1. ВСТУП
Тема курсового проекту «Універсальний одноплатний контролер на однокристальної ЕОМ» запропонована циклової комісією спеціальності 2201 «Обчислювальні машини, системи, комплекси та мережі» та затверджено директором Краснодарського коледжу електронного приладобудування.
Розвиток мікроелектроніки та широке застосування її виробів в промисловому виробництві, у пристроях і системах управління найрізноманітнішими об'єктами і процесами є в даний час одним з основних напрямів науково-технічного прогресу.
Використання мікроелектронних коштів у виробах виробничого та культурно-побутового призначення не тільки приводить до підвищення техніко-економічних показників виробів (вартості, надійності, споживаної потужності, габаритних розмірів) і дозволяє багаторазово скоротити терміни розробки і відсунути терміни "морального старіння" виробів, але й надає їм принципово нові споживчі якості (розширені функціональні можливості, модифікованості, адаптивність і т.д.).
Перше повідомлення про створення мікропроцесора з'явилося в 1972 р. Через 13 років в 1985 р. у всьому світі вже працювали понад 30 млн. ОЕВМ. Мікропроцесори і ОЕВМ - це досить складні пристрої, хоча діапазон їх використання дуже широкий. Головні переваги мікропроцесорної техніки - це компактність, економічність, універсальність невисока вартість, масовість застосування. Завдяки своїм властивостям мікропроцесори знайшли застосування як в системі управління космічними польотами, так і в дитячих іграшках; ОЕВМ використовуються для управління побутовими приладами і роботами, верстатами з числовим програмним управлінням і т.п.
За останні роки в мікроелектроніці бурхливий розвиток одержало напрямок, пов'язаний з випуском однокристальних ОЕВМ, які призначені для "інтелектуалізації" устаткування різного призначення. Однокристальний (однокорпусні) ЕОМ є прилади, конструктивно виконані у вигляді ВІС і, що включають в себе всі складові частини "голою" мікроЕОМ: мікропроцесор, пам'ять програм і пам'ять даних, а також програмувальні інтерфейсні схеми для зв'язку із зовнішнім середовищем. Використання ОЕВМ в системах управління забезпечує досягнення винятково високих показників ефективності при настільки низькій вартості (у багатьох застосуваннях система може складатися тільки з однієї БІС ОЕВМ), що ОЕВМ, мабуть, немає розумної альтернативної елементної бази для побудови керуючих та/або регулюючих систем. До теперішнього часу більше двох третин світового ринку мікропроцесорних коштів складають саме однокристальних ЕОМ.
Вітчизняна мікроелектронна промисловість освоїла широкомасштабний випуск однокристальних ЕОМ, по суті представляють собою особливий клас обчислювальної техніки. До цього класу можна віднести: 4-бітні ОЕВМ серій 1814, 1820, 1829 і 1013; 8-бітні ОЕВМ серії 1816.

2. ПЕРЕГЛЯД Однокристальний ЕОМ
З розвитком електроніки змінилася елементна база ЕОМ - з'явилися машини на транзисторах, а потім на мікросхемах. Проте за традицією продовжували розроблятися великі та потужні ЕОМ. І ось у середині 60-х років з'явився новий клас обчислювальних машин - однокристальних ЕОМ.
Розробники ОЕВМ виходили з того, що не скрізь потрібні всі (максимальні) можливості великих ЕОМ, не завжди потрібна велика точність обчислень, великі обсяги пам'яті або тривале зберігання проміжних результатів. Зате для цілого ряду застосувань, таких, як управління виробничим обладнанням або науковим експериментом, необхідно вводити і виводити спеціальні сигнали, враховувати протягом часу, реагувати на події, що відбуваються випадково.
Разом з цим, є те мінімальне ядро, без якого апаратура ще не ЕОМ. Ці компоненти вже давно визначилися: арифметико-логічний пристрій (АЛП), процесор, оперативно запам'ятовуючий пристрій (ОЗУ), пристрої введення/виводу.
2.1. ОЕВМ МК 48
Найпростіша в серії 1816 ОЕВМ МК48, має на кристалі наступні апаратурні засоби: процесор розрядністю 1 байт; стирані програмований ПЗУ програм ємністю 1 Кбайт, ОЗУ даних ємністю 64 байти; програмований 8-бітний таймер/лічильник; програмувальні схеми введення/виводу; блок векторного переривання від двох джерел; генератор; систему синхронізації і управління.
Мікроконтролер МК48 конструктивно виконаний у корпусі БІС з 40 зовнішніми висновками. Усі висновки електрично сумісні з елементами ТТЛ, входи являють собою одиничну навантаження, а виходи можуть бути навантажені однієї ТТЛ-навантаженням.
Структурна схема МК48 показана на малюнку 1. Основу структури МК утворює внутрішня двонаправлена 8-бітна шина, яка пов'язує між собою всі пристрої БІС: арифметичні-логічний пристрій (АЛП), пристрій управління, пам'ять і порти введення/виводу інформації.
Значно складніша і розвинена ОЕВМ, побудована на основі однокристальної мікропроцесора МК51, має у своєму складі такі апаратурні засоби: процесор, до складу якого входять 1-байтного АЛП та схеми апаратурною реалізації команд множення і ділення; стирані ПЗУ програм ємністю 4 Кбайта, ОЗУ даних ємністю 128 байт; два 16-бітових таймера/лічильника; програмувальні схеми введення/виводу (32 лінії); блок9 дворівневого векторного переривання від п'яти джерел; асинхронний канал дуплексного послідовного введення/виводу інформації зі швидкістю до 375 кбіт/с; генератор, схему синхронізації і управління.
Однокристальна ЕОМ виконана на основі високорівневої n-МОН технології і випускається в корпусі БІС, що має 40 зовнішніх виходів. Для роботи ОЕВМ потрібно одне джерело електроживлення +5 В. Чотири програмованих порту вводу-виводу взаємодіють із середовищем в стандарті ТТЛ-схем з трьома станами виходу.
Корпус ОЕВМ має два висновки для підключення кварцового резонатора, чотири виводу для сигналів, керуючих режимом роботи і вісім ліній порту 3, які можуть бути запрограмовані користувачем на виконання спеціалізованих (альтернативних) функцій обміну інформацією з середовищем.
2.2. ОЕВМ серії 1816.
Структури ОЕВМ серії 1816 та їх команд такі, що в разі потреби функціонально-логічні можливості можуть бути розширені. З використання зовнішніх додаткових БІС постійної і оперативної пам'яті адресний простір може бути значно розширено, а шляхом підключення різних інтерфейсних БІС число ліній зв'язку ОЕВМ з об'єктом управління може бути збільшено практично без обмежень.
ОЕВМ серії 1816 вимагають одного джерела електроживлення напругою +5 В? 10%, розсіюють потужність близько 1,5 Вт і працюють у діапазоні температур від 0 до 700С. по входів і виходів серії 1816 електрично сумісні з інтегральними схемами ТТЛ.
ОЕВМ МК 48 може працювати в діапазоні частот синхронізації від 1 до 6 МГц, а мінімальний час виконання команди складає 2,5 мкс. ОЕВМ МК 51 може працювати в діапазоні частот від 1.2 до 12 МГц, при цьому мінімальний цикл виконання команди дорівнює 1 мкс, а швидкодія одно одному мільйону коротких операцій за секунду.
З такої короткої характеристики однокристальних ЕОМ серії 1816 видно, що ці прилади мають значні функціонально-логічними можливостями і являють собою ефективний засіб комп'ютеризації (автоматизації на основі застосування засобів і методів обробки даних та цифрового управління) різноманітних об'єктів і процесів.
Сімейство ОЕВМ серії 1816 має у своєму складі різні модифікації, що відрізняються один від одного ознаками: частота синхронізації, ємність резидентної пам'яті даних або програми.

2.3. ОЕВМ МК35
ОЕВМ МК35 призначена для виконання наступних функцій:
обчислення. адрес операндів і команд.
обмін інформацією з іншими пристроями, підключеними до системної магістралі;
обробка операндів;
обробка переривань від клавіатури і пристроїв користувача, підключених до гнізда порту вводу-виводу.
Процесор є єдиним активним пристроєм ОЕВМ, керуючим циклами звернення до системної магістралі і обробляє переривання від пасивних пристроїв, які можуть надсилати або отримувати інформацію тільки під управлінням процесора.
МК 35 працює в БК з тактовою частотою 3 МГц і включає наступні основні функціональні блоки:
16-розрядний операційний блок, що служить для формування адрес команд та операндів, виконання логічних і арифметичних операцій, зберігання операндів і результатів;
блок мікропрограмного управління, що виробляє послідовність мікрокоманд, що відповідає коду прийнятої машинної команди. Цей блок побудований на базі програмованої логічної матриці (ПЛМ). містить 250 логічних творів;
блок переривань, що організує пріоритетну систему переривань (прийом і попередня обробка зовнішніх і внутрішніх запитів на переривання);
інтерфейсний блок, що забезпечує обмін інформацією між мікропроцесором РОМ і іншими пристроями, підключеними до системної магістралі. Цей же, блок здійснює арбітраж при операціях прямого доступу до пам'яті, формує
послідовність. керуючих сигналів:
блок системної магістралі, що зв'язує внутрішню магістраль однокристальної мікропроцесора з зовнішньої, керуючий підсилювачами прийому та передачі інформації на суміщені висновки адрес і даних;
схема тактірованія, що забезпечує синхронізацію роботи внутрішніх блоків мікропроцесора.
Система команд, реалізована в ПЛМ блоку мікропрограмного управління мікропроцесора К1801BM1, співпадає з системою команд найбільш поширених вітчизняних міні-та ОЕВМ типу «Електроніка 60» (ДВК-2. 3, 4 і т.п.) і практично аналогічна прийнятої для комп'ютерів серії DEC . Передбачено також ряд спеціальних команд, призначених для роботи з системним ПЗУ К1801РЕ1.
Загальні характеристики ОЕВМ МК35 представлені в таблиці 1.
табл. 1
Подання чисел У додатковому коді з фіксованою комою
Види команд безадресні, одноадресних, двоадресного
Види адресації Реєстрова, регістрова непряма, автоматичний, автоматичний непряма, автодекрементная, автодекрементная непряма, індексний, індексний непряма
Кількість регістрів загального значення 8
Кількість рівнів переривання 4
Тип системної магістралі Q-bus (МПІ, ОСТ 11.305.903-80)
Адресний простір, Кб 64
Тактова частота, МГц До 5
Максимальна швидкодія при виконанні реєстрових операцій, оп./С До 500000
Питома потужність, Вт Не більше 1
Напруга живлення, В +5 (? 5%)
Рівні сигналів, В: «лог.0» (активний рівень) Менш 0,5
«Лог.1» Більше 2,4
Здатність навантаження по струму, мА 3,2
Ємність навантаження, пФ До 100
Технологія виготовлення N-МОП
Конструкція Плананарний металокерамічний корпус із 42 висновками

Аналіз основних ознак МК серії 1816 показує, що МК 48 та МК 51 доцільно використовувати на етапі дослідно-конструкторської розробки і налагодження систем, а також у малосерійних виробах. Однокристальний ЕОМ МК49 має масочний ПЗУ програм, і тому його слід застосовувати в крупно-серійних виробах. ОЕВМ, в яких немає резидентної пам'яті програм, використовують, як правило, не в кінцевих виробах, а в автономних налагоджувальних пристроях і багатофункціональних програмованих контролерах, де в якості програм і даних використовуються зовнішні БІС і є засоби завантаження програм.

2.4. СМ 1800.
Однокристальний ЕОМ на основі 16-розрядного мікропроцесора типу К1810ВМ86 представлені наступними серіями ЄС 1840, ЄС 1841, ЄС 1842, «Іскра 1030», «Іскра 1030М», «Нейрон І9.66» і відносяться до класу 16 розрядних. У них отримав подальший розвиток програмно-модульний принцип, реалізований у моделях сімейства СМ 1800. Вони забезпечували підвищення середньої продуктивності в 8-10 разів у порівнянні з моделями СМ 1800 (до 170 тис. оп./С.). Було значно збільшено обсяг оперативної і зовнішньої пам'яті. Схемотехнічні рішення дозволяли адресувати до 16 Мбайт оперативної пам'яті. Для виявлення помилок в модулях пам'яті застосовувалися засоби корекції помилок за кодом Хеммінга.
Значно були розширені можливості організації зовнішньої пам'яті на дисках. Поряд з гнучкими міні-дисками (діаметром 133 мм) застосовувалися жорсткі диски типу «вінчестер» ємністю 14 ... 160 Мбайт, що дозволяло будувати досить потужні бази даних. У складі периферійних пристроїв використовувалися дисплеї, які друкують пристрої матричного типу і типу «ромашка».
Операційні системи забезпечували побудова як систем реального часу, так і інструментальних і давали можливість застосування користувачами великої кількості пакетів прикладних програм на базі операційних систем СР/М-86 і MS DOS.
універсальна 16-розрядна ОЕВМ СМ1810 призначена в основному для застосування в ГПС та АСУ ТП, САПР, в локальних і відкритих мережах, у контролерах для вбудовування в обладнання, в оргсістемах і в сферах обслуговування. Структура СМ1810 базується на розширенні магістральної-модульної структури 8 розрядних моделей СМ1800 та забезпечення апаратної і програмної сумісності з ними. Це дозволяє використовувати в СМ1810 засоби передачі даних, ПЗО та інші пристрої, розроблені для СМ1800. модуль центрального процесора МЦП-16 є основним компонентом СМ1810, обробляє логічну і арифметичну інформацію, виконаний із застосуванням ВІС серії К1810 і забезпечує формування інтерфейсів І41, ІРПР-М, С2. У складі модуля двухвходовое ОЗУ об'ємом 256 Кбайт з корекцією помилок, Перепрограмміруємая ПЗУ обсягом до 64Кбайт, таймер, БІС вводу-виводу і роз'єм для підключення БІС арифметичного співпроцесора. Модуль МЦП-16 забезпечує безпосереднє підключення ПУ, друкуючих пристроїв і дисплея, не займаючи інтерфейсу І41, а у разі автономного застосування може виконувати функції локальної мікроЕОМ
ОЕВМ СМ1814 представляє собою варіант СМ1810 для використання в промислових виробництвах з обмеженим доступом обслуговуючого персоналу, головним чином у локальних технологічних мережах, МСП, АСУ ТП. У СМ1814 можуть входити всі модулі, блоки розширення модульні джерела живлення і кроси зі складу СМ1810, включаючи периферійні пристрої (дисплей, друкуючий пристрій з інтерфейсами ІРПС/С2). ОЕВМ СМ1814 містить в основному ПЗО в промисловому виконанні, блок введення сигналів низького рівня, термометрів опору і термопар СМ9306 і блок формування поправки СМ3907. ЕОМ СМ1814 використовується без НМД. Все програмне забезпечення міститься в ППЗУ модуля МЦП-16 і в модулях репрограмміруемой пам'яті МППЗ або завантажується по каналах зв'язку в ОЗУ. Функціонування СМ8141 в реальному часі підтримується операційною системою ОС УРП-1810.
3. ОПИС СХЕМИ ЕЛЕКТРИЧНОЇ СТРУКТУРНОЇ
Розглянемо роботу універсального одноплатні мікроконтролера на однокристальної ЕОМ на основі схеми електричної структурної, показаної в графічній частині лист 2 Е1.
Мікроконтролер складається з наступних вузлів:
- Однокристальної ЕОМ зі схемою зовнішнього тактового генератора і схемою формування сигналу «скидання»;
- Регістра-засувки молодшого байта адреси зовнішнього пристрою, що запам'ятовує;
- Пам'яті програм, обсягом 4 Кбайта;
- Пам'яті даних, об'ємом 1 Кбайт з сторінкової адресацією 256 байт на сторінку і схемою вибору ОЗУ;
- Схеми управління записом-читанням зовнішніх пристроїв;
- Адаптера паралельного інтерфейсу зі схемами приймача і передавача за стандартом ИРПС;
- Трьохканальному таймера;
- Контролера клавіатури і індикації;
- Схеми переривань.

