Цифровой дозиметр

курсовая работа

5. Выбор системы обработки информации и ее вывода

Исходя из требуемой точности и максимальным значением измеряемой дозы, можно вынести заключения о том, что количества разрядов индикации будет равно 4. Пользователь будет управлять работой аппарата для измерения дозы четырьмя кнопками:

1) Кнопка сброс;

2) Кнопка измерения;

3) Кнопка диапазон;

4) Кнопка контроль;

При нажатии кнопки сброс, происходит сброс информации находящейся в памяти, очищаются все рабочие переменные и прибор переходит в первоначальное рабочее состояние.

При нажатии кнопки измерения происходит измерение и запоминание дозы излучения.

При нажатии кнопки диапазон высвечивание существующих диапазонов на табло.

При нажатии кнопки контроль происходит самоконтроль всех узлов прибора.

Теперь необходимо выбрать разрядность МП. Так как прибор являются не особо критичным к быстродействию управляющего устройства, и алгоритм обработки и отображения не требует наличие больших вычислительных ресурсов, а также учитывая разрядность АЦП, выбираем 8 - ми разрядное устройство.

В настоящее время существует огромный выбор 8 - ми разрядных МП и МК (ОМЭВМ). Как правило, МК представляет собой законченную микросистему с гибкой архитектурой и возможностью легкого наращивания дополнительных средств. Использования однокристального МК позволяет в значительной степени сократить затраты на построение системы различного назначения и уровня сложности так как различные части микросистемы уже интегрированы. Это центральный процессор, память, подсистема ввода - вывода, средства счета времени, логика прерывания. Таким образом остановим выбор на ОМЭВМ 1816ВЕ51.

Характеристики МК 1816ВЕ51:

Память программ - 4К.

Память данных - 128 байт.

Число линий ввода - вывода - 32.

Два 16-ти разрядных таймера.

Рассмотрим структурную схему МК 1816ВЕ51:

В основу архитектуры МК 1816ВЕ51 положена организация гарвардского типа, ориентированная на интенсивное использование двух банков рабочих регистров и операций ввода - вывода. В состав однокристального МК 1816ВЕ51 входит 8 - ми разрядный ЦП, управляющее ПЗУ, внутреннее ОЗУ данных, 32 линии прямого ВВ, два или три 16 - ти разрядных таймера/счетчика и логика двухуровневой системы прерываний с пятью или шестью источниками запросов. Эти средства образуют резидентную часть МК, размещенную непосредственно на кристалле.

Гарвардский принцип организации вычислительной среды предусматривает разделения памяти для хранения программ и данных. Управляющая память допускает только операцию считывания, память данных доступна и для записи, и для считывания.

Память данных разбита на две полностью изолированные друг от друга 8 - ми разрядные линейные области с различными способами доступа к ним. Внутренняя память является областью интенсивного обращения и служит только для хранения данных, внешняя - дополнительным расширением пространства данных, и может быть с успехом использована для ВВ с отображением в память. Существует также возможность физического совмещения внешней памяти для организации единой области программ и данных, доступной как для операции чтения, так и записи. Так, при обращениях к внешней памяти порт Р0 выполняет роль совмещенной шины адреса/данных, а Р2 - шины старшей части адреса. Все выводы порта Р3 выполняют роль линий управления и специального ВВ.

Исходя из структурной схемы МК, порт Р0 функционально совмещен с внутренней шиной данных. Отсюда следует, что МК будет обмениваться с внешними периферийными устройствами через порт Р0.

Порт Р2 функционально совмещен со старшей 8 - ми разрядной внутренней шиной адреса МК. Будем использовать порт Р2 для адресации портов ввода - вывода.

Для работы МК требуется единственный источник питания +5В. Встроенный в схему генератор рассчитан на работу с кварцевым резонатором подключенным к выводам XTAL-1 и XTAL-2. Возможно также использование внешнего ГТИ с подачей тактовых импульсов на вход XTAL-1.

Вход RST служит для приведения МК в исходное состояние. Сигнал сброса воспринимается тогда, когда на входе RST удерживается напряжение высокого уровня более двух машинных циклов, при условии, что генератор запущен. В течении следующего машинного цикла формируется внутренний сигнал сброса, который повторяется до тех пор, пока вход RST активен.

Подсистема ВВ МК размещается непосредственно на кристалле. Для ВВ данных и управления процессом их передачи в состав МК введен ряд портов данных и регистров управления / состояния. Физическая система ВВ МК состоит из четырех двунаправленных 8 - ми разрядных портов Р0 - Р3. Каждый разряд этих портов отображается в адресном пространстве МК и образует битовое пространство ВВ. Порт Р0 функционально совмещён с внутренней шиной данных МК. Через этот порт реализуется обмен данными с внешними периферийными устройствами. Порт Р2 функционально используется как старший байт шины адреса.

Линии порта Р3 реализуют управление циклами обмена и другие специальные функции аппаратного уровня:

INT 0 - вход запроса на прерывание 0.

INT 1 - вход запроса на прерывание 1.

RD - строб чтения XSEG (внешней памяти данных).

WR - строб записи в XSEG.

Т0 - внешний вход таймера / счетчика 0.

Т1 - внешний вход таймера / счетчика 1.

RXD и TXD - выводы порта последовательного приемопередатчика.

INT 0 и INT 1 - служат для приема внешних запросов на прерывание. Они могут быть запрограммированы на срабатывание на срабатывание как по переходу из одного состояние в другое, так и по уровню входного сигнала, независимо друг от друга.

Графическое изображение МК представлено на рис.3.

Рис.3

XTAL1

XTAL2

CPU

P0.0

P0.1

P0.2

P0.3

P0.4

P0.5

P0.6

P0.7

RXD

TXD

P2.0

P2.1

P2.2

P2.3

P2.4

P2.5

P2.6

P2.7

RST

T0

T1

P1.0

P1.1

P1.2

P1.3

P1.4

P1.5

P1.6

P1.7

INT0

INT1

RD

WR

ALE

PSEK

EA

Так как память программ и память данных интегрирована на кристалле контролера и их объема достаточно для решаемой задачи, то использования внешней памяти ненужно. Следовательно, остается реализовать подключения периферийных устройств - клавиатуры, индикаторов, и датчиков.

Клавиатура и индикаторы подключаются через контролер клавиатуры и индикаторов КР580ВВ79.

Микросхема КР580ВВ79 программируемое интерфейсное устройство, предназначено для ввода и вывода информации. Микросхема состоит из двух функционально автономных частей - клавиатурной и дисплейной.

Клавиатурная часть обеспечивает ввод информации в микросхему через линии возврата, а также ввод по стробирующему сигналу Для хранения вводимой информации в микросхеме предусмотрено ОЗУ емкостью 8 байт. При наличии информации в ОЗУ микросхема вырабатывает сигнал “запрос прерывания” INT.

В клавиатурной части микросхемы предусмотрен специальный режим обнаружения ошибок при замыкании двух и более клавиш, а также введена схема устранения дребезга при замыкании - размыкании клавиш.

Дисплейная часть микросхемы обеспечивает вывод информации по двум 4 - х разрядным каналам DSPA3 - DSPA0 и DSPB3 - DSPB0 в виде двоичного кода на 8 - ми и 16 - ти разрядные цифровые или алфавитно - цифровые дисплеи. Информация на дисплей может выводиться двумя способами: слева направо бес сдвига или справа на лево со сдвигом.

Микросхема позволяет отображать информацию на всех известных в настоящее время типах дисплеев (дисплеи накаливания, со светоизлучающими диодами…).

Микросхема допускает одновременное выполнение функций ввода - вывода и рассчитана по выводу INT на прямое подключение к шинам микропроцессоров. Применение микросхемы КР580ВВ79 в системах позволяет полностью освободить микропроцессор от операций сканирования клавиатуры и регенерации отображения на дисплее.

Схема управления вводом/выводом вырабатывает сигналы, которые управляют обменом информации с микропроцессором, а также внутренними пересылками данных и команд к различным регистрам.

Буферные схемы канала данных Д7 - Д0 предназначены для обмена информацией между микросхемой и микропроцессором.

Счетчик сканирования вырабатывает сигналы сканирования клавиатуры, матрицы датчиков и дисплея.

Оперативное запоминающее устройство отображения объемом 16 слов *8 разрядов можно организовать в сдвоенное ОЗУ объемом 16 слов * 4 разряда. ОЗУ отображения можно сбрасывать в 1,0 или шестнадцатеричное число 20 командой “Сброс".

Регистр адреса ОЗУ отображения предназначен для хранения адреса данных, которые в данный момент записываются или считываются микропроцессором.

Схема анализа состояния ОМ - ОЗУ датчиков предназначена для отображения состояния ОМ - ОЗУ датчиков, т.е. следит за числом символов, содержащихся в ОМ - ОЗУ датчиков, и за тем, является ли он полным или пустым.

Контролер индикации и клавиатуры имеет стандартный 8 - ми разрядный шинный интерфейс, который включает в себя 8 - ми разрядную двунаправленную шину данных, сигналы управления чтением записи, сигналы выбора кристалла и вход выбора режима. Выводы Д0 - Д7 контролера индикации и клавиатуры подключаются к шине данных основного контролера (1816ВЕ51). Соответствующие сигналы управления заводятся с портов Р0 и Р3. Информация для индикации заносятся в контролер КР580ВВ79, после чего начинается ее отображения. После того как будет нажата клавиша на клавиатуре, контролер КР580ВВ79 активизирует выход IRQ, что будет свидетельствовать нажатию клавиши. Этот вывод заводим на вход запроса прерывания основного контролера (порт Р3).

Делись добром ;)