Проектування нової міні-ЕОМ

Вступ

Безупинне удосконалювання технології і схемотехніки великих інтегральних мікросхем (ВІС) обумовило створення і розвиток одних з найбільш універсальних ВІС - мікропроцесорів. До теперішнього часу вітчизняною промисловістю і закордонними фірмами випускається велике число комплектів мікропроцесорних ВІС, що відрізняються швидкодією, потужністю споживання, розрядністю й іншими характеристиками, а також функціональним набором схем у комплекті. Функціональний склад комплектів мікропроцесорних ВІС і їх основні характеристики визначалися на основі аналізу різних варіантів застосування мікропроцесорів і оптимізації алгоритмів керування з урахуванням вимог до продуктивності й обсягу адресуємої пам'яті.

Високий рівень технічних характеристик мікропроцесорних ВІС і порівняно низька вартість у розрахунку на одиницю оброблюваної інформації стимулювали швидке впровадження мікропроцесорів у побутову, промислову і спеціальну радіоелектронну апаратуру.

Мікропроцесор (МП) - програмно-керований пристрій, призначений для обробки цифрової інформації і керування процесом цієї обробки, виконано у виді однієї (чи декількох) інтегральної схеми з високим ступенем інтеграції електронних елементів.

Продуктивність мікропроцесорів безупинно зростає в міру удосконалювання мікроелектронної технології й архітектури. У найбільш досконалих мікропроцесорах вона вже з початку 80-х років не уступає продуктивності процесорів звичайних і міні-ЕОМ середньої обчислювальної потужності. Процесори ЕОМ мають складну логічну структуру і містять велику кількість електронних елементів з безліччю розгалужених зв'язків між ними. Для підвищення продуктивності процесора необхідно розвивати воі його апаратурні ресурси. Можливості одно-кристальних мікропроцесорів визначає мікроелектронна технологія на визначеному рівні розвитку. Тому, щоб збільшити продуктивність процесорів, використовують їх реалізацію у виді багатокриетальних, а також секційних багатокриетальних мікропроцесорів.

Багатокристальні МП можна одержати в тому випадку, коли виробляється поділ логічної схеми процесора на окремі функціонально закінчені частини, кожна з якої реалізується у виді інтегральної схеми.

Необхідність виконання складних функцій керування привела до створення мікроконтролерів - керуючих пристроїв, виконаних на од-

ному чи декількох кристалах. Мікроконтролери виконують функції логічного аналізу і керування (тому за рахунок виключення арифметичних операцій можна зменшити їх апаратурну складність чи розвити функції логічного керування).

Архітектура мікропроцесора - функціональні можливості апаратурних електронних засобів мікропроцесора, використовувані для представлення даних, машинних операцій, опису алгоритмів і процесів обчислень.

Архітектура поєднує апаратурні, мікропрограмні і програмні засоби обчислювальної техніки і дозволяє чітко виділити те, що при створенні конкретної мікропроцесорної системи і використанні можливостей мікропроцесорного комплекту ВІС повинний бути реалізований користувачем програмним способом і додатковими апаратурними засобами.

Розробляючи програмне забезпечення для міні-ЕОМ, програміст повинний знати архітектурні особливості і технічні характеристики міні-ЕОМ. Ця вимога необхідна при використанні мови асемблера, але воно може виявитися істотним і при використанні мови високого рівня. Однак програміст може розбиратися в апаратурі і тим більше схемотехнічних елементах міні-ЕОМ не настільки детально, як інженер-розроблювач мікропроцесорних пристроїв. На відміну від останнього програміст може мати потребу в з'ясуванні і розумінні лише елементів і характеристик обчислювальної машини, що явно відбиваються в програмах і повинні бути враховані при розробці і виконанні програм. До таких елементів і характеристик міні-ЕОМ варто віднести, зокрема, число й імена програмно-доступних регістрів, розрядність машинного слова, систему команд, дсютупний розмір і адреси оперативної пам'яті, швидкодію процесора, схему обробки переривань, способи адресації оперативної пам'яті і зовнішніх пристроїв. Сукупність подібних зведень являє собою модель міні-ЕОМ із погляду програміста.

Для ефективного використання міні-ЕОМ споживач повинний володіти мовами програмування різного рівня. Задачі системного програмування, наприклад, досить часто вимагають застосування мови асемблера, який дає можливість найбільш повно і раціонально використовувати апаратні і програмні ресурси міні-ЕОМ.

У даній курсовій роботі розроблена принципова схема модуля дешифратора адреси вхідного до складу процесорного модуля виконаного на МП КР580ВМ80А.

1. Загальний розділ

1.1 Призначення проектуємого пристрою

У курсовій роботі прийняті наступні скорочення:

БА - буфер адреси;

БД - буфер даних;

ВІС - велика інтегральна схема;

ОС - обчислювальна система;

ГТІ - генератор тактових імпульсів;

ЗП - запам'ятовуючий пристрій;

1С - інтегральна схема;

МС - мікросхема;

МА - магістраль адреси;

МД - магістраль даних;

МК - магістраль керування;

МП - мікропроцесор;

МПК - мікропроцесорний комплект;

МПС - мікропроцесорна система;

ОЗП - оперативний запам'ятовуючий пристрій;

ПДП - прямий доступ у пам'ять;

ПНІ - програмує альний інтерфейсний пристрій;

ПЗП - постійний запам'ятовуючий пристрій;

ЦП - центральний процесор;

ПВВ - пристрій введення-виведення;

ЕОМ - електронна обчислювальна машина;

ЧТП - читання пам'яті;

ЗПП - запис у пам'ять;

ЧТВВ - читання пристроїв введення/виведення;

ЗПВВ - запис у пристрої введення/виведення;

ІНШЕ - підтвердження переривання.

1.1.1 Проектування нової міні-ЕОМ звичайно починається з опису її архітектури, що представляє собою модель міні-ЕОМ із погляду програміста. Модель у процесі проектування перетвориться в структуру міні-ЕОМ, що визначає склад, призначення і взаємні зв'язки необхідних апаратурних компонентів, що реалізують бажану архітектуру.

Останнім часом найбільше поширення одержав принцип модульної організації обчислювальних систем. Серед способів організації зв'язку елементів усередині модулів і між модулями в системі можна виділити два: за допомогою довільних зв'язків, що реалізують принцип "кожний з кожним", і за допомогою упорядкованих зв'язків (магістральний), що дозволяє мінімізувати число зв'язків.

Найбільш розповсюдженою є схема міні-ЕОМ, що має дві чи три загальні магістралі, до яких під впливом пристрою керування можуть по черзі підключатися вхідні в мікропроцесор вузли. Така структура вимагає обмеженого числа зовнішніх контактів, але обмін інформацією між вузлами і блоками повинний здійснюватися у визначеній послідовності.

У міні-ЕОМ процесор будується на ВІСА, що утворюють базовий МП-комплект. Процесор міні-ЕОМ може бути реалізований у виді однієї (однокриетальний мікропроцесор) чи декількох ВІС (багатокрис-тальний мікропроцесор).

Відповідно до розробки спеціалізованих 1С для різних блоків міні-ЕОМ структурна схема її може бути представлена як сукупність функціональних блоків (рис. 1.1.1.), з'єднаних між собою відповідно до вимог інтерфейсів. У приведеній схемі обробку інформації здійснює мікропроцесор, синхронізуємий тактовими імпульсами пристрою синхронізації. Обмін інформацією між мікропроцесором і іншими блоками міні-ЕОМ здійснюється по трьох магістралях: адресної, даних і керуючої.

Структура МП системи представлена на рис. 1.1.1.

Рис. 1.1.1 Узагальнена структура мікропроцесорної системи

де: ЦП - центральний процесор на основі мікропроцесора;

ЗП - напівпровідникова пам'ять (ОЗП. ПЗП);

МПС - модуль інтерфейсу користувача;

МКП - модуль контролерів переривань і ПДП;

МІЗ - модуль інтерфейсу зв'язку;

МЗО - модуль зв'язку з об'єктом.

Системна шина містить у собі три магістралі: адреси, даних і керування.

Магістраль адреси (МА) служить для передачі коду адреси, по якому проводиться звертання до пристроїв пам'яті введення-виведення й інших зовнішніх пристроїв, підключеним до мікропроцесора. Оброблювана інформація і результати обчислень передаються по магістралі даних (МД). Магістраль керування (МК) передає керуючі сигнали на всі блоки міні-ЕОМ, набудовуючи на потрібний режим пристрої, що беруть участь у виконуваній команді.

