RET

ZAD: MOV R2,#FFH ; задержка - во время нее индикатор светится

M: NOP

NOP

DJNZ R2, M

RET

6.6 Пример проектирования модуля памяти

Подключение модуля памяти к МК-51 рассмотрим на примере микросхем памяти КМ1609РР11 и КР132РУ11Б (см. схему на рис. 6.15). Внешняя память программ реализована на микросхеме ПЗУ КМ1609РР11. Для адресации ячеек отведено десять младших адресных линий ША, выбор микросхемы происходит с помощью сигнала PSEN, подаваемого на входы CS и CEO. Условное графическое обозначение ИМС КМ1609РР11 показано на рис. 6.12.

Рис. 6.12. Условное графическое обозначение ИМС КМ1609РР11

Микросхема КМ1609РР11 - репрограммируемое постоянное ЗУ с длительным сроком хранения информации при включенном и выключенном источнике питания.

Таблица 6.2. Назначение выводов ИМС КМ1609РР11

Обозначение	Назначение
А10 - А0	Адресные входы
D7 - D0	Вход - выход данных
	Выбор микросхемы
	Разрешение по выходу
Ucс	Напряжение питания
Gnd	Общий
Upr	Напряжение программирования

Внешняя память данных реализована на микросхеме ОЗУ КР132РУ11Б. Для адресации ячеек этой микросхемы отведено только восемь младших адресных линий ША, это означает, что в схеме ОЗУ используется только 256 байт памяти. Выбор микросхемы происходит с помощью сигнала CS0, который формируется дешифратором и подается на вход CS микросхемы. Состояние входа ОЕ зависит от сигнала RD, а входа WE от сигнала WR.

Микросхема КР132РУ11Б представляет собой статическое ОЗУ. Назначение её выводов представлено в таблице 6.3, режимы работы сведены в таблицу 6.4, а условное графическое изображение показано на рисунке 6.13.



Рис. 6.13. Условное графическое обозначение ИМС КР132РУ11Б

Таблица 6.3. Назначение выводом ИМС КР132РУ11Б

Обозначение	Назначение
А10 - А0	Адресные входы
D7 - D0	Вход - выход данных
	Выбор микросхемы
	Разрешение по выходу
Ucс	Напряжение питания
Gnd	Общий
	Разрешение записи

Таблица 6.4. Таблица истинности микросхемы КР132РУ11Б

		A0 … A10	DI0 … DI7		Режим работы
1	Х	Х	Roff	Х	Хранение
0	1	Х	Roff	1	Отключение вывода
0	1	А	Входные данные в прямом коде	0	Запись
0	0	А	Выходные данные в прямом коде	1	Считывание

К микросхеме ОЗУ дополнительно подведем независимый источник питания (батарейка), что позволяет организовать искусственную энергонезависимость модуля ОЗУ.

В схему модуля памяти включён дешифратор адреса, реализованный на микросхеме К555ИД7. Условное графическое обозначение ИМС К555ИД7 показано на рисунке 6.14, а назначение выводов приведено в таблице 6.5.

Рис. 6.14. Условное графическое обозначение ИМС К555ИД7

Таблица 6.5. Назначение выводов ИМС К555ИД7

Обозначение	Назначение
А0 - А2	Адресные входы
Е0, Е1, Е2	Входы управления
Y0-Y7	Выходы
Gnd	Общий
Ucс	Напряжение питания

С помощью этого дешифратора адреса к МК-51 можно при необходимости подключить ещё несколько микросхем ОЗУ, а также дополнительные порты ввода-вывода. См. обобщённую схему на рис.6.6.



Рис. 6.15. Схема подключения модуля памяти к МК-51

6.7 Расчет потребляемой мощности

Общая потребляемая мощность устройства управления будет складываться из суммы потребляемых мощностей каждой микросхемы по каждому напряжению питания.

,

где P - общая потребляемая устройством мощность,

P_i - потребляемая мощность одной микросхемы по i напряжению питания, k - число микросхем.

Вычислим потребляемую мощность по напряжению питания +5В. В устройстве управления применяется 26 микросхем. Сведем расчет потребляемой мощности в таблицу 6.6.

Таблица 6.6 Пример расчета суммарной потребляемой мощности

Тип микросхемы	Ток потребления, мА	Количество	Суммарный ток потребления, мА
КР1533ЛН1	4	2	8
КР1821ВМ85	650	1	650
КР1533ЛЛ1	5	2	10
КР1533ИР23	28	2	2
КР1533АП6	50	1	50
К565РУ2	70	8	560
К573РФ42	50	1	50
КР1533ЛИ1	5	1	5
КР1533ЛА2	6	1	6
КР580ВИ53	200	1	200
КР580ВВ55	150	1	150
К1108ПВ2	150	1	150
Суммарный ток потребления, мА	1841

Таким образом, максимальная потребляемая мощность от источника +5В будет равна: P=I*U, где P - потребляемая мощность, I - ток потребления, U - напряжение питания.

При напряжении питания +5В, получим P= 9,2 Вт.

6.8 Пример проектирования блока питания

Для любого электронного устройства необходим блок питания, который преобразовывает и выпрямляет переменное сетевое напряжение. Исходными данными для проектирования блока питания являются результаты расчёта потребляемой мощности.

К разрабатываемому блоку питания предъявляется следующее требование: обеспечение выходных напряжений +5 В (ток 1841 мА), +15 В (ток 15 мА) и -15 В (ток 15 мА). Схема блока показана на рисунке 6.12. Его основу составляет трансформатор T. Сетевая обмотка трансформатора подключается к бытовой сети переменного тока (U=220В, F=50Гц). На первой вторичной обмотке генерируется напряжение U₂₁=10В, а на второй U₂₂=20В. Напряжение на первой вторичной обмотке получаются исходя из формулы:

U_II = B*Uн,

где Uн - требуемое постоянное напряжение на нагрузки;

U_II - переменное напряжение, которое должно быть на вторичной обмотке сетевого трансформатора;

В - коэффициент, зависящий от тока нагрузки, который определяется по таблице в [14].

Отсюда U₂₁ = 2,4*5 В = 12 В (для тока нагрузки 2 А).

Определим максимальный ток, текущий через каждый диод выпрямительного моста:

I_Д = 0,5*С*Iн,

где I_Д - ток через диод, А;

Iн - максимальный ток нагрузки,

А; С - коэффициент, зависящий от тока нагрузки, который определяется по таблице в [14].

Получим I_Д = 0,5*1,5*2 = 1,5 А.

Подсчитаем обратное напряжение, которое будет приложено к каждому диоду выпрямителя:

Uобр = 1,5*Uн,

где Uобр - обратное напряжение, В;

Uн - напряжение на нагрузке, В.

Тогда, Uобр = 1,5*5 В = 7,5 В.

В соответствии с этими данными выберем диоды: КД202Б (I_пр = 3А; Uобр = 50 В; Uпр = 1 В).

Определим емкость конденсатора фильтра:

Сф=Iн*dU / (2*Fc),

где Iн - ток, потребляемый нагрузкой источника,

dU-пульсации напряжения (принято 5мВ),

Fc=50Гц - частота напряжения в обмотке. Получаем С1=970 мкФ. Выбирается конденсатор К50-35 - 1000мкФ.

В качестве конденсатора С5 используется КД1 - 0,1 мкФ. Напряжение с выхода фильтра поступает на вход ИМС DD1 интегрального стабилизатора 142ЕН5А (I_пр.max==3А, U_ст=5В), с выхода которой снимается стабильное напряжение +5В.

