Л.А. Торгонский Проектирование

Л.А. Торгонский
Проектирование микроконтроллеров
2011
2
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)
Л.А. Торгонский
Проектирование микроконтроллеров
Методические указания
по курсовому проектированию дисциплины
''Проектирование центральных и периферийных устройств ЭВС'' для
студентов специальности 210202 - “Проектирование и технология
электронно-вычислительных средств» и бакалавров по направлению 211000
«Конструирование и технология электронных средств» по профилю
«Проектирование и технология электронно-вычислительных средств».
2011
3
ББК 32.96
УДК 681.58:681.32
Торгонский Л.А. Проектирование микроконтроллеров: Методические
указания по курсовому проектированию дисциплины. ''Проектирование
центральных и периферийных устройств ЭВС', – Томск: ТУСУР, 2011.- 11 с.
Методические указания содержат требования к составу проекта и
содержанию его документов. Приведен рекомендуемый перечень тем для
проектирования и список рекомендуемой к применению литературы. В
приложениях представлены справочные материалы по проектированию
микроконтроллеров. Методические указания предназначены для студентов
специальности 210202 - «Проектирование и технология электронновычислительных средств» и для студентов обучающихся по направлению
подготовки бакалавра 211000 «Конструирование и технология электронных
средств» по профилю «Проектирование и технология электронновычислительных средств».
.
© Торгонский Л.А 2011
© ТУСУР, каф. КИБЭВС
4
Содержание
1. Введение
2. Цель и задачи курсового проектирования
3. Тематика курсового проектирования
4. Состав, содержание, защита проекта
5 Учебно-методическая литература
Приложение А. Состав рубрик основной части
пояснительной записки.
Приложение Б. Бланк задания на проектирование
Приложение В. Перечень тем курсовых проектов
5
5
5
6
6
8
9
10
5
1.Введение
Выполнение курсового проекта является заключительным этапом в
изучении дисциплины «Проектирование центральных и периферийных
устройств ЭВС» На этом этапе студент приобретает навыки
самостоятельной работы по разработке аппаратных и программных
средств контроллеров на основе использования технической, справочной
литературы и нормативно-технической документации
В пособии рассмотрены основные задачи курсового проектирования,
требования к составу и оформлению текстовых и графических документов
курсового проекта.
В методических указаниях приведены обобщенные сведения об
источниках проектирования и рекомендации по выполнению курсового
проекта.
2. Цель и задачи курсового проектирования
Целью курсового проектирования является закрепление полученных
знаний при изучении теоретической части курса и
приобретение
практических навыков проектирования.
Цель достигается исполнением проекта по исходному техническому
заданию, которым предусматривается:
- анализ ограничений и степени свободы выбора решений;
- принятие и аргументация технических решений по аппаратному
составу и процессу управления;
- проектированием функциональной схемы, алгоритма, и программы
управления контроллера;
- подготовкой комплекта конструкторских документов на контроллер с
учетом требований действующих стандартов.
3. Тематика и содержание курсового проекта
Курсовой проект дисциплины '' Проектирование центральных и
периферийных устройств ЭВС посвящён вопросам
проектирования
микроконтроллеров приборов бытового и производственного назначения.
Регламент проектирования соответствует этапу выполнения эскизного
проекта с исполнением функциональной электрической схемы контроллера и
пояснительной записки с обоснованием и описанием принятых решений по
аппаратно – программному сопровождению контроллера для обеспечения
функционирования в процессе эксплуатации и отладки. Состав рубрик
основной части пояснительной записки проекта регламентируется
Приложением А настоящих методических указаний.
Общие требования к содержанию и составу проекта определены в
задании на проектирование контроллера (см. Приложение Б).
В процессе проектирования автору проекта надлежит, руководствуясь
требованиями задания, теоретическими знаниями,
практическими
6
навыками, используя научно-технические источники и нормативнотехническую документацию по теме проекта, разработать графические и
текстовые документы проекта и защитить принятые технические решения.
Каталог тем к проектированию приведен в Приложении В.
4. Состав, содержание и защита проекта
Курсовой проект состоит из комплекта чертежей и пояснительной
записки.
Требования к содержанию проекта и его пояснительной записки
определены Приложениями А, Б, В настоящих методических указаний.
Оформление документов проекта должно соответствовать требованиям
образовательного стандарта ОС ТУСУР 6.1-99. и стандартов ЕСКД, ЕСПД.
Законченный и подписанный студентом проект (пояснительная
записка и чертежи) сдается руководителю за два-три дня до защиты проекта.
После проверки чертежей и пояснительной записки руководитель
подписывает документы проекта и назначает срок защиты. В случае
необходимости руководитель фиксирует замечания по проекту для
доработки или к защите проекта.
Если проект возвращается на доработку, то после доработки проект
должен быть возвращен с предыдущими замечаниями.
Перед защитой проект возвращается студенту для ознакомления с
замечаниями.
На доклад по защите проекта отводится 5-7 минут. В докладе следует
обосновать состав, содержание и результаты выполненных работ по
проектированию аппаратных и программных средств контроллера. В ходе
защиты автору проекта могут быть заданы вопросы по содержанию проекта
и теоретическим разделам дисциплины.
По итогам защиты комиссия принимает решение по оценке проекта.
Оценка проекта объявляется по завершению заседания комиссии и
проставляется в зачетной книжке студента.
В случае неудовлетворительной защиты проект возвращается на
доработку и в последующем представляется на общих основаниях к защите.
5. Учебно- методическая литература
Основная литература:
1 Торгонский Л.А., Коваленко П.Н. Проектирование центральных и
периферийных устройств ЭВС. Микропроцессорные ЭВС: Учебное пособие/
Л.А. Торгонский, П.Н. Коваленко,- Томск: ТУСУР, 2012.-230 с.
Электронный ресурс - http://kibevs.tusur.ru/sites/default/files/upload/manuals
/Torgonski_PC/Torgonski_PCPU_p2.pdf
7
2 Шарапов А. В. Проектирование микропроцессорных устройств :
руководство к выполнению курсовых проектов (в том числе ГПО) для
студентов специальности "Промышленная электроника" / А. В. Шарапов. Томск : ТУСУР, 2009. - 74 с. : ил. - Библиогр.: с. 74. (61 экз. в библ.).
3. Торгонский Л.А. Проектирование центральных и периферийных
устройств ЭВС. Микропроцессорные ЭВС.. Лабораторный практикум. –
Томск: ТУСУР, 2012 г.- 99 с.Электронный ресурсДополнительная литература
4. Микропроцессоры: В 3-х кн. Кн. 1 Архитектура и проектирование
микроЭВМ. Организация вычислительных процессов: Учеб. для
втузов/В.Д.и др.; Под ред. Л.Н.Преснухина,- Мн.: Выш. шк., 1987.- 414 с.: ил.
5. Микропроцессоры: В 3-х кн. Кн. 2 Средства сопряжения.
Контролирующие и информационно-управляющие системы: Учеб. для
втузов/В.Д.Вернер, Н.В. Воробьёв и др.; Под ред. Л.Н.Преснухина,- Мн.:
Выш. шк., 1987.- 303 с.: ил.
6.Сташин В.В. и др. Проектирование цифровых устройств на
однокристальных микроконтроллерах / В.В. Сташин, А.В. Урусов, О.Ф.
Мологонцева. - М.: Энергоатомиздат, 1990 г. - 224 с.
7.Однокристальные микроЭВМ. Справочник/ Боборыкин А.В.,
Липовецкий Г.П. и др. – М.: МИКАП, 1994г.- 400с.:ил
8. Документация на микроконтроллеры фирм Intel www.intel.com,
www.atmel.com, www.microchip.com
9.Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических
величин: (Измерительные преобразователи), Учебное пособие для вузов.- Л.:
Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1983.- 320с.,ил.
8
Приложение А
(справочное)
Состав рубрик основной части пояснительной записки
Разделы и подразделы ПЗ
1. Потребительские свойства контроллера.
1.1.Назначение.
1.2.Технические показатели. Режимы.
1.3.Средства диалога. Пульт.
1.4.Инструкция по применению.
2. Датчики и исполнительные органы контроллера.
2.1.Состав датчиков.
2.2. Принцип действия (кинематическая, функциональная схемы
датчиков, предполагаемые диапазоны и значения выходных сигналов и
входных воздействий).
2.3. Состав исполнительных органов.
2.4. Принцип действия (кинематические и функциональные схемы
исполнительных органов, предполагаемые ограничения на входные сигналы
и ожидаемую реакцию).
2. Элементная база контроллера.
3.1. Мотивация функционального состава контроллера.
3.2.Функциональные
узлы
контроллера
(УГО,
описание
входов/выходов, состояний, ограничения на параметры).
4. Обоснование и описание схемы контроллера.
5. Алгоритм функционирования.
5.1.Исходные представления к алгоритму.
5.2.Схема алгоритма (с комментариями, отношения объектов схемы к
кинематике прибора и функциональной схеме контроллера).
6. Программное обеспечение контроллера.
6.1.Исходные соглашения. Программные модели контроллера.
6.2 Характеристика состава и объектов программы управления.
6.3.Программа "Монитор" контроллера.
7. Оценка объемов ОЗУ, ПЗУ. Распределение адресного пространства.
8. Технические средства и технология отладки (краткая
характеристика аппаратной и программной сред контроллера).
9
Приложение Б
(справочное)
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)
Задание
на куpсовое пpоектиpование по дисциплине
“Проектирование центральных и периферийных
устройств ЭВС"
Студенту_______________________________________________________
Гpуппа ______________ Факультет ___________________________________
1. Тема пpоекта ___________________________________________________
2. Сpок сдачи законченного пpоекта ________________________________
3. Исходные данные к пpоекту______________________________________
3.1.Потpебительские свойства и паpаметpы пpибоpа, оснащаемого
микpопpоцессоpом (назначает автоp пpоекта и представляет к
согласованию задания).
3.2. Число объектов контpоля - не менее 3.
3.3. Число объектов упpавления - не менее 3.
3.4. Микропроцессор и пpочие элементы функционального состава
контроллера пpибоpа (выбирает на уpовне архитектуры, функциональных
назначений, сигнальных описаний автор проекта).
4. Содеpжание пояснительной записки (пеpечень подлежащих проpаботке
вопpосов)_______________________________________________________
4.1.Общие pазделы исполнить согласно требованиям ОС ТУСУР 6.1.-99.
4.2. Состав pубpик содеpжания основной части пpоекта исполнить в
соответствии с Приложением А методических указаний.
5. Пеpечень гpафического матеpиала:
5.1.Схема электpическая функциональная контpоллеpа (фоpмат А3).
5.2. Алгоpитм функциониpования контpоллеpа (рисунки формат А4)
Дата выдачи задания: ________
Pуководитель __________________
(подпись)
___________________________________________________________
(должность, Ф.И.О)
Задание пpинял к исполнению __________ __________________
(дата)
(подпись)
10
Приложение В
(справочное)
Перечень тем курсовых проектов
Контроллеры приборов:
Функции:
1.Стиральной машины _______________ ________________________
2.Электоплиты _______________________________________________
3.Пылесоса___________________________________________________
4.Чайника____________________________________________________
5.Бытовой ванны______________________________________________
6.Детской ванны_______________________________________________
7.Электрополотенца____________________________________________
8.Бытового термометра_________________________________________
9.Бытовой метеостанции________________________________________
10.Электроутюга_______________________________________________
11.Духового шкафа_____________________________________________
12.Холодильника_______________________________________________
13.Кухонного таймера___________________________________________
14.Бытового санузла____________________________________________
15.Общественного санузла_______________________________________
16.Приборов освещения_________________________________________
17.Охранной сигнализации квартиры______________________________
18.Охранной сигнализации общественного объекта__________________
19.Кондиционера_______________________________________________
20.Бытового тонометра__________________________________________
21.Фена_______________________________________________________
22.Кухонного комбайна__________________________________________
23.Фотоаппарата________________________________________________
24.Плеера______________________________________________________
25.Измерителя длины____________________________________________
26.Шахматных часов____________________________________________
27.Обнаужителя скрытой проводки________________________________
28.Пульт дистанционного управления ТВ___________________________
29 Печатающего устройства______________________________________
30.Ксерокса____________________________________________________
31.Счетчика электрической энергии________________________________
32.Расходомера горячей и холодной воды___________________________
33.Измерителя токов и напряжений________________________________
34.Измерителя электрической емкости_____________________________
34.Измерителя индуктивности и сопротивления______________________
35.Тестера биполярных транзисторов_______________________________
36.Тестера полевых транзисторов__________________________________
37.Спутника пешехода___________________________________________
38.Спутника туриста (пешехода, велотуриста)_______________________
11
39.Гидропонной минитеплицы___________________________________
40.Зарядного устройства________________________________________
41.Измерителя расстояний______________________________________
42.Измерителя скорости________________________________________
43.Измерителя длины __________________________________________
44.Автоответчика______________________________________________
45.Записной книжки (с вызовом, напоминанием)____________________
46. Детских игрушек: планетохода, куклы, водного катера____________
49.Партнёра огородника.________________________________________
50.Теплицы___________________________________________________
51.Минипекарни_______________________________________________
52.Радиобазы телефона_________________________________________
53.Электроняни_______________________________________________
54.Кодового замка_____________________________________________
55.Пульта дистанционного управления осветительными приборами ___
56. Дистанционного регулятора сетевой мощности__________________
Дополнительные темы проектов по дисциплине
1.Обучающие системы;_________________________________
2 Учебные макеты и стенды;_____________________________
3 Интегрированные системы отладки контроллеров;_________
4 Контроллеры систем управления________________________
5 Адаптация интегрированных систем отладки к учебным занятиям;