Министерство науки и высшего образования РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
РЫБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени П. А. СОЛОВЬЕВА
Факультет радиоэлектроники и информатики
Кафедра электротехники и промышленной электроники
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
«Устройство на микроконтроллере»
по дисциплине: Основы микропроцессорной техники
Студент группы Союнов О. Н.
Руководитель, доцентЛобацевич К. Л.
Рыбинск 2019
Оглавление
Введение
1. Перевод чисел в разные системы счисления
2. Разработка схемы устройства на логических элементах
3. Разработка логического устройства на 4 входа и 3 выхода по заданной таблицы истинности
4. Разработка микропроцессорного устройства на основе микроконтроллера Atmel Attiny 2313
Заключение
Список использованных источников
Приложения
Введение
Курсовой проект включает в себя четыре вида заданий, которые позволяют продемонстрировать знания разных областей дисциплины. Для успешного выполнения курсовой работы студенту необходимо уметь преобразовывать числа из одной системы счисления в другую без использования электронных калькуляторов, работать со схемами логических устройств и их таблицами истинности. Ключевой задачей курсового проекта является разработка микропроцессорного устройства, выполняющего конкретные функции. Необходимо выбрать соответствующую элементную базу, разработать и оформить по ЕСКД принципиальную схему, создать модель в программе Proteus, программу контроллера в среде Atmel Studio.
Перечень условных обозначений и символов
|
ЕСКД |
- |
Единая система конструкторской документации |
|
|
BIN |
- |
Двоичное число |
|
|
DEC |
- |
Десятичное число |
|
|
HEX |
- |
Шестнадцатеричное число |
1. Перевод чисел в разные системы счисления
В таблице 1.1 дана числа в разных системах счисления. Необходимо число из одной системы счисления преобразовать в числа двух других систем счисления. При этом необходимо показать все этапы расчетов.
Таблица 1.1 - Задание №1 по варианту 15
|
№ вар |
число 1 DEC |
число 2 DEC |
число 3 BIN |
число 4 BIN |
число 5 HEX |
число 6 HEX |
|
|
15 |
51 |
168 |
01100101 |
01110101 |
8D |
54 |
Перевод чисел из десятичной системы в двоичную выполняется делением по модулю 2 исходного числа и записью на каждом шаге остатка в ответ в соответствующую позицию.
Преобразуем число 1 DEC (десятичное) 51 в число 1 BIN (двоичное). Ход преобразования получаем путем на деления на основание 2.
|
51 |
2 |
|||||
|
50 |
25 |
2 |
||||
|
1 |
24 |
12 |
2 |
|||
|
1 |
12 |
6 |
2 |
|||
|
0 |
6 |
3 |
2 |
|||
|
0 |
2 |
1 |
||||
|
1 |
Итог преобразования: 5110=001100112
Преобразуем число 2 DEC (десятичное) 168 в число 2 BIN (двоичное). Ход преобразования получаем путем на деления на основание 2.
|
168 |
2 |
|||||||
|
168 |
84 |
2 |
||||||
|
0 |
84 |
42 |
2 |
|||||
|
0 |
42 |
21 |
2 |
|||||
|
0 |
20 |
10 |
2 |
|||||
|
1 |
10 |
5 |
2 |
|||||
|
0 |
4 |
2 |
2 |
|||||
|
1 |
2 |
1 |
||||||
|
0 |
Итог преобразования: 16810=101010002
Перевод чисел из десятичной системы в шестнадцатеричную выполняется делением по модулю 16 исходного числа и записью на каждом шаге остатка в ответ в соответствующую позицию.
Таблица 1.2 - Соответствия обозначения Чисел10 и Чисел16
|
DEC |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
|
HEX |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
Преобразуем число 1 DEC (десятичное) 51 в число 1 HEX (шестнадцатеричное). Ход преобразования получаем путем на деления на основание 16.
|
51 |
16 |
|
|
48 |
3 |
|
|
3 |
Итог преобразования: 5110=3316
Преобразуем число 2 DEC (десятичное) 168 в число 2 HEX (шестнадцатеричное). Ход преобразования получаем путем на основание 16.
|
168 |
16 |
|
|
160 |
10 |
|
|
8 |
Итог преобразования: 16810=A816
Преобразуем число 3 BIN (двоичное) 01100101 в число 3 DEC (десятичное).
011001012=0*27+1*26+1*25+0*24+0*23+1*22+0*21+1*20=0*128+1*64+1*32+0*16+0*8+1*4+0*2+1*1=10110
Итог преобразования: 011001012=10110
Преобразуем число 4 BIN (двоичное) 01110101 в число 4 DEC (десятичное).
