Курсовая работа: Устройство контроля интенсивности движения через мост
6. Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
7. Список использованной литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Приложение А. Листинг управляющей программы . . . . . . . . . . 16
Приложение Б. Карта прошивки памяти программ . . . . . . . . . . 21
1. ВВЕДЕНИЕ.
Широкое внедрение во все сферы человеческой деятельности получила микропроцессорная техника. Этот процесс неразрывно связан как с развитием многочисленных сложных технических разработок, так и с уровнем подготовки в этой области специалистов самого различного профиля.
Микропроцессоры, как основа совершенно нового поколения интеллектуальных машин, встречаются повсюду. В настоящее время микропроцессорные системы широко внедряются во все сферы учебной, научной и производственной деятельности. Вследствие создания программируемого элемента, называемого микропроцессором, можно рассчитывать на ускорение разработок искусственного интеллекта.
Электронные вычислительные машины широко используются с 50-х годов. Сначала это были ламповые и дорогие машины, предназначенные для административно-управленческих целей, доступные только крупным предприятиям. Из-за появления нового элемента - микропроцессора структура и формы вычислительных машин изменились. Микропроцессор - это интегральная схема (ИС), обладающая такой же производительностью при переработке информации, что и большая ЭВМ. Более точно - это очень сложное программируемое устройство малых размеров, представляющее собой большую интегральную схему (БИС). Электронные вычислительные машины работают в соответствии с загружаемой в них программой, микро-ЭВМ действуют по такому же принципу, она содержит микропроцессор и, по меньшей мере, один какой-либо либо тип полупроводниковой памяти.
Выполнение курсового проекта требует от будущего специалиста промышленной электроники обязательных знаний не только о микропроцессорах и микропроцессорных системах в общем, т. е. сведениями об её аппаратной и программной частях, но и о различных аспектах архитектуры, функционирования и применения микропроцессоров и микропроцессорных систем. Курсовой проект позволит студентам укрепить знания в области цифровой и микропроцессорной техники, почувствовать себя специалистами в области разработки этой аппаратуры и её программного обеспечения.
Кроме того, проектирование микропроцессорных систем наряду с организацией центрального процессора, подключением памяти и устройств ввода/вывода информации связано с разработкой прикладных программ на языке ассемблера используемого микропроцессора. Для успешного и эффективного построения микропроцессорных систем необходимо в совершенстве знать их программные возможности и предоставляемые ими средства. На этапе разработки прикладной программы используются различные компьютерные средства поддержки проектирования: кросс-трансляторы, эмуляторы, редакторы текстов, программаторы.
При выполнении курсового проекта прямые интересы проектировщика электронного устройства замыкаются на решении специальных технических проблем: моделирование технического объекта, его эксплуатация и управление, разработки различных видов технологии и оборудования и т. д. В проекте раскрываются сложные вопросы структуры, функционирования, принципов построения аппаратных и программных средств микропроцессоров и микропроцессорных систем.
В курсовом проекте по ЦиМПТ микропроцессор является основой для построения электронного устройства с заданными в техническом - задании функциональными свойствами. Применение однокристальных микроконтроллеров в цифровых электронных устройствах обеспечивает достижение исключительно высоких показателей эффективности при низкой стоимости.
2. КОНКРЕТИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
Конструктивные особенности этого устройства: диапазон рабочих температур, конструктивное исполнение, характеристики аналоговых узлов и т. д.
Устройство ориентировано на установку на четырех полосах проезжей части моста, оно работает в режиме таймера и одновременно счетчика внешних импульсов с входа INТ0, которые создают автомобили, проезжающие по дорожным пластинам (конструктивно они похожи на большие кнопки). По уровню логической "1" входа INТ1 программа выдает на внешнее устройство количество автомобилей в час-пик и час, в которое это количество автомобилей было достигнуто. Контролируемое количество автомобилей не должно превышать 9999 за час, иначе переполнение регистров может вызвать некорректную работу устройства.
Применение микроконтроллера в данном устройстве вызвано задачами подсчета внешних импульсов при параллельной работе часов и выводе нужной информации на цифровые индикаторы и внешнее устройство.
Разработанный прибор по заданным характеристикам и выполняемым им функциям должен выпускаться в специальном корпусе, обеспечивающем температурный режим, не нарушающий работоспособность микропроцессорной системы.
3. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА
Устройство можно спроектировать с применением однокристального микроконтроллера семейства МК51. Микросхемы семейств МК48 и МК51 получили наибольшее распространение среди микросхем такого класса. Использование микросхемы К1830ВЕ51 в данном случае - самый экономичный вариант реализации устройства с удовлетворяющими требованиями быстродействия. Функциональная схема устройства изображена на рисунке 3.1. Для подсчета количества автомобилей к линии пота Р3 (INT0) микроконтроллера подключаем датчики с коммутатором импульсов, c которого снимаем сигнал на вход INТ0 при проезде автомобиля. Датчик формирует импульс с единичным уровнем в тот момент, когда автомобиль проезжает по нему. Принципиальная схема датчика приведена на рисунке 3.2.
Датчик представляет собой гигантские кнопки шириной в половину полосы и длинной 3м. При проезде автомобиля по двум частям полосы дорожного покрытия формируется единичный импульс, который переключает счетный триггер из "1" в "0" и наоборот. В результате на триггере сформируется единичный импульс, соответствующий по длительности времени проезда автомобиля.
Затем, после формирования сигналов с датчиков, информация поступает на коммутатор.
Вывод информации о текущем времени осуществляется через порты Р1 и Р2 и светодиодные семи-сегментные цифровые индикаторы HG1.. HG4, в качестве которых можно использовать индикаторы типа АЛС324А. Индикаторы подключаются к линиям портов микроконтроллера через дешифраторы DD2..DD5, в качестве которых используются микросхемы 514ИД1, преобразующие двоично-десятичное содержимое портов в коды управления цифровыми индикаторами. Начальные установки таймера реального времени задаются кнопками подключенными к линиям Т0 и T1 порта Р3, которые обозначаются на функциональной схеме «час» и «мин». Сразу при включении устройство переходит в режим счета.
Программно реализуется счетчик внешних событий на регистрах R4 и R6, а таймер реального времени на таймере-счетчике Т/С1. Импульс, приходящий с коммутатора вызывает увеличение содержимого счетчика, причем информация о максимальном значении автомобилей и час-пике обновляется каждый час. Время берется из таймера реального времени.
4. АЛГОРИТМ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА
При включении устройства происходит обнуление информации и сброс счетчика коммутатора единичным импульсом Urd. Почти одновременно с этим производится сброс триггеров. Эпюры напряжений на основных элементах устройства приведены на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1. Эпюры напряжений на основных элементах схемы.
Рассмотрим наихудший случай для проектируемой системы: пусть по четырем полосам через датчики одновременно проехали автомобили. Тогда коммутатор будет распределять импульсы следующим образом: на счетчик поступают тактирующие импульсы Uwr, формируется код номера датчика, линию которого надо опросить. Этот код поступает на мультиплексор, который осуществляет подключение соответствующего датчика к микропроцессору. На выходе коммутатора будут информационные импульсы Uвых. При единичном состоянии датчика триггер сбрасывается в "0" импульсом Urst для предотвращения повторного учета "старой" информации.
При каждом приходе импульса по линии INТ0 порта Р3 содержимое регистров R4 и R6 будет увеличиваться, при этом параллельно будет работать таймер реального времени. Каждый час информация будет обновляться, будет происходить сравнение количества автомобилей, проехавших за минувший час через мост с максимальным количеством автомобилей, находящимся в памяти МК.
При поступлении на вход INT1 положительного единичного импульса, через последовательный порт, через регистр сдвига, дешифраторы на семи-сегментные цифровые индикаторы внешнего устройства выводится количество автомобилей, проехавших через мост в час-пик и сам час-пик.
5. РАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ.
Схема алгоритма работы управляющей программы изображена на рисунке 5.1.
После включения устройства производится операция обнуления и установки начальных параметров. Разрешаются прерывания от таймера-счетчика и запускается таймер реального времени, причем.
Счетчик внешних событий, реализованный на регистрах R4 и R6, будет считать количество проехавших автомобилей, обнуляясь каждый час, а информация будет сравниваться с хранимой в памяти и обновляться. Также информация будет обновляться каждые сутки.
 |