.

Устройство контроля интенсивности движения через мост (курсовая)

Язык: русский
Формат: курсова
Тип документа: Word Doc
0 689
Скачать документ

5

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
(ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)

УСТРОЙСТВО_КОНТРОЛЯ_ИНТЕНСИВНОСТИ

ДВИЖЕНИЯ

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине
«Микропроцессорные устройства и системы»

ФЭТ КП.ХХХХХХ.001 ПЗ

Студент группы 367-3

________ Д.А. Сахно

Руководитель проекта

аспирант кафедры ПрЭ

_______М.Ю. Шевелев

АННОТАЦИЯ

Дисциплина «Цифровая и микропроцессорная техника» (ЦиМПТ) является
одной из центральных фундаментальных дисциплин, изучаемых будущими
инженерами специальности «Промышленная электроника». Любая инженерная
деятельность без знания основ данной дисциплины является
несостоятельной. ЦиМПТ является дисциплиной жестко привязанной к
прикладным схемотехническим задачам.

Схемотехническая деятельность многогранна и предполагает умение решать
различные виды схемотехнических задач, в том числе задач синтеза
электронных схем, то есть проектирования электронных устройств заданного
функционального назначения.

Микропроцессоры являются основой совершенно нового поколения
интеллектуальных машин. Современные специалисты в области электронной
техники должны обладать знаниями о микропроцессорах и микропроцессорных
систем.

Данный курсовой проект позволит сделать первые серьезные шаги в
применении этих и других знаний для оптимального проектирования
электронных систем, так как процесс проектирования всегда связан с
выбором оптимального варианта из множества возможных.

Разработанное устройство контроля интенсивности движения машин через
мост позволяет наглядно на практике рассмотреть возможности применения
микропроцессорных систем в быту. Данное устройство воспроизводит таймер
и счетчик внешних событий в общем корпусе. Оно просто в использовании и
может применяться как в ГАИ, так и дорожными службами.

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

(ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой ПрЭ

_______А. В. Кобзев

ЗАДАНИЕ

по курсовому проектированию

студенту Сахно Дмитрию Анатольевичу

группа №367-3 факультет электронной техники.

1. Тема проектирования: Разработка устройства контроля интенсивности
движения через мост.

2. Срок сдачи студентом законченного проекта:

3. Исходные данные к проекту: Устройство ведет подсчет количества
автомобилей, проехавших через мост, и по запросу внешнего устройства
выдает час-пик и количество автомобилей, проехавших в этот час.

4. Содержание пояснительной записки (перечень подлежащих разработке
вопросов): выбор микроконтроллера, обоснование функциональной схемы,
распределение функций между аппаратными и программными средствами,
разработка полной принципиальной схемы устройства с перечнем элементов,
алгоритм работы программы, листинг управляющей программы.

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных
чертежей): функциональная схема устройства, схема алгоритма прикладной
программы, схема электрическая принципиальная.

6. Дата выдачи задания:

РУКОВОДИТЕЛЬ

аспирант кафедры ПрЭ Шевелев Михаил Юревич

______________

Задание принял к исполнению

Сахно Дмитрий Анатольевич

CОДЕРЖАНИЕ

1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 6

2. Конкретизация технического задания . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .8

3. Разработка функциональной схемы устройства . . . . . . . . . . . . 9

4. Алгоритм работы устройства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 11

5. Разработка управляющей программы . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 13

6. Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .14

7. Список использованной литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 15

Приложение А. Листинг управляющей программы . . . . . . . . . . 16

Приложение Б. Карта прошивки памяти программ . . . . . . . . . . 21

1. ВВЕДЕНИЕ.

Широкое внедрение во все сферы человеческой деятельности получила
микропроцессорная техника. Этот процесс неразрывно связан как с
развитием многочисленных сложных технических разработок, так и с уровнем
подготовки в этой области специалистов самого различного профиля.

