Разработка микропроцессорной системы

Введение

Развитие полупроводниковой электроники привело к появлению микропроцессоров, полупроводниковых приборов, у которых на одной пластинке из полупроводникового материала площадью несколько десятков квадратных миллиметров размещается до миллиона и более компонентов. Микропроцессоры внесли в развитие вычислительной техники качественно новые свойства. Благодаря им, стали возможны карманные калькуляторы, ПЭВМ способные размещаться на столе, благодаря им предоставляется возможность внедрить вычислительную технику во все отрасли народного хозяйства.

Использование микроэлектронных средств в изделиях производственного и культурно-бытового назначения не только приводит к повышению технико-экономических показателей изделий (стоимости, надёжности, потребляемой мощности, габаритных размеров) и позволяет многократно сократить сроки разработки и отодвинуть сроки «морального старения» изделий, но и придаёт им принципиально новые потребительские качества (расширенные функциональные возможности, модифицируемость, адаптивность и т.д.).

В микроэлектронике бурное развитие получило такое направление, как выпуск однокристальных микроконтроллеров, которые предназначены «интеллектуализации» оборудования различного назначения. Однокристальные (однокорпусные) микроконтроллеры представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие в себя все составные части «голой» микроЭВМ: микропроцессор, память программы память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение исключительно высоких показателей эффективности при столь низкой стоимости (во многих применениях система может состоять из одной БИС микроконтроллера), что микроконтроллером, видимо, нет разумной альтернативной элементной базы для построения управляющих и регулирующих систем.

В данном курсовом проекте на основе микропроцессорной системы (МКС) разрабатывается принципиальная схема и программа функционирования МКС, которая способна реализовать функции релейного регулятора температуры нагревателя совместно с датчиком температуры К1019ЕМ1.[pic 1]

1. Структурная схема

[pic 2]

Рис. 1. Структурная схема микропроцессорной системы, реализующей функции релейного регулятора температуры нагревателя:[pic 3] ДТ – датчик температуры; АЦП – аналого-цифровой преобразователь; МК – микроконтроллер; БИ – блок индикации.

Когда система настроена, программа начинает считывать данные АЦП, к которому подключён датчик температуры. После этого данные преобразуются в необходимый вид, т.е. на индикаторе могут отображаться числа от «0» до «99» (в зависимости от текущей температуры).

Преобразование сигналов осуществляется следующим образом: на входе датчика температуры имеем градусы Цельсия, а на выходе - вольты (позднее рассмотрим датчик температуры К1019ЕМ1):

0 0С – 2730 В

60 0С – 3330 В,

т. е. при изменении температуры на входе на 1 0С, на выходе наблюдается изменение напряжения на 10 мВ.

Диапазон входных напряжений АЦП составляет +5 В. При максимальном напряжении питания (5000 мВ) АЦП выдаёт код «1000» (при 0 мВ – код «0»), т. е. изменение кода на единицу сопровождается изменением напряжения на 5 мВ.

Анализируя преобразования, получили следующую зависимость: изменение температуры на 1 0С соответствует коду «2». Но первоначально необходимо скорректировать 0 0С, а именно:

2730 мВ – код «546».

Т. к. изменение кода на единицу это 5 мВ, а для 5 мВ – 2 0С, то необходимо результат делить на 2. В нашем случае деление на 2 осуществляется сдвигом байта вправо на 1 бит. Конечный результат равен 0…99 0С.