НАУЧНЫЕ РАБОТЫ

Розробка мікропроцесорного пристрою системи автоматичного регулювання

“скидає” за допомогою тригера К155ТМ2 сигнал INT. Встановити сигнал INTE=1

можна лише програмно за допомогою команди EI (дозвіл переривання), якою

повинна завершуватись підпрограма обробки переривань.

При такому використанні БЕ реалізується лише один запит на переривання.

Для реалізації восьмирозрядної векторної системи потрібно використовувати

шифратор (ШФ) з вісьмома входами і трьома виводами (КМ155ИВ1). Для простоти

використаємо перший варіант реалізації.

Підключення АЦП до шин МПП в режимі вводу інформації через переривання

при використанні команди RST 7 показане на рис. 4.3.

Рис. 4.3 Підключення АЦП до шин МПП в режимі вводу інформації через

переривання при використанні команди RST 7.

4.2 Вибір ЦАП

В ЦАП цифрова інформація вводиться у вигдяді паралельного цифрового

коду перетворюваного числа, а аналоговий сигнал на виході є носієм

інформації.

Будь-який ЦАП складається з суматора і резистивної схеми. Резистивна

схема може бути реалізована двояко:

V на основі зважених резисторів;

V на основі матриці R-2R.

Приведемо порівняльну характеристику деяких восьмирозрядних ЦАП (так як

розрядність вихідного сигналу y(t) – 8 біт):

Таблиця 4.2

|Мікросхема |Абс. |Нелінійність|Час |К-ть |Час |

|К1118ПА1 |-5;5 |-0,5;0,5 |20 |16 |6 |

|К1118ПА3 |-2;2 |-0.195;0,195|10 |24 |— |

[4, ст. 110]

Цих дві ВІС сумісні з логікою ЕСЛ. Для того, щоб не ускладнювати схему

для узгодження з ТТЛ-логікою, я використаю 10-розрядну ЦАП, а лишні виводи

заземлю.

Опишемо швидкодіючий ЦАП К572ПА1, який призначений для перетворення

двійкового коду у струм, містить 10 розрядних струмових перемикачів і

генератор струмів і побудований на основі матриці R-2R. Ця мікросхема

характеризується малою споживаною потужністю і достатньою вихідною

швидкодією (час перетворення становить 5 мкс). К572ПА1 – ЦАП перемножуючого

типу. Поставляється в герметичному корпусі типу 201.16-8. Корпус

металокерамічний; містить 16 виводів (двохрядне розміщення виводів).

Виконанна на КМОН – технології з полікремнієвим затвором. В склад ЦАП-а

входитьпрецезійна полікремнієва резистивна матриця типу R-2R, підсилювачі-

інвертори (ПІ) для керування ключами, струмові двохполярні ключі, виконані

на КМОН транзисторах.

Для роботи ЦАП в режимі з виходом по напрузі до ІС підключається ДОН і

операційний підсилювач з колом зворотнього зв’язку, яке працює в режимі з

сумуванням струмів.

Метод перетворення, що використовується в ІС К572ПА1, передбачає

сумування у відповідності до заданого значення двійкового коду всіх

розрядних струмів, які є зваженими по двійковому законі і пропорційних

значенню опорної напруги на виводі 15.

Нумерація і призначення виводів мікросхеми:

1-2 – аналогові виходи;

3 – земля;

4-13 – цифрові входи;

14 – напруга живлення;

15 – опорна напруга UREF;

16 – вивід резистора зворотнього зв’язку;

Ucc=-5,2В, UREF=-15В, струм споживання – 2мА.

Значення струмів на виводах 1 і 2 в результаті цифро-аналогового

перетворення визначаються за формулами:

[pic] (4.1)

[pic], (4.2)

де [pic] – значення двійкового розряду на цифровому виводі [pic],

[pic] - інверсне значення,

UR – значення опрної напруги.

Двійковий закон розподілення струмів зберігається при умові рівності

виходів 1 і 2. Це забезпечує підключенню виводу 1 до інвертованого входу

ОП, який включений у ланцюг зворотнього зв’язку. Неінвертований вхід ОП

з’єднується з виходом 2 із шиною аналогової землі. При цьому здійснюється

перетворення струму на виході 1 на пропорційну йому напругу на виході ОП.

Резистор зворотнього зв’язку визначає значення коефіцієнта значення

перетворення і напругу у кінцевій точці шкали.[4, ст.50]

При появі на одному з виходів ЦАП напруги високого рівня струм

відповідної гілки резистивної матриці поступає на вихід 1, а при подачі

низького рівня – на вихід 2. Для досягнення стабільності основних

параметрів перетворення при впливі зовнішніх дестабілізуючих факторів до

мікросхеми підключають резистор зворотнього зв’язку. В ЦАП КР580ПА1 він

може бути розміщений всередині мікросхеми або підключатися ззовні,

При вживанні джерела опорної напруги [pic] з використання підключення

резистора зворотнього зв’язку, розміщеного на кристалі, крок квантування

мікросхеми складає 10мВ. В режимі однополярного сигналу вихідна напруга

визначається за формулою:

[pic], тобто зв’язок між вихідною напругою і двійковим кодом є таким:

000…00 0

000…01 2-8UREF

100…00 2-1UREF

111…11 (1-2-8) UREF.

UREF по окремих гілках задає значення струму.

Варіант схеми підімкнення ЦАП до МП пристрою, який забезпечує уніполярний

вихід, зображений на малюнку:

Рис. 4.4 Схема підімкнення ЦАП до МПП

В даній схемі конденсатори С1, С2, С3 використовуються для знищення

завад у ланцюгах. В якості С2 і С3 можуть виступати

К520-24, а в якості С1 – КМ-56-П33. Для захисту виводів 1 і 2 ЦАП від

випадкового попадання від’ємної напруги їх підключають через обмежувачі на

діодах Шоткі (наприклад, це може бути мікросхема КД514А).

Для нормальної роботи ЦАП використовують зовнішні елементи: ІОН,

струмозадаючий резистор, конденсатор частотної корекції, резистор

компенсації зміщення нуля.

5. Програма вводу інформації

через АЦП і виводу через ЦАП

ДЛя СПРяЖЕННя АЦП і ЦАП З МП ДОЦіЛЬНО ВИКОРИСТАТИ ПРОГРАМОВАНИЙ

ПАРАЛЕЛЬНИЙ іНТЕРФЕЙС (ППІ) КР580ВВ55. ПРИ ПРОГРАМНОМУ ОПИТУВАННі АЦП МОЖНА

ВИКОРИСТАТИ РЕЖИМ 0 ППІ, А ПРИ ВВОДі чЕРЕЗ ПЕРЕРИВАННя - РЕЖИМ 0 АБО 1. В

ЗАЛЕЖНОСТі ВіД ЗНАчЕНЬ РОЗРяДіВ КЕРУЮчОГО СЛОВА 4, 3, 1, 0 МОЖЛИВі 16

РіЗНИХ КОМБіНАЦіЙ СХЕМ ВВОДУ/ВИВОДУ. ПРИ ВВОДі іНФОРМАЦія ВіД ЗОВНіШНіХ

ПРИСТРОїВ НЕ ЗАПАМ’яТОВУєТЬСя В РЕГіСТРАї ПОРТіВ, А ПЕРЕДАєТЬСя

БЕЗПОСЕРЕДНЬО НА ШИНУ ДАНИХ ПО СИГНАЛУ чИТАННя НА ВХОДі [pic]. ІНФОРМАЦія

НА ВХОДАХ ПОРТіВ ПОВИННА БУТИ ВСТАНОВЛЕНА ДО ПОяВИ СИГНАЛУ чИТАННя і

ЗБЕРіГАТИСЬ ПіСЛя ЙОГО ЗАКіНчЕННя. ППІ В РЕЖИМі 0 ВИКОРИСТОВУєТЬСя ДЛя

ПОБУДОВИ ПРОГРАМНИХ КАНАЛіВ ВВОДУ/ВИВОДУ З ОБСЛУГОВУВАННяМ ПО ПРОГРАМі. [8]

Так як ввід/вивід здійснюється за допомогою паралельного інтерфейсу, то

для проведення даної операції треба ініціалізувати КР580ВВ55. Керуюче слово

виглядає так:

Рис. 5.1 Керуюче слово ініціалізації ППІ

Виберемо наступні адреси портів:

А – А0Н;

В – A1H;

С – A2H;

РКС – A3H.

Керуюче слово заноситься в РКС такою послідовністю команд:

MVI A, 90H

OUT 0A3H

Операція вводу:

IN 0A0H; ввід з каналу А

STA 500Н; вивід по адресі XN значення xn

Операція виводу:

LDA 504Н ;ввід в акумулятор 8-розрядів Yn з комірки YN

OUT 0А1H ;вивід в канал В;

Розряд 4 каналу С керує роботою АЦП (до нього підключений вивід АЦП

“гашення/перетворення”).

