Проектирование микроконтроллера - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Понятие и функциональные особенности микроконтроллера, его структура и взаимодействие основных элементов, архитектура. Принципы работы светодиодного табло и порядок программирования микроконтроллера. Основные понятия и измерение надежности системы.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из основных н а правлений научно-технического прогресса.
Использование микроконтроллеров в изделиях производственного и культурно-бытового назначения не только приводит к повышению технико-экономических показат е лей изделий (стоимости, надёжности, потребляемой мощности, габаритных размеров) и позволяет многократно сократить сроки ра з работки и отодвинуть сроки морального старения изделий, но и придаёт им принципиально новые потребительские качества такие как расширенные функциональные возможности, модифицируемость, адапти в ность и т.д.
За последние годы в микроэлектронике бурное развитие получило направление, связанное с выпуском однокр и стальных микроконтроллеров, которые предназначены для «интеллектуализации» оборудования различного назнач е ния.
Целью курсовой работы на тему «светодиодное табло на микроконтроллере PIC 16 C 84» является подтвержд е ние ранее полученных теоретических знаний в процессе обучения и углубления знаний по предмету, она должна быть дости г нута с помощью поставленных задач:
- Построение электрической принципиальной схем ы ;
- Программирование микроконтроллера;
- Произвести расчет надежности системы.
1.1 Об щие сведения о микроконтроллерах
Микропроцессорная система - представляет собой функционально закон ченное изделие, состоящее из од ного или нескольких устройств, главным образом из микропр о цессора и / или микроконтроллера.
Структура микропроцессорной системы (МПС) является магистрально - модульной. В такой структуре им е ется группа магистралей (шин), к кото рым подключаются различные моду ли (блоки), обменивающиеся между собой информацией по од ним и тем же шинам поочередно, в режиме разд е ления времени.
Типичная микропроцессорная система работает с помощью шин, по которым в систему передаются адреса мод у лей, к которым обращается микропроцессор. В шину включен шинный формирователь (ШФ), обеспечивающий работу микропроцессора (МП) на нагрузку, образуемую внешними цепями. Собс т венной нагрузочной способности у выводов МП, как правило, не хватает.
К настоящему времени более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно однокр и стальные микроконтроллеры.
Микроконтроллер - микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микр о контроллер сочетает на одном кристалле функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ и (или) ПЗУ. По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять пр о стые задачи.
Популярностью у разработчиков пользуются 8 - б итные микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology и AVR фирмы Atmel, 16 - б итные MSP430 фирмы TI, а также 32 - б итные микроконтроллеры, архитектуры ARM, которую разрабат ы вает фирма ARM Limited .
PIC - микроконтроллеры Гарвардской архитектуры, производимые американской компанией Microchip Technology Inc. Название PIC является сокращением от Peripheral Interface Controller, что означает «контроллер интерфейса периферии». Название объясняется тем, что изначально PIC предназнач а лись для расширения возможностей ввода-вывода 16 - б итных микропроцессоров CP1600.
Архитектура основана на концепции раздельных шин и областей памяти для данных и для команд (Гарвардская архитектура). Шина данных и память данных (ОЗУ) - имеют шир и ну 8 бит, а программ ная шина и программная память (ПЗУ) имеют ширину 14 бит. Такая концепция обеспечивает пр о стую, но мощную сист ему команд, разработанную так, что битовые, байтовые и регистровые операции работают с высокой скоростью и с перекрытием по времени выборок команд и циклов выполнения. 14 - би товая ширина програм м ной памяти обе спечивает выборку 14 - б итовой команды в один цикл. Все команды выполняются за один цикл, исключая команды переходов. В PIC16C84 программная память объ е мом 1К х 14 расположена внутри кристалла.
Исполняемая программа может находиться только во встроенном ПЗУ.
Исполнения микросхем бывают трех типов: коммерч е ские, для промышлености и для автомобильной электроники. Основное их отличие в температурном диапазоне и рабочем напряжении.
Рисунок 1 - Расположение выводов микроконтроллера PIC16C84
О назначениях ножек вхо да и выхода описано в таблице. Серия PIC16C84 подходит для широкого спектра приложений от схем высокоскоростного управления автомобильными и электрическими двигателями до экономичных удаленных приемопередатчиков, показывающих приборов и связных процессоров. Наличие ПЗУ позволяет подстраивать параметры в пр и кладных программах (коды передатчика, скорости двигателя, частоты приемника и т.д. ).
Обзор характеристик микроконтроллера:
- все команды выполняются за один цикл(400ns), кроме команд перехода - цикла;
- 1024 х 14 электрически перепрограммируемой пр о граммной памяти на кристалле (EEPROM);
- 36 х 8 регистров общего использования;
- 15 специальных аппаратных регистров SFR;
- 64 x 8 электрически перепрограммируемой EEPROM памяти для данных;
- прямая, косвенная и относительная адресация данных и команд;
- прерывание при изменении сигналов на линиях порта B;
- по завершению записи данных в память EEPROM.
- улучшенный температурный диапазон эксплуатации
- высокий максимальный выходной ток на Vss
- 15 аппаратных регистров специального назначения
- прямой, косвенный и относительный режимы адрес а ции для данных и инструкций
Таблица 1 - Назначение ножек микроконтроллера
Двунаправленные линии ввода / вывода. Входные уровни ТТЛ.
Вход через триггер Шмитта. Ножка порта ввода / вывода с открытым стоком или вход частоты для таймера / счетчика RTCC.
Двунаправленные линии ввода / вывода или внешний вход прерывания. Уровни ТТЛ.
Двунаправленные линии ввода / вывода. Уровни ТТЛ.
Двунаправленные линии ввода / вывода. Уровни ТТЛ.
Двунаправленные линии ввода / вывода. Уровни ТТЛ.
Низкий уровень на этом входе генерирует сигнал сброса для контроллера. Активный низкий.
Сброс контроллера. Для режима EEPROM - подать Upp.
Для подключения кварца, RC или вход внешней тактовой частоты.
Генератор, выход тактовой частоты в режиме генератора, в остальных случаях - для подключения кварц
2.1 Принцип работы светодиодного табло
В основе схемы микросхема PIC16C84. Стабилизатор напряжения DA1 служит для получения напряжения стабилизир о ванного +5В, которое питает все устройство. На элементах R1, C4 собрана частотно задающая цепочка, для внутреннего тактового генератора микросхемы. Вход RA0 используется для ввода стартового сигнала в микроконтроллер. Для этого на него, через резистор R2 подано напряжение питание, образующее на входе сигнал логической единицы. Контактная пара « С тарт » срабатывает при резком ускорении движения устро й ства и замыкает вход RA0 на общий провод, создавая на нем нулевой уровень. Программа постоянно опрашивает состояние этого входа. Когда после очередного цикла опроса пр о грамма получит нулевой уровень в младшем разряде порта RA, она перейдет к циклу вывода изображения. Светодиоды подключены к пяти младшим разрядам порта RB процессора. А в тор подключил светодиоды непосредственно к выходам микросхемы для получения большей яркости свечения, хотя такая схема включения создает слишком большую нагрузку на вых о ды. Для повышения надежности и яркости светодиодов нужно подключить светодиоды через транзисторные ключи.
Для синхронизации процесса вывода изображения с движением палочки применяется инерционный контактный да т чик движения. Устроен он следующим образом:
Рисунок 2 - Устройство инерционного контактного датчика движения
В состоянии покоя контакты разомкнуты. Если же резко махнуть палочкой, то груз под действием силы инерции зам к нет контакты. На входе RA0 контроллера появится сигнал логического нуля. По этому сигналу процессор запустит пр о цесс вывода изображения.
В этой программе реализован самый элементарный алгоритм. В авторском варианте она может выводить только заглавные латинские буквы. После включения программа сн а чала производит настройку портов (процедура init). Все разряды порта b переводятся в режим вывода. А порт b настраивается таким образом, что его младший разряд RA.0 включае т ся в режим ввода. Для этого в управляющие регистры соо т ветствующих портов записываются управляющие коды. Далее программа переходит к процедуре опроса датчика запуска getbut. Пока датчик не замкнут, программа находится в непрерывном процессе опроса датчика и из программы опроса не в ы ходит. Как только программа обнаружит нулевой сигнал на RA0, она переходит к процедуре вывода слова letters.
2.2 Программирование микроконтроллера
Процедура вывода слова представляет собой последовательные обращения к подпрограммам вывода букв отображаемого слова. У автора программа выводит слово « H ELLO » . Поэтому она последовательно обращается к подпрограммам в ы вода именно этих букв. Для вывода каждой буквы имеется своя отдельная подпрограмма. Для вывода буквы «A» служит подпрограмма, на которую можно перейти по метке «la». Подпр о грамма вывода буквы «B» имеет метку «lb» и так далее. Все подпрограммы вывода букв совершенно одинаковы. Различаются они лишь выводимыми кодами. Каждая подпрограмма последовательно выводит на выходные светодиоды четыре кода, соответствующие четырем столбцам матрицы, отображающей изображение буквы. Эта матрица, как мы знаем, образуется при движении пяти светодиодов в пространстве. Сл е довательно, каждый знак отображается матрицей 4X5 точек. После вывода очередного столбца матрицы, подпрограмма рисования буквы переходит к подпрограмме задержки wait. По д программа задержки обеспечивает нужный темп вывода столбцов. Задержка подобрана таким образом, что бы при движении устройством с разумной для человека скоростью, ширина букв была пропорциональна их высоте.
После вывода всех четырех столбцов, подпрограмма вывода буквы переходит к процедуре space1, служащей для фо р мирования промежутка между буквами. Подпрограмма space1 гасит все светодиоды и выдерживает необходимый временной интервал.
Описываемая программа содержит подпрограммы для высвечивания всех букв латинского алфавита. Поэтому вы сами легко можете переделать программу, заставив ее выв о дить ваше слово. Для этого нужно переписать процедуру letters таким образом, что бы она обращалась к подпрограммам вывода нужных букв.
3. Основные понятия надежности системы
Теория надёжности - наука, изучающая закономерно сти распределения отказ ов технических устройств, причи ны и м о дели их возникновения.
Базой математи ческого аппарата теории надежно сти являются:
Основные понятия и определения теории надёжности технических устройств , сформулированы в ГОСТ 27.002 89 «Надёжность в технике. Основные понятия. Термины и опр е деления»
Общие понятия (по ГОСТ у 27.002 89):
- Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных предел ах значения всех параметров, х а рактеризующих спосо бность выполнять требуемые функ ции в заданных режимах и условиях п рименения, техническо го обсл у живания, хранения и транспортирования.
- Безотказность - св ойство объекта непрерывно с о хра нять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.
- Долговечность - свойство объекта сохранять рабо тоспособное состояни е до наступления предельного со сто я ния при установле нной системе технического обслу живания и ремонта.
- Ремонтопригоднос ть - свойство объекта, заключаю щееся в приспособленности к поддержанию и восстановле нию работоспособного состояния путем техниче ского об служив а ния и ремонта
- Сохраняемость - свойство объекта сохранять в за данных пределах значения параметров, характеризующих сп о собности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования
Структурная надежность любого радиоэлектронного аппарата, в том числе и ЭВМ, - его результирующая надежность при известной структурной схеме и известных значен и ях надежности всех элементов, составляющих структурную схему.
При последовательном включении элементов для наде ж ной работы схемы необходима работа всех функцио нальных элементов.
Рассчиты ваем надежную работу P(t) схемы по формуле
P(t)= P 1 ( t)*P 2 ( t)*…Pn(t) (1)
где n - чис ло элементов надежностной схем, шт . ;
Р 1 ( t) - работа первого эл емента;
P 2 ( t) - работа второго элемента;
В заключении описаны достоинства и недостатки микр о контроллеров PIC.
Основным достоинством таких микроконтроллеров является простота в их использовании, программировании, установке и др. Также благодаря малому количеству компоне н тов в микроконтроллерах, используемых при построении пр и боров, их размеры уменьшаются, а надежность увеличивается.
Основным недостатком PIC микроконтроллеров является их сравнительно большая стоимость, при том, что выпо л няют они не особо много функций.
Применение PIC - к онтроллеров целесообразно в несложных приборах с ограниченным током потребления (автоно м ные устройства, приборы с питанием от телефонной линии и т.п. ).
1 Воловий А. , Верлович Г. Интегральные акселероме т ры. - Компоненты и технологии, 2002.
2 Григорьев В.Л. Программное обеспечение микропр о цессорных систем. - М.: Энергоатомиздат, 1983.
3 Грушвицкий Р.И. , Мурсаев А. X., Угрюмов Е.П. Прое к тирование систем на микросхемах программируемой логики. - СПб.: БХВ-Петербург, 2002.
4 Грушин С.И. , Душутин И.Д. , Мелехин В.Ф. Проект и рование аппаратных средств микропроцессорных систем: Учеб.пособие. - Л.: ЛПИ им. Калинина, 1990.
5 Гутников В.С. Интегральная электроника в измер и тельных устройствах. - Л.: Энергоатомиздат, 1988.
6 Кауфман М. , Сидман А. Практическое руководство по расчетам схем в электронике 1991.
7 Каган Б.М. , Сташин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. - М.: Энерг о атомиздат, 1988.
8 Лебедев О.П. , Мирошниченко А.И. , Телец В.А. Изделия электронной техники. Цифровые микросхемы. Микросхемы памяти. Микросхемы ЦАП и АЦП: Справочник. - М.: Радио и связь, 1994.
9 Незнайко А.П . Геликман Б. Ю Конденсаторы и рез и сторы, 1974.
10 Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника2004.
Общие сведения о микроконтроллерах, их сфера применения. Построение электрической принципиальной схемы светодиодного табло на микроконтроллере PIC16C84. Расчет цепи схемы, программирование микроконтроллера. Особенности расчета надежности системы. реферат [255,1 K], добавлен 25.03.2014
Функциональная спецификация, описание объекта, структура системы и ресурсов микроконтроллера. Ассемблирование, программирование микроконтроллера и разработка алгоритма работы устройства, описание выбора элементной базы и работы принципиальной схемы. курсовая работа [2,2 M], добавлен 02.01.2010
Общие сведенья о микропроцессорных системах. Архитектура микроконтроллера PIC 16F628A. Особенности последовательного программирования. Подключение программатора при внутрисхемном программировании одного микроконтроллера. Расчет электрической цепи R9VD1. курсовая работа [501,3 K], добавлен 10.04.2014
Порядок описания и разработки структурной и функциональной схемы микропроцессорной системы на основе микроконтроллера К1816ВЕ31. Обоснование выбора элементов, разработка принципиальной схемы данной системы, программы инициализации основных компонентов. курсовая работа [260,4 K], добавлен 16.12.2010
Особенности микроконтроллера ATTINY семейства AVR. Описание ресурсов микроконтроллера ATTINY12: описание процессора, порты ввода/вывода, периферийные устройства, архитектура ядра. Разработка устройства со световыми эффектами на базе микроконтроллера. курсовая работа [2,1 M], добавлен 24.06.2013
Описание интегратора первого порядка. Обзор микроконтроллера AТmega16. Доопределение набора аппаратных средств. Схема включения микроконтроллера. Формирование тактовых импульсов. Организация сброса. Алгоритм работы и проектирование модулей устройства. курсовая работа [1,1 M], добавлен 19.12.2010
Зависимость работы некоторых устройств микроконтроллера от состояния дополнительных однобитовых запоминающих элементов — установочных битов (Fuse Bits). Исходные значения установочных битов. Конструкция и особенности работы генератора тактового сигнала. реферат [381,3 K], добавлен 21.08.2010
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .
© 2000 — 2021
Проектирование микроконтроллера курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Пособие по теме Экономическая сущность рыночных отношений
Курсовая работа: Источники информации . Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение Волшебная Сказка 4 Класс
Категория Терроризм Диссертации
Реферат Г
Курсовая работа по теме Использование наглядного пособия для изучения техники витража
Курсовая работа: Основы и стили переговоров
Реферат: Берегової смуга \укр\
Отец информатики и первый «хакер» Алан Тьюринг
Контрольная Работа Решения Уравнений 6 Класс
Дипломная работа: Изучение явления радиоактивности в школьном курсе физики. Скачать бесплатно и без регистрации
Список литературы по предмету: "биология"
Отчет По Производственной Практике В Юридическом Отделе
Реферат: История эмоций. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Падение империи инков
Энергосберегающие Технологии В Строительстве Реферат
Реферат: «Почему люди участвуют в Олимпийских играх?»
Диссертация Региональное Развитие
Курсовая работа по теме Поетика збірки Н. Лівицької-Холодної 'Вогонь і попіл'
Сочинение На Тему Дисциплина 7 Класс Обществознание
Институт гражданства - Государство и право курсовая работа
Правовое регулирование пожарной безопасности - Государство и право дипломная работа
Увахожданне Беларусі у Расійскую Імперыю - История и исторические личности реферат