Розробка схеми електричної принципової музичного дзвоника (стр. 1 из 3)

Міністерство освіти і науки України

Роменський коледж

Київського національного економічного університету

Спеціальність: 5.091504 «Обслуговування комп’ютерних та інтелектуальних систем та мереж»

Курсовий проектз предмету:Мікропроцесорні системи

Тема: «Розробити схему електричну принципову музичного звоника»

2007

Зміст

Вступ

1 Загальний розділ

1.1 Призначення проектуємого пристрою

1.2 Технічні характеристики

1.3 Розробка і обґрунтування схеми електричноїструктурної

2 Спеціальний розділ

2.1 Вибір і обґрунтування елементної бази

2.2 Принцип роботи окремих ВІС з використаннямчасовихдіаграм та алгоритмів роботи

2.3 Принцип роботи пристрою згідно схемиелектричноїпринципової

3 Експлуатаційний розділ

3.1 Ініціалізація програмуємих ВІС

3.2 Тест перевірки окремих вузлів або пристроїв

3.3 Розрахунок надійності пристрою

4 Анотація

5 Література

Вступ

В наш час, час високогорівня розвитку науки та техніки, коли людство досягло значних технологічних висот, ми все частіше і частіше стикаємося з такими термінами як мікропроцесор та мікроконтролер. В даному розділі курсової роботи я розкрию зміст цих понять та проведу коротку характеристику розвитку електроніки за останні роки.

Отже, мікропроцесор (МП) - програмно-керуючий пристрій, призначений для обробки цифрової інформації і керування процесом цієї обробки, який виконано у виді однієї (чи декількох) інтегральної схеми з високим ступенем інтеграції електронних елементів.

Мікроконтролер (МК) - керуючий пристрій, виконаний на одному чи декількох кристалах, що виконує функції логічного аналізу і керування (що дозволяє за рахунок виключення арифметичних операцій зменшити апаратурну складність пристроїв чи розвити функції логічного керування).

Архітектура МПС – розподіл функцій, що реалізуються системою на окремих її рівнях, та точне визначення меж між цими рівнями. Вона поєднує апаратні, мікропрограмні і програмні засоби обчислювальної техніки, визначає принцип організації МПС та функції її компонентів, зокрема процесора, пам’яті та ін. Архітектура МПС не відображає конструктивні особливості логічних структур і модулів та технологію їх виробництва.

Характеристики мікропроцесорів, їх продуктивність, швидкодія та надійність, а головне – багатофункціональність постійно покращуються. Один мікроконтролер може замінити набагато дорожчі та більш громіздкі електричні схеми.

Завдання даної курсової роботи – розробити схему електричну принципову малогабаритного двохпроменевого осцилографа-мультиметра. В наступних розділах роботи успішно виконано поставлене завдання та детально описано принцип роботи розробленої схеми. Схему електричну принципову розроблюваного пристрою зображено на аркуші формату А3, який додається до звіту. Дану тему я обрав для курсової роботи не випадково: осцилограф – один з найдорожчих пристроїв, які часто використовую радіоконструктори. Цікавою особливістю розроблюваного пристрою є використання рідкокристалічних графічних індикаторів для виведення результату вимірювань

1. Загальний розділ

1.1 Призначення проектуємого пристрою

Визначення та визначення термінів, що використовуються в курсовій роботі.

АЦП – аналого-цифровий перетворювач

ВІС – великі інтегральні схеми

ЕОМ – електронно-обчислювальна машина

МК – мікроконтролер

МП – мікропроцесор

МІК – модуль інтерфейсу користувача

МПК – мікропроцесорний комплект

МПС – мікропроцесорна система

ОЗП – оперативно-запам’ятовучий пристрій

ОМК – однокристальний мікроконтролер

ЦП – центральний процесор

Місце та основні характеристикипристрою в архітектурі МПС:

Завданням курсової роботи є розробка схеми електричної принципової малогабаритного двохпроменевого осцилографу-мультиметру. Оскільки осцилограф та мультиметр – одні з найважливіших вимірювальних приладів, а ціна їх досить висока, то актуально розробити просту схему осцилографу, який доволі легко сконструювати самостійно.

В процесі виконання завдання було схему було створено з використанням мікроконтролерів та аналого-цифрового перетворювача.

Однокристальний мікроконтролер (ОМК) це пристрій, виконаний конструктивно в одному корпусі ВІС, який містить усі компоненти МПС: процесор, пам'ять даних, пам'ять програм, програмовні інтерфейси.

Для ОМК характерні наступні особливості:

- система команд, орієнтована на виконання завдань керування і регулювання;

- алгоритми, що реалізуються на ОМК, мають багато розгалужень залежно від зовнішніх сигналів;

- дані, якими оперують ОМК, не повинні мати велику розрядність;

- схемна реалізація систем керування на базі ОМК нескладна і має невисоку вартість;

- універсальність і можливість розширення функцій керування значно нижчі, ніж у системах із однокристальними МП.

Однокристальні мікроконтролери зручно використовувати при розробці вбудованих пристроїв керування різноманітним обладнанням, наприклад побутовою технікою, мобільними телефонами, та іншими електронними пристроями.

Проектування нового пристрою прийнято починати з опису його архітектури, що представляє собою модель пристрою із погляду програміста. Модель у процесі проектування перетворюється в структуру пристрою, що визначає склад, призначення і взаємні зв'язки необхідних апаратурних компонентів, що реалізують бажану архітектуру.

АЦП – пристрої, які використовують для перетворення аналогового сигналу в цифровий.

Варто зазначити, що в основу побудови МПС покладено три основні принципи: магістральності, модульності і мікропограмного керування.

Принцип магістральності визначає характер зв’язків між функціональними блоками МПС – усі блоки з’єднуються з єдиною системною шиною.

Принцип модульності полягає в тому, що система зазується

1.2 Технічні характеристики

При розробці принципової схеми проектуємого пристрою ми використовували 8-ми бітовий мікроконтролер AT90S8515-8PI фірми Atmel з 8 кілобайтами програмованої пам’яті. Розглянемо його технічні особливості:

Блокування бітів при високій напрузі живлення. В деяких пристроях блоковані біти на перезаписуються при високій напрузі живлення і температурі. В даній ситуації неможливо перепрограмувати пристрій коли заблоковані біти вже встановлені. Дана помилка може виникнути в випадку, коли температура оточуючого середовища занадто висока. Для вирішення проблеми потрібно зменшити напругу живлення до 4 В, перед виконанням стирання. Після цього контролер розблокується, і ми отримаємо можливість перепрограмувати пристрій (практично при будь-якій температурі навколишнього середовища).

В випадку, якщо відбулася команда скидання під час запису пам’яті контролера результат запису буде не такий, який ми очікуємо. Цикл запису пам’яті ніби завершується так, як і повинен, але регістри адреси будуть встановлені в положення 0. Результатом може стати хибне відображення записаного значення. Для усунення проблеми в випадку, коли ми не можемо гарантувати захист від отримання сигналу скидання під час запису пам’яті ми не повинні використовувати адресу 0 для пам’яті.

В випадку, коли живлення МК під час програмування нижче 3 В, послідовне програмування може завершитися невдачею. Отже, для коректного програмування пристрою потрібно тримати живлення не нижче рівня 3 В під час програмування контролера.

Джерело живлення використане в схемі повинне бути стабілізованим джерелом з вихідною напругою 5 В.

Детальні характеристики мікроконтролера AT90S8515-8PI подано далі.

Технічні характеристики МК AT90S8515-8PI:

Напруга живлення, В4,0-6,0

Тактова частота, МГц8

Кількість ліній введення-виведення32

Ємність ненргонезалежної пам’яті програм, К8

Ємність енергонезалежної пам’яті даних, К512

Ємність статичної пам’яті даних, байт512

ІнтерфейсиUART, SPI

Аналогові входивідсутні

Кількість і розрядність таймерів2х8

Кількість і розрядність лічильників1х16

Можливість програмування на цільовій платі приосновній напрузі живлення наявна

1.3 Розробка і обґрунтування схеми електричної структурної

Схему електричну структурну приведено на рисунку 1.3.1.

Рисунок 1.3.1 – Структурна схема проектуємого пристрою

На структурній схемі зображено наступні елементи: кнопка, джерело живлення, мікроконтролер та динамік.

Розподіл функцій між елементами можна умовно розділити таким чином: кнопка служить для увімкнення приладу (наслідком чого є програвання наступної музичної композиції), джерело живлення подає робочу напругу для роботи пристою, живлячи кожен з його вузлів, мікроконтролер – головна керуюча частина пристрою, динамік забезпечує програвання музичних композицій.

2 Спеціальний розділ

2.1 Вибір і обґрунтування елементної бази

При проектуванні пристрою використані наступні елементи:

Мікроконтролер AT 90S8515фірми Atmel, 2 транзистори типу КТ5503Е та 1 типу КТ819Г, джерелом живлення може бути будь-яке стабілізоване джерело (можна використати батарею з гальванічних елементів або акумуляторів) з вихідною напругою 5 В. Передбачено використання реле типу ЕestarBT-5S, але можна використовувати будь-яке інше реле з напругою спрацювання не більше ніж 4,5 В з контактами, розрахованими на комутацію мереженої напруги 220 В. Для контролю величини напруги доцільно використати детектор зниження напруги живлення КР1171СП47 або його аналог PST 529.

Мікроконтролер AT 90S8515являє собою 8-розряядний високопродуктивний RISC-контролер загального призначення. Архітектуру мікроконтролера AT 90S8515зображено на рисунку 2.1.1.