Схема електрична принципова Луноходу з мікроконтролерним управлінням (стр. 1 из 3)
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
РОМЕНСЬКИЙ КОЛЕДЖ
ДЕРЖАВНОГО ВИЩОГО НАВЧАЛЬНОГО ЗАКЛАДУ
"КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ВАДИМА ГЕТЬМАНА"
Спеціальність: 5.091 504 "Обслуговування комп’ютерних та
інтелектуальних систем та мереж"
КУРСОВА РОБОТА
З предмету: "Мікропроцесорні системи"
Тема: "Розробити схему електричну принципову
„Луноходу” з мікроконтролерним управлінням"
Перевірив: Виконав:
викладач ст. групи К-3-2
Шокота Т.А. Підопригора В.
Ромни 2007
Зміст
1.1. Призначення проектуємого пристрою.. 5
1.2. Технічні характеристики. 6
1.3. Розробка і обґрунтування схеми електричної структурної8
2.1. Вибір і обґрунтування елементної бази. 10
2.2. Принцип роботи окремих ВС з використанням часових діаграм.. 10
2.3. Принцип роботи пристрою згідно схеми електричної принципової13
3.1. Ініціалізація програмуємих ВІС.. 15
3.2. Тест перевірки окремих вузлів або пристроїв. 15
3.3. Розрахунок надійності пристрою.. 19
Вступ
Розвиток мікропроцесорної техніки почалося порівняно недавно. Перше повідомлення про розробку мікропроцесора 1-4004 опублікувала фірма Іпtel у 1971 р.
Створення мікропроцесора (МП) було наслідком розвитку й удосконалювання технології виробництва інтегральних схем. Підвищення ступеня інтеграції мікросхем привело до закономірного поступового переходу до нового етапу в розвитку обчислювальній техніці реалізацій архітектури ЕОМ на одній інтегральній схемі.
Здатність до програмування послідовності виконуваних функцій, тобто здатність працювати по заданій програмі, є основною відмінністю МП від елементів "твердої" логіки (інтегральних схем малого і середнього ступеня інтеграції). Крім фізичної структури мікропроцесора, названої апаратними засобами, на виконуваний їм алгоритм впливають програмні засоби, тобто послідовність команд і даних, записаних у запам'ятовуючому пристрої. У загальному вигляді апаратні засоби мікропроцесора повторюють структуру процесора ЕОМ і включають: арифметико-логічний пристрій, пристрій керування і декілька робочих регістрів. Мікропроцесор може складатися з однієї чи декількох інтегральних схем, розподілених за принципом виконуваних функцій.
Таким чином, мікропроцесор - це програмно-керований пристрій що здійснює процес обробки інформації, керування нею, побудований на одній чи декількох великих інтегральних схемах (ВІС).
В даний час мікропроцесори і виготовлені на їхній базі Мікро ЕОМ присутні практично у всіх областях діяльності людини.
Мікро ЕОМ керують космічними кораблями, військовою технікою, промисловими роботами, побутовими пристроями, підтримують погрібну температуру в інкубаторах, роблять "інтелектуальними" засоби контролю і вимірювань, забезпечують комфорт пасажирів транспорту і виконують велику кількість інших функцій. Мікропроцесори різко підняли продуктивність інженерної праці за рахунок застосування створених на їхній основі автоматизованих робочих місць (АРМ). Широко використовуються МП у медицині, наприклад при діагностуванні хворих, керуванні медичною апаратурою і штучними органами. Величезне поширення одержали МП при створенні різних ігор і атракціонів. Швидко ростуть темпи виробництва персональних комп’ютерів.
1. Загальний розділ
1.1. Призначення проектуємого пристрою
Основні скорочення, що використовуються в курсовому проекті:
АРМ-автоматизовані робочі місця;
ІЧ-інфрачервоний зв'язок;
МК-мікроконтролер;
ЕОМ - електронно-обчислювальна машина
МПК - мікропроцесорний комплект
ЦАП - цифро-аналоговий перетворювач
АЦП - аналогово-цифровий перетворювач
ЧЦП - частотно-цифровий перетворювач
ВІС - великі інтегральні схеми
НВІС - надвеликі інтегральні схеми
ІС - інтегральна схема
Проектуємий пристрій було створено для демонстрації можливостей програмно-апаратних комплексів управління рухомими об'єктами.
В якості об’єкта була приведена дитяча іграшка „Лунохід” з пультом дистанційного керування, що використовує для руху 2 електродвигунами постійної напруги і дозволяє керувати кожним із них по-одному. При включенні напруги живлення модель починає рухатися в перед. Одночасно вмикаються вмонтовані в модель передавач і приймач імпульсного ІЧ випромінювання. Рух продовжується до тих пір, доки інтенсивність відображеного сигналу ІЧ сигналу не переважить до встановленого порога, що свідчить про наявність перешкод на шляху. Як тільки це відбудеться, модель змінює напрям руху до тих пір, доки відображення сигналу не стане нижче цього порога, після цього продовжує рух. Модель „Лунохід” заснована на мікроконтролерному управлінні.
1.2. Технічні характеристики
Для правильного використання будь-якої мікросхеми, а особливо такої складної, як мікроконтролер, надзвичайно важливо правильно безпомилково обрати мікросхему, так, щоб вона нам підходила за технічними характеристиками. В цьому розділі докладно викладено технічні дані про мікроконтролер АТ90S2313. Параметри інших мікроконтролерів цієї серії дуже близькі до вказаних.
Параметри мікроконтролера
| Параметр | Значення |
| Інтервал робочих температур | -55... +125С |
| Температура зберігання | -65... +150С |
| Напруга на любому виводі крім RESET | -1,0…+7,0В |
| Максимальнаробоча напруга | 6,6 В |
| Постійний струм через вивід порту | 40.0 мА |
| Постійний струм між Vcc и GND | 140.0 мА |
Характеристика постійної напруги
| Позн. | Параметри | Умови | Мін. | Тип. | Макс. | Од. | |||||||
| VIL | Вхідна напруга низького рівня | (Крім XTAL1) | -0,5 | - | 0,3Vcc(1) | B | |||||||
| VIL1 | Вхідна напруга низького рівня | (XTAL1) | -0,5 | - | 0,3Vcc(1) | B | |||||||
| VIH | Вхідна напруга високого рівня | (КрімXTAL1,RESET) | 0,6Vcc | - | Vcc+0,5 | B | |||||||
| VIH1 | Вхідна напруга високого рівня | XTAL1 | 0,7Vcc | - | Vcc+0,5 | B | |||||||
| VIH2 | Вхідна напруга високого рівня | (RESET) | 0,85Vcc | - | Vcc+0,5 | B | |||||||
| VOL | Вихідна напруга низького рівня (B,D) | Lol=20mA,Vcc=5B lol=10mA, Vcc=3B | - | - | 0,50,6 | B | |||||||
| VOH | Вихідна напруга високого рівня (B,D) | Loh=-3mA, Vcc=5B loh=-1,5mA Vcc=3B | 4,32,3 | - | - | ||||||||
| IIL | Вхідниа напруга просочування вихода І/О | Vcc=6Внизький рівень | - | - | 1,5 | ||||||||
| IIH | Вхідна напруга витоку ввода І/О | Високий рівень | - | - | 980,0 | нА | |||||||
| RRST | Підтягуючий резистор RESET | 100 | - | 500,0 | Ом | ||||||||
| Ri/o | Підтягуючий резистор лінії ввода/вивода | 35,0 | - | 120,0 | мА | ||||||||
| ICC | Напруга живлення від джерела живлення | Нормальний режим, Vcc=3В,4мГц | - | - | 3,0 | мА |
Параметри зовнішнього тактового сигналу
| Параметри | Vcc=2,7. .6,0В | Vcc=4,0. .6,0В | Од. вим. | ||
| Мін. | Макс. | Мін. | Макс. | ||
| Частота кварца | 0 | 4 | 0 | 10, мГц | |
| Перехід тактової частоти | 250 | нс | |||
| Тривалість(1) | 100 | 40 | нс | ||
| Тривалість(0) | 100 | 40 | нс | ||
| Тривалість фронта | 1,6 | 0,5 | |||
| Тривалість спаду | 1,6 | 0,5 | мкс | ||
Варіанти виконання мікроконтролера
| Частота | Напругаживлення | Маркировка | Корпус | Діапазонтемператур |
| 4мГц | 2,7...6,0В | АТ90S2313-4PC | PDIP | Комерційний(0...70°с) |
| АТ90S2313-4SC | SOIC | |||
| АТ90S2313-4PI | PDIP | Промисловий(-40...85°с) | ||
| АТ90S2313-4SI | SOIC | |||
| 10мГц | 4,0...6,0В | АТ90S2313-10PS | PDIP | Комерційний(0...70°с) |
| АТ90S2313-10SC | SOIC | |||
| АТ90S2313-10PI | PDIP | Промисловий(-40...85°с) | ||
| АТ90S2313-10SI | SOIC |
1.3. Розробка і обґрунтування схеми електричної структурної
Структурна схема з мікроконтролерним управлінням приведена на рисунку 1.3.1.
Схема складається з 6 блоків:
Рисунок 1.3.1. - Структурна схема пристрою
Структурна схема проектуємого пристрою містить:
Батарея;
ІЧ-передавач;
ІЧ-приймач;
Ключі;
МК.
Батарея - це пристрій який подає напругу на пристрої які потребують живлення.
ІЧ-Предавач-це пристрій який побудований таким чином щоб передавати інфрачервоні імпульси.
ІЧ-Приймач-це пристрій який повинен приймати інфрачервоні імпульси.
Ключі – це пристрій який дозволяє або забороняє передачу даних які поступають з приймача.
Мікроконтролер - керований пристрій, виконаний на одному чи кількох кристалах, функціями якого є логічний аналіз і керування.