Введение
1. Основная техническая часть
1.1 Обзор аналогичных устройств
1.2 Логический расчет подсистем
1.2.1 Проектирование подсистемы памяти
1.2.2 Проектирование модуля параллельного адаптера
1.3 Разработка алгоритма функционирования системы
1.4 Проектирование программного обеспечения системы
1.5 Выбор и обоснование элементов МП комплекса
1.6 Принцип работы аппаратно-программных средств
2. Аппаратно-программные средства контроля устройства
2.1 Аппаратные средства контроля микросистемы
2.1.1 Логический пробник
2.1.2 Осциллограф С1-65А
2.1.3 Вольтметр В7-16А
2.2 Программное обеспечение тестирования устройства
2.3 Алгоритм поиска неисправности
3. Охрана окружающей среды, труда и пожаробезопасность
3.1 Производственная санитария
3.1.1 Требования к освещению
3.1.2 Уровень шума и вибрации
3.1.3 Требования к вентиляции и отоплению
3.2 Электробезопасность
3.3 Мероприятия по пожарной безопасности
4. Экономическая часть
5. Заключение
Введение
Ушедший век, а с ним и тысячелетие, ознаменован величайшими достижениями человечества в области совершенствования орудий труда. Небезуспешным творением человека стало изобретение компьютера – технического средства, иллюзионирующего фантастическую реальность. Работа компьютера подчинена законам логики, а принцип построения его устройств явился результатом сочетания достижений высокой технологии в электронике, микроминиатюризации элементов точной электромеханики и, несомненно, развития математики.
В наше время трудно представить себе, что без компьютеров можно обойтись. А ведь не так давно, до начала 70-х годов вычислительные машины были доступны весьма ограниченному кругу специалистов, а их применение, как правило, оставалось окутанным завесой секретности и мало известным широкой публике. Однако в 1971 г. произошло событие, которое в корне изменило ситуацию и с фантастической скоростью превратило компьютер в повседневный рабочий инструмент десятков миллионов людей. В том вне всякого сомнения знаменательном году еще почти никому не известная фирма Intel из небольшого американского городка с красивым названием Санта-Клара (шт. Калифорния), выпустила первый микропроцессор. Именно ему мы обязаны появлением нового класса вычислительных систем - персональных компьютеров, которыми теперь пользуются, по существу, все, от учащихся начальных классов и бухгалтеров до маститых ученых и инженеров.
Персональный компьютер IBM PC на процессоре 8088 фирмы Intel оказался тем долгожданным стандартом, который с радостью поддержали многочисленные программисты и фирмы-изготовители прикладного программного обеспечения: наконец то появился компьютер солидной фирмы, для которого можно было разрабатывать и успешно продавать достаточно сложные, совершенные и универсальные программы. По сути дела, компьютер IBM PC создал не только стабильный и обширный рынок ПК, но и огромный рынок прикладного ПО, на котором за последние полтора десятилетия разбогатело множество венчурных фирм. Вот яркий тому пример. Компьютер IBM PC почти с самого начала работал под управлением дисковой операционной системы DOS, которую разработала для IBM маленькая и никому тогда не известная фирма Microsoft. Сегодня Microsoft - бесспорный флагман индустрии программного обеспечения, одна из богатейших фирм мира, выпускающая не только операционные средства MS-DOS и Windows для управления компьютерами, но и различные прикладные пакеты. Разумеется, персоналка IBM PC оказалась только первым шагом в верном направлении. Затем фирма IBM выпустила множество моделей персональных компьютеров XT, AT, PC/1 и PC/2 на различных процессорах Intel 8086, 80286, 80386, 80486.
Все эти компьютеры предназначены для работы под управлением операционной системы DOS или в графической среде Windows. Этим машинам, не занимающим и половины поверхности обычного письменного стола, покоряются все новые и новые классы задач, которые ранее были доступны лишь системам, занимавшим не одну сотню квадратных метров. Наверное, никогда прежде человек не имел в своих руках инструмента, обладающего столь колоссальной мощью при столь микроскопических размерах.
1 ОСНОВНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Обзор аналогичных подсистем, устройств и алгоритмов
В недалеком прошлом измерение аналоговых величин представляло собой довольно громоздкий и неудобный процесс – информация с датчиков поступала на самописцы, а затем полученные графики анализировались и обрабатывались специалистами.
В наше время эти задачи можно решать гораздо проще – с помощью аналогово-цифровых преобразователей (АЦП). Эти устройства преобразовывают аналоговую информацию в цифровую, которая удобна для восприятия компьютером.
Последние десятилетия обусловлены широким внедрением в отрасли народного хозяйства средств микроэлектроники и вычислительной техники, обмен информацией с которыми обеспечивается линейными аналоговыми и цифровыми преобразователями (АЦП и ЦАП).
Современный этап характеризуется больших и сверхбольших интегральных схем ЦАП и АЦП обладающими высокими эксплуатационными параметрами: быстродействием, малыми погрешностями, многоразрядностью. Включение БИС ЦАП и АЦП единым, функционально законченным блоком сильно упростило внедрение их в приборы и установки, используемые как в научных исследованиях, так и в промышленности и дало возможность быстрого обмена информацией между аналоговыми и цифровыми устройствами.
Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи АЦП находят .широкое применение в различных областях современной науки и техники. Они являются неотъемлемой составной частью цифровых измерительных приборов, систем преобразования и отображения информации, программируемых источников питания, индикаторов на электронно-лучевых трубках, радиолокационных систем, установок для контроля элементов и микросхем, а также важными компонентами различных автоматических систем контроля и управления, устройств ввода—вывода информации ЭВМ. На их основе строят преобразователи и генераторы практически любых функций, цифроуправляемые аналоговые регистрирующие устройства, корреляторы, анализаторы спектра и т. д. Велики перспективы использования быстродействующих преобразователей в телеметрии и телевидении. Несомненно, серийный выпуск малогабаритных и относительно дешевых АЦП еще более усилит тенденцию проникновения метода дискретно-непрерывного преобразования в сферу науки и техники. Одним из стимулов развития цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей в интегральном исполнении в последнее время является широкое распространение микропроцессоров и методов цифровой обработки данных. В свою очередь потребность в АЦП стимулирует их разработку и производство с новыми, более совершенными характеристиками. В настоящее время применяют три вида технологии производства АЦП: модульную, гибридную и полупроводниковую. При этом доля производства полупроводниковых интегральных схем (ИМС ЦАП и ИМС АЦП) в общем объеме их выпуска непрерывно возрастает и в недалеком будущем, по-видимому, в модульном и гибридном исполнениях будут выпускаться лишь сверхточные и сверхбыстродействующие преобразователи с достаточно большой рассеиваемой мощностью.
Проектируемое устройство представляет собой микропроцессорную систему обработки информации и управления, реализованную на основе современной элементной базы (БИС и СБИС) и принципа программного управления. Для построения микропроцессорной системы требуется ограниченный набор аппаратных ресурсов, а реализация функций системы возлагается на программное обеспечение. Таким образом, микропроцессорная система – это цифровая система обработки информации и управления, функциональные возможности которой определяются программным обеспечением, а взаимосвязь с внешней средой обеспечивается внешними устройствами (ВУ), такими как : устройства внешней памяти – накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) и жестких винчестеровских дисках (НМД); устройства связи с оператором – пульты управления, знакоцифровые индикаторы, клавиатура и телевизионные мониторы, графические дисплеи, печатающие устройства (принтеры), устройства ввода/вывода графической и речевой информации, изображений; устройства сопряжения с объектами – аналоговые и цифровые датчики информации и исполнительные механизмы; устройства дистанционной связи – модуляторы/демодуляторы (модемы) и пр.
Проектируемая система выполнена на основе микропроцессорного комплекта БИС К1810, который изготовлен по высокопроизводительной nМОП-технологии и предназначен для построения 8- и 16-разрядных микропроцессорных систем широкого диапазона: от однопроцессорных микроконтроллеров и микро-ЭВМ до многопроцессорных распределенных микропроцессорных систем. В основу комплекта положены три основных принципа:
1) распределение функций процессора между универсальными и специализированными БИС;
2) ориентация БИС на построение мультипроцессорных систем;
3) иерархическая организация внутрисистемного интерфейса.
Функционально микропроцессорная система предназначена для последовательного опроса 8-ми аналоговых датчиков и передачи информации в ОЗУ и последующей ее обработки. Опрос датчиков, преобразование аналоговой информации в цифровую, запись информации в ОЗУ производится под управлением микропроцессора К1810ВМ86.
Рассмотрим аналогичную микропроцессорную систему, выполненную на основе микропроцессорного комплекта БИС КР580.
Основу всей аппаратной части микросистемы составляет процессорный модуль. Он выполняет все необходимые операции по чтению и записи данных, выставлению необходимого адреса, организации управляющих сигналов, которые управляют различными частями микросистемы. Процессорный модуль состоит из следующих основных микросхем.
КР580ВМ80 — микропроцессор, способный выполнять функции центрального процессора ЭВМ, т.е. может считывать информацию из внешних устройств, памяти и производить над ней арифметические и логические операции, анализировать результаты вычислений и записывать данные в память и внешние устройства, функционируя при этом под управлением команд из некоторого фиксированного множества, в нашем случае памяти программ, т.е. ПЗУ. Обмен с внешними устройствами и памятью микропроцессор осуществляет через восьмиразрядную шину данных. Микропроцессор КР580ВМ80 обращается к памяти и внешним устройствам через 16-разрядную шину адреса.