011101012=0*27+1*26+1*25+1*24+0*23+1*22+0*21+1*20=0*128+1*64+1*32+1*16+0*8+1*4+0*2+1*1=11710
Итог преобразования: 011101012=11710
Перевод двоичных чисел в шестнадцатеричную систему счисления выполняется разбиением исходного двоичного числа на группы по 4 бита, начиная с младшего разряда и переводя отдельно каждую из групп (4 бита) в шестнадцатеричный эквивалент.
Преобразуем число 3 BIN (двоичное) 01100101 в число HEX (шестнадцатеричное).
011001012=(01102)(01012)=
=(0*23+1*22+1*21+0*20)(0*23+1*22+0*21+1*20)=
=(616)(516)=6516
Итог преобразования: 011001012=6516
Преобразуем число 4 BIN (двоичное) 01110101 в число 4 HEX (шестнадцатеричное).
011101012=(01112)(01012)=
=(0*23+1*22+1*21+1*20)(0*23+1*22+0*21+1*20)=
=(716)(516)=7516
Итог преобразования: 011101012=7516
Перевод шестнадцатеричных чисел в двоичную систему счисления заключается в представлении каждой цифры шестнадцатеричного числа в его двоичном эквиваленте и записью в ответ полученных групп по 4 бита, начиная с младшего разряда.
Преобразуем число 5 HEX (шестнадцатеричное) 8D в число 5 BIN (двоичное).
8D 16=(8 16)( D 16)=(810)(1310)=(10002)(11012)=100011012
Итог преобразования: 8D 16=100011012
Преобразуем число 6 HEX (шестнадцатеричное) 54 в число 6 BIN (двоичное).
5416=(516)(416)=(510)(410)=(1012)(1002)=10101002
Итог преобразования: 5416=010101002
Перевод шестнадцатеричных чисел в десятичную систему счисления заключается в суммировании произведений значения цифр в десятичном эквиваленте в каждой позиции на соответствующую степень числа 16.
Преобразуем число 5 HEX (шестнадцатеричное) 8D в число 5 DEC (десятичное).
8D16=8*161+D*160=128+13=14110
Итог преобразования: 8D 16=14110
Преобразуем число 6 HEX (шестнадцатеричное) 54 в число 6 DEC (десятичное).
5416=5*161+4*160=80+4=8410
Итог преобразования: 5416=8410
2. Разработка схемы устройства на логических элементах
Дана схема устройства на логических элементах, которое имеет 5 входов (X1-X5) и 4 выхода (Y1-Y4). В таблице 2.1 даны типы соответствующих логических элементов схемы и на рисунке 2.1 дана схема устройства.
Таблица 2.1 - Задание №2 по варианту 15
|
№ Вар |
№ Схемы |
Тип логического элемента |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|||
|
15 |
2 |
2или-не |
3и-не |
2или |
3и-не |
2или |
4и |
Рисунок 2.1 - Схема №2
Из полученных данных с таблицы 2.1 и с рисунка 2.1 мы построим схему устройства на логических элементах (рисунок 2.2).
Рисунок 2.2 - Схема устройства на логических элементах
Таблица 2.2 - Выходы логических элементов
|
Логический элемент 2ИЛИ-НЕ номер 1 |
||
|
Логический выход Y1 и логический элемент 3И-НЕ номер 2 |
||
|
Логический элемент 2ИЛИ номер 3 |
||
|
Логический выход Y2 и логический элемент 2ИЛИ номер 5 |
||
|
Логический выход Y3 и логический элемент 3И-НЕ номер 4 |
||
|
Логический выход Y4 и логический элемент 4И номер 6 |
Перечень элементов схемы составлено исходя из того, что микросхемы серии 1554 могут содержать несколько однотипных логических элементов.
Таблица 2.3 - Логические элементы схемы и их реализация в серии 1554
|
Обозначение микросхемы |
Логический элемент |
Микросхема серии 1554 |
Количество |
|
|
DD1 |
2ИЛИ-НЕ |
1554ЛЕ1ТБМ |
1 |
|
|
DD2 |
3И-НЕ |
1554ЛА4ТБМ |
1 |
|
|
DD3 |
2ИЛИ |
1554ЛЛ1ТБМ |
1 |
|
|
DD4 |
4И |
1554ЛИ6ТБМ |
1 |
Составлена таблица истинности для данного устройства с указанием значений выходов по всем элементам схемы.
Таблица 2.4 - Таблица истинности устройства
|
Входы |
Выходы логических элементов |
Выходы |
||||||||||||||
|
№ |
X1 |
X2 |
X3 |
X4 |
X5 |
Yx1 |
Yx2 |
Yx3 |
Yx4 |
Yx5 |
Yx6 |
Y1 |
Y2 |
Y3 |
Y4 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
3 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
5 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
6 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
7 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
8 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
9 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
10 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
11 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
12 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
13 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
14 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
15 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
16 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
17 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
18 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
19 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
20 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
21 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
22 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
23 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
24 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
25 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
26 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
27 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
28 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
29 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
30 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
31 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
32 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |