Микропроцессорные системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

Введение

1. Общая часть

1.1 Назначения и область применения устройства

2. Специальная часть

2.1 Описание работы структурной схемы разрабатываемого устройства

2.2 Выбор и обоснование элементной базы

2.3 Описание работы принципиальной схемы разрабатываемого устройства

3. Требования к технике безопасности

Введение

Микропроцессор - это обрабатывающее устройство, служащее для арифметических и логических преобразований.

Архитектура микропроцессора - это его структурная схемо-техническая и логическая организация определяемая возможностями микропроцессора по аппаратным или программной ревлизации функций необходимых для построения микро ЭВМ.

Области применения МП определяются, с одной стороны, возможностями МП как БИС - компонента электронных схем, а с другой - возможностями МП по обрадотке информации и управлению эти процессом, присущим ЭВМ. В совокупности с БИС управления вводом выводом информации МП позволяет создавать универсальные ЭВМ, причем он выполняет функции процессора (организацию работы ЭВМ, логическую и арифметическую обработку информации).

Микропроцессорные системы (МПС) - это вычислительная, контрольно-измерительная или управляющая система, основным устройством обработки информации в которой является микропроцессор. Микропроцессорная система строится из набора микропроцессорных больших интетральных схем (БИС).

Организация МПС - это состав ее программно-аппаратных средств связи между ними и их функциональной характеристики.

Микропроцессорные системы состоят из построенного на базе микропроцессора центрального процессора основной памяти и подсистемы ввода/вывода для связи микропроцессорной системы с внешними устройствами. микропроцессор вычислительный информация

Микроконтроллер - микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает на одном кристалле функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ или ПЗУ. Это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи. Использованиеодной микросхемы, вместо целого набора, как в случае обычных процессоров, применяемых в персональных компьюетерах, значительно снижает размеры, энергопотребление и стоимость устройств, построенных на базе микроконтроллеров.

1. Общая часть

1.1 Назначения и область применения устройства

Основной частью электронной вычислительной машины является процессор или микропроцессор. С развитием научно-технического прогресса повышается требования предъявляемые, прежде всего к процессору.

Процессор - мозг ЭВМ. Он связан и управляет всеми устройствами в ЭВМ. Процессор выполняет различные операции над операндами, логические задачи, различные алгоритмы и т.д.

Обязательной частью любого процессора является АЛУ. АЛУ - функциональные блоки, выполняющие заданный набор арифметических и логических операций над двумя многоразрядными операндами.

Выполняемые в АЛУ операции можно разделить на следующие группы:

- операции двоичной арифметики для чисел с фиксированной точкой;

- операции двоичной (или шестнадцатеричной) арифметики для чисел с плавающей точкой;

- операции десятичной арифметики;

- операции индексной арифметики (при модификации адресов команд);

- операции специальной арифметики;

- операции над логическими кодами (логические операции);

- операции над алфавитно-цифровыми полями.

К арифметическим операциям относятся сложение, вычитание, вычитание модулей ("короткие операции") и умножение и деление ("длинные операции"). Группу логических операций составляет операции дизъюнкция (логическое ИЛИ) и конъюнкция (логическое И) над многоразрядными двоичными словами, сравнение кодов на равенство. Специальные арифметические операции включают в себя нормализацию, арифметический сдвиг (сдвигаются только цифровые разряды, знаковый остаётся на месте), логический сдвиг (знаковый сдвигается вместе с цифровыми разрядами).

2. Специальная часть

2.1 Описание работы структурной схемы разрабатываемого устройства

Структурная схема состоит из следующих частей:

- шифратор 1;

- шифратор 2;

- счетчик;

- комбинационная логическая схема (КЛС) 1;

- КЛС 2;

- сумматор 1;

- сумматор 2;

- регистр;

Работа схемы начинается с того, что шифратор 1 преобразует десятичный код числа A в двоичный код в виде выходных сигналов "А 1", "А 2", "А 3", "А 4".

В то же время на вход счетчика поступает десятичное число В, которое преобразуется в двоичный код в виде выходных сигналов "В 1", и "В 2".

Затем КЛС 1 выполняет умножение входных сигналов "А 1", "А 2", "А 3", "А 4" и "В 1" в выходные сигналы "А 1В 1", "А 2В 1", "А 3В 1", "А 4В 1".

А КЛС 2 выполняет умножение входных сигналов "А 1", "А 2", "А 3", "А 4" и "В 2" в выходные сигналы "А 1В 2", "А 2В 2", "А 3В 2", "А 4В 2".

Сумматор 1 складывает входные сигналы "А 2В 1" с "А 1В 2", "А 3В 1" с "А 2В 2", "А 4В 1" с "А 3В 2", "А 4В 2" с логическим нулем. Преобразует их выходные сигналы "S'1", "S'2", "S'3", "S4".

В то же время шифратор 2 преобразует десятичный код числа С в двоичный код в виде выходных сигналов "С 1", "С 2", "С 3", "С 4".

Сумматор 2 складывает входные сигналы "S'0" с "C1", "S'1" с "C2", "S'2" с "C3", "S'3" с "C4". Преобразует их выходные сигналы "S0", "S1", "S2", "S3".

Регистр в свою очередь принимает параллельные значения "S0", "S1", "S2", "S3", "S4". И последовательно выводит произведение чисел "А" на "В" и прибавляет число "С".

2.2 Выбор и обоснование элементной базы

Для построения электронной схемы в качестве шифратора 1 была выбрана микросхема К 155ЛА 8. Микросхема К 155ЛА 8 выполнена с открытым коллектором, нагрузочная способность в состоянии лог. 0 стандартная, для ЛА 13, КР 1533ЛА 23 второе большая.

В качестве шифратора 2 была выбрана микросхема К 155ЛЕ 5. Микросхема представляет собой двоичный счетчик. Каждая ИС состоит из четырех JK-триггеров, образуя счетчик делитель на 2 и 8. Установочные входы обеспечивают прекращение счета и одновременно возвращают все триггеры в состояние низкого уровня. Выход Q1 не соединен с последующими триггерами.

В качестве счетчика была выбрана микросхема К 155ИЕ 4. Микросхема К 155ИЕ 7 двоичный реверсивный счетчик, и подходит для схемы, поэтому была выбрана микросхема К 155ИЕ 4 т.к. имеет двоично-десятичный четырёх разрядный счетчик.

В качестве КЛС 1 и КЛС 2 была выбрана микросхема К 155ЛИ 1. Микросхема К 155ЛИ 1, ЛИ 3, ЛИ 6 имеют стандартную для своих серий нагрузочную способность, микросхемы ЛИ 2 и ЛИ 4 выполнены с открытым коллектором, их нагрузочная способность в состоянии лог. О стандартная, а состоянии лог. 1 допускается подача напряжения 5.5В.

В качестве сумматора была выбрана микросхема К 155ИМ 3. Микросхема К 155ИМ 3 представляет собой четырех разрядный сумматор. Если сравнить К 155ИМ 3 и К 155ИМ 2, то можно увидеть, что он не подходит, потому что для реализации схемы нужен четырёх разрядный сумматор.

В качестве регистра была выбрана микросхема К 555ИР 9. Микросхема содержит восьмиразрядный сдвигающий регистр с возможностью асинхронной записи параллельной записи и последовательным считыванием в отличии от К 555ИР 1, которая имеет четырехразрядный сдвигающий регистр, который не подходит схеме.

2.3 Описание работы принципиальной схемы разрабатываемого устройства

Устройство, выполняющее арифметические операции состоит из двух шифраторов, счетчика, двух комбинационных логических схем, двух сумматоров и регистра.

Шифратор DD1-DD4 построен на микросхеме К 155ЛА 8. На сигнальную линию 6 подается "1", на остальные "0". На выводе 1 DD1.5, на выводе 13 DD4.2 "0", и на выводе 13 DD2.3, на выводе 10 DD3.3 "1".

Счетчик DD5 построен на микросхеме К 155ИЕ 4. Он преобразует последовательно поступившие на вход 1 серии импульсов B, равной 3 в двоичные сигналы "1" и "1" выходящих импульсов с выводов микросхемы 12 и 11.

КЛС 1 и КЛС DD6 и DD7 построены на микросхеме К 155ЛИ 1. На входы 1,2,4,5,9,10,13 поступает "1", а на вход 12 поступает "0". С выходов 3 и 11, идет "0", а с 6 и 8 идет "1".

Сумматор DD8 построен на микросхеме К 155ИМ 3. На входах 10,8,7,4 имеет сигнал "1", а на входах 11,3,1,16 "0". Из выходов 9,6,2 идет сигнал "1", а из 15 "0" .

Шифратор DD9-DD12 построен на микросхеме К 155ЛЕ 5. На сигнальную линию 9 подается "1", на остальные "0". На выводе 1 DD9.4, на выводе 4 DD12.2 "1", на выводе 10 DD10.4, на выводе 10 DD11.4 "0".

Сумматор DD13 построен на микросхеме К 155ИМ 3. На входах 11,8,3,1,16 имеет сигнал "1", а на входах 10,7,4 "0". Из выходов 9,6,2,14 идет сигнал "1".

Регистр построен на микросхеме К 555ИР 9 и на схеме обозначен как DD14. На входы 11,12,13 и 14 поступает "1", а на вход 3 поступает "0", 4,5, и 6 входы заземляются. На выходе 9 регистра получается число 11110 в двоичной системе счисления что соответствует 30 в десятичной системе счисления.

3. Требования к технике безопасности

Для снижения или предотвращения влияния опасных и вредных факторов необходимо соблюдать санитарные правила и нормы, гигиенические требования к видео дисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы.

Во избежание повреждения изоляции проводов и возникновения коротких замыканий не разрешается: вешать что-либо на провода, закрашивать и белить шнуры и провода, закладывать провода и шнуры за газовые и водопроводные трубы, за батареи отопительной системы, выдергивать штепсельную вилку из розетки за шнур, усилие должно быть положено к корпусу вилки.

Для исключения поражения электрическим током запрещается:

- часто включать и выключать компьютер без необходимости;

- прикасаться к экрану и к тыльной стороне блоков компьютера;

- работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании мокрыми руками;

- работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании, имеющих нарушения целостности корпуса, нарушения изоляции проводов, неисправную индикацию включения питания, с выявлением проявлений напряжения на корпусе;

- класть на средства вычислительной техники и периферийном оборудовании посторонние предметы;

- запрещается напряжением очищать от пыли и загрязнения электрооборудование;

- закрывать вентиляционные отверстия в электроаппаратуре;

Запрещается проверять работоспособность электрооборудования в неприспособленных для эксплуатации помещениях с токопроводящими полами, сырых, не позволяющих заземлить доступные металлические части. Недопустимо под напряжением проводить ремонт средств вычислительной техники и периферийного оборудования. Ремонт электроаппаратуры производится только специалистами с соблюдением необходимых технических требований. Во избежание поражения электрическим током, при использовании электроприборами нельзя касаться одновременно каких-либо трубопроводов, батарей отопления, металлических конструкций, соединённых с землей. При использовании электроэнергией в сырах помещениях соблюдать особую осторожность.

В помещениях запрещается:

- разжигать огонь

- включать электрооборудование, если в помещении пахнет газом;

- курить;

- сушить что-либо на отопительных приборах;

По окончании работы следует:

- проверить и выключить оборудование;

- желательно провести влажную уборку рабочего места;

- отключить электропитание;

В аварийных ситуациях следует:

- при любых неполадках необходимо сразу отсоединить ПК от сети;

- в случае обнаружения оголенного провода незамедлительно оповестить всех сотрудников и исключить контакт с проводом;

- в случае возникновения пожара принять меры по его тушению с использованием огнетушителей (работники должны знать, где они находятся);

- в случае поражения человека током оказать первую помощь и вызвать скорую медицинскую помощь;

Размещено на Allbest.ru