Вторая вторичная обмотка имеет вывод средней точки, что используется для получения двуполярного напряжения. Диодный мост, построенный на VD5-VD8, (Д7А: I_пр.max=0.3А, U_обр=50В, U_пр=0,4В), электролитические конденсаторы С3, С4 (К50-35 - 50 мФ) и блокировочные конденсаторы С6,C7 (КД1-0,1 мФ) выбираются по тем же принципам, что и для 5-вольтовой цепи. Для стабилизации напряжения применяется простейшая схема параметрического стабилизатора на стабилитроне VD9 (VD10 - для -15В). Параметры этого стабилитрона (типа Д814Д) следующие: U_ст=15В, I_ст=25мА. Рассчитать номиналы баластных резисторов R1 и R2 можно по следующей формуле:

R = (0,9*U₂-(2*U_пр+ U_ст)) / (I_cc+I_ст),

Где U₂=20В - напряжение на вторичной обмотке трансформатора;

U_пр=0,5В - падение напряжения на диоде VD5-VD8 при прямом включении,

I_cc-ток, потребляемый нагрузкой,

I_ст- ток стабилизации стабилитрона.

Расчет дает R1 = 75 Ом, R2 = 82 Ом.

Рис. 6.12. Схема источника питания

6.9 Выбор и обоснование блокировочных конденсаторов по цепям питания

Для обеспечения надежности работы любой цифровой схемы необходимо снизить уровень импульсных помех, распространяющихся по цепям питания микросхем. Для этого применяют блокировочные конденсаторы. Обычно для цифровых микросхем используют 1 блокировочный керамический конденсатор емкостью 1..0.01 мкФ на каждый корпус и 1 электролитический конденсатор емкостью 100..10 мкФ на 10 корпусов.

Список рекомендуемой литературы

1. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. Уч. Пособие. Издательство «БХВ - Петербург» СПБ, 2007г.

2. Редькин П.П. Прецизионные системы сбора данных семейства MSC12xx фирмы Texas Instruments: архитектура, программирование, разработка приложений. - М.: Издательский дом «Додэка-ХХI», 2006. - 608с.

3. Боборыкин А.В. и др. Однокристальные микро - ЭВМ. М.: Микап, 1994, - 400с.

4. Предко М. Руководство по микроконтроллерам, в двух томах. М.: Постмаркет, 2001г.

5. Гибсон Г., Ю-Чжен Лю. Аппаратные и программные средства микро-ЭВМ.- М.: Финансы и статистика, 1983.- 255с.

6. Дерюгин А.А. Применение ИМС памяти / Под ред. А.Ю. Гордонова.- М.: Радио и связь, 1994.- 380с.

7. Коффрон Дж., Лонг В. Расширение микропроцессорных систем.- М.: Машиностроение, 1987.- 320с.

8. Левенталь Л., Сэйвилл У. Программирование на языке Ассемблера для микропроцессоров 8080 и 8085: Пер. с англ.- М.: Радио и связь, 1987.- 448с.

9. Лебедев О.Н. Применение микросхем памяти в электронных устройствах.- М.: Радио и связь, 1994.- 380с.

10. Логические ИС КР1533, КР1554: Справочник: В 2-х ч.- М.: ТОО Бином, 1993.- 354с.

11. Рафикузаман М. Микропроцессоры и машинное проектирование МПС: В 2-х кн.- М.: Мир, 1988.- 323с., 277с.

12. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC: Пер. с англ./ Под ред. У. Томкниса, Дж. Уэбстера.- М.: Мир, 1992.- 273с.

13. Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение.- М.: Энергоатомиздат, 1990.- 320 с.

14. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 2-х т.- М.: Мир, 1983.-584с., 604с.

15. Щелкунов Н.Н., Дианов А.П. Микропроцессорные средства и системы.- М.: Радио и связь, 1989.- 287с.

16. Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования. - М.: Мир, 2001.- 379с.

17. Кропотов Ю.А., Кулигин М.Н., Кузичкин О.Р. Цифровые и микропроцессорные устройства: учеб. пособие / Ю.А.Кропотов, М.Н. Кулигин, О.Р. Кузичкин - Муром: Изд.- полиграфический центр МИ ВлГУ, 2011. - 198c (75 экз.)

18. Микропроцессорные системы: учеб. пособие / М.Н. Кулигин - Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ, 2010. - 130 c. (70 экз.)

19. Аверченков О.Е. Основы схемотехники аналого-цифровых устройств. М: - "ДМК Пресс", 2012. - 80 стр.

20. Магда Ю.С. Микроконтроллеры серии 8051. Практический подход. М: - ДМК Пресс, 2008.- 228с..

21. Микушин А.В. Электронный конспект «Микропроцессоры в устройствах и системах», «Микропроцессоры и цифровая обработка сигналов», СибГУТИ.

Приложение А

Аналого-цифровой преобразователь КР572ПВ3

· Время преобразования - 7,5 мкс

· Работает от однополярного источника питания +5 В

· Управляется сигналами микропроцессора CS и RD, при этом АЦП функционирует подобно статической памяти с произвольной выборкой (RAM), постоянной памяти (ROM) или медленной памяти

· Включает в себя компаратор, тактовый генератор и выходные схемы с тремя состояниями.

Всё это значительно упрощает применение данного АЦП в системах сопряжения с микропроцессором.

Рис. А.1 - Изображение АЦП КР572ПВ3

Таблица А.1 Назначение выводов АЦП КР572ПВ3

Приложение Б

Многорежимный буферный регистр К589ИР12

Многорежимный буферный регистр (МБР) является 8-разрядным устройством с выходными вентилями, имеющими три устойчивых состояния, и логикой для управления и выборки кристалла. В состав МБР входит также триггер прерываний, предназначенный для выработки сигнала запроса прерывания в МП.

Выборка кристалла производится при нулевом сигнале на входе ВК1 и единичном на входе ВК2. Вход «ВР» (выбор режима) задает режим работы схемы.

Режим ввода: ВР=0.

Прием информации производится по единичному стробу на входе «С», а выдача информации - при выборке МБР по входам ВК1 и ВК2 (в противном случае выходы схемы находятся в состоянии высокого сопротивления). Сигнал на входе «С» осуществляет сброс триггера прерываний и формирует запрос на прерывание (ЗПР).

Режим вывода: ВР=1.

Выходные вентили открыты. Прием информации осуществляется при выборке данного МБР по входам ВК1 и ВК2. При коммутации входов «С», «ВР» и «R», указанной на рис.Б.1,а, обеспечивается режим работы, в котором происходит постоянная запись в МБР информации со входной шины. Выдача информации осуществляется при выборе кристалла. Применение МБР в качестве буфера значительно увеличивает нагрузочную способность шины данных. МБР может использоваться в качестве интерфейсного устройства ввода (порта ввода), если осуществить подключение его выводов, как показано на рис.Б.1,б.

Устройство ввода взаимодействует с МП в режиме прерывания.

Когда устройство ввода готово к выдаче информации в МП, оно посылает строб на вход «С» МБР. При этом сбрасывается в ноль триггер прерывания и на выходе МБР формируется сигнал запроса на прерывание в МП. МП переходит на соответствующую прерывающую программу, в начале исполнения которой определяет устройство, запросившее прерывание. МП посылает сигналы на входы выборки кристалла и принимает данные от устройства ввода с шины данных.

Применение МБР в качестве интерфейсного устройства вывода (порт вывода) показано на рис.Б.1,в.

Шинный формирователь КР580ВА86

Биполярная МС КР580ВА86 предназначена для реализации 8-разрядных однонаправленных и двунаправленных буферных схем с тремя состояниями на выходе. На рис. Б.4 приведены структурная схема и условное графическое обозначение БИС КР580ВА86.

Трехстабильные буферные схемы с тремя состояниями выбираются только при низком уровне напряжения на линии OE.

При этом, если на входе «Т» (Transmitter) высокий уровень напряжения, то открывается буфер для передачи из канала «А» в «B». В противном случае осуществляется передача в другом направлении.

8-разрядные каналы A и B шинного формирователя не эквивалентны. Так, если со стороны канала A ток нагрузки не должен превышать 0,016А, а емкость нагрузки 100пФ, то со стороны канала B обеспечивается более высокая нагрузочная способность: максимальный ток нагрузки 0,032А, а емкость нагрузки не более 300пФ.

Приложение В

Аналого-цифровой преобразователь К1113ПВ1

К1113ПВ1 - БИС функционально завершенного типа, предназначена для применения в электронной аппаратуре в составе подсистемы аналогового ввода. МС выполняет функцию 10-разрядного аналого-цифрового преобразования однополярного или биполярного входного сигнала с представлением результатов преобразования в параллельном двоичном коде. Для ее эксплуатации необходимы только два источника питания и регулировочные резисторы. Выходные каскады с тремя состояниями позволяют считывать результаты преобразования непосредственно на шину данных МП. По уровням выходных и входных логических сигналов АЦП сопрягается с цифровым ТТЛ ИС.

К1113ПВ1 реализует принцип адаптивного усиления измеряемого сигнала с последующим преобразованием его в цифровую форму. Масштаб преобразования устанавливается резистором с сопротивлением 100 Ом, а динамический диапазон соответствует 10-разрядному аналого-цифровому преобразованию.

Условное обозначение приведено на рисунке В.1. Описание выводов АЦП К1113ПВ1 и их функционального назначения приведены в таблице В.1.

Временная диаграмма, иллюстрирующая его работу, - на рисунке В2. АЦП запускает преобразование “аналог-код” в момент переключения сигнала “Г/П“ (“гашение / преобразование”) с высокого уровня на низкий. Преобразование осуществляется не более 30 мкс (T_пр < 30мкс). Об окончании преобразования свидетельствует появление сигнала низкого уровня на выходе ГД (“готовность данных”). В этот момент цифровые выходы АЦП переходят из состояния высокого импеданса в состояние выдачи цифрового кода. Цифровой код на выходе АЦП - 10_разрядный. Для выполнения следующего преобразования АЦП требует предварительной подачи сигнала гашения высокого уровня длительностью не менее 10 мкс на вход Г/П (T_г > 10мкс).

При этом цифровые выходы D переходят в состояние высокого импеданса, в котором остаются до появления сигнала низкого уровня на выходе ГД. Номинальное напряжение питания 5 В и -15 В.

Рис. В.1. - Условное графическое обозначение АЦП К1113ПВ1

Рис. В.2. - Временная диаграмма работы АЦП

Таблица В.1 Выводы АЦП К1113ПВ1 и их функциональное назначение

Выводы	Назначение	Обозначение
8-1	Цифровые выходы	D1-D8
9	Цифровой выход 1 (СP)	D0
10	Напряжение источника питания (Ucc1)	-U
11	Гашение и преобразование	Г/П
12	Напряжение источника питания (Ucc2)	+U
13	Аналоговый вход	Ain
14	Общий	GA
15	Управление сдвигом нуля	V
16	Общий (цифровая земля)	GND
17	Готовность данных	ГД
18	Цифровой выход 10 (МР)	D9

Приложение С

Основные технические характеристики светодиодных индикаторов (ССИ)

Тип индикатора	Схема включения	Uпр (В)	Iпр (мА)
АЛС 311А	ок	2	4
АЛС 312А(Б)	оа	2	10
АЛС 313А-5	ок	1,65	5
АЛС 314А	ок	2	5
АЛС 317 (А-Б) АЛС 317 (В-Г)	ок оа	2 3	10
АЛС 318(А-Г)	ок	1,9	5
АЛС 320 (А,В) АЛС 320 (Б,Г)	ОК ОА	2 3	10
АЛС 321А АЛС 321Б	ок оа	3,6	20
АЛС 322А-5	ок	1,65	5
АЛС 323А-5	ок	1,65	3
АЛС 324А АЛС 324Б	ок оа	2,5	20
АЛС 328 (А-Г)	ок	1,85	3
АЛС 329 (А-Н)	ок	1,85	3
АЛС 330 (А-К)	ок	1,85	3
АЛС 333 (А,В) АЛС 333 (Б,Г)	ок оа	2	20
АЛС 334 (А,В) АЛС 334 (Б,Г)	ок оа	3,3	20
АЛС 335 (А,В) АЛС 335 (Б,Г)	ок оа	3,5	20
АЛС 338А АЛС 338Б	ок оа	3,5	20

Размещено на Allbest.ru

...