|
3.3 Проектирование микропроцессорной системы
3.3.1 Структура
Структурная схема системы представлена на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - Структурная схема МПС
МП является центральным блоком МПС. Он управляет всеми микросхемами и производит обработку данных.
МП формирует адрес на США и осуществляет обмен с СШД.
ОЗУ предназначено для хранения промежуточных данных.
ПЗУ предназначена для хранения кода программы и различных констант.
ППИ предназначен для подключения внешних устройств. К ППИ подключены АЦП, дискретные сигналы и ПП.
АЦП предназначен для преобразования аналогового сигнала с датчиков в цифровой код.
ПП предназначен для организации обмена по последовательному каналу между диспетчерским пунктом и МП.
3.3.2 Проектирование принципиальной схемы
К МПС должна обеспечивать:
опрос 7 аналоговых датчиков;
сбор 8 дискретных сигналов;
формирование 4 дискретных управляющих воздействий.
Расчет необходимого объема памяти данных производится по формуле
, (3.1)
где и - количество аналоговых и дискретных входных сигналов соответственно; и - разрядность аналогового и дискретного сигналов.
В нашем случае и .
В итоге для хранения данных опроса датчиков необходимо
.
В качестве центрального блока системы выбран микроконтроллер КМ1816ВЕ51. Его основными преимуществами являются:
наличие резидентной памяти программ и данных;
наличие встроенного ПП;
4 порта;
низкое энергопотребление;
встроенные таймеры-счетчики.
Для хранения данных используется встроенные 128 байт памяти программ МК. Программа будет храниться в резидентной памяти программ.
Для опроса аналоговых датчиков используется микросхема К572ПВ4. К преимуществам микросхемы относятся:
наличие встроенного мультиплексора;
автоматический опрос датчиков без участи микропроцессора;
хранение результатов преобразования по каждому каналу во встроенной статической памяти.
Так как у МК нет выходов генератора, для формирования тактового сигнала используется микросхема генератора К531ГГ1.
Для организации обмена информации с диспетчерским пунктом используется встроенный в МК приемопередатчик. Однако ПП КМ1816ВЕ51 передает данные с помощью пятивольтовых логических сигналов: единица представляется уровнем напряжения от 2,4 В до 5 В, а нуль - от 0 до 0, 8 В. При передаче по каналу RS-232 нуль и единица кодируются одинаковыми по величине (от 5 до 12 В), но разными по знаку сигналами.
Поскольку для передачи по RS-232 пятивольтовые логические сигналы должны быть преобразованы в сигналы другого уровня, в МПС используется микросхема MAX202E от Maxim. Она содержат преобразователь напряжения из +5 В в ±10 В и каскады, осуществляющие преобразование логических сигналов стандартного пятивольтного уровня по стандарту RS-232. Она содержит преобразователи логического уровня для двух приемников и двух передатчиков, из которых используется только один приемопередающий канал.
Принципиальная схема МПС приведена в приложении В.
К выводам XTAL1 и XTAL2 микроконтроллера DD1 подключается кварцевый резонатор ZQ1 на 12 МГц. Для более стабильного запуска выводы кварцевого резонатора соединены с общим проводом через конденсаторы С1 и С2 емкостью 21 пФ.
При подаче напряжения питания на микроконтроллер обязателен сброс микроконтроллера. С этой целью вход RST соединен с шиной питания через конденсатор С3 емкостью 6 мкФ и с общим проводом - через резистор R1 сопротивлением 100 кОм. В момент включения питания конденсатор разряжен, и вход сброса оказывается под потенциалом, близким к напряжению питания. Несмотря на снижение этого потенциала вследствие заряда С3, в течение десятка миллисекунд уровень сигнала на входе сброса остается единичным, и осуществляется корректный запуск микроконтроллера.
На вход подается логическая единица, т.к. микроконтроллер будет выполнять программу из резидентной памяти [3].
К линиям порта P0 МК DD1 подключены дискретные входные сигналы DDAT1-DDAT8. К линиям порта P1 подключена АЦС DA1. На линиях P1.0-P1.3 формируются дискретные управляющие воздействия DOUT1-DOUT4.
Так как аналоговые датчики, подключаемые к АЦС DA1 должны иметь выходным параметром напряжение, находящееся в диапазоне от 0В до 2,5В. Для преобразования токовых сигналов датчиков в сигнал напряжения используются резисторы R2-R13 [4].
Спецификация элементов представлена в приложении Г.
Do'stlaringiz bilan baham: |
