Дипломная (вкр): Микропроцессоры спутниковых антенн

Микропроцессоры спутниковых антенн

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

. Аналитическая часть

. Описание структурной схемы микропроцессорной системы

. Разработка модулей памяти

.1 Выбор типа микросхем памяти и расчет их количества в модулях ОЗУ, ПЗУ и ППЗУ

.2 Распределение линий адреса

.3 Выбор дешифратора адреса

.4 Расчет нагрузочной способности модуля памяти

.5 Распределение адресного пространства, карта памяти. Распределение модулей программ

.6 Построение временных диаграмм циклов обмена по магистрали микропроцессора

.6.1 Временные диаграммы циклов обмена с ОЗУ

.6.2 Временные диаграммы циклов обмена с ПЗУ

.6.3 Временные диаграммы циклов обмена с ППЗУ

. Описание принципиальной схемы

.1 Микропроцессор КМ1821ВМ85

.2 Адресная шина микропроцессора КМ1821ВМ85

.3 Шина данных микропроцессора КМ1821ВМ85

.4 Генератор тактовых импульсов микропроцессора КМ1821ВМ85

.5 Устройство ввода-вывода

.6 Интерфейсное устройство

.7 Аналого-цифровой преобразователь

.8 Контроллер двигателя

. Обоснование применения и выбор микропроцессорного комплекта (МПК) и элементной базы

. Разработка программы

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Спутниковое телевидение - область техники связи, занимающаяся вопросами передачи телевизионных программ от передающих земных станций к приемным с использованием искусственных спутников земли (ИСЗ) в качестве активных ретрансляторов. Спутниковое вещание является сегодня самым экономичным, быстрым и надежным способом передачи ТВ сигнала высокого качества в любую точку обширной территории. К преимуществам СТВ относятся также возможность использования сигнала неограниченным числом приемных установок, высокая надежность ИСЗ, небольшие затраты и их независимость от расстояния между источником и потребителем.

Важной проблемой в приемных установках СТВ является возможность автоматического управления ими. Решить эту проблему можно с помощью микропроцессорных устройств.

Использование микроэлектронных средств в изделиях производственного и культурно-бытового назначения не только приводит к повышению технико-экономических показателей изделий (стоимости, надежности, потребляемой мощности, габаритных размеров) и позволяет многократно сократить сроки разработки, отодвинуть сроки «морального старения» изделий, но и придает им принципиально новые потребительские качества (расширенные функциональные возможности).

Использование микропроцессоров в системах управления обеспечивает достижение высоких показателей эффективности при столь низкой стоимости, что микропроцессорам, видимо, нет разумной альтернативной элементарной базы для построения управляющих и/или регулирующих систем.

Данный курсовой проект посвящен разработке микропроцессорной системы позиционирования антенны спутникового телевидения по одной координате с поиском и запоминанием координат спутников.

1. Аналитическая часть

В рамках курсового проекта по дисциплине «Микропроцессорные системы управления» необходимо разработать микропроцессорную систему позиционирования антенны телевидения по одной координате с поиском и запоминанием координат спутников. Исходные данные для разработки отражены в таблицах 1.1, 1.2 и 1.3.

Таблица 1.1 - Особенности объекта управления

Таблица 1.2 - Параметры микропроцессорной системы

Рабочая программа микропроцессорной системы состоит из трех модулей, объемы которых приведены в таблице 3.

Таблица 1.3 - Объемы модулей программы

Система должна обеспечивать:

Сканирование траектории для поиска спутников по максимуму сигнала.

Запоминание координат и поляризаций сигнала найденных спутников (до
100 спутников).

Опрос кнопок управления

Вывод на экран текущей угловой координаты антенны, номера спутника, вида поляризации.

Позиционирование антенны на один из 10 или следующий/предыдущий спутник с точностью 0,1°

Аналогами микропроцессорной системы управления, разрабатываемой в данном курсовом проекте, являются стандартные устройства - позиционеры, предназначенные для запоминания координат спутниковых антенн и для и автоматического позиционирования на спутники. На рынке спутникового оборудования представлен достаточно большой ассортимент позиционеров, большинство из которых превосходят по своим характеристикам разрабатываемый в данном курсовом проекте. Ближайшим аналогом является позиционер Eagle SAC-1000.

Описание:

Позиционер Eagle SAC-1000 - высокоточный микропроцессорный блок позиционирования антенны. Он способен запомнить до 60 координат спутников и другой необходимой информации;

SAC-1000 имеет инфракрасные пульт ДУ для удобства управлением. Контроллер автоматически позиционирует антенну по командам пользователя с пульта ДУ.

Основные особенности Eagle SAC-1000:

высокоточное микропроцессорное позиционирование антенны;

запоминание координат и позиционирование антенны на один из 60 спутников;

координаты спутников сохраняются в энергонезависимой памяти;

LED дисплей, показывающий номер текущего спутника или направление движения;

программируемые правый/левый ограничитель;

выключатель питания на передней панели;

встроенная защита по току;

инфракрасный пульт ДУ.

Характеристики:

выход 36В для питания двигателя;

питание от сети 110/220В переменного тока;

Размеры: 240мм×180мм×56мм.

Отличием микропроцессорной системы управления, разработанной в данном курсовом проекте, от позиционера Eagle SAC-1000 является:

более информативный дисплей, отображающий текущую угловую координату антенны, номер спутника, вида поляризации одновременно;

запоминание и позиционирование на 100 спутников;

В выход на двигатель, обеспечивающий большую безопасность;

меньшие габаритные размеры;

меньшая стоимость.

Из недостатков можно отметить следующие:

отсутствие пульта ДУ;

необходимость наличия дополнительного блока усиления для управления двигателем.

2. Описание структурной схемы микропроцессорной системы

Структурная схема микропроцессорной системы приведена на листе 3 графического материала. Основными элементами микропроцессорной системы являются:

микропроцессор;

блок запоминающего устройства (ЗУ);

программируемый параллельный интерфейс (ПрПИ);

программируемый контроллер клавиатуры и индикации (ПККиИ);

блок клавиатуры и индикации;

конотроллер двигателя (КД);

аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

шина адресов (ША);

шина данных (ШД);

шина управления (ШУ).

Микропроцессор - это программно управляемое цифровой устройство обработки информации, выполненное в виде одной или нескольких интегральных микросхем. Его отличительные свойства: экономичность изготовления как стандартного изделия в условиях серийного производства и гибкость применения как универсального устройства. Эти свойства способствуют широкому распространению микропроцессорных устройств.

Модуль памяти предназначен для записи, хранения и выдачи информации микроконтроллеру. Состоит из ОЗУ, ПЗУ и ППЗУ.

Программируемый параллельный интерфейс предназначен для организации параллельной передачи информации различного формата и позволяет реализовать большинство известных протоколов по параллельным каналам. Программируемый параллельный интерфейс используется для сопряжения микропроцессора с периферийными устройствами.

Программируемый контроллер клавиатуры и индикации предназначен для ввода данных с клавиатуры и вывода информации на дисплей.

Блок индикации и клавиатуры является средством общения пользователя с микро-ЭВМ и разделяется соответственно на две части: индикатор и клавиатуру.

Аналого-цифровые преобразователи применяются в измерительных системах и измерительно-вычислительных комплексах для согласования аналоговых источников измерительных сигналов с цифровыми устройствами обработки и представления результатов измерения.

Контроллер двигателя предназначен для управления направлением, скоростью вращения маломощных двигателей постоянного тока с рабочим напряжением 3В, 5В и 12В (при непосредственном подключении), а также для диначического торможения двигателем.

3. Разработка модулей памяти

.1 Выбор типа микросхем памяти и расчет их количества в модулях ОЗУ, ПЗУ и ППЗУ

В модуле памяти можно выделить два блока:

Блок запоминающего устройства (ЗУ);

Блок управления и распределения адресов по микросхемам памяти, сигналов управления от МП (БУ).

БУ должен обеспечивать: выбор микросхемы памяти и ячейки памяти в ней в соответствии с сигналами, поступившими на ША; в зависимости от управляющих сигналов МП приём по ШД сигналов и сохранение их в микросхемах памяти или чтение содержимого выбранной ячейки памяти и передача его по ШД.

На основе принятой структуры модуля памяти и принципов его работы составим структурную схему.

Рисунок 3.1 - Структурная схема модуля памяти

Необходимо разработать блок ЗУ емкостью ОЗУ - 16 Кбайт, ПЗУ - 24 Кбайт, ППЗУ - 20 Кбайт и форматом выходных данных в 8 бит.

Требуемое число микросхем для построения блока ЗУ определяется в соответствии выражением:

где  - число групп микросхем с одинаковым адресом в адресном пространстве блока ЗУ,  - число микросхем в группе.

таким образом, при данной организации ЗУ общее количество испозованных микросхем памяти равно 8-ми. При этом построении ЗУ часть ППЗУ остается неипользуемой, но в то же время был создан т.н. «запас прочности» - в перспективе возможно усовершенствование, улучшение или добавление новых возможностей в программную часть МП системы без замены аппаратной части, что является её несомненным плюсом.

Для построения блоков ЗУ требуемой емкости по справочной литературе выбираем микросхемы:

ОЗУ - HM6264 (8К×8) - 2 микросхемы;

ПЗУ - M27C64A (8К×8) - 3 микросхемы;

ППЗУ - AT28C64 (8К×8) - 3 микросхемы.

ОЗУ предназначены для записи, хранения и считывания двоичной информации. Структурная схема представлена на рисунке 2. ОЗУ можно разделить на 2 типа: статические и динамические. В накопителях статических ОЗУ применяются триггерные элементы памяти. В ОЗУ динамического типа запоминающим элементом служит конденсатор. Динамические ОЗУ имеют ряд преимуществ по сравнению со статистическими ОЗУ. Преимуществом статистических ОЗУ перед динамическими является отсутствие схемы регенерации информации, что значительно упрощает статические ЗУ, как правило, они имеют один номинал питающего напряжения.

HM6264 - ОЗУ статического типа объемом 8192 байт, выполненная по КМОП технологии. Микросхема функционирует полностью автономно, не требуя внешнего генератора..

ПЗУ предназначены для хранения программ, констант, таблиц, другой информации, которая не изменяется в процессе работы устройства. Структурная схема ПЗУ аналогична структурной схеме ОЗУ, за исключением отсутствия устройства записи, т.к. после программирования ПЗУ, информация из него только считывается. Выбор типа ПЗУ во многом определяется не только электрическими параметрами этой большой ИС, но и способами её программирования. ПЗУ могут программироваться, как у потребителя, так и на предприятии-изготовителе.

Рисунок 3.2 - Структурная схема ОЗУ

Использованная в данном проекте M27C64A - электрически программируемая микросхема ПЗУ с организацией 8192 байт по 8 бит.

ППЗУ бывают однократнопрограммируемые и репрограммируемые. Последние, в свою очередь, делятся на 2 группы: РПЗУ с записью и стиранием электрическими сигналами (группа ЭС) и РПЗУ с записью электрическими сигналами и стиранием ультрафиолетовым излучением (группа УФ). Основная отличительная способность РПЗУ в их способности к многократному (от 100 до 10000) перепрограммированию самим пользователем.