Контрольная работа.
Микропроцессорная техника.
Задание.
Микропроцессорное устройство содержит микроконтроллер семейства AVR, дисплей, внешнее ПЗУ, клавиатуру, вход либо выход аналогового сигнала, вход либо выход цифрового сигнала, интерфейс связи с ЭВМ.
Составить принципиальную схему устройства, дав описание используемых микросхем и протоколов обмена.
Составить программу на языке Ассемблер согласно варианта.
-
Микроконтроллер
Объём и протокол
обмена внешнего ПЗУ
Клавиатура
дисплей
Аналоговый вход
(выход)
Цифровой
Вход
(выход)
Интер-
фейс
с ЭВМ
Вариант программы
ATMega16
4Кбайт, парал-лельный
4 кнопки
7-ми
Сегмент-ный
4-х
разрядный
Выход
ЦАП 8
разрядов
Выход
протокол
I2C
RS-485
Принять от ЭВМ 4 числа и вывести их на индикатор.
Приведём описание принципиальной электрической схемы разрабатываемого микропроцессорного устройства согласно рис.1. Основу устройства составляет микроконтроллер фирмыATMEL–ATMega16 (обозначение на схеме – DD3).Генератор тактовой частоты выполнен с кварцевой стабилизацией. Кварцевый резонаторZQ1cчастотой 10 МГц. ЦепьR5C1 предназначена дляначального сбросамикроконтроллера при подаче на него питающего напряжения 5 вольт. РезисторR5ограничивает ток, поступающий на выводRESET.Связь с периферией осуществляется через 8-разрядныепорты PORTA,PORTB,PORTC,PORTD. К выводамPB0-PB2 иPD6,PD7 подключена клавиатураSA1=SA5.При таком варианте должны быть программно подключены внутренние подтягивающие резисторы.В устройстве применяется 4-разрядная динамическая индикация. Применён 4-разрядный 7-сегментный светодиодный индикатор (HG1). Управление разрядами индикатора выполняют выводы микроконтроллера. Каждый из семи сегментов подключён к отдельным линиям порта. Связь с ЭВМ осуществляется через интерфейс RS-485.Для обеспечения аппаратной совместимости DD3с последовательныминтерфейсом ПК предусмотрена микросхема-драйвер ST485EфирмыMAXIM(DD2).Роль ПЗУвыполняет микросхемаNM93C56 (DD1).Аналоговый выход реализован на микросхемеКР572ПА1 (DD4)и операционном усилителе TL084 (DA1).Микросхема КР572ПА1 представляет собой ЦАП. Каждый из 10 входов микросхемыDD4подлючён к выходам портовPORTCи PORTD.
Далее приведём описание используемых в устройстве микросхем и протоколов обмена.
Рис.1.Схема электрическая принципиальная.
AtMega16.
8-разрядный высокопроизводительный AVR микроконтроллер с малым потреблением
Прогрессивная RISC архитектура 130 высокопроизводительных команд, большинство команд выполняется за один тактовый цикл 32 8-разрядных рабочих регистра общего назначения Полностью статическая работа Производительность приближается к 16 MIPS (при тактовой частоте 16 МГц) Встроенный 2-цикловый перемножитель
Энергонезависимая память программ и данных 16 Кбайт внутрисистемно программируемой Flash памяти (In-System Self-Programmable Flash) Обеспечивает 1000 циклов стирания/записи Дополнительный сектор загрузочных кодов с независимыми битами блокировки Внутрисистемное программирование встроенной программой загрузки Обеспечен режим одновременного чтения/записи (Read-While-Write) 512 байт EEPROM Обеспечивает 100000 циклов стирания/записи 1 Кбайт встроенной SRAM Программируемая блокировка, обеспечивающая защиту программных средств пользователя
Интерфейс JTAG (совместимый с IEEE 1149.1) Возможность сканирования периферии, соответствующая стандарту JTAG Расширенная поддержка встроенной отладки Программирование через JTAG интерфейс: Flash, EEPROM памяти, перемычек и битов блокировки
Встроенная периферия Два 8-разрядных таймера/счетчика с отдельным предварительным делителем, один с режимом сравнения Один 16-разрядный таймер/счетчик с отдельным предварительным делителем и режимами захвата и сравнения Счетчик реального времени с отдельным генератором Четыре канала PWM 8-канальный 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь 8 несимметричных каналов 7 дифференциальных каналов (только в корпусе TQFP) 2 дифференциальных канала с программируемым усилением в 1, 10 или 200 крат (только в корпусе TQFP) Байт-ориентированный 2-проводный последовательный интерфейс Программируемый последовательный USART Последовательный интерфейс SPI (ведущий/ведомый) Программируемый сторожевой таймер с отдельным встроенным генератором Встроенный аналоговый компаратор
Специальные микроконтроллерные функции Сброс по подаче питания и программируемый детектор кратковременного снижения напряжения питания Встроенный калиброванный RC-генератор Внутренние и внешние источники прерываний Шесть режимов пониженного потребления: Idle, Power-save, Power-down, Standby, Extended Standby и снижения шумов ADC
Выводы I/O и корпуса 32 программируемые линии ввода/вывода 40-выводной корпус PDIP и 44-выводной корпус TQFP
Рабочие напряжения 2,7 - 5,5 В (ATmega16L) 4,5 - 5,5 В (ATmega16)
Рабочая частота 0 - 8 МГц (ATmega16L) 0 - 16 МГц (ATmega16)
Рис.2. Блок-схемаATMega16.
Nm93c56
Cамосинхронизирующийся цикл записи/авто-стирания
Автоматическое выполнение ERAL (очистить весь чип) перед WRAL (записать весь чип)
Защита данных от вкл./выкл. питания
Промышленный стандарт 3-х проводного последовательного ввода/вывода
Сигнал состояния устройства во время циклов записи/чтения
Последовательная функция считывания
1 000 000 гарантированных циклов записи/стирания
Хранение данных > 200 лет
Корпуса: 8 PDIP/ SOIC, 8 TSSOP
Интерфейс MICROWIRE/PLUS позволяет устройству работать как периферии CPU или микроконтроллера через последовательный интерфейс. Этот режим выбирается установкой контакта MODE1 в высокое состояние, а MODE0 в низкое. Режим MICROWIRE/PLUS использует контаты выбор чипа (CS), последовательный генератор тактовых импульсов (SK), вход последовательных данных (SI) и выход последовательных данных (SO), как показано на рисунке 3.
Рис 3. Блок схема интерфейса MICROWIRЕ