Разработка микропроцессорной системы
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тульский государственный университет»
Кафедра «Системы автоматического управления»
Курсовая работа
по дисциплине
ЭВМ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
на тему
"РАЗРАБОТКА МПС"
Тула 2004 г.
Введение
Одним из крупнейших достижений микроэлектроники и вычислительной техники является создание микропроцессоров (микропроцессорных наборов БИС). В решении актуальных задач ускорения научно-технического прогресса им принадлежит существенная роль.
Высокая производительность, малые габаритные размеры и энергопотребление, эргономичность, развитое, ориентированное на массового пользователя базовое и прикладное программное обеспечение микроЭВМ и ПЭВМ обеспечивают значительное повышение эффективности труда в различных отраслях народного хозяйства. Это особенно важно при автоматизации сложной управленческой, хозяйственной, инженерной детельности, научных исследований и экспериментов, учебного процесса.
Массовый выпуск микропроцессорных наборов БИС с широкими функциональными возможностями, их низкая стоимость, гибкость и точность цифровых методов обработки информации превратили МП в системные элементы, на основе которых создаются системы промышленной автоматики, связи, измерительной техники, управления транспортом и т.д.
Создание МПС на базе МП содержит два этапа: разработка аппаратной части и разработка программного обеспечения на языке низкого уровня (языка кодовых комбинаций, Ассемблера).
В данной работе рассматривается пример разработки микропроцессорной системы, которая является ПИД-регулятором.
Исходя из данных задания (разрядность, тактовая частота, общий объём памяти) выбираем процессор Z80 фирмы Zilog.
Схема подключения микропроцессора показана на рис. 1
Рисунок 1. Схема подключения микропроцессора
По заданию (вторая часть) на входе МПС – 16‑ти битный сигнал ошибки САУ 
, синхронный со срезами внешнего синхросигнала постоянной частоты со скважностью 
(меандр). Следовательно МПС должна начать обрабатывать новый сигнал, как только он поступил. Этот процесс организован с помощью подключения синхросигнала с выходу маскируемого прерывания 
.
Организация памяти
Шестнадцатибитная линия адреса процессора Z80 при разрядности 8 бит позволяет адресовать 64 Кбайта памяти и 512 устройств ввода\вывода (256 ввода, 256 вывода).
По заданию требуется спроектировать блок памяти:
· ПЗУ – 32 Кслов (32Кбайт),
· ОЗУ – 8 Кслов (8Кбайт).
Для хранения 32 Кбайт ПЗУ используем четыре микросхемы 573РФ4 (объём 65536 бит, организация 8192×8)
Для хранения 8 Кбайт ОЗУ – четыре микросхемы 537РУ10 (объём 16384 бит, организация 2048×8).
Составим карту памяти (табл. 1), исходя из того, что ПЗУ занимает нижние адреса памяти, адреса ОЗУ следуют за ПЗУ, остальные 24 Кбайта не используются.
Таблица 1. Карта памяти
| Номер бита | 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | ||
| ПЗУ | Банк 1 (8 кб) | 0000 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1FFF | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
Банк 2 (8 кб) | 2000 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 3FFF | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
Банк 3 (8 кб) | 4000 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 5FFF | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
Банк 4 (8 кб) | 6000 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 7FFF | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| ОЗУ | Банк 1 (2 кб) | 8000 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 87FF | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
Банк 2 (2 кб) | 8800 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 8FFF | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
Банк 3 (2 кб) | 9000 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 97FF | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
Банк 4 (2 кб) | 9800 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 9FFF | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
Из табл. 1 можно сделать следующие выводы по организации памяти:
· Шина данных подключается сразу ко всем восьми микросхемам.
· Для выбора той или иной микросхемы достаточно одного двойного демультиплексора 531ИД14, осуществляющего преобразование 1ð4. Одна его часть отвечает за выбор схемы ПЗУ, другая – за выбор ОЗУ.
· Бит А15 равен 0, если адресуется ПЗУ и равен 1, когда адресуется ОЗУ.
· ПЗУ. По линии адреса на микросхему подаются биты А0‑А12, биты А13 и А14 определяют, в какой именно банк происходит адресация.
· ОЗУ. По линии адреса на микросхему подаются биты А0‑А10, биты А11 и А12 определяют конкретный банк, биты А13 и А14 всегда равны 0.
Сигналы с выхода демультиплексора подаются непосредственно на входы 
в ПЗУ и на входы 
в ОЗУ.
Для активизации демультиплексора, отвечающего за ПЗУ, на вход 
необходимо подавать активный уровень сигнала (логический 0), если происходит цикл обращения к памяти (
) и 
. Необходимый управляющий сигнал достигается при использовании логического функции 
и элемента дисъюнктора. Справедливы аналогичные рассуждения для демультиплексора, отвечающего за ОЗУ, за исключением того факта, что в дисъюнкцию должно войти отрицание элемента 
– 
.
На вход 
ОЗУ необходимо подать логическую функцию 
(логическое 
, элемент конъюнктор), а на вход 
– выход МП 
.
Напряжения.
Т.к. ПЗУ не находится в режиме программирования, то на входы питания ПЗУ (
,
,
) требуется подать +5V, а входы 
и 
– заземлить (на рис. не показано).
На вход ОЗУ 
также подаётся +5V, а вход заземляется.
Схема подключения памяти к шинам представлена на рис. 2.