Структурная схема устройства

Выбор и обоснование

Согласно техническому заданию, разрабатываемое устройство основывается на ОВМ х51. Программа, по которой работает ОВМ, обрабатывает данные поступающие от нажатий кнопок и подает значение на ЦАП. Для вывода информации используется принцип «динамической индикации». Дешифратор 1 используется для преобразования двоичного числа в соответствующий код для семисегментного индикатора. Дешифратор 2 служит для указания конкретного знакоместа в индикации.

ОВМ х51

Дешифратор К155ИД10

Дешифратор КР514ИД2

Индикатор КИПЦ38А-3/8.

ЦАП К572ПА1

ИОУ К577УД1

Кнопки управления амплитудой

Рисунок 3. Структурная схема устройства.

Описание принципа действия устройства

Алгоритм заключается в следующем, с помощью устройства ввода (двух кнопок) мы выставляем требуемую амплитуду импульса. ОВМ программно обрабатывает поступивший сигнал и изменяет в соответствии с выбранным значением амплитуду импульса в зависимости от текущей амплитуды, значение которого выводится на индикацию. Все это делается при помощи ОВМ х51 - АТ89С51.

Выбор, обоснование и расчет отдельных узлов

Выбор микросхемы ОВМ х51

Выберем x51-совместимый микроконтроллер фирмы ATMEL AT89C51. Этот контроллер полностью совместим с семейством MCS51, выпускается в 40-выводном корпусе. Условное графическое обозначение приведено на рисунке 4. Контроллер содержит электрически перепрограммируемое ПЗУ объемом 4 Кбайт, внутреннее ОЗУ объемом 128 байт, 32 программируемых линий ввода/вывода, два 16-разрядных таймера/счетчика событий, полнодуплексный последовательный порт (UART), пять векторных двухуровневых прерывания, встроенный генератор и схему формирования тактовой последовательности. AT89C51 имеет также стандартный для MCS51 последовательный порт. Выводы портов – сильноточные, допускают прохождение через них тока до 20 мА (суммарный ток через все линии порта – не более 80 мА). Напряжение питания – 4...6 В.

Выводы порта P0 выполняет функции мультиплексной передачи младшего байта адреса/данных. Отметим также, что большую роль в организации обмена через порт P0 играют синхросигналы чтения-записи PSE, RD и WR, разрешающие ввод или вывод байтовой информации. Порт P2 используется для передачи старшего байта адреса. Порты P1-P3 имеют так называемую квазидвунаправленную структуру, основанную на использовании однотранзисторной выходной цепи с внутренним транзисторным ключом и резистором. Линии порта P3.0 – P3.7 выполняют альтернативные функции: P3.0 – RxD, P3.1 – TxD, P3.2 – , P3.3 – , P3.4 – T0, P3.5 – T1, P3.6 – WR, P3.7 – RD.

Из стандартного для контроллеров семейства MCS51 набора регистров SFR в AT89C51 присутствуют аккумулятор, регистры B, PSW, IP, IE, TCON, TMOD, TL0, TH0, SP, PCON, DPTR, P1, P0, P1 и P3, SCON, SBUF, TL1 и TH1.

Рисунок 4. Условное графическое обозначение микросхемы AT89C51

Цепочка сброса

Цепочка сброса необходима для предохранения программы от «зависаний» и подключается к выводу RST. В данной работе начальный импульс сброса при включении питания получается с помощью RC-цепочки (из конденсатора С1 и резистора R1). При подаче напряжения питания на схему разряженный ранее конденсатор С1 вначале будет представлять закоротку, т.к. напряжение на конденсаторе скачком измениться не может. Произведение расчета импульса сброса:

R1 = 11кОм, С1 = 2мкФ,

t_и = R1*C3 = (11*10³*2*10^-6)c = 22*10^-3c = 22мс > 20мс – длительность импульса сброса достаточна.