Материал: Цифровое реле сопротивления с эллиптической характеристикой срабатывания

Цифровое реле сопротивления с эллиптической характеристикой срабатывания

Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

"Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова"

Электротехнический факультет

Кафедра электрических и электронных аппаратов

Курсовая работа

Цифровое реле сопротивления с эллиптической характеристикой срабатывания

Выполнил студент

группы ЭТ-21-07:

Кузнецов А.А.

Руководитель работы

к.т.н., доцент:

Костерин В.А.

Чебоксары 2010 г.

Содержание

цифровой реле микропроцессор дешифрация

1. Задание на проектирование

. Карта памяти микропроцессорной системы

. Структурная схема МПС и её описание

.1 Описание МП системы

.2 Работа МП ADuC812 с памятью

.3 Работа с клавиатурой и индикацией

.4 Работа с дискретными входами и кнопками управления

.5 Работа со светодиодными индикаторами и выходными реле

. Условное графическое обозначение, краткое описание, назначения выводов

.1 Однокристальный микроконтроллер ADuC812

.2 Оперативное запоминающее устройство КР537РУ17

.3 Дешифратор-демультиплексор с инверсией на выходе КР1554ИД7

.4 Восьмиразрядный регистр КР1554ИР22

.5 Приемопередатчик КР1554АП6

.6 Программируемое интерфейсное КР580ВВ55

. Синтез схем дешифрации адресов

.1 Дешифрация БИС ОЗУ

.2 Дешифрация БИС КР580ВВ55

.3 Дешифрация БИС КР1554ИР22

.4 Дешифрация БИС КР1554АП6

. Принципиальная схема устройства и ее описание

. Таймеры-счетчики

. Временные диаграммы

. Расчет нагрузочных способностей БИС

. Расчет элементов схемы

.1 Схема сброса

.2 Расчёт дискретных входов

.3 Семисегментные индикаторы

.4 Расчет схемы управления выходным реле

.5 Расчет цепи светодиодов сигнализации

.6 Расчет активных полосовых фильтров

Список использованной литературы

1. Задание на проектирование

Вариант №32

Цифровое реле сопротивления с эллиптической характеристикой срабатывания

2. Карта памяти микропроцессорной системы

Микропроцессор (МП) ADuC812 использует гарвардскую архитектуру, в которой пространства памяти программ и данных представляют раздельные поля. Объем каждого поля может быть до 64Кб. ADuC812 включает в себя внутреннее ЭРПЗУ, которое представляет собой два массива FLASH/EE памяти.

Для пользователя доступно 640 байт встроенной в МП электрически перепрограммируемой неразрушимой памяти данных FLASH/EE. Она может использоваться как неразрушимая память данных общего применения. Доступ к данной памяти осуществляется через группу из шести регистров специального назначения. Так же имеется 8Кб внутренней FLASH/EE памяти программ в нижней части 64Кб полной памяти. Используется для пользовательского кода и программ без необходимости установки внешней памяти ПЗУ.

Распределение пространства памяти в микропроцессорной системе (МПС) для организации ОЗУ удобно показывать с помощью карты памяти (рис.1), на которой указывается расположение в пространстве памяти запоминающих устройств ОЗУ с указанием их адресов.

По заданию объем ОЗУ составляет 48 Кбайт, начальный адрес 0000H. Следовательно, для организации памяти ОЗУ потребуется 6 БИС серии КР537РУ17 емкостью 8Кx8, тогда конечный адрес будет ВFFFH.

Рис. 1. Карта памяти.

3. Структурная схема МПС и её описание

.1 Описание МП системы

Центральным процессором в данной микропроцессорной структуре (МПС) является однокристальный микроконтроллер (ОМК) ADuC812 фирмы Analog Devices.

К входам ОМК XTAL1 и XTAL2 подключается кварцевый резонатор ZQ1, обеспечивающий стабилизацию частоты внутреннего генератора тактовых импульсов (ГТИ).

Для сброса МП и установки его в начальное состояние используется "Схема сброса", содержащая в себе RC-цепочку и инвертор КР1554ЛН1.

Для обмена информацией между МПС и пультом управления по последовательному каналу к входам RxD и TxD подключен интерфейс "ТП-20 мА".

В данной структуре используется совмещенная шина адреса/данных. Байты данных передаются по двунаправленному порту P0, причем тут же формируется и младший байт адреса при обращении к внешней памяти системы. Адрес защелкивается в регистре по стробу ALE. Двунаправленный порт P2 используется для передачи старшего байта адреса.

В качестве регистра-защелки порта Р0 используется восьмиразрядный регистр с параллельным входом и третьим состоянием выходов КР1554ИР22. По стробу сигнала ALE подаваемого на вход WR, регистр защелкивает адрес. Так как вход 0E постоянно замкнуты на общую шину питания, младший байт адреса (А0-А7) сразу отображается на выходах регистров. Так же регистр увеличивает нагрузочную способность шины адреса.

На порт Р2 "вешаем" восьмиразрядный шинный формирователь (ШФ) с параллельным входом и третьим состоянием выходов КР1554АП6. Так как вход 0E постоянно замкнуты на общую шину питания и на вход Т подаётся лог. 1, то старший байт адреса (А8-А15) сразу отображается на выходах ШФ. Так же ШФ увеличивает нагрузочную способность шины адреса.

Дешифратор КР1554ИД7 используется для дешифрации адреса и выбора микросхем.

Программируемый контролер индикации и клавиатуры КР580ВВ55 используется для подключения к МПС клавиатуры и 6 семисегментных светодиодных индикаторов

"Усилитель" представляет собой транзисторные ключи, которые усиливают сигналы, подаваемые КР580ВВ55 для выбора соответствующего семисегментного индикатора.

Входные трансформаторы на аналоговых входах обеспечивают гальваническую развязку внешних входных цепей и внутренних цепей МПС, служат для преобразования токовых сигналов в сигналы напряжения приемлемого для МПС уровня.

Полосовые фильтры предназначены для селекции сигнала частотой 50Гц и отброса гармонических составляющих. Фильтр представляет собой операционный усилитель с многоконтурной обратной связью.

.2 Работа МП ADuC812 с памятью

Так как шина адреса и шина данных совмещены, для их разделения во времени служит регистр КР1554ИР22, который по стробу сигнала ALE фиксирует младший байт адреса. Дешифрирует адрес дешифратор КР1554ИД7. На адресных входах дешифратора будет двоичный код БИС, а на выходе - десятичный номер корпуса примет низкий уровень и соответствующая БИС будет выбрана. Одновременно с этим, на адресных входах БИС памяти будет двоичный адрес ячейки памяти, к которой производиться обращение. При чтении данных сигнал  будет иметь низкий уровень, а  - высокий. При записи данных сигнал , напротив, будет иметь низкий уровень.

3.3 Работа с клавиатурой и индикацией

Клавиатура 34 подключается к контроллеру КР580ВВ55. Контроллер освобождает МП от задачи постоянного сканирования клавиатуры и поддерживает вывод цифровой информации на семисегментный светодиодный индикатор. При нажатии кнопки на клавиатуре, контроллер запоминает во встроенном ОЗУ код нажатой кнопки и вырабатывает сигнал "Запрос на прерывание" INT. Кроме того, в контроллере имеется оперативное запоминающее устройство отображения 16 слов x 8 разрядов, в котором храниться код символов выводимых на семисегментные индикаторы. Записывается и считывается информация через шину данных по управляющим сигналам  и . Выбор БИС КР580ВВ55 производиться по низкому уровню сигала .

.4 Работа с дискретными входами и кнопками управления

Дискретные входы и кнопки управления подключены через шинный формирователь КР1554АП6 к шине данных МПС. При выборе формирователя управляющими сигналами  и  происходит считывание двоичного кода, который соответствует входным сигналам от дискретных входов с выходов ШФ на шину данных МПС.

.5 Работа со светодиодными индикаторами и выходными реле

Выходные реле и светодиоды сигнализации подключаются к шине данных МПС через регистр КР1554ИР22. Светодиоды подключается к выходам регистра через токоограничивающие резисторы, а реле - через транзисторные ключи. При выборе регистра, который осуществляется по сигналам  и , в нем защелкивается двоичный 8 разрядный код, поступающий по шине данных от МП. Каждый разряд этого кода соответствует реле либо светодиодному единичному индикатору, поэтому их состояние зависит от значения кода.

4. Условное графическое обозначение, краткое описание, назначения выводов

.1 Однокристальный микроконтроллер ADuC812

Таблица 1

.2 Оперативное запоминающее устройство КР537РУ17

БИС К537РУ17 - ОЗУ с организацией 4Кх8. Требует источник оперативного питания 5В и имеет время доступа от 15 до 100 нс. Выпускается в корпусах CERDIP28, PDIP28, SOJ28. Напряжение питания +5В. Емкость адресного входа 8пФ. УГО приведено на рис.3, а назначения выводов таблице 2.

Рис. 3 УГО К537РУ17

Таблица 2

4.3 Дешифратор-демультиплексор с инверсией на выходе КР1554ИД7

Представляет собой дешифратор демультиплексор из 3 в 8. УГО приведено на рис. 4. Назначение выводов и режимы работы определены в соответствующих таблицах 3, 4.

Рис. 4. УГО КР1554ИД7.

Таблица 3

Таблица 4