Выбор элементной базы. Анализ совместимости выбранных элементов.

Содержание.

Введение.

Анализ ТЗ.

Формирование требований к аппаратурной и программной компоненте.

Разработка схемы электрической принципиальной.

Выбор элементной базы. Анализ совместимости элементов схемы.

Ориентировочный расчет тока потребления. Обеспечение помехоустойчивости.

Принцип работы схемы электрической принципиальной.

Разработка программы.

Блок-схема алгоритма.

Листинг программы.

Расчет необходимого объема памяти.

Заключение.

Список литературы.

Введение

Эффективная автоматизация машин, приборов и технологического оборудования, которая является обязательным условием ускорения научно-технического прогресса, основана на широком применении средств микропроцессорной техники (МТ). Автоматизация с использованием микропроцессоров (МП) и микроконтроллеров (МК) быстро распространяется в самых разнообразных отраслях народного хозяйства, охватывает новые сферы. Несмотря на появление 16- и 32-разрядных МК и МП, наибольшая доля мирового микропроцессорного рынка остается за 8-разрядными микроконтроллерами. [1]

Целью курсовой работы является реализация контроллера индикатора на базе микроконтроллера К1816ВЕ31. Разрядность индикатора в данном устройстве 4 десятичных знака. Тип используемого индикатора АЛС324А. Необходимо разработать программу преобразования двоичного кода в семисегментный.

Анализ технического задания.

В данной курсовой работе необходимо разработать контроллер индикатора на основе микроконтроллера К1816ВЕ31, который не имеет внутренней памяти программ, следовательно, при разработке программы необходимо использовать микросхему, которая будет являться внешнюю память программ.

Формирование требований к аппаратной

И программной компоненте.

Формирование требований к аппаратной компоненте:

1. Совместимость используемых микросхемы по уровню входных и выходных сигналов, а также по нагрузочной способности коммутируемых выводов.

2. Использование микросхем ПЗУ в качестве внешней памяти программ.

3. Автоматический сброс микроконтроллера при включении питания.

4. Обеспечение помехоустойчивости всего устройства.

5. Синхронизация работы контроллера.

Формирование требований к программной компоненте:

1. Преобразование числа из двоичного кода в семисегментный должно осуществляться с помощью программы.

2. Для хранения числа необходимо использовать внешнюю память программ.

Разработка схемы электрической принципиальной.

Выбор элементной базы. Анализ совместимости выбранных элементов.

Микроконтроллер К1816ВЕ31 не имеет внутренней памяти программ без которой невозможно реализовать программу контроля индикаторами, следовательно, нам необходимо использовать микросхему ПЗУ, которая и будет являть памятью программ для нашего микроконтроллера. Осуществление обращения к микросхеме ПЗУ будет осуществляться через регистр, следовательно, нам необходима микросхема, которая будет выполнять роль регистра. Для согласования по току индикатора и микросхемы необходимо использовать буферные элементы и транзисторы. Для правильной устойчивой и надёжной работы устройства нам так же необходимы схема синхронизации, схемы начального сброса микроконтроллера и элементы помехозащиты.

Из сказанного выше следует, что для реализации контроллера индикатора нам необходим один микропроцессор, один регистр, одно ПЗУ, четыре индикатора, две буферных микросхемы, четыре транзистора, схема синхронизации, схемы начального сброса микроконтроллера и элементов помехозащиты. Типы микропроцессора и индикатора указаны техническим заданием. Это К1816ВЕ31 и АЛС324А соответственно. Следовательно, нам необходимо выбрать тип регистра и тип ПЗУ.

Согласно требованию к аппаратной среде, все используемые микросхемы должны быть совместимы. Таким образом, необходимо выбирать микросхемы, у которых логический “0” и логическая “1” моделируется одинаковыми по величине напряжениями. Так же необходимо, чтобы были совместимы индикатор и микроконтроллер, к которому подключается данный индикатор.

В качестве ПЗУ выбираем микросхему К573РФ5. Это ПЗУ с многократным программированием и ультрафиолетовым стиранием. В качестве регистра выбираем КР580ИР82. Эта микросхема представляет собой восьмиразрядный буферный регистр, предназначенный для ввода и вывода информации со стробированием. [2]

Краткие характеристики используемых микросхем приведены в таблице 1.

Таблица 1

У всех выбранных микросхем одинаковые напряжения питания, следовательно, логический “0” и логическая “1” моделируется одинаковыми по величине напряжениями, а это значит что микросхемы совместимы. Напряжение питания индикатора так же равно 5 В, а напряжение загорания одного сегмента индикатора около 2.5 В. Напряжение логической “1” у микроконтроллера примерно равно 2.5 В, следовательно индикатор и микроконтроллер согласованы по уровню.

Выходной ток логического “0” порта Р1 равен 0.2 мА, а ток, при котором загорается семисегмент равен 15-20 мА, следовательно для согласования индикатора и микросхемы по нагрузочной способности необходимо использовать буферный элемент. В качестве буферного элемента возьмём микросхему К155ЛН1, так как её выходной ток равен 16 мА. Данная микросхема имеет 6 входов и выходов, а нам необходимо 7 входов и выходов, следовательно, для реализации берём две микросхемы данного типа. [3]

Для согласования микропроцессора и коллекторной цепи индикатора будем использовать транзисторы КТ503Б. Питание к транзисторам будем подводить ч/з резисторы. Сопротивление резисторов будем рассчитывать по формуле:

R = E_K/i_Kmax,

где E_K – напряжение питания (5В);

i_Kmax – максимальный ток аоллектора (150 мА).

R = 5/0.15 = 33 Ом. Возьмём резистор номиналом 100 Ом.

Падение напряжения U_п = 2.5²/100 = 0.0625 Вт. Возьмём резистор на 0.125 Вт.

В качестве элемента синхронизации работы схемы будем использовать схему синхронизации, состоящую из кварцевого генератора частотой до 12 МГц и двух конденсаторов ёмкостью 30 пФ каждый.

В качестве элемента начального сброса микроконтроллера будем использовать схему, состоящую из резистора номиналом 8.2 кОм и конденсатора ёмкостью 10 мкФ.