Микропроцессоры, как основа совершенно нового поколения
интеллектуальных машин, встречаются повсюду. В настоящее время
микропроцессорные системы широко внедряются во все сферы учебной,
научной и производственной деятельности. Вследствие создания
программируемого элемента, называемого микропроцессором, можно
рассчитывать на ускорение разработок искусственного интеллекта.

Электронные вычислительные машины широко используются с 50-х годов.
Сначала это были ламповые и дорогие машины, предназначенные для
административно-управленческих целей, доступные только крупным
предприятиям. Из-за появления нового элемента – микропроцессора
структура и формы вычислительных машин изменились. Микропроцессор – это
интегральная схема (ИС), обладающая такой же производительностью при
переработке информации, что и большая ЭВМ. Более точно – это очень
сложное программируемое устройство малых размеров, представляющее собой
большую интегральную схему (БИС). Электронные вычислительные машины
работают в соответствии с загружаемой в них программой, микро-ЭВМ
действуют по такому же принципу, она содержит микропроцессор и, по
меньшей мере, один какой-либо либо тип полупроводниковой памяти.

Выполнение курсового проекта требует от будущего специалиста
промышленной электроники обязательных знаний не только о
микропроцессорах и микропроцессорных системах в общем, т. е. сведениями
об её аппаратной и программной частях, но и о различных аспектах
архитектуры, функционирования и применения микропроцессоров и
микропроцессорных систем. Курсовой проект позволит студентам укрепить
знания в области цифровой и микропроцессорной техники, почувствовать
себя специалистами в области разработки этой аппаратуры и её
программного обеспечения.

Кроме того, проектирование микропроцессорных систем наряду с
организацией центрального процессора, подключением памяти и устройств
ввода/вывода информации связано с разработкой прикладных программ на
языке ассемблера используемого микропроцессора. Для успешного и
эффективного построения микропроцессорных систем необходимо в
совершенстве знать их программные возможности и предоставляемые ими
средства. На этапе разработки прикладной программы используются
различные компьютерные средства поддержки проектирования:
кросс-трансляторы, эмуляторы, редакторы текстов, программаторы.

При выполнении курсового проекта прямые интересы проектировщика
электронного устройства замыкаются на решении специальных технических
проблем: моделирование технического объекта, его эксплуатация и
управление, разработки различных видов технологии и оборудования и т. д.
В проекте раскрываются сложные вопросы структуры, функционирования,
принципов построения аппаратных и программных средств микропроцессоров и
микропроцессорных систем.

В курсовом проекте по ЦиМПТ микропроцессор является основой для
построения электронного устройства с заданными в техническом – задании
функциональными свойствами. Применение однокристальных микроконтроллеров
в цифровых электронных устройствах обеспечивает достижение исключительно
высоких показателей эффективности при низкой стоимости.

2. КОНКРЕТИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Конструктивные особенности этого устройства: диапазон рабочих
температур, конструктивное исполнение, характеристики аналоговых узлов и
т. д.

Устройство ориентировано на установку на четырех полосах проезжей части
моста, оно работает в режиме таймера и одновременно счетчика внешних
импульсов с входа INТ0, которые создают автомобили, проезжающие по
дорожным пластинам (конструктивно они похожи на большие кнопки). По
уровню логической “1” входа INТ1 программа выдает на внешнее устройство
количество автомобилей в час-пик и час, в которое это количество
автомобилей было достигнуто. Контролируемое количество автомобилей не
должно превышать 9999 за час, иначе переполнение регистров может вызвать
некорректную работу устройства.

Применение микроконтроллера в данном устройстве вызвано задачами
подсчета внешних импульсов при параллельной работе часов и выводе нужной
информации на цифровые индикаторы и внешнее устройство.

Разработанный прибор по заданным характеристикам и выполняемым им
функциям должен выпускаться в специальном корпусе, обеспечивающем
температурный режим, не нарушающий работоспособность микропроцессорной
системы.

3. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА

Устройство можно спроектировать с применением однокристального
микроконтроллера семейства МК51. Микросхемы семейств МК48 и МК51
получили наибольшее распространение среди микросхем такого класса.
Использование микросхемы К1830ВЕ51 в данном случае – самый экономичный
вариант реализации устройства с удовлетворяющими требованиями
быстродействия. Функциональная схема устройства изображена на рисунке
3.1. Для подсчета количества автомобилей к линии пота Р3 (INT0)
микроконтроллера подключаем датчики с коммутатором импульсов, c которого
снимаем сигнал на вход INТ0 при проезде автомобиля. Датчик формирует
импульс с единичным уровнем в тот момент, когда автомобиль проезжает по
нему. Принципиальная схема датчика приведена на рисунке 3.2.

Датчик представляет собой гигантские кнопки шириной в половину полосы и
длинной 3м. При проезде автомобиля по двум частям полосы дорожного
покрытия формируется единичный импульс, который переключает счетный
триггер из “1” в “0” и наоборот. В результате на триггере сформируется
единичный импульс, соответствующий по длительности времени проезда
автомобиля.

Затем, после формирования сигналов с датчиков, информация поступает на
коммутатор.

Вывод информации о текущем времени осуществляется через порты Р1 и Р2 и
светодиодные семи-сегментные цифровые индикаторы HG1.. HG4, в качестве
которых можно использовать индикаторы типа АЛС324А. Индикаторы
подключаются к линиям портов микроконтроллера через дешифраторы
DD2..DD5, в качестве которых используются микросхемы 514ИД1,
преобразующие двоично-десятичное содержимое портов в коды управления
цифровыми индикаторами. Начальные установки таймера реального времени
задаются кнопками подключенными к линиям Т0 и T1 порта Р3, которые
обозначаются на функциональной схеме «час» и «мин». Сразу при включении
устройство переходит в режим счета.

Программно реализуется счетчик внешних событий на регистрах R4 и R6, а
таймер реального времени на таймере-счетчике Т/С1. Импульс, приходящий с
коммутатора вызывает увеличение содержимого счетчика, причем информация
о максимальном значении автомобилей и час-пике обновляется каждый час.
Время берется из таймера реального времени.

4. АЛГОРИТМ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА

При включении устройства происходит обнуление информации и сброс
счетчика коммутатора единичным импульсом Urd. Почти одновременно с этим
производится сброс триггеров. Эпюры напряжений на основных элементах
устройства приведены на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1. Эпюры напряжений на основных элементах схемы.

Рассмотрим наихудший случай для проектируемой системы: пусть по четырем
полосам через датчики одновременно проехали автомобили. Тогда коммутатор
будет распределять импульсы следующим образом: на счетчик поступают
тактирующие импульсы Uwr, формируется код номера датчика, линию которого
надо опросить. Этот код поступает на мультиплексор, который осуществляет
подключение соответствующего датчика к микропроцессору. На выходе
коммутатора будут информационные импульсы Uвых. При единичном состоянии
датчика триггер сбрасывается в “0” импульсом Urst для предотвращения
повторного учета “старой” информации.

При каждом приходе импульса по линии INТ0 порта Р3 содержимое регистров
R4 и R6 будет увеличиваться, при этом параллельно будет работать таймер
реального времени. Каждый час информация будет обновляться, будет
происходить сравнение количества автомобилей, проехавших за минувший час
через мост с максимальным количеством автомобилей, находящимся в памяти
МК.

При поступлении на вход INT1 положительного единичного импульса, через
последовательный порт, через регистр сдвига, дешифраторы на
семи-сегментные цифровые индикаторы внешнего устройства выводится
количество автомобилей, проехавших через мост в час-пик и сам час-пик.

5. РАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ.

Схема алгоритма работы управляющей программы изображена на рисунке 5.1.

После включения устройства производится операция обнуления и установки
начальных параметров. Разрешаются прерывания от таймера-счетчика и
запускается таймер реального времени, причем.

Счетчик внешних событий, реализованный на регистрах R4 и R6, будет
считать количество проехавших автомобилей, обнуляясь каждый час, а
информация будет сравниваться с хранимой в памяти и обновляться. Также
информация будет обновляться каждые сутки.