Тактовий генератор виробляє синхронізуючі імпульси тактової частоти, які дозволяють синхронізувати роботу ЕОМ та інших вузлів мікроконтролера. Кварцовий резонатор, що виробляється опорну частоту синхронізації, підключається до висновків Х1 і Х2. Х1 є входом, а Х2 - виходом генератора, здатного працювати в діапазоні частот від 1 до 6 МГц.
Схема формування сигналу скидання забезпечує правильну послідовність скидання периферійних БІС і ОЕВМ. Сигнал скидання виробляє наступні дії: скидає лічильник команд і покажчик стека; встановлює порт BUS в високоімпедансное стан, а порти Р1 і Р2 - на режим введення; вибирає банк регістрів 0 і банк пам'яті 0; забороняє переривання; зупиняє таймер і видачу синхросигналу на висновок Т0 ; скидає прапор переповнення таймера і прапор користувача.
Регістр-клямка фіксує байт адреси зовнішнього ЗУ, що передається по шині даних. Підключення БІС пам'яті про?? Рамм і даних особливостей не має. Логічна схема умовних переходів МК дозволяє програмі перевіряти не тільки ознаки, а й умови, зовнішні по відношенню до МК. За командам умовного переходу в разі задоволення перевіряється умови в лічильник команд з другого байта команди завантажується адреса переходу.
Лінія запиту переривання від зовнішнього джерела перевіряється кожен машинний цикл під час дії сигналу САВП. При обробки переривання, як і при виклику підпрограм вміст лічильника команд і старшої тетради ССП зберігається в стек.
Порт введення/виводу BUS являє собою двонаправлений буфер з трьома станами і призначений для побайтно вводу, виводу або введення/виводу інформації.

4. Вибір елементної бази
Для створення схеми електричної принципової універсального одноплатні мікроконтролера в курсовому проекті використовуються інтегральні мікросхеми серій КР1816, КР580, КР573. Серія КР580 представлена мікросхемами, що мають велике функціональне значення в схемі електричної принципової центрального процесора.
Однокристальна ЕОМ представлена БІС КР1816ВЕ35. Серія КР1816 розробляється за n-МДП технології. ОЕВМ КР1816 призначена для використання в якості мікроконтролера для якого потрібні короткі програми налагодження програм управління на стадії розробки та впровадження. ІМС КР1816 має 12-розрядний лічильник команд. ОЕВМ містить на своєму кристалі ОЗУ 64 байти. ІМС не має ПЗУ, але є можливість розширення ПЗУ. Умовне графічне позначення (УДО) представлена на рис.2.
Адаптер паралельного інтерфейсу побудований на ІМС КР580ВВ55А, який забезпечує стробірованний і нестробірованний введення/виведення інформації по паралельних каналах зв'язку, збір даних із зовнішніх вимірювальних пристроїв і (або) управління виконавчими пристроями.

Рис. 3.


Мікросхема КР580ВВ55А - програмований пристрій введення/виводу паралельної інформації, застосовується як елемент введення/виводу загального призначення, сполучати різні типи периферійних пристроїв з магістраллю даних систем обробки інформації. Умовне графічне позначення мікросхеми наведено на рис. 3. Призначення висновків наведено в таблиці 2.
Обмін інформацією між магістраллю даних систем і мікросхемою КР560ВВ55А здійснюється через 8-розрядний двонаправлений трехстабільний канал даних (D). Для зв'язку з периферійними пристроями використовуються 24 лінії вводам/виводу, які згруповані у три 8-розряд каналу ВА, ВВ, ВС, напрямок передачі інформації, і режими роботи яких визначаються програмним способом.


Рис. 4.

Таймер побудований на ІМС КР580ВІ53, він необхідний для вимірювання часових інтервалів (частоти, періоду, тривалості) або підрахунку числа подій. Один з лічильників мікросхеми (нульовий) служить для завдання тактової частоти приймача і передавача адаптера послідовного інтерфейсу.
Умовне графічне позначення представлено на мал.4.
Мікросхема КР580ВІ53 - трьохканальному програмований пристрій (таймер), призначений для організації роботи мікропроцесорних систем в режимі реального часу. Мікросхема формує сигнали з різними тимчасовими параметрами. Програмований таймер (пт) реалізований у вигляді трьох незалежних 16-розрядних каналів із загальною схемою управління. Кожен канал може працювати в шести режимах. Програмування режимів роботи каналів здійснюється індивідуально і в довільному порядку шляхом введення керуючих слів в регістри режимів каналів, а в лічильники-запрограмованого числа байтів.


Рис. 5.

Керуючий слово визначає режим роботи каналу, тип рахунка (двійковий або двійковій-десятковий), формат чисел (одно-або багатобайтових).
Обмін інформацією з мікропроцесором здійснюється за 8-розрядному двонаправленим каналу даних.
Контролер клавіатури та індикації обслуговує індикаторне табло, опитує органи управління або стану датчиків. Контролер побудований на ІМС КР580ВВ79.
Мікросхема КР580ВВ79 - програмований пристрій, може застосовуватися і як самостійний пристрій при виконанні вимог, що пред'являються до електричних і тимчасових параметрах. Умовне графічне позначення представлено на рис.5.
Мікросхема складається з двох функціонально автономних частин: клавіатурної і дисплейної.


Рис. 6.

Клавіатурна частина забезпечує введення інформації в мікросхему через «лінії повернення» RET7-RETO з клавіатури (клавіатурна матриця об'ємом 8 шарі Х 8 розрядів з можливістю розширення до 4х8 слів Х 8 розрядів) і матриці датчиків (8 слів Х 8 розрядів), а також введення по стробірующему сигналу (8 слів Х 8 розрядів). Для зберігання введеної інформації в мікросхемі передбачений зворотний магазин - оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОМ-ОЗП) ємністю 8 байт Мікросхема дозволяє відображати інформацію на всіх відомих в даний час типах дисплеїв (дисплеї розжарювання, з світловипромінюючих діодів та ін).
Наявність вихідний лінії запиту переривання INT і режиму читання внутрішнього стану дозволяють використовувати дану мікросхему в системах з перериванням і послідовним опитуванням зовнішніх пристроїв. Мікросхема допускає одночасне виконання функцій введення/виводу і розрахована з виведення INT на пряме підключення до шин мікропроцесорів КР580ВМ80А і КМ1810ВМ86.





Застосування мікросхеми КР580ВВ79 в системах дозволяє повністю звільнити мікропроцесор від операцій сканування клавіатури і регенерації відображення на дисплеї.
Регістр-клямка фіксує байт адреси зовнішнього ЗУ. Регістр представлений ІМС КР580ІР82.
Мікросхема КР580ІР82 - 8-розрядний адресний регістр, призначений для зв'язку мікропроцесора з системною шиною; має підвищену навантажувальною здатністю. Мікросхема КР580ІР82 - 8-розрядний регістр-«клямка» без інверсії і з трьома станами на виході.
Умовне графічне позначення мікросхем наведено на рис. 6.


Рис. 8.

Мікросхема складається з восьми однакових функціональних блоків та схеми управління. Блок містить D-тригер-«засувку» і потужний вихідний вентиль без інверсії або з інверсією. За допомогою схеми управління проводиться стробування записуваної інформації та управління третім станом потужних вихідних вентилів.


Рис. 9

Пам'ять програм будується на ІМС К573РФ2. К573РФ2 є багатократним програмований ПЗУ, виконане за ЛІЗМОП технології. Стирання записаної інформації проводиться за допомогою ультрафіолетового опромінення. Ємність ІМС 573РФ2 становить 2К * 8 біт. Умовне графічне позначення мікросхеми наведено на рис. 7.
Індикація ПЗУ здійснюється за допомогою мікросхеми АЛС324Б. Дана ІМС є семисегментний цифровий індикатор, червоного кольору світіння. Умовне графічне позначення представлено на рис. 8.
Схема контролю побудована на ІМС К155ЛП5. Дана мікросхема є логічним елементом «складання по модулю 2». Умовне графічне позначення показано на рис. 9.

5. ОПИС СХЕМИ електричної принципової
Розглянемо принцип роботи ОЕВМ являє собою систему функціональних блоків, зв'язок між якими здійснюється через єдиний системний канал обміну інформацією. Швидкість обміну даними по стандартного інтерфейсу ИРПС становить 75 ... 960 Бод; довжина лінії зв'язку - до 3 км, число проводів в лінії - 4. інтерфейс має високу перешкодозахищеністю. МК налічує три канали по вісім ліній введення-виведення без стробування або два канали по вісім ліній із стробування. Передбачено п'ять лини запитів переривань.
ОЕВМ виконує програму, записану в пам'яті програм і формує всі необхідні сигнали управління обміном даними з зовнішнім ОЗУ і периферійними БІС. Порти периферійних БІС адресуються як осередку зовнішньої пам'яті даних. Для поділу операцій з пам'яттю даних і портами використовується розряд А10 адреси (висновок Р22 КР1816 ВЕ35). Зовнішні схеми тактового генератора і формування сигналу «скидання» забезпечують правильну послідовність скидання периферійних БІС і ОЕВМ. Регістр засувка фіксує байт адреси зовнішнього ЗУ, що передаються по шині даних.
ОЗУ активізується при А10 - 0 і при наявності RD або WR. Номер сторінки ОЗУ утворюють розряди А8, А9 шини адреси МК, тобто стан висновків Р20, Р21 КР1816ВЕ35 в циклі звернення до ОЗП. Схема управління зовнішніми пристроями аналізує розряд адреси А10 і встановлює сигнали IORD і IOWT з часовими співвідношеннями, що відповідають ТУ на БІС серії 580.
Розряди шини адреси А0 та А1 вибирають порт всередині кожної периферійної БІС, розряди А2 ... А5 - кристали адаптера послідовного інтерфейсу, контролера клавіатури і індикації відповідно. Для цього у відповідному розряді адреси повинен бути сформований сигнал Лог 0 (при А10 = 1), а інші три розряду повинні бути в змозі Лог.1. При А10 = 1 і появі 0 більш як на одному розряді А2 ... А5 під час операції читання може виникнути конфлікт і збій роботи МК.
Адаптер послідовного інтерфейсу зі схемами передавача і приймача реалізує інтерфейс ИРПС для зв'язку із зовнішньою ЕОМ або пристроєм, що має аналогічний інтерфейс.
Адаптер паралельного інтерфейсу КР580ВВ55 забезпечує стробірованний і нестробірованний введення-виведення інформації по паралельних каналах зв'язку, збір даних із зовнішніх вимірювальних пристроїв і (або) управління виконавчими пристроями.
Таймер необхідний для вимірювання часових інтервалів або підрахунку числа подій. Один з лічильників мікросхеми служить для завдання тактової частоти приймача і передавача адаптера послідовного інтерфейсу.
Контролер клавіатури та індикації обслуговує індикаторне табло, опитує органи управління або стану датчиків.
Схема переривань формує з восьми вхідних сигналів запитів переривань IR0 ... IR7 один сигнал запиту переривання INT для процесора, причому призначення сигналів IR0 ... IR3 визначені внутрішніми потребами контролера.

6. ОПИС ДІАГРАМИ ТИМЧАСОВИХ
Розглянемо функціонування універсального одноплатні мікроконтролера на однокристальної ЕОМ по тимчасових діаграм, показаних в графічній частині лист 3, відповідно до схеми електричної принципової в графічній частині лист 1 Е3.

