Схема электрическая принципиальная

Пояснительная записка

К курсовой работе по дисциплине

«Основы микропроцессорной техники»

Микропроцессорная система – генератор синусоидального напряжения

Вариант №3

Руководитель

Власов А.И.

Студент группы 09-МиТЭ

Кильчицкая М.В.

Брянск 2013

Содержание

1. Аппаратная часть. 3

1.1. Описание. 3

1.2. Выбор компонентов. 4

1.3. Схема электрическая принципиальная. 9

2. Разработка программы.. 11

2.1. Алгоритм функционирования программы.. 11

2.2. Описание программы.. 19

3. Моделирование микропроцессорной системы.. 33

Приложение 1: листинг программы.. 37

Литература. 62

Аппаратная часть

Описание

Определим перечень устройств и элементов, которые будут входить в аппаратную часть микропроцессорной системы. Согласно заданию на курсовую работу, нам потребуется микроконтроллер семейства МК-51, два 12-ти разрядных ЦАП, клавиатура и устройство индикации. Также нам будет необходим усилитель напряжения на операционном усилителе.

Функциональная схема микропроцессорной системы представлена на рис.1:

Рис. 1. Функциональная схема микропроцессорной системы.

Выберем и проанализируем компоненты, которые составляют элементную базу микропроцессорной системы.

Выбор компонентов

1. Выбираем микроконтроллер AT89S51 фирмы Atmel. Микроконтроллер представляет собой однокристальную восьмиразрядную микро-ЭВМ с системой команд MCS-51 фирмы Intel. Микроконтроллеры изготавливаются по КМОП (CMOS) технологии.

Технические данные AT89S51:

Память программ (Flash)………………………………….……... 4 Кб

ОЗУ………………………………………………………………….. 128 байт

Таймер-счетчик………………………………………………….... 2

Напряжение питания…………………………………………...4,0-5,5 В

Максимальная тактовая частота………………………………... 33 МГц

Источники прерывания сигнала……………………………… 6

Предельные допустимые параметры:

Рабочая температура ........................................................... -55°C +125°C

Температура хранения ........................................................ -65°C +150°C

Напряжение на любом выводе относительно земли ... -1.0В +7.0В

Максимальное напряжение питания .............................. 6.6В

Выходной ток …...............................................................15.0 мА

Выбор данного микроконтроллера обусловлен, прежде всего, тактовой частотой микроконтроллера, необходимой для решения поставленной задачи. Рассчитывается она следующим образом.

Максимальное время выполнения подпрограммы, выводящей код текущей точки синусоиды в ЦАП, составляет 84 такта. Один машинный такт микроконтроллера архитектуры S51 равен 12-ти колебаниям кварца. Тогда за время выполнения подпрограммы кварц должен совершить 84*12=1008 колебаний.

Период квантования синусоиды на максимальной частоте синусоиды, равной 100 Гц, составляет 40 мкс. Тогда время одного колебания кварца составляет:

А значит, минимальная тактовая частота микроконтроллера:

Моделирование в программе Proteus показало, что микропроцессорная система работает адекватно при тактовой частоте микроконтроллера, равной 30 МГц.

Купить МК можно на сайте http://www.chipdip.ru/ (110 рублей).

2. Выбираем два 12-ти разрядных ЦАП LTC1450 фирмы Linear Technology. Это 12битные ЦАП с параллельным интерфейсом, которые имеют следующие особенности:

· Напряжение питания ЦАП составляет 4.5…5.5 В;

· Напряжение на выходе ЦАП получается по формуле:

· Возможность выбора режима работы (передавать параллельно 12 бит либо по очереди 8 и 4 бита);

· Внутренний источник опорного напряжения 2.048 В;

· Возможность умножения выходного напряжения на 1 или на 2 – на выходе можно получить 2.048 В или 4.095 В соответственно;

· Максимальная ошибка выходного напряжения: 0.5 младшего значимого бита.

Предельные допустимые параметры:

Рабочая температура ................................................. ………0°C +70°C

Температура хранения .............................................. ……..-65°C +150°C

Максимальное напряжение питания и логических входов относительно земли ..............................................................-0.5 В +7.5В

Максимальное напряжение на выводах VOUT, REFOUT, REFLO, REFHI, X1/X2 относительно земли ...................................-0.5В (VCC+0.5В)

Временная диаграмма ЦАП (рис. 2):

Рис. 2. Временная диаграмма ЦАП.

Купить данный ЦАП можно на сайте http://www.linear.com/purchase/LTC1450 ($7.10).

3. Выбираем устройство индикации: ЖК-индикатор MT-08S2A фирмы МЭЛТ.

Жидкокристаллический индикатор MT–08S2A состоит из БИС контроллера управления и ЖК панели. Контроллер управления КБ1013ВГ6, производства ОАО «АНГСТРЕМ» (www.angstrem.ru), аналогичен HD44780 фирмы HITACHI.

Индикатор выпускается со светодиодной подсветкой. Индикатор позволяет отображать 2 строки по 8 символов. Символы отображаются в матрице 5х8 точек. Между символами имеются интервалы шириной в одну отображаемую точку. Каждому отображаемому на ЖКИ символу соответствует его код в ячейке ОЗУ индикатора.

ЖК-индикатор был выбран в качестве устройства индикации, т.к. он способен отображать не только цифры, но и текстовую информацию (в отличие от 7-сегментного индикатора), что более удобно для пользователя. На первую строку ЖК-индикатора будем выводить значения амплитуды синусоидального напряжения, на вторую – значения частоты синусоидального напряжения.

Купить данный ЖК индикатор можно на сайте http://www.melt.com.ru/shop/mt-08s2a-2ylg-2.html (234 рубля).

Характеристики индикатора по постоянному току:

Временные диаграммы чтения и записи (рис.3 и 4):

Рис.3. Диаграмма чтения.

Рис.4. Диаграмма записи.

Схема электрическая принципиальная

На рисунке 5 приведена принципиальная электрическая схема микропроцессорной системы:

Рис. 5. Принципиальная электрическая схема микропроцессорной системы.

Емкости C1 и C2 выбираем согласно требованиям, приведенным в даташите на микроконтроллер: C1, C2 = 30 пФ ± 10 пФ.

Емкость С3 выбираем равной 0.1 мкФ.

Рассчитаем емкость C4. На выходе второго ЦАП нам необходим ФВЧ. Пусть частота среза ФВЧ будет равна 0.1*(минимальная частота синусоиды), то есть 0.5 Гц. Примем сопротивление R9 равным 15 кОм, тогда емкость С4:

Выбираем емкость С4 из ряда номиналов радиодеталей Е96:

С4 = 22 мкФ

Рассчитаем сопротивление R10. Сопротивления R9 и R10 обеспечивают необходимый коэффициент усиления инвертирующего усилителя на ОУ.

Максимальное напряжение, которое мы можем получить на выходе второго ЦАП, составляет 4,095 В. Максимальное напряжение синусоиды, которое должна обеспечить микропроцессорная система, составляет 30 В. Значит, необходимый коэффициент усиления инвертирующего усилителя равен:

Сопротивление R9 мы приняли равным 15 кОм, следовательно, сопротивление R10 равно 110 кОм (берем значение из ряда номиналов радиодеталей Е96).

Теперь непосредственно перейдём к разработке программы для микропроцессорной системы.

Разработка программы

Поиск по сайту: