ЭУМК по дисциплине "Проектирование проблемно-ориентированных вычислительных средств" › Практика › Курсовое проектирование

# Электронный учебно-методический
комплекс по дисциплине
"Проектирование проблемно-ориентированных вычислительных средств"

для специальности

1-40 02 02 «Электронные вычислительные средства»

Оглавление | Программа | Теория | Практика | Контроль знаний | Об авторах

Курсовое проектирование
1. Цели и задачи курсового проектирования.

Курсовой проект по дисциплине «Проектирование проблемно-ориентированных вычислительных средств» имеет следующие цели и задачи:

- закрепить, углубить и систематизировать теоретические знания, полученные ранее при изучении схемотехнических дисциплин;
- приобрести практические навыки самостоятельного решения комплекса задач, связанных с проектированием проблемно-ориентированных вычислительных систем с использованием современной элементной базы, путем выполнения самостоятельной творческой разработки по заданному индивидуальному заданию;
- научить пользоваться специальной, справочной и другой нормативно-технической литературой, действующими стандартами;
- подготовить студента к дипломному проектированию и последующей самостоятельной работе по специальности.

2. Основные требования к курсовому проекту.

2.1. Тематика курсового проектирования.

Курсовой проект по дисциплине «Проектирование проблемно-ориентированных вычислительных средств» должен представлять собой самостоятельное решение комплексной инженерно-технической задачи, связанной с проектированием специализированных вычислительных систем для цифровой обработки сигналов и их программного обеспечения. Темы курсовых проектов должны быть посвящены проектированию микропроцессорных систем различного назначения, а также их системного и прикладного программного обеспечения. В качестве курсовых проектов могут выполняться научно-исследовательские работы, связанные с данной тематикой, в рамках госбюджетных и хоздоговорных НИР, заказов предприятий и организаций. Научно-исследовательские проекты должны содержать аналитический материал по решаемой проблеме, теоретический и экспериментальный разделы.
Объектом курсового проектирования является схемотехнически законченное микропроцессорное устройство. Тематика проектов – цифровая техника, устройства автоматики, управления и регулирования, автомобильная электроника, системы безопасности, измерительные устройства, системы связи, устройства цифровой обработки аудио- и видеосигналов и т.п.
Рекомендуются следующие типовые темы курсового проекта:

1. Разработка специализированного устройства для цифровой фильтрации или для спектрального анализа.
2. Разработка специализированного устройства цифрового модема.
3. Разработка специализированного устройства для формирования и анализа сигналов различного типа и назначения.
4. Разработка специализированного устройства ввода и обработки сигналов.
5. Разработка специализированного устройства для компрессии, декомпрессии, кодирования и декодирования данных.
6. Разработка специализированного устройства для управления различным оборудованием.

2.2. Задание по курсовому проектированию и исходные данные.

Индивидуальное задание на курсовое проектирование выдается студенту в течение первой недели текущего семестра преподавателем – руководителем проекта. Задание оформляется на специальном бланке (прил.). Заданием на курсовое проектирование предусматривается разработка структурной организации специализированной вычислительной системы, разработка алгоритма работы, принципиальной схемы вычислительной системы, ее программного обеспечения. В задание включаются:

1. тема проекта;
2. сроки сдачи студентом законченного проекта;
3. исходные данные к проекту;
4. содержание пояснительной записки (перечень вопросов, подлежащих разработке);
5. перечень графического материала;
6. календарный график работы над проектом.

В качестве исходных данных для выполнения курсового проекта задаются:

- назначение разрабатываемого устройства;
- объемы и организация внешней памяти;
- требования пользователя (выполняемые функции, устройства ввода/вывода, быстродействие, частотный диапазон, разрядность, погрешность, параметры входных и выходных сигналов и т.п.).

