определенных процедур. Программа позволяет выполнять задания для исследования параллельного интерфейса в ручном и автоматизированном режимах управления.

Рисунок 2.4 - Структурная схема учебного комплекса для исследования режимов работы параллельного - последовательного

интерфейса

Для выборки команд из ПЗУ служит блок ТГиС, который включает в себя тактовый генератор и схему образования синхроимпульсов. Тактовый генератор служит для обеспечения тактируемыми импульсами лабораторную установку при ее работе в автоматизированном режиме. Одиночные синхроимпульсы применяются для работы в ручном режиме, при выборе одиночных команд и при работе в режиме с определенным набором команд.