Выбор аппаратных средств

Введение

В поставленной задаче требуется разработать аппаратное устройство “Электронный экзаменатор”. Должен фиксировать оценку после ответа на 10 вопросов билета. Число билетов – 100.

Данная задача относится к предметной области разработки аппаратных решений на микропроцессорных однокристальных решениях. В ходе данной контрольной работы я должен:

1. Проанализировать имеющиеся готовые разработки

2. Изучить возможные варианты реализации данной задачи

3. Обосновать применение выбранного микроконтроллерного комплекта

4. Описать основные блоки аппаратной системы

5. Описать основные блоки алгоритма программы системы

Анализ имеющихся решений на рынке

Решение задачи “электронный экзаменатор” относится к классу академических задач, поэтому готовых решений имеется достаточно много. С распространением персональных ЭВМ, реализация необходимого функционала перешла в область прикладного программирования, однако я буду создать программно-аппаратное решение.

Поскольку в моей задаче требуется работа с данными, то это, безусловно, область применения микропроцессорных систем.

В ходе анализа было выявлено множество источников информации по данной теме, но выбраны основными были справочные ресурсы по микропроцессорным комплектам 1800-1830 в сети Интернет.

Были выделены основные этапы разработки устройства:

1. Аналитический обзор существующих систем

2. Выбор аппаратных средств реализации необходимой системы

3. Разработка схемы алгоритма прикладной программы

4. Разработка структурно-функциональной схемы устройства микропроцессорной системы

К основным параметрам и характеристикам устройства были предъявлены следующие требования:

1. Способность работать от элементов питания напряжением 5 вольт.

2. Поддержка работы 100 билетов по 10 вопросов каждый.

3. Каждый вопрос имеет четыре варианта ответа, которые выбираются аппаратными кнопками устройства

4. Данные (задания, варианты ответа, оценка студента) должны отображаться на дисплее устройства

Выбор аппаратных средств

Поскольку разрабатываемое устройство должно быть экономически выгодным в производстве, к разрабатываемому комплекту предъявляются следующие требования:

1. Минимальное количество дискретных элементов на плате

2. Устройство должно обладать достаточным объемом ОЗУ и ПЗУ для хранения тестовых заданий

3. Устройство должно быть экономичным в потреблении энергии

4. Под разрабатываемую аппаратную платформу имеется достаточно много готовых примеров реализации подобных задач

В ходе анализа были выбраны следующие варианты разработки аппаратной платформы: КР580ВМ80, К1816ВЕ31 и К1882ВЕ53У.

1. КР580ВМ80 – преимущества:

a. Низкая стоимость микропроцессора

Недостатки:

b. Необходимость реализации аппаратной “обвязки” процессора, большое количество дискретных элементов на плате

c. Морально устаревшая архитектура микропроцессоров

2. К1816ВЕ31 – преимущества

a. Решение “система-на-кристалле”

b. Распространенная архитектура Intel MCS-51

c. Поддержка до 64 килобайт внешней ПЗУ

d. Встроенный контроллер портов ввода/вывода

Недостатки:

e. Необходимость подключения внешней памяти, добавление регистра для управления адресом ПЗУ

3. К1882ВЕ53У – преимущества те же, что и у К1816ВЕ31, плюс

a. Встроенная перезаписываемая flash-память.

По результатам анализа был выбран микроконтроллер отечественного производства К1882ВЕ53У. Данный выбор позволяет свести к минимуму количество необходимых деталей на печатной плате, что резко сокращает расходы на проектирование устройства и печатной платы. Использование встроенной памяти вместо внешней ПЗУ положительно играет на надежности устройства, а также удешевляет себестоимость решения.

Для взаимодействия с пользователем был выбран жидкокристаллический дисплей отечественного производства компании МЭЛТ MT–16S2J под управлением встроенного знакогенератора КБ1013ВГ6. Основные преимущества и характеристики данного решения:

1. Текстовый жидкокристаллический индикатор(ЖКИ) размером две строки по 16 символов

2. Параллельный протокол общения с МК по 4-битной шине

3. Встроенный знакогенератор с поддержкой русского языка

4. Встроенная память отображаемой на экран информации.

5. Малое энергопотребление, поддержка режима энергосбережения

Управление устройством осуществляется посредством нажатия кнопок.

Платформа микроконтроллера – Intel MSC-51-совместимая. Основные характеристики:

1. Разрядность процессора – 8 бит

2. Тип процессора – скалярный

3. Внутренняя шинная организация процессора – Гарвардская архитектура

4. Внешние порты ввода-вывода – четыре встроенных восьмиразрядных логических порта(P0,P1,P2,P3)

5. Интерфейс с ПЭВМ возможен по протоколу I₂C, со стороны ПК – последовательный COM-порт с развязкой по напряжению (микросхема MAX232)

Поиск по сайту: