.

Разработка микропроцессорной системы АОНа на базе микроконтроллера

Язык: русский
Формат: курсова
Тип документа: Word Doc
1 1169
Скачать документ

РЕФЕРАТ

 

Цель работы: произвести разработку микропроцессорной системы АОНа на базе микроконтроллера.

Содержание работы: в работе выполнено построение структурной схемы, построение функциональной схемы, выбор элементной базы, оптимальной для реализации поставленных задач по диапазону характеристик, разработана программа, разработана принципиальная схема устройства, соответствующая стандартам эксплуатации телефонных сетей Украины.


Содержание

 

Введение

  1. Описание объекта и функциональная спецификация
  2. Описание структуры системы
  3. Описание ресурсов МК

3.1 Характеристики микроконтроллера Z86E0812PSC

3.2 ЖК индикатор PANAPHONE

  1. Ассемблирование и разработка алгоритма работы устройства
  2. Программирование микроконтроллера
  3. Управление АОН и описание функциональных узлов МПС
  4. Технические характеристики АОН
  5. 8. Описание выбора элементной базы и работы принципиальной схемы

Заключение

Список использованных источников

Приложение А

Приложение Б


ВВЕДЕНИЕ

 

Современную микроэлектронику трудно представить без такой важной составляющей, как микроконтроллеры. Микроконтроллеры незаметно завоевали весь мир. Микроконтроллерные технологии очень эффективны. Одно и то же устройство, которое раньше собиралось на традиционных элементах, будучи собрано с применением микроконтроллеров, становится проще, не требует регулировки и меньше по размерам. С применением микроконтроллеров появляются практически безграничные возможности по добавлению новых потребительских функций и возможностей к уже существующим устройствам. Для этого достаточно просто изменить программу.

Однокристальные (однокорпусные) микроконтроллеры представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие в себя следующие составные части: микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой.

Мировая промышленность выпускает огромную номенклатуру микроконтроллеров. По области применения их можно разделить на два класса: специализированные, предназначенные для применения в какой-либо одной конкретной области (контроллер для телевизора, контроллер для модема, контроллер для компьютерной мышки ) и универсальные, которые не имеют конкретной специализации и могут применяться в самых различных областях микроэлектроники, с помощью которых можно создать как любое из перечисленных выше устройств, так и принципиально новое устройство.

В данном курсовом проекте производится разработка микропроцессорной системы АОНа на базе микроконтроллера.


  1. Описание объекта и функциональная спецификация

 

АОН – Автоматический Определитель Номера.

АОН определяет номер звонящего абонента, благодаря устройствам, смонтированным на телефонных станциях. Прямое назначение АОН, определение номера звонящего абонента, для включения тарификатора.

АОН, который мы будем рассматривать, предназначен для встраивания в телефоны производства юго-восточных стран и известных под названиями «Panasoanic», «Panaphone» и др. и которые имеют в наличии ЖК индикатор.

Функциональная спецификация

  1. Входы
    1. 15 кнопок
    2. Телефонная линия
    3. Дополнительное питание от адаптера или другого источника
  2. Выходы
    1. Жидкокристаллический индикатор
    2. 2 светодиода («Удержание», «Громкая связь»)
    3. Звуковой динамик излучатель
  3. Функции

а. Определение номера звонящего абонента после поднятия трубки на собственном аппарате или на параллельном телефоне

  1. b. Занесение определившегося номера в список с емкостью до 9-и номеров
  2. c. Определение номера набираемого на параллельном телефоне пульсовым методом
  3. Просмотр номеров из списка с помощью двух кнопок CLOCK и SET.
  4. Выбор представления выводимых из списка номеров.
  5. Сохранение возможности настройки времени у часов с помощью кнопок CLOCK и SET и сохранение всех функций телефона в который встраивается АОН.


  1. Описание структуры системы

 

После определения входов и выходов устройства разработана структурная схема устройства.

Структурная схема телефона.


  1. Описание ресурсов МК

 

3.1 Характеристики микроконтроллера Z86E0812PSC

 

Микроконтроллер Z86E0812PSC примененный в данной разработке имеет следующие характеристики:

  • разрядность 8бит;
  • корпус DIP18;
  • рабочее напряжение от 3.0 до 5.5 В;
  • потребляемая мощность (типовая) 50мВт;
  • время выполнения инструкции типа регистр-регистр 1мкс;
  • два режима пониженного энергопотребления STOP и HALT;
  • 14 линий ввода/вывода;
  • однократно электрически программируемое ПЗУ ёмкостью 2 Кбайта;
  • 124 байтарегистрового ОЗУ;
  • два 8-и битных программируемых таймера/счетчика с 6-битными программируемыми делителями;
  • 6-и векторная система прерываний с программируемой 6-уровневой приоритетностью;
  • внешняя тактовая частота 12 МГц;
  • система Watch-Dog и сброс по включению питания без внешних цепей;
  • два встроеных компаратора;
  • температура эксплуатации 0о C-70 оC

Расположение выводов и общий вид микроконтроллера имеет вид изображенный на рис. 1.

 

Рис. 1 – Общий вид микроконтроллера Z86E0812PSC

 

Вспомогательным элементом АОН служит ЖК индикатор PANAPHONE.

 

3.2 ЖК индикатор PANAPHONE

 

Назначение выводов ЖК индикатора:

  • 12/24H – лог.0 поддерживает 24-х часовой счет времени лог.1 поддерживает 12-и часовой счет времени
  • KEYCLOCK – подключение клавиши CLOCK (лог.0-выкл., лог.1-вкл.) вход в режим коррекции времени
  • KEYSET – подключение клавиши SET (лог.0 – выкл., лог.1 -вкл.) перебор значений часов и минут в режиме коррекции времени
  • RESET – подключение клавиши RESET (лог.0-выкл., лог.1-вкл.) первое включение переводит индикатор в режим измерения временного интервала с начальным обнулением счетчика второе нажатие останавливает счет и через 10 сек индикатор переходит в режим счета времени.
  • SEL –сигнал выбора контроллера (лог.0) индикатор доступен для ввода информации, ввод производится сдвигом информации на одно знакоместо влево с появлением в крайнем правом знакоместе нового символа.
  • DATA – линия передачи данных.

CLK – линия стробирования данных, минимальный период следования сигнала – 4 мкс.


  1. Ассемблирование и разработка алгоритма работы устройства

 

Для ассемблирования спользуется макpоассемблеp MPASM, он содеpжит все необходимые нам возможности. MPASM входит в пакет программ Microchip MPLAB фирмы Microchip Technology.

В pезультате pаботы ассемблеpа создаются файлы со следующими pасшиpениями:* HEX – объектный файл* LST – файл листинга* ERR – файл ошибок и пpедупpеждений* COD Объектный файл создается в 16-pичном фоpмате и содеpжит код, котоpый должен быть записан в микpосхему. Файл листинга содеpжит полный листинг пpогpаммы вместе с загpузочным кодом. В файл ошибок и пpедупpеждений записываются все ошибки и пpедупpеждения, возникающие в пpоцессе ассемблиpования. Они также пpисутствуют и в файле листинга.После обpаботки нашей пpогpаммы ассемблеp должен был выдать сообщение “Assembly Successful”, означающее, что ошибок обнаpужено не было. Файл ошибок не должен был создаться.

Листинг программы и объектный файл приведен в Приложении А.

 

  1. Программирование микроконтроллера

 

После ассемблирования имеется объектный файл EXAMPLE.HEX, котоpый должен быть записан в микpосхему. Запись осуществляется пpи помощи пpогpамматоpа и пpогpаммы Pic-prog. Микросхему микроконтроллера вставляется в панель программатора. Программатор подключается к порту LPT1. Необходимо запустить программу Pic_prog.exe.

Подать питание на программатор. Выполнить команду «ЗАПИСАТЬ / ПАМЯТЬ ПРОГРАММ». В течении следующих нескольких секунд будит выполняться процесс программирования, а затем проверка правильности записанных в микроконтроллер данных.

 

6. Управление АОН и описание функциональных узлов МПС

 

Используя клавиши CLOCK и SET пользователь может просмотреть список номеров звонивших абонентов а также установить удобный для себя образ представления номеров на индикаторе. Просмотр списка возможен когда не производятся операция вода времени и набора номера. По нажатию клавиши SET на индикаторе появляется номер из первой ячейки списка, нажимая клавишу CLOCK пользователь может просматривать следующие номера из списка, после девятого номера происходит возврат к первому номеру из списка. Номера в список записываются в порядке поступления, последний поступивший номер хранится в первой ячейке списка. Нажатие клавиши SET в режиме просмотра списка приводит к выходу из этого режима и восстановлению режима счета времени. В режиме счета времени может производится счет текущего времени или счет времени разговора, что означает занятость или незанятость телефонной линии соответственно. Счет времени разговора начинается с нуля после каждого выхода из режима просмотра списка. С целью экономии энерго потребления в режиме просмотра списка и режиме установок после отсутствия нажатия клавиш CLOCK и SET более 10 с индикатор переходит в режим счета времени разговора, следующее нажатие клавиши обновляет информацию на индикаторе. В случаях когда пользователь поднимает трубку, нажимает клавишу «SP-PHONE», поднимают трубку на параллельном телефоне или идет звонок, производится автоматический выход из режимов просмотра списка, установок, ввода времени и на индикатор выводится счет времени разговора. При освобождении телефонной линии абонентом на индикаторе возобновляется счет текущего времени. В связи с присутствием специфической информации в номерах абонентов принимаемых АОН пользователь может исключить ее индикацию при просмотре списка. Исключатся может индикация категории абонента и седьмой цифры номера АТС звонящего абонента. В случае междугородного звонка 7-я цифра будет индицироваться если она не совпадает с маской в веденной в установках. В режим установки входят из режима просмотра списка последовательно нажимая CLOCK и не отпуская SET. На индикаторе должны появится две цифры первая из которых выделена кавычками. Изменение значения цифры производится клавишей CLOCK переход к следующей цифре клавишей SET, третье нажатие SET приводит к выходу в режим просмотра списка. Первая цифра в установках принимает значения 0 и 1, что означает: 0 – показ категории абонента, 1 – запрет показа категории абонента, категория абонента выводится в 8-ом знакоместе справа в режиме просмотра списка. Вторая цифра в установках является маской 7-ой цифры номера абонента она принимает значения 0, 1,…, 9, пробел. В случае совпадения 7-ой цифры с маской первая не индицируется. В случае когда маска имеет значение «пробел» 7-я цифра номера будет всегда выводится на индикацию. Для быстрого выхода из любого режима пользователь может поднять и опустить трубку. Следует отметить что, когда выход из режима просмотра списка производится при поднятой трубке на своем или параллельном аппарате возможна задержка обновления информации на индикаторе на 10 с.


7. Технические характеристики АОН

 

Таблица 1 – Технические характеристики АОН

напряжение питания схемы3.5-6.5 В
потребляемый схемой ток в активном режиме< 1.1 мА
ток потребляемый схемой от телефонной линии< 300 мкА
длительность вызывного сигнала АОН0.2 сек
максимальное количество повторов запроса сигнала АОН АТС4
необходимый уровень напряжения звонка (пиковое значение)100 В
необходимый уровень сигнала ответа АТС при отношении сигнал/шум 12дБ> 30мВ
необходимое напряжение линии при положенной трубке25-65В


  1. 8. Описание выбора элементной базы и работы принципиальной схемы

 

Схема работает по принципу активизации процессора в момент внешнего воздействия и пребывания его в режиме пониженного энергопотребления (режим STOP) в остальных случаях. Для вывода процессора из режима STOP служит сигнал логического 0 на выводе P2.7. Если на этом выводе сохраняется логический 0, то процессор не переходит в режим STOP. Активизация процессора вызывается следующими ситуациями: нажатие клавиши CLOCK или SET, падение напряжения в линии ниже уровня 20 В. Таким образом процессор активизируется после поступления звонка, при снятии трубки или просто при отключении от линии, вследствии чего при питании от батарей телефон не следует оставлять надолго отключенным от линии из-за достаточно большого тока потребления в активном режиме. Датчиком напряжения линии служит цепь собранная на элементах VD1, VD2, VD3, R1, R2, VD4, VD5, VD24. На элементах R21, VD21, VD22, VD23 собрано логическое.

И по активизации процессора от разных событий. Цепь C1, R5 служит для передачи аналогового сигнала на вход компаратора процессора AN1. На элементах VD6, VD7, R3, R4, VD8, C4, R7 собран датчик звонка формирующий напряжение на входе второго компаратора AN2. Элементы C5, R8, R9 формируют опорное напряжение для компараторов. Запросный сигнал синусоидальной формы формируется схемой на элементах R17, C8, C9. Для формирования запросного сигнала использован принцип дельта-модуляции с частотой дискретизации около 44 КГц. Исходная цифровая последовательность проходя интегрирующую цепь R17, C8 приобретает синусоидальную форму. Для передачи сигнала в линию используется схема на элементах R18, VT3, R19, R20, VT4, VD19, VD20. Для подстройки амплитуды сигнала изменяется сопротивление резистора R18. Режим по постоянному току задается резистором R20. Включение запросной цепи производится ключом DD3. Замыкание перемычкой контактов B2 и B3 приводит к выключению функции определения набора номера с параллельного телефона, что может понадобиться на блокированных линиях. Замыкание перемычкой контактов B2 и B1 включает функцию определения набора номера с параллельного телефона. Оставлять контакт B2 неподключеным нельзя. Цепи на VT1 и VT2 предназначены для перехвата сигналов нажатия клавиш SET и CLOCK. Через диоды VD15, VD16, VD17 процессор получает доступ к управлению ЖКИ параллельно с управляющей микросхемой телефона. Через резистор R11 и диод VD14 схема получает питание с разговорной части телефона. Через резистор R10 и диод VD12 схема получает питание от батареи которой снабжен телефон.

Подключение контактов. K1 – Подключение к плюсу диодного моста на плате телефона, выпрямляющего напряжение линии. K2 – Подключение +4,5 В от батареи питания телефона. K3 – свободный.

K4 – подключается к сигналу DATA ЖКИ.

K5 – подключается к сигналу CLK ЖКИ. K6 – подключается к сигналу SEL ЖКИ. K7 – подключается к сигналу KEYCLOCK ЖКИ. K8 – подключается к сигналу KEYSET ЖКИ. K9 – подключается после ключа включающего разговорную часть, но до сглаживающего дросселя. K10 и K11 подключаются непосредственно к двум проводам телефонной линии. K12 – подключается к общему проводу телефона.

Схема принципиальная электрическая АОН разработанная в Accel EDA представлена на рис. 2.

Номера записанные в память телефона для быстрого набора никак не связаны с номерами хранящимися в списке АОН и манипуляции с одними не отражаются на других.

 

Рис. 2 – Принципиальная схема АОНа в Accel EDA

 

Принципиальная схема АОНа приведена в Приложении Б.

Спецификация элементов приведена в Приложении В.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В данном курсовом проекте разработано устройство – Автоматический Определитель Номера. Разработана схема электрическая принципиальная этого устройства и программа для микроконтроллера. В результате ассемблирования получена прошивка программы для памяти микроконтроллера. Применение микроконтроллера позволило упростить принципиальную схему и расширить функциональные возможности микроконтроллера, так как для изменения функций устройства достаточно внести изменения в программу микроконтроллера. Существенно сократились размеры устройства, относительно аналогичных, собранных на базе п/п элементов и соответственно сократилось энергопотребление.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

  1. Техническая документация на микроконтроллеры Z86E0812PSC компании Microchip Technology Incorporated ООО«Микро-Чип», Москва, 2002.-184 с.
  2. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах / В.В. Сташин [ и др.]. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 224 с.
  3. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры Microchip: практическое руководство/А.В.Евстифеев. – М.: Горячая линия – Телеком, 2002. – 296 с.
  4. Ульрих В.А. Микроконтроллеры PIC16х\17хx / В.А. Ульрих. Изд. 2-е, перераб. и доп. – СПб.: Наука и техника, 2002. – 320 с.
  5. Александр Елисеев (E-mail: [email protected])

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

 

 

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2019