Автоматическая система управления

Скачать

Разработка структурной схемы автоматической системы управления на комплекте КР580. Характеристика общих принципов построения устройства. Расчет и выбор элементной базы. Микропроцессор и вспомогательные устройства. Организация ввода-вывода информации.

Размер: 573,5 K
Тип: курсовая работа
Категория: Коммуникации и связь
Скачать

Другие файлы:

Автоматическая система пожаротушения технологического помещения ИТС в здании Банка
Автоматическая система газового пожаротушения помещения. Основные виды пожарной нагрузки в защищаемом помещении. Хранение огнетушащего вещества. Сигна...

Автоматическая система управления объектом
Понятие автоматизации управления объектами с помощью микроЭВМ. Цифровой, импульсный, аналоговый, программно-управляемый виды ввода данных. Ввод-вывод...

Автоматическая система управления котельной установкой сельскохозяйственного предприятия
Разработка проектной документации по автоматизации котельной установки сельскохозяйственного предприятия. Параметры контроля и управления, сигнализаци...

Автоматическая система управления каскадом микро-ГЭС на базе SCADA System
Общая характеристика гидроэлектростанций Республики Беларусь. Разработка автоматизированной системы управления каскадом малых и микро гидроэлектростан...

40-мм американская автоматическая зенитная пушка М-1 ("БОФОРС")
Книга содержит краткое описание 40-мм американской автоматической зенитной пушки М-1 ("БОФОРС"): Общие сведения, устройство, боевая служба пушки, сист...


Краткое сожержание материала:

Размещено на http:///

Размещено на http:///

Министерство образования и науки Украины

Севастопольский национальный технический университет

Кафедра радиотехники и телекоммуникаций

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему «Автоматическая система управления»

по дисциплине «Цифровые устройства»

Выполнил: Савочкин Д.А.

Принял: ассистент Лукьянчук Г.А.

Севастополь 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Техническое задание

1. Разработка структурной схемы автоматической системы управления

2. Общие принципы построения устройства

3. Микропроцессор и вспомогательные устройства

3.1 Микропроцессор

3.2 Системный контроллер

3.3 Буферный регистр

4. Оперативное запоминающее устройство

5. ПЗУ и РПЗУ

6. Организация ввода-вывода

Выводы

Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время широко используются микропроцессорные устройства и системы. Их назначение и область применения очень велика. Так, различного рода микропроцессорные системы используются и в быту, и на предприятиях для управления многими исполнительными устройствами, такими как автоматизированные системы управления и промышленные роботы, также используются как неотъемлемые части многих измерительных комплексов. Такое обширное распространение микропроцессорные системы получили благодаря их неоспоримым качествам, таким как высокие функциональные возможности и эксплуатационные характеристиками, придавшие средствам вычислительной техники и автоматики качественно новые свойства: появились и получили широкое распространение микрокалькуляторы, микро-ЭВМ, персональные ЭВМ, интеллектуальные роботы, системы автоматизированного проектирования и конструирования. Такие характеристики микропроцессоров как малые габариты, масса, потребляемая мощность и энерго- и материалосберегающие технологии, унифицированность и надёжность позволили применять их в областях, в которых использование традиционных средств вычислительной техники было принципиально невозможным. В настоящей курсовой работе детально рассмотрено устройство автоматической системы управления как фундаментальной единицы любого автоматизированного процесса. Задачей контроллера является обеспечение обмена данных между двумя и более устройствами, которые не могут быть подключены между собой непосредственно. Также контроллер может выполнять функции, существенно облегчающие работу центрального процессора. В данной курсовой работе будет детально рассмотрена автоматическая система управления на базе микропроцессора КР580ВМ80А, который является аналогом микропроцессора фирмы INTEL i8080A.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Целью данного курсового проекта является разработка автоматической системы управления, которая соответствовала бы следующим параметрам:

Тип микропроцессора - КР580ВМ80;

Объём ОЗУ - 40 кБ;

Объём ПЗУ - 10 кБ;

Объём РПЗУ - 5 кБ;

Тип ОЗУ - динамическое;

Число каналов - 4;

Число выходных каналов - 4;

Датчики цифровые;

Исполнительные механизмы аналоговые Uвых = 5 В на R = 1 КОм.

1. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА

Любая система обработки информации, построенная на основе микропроцессора (МП), содержит большое число функциональных устройств, главным из которых является МП. Все устройства должны иметь стандартный интерфейс для подключения к информационной шине.

Структурная схема разрабатываемого устройства представлена на рис. 1.

Рис. 1 -- Обобщённая структурная схема.

ЦПУ -Центральное процессорное устройство;

ЗГ -- Задающий генератор;

СК - Системный контроллер.

ОЗУ -- Оперативное запоминающее устройство.

