Электронный секундомер

Введение

1. Выбор и обоснование технических требований к устройству

2. Разработка структурной схемы устройства

3. Разработка алгоритма работы управляющей программы

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В настоящее время выпускается ряд серий однокристальных микро-ЭВМ, предназначенных для использования в бытовой радиоэлектронной аппаратуре. Применение однокристальных микро-ЭВМ, реализующих на одной БИС функции ввода-вывода, хранения и обработки данных, позволяет достигать максимальной простоты и дешевизны систем управления.

Однокристальные четырехразрядные микро-ЭВМ серии КР1820 предназначены для решения ограниченных по сложности и производительности задач управления, формирования и обработки сигналов. Такой класс микро-ЭВМ получил название микроконтроллеров.

Из существующего разнообразия ОМЭВМ, это, пожалуй, самые простые и дешевые. Они имеет очень простую архитектуру и систему команд, однако содержат все традиционные узлы ОМЭВМ. Это позволяет успешно использовать их в учебном процессе.

Серия КР1820ВЕх состоит из четырех моделей. КР1820ВЕ1 и 2 выполнены по n-МОП технологии, КР1820ВЕ3 и 4 - по k-МОП технологии.

КР1820ВЕ1,4 - микроЭВМ с внешней памятью программ емкостью 1 килобайт. Применяются для отладки программного обеспечения в изделиях с малой серией или на этапе разработки и изготовления опытных партий изделий. Заключены в 40-выводные пластмассовые корпуса типа DIP.

КР1820ВЕ2,3 - микроЭВМ с внутренней масочной памятью программ объемом 1 килобайт. Выполнены в 28-выводных пластмассовых корпусах типа DIP.

Исходя из вышеперечисленного микроконтроллеры серии КР1820 наиболее подходят для реализации устройства, заданного в данном курсовом проекте.

1. Выбор и обоснование технических требований к устройству

В соответствии с заданием выдвигаются ряд требований к разрабатываемому устройству:

1. микроконтроллер серии КР1820;

2. напряжение питания устройства 5V+/-10%;

3. температурный диапазон от -45С до +85С;

4. потребляемая мощность:

в статическом режиме 1200 мкВт,

в динамическом режиме 1 мA /МГц.\

5. двухкнопочная клавиатура, выполняющая такие операции, как установка времени, сброс данных и запуск программы;

6. трёхразрядный семисегментный индикатор, отображающий текущее время;

7. звуковое устройство, оповещающий об истечении времени;

2. Разработка структурной схемы устройства

Разработанное мной устройство содержит один микроконтроллер, а также клавиатуру (кнопка1 “Установка времени”; кнопка2 “Пуск”/“Сброс ”), с помощью которой осуществляется управление. Информация с клавиатуры поступает на порт IN микроЭВМ, которая выполняет функцию секундомера: по истечении заданного времени, отображаемого на двух индикаторах, выдается звуковое сигнал. Управление индикатором осуществляется через порта L и G, причем через порт G поступает информация о выборе индикатора (1 или 2), а через порт L непосредственно вывод информации. Управление звуковым устройством осуществляется через порт D.

Структурная электрическая схема устройства приведена в приложении 1.

Структурная схема устройства

3. Разработка алгоритма работы управляющей программы

Для обеспечения работы проектируемого устройства с заданными техническими требованиями необходимо запрограммировать ОМЭВМ на определенную обработку данных и выдачи определенных сигналов, в том числе и сигналов управления. Для составления программы необходимо сначала составить алгоритм работы устройства, т.е. конечный набор правил для выполнения некоторых процедур. Опишем алгоритм работы (см. приложение).

Перед началом работы нам нужно очистить память и занести туда нужные нам параметры. Программа ведет обратный отсчет установленного времени. Отсчет ведется, когда происходит переполнение секундомера, о чем сигнализирует подпрограмма “SKT”.

Частота генератора Fг = 4МГц

Частота Fт, с которой переполняется секундомер будет равна:

Fт=f/(16 x 1024) , где f - частота кварцевого генератора и равна 244 Гц

Всего отсчетов в минуте : N=60 x Fт = 60 .

После запуска программы в ПЗУ заносятся портреты цифр, в дальнейшем выводимых на порт L. Так же проводим начальные установки т.е. подготавливаем ячейки ОЗУ к работе.

С начала мы проверяем равенство нулю младшего полубайта “SKT” и вычитаем 1-цу. Если младший полубайт равен 0 то переходим к старшему полубайту и поделываем те же операции проверки и вычитания после чего возвращаемся и повторяем все с начала. Эта программа выполняется до тех пор пока счетчик не переполнится.

Ведем проверку и запись в ячейки 2,8-2,11 количества переполнений счетчика “SKT”. Если количество отсчетов равно 14850 обнуляем ячейки 2.8-2.11 и проверяем ячейку 3,2 в которой хранится информация о том, можно ли вести отсчет минут . Если нет то отсчет минут не ведется ячейки “SKT” обнуляются и программа переходит к опросу клавиатуры.

Ведем обратный отсчет мин. т.е. вычитаем 1-у. Если после вычитания количество мин. равно 0 то подаем звуковой сигнал до нажатия кнопки 2 ( “Сброс” ) т.е. на порт D подаем переменно 1 и 0.

Опрашиваем клавиатуру и определяем какая кнопка нажата. Исходя из этого производим выполнение определенных действий соответствующих нажатой кнопки. Кнопка 1 ( “Установка времени” ) к минутам прибавляет 1-у. Кнопка 2 ( “Пуск / Сброс” ) дает разрешение на запуск отсчета времени или обнуляет содержимое ячеек минут.

Производится вывод на индикатор через порт L. С помощью порта G мы задаем на какой из 2-х индикаторов будут выводится портреты цифр.

Устройство работает по замкнутому кругу т.е. возвращаемся в начало программы, к программе счетчика.

STK - ячейки 2,14 - 2,15 , где хранится информация о состоянии счетчика “SKT”.

SEK - ячейки 2,8 - 2,11 , где хранится информация о кол. отсчетов счетчика “SKT”.

KL - ячейка 1,0 где хранится информация о сигнале поступившем на порт IN.

MIN - ячейки 2,12 - 2,13 где хранится информация о минутах.

PUSK - ячейка 3,3 где хранится информация о том запущен отсчет мин. или нет.

P - ячейка 3,4 , где хранится информация о нажатии кнопки 2. Для того чтобы устранить двойное нажатие этой кнопки.

L - вывод на порт L

D - вывод на порт D

G - вывод на порт G

Заключение

В ходе проделанной работы мной был разработаны электронные часы. Из отчёта видно, что один простейший микроконтроллер может заменить целую систему сложных логических элементов, что дешевле экономически и не требует особо большой элементной базы.

Литература

1. Левкович В.Н. Архитектура и программирование однокристальных микро-ЭВМ 1820. Методические указания к лабораторной работе по курсу "Вычислительные и микропроцессорные устройства" для студентов специальности РТС. БГУИР, 1998.

2. Применение однокристальных четырехразрядных микро-ЭВМ К1820ВЕ2 и К1820ВЕ1. Информационно-справочное издание. Киев: УкрНИИТИ, 1990. -120 с.

3. Варламов И.К., Касаткин И.Л. Микропроцессоры в бытовой технике. М.: Радио и связь, 1990. - 104 с.

4. Горбунов В.Л. Электроника № 1990. С.30 - 35.