Курсовая работа: Микропроцессорная системы отображения информации

Рисунок 7 – Принципиальная схема блока ГТИ.

В качестве генератора тактовых импульсов (ГТИ) используем микросхему КР580ГФ24.

ГТИ формирует:

- две фазы С1, С2 с положительными импульсами, сдвинутыми во времени, амплитудой 12 В и частотой 2 МГц;

- стробирующий сигнал состояния STB;

- тактовые сигналы С, синхронные с фазой С2, амплитудой напряжения уровня ТТЛ (0,4 В – 2,4 В).

- сигнал "Установка в исходное состояние" SR;

- сигнал "Готовность" RDY;

Для стабилизации тактовых сигналов опорной частоты ко входам XTAL1, XTAL2 генератора подключают кварцевый резонатор BP1, частота которого должна быть в 9 раз выше частоты выходных сигналов С1, С2.

Выберем кварцевый резонатор РВ-11 на 18 МГц, который имеет следующие параметры:

- диапазон частот, МГц 4,5 - 100

- добротность, 103 80 – 300

- емкостное отношение, 10-3 5 – 0,15

- динамическое сопротивление, Ом 5 – 75

- статическая емкость C0, пФ 3 – 6

- допустимое относительное отклонение частоты, 10-6 ±10

При частоте резонатора более 10 МГц необходимо последовательно в цепи резонатора включить конденсатор С1.

 (1)

где fэ – эквивалентная частота последовательно соединенного конденсатора и резонатора, Гц;

f – собственная частота кварцевого резонатора;

Cк – динамическая емкость резонатора, Ф;

C0 = 3,3 пФ – статическая емкость резонатора;

 МГц;

где fc = 2 МГц – частота тактовых импульсов.

Динамическую емкость резонатора можно определить как

где m = 5 ∙ 10-3 – емкостное отношение.

Ф;

За собственную частоту резонатора примем частоту отклонения от номинальной с учетом допустимого относительного отклонения частоты:

Гц;

Определим емкость конденсатора С1:

МкФ;

Выберем конденсатор С1: КМ-4 820 пФ.

Вход TANK предназначен для подключения колебательного контура, работающего на высших гармониках резонатора, для стабилизации тактовых сигналов опорной частоты. В нашей системе этот вход не используется, поэтому мы его заземляем.

Тактовые сигналы с выхода OSC, синхронные с сигналами опорной частоты, используются для одновременной синхронизации нескольких генераторов. В нашей системе эти сигналы не используются.

Стробирующий сигнал состояния STB формируется при наличии на входе SYN напряжения высокого уровня, поступающего с выхода микропроцессора в начале каждого машинного цикла. Сигнал STB используется для занесения информации состояния микропроцессора в системный контроллер для формирования сигналов управления.

Вход RDYIN предназначен для работы либо с медленнодействующими устройствами, либо для организации покомандного выполнения программы микропроцессором с частотой тактовых импульсов. Поэтому на этот вход подадим напряжение уровня логической единицы, подключив его к шине питания Uпит = +5 В через резистор R1.

Сопротивление R1 найдем из следующих соображений: верхним пределом сопротивления является значение, которое обеспечивает на входе микросхемы минимальное напряжение высокого уровня при максимальном входном токе.

 (2)

где Uпит = 5 В – напряжение питания микросхемы;

U1вх = 2,6 В – минимальное входное напряжение высокого уровня для входа RDYIN;

I1вх = 0,1 мА – максимальный входной ток высокого уровня;

 кОм.

Минимальное значение R1 определяется ограничением значения входного тока. Примем, что на этом сопротивлении падает напряжение, равное 0,5% от напряжения питания, тогда:

 (3)

Ом.

Значение сопротивления R1 лежит в пределах от 250 Ом до 24 кОм. Примем R1 = 1 кОм.

Мощность рассеяние R1:

 (4)

Вт

Выберем резистор R1: МЛТ-0,125 1кОм ± 5%.

Для осуществления системного сброса необходимо на вход RESIN подать сигнал низкого уровня, который появляется на выходе SR в виде сигнала высокого уровня. Длительность сигнала RESIN определяется наибольшим временем сброса микросхем, участвующих в работе системы. В нашей системе это ПККИ КР580ВВ79, сброс которого осуществляется не менее, чем за 6 тактов. Период одного такта микропроцессора:

мкс.

Для надежности число тактов сброса возьмем 10.

Тогда длительность сигнала RESIN:

мкс.

Система начального сброса (СНС) состоит из RC-цепочки (R2-C2), обеспечивающей заданную длительность сигнала RESIN, диода VD1, предназначенного для разряда конденсатора, и кнопочного выключателя SA1.

Допустимое обратное напряжение, прикладываемое к диоду должно быть больше напряжения питания +5 В. Необходимо также учесть, что время восстановления запирающих свойств диода tвосст должно быть меньше периода одного такта микропроцессора, т.е. tвосст<Tc.

Выберем диод 2Д509А, имеющий следующие параметры:

- максимальное обратное напряжение, Uобр max 50 В

- максимальный импульсный ток, Iим max 1,5 А

- средний ток, Iср 100 мА

- время восстановления запирающих свойств, tвосст 4 нс

Т.к. значения входного напряжения и тока высокого уровня для сигнала RESIN такие же, как и у сигнала RDYIN, то резистор R2 рассчитывается аналогично резистору R1. Выберем резистор R2: МЛТ-0,125 1 кОм ± 5%.

Падение напряжения на конденсаторе С2 изменяется во времени по следующему закону:

где Uс2(t) = 2,6 В – напряжение высокого уровня.

 нФ;

Выберем конденсатор С2: КМ-4 6800 пФ.

В качестве кнопки сброса используем кнопку КН-1, которая имеет следующие параметры:

- сопротивление изоляции, МОм, не менее 1000

- электрическая прочность изоляции при нормальных

климатических условиях, В 1000

- сопротивление электрических контактов, Ом, не более 0,01

- коммутируемое напряжение, В 50

- коммутируемый ток, А 1,5

- износостойкость, циклов коммутации 15000

- масса, г 40

Рассчитаем параметры схемы блока центрального процессора.

В качестве микропроцессора используется микросхема КР580ВМ80А.

КР580ВМ80А – функционально законченный однокристальный параллельный 8-разрядный микропроцессор с фиксированной системой команд, применяется в качестве центрального процессора в устройствах обработки данных и управления.

Выходной сигнал WI формируется когда микропроцессор переходит в режим ожидания. Но т. к. в данной системе микропроцессор постоянно находится в режиме готовности, то этот вывод не используется.

Кроме того, наше устройство работает без прерываний, поэтому вывод INTE также не используется.

Сигналы HLD и HLDA позволяют организовать режим прямого доступа к памяти для любого внешнего устройства, формирующего сигналы HLD. Но т. к. в данной системе такие устройства отсутствуют, то вывод HLDA не используется, а вывод HLD – заземляется.

Линии шины данных D0-D7, а также линии управления: RC и TR подключаются к выводам системного контроллера: D0-D7, RC и TR, соответственно.

В качестве системного контроллера используется микросхема КР580ВК28. Системный контроллер формирует управляющие сигналы по сигналам состояния микропроцессора: при чтении из запоминающего устройства - RD, при записи в запоминающее устройство - WR, при чтении из устройства ввода/вывода - RDIO, при записи в устройство ввода/вывода - WRIO, при подтверждении запроса прерывания - INTA.

Кроме того, системный контроллер обеспечивает прием и передачу 8-разрядной информации между каналом данных микропроцессора по выводам D7-D0 и системным каналом по выводам DB7-DB0. Системный контроллер выдает на системный канал данных информацию в цикле записи по сигналу TR и принимает данные в цикле чтения по сигналу RC.

Рисунок 8 – Принципиальная схема блока ЦП.

По входному сигналу STB, поступающего с выхода ГТИ, системный контроллер фиксирует информацию состояния микропроцессора.

Асинхронный сигнал BUSEN управляет выдачей данных и управляющих сигналов. При напряжении низкого уровня на входе BUSEN системный контроллер передает данные и управляющие сигналы, а при напряжении высокого уровня все выходы микросхемы переводятся в высокоомное состояние. В разрабатываемой системе данный вывод заземляется. Определим необходимость шинного формирователя для ША. Для этого нужно рассчитать нагрузочную способность ША.

Для того, чтобы в дальнейшем вести расчеты, необходимо знать напряжения и токи используемых микросхем. Поэтому составим таблицу.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14