Разработка формирователя сигналов на однокристальном микропроцессоре (стр. 4 из 5)
2.6. Составление полной принципиальной схемы формирователя.
Полная принципиальная схема составляется путем объединения всех разработанных выше узлов формирователя сигналов в единую схему, которая приведена в приложении 1.
2.7. Расчет задержки распространения сигналов и потребляемой мощности.
Подсчитаем время задержки распространения tЗ, выбрав в преобразователе кода наиболее длинную логическую цепочку.
Время задержки для ИМС К155 не более 25 нс
Время установки кода счетчика около 40 нс
Время установления выходного напряжения 5мкс
В разработанной в принципиальной схеме формирователя сигналов число ИМС типа К155, семь.
tЗ=25·10-9·7+40·10-9+5·10-6=5,215·10-6 с
Т.о. время задержки составляет не более 5,215мкс
Потребляемая мощность рассчитывается отдельно для каждого из источников питания: P+5 , P+15 , P-15 .
Найдем мощность для источника питания +5B.
Средняя мощность ИМС К155 20мВт
Мощность ИМС К555ИЕ7 равна: PК555ИЕ7=I·U=5B·34·10-3A=0,17Вт
Мощность ИМС К572ПА1 равна: PК572ПА1 =0,1Вт
P+5=7·20мВт+0,17Вт+0,1Вт=0,41Вт
Найдем мощность для источника питания +15B и -15В.
P+15= P-15= PОУ1= PОУ2 = PОУ =260мВт
3.1. Разработка алгоритма формирования заданных сигналов и определение дополнительных исходных данных для проектирования.
Обобщенный алгоритм работы МП системы для варианта ABC=512 показан на рис.9.
Одним из простых способов программного формирования кодов счетчика M(i) и кодов ЦАП Y(i) является создание массива этих кодов в выбранной области ОЗУ или ПЗУ (блок 1). Поскольку создаваемые коды имеют разрядность в один байт, то они размещаются по четным адресам. После того, как эти коды будут сформированы в памяти, следует произвести инициализацию (установку режимов работы) портов ввода-вывода (блок 2). Дальнейшая задача сводится к выборке из ОЗУ нужных кодов и передаче их в соответствующие порты ввода-вывода (блоки 4...7). При этом нужно обеспечить выдачу сигналов Y(i) с необходимыми временными интервалами Тс. Время Тс задает длительность одной ступеньки аналогового напряжения на выходе ЦАП. Это значит, что интервал времени между двумя соседними выводами кода ЦАП в порт должен быть равен Тс. При тактовой частоте fclk=5 МГц подсчитаем количество тактов, приходящееся на время Тс:
Такое большое количество тактов требует введения в алгоритм блока временной задержки (блок 3), который должен формировать нужный временной интервал Тс.
Кроме этого нужно предусмотреть анализ сигналов X1 и Х2, активный уровень которых должен приводить к появлению на выходе кода начального состояния М(0) или к остановке счета соответственно.
Составим таблицу исходных данных для дальнейшего проектирования.
Определим начальный адрес размещения массива кодов сигналов в ОЗУ
, определяется соотношением 
с округлением до большего четного числа 
Определим значение диапазона адресов устройств ввода-вывода
определяется по формуле 
с округлением до большего числа кратного восьми 
после округления получим:
| ABC=512;  ;  ; M(i)=PC, Y(i)=PB; X1,X2=PA | ||||
| i Номер кодовой комбинации | Адреса ячеек ОЗУ | Содержимое ячеек ОЗУ | Примечание | |
| HEX | BIN | HEX | ||
| 0 | 00280 | 00001001 | 09 | M(0) |
| 0 | 00282 | 01101101 | 6D | Y(0) |
| 1 | 00284 | 00001000 | 08 | M(1) |
| 1 | 00286 | 01011011 | 5B | Y(1) |
| 2 | 00288 | 00000111 | 07 | M(2) |
| 2 | 0028A | 01001001 | 49 | Y(2) |
| 3 | 0028C | 00000110 | 06 | M(3) |
| 3 | 0028E | 00110110 | 36 | Y(3) |
| 4 | 00290 | 00000101 | 05 | M(4) |
| 4 | 00292 | 01000000 | 40 | Y(4) |
| 5 | 00294 | 00000100 | 04 | M(5) |
| 5 | 00296 | 01001001 | 49 | Y(5) |
| 6 | 00298 | 00000011 | 03 | M(6) |
| 6 | 0029A | 01010010 | 52 | Y(6) |
| 7 | 0029C | 00000010 | 02 | M(7) |
| 7 | 0029E | 01011011 | 5B | Y(7) |
| 8 | 002A0 | 00000001 | 01 | M(8) |
| 8 | 002A2 | 01100100 | 64 | Y(8) |
| 9 | 002A4 | 00000000 | 00 | M(9) |
| 9 | 002A6 | 01101101 | 6D | Y(9) |
| 10 | 002A8 | 00001111 | 15 | M(10) |
| 10 | 002AA | 01110110 | 76 | Y(10) |
Таблица 4. Исходные данные для проектирования
3.2. Определение управляющего слова.
 |
Назначение разрядов управляющего слова показано на рис.10. С помощью этого рисунка определим управляющее слово, которое будет использоваться для инициализации ППИ. Для формирования заданных сигналов целесообразно использовать основной режим ввода-вывода – режим “0”.
Для нашего варианта, коды счетчика M(i) = Q4Q3Q2Q1 выводятся в порт С, коды, управляющие работой ЦАП, Y(i) = Y8Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1 выводятся в порт B, а порт A используется для ввода сигналов внешнего управления X1 и Х2. Следовательно, в соответствии с рис.10, разряды управляющего слова, используемого для установки режимов портов, будут такими:
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
После перевода в шестнадцатеричный код получим управляющее слово 90H.
3.3. Определение адресов портов и синтез дешифратора адреса ППИ.
ППИ подключен к системной шине с использованием адресного пространства ввода-вывода и занимает в нем четыре четных адреса начиная с адреса
. Для определения значений адресов портов ввода-вывода составим таблицу 5 в которой покажем состояние сигналов на системной шине адреса А7...А0 и адресуемый при этом порт. При составлении таблицы считаем, что разряд адреса А0 не используется и всегда равен 0, разряды адреса А2 и А1 используются для выбора портов и регистра управляющего слова внутри ППИ.