ПЗУ -- Постоянное запоминающее устройство.

РПЗУ -- репрограммируемое ПЗУ (PROM)

КДП -- контроллер динамического ОЗУ.

ЦАП -- цифро-аналоговый преобразователь.

2. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ УСТРОЙСТВА

Целью курсового проекта является построение автоматической системы управления на базе процессора КР580ВМ80, имеющей 40 килобайт динамического ОЗУ, 10 килобайт репрограммируемой памяти, 5 килобайт программируемой памяти.

В основу системы положен микропроцессор КР580ВМ80 , имеющий 8-ми разрядную шину данных, 16-разрядную шину адреса. Тактовые импульсы и некоторые другие сигналы формируются генератором тактовых импульсов. ПЗУ содержит необходимые программы начальной инициализации микроконтроллеров, обеспечивающих ввод/вывод. Модуль ОЗУ Содержит контроллер динамической памяти, чтобы регенерировать информацию в микросхемах памяти, принимать запросы от ЦП и выдавать ему требуемое; есть шинные формирователи для приема информации с шины и гарантии согласования по уровням.

Центральный процессорный модуль включает в себя микропроцессор, предназначенный для выполнения роли центрального устройства управления и устройства арифметико-логического преобразования данных. В качестве устройства управления он генерирует последовательности синхронизирующих и логических сигналов, которые определяют последовательность срабатывания всех устройств и компонентов схемы. Микропроцессор задаёт и последовательно осуществляет микрооперации извлечения команд программы из памяти системы на расшифровку и исполнение, тем самым осуществляя реализацию принципа программного управления. В состав ЦПМ также входят:

генератор тактовых импульсов (ГТИ);

шинные формирователи (ШФ);

системный контроллер.

Генератор тактовых импульсов предназначен для выработки тактовых синхросерий, управляющих работой МП и сигналов начальной установки и готовности, синхронизироанные тактовыми импульсами, а также сигнал для фиксации слова-состояния МП, формирования сигналов, управляющих памятью и внешними устройствами и буферизации шины данных. Шинные формирователи используются для повышения нагрузочной способности микросхем. В качестве шинного формирователя может также использоваться буферный регистр. Логика выборки кристаллов ОЗУ/ПЗУ позволяет сохранить число корпусов на плате и стандартизировать монтажную схему независимо от распределения физической памяти в адресном пространстве. Память микропроцессора физически реализуется в виде иерархической структуры, состоящей из ряда уровней. Верхние уровни строятся на основе полупроводниковых постоянных и оперативных запоминающих устройств, а также - на основе магнитных внешних запоминающих устройств. Полупроводниковые постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) предназначены для хранения заранее записанных данных и используются только в режиме чтения информации. Они энергонезависимые, т.е. сохраняют информацию при выключении питания и имеют высокую скорость работы. Полупроводниковые оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) работают в режимах оперативной записи и чтения данных в темпе микропроцессора. Полупроводниковые ОЗУ энергозависимы, то есть теряют информацию при выключении питания.

В простейших случаях устройства ввода-вывода подключаются к шинам через порты, а в более сложных - с помощью специальных устройств, называемых интерфейсом. В узком смысле слова под интерфейсом понимают устройство сопряжения (согласования) модулей микроЭВМ. При использовании сложных периферийных устройств, он выполняет роль переводчика с одного языка программирования на другой, согласовывает форматы данных, осуществляет синхронизацию обмена данными. Помимо этого, интерфейс выполняет функции портов - производит дешифрацию адреса, обеспечивает двунаправленность работы шины данных. Программируемый параллельных адаптер предназначен для организации параллельного обмена данными между МПС и внешними устройствами (клавиатура, индикатор). В зависимости от вида взаимодействия МП, памяти и устройства ввода-вывода различают три способа обмена данными:

программный;

с прерыванием программы;

с помощью прямого доступа к памяти.

Способ обмена данными с прерыванием программы может возникнуть при эксплуатации ЭВМ в условиях повышенного риска (медицина, авиация и т.д.), когда требуется немедленная передача данных в МП для внеочередной их обработки и выработки управляющих сигналов, нормализирующих обстановку. Для обеспечения этого режима используется контроллер прерываний, предназначенный для фиксации запросов на прерывание, установления приоритетов запросов на прерывание, выдачи на ШД последовательно 3-х байт команды вызова подпрограммы обработки прерываний - Call, опроса внешних устройств (ВУ) и маскирование запросов на прерывание. Несколько контроллеров прерывания могут соединяться каскадно для расширения числа уровней прерывания до заданного.

Третий способ обмена данными осуществляется с помощью режима прямого доступа к памяти, при котором данные между внешним устройством и памятью обмениваются напрямую, минуя микропроцессор. Этот режим реализуется при помощи...