Тоді гашення програмується так:

MVI A ,9H ;вивід в С4 одиниці

OUT 0A2H

Перетворення програмується так:

MVI А, 8H ;вивід в C4 нуля

OUT 0A2H

Як вже було зазначено, коефіцієнти а0, b0, C0 та змінні xn, yn-1, yn-2,

yn представляються у пам’яті у вигляді таблиці з початковою адресою 500H.

Програмно це реалізовано так:

|ORG 100H | |

|MVI A, 90H | |

|OUT 0A0H | |

|MVI A, a0 |;занесення коефіцієнту а0 |

|STA 501H | |

|MVI A, b0 |;занесення коефіцієнту b0 |

|STA 502H | |

|MVI A, c0 |;занесення коефіцієнту c0 |

|STA 503H | |

|LXI SP, 4FFH | |

6. Програма цифрової обробки інформації.

АНАЛіЗУЮчИ АЛГОРИТМ ФУНКЦіОНУВАННя МП–ПРИСТРОЮ, МИ БАчИМО, ЩО НАМ

ПОТРіБНО ВИКОРИСТОВУВАТИ ТАКі ОПЕРАЦії:

V множення однобайтового слова на однобайтове;

V додовання однобайтових слів (це можна здійснити за допомогою команди

ADD).

В [2] наведені готові програми для здійснення цих операцій.

1. Множення однобайтових чисел без знаку:

| |B |

|* | |

| |A |

| | |

|H |L |

|10 |MULL88: |LXI H, 0 |

|7 | |MVI D, 0 |

|7 | |MVI C, 8 |

|10 |Z1: |DAD H |

|4 | |RLC |

|16 | |JNC Z2 |

|10 | |DAD D |

|5 |Z2: |DCR C |

|16 | |JNZ Z1 |

|10 | |RET |

Коефіцієнти а0, b0, c0в пам'яті зберігаються у вигляді модуля.

Основна програма враховує, що c0 є від'ємний.

Користуючись алгоритмом програми обробки переривання і вищесказаним,

програма обробки переривання на мові асемблеру буде (вона зберігається за

адресою 8*7)[8]:

|4 |OP: |D1 |;заборона переривань |

|11| |PUSH H | |

|10| |SHLD XNI | |

|5 | |OUT 0A2H | |

|16| |POP PSW | |

|7 | |EI |;Дозвіл переривання |

|10| |RET | |

| | | | |

|10| | | |

| | | | |

|10| | | |

| | | | |

|4 | | | |

|10| | | |

Основна програма, за алгоритмом, починається з ініціалізації мікросхеми

K580ВВ55 для обміну з ЦАП і АЦП, після того АЦП встановлюється (після

гасіння) в режим перетворення вхідного сигналу. Далі іде циклічний

підрахунок і виведення результату.

Основна програма:

|7 | |ORG 100,H | |

|7 | |MVI A, a0 | |

|13 | |STA 501H | |

|13 | |STA 502H | |

|7 | |MVI A, c0 | |

|13 | |STA 503H | |

|10 | |LXI SP, 4FFH | |

|10 | |OUT 0A3H | |

|10 | |OUT 0A2H | |

|7 | |MVI A, 8H | |

|10 | |OUT 0A2H | |

|5 | |MOV B, A | |

|13 | |LDA 501H | |

|13 | |LDA 502H |yn-1 |

|17 | |CALL MULL88 | |

|13 | |STA 504H | |

|17 | |CALL MULL88 | |

|4 | |SUB H |yn-2 |

|13 | |LDA 505H | |

|13 | |LDA 504H |с0*yn-2 |

|13 | |LDA 504H | |

|5 | |MOV A, 8H | |

|10 | |OUT 0A3H | |

|7 | |HLT |; вивід результату |

| | | | |

6.1 Оцінка верхньої граничної частоти фільтру

Оцінку проводимо з точки зору найнижчої швидкодії фільтру. В процесі

виконання програми виконується:

V підпрограма обробки переривань (ОР)

V підпрограма множення (3 рази) (MULL88)

Кількість тактів, за які виконується програма, зведені в таблицю:

Таблиця 6.1

|Основна |400 |1 |400 |

|MULL88 |95 |3 |285 |

|OP |108 |1 |108 |

Кількість тактів для виконання кожної команди взято з [6].

Формулювання теореми Котельникова:

будь-який сигнал, який має скінчений спектр, може бути без втрат

перетворений у цифрову форму і потім відтворений за відліками цього

дискретного сигналу при умові:

[pic](6.1)

Для виконання програми необхідно всього тактів N=793. Для максимальної

частоти f=2.5МГц для МП KР580ВМ80, частота видачі інформації

fвид=2,5МГц/793=3152,6 Гц

За теоремою Котельникова, верхня гранична частота для фільтра складає

fверхнє = fвид /2=3152,6/2=1576,3 Гц (6.2)

7. Опис фрагменту принципової схеми

реалізації системного контролера.

СИСТЕМНИЙ КОНТРОЛЕР КР580ВВ28 ВИКОНУє ТРИ ФУНКЦії:

V фіксація слова стану процесора;

V буферизація шини даних;

V формування частини сигналів, які належать шині керування МПС (при

звернені до ЗП – [pic] і [pic], при звернені до пристроїв

вводу/виводу - [pic] і [pic] , [pic]).

Системний контролер складається з двонаправленої буферної схеми даних,

регістра стану, і декодуючої схеми.

Восьмирозрядна паралельна тристабільна буферна схема даних приймає

інформацію з канала даних МП по виводам D7 – D0 і передає в регістр стану

інформацію стану, на системний канал даних по виводам DB7 – DB0 видає дані

у циклі запису по сигналу [pic]. В циклі читання по сигналу

[pic]заперечення буферна схема приймає дані з системного каналу по виводам

DB7 – DB0 і передає по виводам D7 – D0 на канал даних мікропроцесору.

Регістр стану по вхідному сигналу [pic] фіксує інформацію стану МП в

такті Т1 кожного машинного циклу МП.

Декодуюча схема формує один з вище перелічених сигналів керування.

Асинхронний сигнал [pic] керує видачею даних з буферної схеми і керуючих

сигналів з дешифратора: при наявності низького рівня на вході [pic] буферна

схема передає дані і формує один з керуючих сигналів; при напрузі високого

рівня всі виходи мікросхеми переходять у високоімпендансний стан. Напруга

високого рівня на вході [pic] переводить виходи [pic], [pic], [pic] у

пасивний стан (напругу високого рівня) і блокує передачу інформації через

буферну схему даних.

Керуючі синали [pic] і [pic] формуються в циклі запису по сигналу

[pic].

При роботі з МП КР580ВМ80А системний контролер у циклі підтвердження

запиту переривання формує три сигнали [pic] для прийому трьох байтів

команди CALL від контролера переривань КР580ВН59 [7].

В невеликих мікропроцесорних системах вихід [pic] мікросхеми КР580ВК28

можна під’єднати до напруги +12В через резистор опору

1 кОм. Під час дії сигнала RC буферна схема даних мікросхеми формує код

команди RST 7 і передає на канал даних МП. Таким чином, мікромхема

забезпечує єдиний вектор переривань з номером 7 без додаткових компонентів.

Основні параметри мікросхеми зведені у таблицю:

Таблиця 7.1 Параметри КР580ВК28

|Параметр |Значення |

|Вихідний струм високого рівня |-10мкА |

|Вихідна напруга високого рівня на виходах |3,6В |

|D0-D7 | |

|Струм споживання |140мА |

|Вхідна ємність |12пФ |

|Довжина сигналу [pic] |22нс |

|Час встановлення сигналів [pic], [pic], |40нс |

|[pic] відносно сигнала RC | |

|Час затримки інформації на виходах DB0-DB7 |30нс |

|Час збереження інформації на виходах | |

|DB0-DB7 |20нс |

|Час встановлення інформації на виходах | |

|DB0-DB7 |30нс |

|Час встановлення вхідної інформації на | |

|виходах D0-D7 відносно RC в режимі читання |45нс |

Структурна схема системного контролера зображена на рис. 7.1.

Рис.7.1 Структурна схема системного контролера КР580ВВ28

Рис. 7.2 Схема підкдючення КР580ВВ28 до МП КР580ВМ80А

Опис виводів мікросхеми:

Таблиця 7.2

|1 |[pic] |вхід |Стробуючий сигнал стану |

|2 |[pic] |вхід |Підтвердження захвату |

|3 |[pic] |вхід |Видача інформації |

|4 |RC |вхід |Прийом інформації |

|13, 16, |DB0, DB1, | | |

|6, 8, 10, |D4, D7, D3, |вхід/ | |

|12, 15, 17,|D2, D0, D1, |вихід | |

| |D5, D6 | | |

|19, 21 |GND |— |Загальний |

|14 |[pic] |вхід |Управління передачею даних |

|22 | | |і видачею сигналів |

|23 | | |переривання |

|24 |[pic] |вихід |Читання з ПВВ |

|25 |[pic] |вихід |Запис в ЗП |

|26 |[pic] |вихід |Запис в ПВВ |

|27 |Ucc |вхід |Напруга живлення +5В |

|28 | | | |

висновок

ОТЖЕ, ЦИФРОВі ФіЛЬТРИ МАЮТЬ РяД ПЕРЕВАГ НАД АНАЛОГОВИМИ:

1) нечуттєвість характеристик фільтра до розкидування параметрів

елементів, що у нього входять, їх часових та температурних дрейфів;

2) малі розміри і висока надійність фільтрів, пов’язані з використанням

ВІС;

3) легкість зміни параметрів і характеристик цифрового фільтру через

модифікацію програми і коефіцієнтів;

4) можливість реалізації фільтрів із змінними в процесі роботи

параметрами.

Рівняння даного цифрового фільтру є дуже просте як для розв’язку, так і

для реалізації. Проте, як видно з приведеної оцінки верхньої граничної

частоти фільтру, вона не є достатньо високою. На неї впливає, по-перше,

низька тактова частота МП КР580ВМ80, а, по-друге, велика кількість рядків

програми. Це частково пояснюється відсутністю операції множення в МП

КР580ВМ80.

Крім того, недоліком ЦФ є те, що кінцевий час перетворення сигналу за

допомогою АЦП і ЦАП і особливо час, який необхідний для програми обчислення

[pic], обмежують знизу період [pic] між сусідніми замірами вхідного сигналу

і значеннями вихідного. Це в свою чергу обмежує верхню граничну частоту

сигналу [pic], фільтрація якого може бути проведена.

Так як задана розрядність (8) дорівнює розрядності МП КР580ВМ80, то це

не створює ніяких ускладнень для розв’язку поставленого завдання.

Список літератури

1. АЛЕКСЕНКО А. Г., ГАЛИЦИН А. А., ИВАННИКОВ А. Д. ПРОЕКТИРОВАНИЕ

РАДИОЕЛЕКТРОННОЙ АПАРАТУРЫ НА МИКРОПРОЦЕССОРАХ: ПРОГРАМИРОВАНИЕ,

ТИПОВЫЕ РЕШЕНИя, МЕТОДЫ ОТЛАДКИ. М.; РАДИО И СВяЗЬ, 1984.

2. Майоров В. Г., Гаврилов А. И. Практический курс программирования

микропроцессорных систем. М.; Машиностроение, 1989.

3. Корячко В. П. Микропроцессоры и микроЭВМ в радиоэлектронных

средствах; Учеб. Для вузов по спец. ‘Конструирование и технология

радиоэлектронных средств.’ М.; Внеш. Шк, 1990.

4. Федорков Б. Г., Телец В. А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование,

параметры, применение. М; Енергоатомиздат, 1990.

5. Коффон Д. Технические средства микропроцессорных систем;

Практический курс. Пер. с англ. М.; Мир, 1983.

6. Програмное обеспечение микропроцессорных систем. Справочник С.Д.

Погорелый, Т.Ф.Слободянюк, Києв, “Техника”, 1989.

7. Полупроводниковые БИС запоминающих устройств; Справочник В. В.

Баранов, Н. И. Бекин, А. Ю. Гордунов и др.: Под ред. А. Ю. Гордонова

и Ю. Н. Дьякова. М.; Радио и связь, 1987.

8. Проектирование микропроцессорной электронно-вычислительной

аппаратуры: справочник В. Г. Артюхов, А. А. Будняк, В. Ю. Лапий и

др. К.; Техника, 1988.

9. Г. Деч Руководство по практическому применению преобразований

Лапласа, М. 1964.

додатки

-----------------------

[pic]

1 байт

[pic]

Страницы: 1, 2, 3

Приглашения

09.12.2013 - 16.12.2013

Международный конкурс хореографического искусства в рамках Международного фестиваля искусств «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»

09.12.2013 - 16.12.2013

МЕНЮ

НАУЧНЫЕ РАБОТЫ

Розробка мікропроцесорного пристрою системи автоматичного регулювання

Приглашения

Международный конкурс хореографического искусства в рамках Международного фестиваля искусств «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»

Международный конкурс хорового искусства в АНДОРРЕ «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»