Chastniimastertver.ru

Ремонт бытовой техники
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Разработка схемы электрической структурной учебного комплекса по интерфейсам ввода-вывода

Разработка схемы электрической структурной учебного комплекса по интерфейсам ввода-вывода

На основе анализа существующих лабораторных установок и стендов, выдвинутых технических требований к учебному комплексу следует, что разрабатываемый учебный комплекс должен иметь универсальную структуру.

Учебный комплекс, имеющий универсальную структуру, позволяет наглядно иллюстрировать работу реальной микропроцессорной системы и состоять из нескольких лабораторных установок. К лабораторной установке с универсальной структурой можно отнести УМПК1810, структурная схема которого представлена на (рисунке 2.1). Данная лабораторная установка позволяет наглядно проследить процессы, протекающие в параллельном интерфейсе, за это отвечает блок параллельного интерфейса (БПИ), а также блок клавиатуры и дисплея (БКД). Наглядно проследить процессы, протекающие в параллельном интерфейсе, способствует подключение блока запоминающих устройств (БЗУ) и блока дешифрации адреса (БДА), что также упрощает схему.

Схема БДА построена таким образом, что сигнал разрешения работы системной магистрали выдается тогда, когда ни на резидентной, ни на канальной магистрали нет устройств, распознавших свой адрес, а также текущий цикл не является циклом обработки прерываний.

В секционируемых микропроцессорных БИС широкое применение получила открытая структура устройства. К такому типу лабораторных установок относится УМПК серии К589. [1]

Секционируемые микропроцессорные БИС представляют собой класс полупроводниковых приборов, позволяющих для каждого конкретного применения строить вычислительные устройства со структурной схемой.

Рисунок 2.1 — Структурная схема лабораторного оборудования

с универсальной структурой серии 1810

Малая разрядность микропроцессорных модулей (обычно 2, 4, 8 разрядов) открывает возможность для одного корпуса БИС формировать большое число информационных магистралей, чем в микропроцессорных комплектах с фиксированной разрядностью. Выведенные на внешние контакты микросхем магистрали секционируемых микропроцессорных БИС дают возможность разработчикам вычислительных устройств реализовать микро-ЭВМ с архитектурой, учитывающей область ее применения.

Устройство управления микро-ЭВМ на секционируемых БИС обычно выполнено в виде самостоятельного блока и может иметь различную структуру в зависимости от решаемых задач. Рабочие программы могут вводиться на языке микроопераций, при этом наилучшим образом учитываются возможности используемых микропроцессорных БИС, однако процесс программирования характеризуется повышенной трудоемкостью.

Для программирования на командном уровне устройство управления должно обеспечить реализацию системы команд и специальных команд управления, осуществляющих работу со стековой памятью и режимом прерывания.

Рисунок 2.2 — Лабораторное оборудование для исследования

микропроцессорных систем серии 589

Структура универсальной конструкции, представленной на (рисунке 2.2), содержит операционный блок (ОБ), представляющий собой 8-разрядный блок обработки данных. Реализован блок на четырех БИС центрального процессорного элемента. Микропрограммное устройство управления (МУУ) входящее в структуру открытой конструкции реализовано на регистрах и обеспечивает последовательность выборки команд в соответствии с алгоритмом решаемой задачи, формирует управляющие коды для операционного блока и совокупность управляющих сигналов, обеспечивающих совместную работу блоков при выполнении команд.

Адресный расширитель (АР) предназначен для формирования 16-разрядной адресной магистрали. Шинный формирователь (ШФ) в свою очередь предназначен для формирования 8-разрядной информационной магистрали.

В данной лабораторной установке, построенной на основе секционируемых БИС МПК серии 589, существует возможность использовать в учебном процессе одни и те же внешние устройства, что и в УМПК580.

Лабораторная установка УМПК589 обладает свойством универсальности, то есть позволяет использовать внешние устройства от УМПК1801, УМПК1810. Программное обеспечение УМПК589 имеет двухуровневую структуру.

Читайте так же:
Высота установки бытовые розетки
Прочтите также:

Накапливающий сумматор
В настоящее время интегральные микросхемы (ИМС) широко применяются в радиоэлектронной аппаратуре, в вычислительных устройствах, устройствах автоматики и т.д. Цифровые методы и цифровые .

Устройство, характеристика и виды резисторов
Резистор — это компонент радиоэлектронного устройства, предназначенный для перераспределения и регулировки энергии между элементами схемы. Резисторы используют для формирования заданны .

Трансформатор питания
Трансформаторы являются наиболее широко используемыми элементами в различной аппаратуре. Трансформаторы питания преобразуют переменное напряжение первичного источника в любые другие з .

Комплект учебно-лабораторного оборудования «Микроконтроллеры и микропроцессорная техника»

Стенд выполнен в виде компактного модуля настольного исполнения. С помощью входящих в комплект поставки USB-кабелей стенд подключается к ноутбуку.

Базовая комплектация:

Моноблок «Микроконтроллеры и микропроцессорная техника»

Программное обеспечение (на электронном носителе)

Комплект защищенных соединительных кабелей (2mm) 25 cм. (красный, синий, зеленый, черный, желтый)

Комплект кабелей питания

  • Габариты: не более 430 х 300 х 60 мм.
  • Масса: не более 3 кг.
  • Электропитание: 220 В, 50 Гц.
  • Потребляемая мощность: не более 10 Вт.

Комплект учебно-лабораторного оборудования «Микроконтроллеры и микропроцессорная техника» предназначен для проведения научно-исследовательских и лабораторно-практических работ по изучению систем команд, периферии и других параметров микроконтроллеров.

Позволяет получить навыки программирования микроконтроллеров серии AVR, освоить использование микроконтроллера в качестве управляющего узла для различных периферийных устройств и узлов, получить практические навыки по работе портами ввода-вывода, матричной клавиатурой, индикаторами и дисплеями, последовательными и параллельными интерфейсами, цифро-аналоговым преобразованием, интерфейсами I2C, SPI, 1-wire.

Оборудование может применяться для обучения в общеобразовательных учреждениях, учреждениях начального, среднего и высшего профессионального образования для получения базовых и углубленных знаний и навыков по направлениям: «Микроконтроллерные и микропроцессорные системы», «Автоматизация процессов», «Аппаратные средства вычислительной техники». Комплект учебно-лабораторного оборудования может быть также использован на семинарах и курсах повышения квалификации персонала предприятий и организаций.

  • LCD дисплей.
  • Четырехразрядный 7-сегментный индикатор.
  • Температурный датчик с функцией изменения температуры нагревательного элемента.
  • Матричная клавиатура.
  • Светодиоды.
  • Кнопки для задания сигналов.
  • Тумблеры-переключатели для задания сигналов.
  • Часы реального времени.
  • SD/MMC карта памяти.
  • Микросхема EEPROM-памяти.
  • Трехцветный RGB – светодиод.
  • Потенциометры.
  • Энкодер.
  • Пьезоизлучатель с генератором.
  • Генераторы последовательных импульсов.
  • Преобразователь интерфейсов USB – UART.
  • Светодиодная матрица.
  • Микроконтроллер AVR.
  • Программатор для микроконтроллера AVR.

Вводная часть.

Устройство и работа изделия, особенности микроконтроллера ATmega32.

Раздел 1. Программирование на языке Си.

  1. Изучение способов управления портами ввода-вывода.
  2. Изучение 8- разрядных таймеров микроконтроллера AVR.
  3. Реализация динамической индикации.
  4. Изучение внешних прерываний микроконтроллера AVR.
  5. Изучение аналого-цифрового преобразователя.

Раздел 2. Программирование на языке Ассемблер.

  1. Изучение универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика USART.
  2. Порты ввода/вывода микроконтроллера ATMEGA32.
  3. Реализация динамической индикации.
  4. Внешние прерывания микроконтроллера AVR.
  5. Изучение таймер-счетчиков микроконтроллера AVR.
  6. Изучение аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера AVR.

