Обоснование применения и выбор микропроцессорного комплекта (МПК)

На рис. 1 приняты  следующие обозначения:

А0-А14 – входы  шины адреса;

D0-D7 – входы шины данных;

Vcc – вход питания;

GND – общий вывод питания;

СЕ/ – вход разрешения кристалла;

WE/ – вход разрешения записи;

ОЕ/ – вход разрешения чтения;

RST/ – выход сброса с открытым коллектором;

IRQ/FT – выход прерывания и тестирования частоты с открытым коллектором;

SQW – выход генератора программируемой частоты;

СЕ2 – вход 2 разрешения кристалла 

Структурная схема DS1644:

 

3.4 Описание последовательного интерфейса RS232 MAX202.

Последовательный  порт предназначен для организации  связи по последовательному каналу между микроконтроллером и периферийными  устройствами или другими микропроцессорами.

Последовательный  порт микроконтроллера семейства MCS-51 является т.н. “дуплексным” портом, т.е. способен осуществлять прием и передачу данных одновременно. Входная часть  порта обладает двойной буферизацией, т.е. способна осуществлять прием нового сообщения пока предыдущее еще не прочитано процессором (однако, только до момента окончания приема нового сообщения), что уменьшает загрузку процессора.

Входным и выходным регистром последовательного порта  является регистр SBUF, расположенный  в области регистров специальных функций (адрес 99H). Реально это два разных регистра: входной буфер и выходной буфер. Однако, команда осуществляющая запись в SBUF, обращается к выходному буферу, а команда, осуществляющая чтение из SBUF - ко входному.

Для управления режимом работы и состоянием последовательного порта используется управляющий регистр SCON, расположенный в пространстве регистров специальных функций ( адрес 98H). Его структура имеет вид:

 

В случае реализации полного интерфейса RS-232C на базе микроконтроллера MCS-51 функции всех управляющих сигналов могул быть реализованы лишь программно с использованием отдельных линий портов ввода-вывода. Однако существуют микросхемы, специально предназначенные для реализации полного протокола обмена RS-232C.

 

Рис.

Микросхема способна осуществлять обмен по последовательному  каналу связи в дуплексном режиме в соответствии состандартом RS-232C. Формат посылки может быть программно задан:

- 5, 6, 7 или 8 бит данных;

- бит контроля  по четности или нечетности (может  не генерироваться);

- 1, 1.5 или 2 STOP-бита.

Микросхема конструктивно  и функционально совместима со своими предшественниками 8250 и NS16450. Микросхема может работать в двух режимах: режиме совместимом с NS16450 (16450 Mode) и режиме FIFO (FIFO Mode). В последнем режиме внутренняя память FIFO позволяет сохронять до 16 принятых посылок (с 3 флагами ошибок на каждую) и 16 посылок, подлежащих передаче. В этом режиме снижается загрузка процессора при многобайтных пересылках. Микросхема имеет 4-х уровневую приоритетную систему прерываний. Управление работой и состоянием микросхемы сос стороны процессора осуществляется путем записи/чтения набора внутренних регистров микросхемы. Адресные входы A0-A2 определяют доступ к конкретному регистру.

3.5 Аналого-цифровой преобразователь 

Аналого-цифровой преобразователь (Analog to Digital Converter) предназначен для преобразования входной аналоговой величины в выходной цифровой код.

Наиболее важными  параметрами аналого-цифрового преобразователя (далее – ADC или АЦП) являются разрядность, тип интерфейса, быстродействие, тип корпуса, характеристики питания. Разрядность ADC определяет точность преобразования. Ориентировочно точность можно определить , зная значимость младшего разряда, как величину, обратную 2ⁿ, где n – количество разрядов.

Выберем АЦП  типа MAX187 фирмы MAXIM. Микросхема МАХ187 – это 12-разрядный АЦП с последовательным многорежимным выходом, встроенным источником опорного напряжения 2.5 В, пониженным напряжением питания +2.7-3.6 В.

Технические характеристики АЦП приведены в таблице 1.

Таблица 1

 

Функциональное  назначение выводов микросхемы приведено  в табли- це 2.

Таблица 2

 

В таблице 2 приняты  следующие обозначения:

Vdd – напряжение питания;

Ain – аналоговый вход;

SHDN/ – вход перехода в режим экономии;

Vref – вход/выход опорного напряжения;

GND – общий провод питания;

DOUT – последовательный выход данных;

CS/ – вход выборки кристалла;

SCLK – вход тактовых импульсов.

Условное графическое  изображение микросхемы MAX1240 показано на рис.1.

Рис.7 

3.6 Цифроаналоговый преобразователь

      Цифроаналоговым преобразователем (далее – DAC или ЦАП) называется схема, предназначенная для преобразования входного цифрового сигнала в выходной аналоговый ток или напряжении

      Наиболее  важными параметрами ЦАП являются разрядность, тип интерфейса, быстродействие, тип корпуса, характеристики питания, тип выхода.

      Разрядность ЦАП определяет точность преобразования. В ТМКС желательно использовать микросхемы с разрядностью 8-10, что обеспечивает шаг квантования выходной величины 1/256 и 1/1024 соответственно.

Микросхема MAX506 является четырехканальным восьмиразрядным цифроаналоговым преобразователем. Микросхема может работать от одного источника питания 4.5 – 5.5 В или от двух источников (второй от -5 до 0 В). МС имеет буферизацию по выходу.

Технические характеристики МС MAX506 приведены в таблице.

 
 

 
 

      Блок  схема микросхемы

Выводы  микросхемы

Назначение выводов  микросхемы МАХ506 приведено в таблице 2.

Таблица 2

 

     3.7.Индикация

8-ми  разрядный цифровой LED индикатор  с последовательным интерфейсом

Отличительные особенности:

• 10 МГц последовательный интерфейс
• Раздельное управление LED сегментами индикатора
• Возможность режимов декодирования/пропуска декодирования цифрового сегмента
• Потребляемый ток в режиме отключения/Shutdown (данные сохраняются) 150 мкА
• Цифровое и аналоговое управление яркостью
• Очистка дисплея при подаче питания
• Управление LED индикаторами с общим катодом
• Драйверы сегментов имеют ограничение скорости нарастания напряжения для снижения электромагнитного излучения (EMI)
• Последовательный интерфейс, совместимый с SPI, QSPI, Microwire (MAX7221)
• Корпуса 24-Pin DIP и SO

Области применения:

• Графические дисплеи
• 7- сегментные дисплеи
• Индустриальные контроллеры
• Приборы пультов управления
• Матричные LED дисплеи

Типовая схема  включения:

Расположение  выводов:

Описание:

ИС MAX7219/MAX7221 являются компактными драйверами светодиодных индикаторов с общим катодом  с последовательным интерфейсом  ввода/вывода, предназначенными для  согласования микропроцессора с 7-ми сегментными цифровыми LED индикаторами, состоящими из 8-ми разрядов и менее, графическими дисплеями, или с 64 отдельными светодиодами. ИС содержит встроенный BCD декодер кода - B, цепи сканирующего мультиплексирования, драйверы сегментов и разрядов, и статическую RAM 8 х 8, которая хранит значение каждого разряда. Для установки тока всех сегментов LED необходимо подключение всего одного внешнего резистора. ИС MAX7221 совместима со стандартами SPI™, QSPI™, и Microwire™, и имеет ограниченную скорость нарастания напряжения драйверов сегментов для снижения излучения EMI.

Удобный 3-х проводной  последовательный интерфейс согласуется  со всеми распространенными микропроцессорами. Каждый из разрядов индикатора имеет  независимую адресацию и его  содержимое может быть обновлено  без необходимости перезаписи всего индикатора. ИС MAX7219/MAX7221, также, позволяют пользователю определять режим декодирования каждого разряда («декодирование кода - В», или «не декодировать»).