Розробка тестопригодного схеми МПС на базі МП I8080

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Установа освіти «Гомельський державний дорожньо-будівельний технікум імені Ленінського комсомолу Білорусі»
Спеціальність 2 - 40 лютого 2002 «Електронно-обчислювальні засоби»
Циклова комісія спецпредметів циклу «ЕВС»

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни: «Експлуатація та ремонт електронних обчислювальних засобів»
Тема: «Розробка тестопригодного схеми МПС на базі МП I8080»
Виконавець:
учень групи ЕВС-41

Лукашевич Олексій Миколайович

Керівник роботи:

викладач

Мінін Дмитро Сергійович

Гомель 2007


Установа освіти «Гомельський державний дорожньо-будівельний технікум імені Ленінського комсомолу Білорусі»
Циклова комісія спецпредметів циклу «ЕВC»

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до курсового проекту

з дисципліни «Експлуатація та ремонт електронних обчислювальних засобів»
Тема: «Розробка тестопригодного схеми МПС на базі МП I8080»
Виконавець: Лукашевич О.М.

учень IV курсу ЕВС-41 групи

Керівник: Мінін Д.С.

Гомель 2007


РЕЦЕНЗІЯ НА КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
Оформлення
Технічна грамотність
Зауваження
Оцінка за курсову роботу

Оцінка захисту курсової роботи _____________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________

Загальна оцінка ____________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________
Висновок керівника курсової роботи ______________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Підпис ________________________
Оцінка виставляється в балах за 10-бальною шкалою оцінювання результатів навчальної діяльності учнів.

Зміст
Введення
1. Розрахунково-проектувальний розділ
1.1 Призначення проектованого пристрою і вибір області його застосування
1.2 Опис елементної бази
1.3 Розробка структурної схеми проектованого пристрою
1.4 Розробка принципової схеми пристрою
1.5 Розробка програмного забезпечення
2. Експлуатаційно-технологічний розділ
2.1 Розробка функціональної моделі найбільш ймовірних несправностей пристрої
2.2 Розробка алгоритму пошуку несправностей
2.3 Аналіз і вибір методу усунення несправностей
2.4 Розробка технологічних інструкцій з експлуатації і ремонту пристрої
Висновок
Специфікація
Література
Додаток

Введення

Даний курсовий проект розроблений на тему: «Розробка тестопригодного схеми МП Intel8080», а також призначений для вивчення питань діагностування та обслуговування складних технічних систем.
Мета курсового проекту, що охоплює основні розділи дисципліни, полягає у формуванні практичних навичок щодо вибору параметрів для діагностики, побудові алгоритму пошуку несправностей, вибору виду апаратури контролю, формуванні у мене як у майбутнього фахівця знань основних теоретичних положень і практичних навичок для вирішення питань, пов'язаних з розробкою, ефективної експлуатацією, обслуговуванням і ремонтом електронних обчислювальних систем.
Для об'єкта діагностування, необхідно виконати такі завдання, які представлені в даному курсовому проекті:
1. Розробити структурну схему пристрою.
2. Розробити принципову схему пристрою.
3. Розробити функціональні моделі для двох найбільш часто зустрічаються несправностей.
4. Розробити алгоритм пошуку та усунення несправностей.
5. Проаналізувати і вибрати методи усунення несправностей.
6. Розробити технологічну інструкцію з експлуатації і ремонту пристрою.
У відповідності з варіантом № 22, до МП I8080 були підключені наступні компоненти: ОЗУ - 2 Кбайт (реалізовано на мікросхемах К541РУ2), ПЗУ - 8 Кбайт (реалізовано на мікросхемах КР568РЕ1), контролер пріоритету переривання (КПП) (реалізований на мікросхемі КР580BH59). Реалізована логічна функція: X1 * (X2 * X3) VX4.
Виконання завдання курсового проекту передбачає використання знань, як з лекційного матеріалу, так і з літературних джерел, що вивчаються самостійно.

1. Розрахунково-проектувальний розділ

1.1 Призначення проектованого пристрою і вибір області його застосування

Мікропроцесорна система на базі мікропроцесора I8080 або його вітчизняного аналога КР580ВІ80А необхідна у виробництві для одержання й аналізу даних з датчиків, виконання заданої функції.
Мікропроцесорна система працює за наступним алгоритмом (Малюнок 1):
7
Так
Ініціалізація системи
Введення і обробка цифрової інформації
Введення і обробка аналогової інформації
Початок
Кінець
Кінець
2
1
3
4
6
5
Ні

Малюнок 1
Блок 1: початок роботи
Блок 2: ініціалізація системи - забезпечує початкову установку системи: налаштування програмних БІС (паралельних і послідовних периферійних адаптерів, контролера переривань, таймера), засилання у вихідні канали керуючих впливів і т.д.
Блок 3: введення і обробка цифрової інформації - реалізує завдання логічного управління: приймає інформацію від двійкових датчиків Х1 ... Х4, обчислює значення булевої функції і видає це значення в якості керуючого сигналу (УС) Y1 стосовно вихідної каналу.
Блок 4: введення і обробка аналогової інформації - забезпечує прийом інформації з аналогових датчиків V1 ... V3 її перетворення в цифрову форму, обчислення значень керуючих впливів Y2 ... Y4 і видачу їх за вихідним каналу. При цьому Y2 і Y3 є двійковими сигналами, а Y4 - 8-розрядним кодом, що перетворюються в аналоговий сигнал V4.
Блок 5: вибір - забезпечує циклічний режим управління або зупинку МПС відповідно до командою з пульта управління (ПУ) від оператора.
У системі також є двійковий датчик аварійної ситуації Х0, одиничний сигнал з якого повинен викликати зупинку системи в будь-який момент.

1.2 Опис елементної бази

Мікропроцесорна система побудована на базі МП Intel8080, радянський аналог КР580ВМ80А
Мікросхема Intel8080 (КР580ВМ80А) - функціонально закінчений однокристальний паралельний 8-розрядний мікропроцесор з фіксованою системою команд, застосовується в якості центрального процесора в пристроях обробки даних і управління.
Мікропроцесор має роздільні 16-розрядний канал адреси і 8-розрядний канал даних. Канал адреси забезпечує пряму адресацію зовнішньої пам'яті об'ємом до 65536 байт, 256 пристроїв введення та 256 пристроїв виведення.
Умовне позначення мікропроцесора К580ВМ80А подається в Додатку 1 (DD1)
Висновки процесора:
D0-D7 - магістраль (шина) даних;
A0-A15 - адресна магістраль (шина);
С1, С2 - тактові імпульси;
HLD - запит захоплення;
HLDA - підтвердження захоплення;
INT - запит переривання;
INTA - підтвердження переривання;
RDY - готовність;
SR - скидання (ініціалізація);
WI - очікування;
WR - видача даних;
DBIN - прийом даних;
SYN - сигнал синхронізації;
Ucc1 - +5 V;
Ucc2 - +12 V;
Uio - напруга зсуву -5 V;
GND - загальний.
Основні характеристики ПРОЦЕСОРА:
розрядність ШД - 8;
розрядність ША - 16;
адресний простір - 64 Кб;
число РОН - 6 восьмирозрядних;
організація стека - покажчик стека дозволяє в будь-якої точки пам'яті зафіксувати вершину стека;
організація переривань - переривання векторні, існує спрощена можливість організації переривань на вісім напрямків (адрес);
швидкодія - 500 000 коротких (регістр - регістр) операцій;
тактова частота ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 0,5 ... 2,5 МГц
напруги живлення ... ... ... ... ... ... ... ... .5,12 У
потужність розсіювання ... ... ... ... ... ... ... 1,25 Вт
технологія n-МДП;
діапазон робочих температур ... ... ... ... 10 ... +70 С
Uвис ур (високого рівня) - ... ... ... ... ... 9 ... 13 В
Uнізк ур (низького рівня) - ... ... ... ... ... -0,3 ... +0,8 В
Тривалість тактових імпульсів:
С1 І ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ≥ 60 нс
С2 І ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .220 нс
Так само в комплекті з процесором використовуються наступні мікросхеми

1.2.1 Буферний регістр КР580ІР82

Мікросхема КР580ІР82 являє собою 8-розрядний буферний регістр, призначений для введення і виведення інформації з стробированием. Вона може використовуватися як в мікропроцесорних системах, побудованих на мікросхемах серії КР580, так і в інших обчислювальних системах і пристроях дискретної автоматики.
Мікросхема КР580ІР82 не містить інвертують виходи. Дана мікросхема має вісім тригерів D-типу і вісім вихідних буферів, які мають на виході стан "Вимкнено". Управління передачею інформації здійснюється за допомогою сигналу STB "Строб".
При надходженні на вхід STB сигналу високого рівня здійснюється не тактируемого передача інформації від входу DI до виходу DO. При подачі на вхід STB сигналу низького рівня мікросхема зберігає інформацію попереднього такту; при подачі на вхід STB позитивного перепаду імпульсу відбувається "замикання" вхідної інформації. Вихідні буфери мікросхеми КР580ІР82 управляються сигналом ОЕ "Дозвіл виходу". При надходженні на вхід ОЕ сигналу високого рівня вихідні буфери переводяться в стан "Вимкнено".
Умовне позначення регістра подається в Додатку 1 (DD3 - DD4)
Основні характеристики РЕГІСТРУ:
1. U піт (напруга живлення) - 5 В
2. Вихідна напруга живлення низького рівня (U вих вниз ур): ... ... .... <0.45В
3. Вихідна напруга живлення високого рівня (U вих вис ур): ... ... ...> 2.4 У
4. t затримання (Час затримки поширення інформаційного сигналу на виході щодо інформаційного сигналу на вході <30 нс

1.2.2 Генератор тактових імпульсів КР580ГФ24

Мікросхема КР580ГФ24 представляє собою генератор тактових імпульсів (ГТВ), призначений для спільної роботи з ЦПУ KP580BM80A. Генератор формує: високорівневі тактові сигнали Ф1 та Ф2 про незбіжними фазами; тактовий сигнал Ф2Т, за рівнем сумісний з ТТЛ і синхронізований з сигналом Ф2; сигнал STSTB "Строб стану", який, вступаючи на системний контролер, фіксує стан шини даних мікропроцесора; сигнал RESET "Установка".
Генератор опорної частоти при підключенні до висновків XTAL1 і XTAL2 кварцового резонатора забезпечує високу стабільність частоти, яка визначається основний частотою порушення кварцового резонатора.
Вихід генератора опорної частоти виведений на зовнішній висновок OSC і з'єднаний всередині мікросхеми з лічильником-дільником, що входять до складу тактового генератора. Тактовий генератор складається з лічильника-дільника на 9, логічних дешифраторів, формують необхідні тактові імпульси, вихідних формувачів і допоміжних логічних схем і тригерів для генерації вихідних сигналів: Ф1.Ф2.Ф2Т, STSTB, Тактові імпульси Ф1 та Ф2 управляють МОП-входами мікропроцесора КР580ВМ80А . Тактовий імпульс Ф2Т використовується для управління ТТЛ-входами в режимі прямого звернення до пам'яті.
Негативний сигнал STSTB, тривалість якого дорівнює одному періоду частоти опорного генератора, формується мікросхемою КР580ГФ24 при вступі на її вхід з мікропроцесора КР580ВМ80А сигналу SYNC "Синхронізація", що свідчить про початок машинного циклу.
При надходженні вхідного сигналу RESIN мікросхема КР580ГФ24 за допомогою тригера Шмітта і тригера Т1 виробляє сигнал RESET, синхронізований з тактовим сигналом Ф2, За сигналом RESET здійснюється установка в початковий стан різних пристроїв мікропроцесорної системи.
Наявність в мікросхемі тригера Шмітта дозволяє подавати на вхід RESIN сигнал з пологим фронтом. За допомогою тригера Т2 здійснюється стробирование вхідного сигналу RDYIN "Готовність" тактовим сигналом Ф2.
Умовне позначення регістра подається в Додатку 1 (DD2)

1.2.3 Системний контролер КР580ВК38
Мікросхема КР580ВК38 виконує функцію системного контролера і шинного формувача, здійснює формування керуючих сигналів звернення до ОЗП або до пристроїв вводу / виводу (УВВ) і забезпечує прийом і передачу 8-розрядної інформації між шиною даних мікропроцесора і системною шиною.
Формування сигналів I / OW, MEMW в даній мікросхемі відбувається щодо сигналу STSTB "Строб стану", що дозволяє при застосуванні в мікропроцесорній системі мікросхеми КР580ВК38 використовувати ЗУ і УВВ з більш широким діапазоном швидкодії. Двонаправлений шинний формувач здійснює буферірованіе 8-розрядної шини даних і автоматичний контроль напрямку передачі даних.
Підключення системного контролера до шини даних мікропроцесора здійснюється за допомогою двонаправлених висновків DO-D7, до системної шини-за допомогою двонаправлених висновків 'DO-'D7. При необхідності за допомогою сигналу BUSEN ​​"Управління системною шиною" висновки 'DO-'D7 системного контролера можуть бути переведені в стан "Вимкнено".
Регістр стану виконаний на шести D-тригерах і призначений для зберігання інформації про стан мікропроцесора, що надходить по шині даних DO-D7. Запис в регістр стану здійснюється за сигналом STSTB, що надходить на початку кожного машинного циклу.
Декодувальна матриця в залежності від режиму роботи мікропроцесора, зафіксованого в регістрі стану, і вхідних керуючих сигналів HLDA, WR, DBIN формує сигнал INTA "Підтвердження переривання" або сигнали читання / запису при зверненні до ОЗУ або УВВ. Умовне позначення системного контролера подається в Додатку 1 (DD5)

1.2.4 Постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ) КР568РЕ1
Мікросхема представляє собою статичне постійне запам'ятовуючий пристрій ємністю 16384 біт (2048 * 8) з повною дешифрацией адреси, вихідними підсилювачами і схемою управління "Вибір ІС". Містить 17784 інтегральних елементів. Умовне позначення ПЗУ подається в Додатку 1 (DD6 - DD8, DD16)
Висновки ПЗУ:
1 - вибір ІС;
11,13,14,10,15,16,17,18,19,20,21 - адресні входи;
2,3,4,5,6,7,8,9 - виходи;
12 - загальний;
23 - напруга живлення Uп2;
24 - напруга живлення UП1;
Основні характеристики ПЗУ:
Номінальна напруга живлення UП1 ... ... ... ... ... 12 В ± 10%
Номінальна напруга живлення Uп2 ... ... ... ... ... 5 В ± 10%
Вихідна напруга низького рівня ... ... ... ... ... .... ≤ 0,4 В
Вихідна напруга високого рівня ... ... ... ... .... ≥ 2,6 В
Струм споживання ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ≤ 50 мА
Струм витоку на виході ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... .... ... ≤ 20 мкА
Питома споживана потужність ... ... ... ... ... ... ... .... ≤ 2,4 мкВт / біт
Споживана потужність ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... .. ≤ 300 мВт
Час вибірки адреси ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ≤ 550 нс
Час циклу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ≥ 800 нс
Вхідна (вихідна) ємність ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ≤ 10 пФ

1.2.5 Оперативний запам'ятовуючий пристрої (ОЗУ) К541РУ2
Мікросхема представляє собою статичне оперативне запам'ятовуючий пристрій на 4096 біт (1024x4) зі схемами розрядного та адресного управління.
Тип корпусу 2107.18-1. Умовне позначення ОЗУ подається в Додатку 1 (DD12 - DD15) Таблиця істинності наведена в Таблиці 1
Висновки ОЗУ:
8 - вхід сигналу "Вибір мікросхеми";
1,2,3,4,5,6,7,15,16,17 - адресні входи A0-A9;
11,12,13,14 - вихід інформації D0-D3;
9 - загальний;
10 - вхід сигналу "Запис" WR;
18 - напруга живлення.
Таблиця 1
Режими
Вхід
Вхід / Вихід
CS
WR
DI/D0
Запис
0
0
DI
Зберігання
1
X
Z
Зчитування
0
1
D0
Основні характеристики ОЗУ:
Номінальна напруга живлення ... ... ... ... ... ... ... 5 В ± 5%
Вихідна напруга низького рівня ... ... ... ... ... ≤ 0,45 В
Вихідна напруга високого рівня ... ... ... ... ≥ 2,4 В
Напруга на антізвонном діоді ... ... ... ... ... ... .. ≥ -1,5 У
Вхідний струм низького рівня ... ... ... ... ... ... ... ... ... ≤ 400 мкА
Вихідний струм високої ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ≤ 50 мкА
Струм споживання ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ≤ 100 мА
Час вибірки адреси ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ≤ 120 нс
Час доступу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ≤ 40 нс
Час вибірки дозволу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ≤ 35 нс
Час вибірки зберігання ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ≤ 35 нс
Час вибірки записи ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ≤ 35 нс
Час вибірки зчитування ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ≤ 40 нс
Вхідна ємність. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ≤ 5 пФ
Вихідна ємність ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ≤ 8 Пф

1.2.6 Контролер пріоритету переривань (КПП) КР580ВН59

Мікросхема представляє собою програмований контролер переривань, який обслуговує до восьми запитів на переривання ЦП, що надходять від зовнішніх пристроїв по лінії IRO - IR7.
Схема сполучення з шиною даних - забезпечує взаємодію мікросхеми з зовнішньою шиною даних, використовуючи сигнали CS, WR, RD, A0 комутує внутрішні ланцюга. Низький рівень (0) на вході CS дозволяє підключення м / с до шини, високий рівень переводить її виходи у відключене стан. Сигнал на вході A0 визначає, який регістр буде вибиратися при операціях читання і запису: 1 - буде вибраний маски, 0 - буде вибраний регістр управління / стану або один із системних регістрів, в залежності від попередніх команд. За низького сигналу на входах WR (RD) проводиться запис (читання) вибраного регістра, при цьому на вході CS має бути низький рівень.
Регістр запитів IRR (Interrupt request register) - окремі його біти відповідають входам IRQ. 1 в відповідному розряді показує, що за відповідного входу є запит.
Регістр стану / виконання ISR (Interrupt Status Register) - окремі його біти відповідають за те, які переривання в даний момент обробляються.
Регістр маскування IMR (Interrupt Mask Register) - 1 у відповідному розряді забороняє обробку свого запиту.
Схема контролю пріоритетів - визначає порядок виконання запитів, отриманих за різними входів IRQ.
Режими роботи контролера:
1. Режим фіксованих пріоритетів. У цьому режимі пріоритети розставляються в наступному порядку: 7 (найнижчий пріоритет) - біля входу IRQ7, ..., 0 (вищий) - біля входу IRQ0. Обробка запиту з меншим пріоритетом затримується до закінчення обробки запиту з більш високим пріоритетом. Цей режим встановлюється після операції скидання.
2. Режим автоматичного зсуву пріоритетів. У цьому режимі останній оброблене переривання отримує нижчий пріоритет, пріоритети інших входів циклічно зсуваються (див. таблицю).
3. Режим програмного зсуву пріоритетів. Аналогічний попередньому, але дно пріоритетів встановлюється на переривання з програмно вказуються номером.
4. Автоматичне завершення переривання AEOI. У цьому режимі контролер скидає прапор обробки в ISR відразу ж після отримання відповіді від процесора по лінії INTA, тобто в контролер не треба посилати команду завершення переривання EOI. Однак не рекомендується використовувати цей режим, тому що підпрограма обробки для такого режиму повинна допускати повторне входження, а також можлива втрата порядку даних, одержуваних з переривання. У цьому режимі контролер "думає", що обробка переривання відбувається миттєво.
5. Режим спеціальної маски. У цьому режимі можна забути про порядок пріоритетів переривань і обробити наявні запити в тому порядку, в якому зручніше. Після скасування режиму старий порядок пріоритетів зберігається.
6. Режим опитування. У цьому режимі переривання як такі не відбуваються взагалі. Програма користувача повинна сама опитувати вміст регістра IRR та обробляти поява 1 в його розрядах як запит.
Розміщення пріоритетів в режимі зсуву пріоритетів
Вхід IRQ з вищим пріоритетом
IRQ0 0 1 2 3 4 5 6 7
IRQ1 7 0 1 2 3 4 5 6
IRQ2 6 7 0 1 2 3 4 5
IRQ3 5 6 7 0 1 2 3 4
IRQ4 4 5 6 7 0 1 2 3
IRQ5 3 4 5 6 7 0 1 2
IRQ6 2 3 4 5 6 7 0 1
IRQ7 1 2 3 4 5 6 7 0
Умовне позначення ОЗУ подається в Додатку 1 (DD17)
Висновки КПП:
27 - А0 - Сигнал вибору регістра, Адреса;
4-11 - D7-D0 - Шина даних;
1 - CS - Вибір мікросхеми;
2 - WR - Читання;
27 - А0 - Запис;
12,13,15 - CAS0-CAS2 - Каскадування;
14 - GND - Загальний;
16 - SP - Вибір ведучого / веденого режиму;
17 - INT - Запит переривання на процесор;
18-25 - IR0-IR7 - Запит переривання;
26 - INTA - Підтвердження переривання від процесора;
28 - E + - Напруга живлення;
Основні характеристики КПП:
Вих. струм в сост. «Лог. 0 »на ШД = 2,0 мА (i 0 вих ШД)
Вих. струм в сост. «Лог. 1 »на ШД = 0,4 мА (i 1 вих ШД)
Вих. струм в сост. «Лог. 0 »на ШУ = 2 мА (i 0 вих ШУ)
Вих. струм в сост. «Лог. 1 »на Ш = 0,4 мА (i 1 вих ШУ)
Вх. струм в сост. «Лог. 0 »на ШУ, ШД, ША = 10 мкА
Вх. струм в сост. «Лог. 1 »на ШУ, ШД, ША = 10 мкА
Макс. ємність нагр. по ШД, ШУ = 100 пф
Число висновків = 28
Напруга живлення = +5 В
Струм потр .= 100 мА

1.2.7 Дешифратор К155ІД6

Умовне позначення дешифратора подається в Додатку 1 (DD10)
Основні характеристики:
Вхідний струм, мА, не більше:
низького рівня ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... -1,6
високого рівня ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 0,04
Вхідна напруга, В:
низького рівня, не більше ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 0,4
високого рівня не менше ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... 2,4
Вихідний струм, мА, не більше:
низького рівня ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16
високого рівня ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... - 0, 4
Середній струм споживання, не більше ... ... ... ... ... ... 15мА
Напруга живлення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5В.

1.2.8 Логічні елементи

4 логічних елемента 2И на К155ЛІ1. Мікросхема має два входи на кожний елемент, на виході виробляється сигнал логічного І.
4 логічних елемента 2ИЛИ на К155ЛЛ1. Мікросхема має два входи на кожний елемент, на виході виробляється сигнал логічного АБО.
Умовне позначення Логічних елементів представлено у Додатку 1 К155ЛІ1 (DD9.1 - DD9.4); К155ЛЛ1 (DD11);
Основні характеристики К155ЛІ1 і К155ЛЛ1:
Вхідний струм, мА, не більше:
низького рівня ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... -1,6
високого рівня ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 0,04
Вхідна напруга, В:
низького рівня, не більше ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .0,4
високого рівня не менше ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 2,4
Вихідний струм, мА, не більше:
низького рівня ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16
високого рівня ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... - 0, 4
Середній струм споживання, не більше ... ... ... ... ... ... 15мА
Напруга живлення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5 В.

1.3 Розробка структурної схеми проектованого пристрою

Складові частини проектованого пристрою зображуються спрощено у вигляді прямокутників довільної форми (Рисунок 2 - Структурна схема МПС), тобто з застосуванням умовно-графічних позначень.
Безпосередньо розглядаючи проектовану мною МПС на базі I8080 в її складі можна такі найбільш важливих блоки:
Генератор тактових імпульсів (ГТВ) - призначений для створення послідовностей тактових імпульсів Ф1 та Ф2, а також сигналів готовності Гт, скидання СБР і стробі стану СС.
Програмований зв'язковий адаптер (ПСА) - являє собою універсальне приймально-передавальний пристрій, який перетворює знімається з ШД МПС інформацію з паралельної форми на послідовну, придатну для передачі в лінію зв'язку, а також здійснює зворотне перетворення.
Програмований периферійний адаптер (ППОС) - при використанні як інтерфейсної БІС дозволяє підключати до МПС різне периферійне устаткування без додаткових логічних схем. Ініціалізація і керування роботою ППОС здійснюється з використанням шести керуючих і адресують сигналів, що подаються вниз МПС по лініях управління, 8-розрядного керуючого слова режиму, що подається від МП через шину даних, а також ряду сигналів, що надходять із зовнішніх пристроїв.
Програмований інтервальний таймер (ПІТ) - призначений для реалізації різних времязадающих функцій. Ініціалізація і керування роботою ПІТ здійснюється з використанням п'яти керуючих сигналів, що подаються від МП по лініях управління, трьох 8-розрядних керуючих слів, що подаються від МП по шині даних, а також трьох вхідних і трьох дозвільних сигналів, що надходять від зовнішніх пристроїв.
Оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП) - призначено для тимчасового зберігання проміжних обчислень.
Постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ) - пам'ять програми, в яку записана програма (послідовність виконання команд) мікроЕОМ і постійні величини (константи), необхідні для її виконання.
Мікропроцесор (МП) - програмно-керований пристрій, що здійснює обробку інформації і керування нею.
Аналого-цифровий перетворювач (АЦП) - сигнали з аналогових датчиків V1 ... V3 перетворює в цифрову форму. З виходу АЦП коди, отримані від аналогових датчиків зберігаються в пам'яті для подальшої обробки.
Цифро-аналоговий перетворювач - перетворить цифрову інформацію в аналогові сигнали. МПС формує керуючий вплив у вигляді аналогового сигналу з ЦАП. Код поступає на вхід ЦАП формується як сума значень отриманих після перетворення з АЦП від датчиків V1 ... V3.
Контролер пріоритету переривань (КПП) - формує запит на переривання роботи МП ВІС і видає на шину даних мікроЕОМ трехбайтовую команду CALL <A 1> <A 2> і відповідь на послідовне надходження трьох сигналів ПРО. Пр з шини управлінні мікро-ЕОМ. Обробляє запити на переривання чотирьох рівнів:
· INT0 - відмова джерела живлення (датчик аварійної ситуації Х0)
· INT1 - запит від аварійного датчика
· INT2 - запит від зовнішньої ЕОМ
· INT3 - запит з пульта оператора
Пульт оператора (ПЗ) - пульт керування містить регістр зі світлодіодами індикації значень двійкових датчиків Х1 ... Х5, кнопку скидання, аварійну сигналізацію при сигналі від датчика Х0, тумблер «Зупинка», опитуваний кожен раз в кінці програми.


