Содержание
Введение
1. Проект технического задания на разработку
2. Выбор и обоснование структурной схемы устройства
3. Выбор и обоснование элементной базы
4. Выбор и обоснование принципиальной схемы устройства
4.1 Выбор и обоснование дешифратора адреса модуля
4.2 Выбор и обоснование шинного формирователя
4.3 Выбор и обоснование мультиплексора
4.4 Соединения
5. Тепловой расчет устройства
6. Мероприятия по технике безопасности при разработке и эксплуатации проектируемого устройства
Заключение
Список используемых источников
Введение
Автоматизация технологического процесса составляет важную часть научно-технического прогресса. Теоретические исследования в области совершенствования управления производственными процессами и их оптимизации получили новые возможности практической реализации с появлением управляющей микропроцессорной техники и созданием на ее основе систем автоматизированного управления. Во многих отраслях в течение ряда лет проводятся исследования по созданию микропроцессорных систем автоматизированного управления, реализующие методы и средства универсального, многофункционального управления, способного в отличие от жестких аналоговых решений осуществлять гибкую технологию управления любым технологическим процессом. Разнообразные образцы систем автоматизированного управления позволяют не только управлять процессом в реальном времени по любому из известных алгоритмов, но и собирать, накапливать и обрабатывать информацию о процессе, а также диагностировать работоспособность отдельных узлов и механизмов. Автоматизация технологических процессов на основе современной техники должна обеспечить интенсификацию производства, повышение качества и снижение себестоимости продукции. Необходимость этого вытекает из анализа производственной деятельности различных организаций по выполнению плановых заданий.
Несмотря на то, что внедрение современного оборудования, инструментов, средств механизации и автоматизации отдельных операций, совершенствование организации труда в целом обеспечило выполнение этих заданий, всё ещё остаются значительные резервы повышения производительности труда и улучшения его технико-экономических показателей. Эти резервы заключаются, прежде всего, в оптимизации и автоматизации оперативного управления процессами и в совершенствовании организации работ. С помощью систем автоматизированного управления можно более жестко нормировать процессы производства, широко внедрять передовые технологии.
Устройство управления рабочими механизмами является неотъемлемой частью автоматизированной системы управления технологическими процессами. Помимо различных датчиков и управляющих элементов оно включает в себя и устройство передачи сигналов от микропроцессора к рабочим элементам. Задачей настоящего курсового проекта является разработка такого устройства.
1. Проект технического задания на разработку
Весь комплекс работ по конструированию изделия выполняют на основании технического задания, которое утверждается заказчиком и согласуется исполнителем.
Оно должно содержать следующие разделы:
1. Основание для проведения работ
2. Цель работы и исходные данные
3. Основные этапы проведения работ
4. Технические требования к изделию
5. Перечень технической документации
6. Порядок приемки – сдачи разработки
Техническое задание на курсовой проект:
1. Основание для проведения работ.
Основанием для проведения работ является задание на курсовой проект по учебной дисциплине «Микропроцессорные системы», подписанное руководителем проекта.
2. Цель работы и исходные данные.
Разработка производится с целью создания устройства ввода микропроцессорных систем. Исходные данные устанавливающие технические требования к изделию и условие его эксплуатации приведены в задании на курсовой проект.
3. Основные этапы проведения работ.
Этапы проведения работ определяются заданием на курсовой проект и сроками его выполнения.
4. Технические требования к изделию.
4.1. Состав и требование к конструкции:
– Конструктивно устройство должно быть выполнено на печатных платах размером 100х150 мм, помещенных в перфорированный корпус.
– Размеры корпуса определяются необходимым количеством печатных плат и требованиями к условиям охлаждения при естественной вентиляции.
– Расположение печатной платы внутри корпуса – горизонтальное.
– Закрепление платы в корпусе выполняется с помощью разъема и двух направляющих.
– Группа использования – подвижная.
4.2. Требования к показателям назначения:
· режим работы – непрерывный
· количество каналов вывода – 6
· вид выходной информации – цифровой
· Количество информационных разрядов в каждом канале – 5
· Вид кода выходной информации – параллельный
· Тип микропроцессора, управляющего ЭВМ – I8086
4.3. Требования по устойчивости к климатическим воздействиям.
Перегрев любого элемента изделия не должен превышать предельно допустимый предел при максимальной температуре окружающей среды 330оК и атмосферном давлении 0,09МПа.
5. Перечень технической документации.
– Пояснительная записка
– Схема электрическая структурная
– Схема электрическая принципиальная
– Перечень элементов
6. Порядок приемки – сдачи работы.
Работа в установленные заданием сроки для проверки. При положительной рецензии работа защищается перед ведущим преподавателем и оценивается по пяти бальной системе, при отрицательной рецензии работа возвращается на доработку.
2. Выбор и обоснование структурной схемы устройства
При проектировании микропроцессорных систем наибольшее внимание должно быть уделено управлению и организации ввода-вывода данных.
Ввод – это процесс приёма данных, осуществляемый между микропроцессорной системой и её периферийными устройствами под управлением микропроцессора.
Вывод – процесс передачи данных, осуществляемый между микропроцессорной системой и периферийными устройствами под управлением микропроцессора.
Устройства ввода предназначены для сопряжения микропроцессорной системы с внешней средой, то есть с источниками информации, и представляют собой совокупность каналов ввода, каждый из которых обслуживает отдельное внешнее устройство. Канал содержит средство сопряжения с системной шиной и средство управления ввода.
Устройства вывода предназначены для сопряжения микропроцессорной системы с внешней средой, то есть с приёмниками информации и представляет собой совокупность каналов вывода, каждый из которых обслуживает отдельное внешнее устройство. Канал содержит средство сопряжения с системной шиной микропроцессора и средства управления выводом.
При разработке устройства вывода микропроцессорной системы управления технологическим процессом, необходимо точно применить особенности применения различных логических элементов для преобразования информации в системе вывода, проанализировать последовательность и вид операций, производимых во время обработки информации и выбрать метод решения задачи в целом.
Выбор методов во многом предопределяет состав структурной схемы устройства, так как позволяет установить последовательность операций, характер преобразований, связи между функциональными элементами.
Согласно исходным данным в проекте используется микропроцессорная система на базе микропроцессора I8086. Для данного микропроцессора характерна трёх шинная архитектура структура, которая содержит шину адреса, двунаправленную шину данных и шину управления.
По адресной шине передаются выходные сигналы микропроцессора, то есть от микропроцессора к внешнему устройству.
Так как шина данных двунаправленная, то передача данных может осуществляться в обоих направлениях.
Режим, когда данные передаются из микропроцессора во внешнее устройство, выбранное шиной адреса, называется выводом данных.
Шина управления используется только для вывода сигналов, то есть является однонаправленной и задает направление информации: чтение или запись данных.
Страбирующий сигнал «чтения» указывает на готовность микропроцессора к приему данных.
Связь микропроцессора с модулем ввода будем осуществлять через шинный формирователь или магистральный приёмо-передатчик. Он может быть использован как для ввода, так и для вывода информации. Направление обмена информацией – микропроцессорная система – модуль зададим страбирующим сигналом «чтение». Так как этот сигнал вырабатывается при обращении к любым модулям вывода, то необходимо в состав устройства ввести элемент, который будет разрешать прохождение сигнала «чтение» только при появлении на шине адреса модуля кода, соответствующего адресу нашего модуля. Это можно сделать с помощью дешифратора адреса модуля.
Дешифратор адреса модуля должен обеспечивать формирование адресных управляющих сигналов, срабатывать на двенадцати разрядный код, подаваемый по шине адреса микропроцессора, и выдавать управляющий сигнал подключения модуля к шине данных, то есть разрешать прохождение сигнала «запись» для проектируемого модуля.
Согласно исходным данным информация выводиться в один из шести каналам. Необходимо устройство, которое осуществляло быподключениеодного из шести входов данных микропроцессора. Таким устройством является мультиплексор.
Мультиплексором устройство, имеющее несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход.
Так как необходимо осуществлять выбор каналов в устройство необходимо ввести дешифратор внутренних каналов.
Дешифратор – это комбинационное устройство, преобразующее n-разрядный двоичный, троичный или m-иный код в mn-иныйодно-единичный код, где m– основание системы счисления.
3. Выбор и обоснование элементной базы