Структурная схема и состав УСД.

Введение

Информационно-измерительные и управляющие цифровые микропроцессорные системы, к которым относится проектируемое устройство сбора данных (УСД), предназначены для измерения, сбора, обработки, хранения и отображения информации с реальных объектов. Такие системы используются практически во всех отраслях народного хозяйства для контроля и управления технологическими процессами, накопления статистических данных. В радиотехнических системах и в технике связи УСД используются для обработки сигналов, функционального контроля каналов связи, диагностирования состояния аппаратуры. Первичная информация в УСД поступает, как правило, по каналам от датчиков в виде аналогового напряжения. В УСД информационные каналы опрашиваются. Поступающие из них мгновенные отсчеты сигналов преобразуются в цифровую форму и помещаются в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) с целью последующей их обработки.

Аппаратура УСД состоит из двух частей — операционного и управляющего устройств (ОУ и УУ). УУ является цифровым автоматом, который вырабатывает в некоторой временной последовательности управляющие сигналы. Существуют два принципиально разных подхода к проектированию микропрограммного автомата: использование принципа схемной логики и программной логики. Курсовой проект выполнен основываясь на принципах схемной логики.

 

 

Задание

Спроектировать устройство сбора данных (УСД). Имеется F аналоговых каналов. Необходимо, опрашивая их согласно заданной последовательности, получаемые из каналов аналоговые величины с помощью АЦП преобразовывать в цифровую форму (двоичные слова стандартной длины 1 байт = 8 бит) и помещать в последовательные ячейки некоторой области ЗУ, начиная с ячейки, имеющей адрес G.

Цифровая процессорная система, фрагментом которой является проектируемое УСД, имеет в своем составе ЗУ емкостью Θ бит.

Требуется.

1. Исходя из задания, разработать ОЗУ цифровой системы.

2. Разработать системы формирования адресов ячеек ОЗУ и
номеров опрашиваемых каналов.

3. Реализовать УСД в виде процессорного устройства,
построенного на принципах схемной логики, и привести его
функциональную схему.

4. Синтезировать схему УУ.

5. Составить полную электрическую схему УСД.

 

Исходные данные (вариант №1):

· F₁₀=10

· G₁₆=012А

· Θ=8192*8

· a0=01

· a1=00

· a2=10

· a3=11

 

Порядок опроса каналов задан в табл.1:

Таблица1.

Начальная последовательность каналов
Порядок опроса каналов

 

 

Структурная схема и состав УСД.

Структурная схема УСД приведена на рис. 1. В состав УСД входят: Мультиплексор (МS): имеет F аналоговых входов и m управляющих (адресных) входов. При подаче на адресный вход двоичного числа – адреса - происходит подключение одного из аналоговых каналов, имеющих данный адрес, к выходу МS. Число опрашиваемых аналоговых каналов связано с числом адресных входов к = 2^m.

АЦП: имеет 1 аналоговый вход и 8 выходов, по которым в двоичном, параллельном коде выдается число, соответствующее уровню поданного на вход АЦП отсчета аналогового сигнала. Перед началом работы АЦП на него должен быть подан сигнал запуска.

АЦП выполняет преобразования за несколько тактов. После окончания преобразования АЦП выдает сигнал ОК (окончание преобразования) на устройство управления. Сигнал ОК - флаг (обозначается как Тф_Л), должен быть зафиксирован с помощью триггера до момента окончания записи данных опрашиваемого канала в ячейку памяти ОЗУ.

МS и АЦП берутся как стандартные схемы с соответствующими характеристиками.

Устройство управления на некоторых тактовых интервалах с учетом осведомительных сигналов, поступающих от других устройств (в дальнейшем такие сигналы обозначаются буквой Xi), формирует управляющие сигналы Уn, которые обеспечивают запуск других устройств и согласованную их работу.