Малюнок 2

1.4 Розробка принципової схеми пристрою

Принципова схема МПС розробляється на основі структурної схеми, яка була розроблена в попередньому розділі. Принципова схема є найбільш повною схемою. На ній зображені всі елементи які в подальшому будуть знаходитися в друкованій платі. Принципова схема проектованого пристрою зображена на форматі А3 на Пріложеніі_1.
Головною ланкою мікропроцесорної системи є центральний процесор. Він являє собою програмно-керований пристрій, призначений для обробки цифрової інформації і керування процесом цієї обробки.
Типова схема центрального процесора включає в себе мікропроцесор КР580ВМ80А (DD1), генератор тактових імпульсів (ГТВ) КР580ГФ24 (DD2), системний контролер (СК) КР580 ВК38 (DD5) і адресні регістри КР580ІР82 (DD3, DD4).
Частота проходження синхроімпульсів F1 і F2 у дев'ять разів менше частоти кварцового резонатора ZQ1, потрібно використовувати кварцовий резонатор з частотою 18 КГц. Опір кварцового резонатора носить індуктивний характер, що призводить до зниження робочої частоти. Для компенсації індуктивної складової резонатора послідовно з ним включається конденсатор ємністю 15-30 пФ.
Крім тактирования мікропроцесора ГТВ використовується також як джерело системних тактових сигналів CLK.
Сигнал INT призначений для початкової установки системних модулів при включенні харчування. Сигнали HOLD, HLDA, BUSEN ​​реалізують режим прямого доступу до магістралі з боку інших активних модулів системи.
Системний контролер формує строб запису, читання, сигнал підтвердження переривання а також буферизує двонаправлену шину даних.
Побудова модулів пам'яті МП C.
Вихідними «цеглинками» при побудові модулів пам'яті служать окремі БІС оперативної пам'яті, а також БІС ПЗУ.
При побудові модулів пам'яті виникають завдання нарощування інформаційної ємкості шляхом об'єднання БІС у відповідну матрицю. Нарощування ємності може здійснюватися двома шляхами. По-перше, можна розширювати розрядність шляхом паралельного включення БІС. Останні в цьому випадку об'єднуються за всіма висновками, крім інформаційних, які в сукупності утворюють розширену інформаційну шину.
Другий шлях нарощування інформаційної ємкості - об'єднання БІС пам'яті з інформаційних входів - виходів. Крім них об'єднуються всі інші входи за винятком входів CS (вибір чіпа). Сигнали на цих входах визначають, який з мікросхем необхідно включатися в роботу. Максимальне число об'єднуються таким чином БІС визначається припустимим ємнісний навантаженням на виході мікросхеми.
У даному випадку використовуються мікросхеми ПЗУ КР568РЕ1 - 2К * 8 і ОЗУ КР541РУ2 - 1К * 4. Вибір потрібного слова виробляється за допомогою 11 адресних сигналів А0-А10. Крім того, ці мікросхеми мають входи CS (вибір чіпа), управління цими входами здійснюється за допомогою дешифратора типу К155ІД6, вибірка мікросхеми здійснюється подачею на дешифратор сигналів ADR11-ADR14. Мікросхеми ПЗУ (ROM) і ОЗП (RAM) включаються в роботу у відповідності з таблицею розмальовки пам'яті, таблиця 2
Таблиця 2
Корпус МС
Адреса
ПЗУ 1
0000 ÷ 07FF
ПЗУ 2
0800 ÷ 0FFF
ПЗУ 3
1000 ÷ 17FF
ПЗУ 4
1800 ÷ 1FFF
ОЗУ 1-2
2000 ÷ 23FF
ОЗУ 3-4
2400 ÷ 27FF
Розроблюваний блок - КПП
Мікросхема КР580ВН59 є багатофункціональним програмованим пристроєм, що формує запит на переривання роботи МП ВІС і видає на шину даних мікроЕОМ трехбайтовую команду CALL <A 1> <A 2> і відповідь на послідовне надходження трьох сигналів ПРО. Пр з шини управлінні мікро-ЕОМ. Значення адрес А 1 і А 2 повідомляються схемою в процесі виконання програми її початкової установки. Схема має вісім рівнів запитів переривання.
При одночасному надходженні імпульсів на запит переривання схема визначає пріоритетний рівень запиту, а також виконує переривання поточної програми обслуговування переривання по входу запиту з більш високим пріоритетом.
Схема має двосторонню шину даних з можливістю переведення її в третій стан при подачі одиничного сигналу на вхід вибірки ВМ при одночасній подачі одиничних сигналів на входи INT і INTA. Шина даних використовується для видачі у мікроЕОМ кoмaнди CALL <А 1>2> інформації стану, змісту внутрішніх регістрів, а також для запису керуючих слів в схему.
Рівень «О» або «1» визначає один з двох адрес внутрішніх пристроїв схеми, з яким мікроЕОМ обмінюється інформацією.
Зовнішні пристрої видають імпульси на формування запиту переривання на вхідні затиски IRO-IR7 схеми. Рівень «1» на будь-якому з цих входів сприймається як імпульс на формування запиту переривання. Усі вступники імпульси на входи. Запит на переривання видається схемою на вихід INT і надходить на вхід INT Процесора.

1.5 Розробка програмного забезпечення

Програма обчислення булевої функції Y = Х1 * (Х2 * Х3) vХ4.
МПС опитує виконавчі датчики, отримує від них інформацію, після чого обчислює булеву функцію Y = Х1 * (Х2 * Х3) vХ4 і передає її значення у вигляді керуючого сигналу стосовно вихідної каналу. Таблиця істинності представлена ​​в таблиці 3

Таблиця 3
X4
X3
X2
X1
Y
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
2
0
0
1
0
0
3
0
0
1
1
1
4
0
1
0
0
0
5
0
1
0
1
1
6
0
1
1
0
0
7
0
1
1
1
1
8
1
0
0
0
0
9
1
0
0
1
1
A
1
0
1
0
0
B
1
0
1
1
1
C
1
1
0
0
1
D
1
1
0
1
1
E
1
1
1
0
0
F
1
1
1
1
1
Програма:
0800 3E 9A MVI A, 9Ah; Завантаження керуючого слова в акумулятор
0802 D3 F3 OUT F3h; Запис керуючого слова в порт
0804 DB F0 IN F0h; Читання з порту А вихідних даних
0806 E6 0F ANI 0Fh; Виділення значущих біт
0808 47 MOV B, A; Збереження значущих біт
0809 E6 01 ANI 01h; Виділення 1-го біта
080B FE 01 CPI 01h; Порівняння
080D CA 19 серпня JZ M1; Якщо одно, то перехід до мітці М1
0810 78 MOV A, B; Відновлення значущих біт
0811 FE 0C CPI 0Ch; Порівняння
0813 CA 19 серпня JZ M1; Якщо одно, то перехід до мітці М1
0816 C3 2D 08 JMP END; Перехід в кінець програми
19 Серпня 3E 01 M1: MVI A, 01h; Установка акумулятора в 1
081B D3 F1 OUT F1; Висновок в порт У результату
081D червня 1940 MVI B, 40 h; Організація затримки
081F 3E FF M 3: MVI A, FF          Час виконання тактів
0821 DE 01 M 2: SBI 01; 400 000 тактів за частоті 2 МН z = 200 мс.
0823 C2 21 серпня JNZ M 2; Якщо не дорівнює, перехід по М2
0826 78 MOV A, B; Завантаження даних з В в А
0827 DE 01 SBI 01; Відняти з А 01
0829 47 MOV B, A; Збереження результату віднімання у В
082A C2 1F 08 JNZ M 3;
082D AF END: XRA A; Обнулення акумулятора
082E D3 F1 OUT F1h; Обнулення порту В
0830 00 NOP; Кінець програми
Програма ініціалізації КПП:
0000 F3 DI; Заборона переривання
0001 3E 1992 MVI A, 12H; Запис в акумулятор 12h
0003 32 0280 STA 2400H; Запис 2400 в акумулятор
0006 FB ЕI; Включити обслуговування переривання

2. Експлуатаційно-технологічний розділ

2.1 Розробка функціональної моделі найбільш ймовірних несправностей пристрої

У роботі даного пристрою найбільш часто зустрічаються такі несправності:
1. Несправності в роботі ОЗУ у зв'язку зі слабкою помехозащещенностью.
2. Несправності в роботі ключів SA1-SA5
3. Несправності внаслідок подання на схему живлення вище необхідного.
4. Несправності в зв'язку з перегоранням світлодіодів VD1-VD5
Якщо така несправність виявлена, то необхідно перевірити всі елементи схеми на працездатність (особливо це стосується мікросхем, транзисторів і конденсаторів)
У даному пристрої буде використовуватися наблюдаемость і керованість для КПП.
Для КПП тестопригодного буде реалізована на світлодіодах і перемикачах. На входи IR4-IR7 (запит переривання) і вихід INT (Запит переривання на процесор) поставимо світлодіоди АЛ102ГФ, які будуть світитися при подачі на відповідну лінію логічної одиниці і на виході INT - при виході логічної одиниці. Це буде наблюдаемость. На всі входи до світлодіодів ставимо перемикачі, за допомогою яких ми можемо відключити КПП від МПС і падати на будь-які входи логічні 1 або 0 і спостерігати, що буде на виході INT (1 - горить діод, 0 - не горить). Т.ч. керованість дозволяє нам подати на входи комбінацію одиниць і нулів, а наблюдаемость підтверджує подачу сигналу і показує результат на виході, на основі якого ми можемо судити про правильність функціонування блоку КПП.

2.2 Розробка алгоритму пошуку несправностей

Алгоритм пошуку несправностей складається з комплексу основних заходів, пов'язаних з відшукування несправності в пристрої. Ці заходи можуть бути різними і включають в себе операції від огляду корпусу на наявність ушкоджень до перевірки сигналів в контрольних точках.
Складемо алгоритм пошуку несправностей для нашого пристрою:
1 Оглянути корпус пристрою на наявність пошкоджень;
2 Обережно розібрати пристрій;
3 Ретельно оглянути місця контактів гнучких провідників з друкованою платою, а також перевірити якість кріплення висновків ІМС і ЕРЕ до контактних площадок на платі;
4 Перевiрити цілісність сполучних проводів;
5 Оглянути друковану плату і її компоненти на наявність фізичних ушкоджень або пошкоджень внаслідок електричного пробою;
6 Перевірити наявність живлення на платі;
7 Перевірити працездатність ІМС контрольно-вимірювальними приладами;
8 Перевірити працездатність генераторів тактів і тони;
9 Перевірити вихідні сигнали в контрольних точках.
Даний алгоритм дозволяє виявити основні несправності перешкоджають нормальній роботі МПС.

2.3 Аналіз і вибір методу усунення несправностей

Визначення, відшукання несправностей в процесі ремонту будь-якого пристрою є найбільш трудомісткою операцією, що вимагає більшої уваги та майстерності.
Знайти несправність - значить, знайти відмовив елемент, блок, модуль і т. д. У процесі ремонту можна виділити чотири етапи: встановлення факту наявності несправності; виявлення її характеру; усунення несправності і перевірка пристрою після ремонту.
Існує кілька способів відшукання несправностей. Вибір того чи іншого способу залежить від призначення пристрою і особливостей схеми. Для відшукання несправності потрібне гарне знання, як мінімум принципової схеми і конструкції ремонтується пристрою.
Усі несправності будь-якого пристрою можна розділити на механічні та електричні.
До механічних несправностей відносяться несправності в механічних вузлах пристрої (вихід з ладу кнопок і перемикачів, а також неконтакт в роз'ємах).
До електричних несправностей відносяться такі, які призводять до зміни електричного опору кіл, значного збільшення опору, значного зменшення його або короткого замикання (вихід з ладу резисторів, світлодіодів, мікросхем і т. п.).
При пошуку несправностей пристрої застосовують п'ять способів:
1. Зовнішній огляд дозволяє виявити більшість механічних несправностей, а також деякі електричні. Зовнішнім оглядом перевіряється якість збірки і монтажу. При перевірці якості складання вручну слід перевірити механічне кріплення окремих вузлів, таких як перемикачі, змінні резистори, штепсельні з'єднання (роз'єми).
Зовнішнім оглядом перевіряють також якість електричного монтажу. При цьому виявляють цілісність сполучних провідників, наявність набряків припою, які можуть призвести до коротких замикань між окремими ділянками схеми, виявляють дроти з порушеною ізоляцією, перевіряють якість пайок і т. п. Зовнішнім оглядом можна виявити дефекти окремих елементів (обрив висновків, резисторів, механічне пошкодження конденсаторів та інші).
Зовнішній огляд, як правило, роблять при відключеному харчуванні апаратури. При його проведенні особливу увагу необхідно звертати на те, щоб в монтаж не потрапили випадкові предмети, які при включенні пристрою можуть викликати коротке замикання.
Зовнішнім оглядом можна виявити несправний светоелемент (за яскравістю), резистор (щодо зміни кольору або обвуглювання поверхневого шару) та інші елементи.
У включеному стані можна визначити перегрів трансформаторів, електролітичних конденсаторів, напівпровідникових елементів. Поява запахів від перегрітих обмоток, резисторів, просочувального матеріалу трансформаторів також сигналізує про наявність несправностей у схемі пристрою.
Іноді в ході огляду виникає сумнів у справності окремих елементів. Тоді слід випаяти елемент і перевірити його справність більш ретельно.
2. Спосіб проміжних вимірювань. Полягає у послідовній перевірці проходження сигналу від блоку до блоку до виявлення несправної ділянки.
3. Спосіб винятку - полягає в послідовному виключенні справних вузлів і блоків.
4. Спосіб заміни окремих елементів, вузлів чи блоків на свідомо справні, широко використовується при ремонті пристроїв Вт Наприклад, можна замінити елемент (транзистор, трансформатор, мікросхему) або блок на завідомо справний і переконатися в наявності несправності на цій ділянці.
5. Спосіб порівняння - полягає в порівнянні параметрів несправного апарату з параметрами справного апарату того ж типу або марки.
Використання того чи іншого способу пошуку несправності залежить від особливостей схеми пристрою.
Оскільки дане пристрій складається в основному з мікросхем, то при знаходженні несправності в інтегральній схемі вона підлягає заміні.
Крім ІМС у пристрої розташовується ряд таких елементів, як транзистори, резистори, діоди і конденсатори. При псуванні вони також потребують заміни.
Можливі такі несправності, як неконтакт (тобто сигнал не проходить від початку свого шляху і до кінця). При цьому треба ретельно оглянути пристрій на наявність обривів і пропоїти підозрілі місця.

2.4 Розробка технологічних інструкцій з експлуатації і ремонту пристрої

Для того щоб полегшити роботу з ремонту пристрої зведемо в таблицю 4 можливі несправності і способи їх усунення
Таблиця 4
Найменування несправності, зовнішній прояв і
додаткові ознаки
Ймовірна причина
Спосіб усунення
1
2
3
1. Відсутність харчування
Обрив проводу живлення
Вийшов з ладу запобіжник
Перевірте цілісність проводів. При обриві замініть їх.
Перевірте запобіжник, при несправності - замініть
2. Не світиться один з світлодіодів VD1 - VD5
Не надходить
Сигнал
Світлодіод вийшов
з ладу
Перевірка наявності обривів,
короткого замикання на лінії йде до світлодіоду
Замінити світлодіод
1
2
3
3. При тестуванні
КПП не реагує на подаються логічні сигнали
Вийшов з ладу КПП (DD17)
Не працюють
ключі
Відсутня харчування
Перевірити DD17, при необхідності замінити,
Перевірити SA2-SA5, можливі механічні пошкодження, при необхідності замінити
Пункт 1.
4. Не працює один з
блоків МПС (ОЗУ, ПЗУ,
КПП і т. д.)
Несправний сам
блок або обрив ША, ШД, ШУ,
харчування
Перевірка наявності обривів, короткого замикання на всіх
лініях йдуть до блоку та від блоку
Перевірити не працюючий блок

Висновок
У даному курсовому проекті мною була розроблена МПС на базі I8080 з тестованим блоком КПП. Завдяки даному курсовому проекту мною були закріплені на практиці теоретичні знання, що охоплюють практично всі спецпредмети вивчені на навчальній лаві, необхідні для майбутнього техніка-електроніка.
У ході проробленої роботи були розроблені функціональні вузли МПС на базі I8080 і забезпечені взаємозв'язку між ними.
Таким чином, курсове проектування з предмету «Експлуатація та ремонт електронних обчислювальних засобів», є найбільш важливим і відповідальним етапом: для учня (майбутнього фахівця) у вивченні предмета, а для викладача - в самозадоволенні своїм умінням подати майбутньому фахівцю (техніку-електроніку) необхідну для його подальшої самостійної діяльності знань зі своєї області діяльності.

Список використаних джерел:
1. Галкін О.М. Мікросхеми пам'яті та їх застосування: Довідник. -М. Радіо і зв'язок, 1990.
2. Мікропроцесори і мікропроцесорні комплекти інтегральних мікросхем. У 2 т. / під редакцією В.А. Шахнова. - М. Радіо і зв'язок, 1988.
3. Бірюков С.А. Застосування цифрових мікросхем серії ТТЛ і КМОП - М.: ДМК, 1999.
4. Довідник: Цифрові інтегральні мікросхеми: Богданович М.І. та інші. Мн.; 1996.
5. www.assembler / PC.htm мови програмування
6. http://ns.onego.ru/ ~ sprut / Схеми, pадіолюбітельскіе технології, пpогpаммиpования ПЗУ тa ін.
7. http://www.qsl.net/eu5r Жypнал "Радіоаматор"
8. Агаханян Т.М. Інтегральні мікросхеми.-М. Вища, 1983
9. Диск «RADIO» - Великий довідник радіоаматора
10. Баюк А.В. та ін Напівпровідникові прилади: Діоди, тиристори, оптоелектронні прилади. Довідник.-М.: Вища школа, 1987.
11. Стригін В.В, Щарев Л.С. Основи обчислювальної мікропроцесорної техніки та програмування. Москва «Вища школа» 1989.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Курсова
144.2кб. | скачати


Схожі роботи:
Розробка мікропроцесорної системи МПС управління та керування обєктом на базі одно кристального
Розробка технологічної схеми виробництва безалкогольних напоїв на базі підприємства ТОВ
Розробка комплекту ТЗА мікропроцесорної схеми похилого дифузійного апарату на базі мікропроцесорного
Розробка схеми суднової електростанції
Розробка і розрахунок рухової установки на базі стаціонарного плазмового двигуна
Розробка конструкції частотомера на базі універсального цифрового приладу УЦП
Розробка в структурно логічної схеми мікропроцесора
Розробка функціональної схеми кінцевого автомата
Розробка схеми дослідження технологічних систем
© Усі права захищені
написати до нас