6.1. Опис діаграм тимчасових регістра адреси.
При високому рівні сигналу STB і низькому сигналу ОЕ мікросхеми працюють в режимі шинного формувача:
інформація на виходах Q повторюється або інвертується по відношенню до вхідної інформації D. При переході сигналу STB зі стану високого рівня в стан низького рівня відбувається «замиканні» інформації, що передається у внутрішньому тригері, і вона зберігається до тих пір, поки на вході STB присутня напруга низького рівня. Протягом цього часу зміна інформації на входах D не впливає на стан виходів Q. При переході сигналу STB знову в стан високого рівня стан виходів приводиться у відповідність з інформаційними входами D.
При переході сигналу ОЕ в стан високого рівня всі виходи Q переходять у 3-є стан незалежно від вхідних сигналів STB і D. При поверненні сигналу ОЕ в стан низького рівня виходи Q, переходять до стану, що відповідає внутрішнім тригера.
При зверненні до зовнішнього пристрою мікропроцесор в початковий період циклу виконання мікрокоманд видає на місцеву шину адресу цього пристрою, який передається на системну шину необхідним числом регістрів КР580ІР82.
Як стробірующего сигналу використовується сигнал ALE контролера шини КР1810ВГ88. Дозвіл доступу до шини та відключення від неї (перехід виходів у 3-є стан) здійснюється за допомогою сигналу AEN арбітра КР1810ВБ89.

6.2. Опис діаграм тимчасових блоку ОЗУ.
7. РОЗРАХУНКОВИЙ РОЗДІЛ
Розрахунок споживаної потужності і швидкодії буде виконаний згідно схеми електричної принципової, показаної в графічній частині лист 1 Е3.
7.1. Розрахунок споживаної потужності.
Для розрахунку споживаної потужності були взяті вихідні дані з довідкової літератури [3,5,6,8]. Розрахунок споживаної потужності виконуємо за формулою

Рпотр = Iпотр * Uі.п. (7.1)

де Iпотр - струм споживання;
Uі.п. - Напруга джерела живлення.

Розрахуємо значення споживаної потужності всіх елементів схеми електричної принципової за формулою:
(7.2)

де Рпотр.1-потужність, споживана ІМС D1.
Значеніяпотребляемой потужності ІМС, і їх кількість зазначено в таблиці 7.1.

7.2. Розрахунок швидкодії
Розрахуємо швидкодію схеми, показаному в графічної частини лист 1 Е3 по самій «довгої» ланцюжку: D1, D2
Обчислення швидкодії здійснюється за формулою:

tбистр = tздр.i + ... + tздр.i +1 (7.3)

де tздр.i - час затримки сигналу i-ої ІМС.
З пункту 4 пояснювальної записки вибираємо значення часу затримки вказаних мікросхем і підставляємо їх у формулу (7.3)



8. ОПИС КОНСТРУКЦІЇ
Розглянемо конструкцію універсального одноплатні мікроконтролера на однокристальної ЕОМ, показаної в графічній, частини лист Е7. Розробка конструкції буде виконуватися відповідно до електричної принципової схеми, наведеної в графічній частині лист Е3.
Мікроконтролер розташований на двосторонній друкованій платі розміром 120 * 180 мм. Маса мікроконтролера - не більше 0,8 кг. При описі конструкції необхідно розглянути основні характеристики матеріалів використовуються при встановленні друкованої плати, а також осикові моменти, які необхідно враховувати при монтажі.
Крок координатної сітки обраний відповідно до ГОСТ 10317-79 і дорівнює 1,25 мм, що узгоджується з кроком позицій висновків корпусів ІМС. Клас точності виготовлення друкованих плат відповідає ГОСТ 23751-86, в даному випадку 2-й клас, так як монтаж друкованої плати з навісними дискретними елементами.
Підставою друкованих плат служить фольгований діелектрик - склотекстоліт. Виготовлення друкованих плат здійснюється комбінованим негативним методом. Для отримання захисного малюнка використовують метод фотодруку з негативним фоторезистом. Монтажні отвори необхідно свердлити свердлом діаметром 0,75 мм. Так як друкована плата двостороння, то зв'язок між ІМС, дискретними елементами здійснюється за допомогою металізації отворів (для контактних майданчиків - поясок міді не менш 50мкм). Діаметр металізованих отворів дорівнює 0,8 мм.
Мікросхеми на друкованій платі розташовуються лінійно - багаторядному. Корпуси ІМС зі штирові висновками встановлюються тільки з боку друкованої плати.
Монтаж проводиться з зазором 1-2мм. Величина виступає частині виведення зі зворотного боку плати 0,5-1,5 мм. Висновки дискретних елементів перед монтажем формуються, лудятся і обрізаються. Монтаж здійснюється за допомогою припою ПОС61 ГОСТ 21931-76. Діаметр отворів від 2мм до 3мм. Відстань між корпусами дискретних елементів не менш 1мм, відстань між ними по торця 1,5 мм. Технічні вимоги за об'ємною монтажу по ОСТ 410.054.
Для захисту від впливу зовнішнього середовища друковану плату покривають лаком УГ-231 Ту6-10-263-84 С1-9 (товщина шару 35-100 мкм).
Маркувати позначення друкованої плати та перших контактів роз'єму методом травлення, решта фарбою ТІПФ-53 чорна ТУ 79-02-889-79. Ширина лінії 0,3 мм, шрифт ПО-2 ГОСТ 293-62.
При експлуатації пристрою необхідно дотримуватися таких вимог:
- Неприпустимо наявність теплового удару, попадання пари, що викликає корозію металу
- Намагатися не допускати впливу вібраційних навантажень і ударів, що тягнуть за собою руйнування конструкції.
- Відносна вологість повітря в робочому стані повинна бути не більше 80%.
- Забороняється експлуатувати мікроЕОМ в приміщеннях з хімічно активним середовищем.
- Дії ударних навантажень з прискоренням 15g при тривалості імпульсу від 10 до 15 мс і частотою від 80 до 120 ударів на хвилину.
- Не допускається вібрацій, які мають частоту, збігається з частотою власних коливань пристрою.
Розміщення і кріплення транспортної тари з упакованими ОЕВМ в транспортних засобах повинні забезпечувати стійке положення транспортної тари і відсутність її переміщення під час транспортування.
При транспортуванні повинна бути забезпечена безпека транспортної тари з упакованої ОЕВМ від атмосферних опадів.

9. МЕТОДИКА ПЕРЕВІРКИ
Розглянемо методику перевірки універсального одноплатні мікроконтролера на однокристальної ЕОМ, схема електрична принципова якого представлена в графічній частині, лист 2 ЕЗ.
Перед початком в?? виконуваних робіт необхідно провести візуальний огляд конструкції, переконатися у відсутності механічних ушкоджень друкованої плати і елементів. Потім необхідно перевірити правильність встановлення елементів у відповідності зі схемою розташування, представленої в графічній частині лист 5 Е7. Переконатися в наявності заземлення і справності кабелів апаратури комплексу куди вбудована ОЕВМ.
Переконавшись у відсутності вище зазначених ушкоджень слід приступити до перевірки основних технічних характеристик мікропроцесора.
Встановити перемикачі мережевого живлення апаратури в положення, відповідне відключеному стані. Підключіть до мережі 220В 50Гц за допомогою кабелів живлення мережі апаратуру комплексу. При відключеному роз'ємі системного каналу мікропроцесора увімкніть апаратуру комплексу, перевірте її працездатність, а також значення живлять напруг мікропроцесор на відповідність допустимим відхиленням і потім відключіть її за допомогою перемикачів. Підключіть мікропроцесор до складу комплексу. Усунення дефектів монтажу, а також заміну несправних елементів необхідно проводити малопотужним паяльником, розрахованим на напругу не більше 12В. Для захисту ІМС від статичної електрики необхідно заземлити робочий стіл, паяльник, а також самого наладчика за допомогою антистатичного браслета.
При включенні необхідно перевірити час затримки кожної мікросхеми за допомогою осцилографа С1-72. Цей час має відповідати значенням часу затримки, зазначеним у пункті 4 пояснювальної записки.
Потім за допомогою мультиметра Ц4360 або аналогічного виконується вимірювання споживаного струму. Цей струм при напрузі живлення +5 В не повинен приймати значення більше зазначених у пункті 4 пояснювальної записки.
Після вимірювання параметрів мікросхем потрібно перевірити правильність роботи вузлів за допомогою осцилографа С1-70. Діаграми зняті з блоку ОЗУ і з регістра-заглушки повинні відповідати діаграм, представлених в графічній частині лист 4 ДВ.
Правильно зібране пристрій не вимагає настройки і починає працювати відразу після включення.

10. ВИСНОВОК
Під час виконання курсового проекту за схемою електричної функціональної я розробила схему електричну структурну, представлену в графічній частині лист 1 Е1, розробив схему електричну принципову, показану в графічній частині лист 2 ЕЗ. Розробка схеми електричної принципової також включала в себе розробку блоку індикації стану ПЗУ та системи контролю вибірки ОЗУ. Потім на блок індикації і систему контролю були розроблені тимчасові діаграми, показані в графічній частині лист 5, 6 ДВ.
За схемою електричною принциповою були розраховані електричні параметри пристрою. Після виконання розрахунків були отримані наступні значення:
Після цього була розроблена методика перевірки працездатності схеми електричної принципової. На завершення, на підставі схеми електричної принципової, була розроблена схема роз