Перечень вопросов, подлежащих разработке в курсовом проекте, включает:

- постановку задачи;
- анализ задачи (функциональная спецификация системы: список функций, выполняемых системой, описание интерфейса между системой и пользователем);
- предварительное проектирование системы (разбиение системы на модули, выбор соотношения между аппаратными и программными средствами), построение структурной схемы аппаратной части системы, описание структурной схемы;
- проектирование аппаратных средств системы, разработку принципиальной схемы системы, описание работы системы по принципиальной схеме;
- проектирование программного обеспечения, разработку схемы алгоритма работы системы и программы на ассемблере, описание алгоритма работы системы и программы.

В состав графической части курсового проекта должны входить:

1. схема электрическая структурная устройства;
2. схема электрическая принципиальная устройства;
3. схема алгоритма работы системы.

В зависимости от сложности объекта проектирования состав графической части проекта может изменяться.

2.3. Содержание и объем курсового проекта.

Курсовой проект должен содержать: проектировочную часть, помещаемую в пояснительной записке, и графическую часть, оформленную в виде комплекта схем.
При изложении материала в пояснительной записке рекомендуется придерживаться следующего расположения разделов:

- титульный лист;
- задание на курсовое проектирование;
- содержание;
- введение;
- анализ задачи;
- предварительное проектирование системы;
- проектирование аппаратных средств системы;
- проектирование программного обеспечения;
- выводы и заключение;
- список литературы;
- приложения.

Общий объем пояснительной записки должен составлять 30-40 страниц. Графическая часть проекта включает комплект схем на разрабатываемое устройство объемом не менее трех листов соответствующего формата.

2.4. Организация курсового проектирования и защита проекта.

На выполнение курсового проекта по дисциплине «Проектирование проблемно-ориентированных вычислительных средств» отводится примерно 13 учебных недель. Работа над курсовым проектом является самостоятельной работой студента, проводимой под контролем руководителя проектирования. В установленное расписанием время студент консультируется у своего руководителя. Время работы над курсовым проектом разбивается на 6 этапов (прил.). Объем выполненной студентом работы по каждому этапу оценивается руководителем проектирования в процентах от общего объема проектирования. Явка на опроцентовки студентов строго обязательна. Оформленный курсовой проект сдается студентом руководителю на проверку не позднее чем за неделю до назначенного срока защиты и после проверки может быть представлен к защите.
Защита курсового проекта проводится перед комиссией и включает в себя доклад в течение 4-6 минут и ответы на вопросы членов комиссии. В докладе студент должен изложить задачи проектирования и их реализацию, дать обоснование принятых технических решений, кратко охарактеризовать каждый лист графического материала. Принятые в курсовом проекте технические решения должны сопровождаться выводами. В заключении студент должен отразить степень соответствия разработанного проекта требованиям задания на проектирование. Студенту на защите могут задаваться любые вопросы по теме курсового проекта. По выступлению студента и его ответам на вопросы комиссия судит о его способностях правильно и доходчиво излагать результаты своей работы, поэтому выступление рекомендуется подготовить заранее. Общая продолжительность защиты с учетом ответов на вопросы составляет 10-15 минут.

3. Методические указания по выполнению курсового проекта.

3.1. Общие указания.

Методические указания имеют цель облегчить студентам выполнение проекта, намечают основные направления работы над курсовым проектом. При этом не исключается самостоятельный выбор студентом путей решения тех или иных задач курсового проекта, применения других обоснованных методов проектирования.
Рекомендуется начинать проектирование с составления плана работы над проектом, в котором необходимо предусмотреть изучение литературы, повторение некоторых дисциплин, разработку аппаратной и программной частей устройства, оформление пояснительной записки, выполнение схем и т.д. Студент самостоятельно составляет развернутый календарный план выполнения курсового проекта с учетом контрольных точек, оговоренных заранее руководителем проекта. В этом случае обеспечивается самоконтроль, равномерное распределение нагрузки по этапам проектирования, что оказывает положительное влияние на качество разработки и облегчает работу.
Разработка устройства должна оцениваться с точки зрения эффективности затрат. Проектирование аппаратной части и программного обеспечения должно проводиться на системной основе с целью минимизации как стоимости проектирования, так и времени, затрачиваемого на разработку. Для лучшего понимания этих положений необходимо рассмотреть цикл проектирования микропроцессорной системы [1].
Первый шаг цикла проектирования системы включает определение набора требований пользователя и построение функциональной спецификации, вытекающей из требований пользователя. Требования пользователя определяют, что пользователь хочет от системы и что она должна делать. Функциональная спецификация определяет функции, которые система должна выполнять для пользователя после завершения проектирования. Они включают описания форматов данных как на входе, так и на выходе системы, а также внешние условия, управляющие действиями системы. Функциональная спецификация и требования пользователя являются критериями оценки функциональных характеристик системы после завершения проектирования. Требования пользователя определяют, что пользователь хочет от системы, а функциональная спецификация фиксирует, что система должна делать и как она взаимодействует с окружением. Как только функциональная спецификация определена, она используется вместе с требованиями пользователя в качестве основы для проектирования системы. По этой причине важно, чтобы как требования пользователя, так и функциональная спецификация были не только полными и точными, но также четкими и легко усваиваемыми.
Следующим шагом является проектирование системы на основе функциональной спецификации. Для системы, содержащей микропроцессор или цифровой процессор сигналов (ЦПС), требуется проектирование как аппаратных, так и программных средств. Необходимо определить организацию аппаратной и программной частей системы, из каких компонентов должна состоять система и как эти части должны быть взаимосвязаны. Проектирование аппаратной части может быть выполнено с использованием стандартной методологии проектирования аппаратуры. Проектирование программной части лучше всего может быть выполнено с использованием языка программирования, ориентированного на выбранный ЦПС. Программное обеспечение тестируется и одновременно с аппаратурой объединяется в единое целое, после чего оцениваются эксплуатационные характеристики системы. Цикл проектирования такой системы показан на рис. 3.1. Две части системы часто разрабатываются параллельно, что на рисунке выглядит в виде отдельных ветвей.

######

3.2. Требования к построению и содержанию пояснительной записки.

Ниже приводятся требования к последовательности разделов и содержанию пояснительной записки, вытекающие из логической последовательности процесса системного проектирования ЭВС. При рассмотрении требований будем использовать пример проектирования системы диагностики двигателя компрессора холодильника, которая должна выполнять следующие действия:

1. включать и выключать двигатель;
2. задавать нагрузку на двигатель;
3. обеспечивать измерение скорости вращения двигателя;
4. обеспечивать измерение напряжения и потребляемого тока;
5. вычислять полную, активную и реактивную мощность.

3.2.1. Введение

В этом разделе пояснительной записки должна быть выполнена постановка задачи проектирования. В начале раздела необходимо кратко характеризовать современное состояние задачи, решению которой посвящен курсовой проект. Остальная часть раздела должна быть посвящена выработке требований пользователя.
Требования пользователя определяют, чего хочет или в чем нуждается пользователь или потребитель. Требования пользователя могут быть получены во время встреч с пользователем или покупателем с целью выявления его нужд и определения того, что пользователь хочет от системы. Другой подход используется при планировании ассортимента изделий, когда требования пользователей могут быть определены путем изучения рынка сбыта на основе спроса покупателей.
На первом шаге необходимо сформулировать вопросы, ответы на которые позволят получить информацию, касающуюся того, что система должна делать, т.е. определить требования пользователя. Эти вопросы должны быть связаны только с тем, что должна делать система диагностики двигателей. В частности, для системы диагностики двигателей необходимо получить ответ на следующие вопросы:

1. как осуществляется управление двигателем?
2. с какой точностью и в каких пределах измеряется скорость двигателя?
3. с какой точностью и в каких пределах измеряются ток и напряжение?
4. в каком виде необходимо отображать результаты измерений и вычислений?

Из ответов на эти вопросы можно сделать вывод относительно того, что будут из себя представлять требования пользователя. Для системы диагностики двигателей набор соответствующих требований пользователя приведен ниже:

1. система предназначена для диагностики двигателей компрессоров;
2. система с помощью цифрового кода должна включать и выключать двигатель и задавать нагрузку на двигатель;
3. система должна измерять число оборотов двигателя в диапазоне от 0 до 3000 оборотов в минуту с точностью до 1 оборота;
4. система должна измерять ток и напряжение с точностью не ниже 0,2%;
5. измеряемое на входе системы напряжение, пропорциональное току и напряжению на двигателе, изменяется в диапазоне ±10В;
6. система должна рассчитывать полную, активную и реактивную мощность, потребляемую двигателем;
7. система должна отображать изменение числа оборотов, тока, напряжения и мощности в графическом виде;
8. система должна сопрягаться с персональным компьютером.

На основе этих требований можно определить функциональную спецификацию системы.

3.2.2. Анализ задачи

В этом разделе пояснительной записки должны быть тщательно проанализированы требования пользователя с целью определения функциональной спецификации проектируемой системы.
Функциональная спецификация должна определять, какие функции должны выполняться для удовлетворения требований пользователя и обеспечения интерфейса между системой и окружением. Функциональная спецификация включает два основных компонента:

1. список функций, выполняемых системой;
2. описание интерфейса между системой и пользователем.

Так как система проектируется на основе информации, содержащейся как в требованиях пользователя, так и в функциональной спецификации, важно, чтобы функции, которые должны отображать требуемое поведение системы, были описаны достаточно подробно. По отношению к требованиям пользователя системы диагностики двигателей функциональная спецификация должна давать ответы на следующие вопросы:

1. какие средства необходимо предусмотреть для включения двигателя?
2. какие средства необходимо предусмотреть для выключения двигателя?
3. какие средства необходимо предусмотреть для управления нагрузкой на двигатель?
4. какие средства необходимо предусмотреть для измерения скорости двигателя?
5. какие средства необходимо предусмотреть для измерения тока?
6. какие средства необходимо предусмотреть для измерения напряжения?
7. какие средства необходимо предусмотреть для управления системой?
8. какие средства необходимо предусмотреть для отображения информации?

Ответив на эти вопросы, можно составить функциональную спецификацию для системы диагностики двигателя. В рассматриваемой системе:

1. для включения двигателя необходимо использовать один цифровой выход;
2. для выключения двигателя можно использовать тот же цифровой выход (1 – включение, 0 – выключение) или отдельный выход;
3. для управления пятиступенчатой нагрузкой необходимо 3 или 5 цифровых выхода и таким образом система должна иметь от четырех до семи цифровых выходов;
4. для измерения скорости двигателя необходим датчик и аналого-цифровой преобразователь нужной разрядности и быстродействия;
5. для измерения тока необходим преобразователь тока в напряжение и аналого-цифровой преобразователь нужной разрядности и быстродействия;
6. для измерения напряжения необходим делитель напряжение и аналого-цифровой преобразователь нужной разрядности и быстродействия;
7. для управления системой необходим интерфейс с компьютером;
8. для отображения информации может использоваться экран монитора персонального компьютера.

Эти ответы содержат информацию, необходимую для определения функциональной спецификации. Если распределить эту информацию по категориям ВХОДЫ, ВЫХОДЫ и ФУНКЦИИ, функциональную спецификацию системы диагностики двигателя можно представить в следующем виде.
Функциональная спецификация системы диагностики двигателя

1. ВХОДЫ.
1.1. Вход датчика скорости.
1.2. Входы для измерения тока и напряжения.
1.2. Регистр команд со стороны компьютера.
2. ВЫХОДЫ.
2.1. Сигнал включения/выключения двигателя.
2.2. Сигналы управления нагрузкой.
2.3. Регистр данных для выдачи в компьютер.
3. ФУНКЦИИ.
3.1. Включение и выключение двигателя компрессора.
3.2. Установка заданной нагрузки на двигатель.
3.3. Измерение числа оборотов двигателя.
3.4. Измерение тока и напряжения.
3.5. Вычисление мощности.
3.6. Передача измеренных значений в компьютер.

Важным вопросом при разработке функциональной спецификации является взаимодействие между пользователем и системой. В системе диагностики двигателя взаимодействие между системой и пользователем осуществляется с помощью регистров команд, данных и состояния (связь с персональным компьютером), цифрового выходного порта и аналого-цифровых преобразователей (рис. 3.2).

######

В общем случае могут существовать различные способы взаимодействия между пользователем и системой.
Тактильные (контактные) входы. Пользователь может нажимать кнопки, поворачивать ручки, манипулировать рычагами и т.д.
Визуальные выходы. Системы используют для вывода информации лампочки, светодиоды, цифровые индикаторы, ЖКИ-экраны, печатающие устройства и т.д.
Звуковые выходы. Сигналы звуковой тревоги, зуммер могут использоваться для оповещения оператора о каких-то специальных ситуациях.
Аналоговые входы. В системе диагностики двигателя аналоговый ввод информации осуществляется датчиками скорости, тока, напряжения.
Цифровые входы. В системах могут использоваться цифровые входы от различных датчиков с двумя состояниями.
Аналоговые выходы. В качестве аналоговых выходов в микропроцессорных системах используются цифроаналоговые преобразователи.
Цифровые выходы. В системе диагностики двигателя цифровые выходы используются для управления исполнительными механизмами (включение/выключение двигателя, задание нагрузки).
Цифровые входы и выходы в микропроцессорных системах часто используются для организации межпроцессорного взаимодействия. В системе диагностики двигателя персональный компьютер используется для организации интерфейса с оператором системы (ввод с клавиатуры, вывод на экран, запись на диск и т.п.)
Учет человеческого фактора при проектировании должен приводить к простоте системы и легкости ее использования. Эти цели достигаются посредством проектирования соответствующего системного интерфейса, обеспечивающего экономный обмен информацией между пользователем и системой. Это позволяет уменьшить затраты на обучение пользователя и не требует больших усилий при взаимодействии с системой. Человеческий фактор в вопросах проектирования микропроцессорных систем проявляется также в том, что некоторые характеристики существующих систем должны быть учтены при проектировании новых систем. Например, инженер, который использует генератор сигналов, привык вращать ручки для установки амплитуды и частоты формируемого сигнала. Поэтому, даже если эти функции находятся теперь под управлением микропроцессора, проектировщик должен оставить ручки, чтобы пользователю не пришлось переучиваться для того, чтобы выполнять хорошо знакомые ему функции, особенно если эти ручки хорошо спроектированы с точки зрения человека.
Рассмотренная система диагностики двигателя является достаточно простой (часть функций возложена на персональный компьютер), поэтому определение для нее функциональной спецификации не составило особого труда. В более сложных системах определение функциональной спецификации может оказаться достаточно непростой задачей. В таких случаях удобнее сначала разбить систему на несколько подсистем меньшего размера, а затем определить функциональную спецификацию для каждой из них.

3.2.3. Предварительное проектирование системы

В этом разделе должно быть произведено предварительное проектирование системы и осуществлен выбор соотношения между аппаратными и программными средствами. Вначале необходимо на основе функциональной спецификации определить набор модулей, реализующих выполняемые в системе функции. Этот набор функциональных модулей составляет первый уровень проектирования систем. После разбиения системы на модули надо отделить аппаратные модули от программных. В результате этого строится модульная структура аппаратных средств системы, которая оформляется в виде электрической структурной схемы.
Прежде чем начинать детальное проектирование, необходимо определить, какие функции лучше выполняются с помощью программного обеспечения системы, а какие – с помощью аппаратных средств. Все функции предварительно должны быть распределены между программными и аппаратными средствами. Часть функций может быть реализована с помощью как аппаратных, так и программных средств. Например, в системе диагностики двигателя необходимо задавать частоту дискретизации сигналов, и, следовательно, предусмотреть функцию генератора частоты. Эта функция может быть реализована одним из следующих способов:

- аппаратным способом, используя в качестве генератора частоты конфигурацию логических элементов на интегральных схемах;
- комбинированным способом, используя программируемый таймер на интегральной схеме, т.е. путем комбинации аппаратных и программных средств.

От выбора решения зависит, как проектировать аппаратные и программные средства системы. Во время детального проектирования аппаратных и программных средств часто становится очевидным, что некоторые аппаратные функции могут быть лучше выполнены с помощью программных средств и наоборот. Таким образом, во время последующих стадий процесса проектирования может иметь место модификация предварительного проектного решения.
Основу аппаратных средств системы составляет специализированная микроЭВМ, которая в общем случае включает (рис. 3.3):

######

- модуль ЦИФРОВОГО ПРОЦЕССОРА СИГНАЛОВ (ЦПС);
- модуль ГЕНЕРАТОРА ТАКТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ (ГТИ);
- модуль ПАМЯТИ ДАННЫХ;
- модуль ПАМЯТИ ПРОГРАММ;
- модуль ИНТЕРФЕЙСА СВЯЗИ С ПЭВМ;
- модуль ИНТЕРФЕЙСА ВВОДА и модуль ИНТЕРФЕЙСА ВЫВОДА, содержащие интерфейсные компоненты, необходимые для связи модуля ЦПС с другими модулями системы;
- модуль ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВХОДНОГО СИГНАЛА и модуль ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА, которые содержат компоненты, необходимые для обмена входными и выходными сигналами с внешним окружением (различные датчики, детекторы, переключатели, кнопки, клавиатуры, устройства световой и звуковой сигнализации, цифровые индикаторы, аналого-цифровые (АЦП) и цифроаналоговые (ЦАП) преобразователи и т.п.).

Остальные модули системы могут быть реализованы с помощью как аппаратных, так и программных средств. Конкретное распределение модулей между аппаратной и программной частями системы зависит от ее целевого назначения (решаемой задачи). Модули, реализуемые с помощью аппаратных средств, совместно со специализированной микроЭВМ образуют аппаратную часть системы.
Рассмотрим разбиение системы диагностики двигателя на функциональные модули. Из рассмотрения функциональной спецификации следует, что система состоит из четырех частей: ВХОД, ВЫХОД, СВЯЗЬ и ФУНКЦИИ. В данном случае каждая из частей ВХОД и ВЫХОД может быть реализована в одном модуле, поскольку они являются относительно простыми:

- ВХОДНОЙ модуль (модуль датчиков). Выполняет считывание состояния датчиков оборотов, тока и напряжения и их хранение;
- ВЫХОДНОЙ модуль (модуль управления двигателем). Включение/выключение двигателя и задание нагрузки;
- модуль СВЯЗИ (модуль взаимодействия с ПЭВМ). Прием команд из ПЭВМ и выдача результатов измерений.

В более сложных системах может оказаться необходимым дальнейшее разбиение этих модулей на несколько входных и выходных.
Для части функциональной спецификации ФУНКЦИИ можно выделить шесть различных модулей.

1. Модуль ОЖИДАНИЯ. Выполняет проверку состояния регистра команд и ожидание команды из ПЭВМ, чтобы предпринять соответствующие действия.
2. Модуль ТАЙМЕРА. Выполняет управление таймером: запускает и останавливает таймер, задает период таймера и обрабатывает прерывания от таймера.
3. Модуль ВВОДА ДАННЫХ. Выполняет ввод измеряемых величин.
4. Модуль ВЫЧИСЛЕНИЙ. Выполняет расчет мощности по введенным значениям тока и напряжения.
5. Модуль УПРАВЛЕНИЯ. Выполняет включение и выключение двигателя и задание нагрузки на двигатель.
6. Модуль ВОССТАНОВЛЕНИЯ. Выполняет инициализацию системы (аппаратных и программных средств) при начальном включении (включение питания), восстановление системы после сбоя.

После разбиения на функциональные модули строится функционально-модульная структура системы диагностики двигателя. Каждый из модулей размещается на одном из четырех уровней нисходящей иерархии. Так как микропроцессор является последовательным устройством, которое выполняет операции одну за другой, то на высшем уровне модульной структуры должна находиться управляющая функция, обеспечивающая последовательное исполнение системой других функций. Средства, необходимые для реализации управляющей функции, содержит ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ модуль. ВХОДНОЙ модуль, ВЫХОДНОЙ модуль и модуль ТАЙМЕРА располагаются на самом нижнем уровне. Модуль ВВОДА ДАННЫХ, модуль ВЫЧИСЛЕНИЯ и модуль УПРАВЛЕНИЯ должны находиться на более низком уровне по отношению к модулю ОЖИДАНИЯ и модулю ВОССТАНОВЛЕНИЯ. Полученная таким образом модульная структура системы диагностики двигателя показана на рис. 3.4.

######

Каждый модуль состоит из набора функций, принадлежащих этому модулю. Способ распределения функций по конкретным модулям зависит от личного предпочтения разработчика. Если модуль содержит слишком много функций, он может быть разделен на несколько модулей. С целью упрощения несколько модулей, каждый из которых содержит небольшое число функций, могут быть объединены в один модуль. Модульная структура позволяет легко добавлять функции к системе, а также изменять или удалять часть системы в любой момент цикла ее проектирования.
Рассмотрим, как распределяются функции по модулям системы диагностики двигателя (рис. 3.5).

######

1. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ модуль состоит из единственной управляющей функции.
2. ВХОДНОЙ модуль включает:

- считывание состояния датчика оборотов;
- считывание состояния датчика тока;
- считывание состояния датчика напряжения.

3. ВЫХОДНОЙ модуль включает:

- включение/выключение двигателя;
- включение/выключение нагрузки.

4. Модуль ТАЙМЕРА включает:

- запуск таймера;
- останов таймера;
- обработку прерывания таймера.

5. Модуль ВВОДА ДАННЫХ включает:

- ввод в память информации о скорости двигателя;
- ввод в память информации о токе;
- ввод в память информации о напряжении.

6. Модуль ВЫЧИСЛЕНИЯ включает:

- расчет полной мощности;
- расчет активной мощности;
- расчет реактивной мощности.

7. Модуль УПРАВЛЕНИЯ состоит из единственной функции формирования управляющего сигнала для двигателя.
8. Модуль ОЖИДАНИЯ включает:

- ожидание команды от ПЭВМ;
- запуск диагностического цикла;
- выдачу полученных и рассчитанных значений в ПЭВМ.

9. Модуль ВОССТАНОВЛЕНИЯ включает:

- инициализацию системы при начальном включении (включение питания);
- восстановление системы после сбоя.

Система диагностики двигателя является относительно простой и поэтому содержит небольшое число модулей. В более сложных системах модулей может быть значительно больше. Как указывалось выше, более сложные системы разбиваются на подсистемы, при этом функциональную спецификацию разрабатывают для каждой подсистемы. Поэтому разбиение на модули и проектирование каждой подсистемы должно выполняться так, как это делается для небольшой системы.
Рассмотрим соотношение между аппаратными и программными средствами системы диагностики двигателя.
Функция управления системой реализуется специализированной микроЭВМ в результате выполнения основной (управляющей) программы путем последовательного вызова функций соответствующих программных модулей системы.
Наличие двух аппаратных таймеров в процессоре позволяет независимо задавать частоту дискретизации для АЦП и ЦАП.

3.2.4. Проектирование аппаратных средств системы

В этом разделе должно быть произведено проектирование аппаратной части системы, осуществлен выбор микросхем памяти и разработана электрическая принципиальная схема, приведено описание работы системы по принципиальной схеме.
Вопросы проектирования аппаратных средств микропроцессорной системы будут рассмотрены в следующем разделе данного учебного пособия.

3.2.5. Проектирование программного обеспечения

В данном разделе пояснительной записки должно быть выполнено проектирование прикладного программного обеспечения, разработана схема алгоритма работы системы и программы на ассемблере, приведено описание алгоритма работы системы и программы.
Вопросы проектирования программного обеспечения микропроцессорной системы подробно рассмотрены в разд. 5 учебного пособия по курсовому проектированию [13].

3.2.6. Выводы и заключение

Этот раздел должен содержать оценку результатов работы, в частности, с точки зрения их соответствия заданию на проектирование и требованиям пользователя. Кроме того, необходимо указать, чем закончена работа, а также наметить пути и цели дальнейшего совершенствования устройства.

3.2.7. Список литературы

В разделе приводится перечень книг, пособий, статей, Web-страниц, технической документации и нормативно-технических документов, которые использовались при выполнении курсового проекта.

3.2.8. Приложения

В приложения включаются графический материал в соответствии с заданием на проектирование, исходный текст программы на языке ассемблера, краткие технические характеристики компонентов (микросхем, датчиков, элементов индикации, исполнительных устройств и т.п.), используемых в системе.

Литература:

1. Фридмен М., Ивенс Л. Проектирование систем с микрокомпьютерами: Пер. с англ. – М.: Мир, 1986.
2. TMS320C54x DSP. CPU and Peripherals. Reference Set. Volume 1. – Texas Instruments, 1997.
3. TMS320C5x. DSP Starter Kit. User’s Guide. – Texas Instruments, 1994.
4. Компьютерная программа CODE COMPOSER STUDIO. Справочная система. – Texas Instruments, 2001.
5. Ан П. Сопряжение ПК с внешними устройствами / Пер. с англ. – 2-е изд., стер. – М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2004.
6. Брагин А.А., Семенюк А.Л. Основы метрологического обеспечения аналого-цифровых преобразователей электрических сигналов. – М.: Издательство стандартов, 1989.
7. Шлеев С.Е. Элементная база и архитектура цифровых радиоприемных устройств //Цифровая обработка сигналов. 1999. №1. С.36 – 47.
8. Бахтиаров Г.Д., Малинин В.В., Школин В.П. Аналого-цифровые преобазователи /Под ред. Г.Д. Бахтиарова. – М.: Советское радио, 1980.
9. Гитис Э.И., Пискулов Е.А. Аналого-цифровые преобразователи. – М.: Энергоиздат, 1981.
10. Петровский А.А., Качинский М.В., Давыдов А.Б., Клюс В.Б.,
    Таранов Г.В. Микропроцессорная техника: Учеб. пособие по курсовому проектированию. – Мн.: БГУИР, 2005.
11. Пухальский Г.И. Проектирование микропроцессорных систем: Учеб. пособие для вузов. – СПб.: Политехника, 2001.
12. Бойко В. Схемотехника электронных систем. Микропроцессоры и микроконтроллеры. – СПб.: BHV, 2004.
13. Проектирование проблемно-ориентированных вычислительных средств : учеб. пособие по курсовому проектированию для студ. спец. 1-40 02 02 «Электронные вычислительные средства» днев. формы обуч. / А. А. Петровский [и др.] – Минск : БГУИР, 2005.

Оглавление | Программа | Теория | Практика | Контроль знаний | Об авторах
© БГУИР , 2012