Використання в міні-ЕОМ трьох магістралей забезпечує високу швидкодію і спрощує процес обчислень. Можлива побудова міні-ЕОМ з однією чи двома магістралями, по яких послідовно передаються код адреси й оброблювана інформація, але при цьому збільшується час виконання команди й ускладнюється організація обміну між вузлами.

1.1.2 Вибір мікропроцесора і дешифратора адреси

Одним з основних критеріїв при виборі МП є швидкодія. Так як до проектованої системи не пред'являються високі вимоги, то можна вибрати мікропроцесор із середньою швидкодією. Виберемо мікропроцесор із МІЖ серії КР580.

Мікропроцесорний комплект серії КР580 є одним з розповсюджених комплектів ВІС, що дозволяє створювати ефективні обчислювальні пристрої, орієнтовані на реалізацію обчислювальних задач і пристроїв керування. Основу комплекту складає однокристальний МП КР580ВМ80. Крім МП до складу серії КР580 входить велике число ВІС. що дозволяють відносно просто підключати до МП різні пристрої, організовувати швидкий обмін інформацією між блоками ЕОМ. Вивчення особливостей побудови міні-ЕОМ на МІЖ серії КР580 дозволить легко освоїтися з роботою інших аналогічних МІЖ.

Мікропроцесорний комплект КР580 містить у собі мікросхеми:

1. Мікропроцесорна ВІС.

2. Програмув альний пристрій введення-виведення рівнобіжноїінформації різного формату КР580ВВ55.

3. Програмувальний блок пріоритетного перериванняКР580ВН59.

Програмувальний пристрій прямого доступу до пам'яті КР580ВТ57.

Інтегральний таймер КР580ВИ53.

Універсальний синхронно-асинхронний програмувальний при-ймач-передатчик КР580ВВ51.

Програмувальний контролер клавіатури КР580ВВ79.

Системний контролер КР580ВК28.

Схеми виконані по n-МОП технології, вхідні і вихідні сигнали відповідають рівням роботи ТТЛ-схем. Мікро-ЕОМ, побудована на базі комплекту, працює з тактовою частотою до 2 Мгц, Схеми програмуються за допомогою фіксованого набору команд МП ВІС КР580ВМ80.

Мікропроцесорна ВІС КР580ВМ80 являє собою однокристальний 8-розрядний МП із двома магістралями: односпрямованою 16-розрядною адресною магістраллю (МА), двонаправленою 8-розрядною магістраллю даних (МД), і 12 сигналами керування ( шість вхідних і шість вихідних ). МП застосовується як центральний процесор у пристроях обробки даних і керування. Канал адреси забезпечує пряму адресацію зовнішньої пам'яті обсягом до 65535 байт, 256 пристроїв введення і 256 пристроїв виведення.

Мікропроцесорна ВІС розрахований на виконання логічних і арифметичних операцій з 8-розрядними числами в двійковій і десятковій системах числення, а також операцій з подвійною розрядністю (з 16-розрядними числами).

Як дешифратор адреси для вибору ПЗП буде використовуватися мікросхема К555ІД7, а для вибору регістрів введення-виведення міні-ЕОМ - мікросхема ПЗП К155РЕЗ.'

1.2 Технічні характеристики

Проектована МП система має наступні основні технічні характеристики:

Елементна база - мікросхеми серій К580.

Базовий комплект - ВІС серії К580.

Центральний процесор - КР580ВМ80А.

Розрядність адреси -16 біт.

Розрядність даних 8,16 біт.

Число команд - 78 (111 операцій).

Формати команд - нуль-, одно- і двохадресні.

Розрядність команд - 8,16, 24 біт.

Формат даних - двійкові числа з фіксованою комою.

Способи адресації - пряма, непряма, безпосередня, неявна.

Число 8-розрядних регістрів загального призначення - 6.

Час виконання команд додавання R-R - не більш 2 мкс.

Число адресуємих регістрів введення - виведення - 256.

Обсяг адресуемо!' пам'яті - 64 К байт.

Ємність ПЗП -16 До байт; ОЗП - 64 К байт.

Продуктивність - 110 тис. оп/с.

Система переривань - програмно-пріоритетна з 8 лініями апаратного переривання.

Час реакції на переривання -18 мкс.

Параметри вхідних і вихідних сигналів сумісні з ТТЛ-рівнями.

Основні електричні параметри мікросхеми К555ИД7 такі: Вихідна напруга L-рівня U₀]_f В:

на виводах (1-15) 50,45

Вихідна напруга Н-рівня U₀hB:

на виводах (1-15) ?3,6

Ток споживання від джерела живлення І_Сс, мА 510

Вхідний струм низького рівня Ijl, мА:

на входах <0,3б

Вхідний струм високого рівня І_ш, мА:

на входах <0,02

Ток споживання при низькому рівні I_Ccl, мА. <6,0

Ток споживання при високому рівні Іссн? ^МА <1,0

Напруга живлення Up, В +5

1.3 Розробка й обґрунтування схеми електричної структурної

Структурна схема модуля центрального процесора КР580ВМ80А с застосуванням дешифратора адреси показана на рисі.3.1.

Основним елементом модуля центрального процесора є мікропроцесор. Однак окремий мікропроцесор не може виконати покладені на нього функції. МП виконує команди по машинних циклах, що у свою чергу виконуються по машинних тактах. У такому випадку необхідний пристрій, що генерує ці такти з визначеною частотою. Цим пристроєм є генератор тактових імпульсів (ГТІ).

Обмін інформацією між МП і іншими пристроями організується за допомогою трьох магістралей: МА, МД і МК Через малу навантажувальну здатність, а також обмеженого числа виводів МП необхідно використовувати додаткові схеми для організації цих магістралей. Ці функції можуть взяти на себе буферні схеми, до яких можна віднести також системний контролер.

Як пристрій, що забезпечує вибірку ПЗП і зовнішніх пристроїв, необхідно застосувати дешифратор адреси.

На ДА надходять сигнали з БА, у результаті дешифрації яким на виході дешифратора з'являються сигнали, що забезпечують вибірку ПЗП і зовнішніх пристроїв в адресному просторі МП.

Рис. 1.3.1. Функціональна схема модуля процесора з дешифратором адреси

де: БД - буфер магістралі даних;

БА - буфер магістралі адреси;

ДА - дешифратор адреси,

ЦП - центральний процесор на основі МП КР580ВМ80;

ПЗП- постійний запам'ятовуючий пристрій;

ЗП- зовнішні пристрої.

2. Спеціальний розділ

2.1 Вибір і обґрунтування елементної бази

У проектованому модулі застосовуються МП КР580ВМ80А і дешифратори К555ІД7, К155РЕЗ. Схематичне зображення цих МС на принциповій схемі приведено на рис.2.1.1; рис. 2.1.2 ; рис. 2.1.3, призначення виводів приведено в табл. 2.1.1 , табл.2.1.2 і табл. 2.1.3.

Рис. 2.1.1. Позначення мікропроцесора КР580ВМ80А на схемі електричній принциповій.

Функціональне призначення виводів МП КР580ВМ80А приведено в таблиці 2.1.1.

Таблиця 2.1.1

Вивід	Позначення	Тип виводу	Функц. призначення виводів
1,25- 27, 29-40	Аіо, Ао-А2? Аі2-А145 Ап	Виходи	Канал адреси
2	GND	-	Загальний
3-10	D4-D7, D3-D0	Входи (виходи)	Канал даних
11	ию	-	Напруга живлення -5 V
12	RESET	Вхід	Установка в початковий стан
13	HOLD	Вхід	Захоплення
14	INT	Вхід	Запит переривання
15,22	Си Q	Входи	Тактові імпульси
16	INTE	Вихід	Дозвіл переривання
17	DBIN	Вихід	Прийом інформації
18	-WR	Вихід	Видача інформації
19	SYNC	Вихід	Сигнал синхронізації
20	Ucci	-	Напруга живлення +5 V
21	HLDA	Вихід	Підтвердження захоплення
23	RDY	Вхід	Сигнал "Готовність"
24	WAIT | Вихід	Сигнал "Чекання"
28	UsS2 ] -	Напруга живлення +12 V

Рис. 2.1.2. Позначення мікросхеми К555ИД7 на схемі електричній принциповій.

Табл.2.1.2 Функціональне призначення виводів мікросхеми К555ІД7.

Виводи	Призначення	Позначення
1 - 3	Адресні входи	D0-D2
4-6	Входи дозволу	Vj - V3
9-15	Виходи	0-7
16	Напруга живлення	Ucc
8	Загальний	OB

Рис. 2.1.3 Позначення мікросхеми К155РЕЗ на схемі електричній принциповій

Таблиця 2.1.3 Табл. 2.1.2 Функціональне призначення виводів мікросхеми К155РЕЗ.

Виводи	Призначення	Позначення
10- 14	Адресні входи	Ао-Ац
1 -9	Входи - виходи даних	D0-D7
15	Вибір мікросхеми	CS
16	Напруга живлення	исс
8	Загальний	0В

2.2 Принцип роботи окремих мікросхем з використанням тимчасових діаграм

У МПк серії к580 процесор разом із пристроєм керування реалізований у виді окремої ВІС і має фіксовану розрядність і систему команд, "зашиту" у ВІСА МП.

Схематичне зображення і позначення на електричній схемі рис. о о і

Рис. 2.2.1 Позначення мікропроцесора кР580ВМ80А на електричній схемі

Цикл команд МП складається з машинних циклів, число яких для різних команд неоднаково і коливається в межах від одного до трьох. Машинний цикл потрібний всякий раз, коли ЦП звертається пам'яті чи к порту введення-виведення. На кожен байт обираної команди приділяється один машинний цикл, що містить три - п'ять тактів. На рис. 2.2.2 показаний цикл команди з трьома звертаннями к пам'яті, що складається з трьох машинних циклів.

Рис. 2.2.3. Видача слова стану внутрішніх вузлів МП.

Рис. 2.2.2. Цикли і стани МП.

Спочатку кожного машинного циклу ЦП видає на шину даних вісім розрядів інформації, що характеризує стан внутрішніх вузлів МП. Ця інформація знаходиться на шині даних протягом дії сигналу SYNC, що завжди з'являється в першому такті будь-якого машинного циклу. Інформація про стан МП по сигналу строба видачі слова стану записується в спеціальний зовнішній регістр стану і зберігається в ньому до появи наступного строба, тобто протягом усього часу машинного циклу, що залишився. Строб видачі слова стану формується поза МП логічним перемножуванням сигналів Ф1 і SYNC, як показано на рис. 2.2.3. Таким чином, шина даних протягом короткого проміжку часу використовується для видачі і запису в зовнішній регістр слова стану внутрішніх вузлів МП, в інший час - по своєму прямому призначенню.

Здавалося б природним для видачі інформації про стан МП використовувати додаткові виводи, аналогічні тим, що використовуються для видачі сигналів WR, DBIN. SYNC і ін., однак припустиме число виводів, що підключаються до одного кристала ІМС, дуже обмежено. Штучне мультиплексування шини даних дозволяє зменшити число виводів МП.

Інформація про стан внутрішніх вузлів МП показує, які дії будуть виконуватися протягом поточного машинного циклу. Існує 10 різновидів машинних циклів і відповідних їм різних слів стану МП, приведених у табл. 2.2.1, де кожен розряд слова формує відповідний сигнал. Назви і призначення цих сигналів зазначені в табл. 2.2.2.

Таблиця 2.2.1 Значення розрядів слова стану МП для різних машинних циклів

№
п/п	Тип машинного циклу	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	DO
1.	Вибір команди (Мі)	1	0	1	0	0	0	1	0
2.	Читання з пам'яті	1	0	0	0	0	0	1	0
3.	Запис у пам'ять	0	0	0	0	0	0	0	0
4.	Читання стека	1	0	0	0	0	1	1	0
5.	Запис v стек	0	0	0	0	0	1	0	0
6.	Введення	0	1	0	0	0	0	1	0
7.	Вивід	0	0	0	1	0	0	0	0
8.	Підтвердження дозво-
	лу переривання	0	0	1	0	0	0	1	1
9.	Підтвердження оста-
	нова	1	0	0	0	1	0	1	0
10.	Підтвердження пере
	ривання при останов і	0	0	1	0	1	0	1	1

Виконання будь-якої команди завжди починається з першого машинного циклу (МП), названого основним. Перед початком циклу в програмному лічильнику PC встановлена адреса першого байта чергової команди. У такті Ті зміст програмного лічильника направляється в регістр адреси, а з нього -у буфер адреси.

Адреса першого байта виконуваної команди виставляється на шинах адреси А15 - AT. Одночасно ця ж адреса надходить у схему інкремента-декремента. З'являється сигнал SYNC, що свідчить про

те, що поточний цикл є першим машинним циклом команди. Одночасно із сигналом SYNC на шини даний D7 -- DO видається інформація про стан МП.

Взаємодія МП із пам'яттю і пристроями введення-виведення здійснюється по сигналах шини керування. Частина сигналів надходить на цю шину безпосередньо. Інша частина сигналів, такі як I/OR, I/OW, MEMR, MEMW, формується відповідно до інформації, збереженої в регістрі слова стану (PSW).

2.3 Принцип роботи пристрою згідно схеми електричної принципової

Принципова електрична схема модуля процесора КР580ВМ80 і дешифратора адреси приведена на кресленні КР 5.0915.18 ЕЗ. Перелік елементів на кресленні КР 5.091504.18 ПЕЗ.

Блок процесора містить у собі МП ВІС D3, генератор тактових імпульсів D2, системний контролер D6, підсилювачі MA D4 і D5, підсилювач сигналів МП ВІС D7.

Клавіша SB1 служить для подачі сигналу початкової установки МП ВІС, тривалість якого визначається ланцюгом R2, С2. Діод VD1 дозволяє здійснити швидкий розряд С2 навіть при короткочасному зникненні живлячої напруги. Ланцюг СІ, BQ1 задає частоту генератора тактових імпульсів. Набори резисторів Е1 ...ЕЗ служать для узгодження сигналів МА і МД. Виходи IMC D4, D5, D6 переводяться в третій стан при захопленні магістралей по сигналу КГЕК, що виробляється елементом D1. Резистор R1 забезпечує високий рівень на вході D1 при відсутності в системі модуля з контролером ПДП, що виробляє сигнал BUSEN.

Блок запам'ятовуючих пристроїв містить ПЗП D18 і схему дешифрації адреси. Дешифратор адреси D20 формує сигнали вибірки CS1 для ПЗП в такому вигляді: ПЗП з 0000Н по 07FFH.

Блок дешифрації адреси ПВВ видає вісім стробіруючих імпульсів низького рівня для регістрів введення і виведення мікро-ЕОМ (табл. 2.3.1.) Формування здійснює ПЗП D30, що дешифрує чотири молодших розряди МА і сигнал запису в ПВВ. ПЗП відмикається по сигналу з логічної схеми D27...D29. Елементом D27 схеми виконується дешифрація інших розрядів адреси, а елемент D28 служить для одержання сигналу звертання до ПВВ (читання чи запису). Для заборони роботи ПВВ мікро-ЕОМ під час циклів заборони роботи ПВВ мікро-ЕОМ під час циклів ПДП служить сигнал BUSEN. За допомогою перемикача SA4 можна також відключати ПВВ мікро-ЕОМ. Імпульс, що відмикає, для ПЗП D30 формується елементом D29 при надходженні на його входи високих рівнів. Резисторна матриця служить навантаженням виходів з відкритим колектором ПЗП, а резистори R18. R19 формують високі рівні.

Таблиця 2.3.1 Призначення регистру введення-виведення.

Назначение Регистра ввода -- вывода	Обозначение сигнала выборки регистра	Адрес регистра
		при раздельной карте памяти	при совмещенной карте памяти
Регистр ввода информации с магнитофона	ввмг	04	FF04
Регистр вывода информации на магнитофон (звуковой выход)	вывмг
Регистр устройства ввода	ввод	05	FF05
Регистр устройства вывода	вывод
Регистр чтения клавиатуры	КЛАВ	06	FF06 і 1 !
Регистр сегментов дисплея	дисп
Регистр сканирования клавиатуры и дисплея	СКАН	07	FF07 і !
Регистр управления	УПР	08... OF	FF08...FF0F

3. Експлуатаційний розділ

3.1 Ініціалізація програмує ВІС

Спроектований модуль дешифратора адреси не вимагає програмної ініціалізації, тому для перевірки модуля був розроблений Тест-перевірки працездатності модуля, що приведений далі.

3.2 Тест перевірки модуля ПЗП

Тест-програма перевірки роботи модуля ПЗП написана мовою асемблера МП 8080 ,

Алгоритм перевірки приведений на рис 3.2.1.

ORG 0000H; Початок

XRA А; Очищення А

LXI Н,0000Н; Початок ПЗП

Ml: ADD M; Обчислення кс ПЗП

INX Н; На наступну адресу ПЗП

MOV C, А; Зберегти А

MVI А,08Н; ПЗП закінчилося

CMP Н; Кінець ПЗП

MOV A, C;

JNZ МІ; Якщо ні, йти на МІ

DCX Н; HL - на значення контрольної суми

SUB M;

CMP M; Указати на помилку

JNZ М2; Вивід повідомлення про помилку

HLT Кінець програми

Хоча модуль і відрізняється граничною простотою, однак наявність у ньому тісного взаємозв'язку між апаратними засобами і програмним забезпеченням приводить до того, що навіть незначна несправність у апаратурі чи в програмному забезпеченні приводить до непрацездатності мікро-ЕОМ.

Почати налагодження мікро-ЕОМ доцільно з перевірки омметром всіх зв'язків на монтажній платі й усунення виявлених дефектів монтажу. З особливою старанністю варто перевірити наявність електричних зв'язків між виводами живлення мікросхем і контактами джерела живлення. Щупами омметра необхідно доторкатися безпосередньо виводів мікросхем - це допоможе знайти дефекти пайки. Потім перевіряють наявність живлячої напруги на виводах мікропроцесора і на інших мікросхемах модуля.

Наступний етап - перевірка схеми формування синхроімпульсів. Для цього буде потрібно осцилограф. Переконавшись в наявності синхроімпульсів Ф1 і Ф2 на виводах мікропроцесора, переходять до перевірки функціонування блоку центрального процесора при постійно діючій на шині даних команді NOP (ООН). Код команди 00 примусово подають на шину даних за допомогою перемичок.

При цьому на адресній шині повинний відбуватися послідовний перебір всіх адрес, який можна проконтролювати за допомогою осцилографа. Сигнали на адресній шині в цьому випадку мають форму симетричних прямокутних імпульсів, причому частота імпульсів зменшується вдвічі при збільшенні номера розряду на одиницю. При правильній роботі команди NOP переходять до перевірки інших блоків мікро-ЕОМ.

3.3 Розрахунок надійності пристрою

Надійність - властивість пристрою виконувати задані функції в заданих режимах і умовах застосування, обслуговування, ремонту, збереження, транспортування на протязі необхідного інтервалу часу.

Показники надійності:

Безвідмовність.

Довговічність.

Ремонтопридатність.

Збереження.

Безвідмовність -- властивість безупинна зберігати працездатність до настання граничного стану, після настання, якого подальша експлуатація виробу економічно недоцільна.

Ремонтопридатність - пристосованість пристрою до попередження відмовлень, до можливості перебування несправностей, усунення їх, перебування причин шляхом проведення ремонту і технічного обслуговування.

До термінів ремонтопридатності відносяться: відмовлення, збереження.

Відмовлення - подія, що полягає в повній чи частковій утраті працездатності ТЕЗа.

Відмовлення бувають:

Раптові (катастрофічні) - стрибкоподібна зміна параметрів робочого виробу.

Поступові (параметричні) - постійна зміна одного чи декількох параметрів з часом, що виходять за припустимі межі.

Збереження - термін, протягом якого при дотриманні режимів збереження виріб зберігає працездатний стан.

Розрахунок надійності поділяється на три розділи:

Визначення значення інтенсивності відмовлення всіх елементів за принциповою схемою ТЕЗа.

Визначення значення імовірності безвідмовної роботи всієї схеми.

Визначення середнього наробітку до першого відмовлення.

1. Інтенсивність відмовлення всіх елементів визначається по формулі:

^общ ^ЕіііЯа [ ],Де:

rij - кількість елементів у схемі;

%і~ інтенсивність відмовлень і-го елемента;

m -- кількість типів елементів.

При розрахунку також потрібно враховувати інтенсивність відмовлень через пайки радіоелементів на друкованій платі.

Інтенсивність відмовлень елементів розраховуємо за формулою:

А** = А^к, * К, * Кр [ ], де:

Япро - інтенсивність відмовлень елементів у режимі номінального навантаження;

К, -- експлуатаційний коефіцієнт;

К_р - коефіцієнт навантаження.

Усі ці параметри беруться з довідника з розрахунку надійності.

2. Ймовірністю безвідмовної роботи називається ймовірність того,що за певних умов експлуатації в заданому інтервалі часу не відбудеться жодного відмовлення.

Ймовірність безвідмовної роботи визначається по наступній формулі:

PKt)»c* [ Іде:

t - час, година.

За результатами розрахунків складається таблиця і графік.

3. Середній наробіток до першого відмовлення - це математичне чекання часу роботи виробу до першого відмовлення.

Середній наробіток на відмовлення визначається по формулі:

-**ер.^- * ' ^общ

Розрахунок надійності зроблений на комп'ютері типу JBM РС і приведений далі.

Розрахунок надійності пристрою, який складається з N елементів (з різною інтенсивністю отказів)

Тип елемента	Кількість елементів в пристрої, п	інтенсивність отказів елементів цього типу, Я0,1/год	Експлуатаційний коефіцієнт Ке	Коефіцієнт нагрузки Кр	Множення Ло*Кэ*Кр,	Множення п' Я (інтенсивність отказу всіх (які знаходяться в пристрої) елементів цього типу
КМ-56	1	0,17	0,06	0,56	0,005712	0,005712
К53-4А	1	0,32	0.2	0,7	0,0449	0,0443
М.ПТ	5	0,11	0,01	0.8	0,00036	0,0044
НР1-4	32	0,11	0,01	0J	0,00038	0,02816
КД521	1	0,69	0,15	0,32	0,03312	0,03312
РГ-05	1	0,3	0,1	1	0,03	0,03
КР556	1	0,69	0,05	1	0,0345	0,0345
К555	4	0,69	0,05	1	0,0345	0,138
КР580	5	0,69	0,05	1	0,0345	0,1725
К155	3	0,69	0,05	1	0,0345	0,1035
ВДМ-1	2	0,7	0,03	0,4	0,0084	0,0163
пн;н-15С	І	0,9	0,05	_ 0-5 . .	0,0225	0,0225
ПАРКА	422	0,0004	1	1	0,0004	0,1683
Ітогоії інтенсивність отказів виррбу	X	1/год				а.д2Т92Е-06
Період, для якого необидно розра<увати ймовірність безотказно? роботи	t	год				1000

Вихідні дані для побудови графіку

*	1	-At	Р
8.03Е-06	0	0	1
™1^03Б5б1	10	-8.028Е-05	0,999919724
8.03Е-06	100	-0,0008028	0,99919753
8,03Е-06	1000	-0,0080279!	0,992004218
8.03Е-06	10000	-0,0802792	0,922858648
8.03Е-06	100000	-0,802792	0,448076187
8.03Е-06	1000000	-8,02792	0,000326226
8.03Е-06	1Е+07	-80,2792	1,36517Е-35

Анотація

У даній курсовій роботі була розроблена схема електрична принципова для дешифратора адреси. Модуль складається з вузла МП, схеми дешифрації адреси і ПЗП.

У роботі приведена структурна схема пристрою, зроблений вибір елементної бази, розглянута робота окремих мікросхем вхідних до складу модуля.

Розглянуто роботу модуля за охемою ЕЗ. Для перевірки працездатності пристрою розроблена Тест-програма за допомогою якої виробляється перевірка працездатності і налагодження спроектованого модуля. Зроблено розрахунок надійності схеми.

Розроблена схема може використовуватися в обчислювальних системах, у яких не потрібно високої швидкодії, а також у оистемах обробки цифрових і аналогових сигналів.

Виконання курсової роботи дозволило ознайомитися з принципами побудови МП модулів, особливостями архітектури окремих мікропроцесорних ВІС, а також розробки програмного забезпечення мовою асемблера для МП КР580ВМ80А.

Література

«Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем», справочник, под ред. В.А. Шахнова, том 2, Москва «Радио и связь», 1988.

А.С. Басманов «МП и ОЭВМ», Москва, «Мир», 1988.

В.В. Сташин, А.В. Урусов «Программирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах», Москва, «Энергоатомиздат», 1990.

«Микропроцессоры», Учебное пособие в 5-ти книгах, под редакцией В.А. Шахнова, Москва «Высшая школа», 1988.

«Персональные ЭВМ и микроЭВМ», справочник, А.А. Мячеев, В.Н. Степанов, Москва, «Радио и связь», 1991г.

ЕСКД ГОСТ 2.105-79 "Общие требования к текстовым документам".

ЕСКД ГОСТ 2.302-68 "Масштабы".

ЕСКД ГОСТ 2.701-84 "Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению".

ЕСКД ГОСТ 2.702-75 "Правила выполнения электрических схем".

10. ЕСКД ГОСТ 2.708-81 "Правило выполнения электрических схемцифровой вычислительной техники".