Курсовая работа: Вычислитель аналогового сигнала
Таким образом, ОЗУ составит 128 КБайт. Выбираем микросхему
В соответствии с техническим заданием информационно-вычислительная система обработки сигналов должно состоять из следующих устройств: микроконтроллер, ПЗУ, ОЗУ. Клавиатура - 12 функциональных клавиш, устройство ввода аналогового сигнала (подсистема ввода сигнала), LPT-порт и семисегментная индикация, состоящего из 6 столбцов, 2 строк.
Устройство ввода аналогового сигнала имеет два входа, где аналоговый сигнал преобразуется в цифровой код, выставляется на шину данных. Далее эти данные записываются в ячейку памяти ОЗУ для накопления и хранения информации. Сигналы шины адреса фиксируется в регистре адреса. После обработки информации выводится на информационное табло собранное на семисегментных индикаторах.
ПЗУ предназначено для хранения команд программы.
Оперативное управление работой системы осуществляется с клавиатуры.
3. Техническое проектирование
3.1 Разработка принципиальной схемы
3.1.1 Структурная схема устройства
Структурная схема представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема структурная.
Устройство содержит процессорный блок, к встроенным портам которого подключен порт клавиатуры. Через совмещенную шину адреса/данных подключается АЦП - имеющий 2 аналоговых входа, внешнее ОЗУ и блок отображения информации. Сигналы шины адреса фиксируются в регистрах адреса по сигналу ALE.
АЦП управляется специальными сигналами микроконтроллера, ОЗУ – встроенным в микроконтроллер блоком управления внешней памяти, блок отображения – непосредственно сигналами с шины адреса и шины данных.
3.1.2 Функциональная схема устройства
Процессорный блок (Рисунок 2) обеспечивает преобразование полученной информации, управление режимами работы периферийных устройств, инициализацию всего устройства по включении питания.
Основным устройством этого блока является микроконтроллер. Он включает в себя 20-битный центральный процессор, который соединен с контроллером прерываний и с контроллером памяти через 16-битную внутреннюю шину CPU. Расширение этой шины соединяет CPU со встроенными периферийными модулями Дополнительно: по 8-битной шине CPU передаются командные биты от контроллера памяти к регистру команд в регистровом арифметическом устройстве. Тактовую частоту микроконтроллера задает внешняя генерирующая цепочка с кварцевой стабилизацией. Она подключается к его входам XTAL1 и XTAL2. Сброс устройства осуществляется подачей низкого уровня напряжения на вход "RESET". Используемыми при построении системы сбора информации встроенными периферийными модулями микроконтроллера являются: один однонаправленный (вывод) и два двунаправленных восьмиразрядных порта ввода/вывода, программируемый таймер, модуль высокоскоростного ввода/вывода (HSIO), встроенное ПЗУ на 32Кбайт.
Рисунок 2. Процессорный блок.
Два порта ввода/вывода используются в качестве мультиплексированной 16-разрядной шины адреса/данных (сигналы AD0-AD15), которые сами настраиваются на этот режим при включении питания.
Для формирования сигнала адреса для ОЗУ и внешних устройств используется регистр адреса, запись в который происходит при активном уровне сигнала ALE. Блок клавиатуры подключается через встроенные порта ввода-вывода процессора.
Рисунок 3. Подключение клавиатуры.
Данные с них считываются при обращении вычислителя к порту.
Блок отображения информации (Рисунок 4) осуществляет вывод данных на семисегментные индикаторы, состоящие из 2 строк и 6 столбцов.
Рисунок 4. Блок отображения информации.
Отображение производится следующим образом: при обращении к соответствующему порту, ПЛМ преобразует поступившую с регистра адреса информацию в сигнал управления SEL1, переводит в активное состояние регистры данных и тем самым разрешает включение разрядов отображаемого символа на индикаторах. Одновременно код с регистров адреса поступает на входы дешифраторов, работа которых также разрешается сигналом SEL1. Запись в дешифраторы осуществляется за два цикла обмена, в зависимости от состояния линии А4 включается дешифратор. В зависимости от поступившего адреса дешифраторы включают тот или иной индикатор.
При работе с АЦП (Рисунок 5) микроконтроллер переходит на адрес 030000, по которому в адресном пространстве системы подразумевается 16-битная ячейка памяти, предназначенная для хранения преобразованного цифрового кода одного из входов АЦП.