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Микропроцессоры и микропроцессорные системы являются основой построения
электронных устройств с заданными функциональными свойствами. Решающими
факторами при проектировании таких устройств являются удобство
практической эксплуатации и новый набор качественных характеристик
(более высокое быстродействие, точность, новые функциональные
возможности) по сравнению с домикропроцессорным вариантом реализации
подобного устройства. В таком варианте изделие функционирует автономно и
не требует постоянного вмешательства человека.

Данный курсовой проект позволил сделать серьёзные упражнения в
применении знаний, полученных в процессе изучения дисциплины
“Микропроцессорные устройства и системы”.

7. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

ОС ТАСУР 6.1-97. Работы студенческие учебные и выпускные
квалификационные. Общие требования и правила оформления.

Шарапов А. В. Микропроцессорные устройства и системы. Методические
указания к выполнению курсового проекта. – Томск: ТУСУР, 1998. – 39 с.

Шарапов А. В. Примеры решения схемотехнических задач. Учебное пособие. –
Томск: ТИАСУР, 1994. – 141 с.

Шарапов А. В. Цифровая и микропроцессорная техника: Учебное пособие. 2-е
изд., перер. и доп. – Томск: Изд-во Том. Ун-та, 1997. – 108 с.

Токхайм Р. Микропроцессоры: Курс и упражнения/ Пер. С англ., под ред. В.
Н. Грасевича. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 336 с.

Приложение А

Листинг управляющей программы

Основная программа:

ORG 00H;начальный адрес программы

CLR A;очистка аккумулятора

;начальная загрузка счетчика часов

MOV R5,A;начальная загрузка

MOV R7,A;счетчика минут

MOV P2,A;начальная загрузка счетчика секунд

MOV R2,#1;загрузка

MOV R1,#1;счетчиков генератора

MOV TH1,#156;секундных импульсов

MOV TMOD,#20H;T/C1 в режиме 2

MOV IE,#8DH;разрешение прерываний от T/C1

SETB TR1;старт таймера T/C1

SJMP MAIN;Переход к основной программе

;—–====== П/п обслуживания прерывания от T/C1 =====——–

ORG 1BH;вектор прерывания

PUSH PSW;задержка

DJNZ R2,EXIT;в одну

MOV R2,#1;секунду

DJNZ R1,EXIT;

MOV R1,#1;

PUSH ACC;

JNB T0,M1;коррекция минут

JNB T1,M2;коррекция часов

MOV A,R7;счетчик секунд

ADD A,#1;

DA A;

MOV R7,A;

CJNE R7,#60H,M3;

MOV R7,#0;

M1:MOV A,R5;счетчик минут

ADD A,#1;

DA A;

MOV R5,A;

CJNE R5,#60H,M3;

MOV R5,#0;

M2:CALL COMP;Запуск п/п выявления мах кол-ва а/м.

MOV R4,#0 ;Обнуление количества а/м,

MOV R6,#0;проехавших через мост за час.

MOV A,R3;Счетчик часов.

ADD A,#1;

DA A;

MOV R3,A;

CJNE R3,#24H,M3;

MOV R3,#0;Установка 0 (24) часов.

MOV R4,#0;Обнуление количества а/м, проехавших

MOV R6,#0 ;через мост, с началом новых суток.

M3:MOV P1,R3;Вывод информации .

MOV P2,R5;индикаторы.

POP ACC;Восстановление аккумулятора.

EXIT:POP PSW;Восстановление регистра PSW.

RETI;Возврат из п/п.

;—–======== Основная программа. ========———-

MAIN:MOV R4,#0;Обнуление

MOV R6,#0;количества а/м.

MOV P0,#0FFH;Сброс триггеров

SETB RD;Сброс счетчика.

NOP ;Задержка в 1мкс (для срабатывания CT)

CLR RD;

MOV P0,#0;Восстановление работы триггеров.

SETB WR ;Импульс переключения линий с датчиков.

MOV SP,#100;Установка указателя стека.

BEGIN:MOV B,#4;Число датчиков.

MOV R0,#1;R0=1.

CYCLE:CLR WR;Импульс переключения линий с датчиков.

NOP;Задержка в 1мкс (для срабатывания CT и MS).

JNB INT0,J11;Опрос линии порта (проверка состояния датчиков).

MOV P0,R0;Сброс соответсвующего триггера датчика

CALL SUM;Вызов п/п суммипрвания.

MOV P0,#0;Восстановление счетнго режима триггера

J11:MOV A,R0;A=R0.

RL A;Пестановка сбрасывающего бита триггеров.

MOV R0,A;R0=A.

SETB WR;Импульс переключения линий с датчиков.

DJNZ B,CYCLE;B=B-1. If B<>0, то переход на новый цикл

;опроса датчиков.

JB INT1,J2;Если INT1=1, то J2,

CALL DSPLY; иначе вызов п/п вывода инф-ции на

;внешнее устройство.

J2:SJMP BEGIN;Переход на начало опроса датчиков.

;П/п суммирования количества прошедшего транспорта.

SUM:MOV A,R6;Суммирование десятков.

ADD A,#1;A=A+1.

DA A;Десятичная коррекция.

MOV R6,A;R6=A.

JNC S1;Если С<>1, то S1,

MOV A,R4; иначе прибавить 1 к сотням.

ADD A,#1;A=A+1.

DA A;Десятичная коррекция.

MOV R4,A;R4=A.

S1:RET;Возврат из п/п.

;——-===== П/п сравнения количесва а/м, прошедших ранее, ======—–

;с прошедшими в этот час.

COMP: MOV A,R0;Сохранение R0

PUSH ACC;в стеке.

MOV R0,#20H;Адрес хранения младшего байта максимального

;количеств а/м.

MOV A,R6;A=R6.

SUBB A,@R0;[email protected]

JC C1;Если содержимое @R0>A, то переход к C1,

MOV A,R6;иначе записать

MOV @R0,A;в память мах. кол-во а/м.

C1:INC R0;Увеличение указателя памяти.

MOV A,R4;A=R4.

SUBB A,@R0;

JC C2;

MOV A,R4;

MOV @R0,A;

INC R0;

MOV A,R3;

MOV @R0,A;

POP ACC;Восстановление

MOV R0,A;R0 из стека.

C2:RET;Возврат из п/п

;———======= П/П ВЫВОДА ДАННЫХ НА ВНЕШ. УСТР-ВО ========——–

DSPLY:MOV R0,#20H;Начальный адрес данных.

MOV SBUF,@R0;Вывод данных ч/з последовательный порт

INC R0;Увеличение указателя памяти.

MOV SBUF,@R0;

INC R0;

MOV SBUF,@R0;

INC R0;

RET;Возврат из п/п.

END

Приложение Б

Карта прошивки памяти программ

0: 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: A: B: C: D: E: F:

0000: 99 00 9A 0FD5 0E 03 F0 A9 0D 47 A8 0C 68 A8 C5

0010: 26 10 27 A8 A9 AA AB AC AE BD05 36 1B 14 42 14

0020:53 FD 47 53 0F AD FE 47 53 F0 6DAD39 FE 53 F0

0030: 3A47 AED5 69 C5 F6 3E FD D5 68 C5 E6 40 14 6F

0040: 04 10 28 03 01 57 28 29 13 00 57 29 BF 2F EF4E

0050: 26 42 83 2A 68 57 2A 2B 79 57 2B 2C 13 00 57 B2

0060: 6E2C2D 03 01 57 2D 2E 13 00 57 2E 04 53 83 56

0070: 6F 23 FE 9F 46 74 23 01 8F 83 FF FF FF FF FF FF

0080: FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF

0090: FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF

00A0:FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF

00B0:FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF

00C0:FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF

00D0:FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF

00E0:FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF

00F0:FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020