Раздел 3. Устройства ввода/вывода.

  1. Изучение работы клавиатуры матричного типа.
  2. Изучение работы графического жидкокристаллического индикатора.

Раздел 4. Периферия и протоколы обмена микроконтроллера семейства AVR.

Микропроцессорные системы лабораторные установки

Лаборатория вычислительных систем

Аудитория: Е-503 — Центр суперкомпьютерных технологий

Учебная лаборатория «Вычислительные системы» кафедры ВМСиС основана в 1985 году по инициативе профессора Шигина А.Г. Основная задача лаборатории состояла в консолидации учебного и научного направлений в области изучения и создания высокопроизводительных систем обработки данных. Среди учебных дисциплин, которые примыкали к данному направлению, были следующие (в настоящее время состав и названия некоторых дисциплин изменились): «Основы теории вычислительных систем», «Организация ЭВМ и систем», «Обеспечение надёжности вычислительных систем», «Вычислительные системы», «Автоматизация проектирования вычислительных систем», «Поисковое проектирование вычислительных систем», «Высокопроизводительные вычислительные системы».

Читайте так же:
Установка встраиваемой техники частный мастер

Научное направление базировалось на хозрасчётных и госбюджетных научно-исследовательских работах, выполняемых в основном винтересах таких предприятий как НИЦЭВТ и ОКБ МЭИ. Эти работы были направлены на создание и исследование перспективных многопроцессорных систем с оригинальной архитектурой. Результаты работы отражались в защитах дипломных проектов и кандидатских диссертаций, выполненных под руководством Шигина А.Г., Дерюгина А.А., Дзегеленка И.И., Ладыгина И.И., Мороховца Ю.Е.

В настоящее время лаборатория поддерживает все виды занятий (лабораторные, практические, расчётные задания, курсовые и дипломные проекты, выпускные работы бакалавров, магистерские диссертации и учебно-исследовательские работы) таких дисциплин как «Вычислительные системы» — лектор Ладыгин И.И. «Поисковое проектирование ВС» — лектор Дзегеленок И.И., «Высокопроизводительные ВС», «Мультизадачные операционные системы» — лектор Филатов А.В., «Структурный анализ и проектирование информационных систем» — лектор Мороховец Ю.Е., «Модели вычислений и архитектура ВС» — лектор Калинина Г.А. Технической базой лаборатории являются учебные компьютерные классы кафедры, а также ресурсы центра суперкомпьютерных технологий АВТИ, в том числе вычислительный кластер МЭИ.

Основным научным направлением лаборатории является решение проблемы параллельных вычислений в сосредоточенных и распределённых системах обработки данных. По этому направлению за последние три года (2008-2010 г.г.) защищены 5 кандидатских диссертаций — Ильин П. Е., Яньков С. Г., Во Минь Тунг (Вьетнам), Орлов Д. А., Харитонов В. Ю., все они закончили магистратуру, а затем аспирантуру при кафедре ВМСиС.

Лаборатория сетей ЭВМ

Аудитория: Е-522 (PC3) — Компьютерный класс 3

Учебная лаборатория «Сети ЭВМ» обеспечивает учебный процесс по специальностям: «Вычислительные машины, системы и сети», «Автоматизированные системы обработки информации и управления». В настоящее время в лаборатории выполняются работы по дисциплинам «Вычислительные машины, системы и сети», «Сети ЭВМ и телекоммуникации», «Защита информации», «Системы передачи информации». Кроме того, для иностранных учащихся (студентов и магистров) проводятся лабораторные работы по курсу «Computer networks» на английском языке.

В учебной лаборатории развернута терминальная сеть с сервером на базе ОС UNIX, позволяющая выполнять лабораторные работы по сетям в среде UNIX. Подключение компьютеров лаборатории к сети INTERNET позволило внедрить в учебный процесс лабораторные работы по автоматизированному проектированию локальных вычислительных сетей, на основе САПР сторонних организаций. В лаборатории успешно проводят исследования по сетевой тематике аспиранты и магистры кафедры. Студенты выполняют учебно-исследовательские работы, курсовые и дипломные проекты.

По мере своего развития в лаборатории были проведены несколько модернизаций как программного, так и аппаратного обеспечения. Наиболее значительной она произведена в результате сотрудничества кафедры с компанией АВИКОН Текнолоджис – одним из ведущих российских дистрибьюторов телекоммуникационного оборудования. В рамках этого сотрудничества компания АВИКОН Текнолоджис поставила на кафедру сетевое коммутационное оборудование фирмы Alcatel-Lucent, позволяющее организовать проведение занятий по оборудованию Alcatel-Lucent с выдачей соответствующего сертификата. В 2009-2010 учебном году (февраль — июнь) прошли первые занятия на базе модернизированной лаборатории со студентами АВТИ специальности «Вычислительные машины, системы и сети». Занятия прошли успешно. Все 12 слушателей получили сертификаты. В настоящее время готовится к печати методическая литература, которая поможет проводить как обычные студенческие лабораторные занятия, так и интенсивные авторизованные курсы Alcatel-Lucent. Авторизованные курсы – это лучшие базовые курсы по сетевым технологиям, представляющие собой лекции и лабораторные занятия по конфигурации сетевого оборудования и проектированию компьютерных сетей.

Читайте так же:
Установка бытовая для стерилизации продуктов

Лаборатория микропроцессорных систем

Аудитория: Е-522 (МП) — Компьютерный класс 4

Учебная лаборатория «Микропроцессорные системы» предназначена для получения практических навыков по освоению возможностей и применений микропроцессорных средств в следующих направлениях:

  • принципы построения микропроцессорных систем;
  • архитектура современных микропроцессоров и микроконтроллеров;
  • организация ввода-вывода данных и управления внешними устройствами;
  • программирование микропроцессоров и микроконтроллеров на языке Ассемблера.

Созданная лаборатория позволяет студентам выполнять лабораторные работы различного уровня сложности, проводить натурные эксперименты с наиболее распространенными семействами микроконтроллеров и применять полученные результаты в курсовом и дипломном проектировании.

Лаборатория оснащена стендами и макетами на базе современных персональных компьютеров и микроконтроллеров. На их основе выполняются следующие лабораторные работы:

  • генерация сигналов звуковой частоты с использованием таймера и параллельного интерфейса персонального компьютера;
  • организация прерываний в МПС;
  • организация последовательного интерфейса на примере COM-порта персонального компьютера;
  • освоение интегрированной среды разработки и отладки программ для семейства микроконтроллеров MCS51 и PIC;
  • разработка и отладка программы вывода данных на алфавитно-цифровой жидкокристаллический индикатор или на светодиодные индикаторы;
  • разработка и отладка программы ввода данных с клавиатуры, с цифрового термодатчика, с устройств АЦП и ЦАП, с устройств с интерфейсами SPI и I 2 C.

Лаборатория узлов и устройств ЭВМ

Аудитория: Е-522 (УУ) — Лаборатория узлов и устройств ЭВМ

Учебная лаборатория «Узлов и устройств ЭВМ» берёт своё начало с 1953 года, когда на кафедре Вычислительной техники была создана лаборатория «Элементов и узлов вычислительных машин дискретного действия». Вначале она состояла из 6 лабораторных установок: «Двоичный и десятичный счетчики», «Сумматор» и др. Установки были выполнены с использованием радиоламп, однако в некоторых из них применены элементы МЭСМ, которые были переданы на кафедру акад. С.А.Лебедевым. В создании лаборатории (действующие установки, описания лабораторных работ) принимали участие аспирант Шигин А.Г., ассистент Рогачева О.Г., учебный мастер Редянов Е.Г. и др.

Впоследствии эта лаборатория неоднократно модернизировалась и пополнялась новыми установками в соответствии с развитием и совершенствованием элементной базы ЭВМ. Активное участие в этой работе принимали к.т.н. И.И. Ладыгин («ЗУ на магнитном кубе»), ассистент Г.К. Барабанова («Накапливающий сумматор»), ассистент Г.Л. Кемельмахер и др.

Следующий этап модернизации лаборатории связан с приходом на кафедру А.А.Дерюгина, И.С. Потёмкина и Л.П. Алексахиной. В 1975 г. была введена в эксплуатацию лабораторная установка «ЛОГИКА» для изученния узлов и простых устройств ЭВМ на элементах потенциальной системы. Эта установка и сегодня эксплуатируется на кафедре Вычислительной техники.

Читайте так же:
Варианты установки кухонной встроенной техники

В начале 80-х годов большая группа преподавателей была переведена с кафедры Вычислительной техники на кафедру ВМСиС (тогда — кафедру Системотехники). Вскоре было принято решение о создании на кафедре ВМСиС лаборатории «Узлов и устройств ЭВМ». Руководителем этой лаборатории был назначен доцент А.А.Дерюгин. Было принято также решение о применении в лаборатории установки, которая была только что разработана и эксплуатировалась в МИФИ. Большую помощь в оснащении лаборатории этими установками оказал проф. В.А. Мясников, который заведовал кафедрой ВМСиС с 1981 по 1987 гг. На опытном заводе МИФИ было сделано для МЭИ 10 установок, каждая из которых состоит из четырёх модулей: двух логических, арифметического и управляющего. Настройка и ввод в эксплуатацию установок были сделаны сотрудниками кафедры ВМСиС А.М. Барышниковым, А.И. Сазоновым, А.А. Дерюгиным.

В настоящее время на установках выполняются лабораторные работы по дисциплинам «Схемотехника» и «Организация ЭВМ и систем». Поставлено 8 лабораторных работ:

  • исследование логических элементов и элементов памяти,
  • регистры, дешифраторы,
  • счётчики, мультиплексоры,
  • сумматоры,
  • исследование микросхем памяти полупроводниковых запоминающих устройств,
  • полупроводниковое запоминающее устройство и способы контроля его работы,
  • изучение принципов построения микропрограммного устройства управления,
  • микропрограммное устройство управления.

Описания лабораторной установки и поставленных работ приведены в двух методических пособиях:

Микропроцессорные системы лабораторные установки

Лабораторный практикум для студентов специальности 200106.65 «Информационно-измерительная техника и технологии» включает в себя циклы лабораторных работ по следующим дисциплинам:
— электроника и микропроцессорная техника;
— физические основы получения информации;
— метрология, стандартизация, сертификация;
— компьютерные технологии в приборостроении;
— аналоговые измерительные устройства;
— цифровые измерительные устройства;
— измерительные информационные системы;
— программное обеспечение измерительных процессов;
— интеллектуальные средства измерений;
— измерения электрических и магнитных величин;
— автоматизация эксперимента и испытаний;
— основы САПР средств измерений.
Лабораторный практикум для студентов, обучающихся по направлению 200100 «Приборостроение» (профиль «Информационно-измерительная техника и технологии»), включает в себя циклы лабораторных работ по следующим дисциплинам:
— информатика;
— программирование;
— информационные технологии в приборостроении;
— электроника и микропроцессорная техника;
— метрология, стандартизация, сертификация;
— измерительные преобразователи;
— измерения электрических и магнитных величин;
— электроизмерительные приборы;
— компьютерные технологии в приборостроении;
— аналоговые измерительные устройства;
— цифровые измерительные устройства.
Кроме того, имеются лабораторный практикум по дисциплине «Метрология» для студентов, обучающихся по направлениям: 051000.62 «Профессиональное обучение» (профили «Профессиональное обучение в машиностроении», «Профессиональное обучение в электроэнергетике и электротехнике»), 140400 «Электроэнергетика и электротехника» (профили «Электрические станции», «Электроэнергетические системы и сети», «Электроснабжение», «Электротехнологические установки и системы», «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов», «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем», «Электромеханика», «Электрооборудование автомобилей и тракторов»).
Лабораторный практикум по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» проводится со студентами, обучающимися по направлениям: 220100 «Системный анализ и управление» (профиль «Системный анализ и управление»), 220400 «Управление в технических системах» (профили «Автономные информационные и управляющие системы», «Управление и информатика в технических системах»), 230100 «Информатика и вычислительная техника» (профили «Автоматизированные системы обработки информации и управления», «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»).
Лабораторные занятия по дисциплине «Физические основы получения информации» проводяся со студентами, обучающимися по направлению 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств» (профиль «Автоматизация технологических процессов и производств»).
Все указанные дисциплины обеспечены соответствующим лабораторным оборудованием и учебно-методическим обеспечением в полном объеме.

Читайте так же:
Установка обновления системы самсунг галакси

Лабораторный практикум магистрантов, обучающихся по направлению «Приборостроение», включает в себя циклы лабораторных работ по следующим дисциплинам:
— Автоматизация эксперимента и испытаний;
— Интеллектуальные средства измерений;
— Информационно-измерительные системы;
— Информационные технологии в приборостроении.
Лабораторные работы по дисциплинам «Автоматизация эксперимента и испытаний» и «Информационно-измерительные системы» проводятся в специализированной «Лаборатории средств автоматизации эксперимента и информационно-измерительных систем», которая оснащена лабораторными макетами автоматизированных информационно-измерительных и управляющих систем для измерения параметров океанской воды, измерений мощности, акустических исследований, систем управления технологическими процессами на производстве и т.д.
При кафедре действует учебный центр Mitsubishi Electric. Лабораторные стенды выполнены на базе научных разработок кафедры и представляют собой действующие макеты систем, внедренных в производство.
Лаборатории оснащены современными средствами вычислительной техники, включая как обычные, так и специализированные компьютеры, а также измерительной техникой ведущих отечественных и зарубежных фирм.
lab_410.jpg
centr2.jpg
equip2.jpg
Все компьютеры лабораторий объединены локальной общеинститутской сетью, имеется доступ в Интернет по высокоскоростному каналу.
При подготовке и выполнении лабораторных работ магистранты широко используют современные пакеты программ проектирования и исследования электронных средств и средств автоматизации производственных процессов.

На кафедре имеются четыре специализированные лаборатории и одна лекционная аудитория.
В лаборатории метрологии и электрических измерений изучают методы измерений электрических и магнитных величин, приемы калибровки измерительной аппаратуры, обработки результатов измерений. Студенты учатся работать с аналоговыми и цифровыми измерительными приборами.
В лаборатории микропроцессорной техники и электроники проводятся занятия по аналоговой и цифровой электронике, включая современные методы проектирования электронной аппаратуры. Студенты исследуют характеристики современной электронной элементной базы, изучают методы построения основных электронных устройств, типы микропроцессоров, используемых в настоящее время, знакомятся с методами разработки их программного обеспечения.
В лаборатории измерений неэлектрических величин изучаются методы измерений линейных размеров, давления газов, освещения, влажности, электропроводности материалов, вязкости жидкостей, упругости и пр. Целый ряд изучаемых методов являются оригинальными разработками ученых кафедры, защищены авторскими свидетельствами на изобретение и не имеют аналогов.
Лаборатория средств автоматизации эксперимента и информационно-измерительных систем оснащена лабораторными макетами автоматизированных информационно-измерительных и управляющих систем для измерения параметров океанской воды, измерений мощности, акустических исследований, систем управления технологическими процессами на производстве.
При кафедре действует учебный центр Mitsubishi Electric. Лабораторные стенды выполнены на базе научных разработок кафедры и представляют собой действующие макеты систем, внедренных в производство.
Лаборатории оснащены современными средствами вычислительной техники, включая как обычные, так и специализированные компьютеры, а также измерительной техникой ведущих отечественных и зарубежных фирм.
Все компьютеры лабораторий объединены локальной общеинститутской сетью, имеется доступ в Интернет по высокоскоростному каналу.
При подготовке и выполнении лабораторных работ студенты широко используют современные пакеты программ проектирования и исследования электронных средств и средств автоматизации производственных процессов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector