Федеральное агентство по образованию

Федеральное агентство по образованию

Сарапульский политехнический институт (филиал)

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет»

Кафедра КиПР

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ

КУРСОВОГО ПРОЕКТА (РАБОТЫ)

 

По дисциплинам: «Микропроцессорные системы»,

 

Для специальности

 

230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»

 

 

Разработал к.т.н., доцент кафедры КиПР:                                 Чикуров Т.Г.

 

 

г. Сарапул 2006

 

 

Цели и задачи дисциплин «Микропроцессорные системы», «Микропроцессоры в измерительных системах», а также «Микроконтроллеры» имеют ряд общих моментов. Так, например, можно выделить, что после изучения этих дисциплин студент должен знать не только структуры микропроцессорных систем, но и структуры микро-ЭВМ и контроллеров, а также уметь проектировать на базе микроконтроллеров системы, синтезировать для них алгоритмы и производить их отладку. Поэтому в качестве объекта курсового проектирования или работы по указанным дисциплинам выбран микроконтроллер, как наиболее распространенный элемент встраиваемых систем.

На сегодня микроконтроллерные системы находят все большее применение, а рынок микроконтроллеров соизмерим с рынком микропроцессоров. Крупных производителей микроконтроллеров – десятки, а разновидностей выпускаемых ими микроконтроллеров – тысячи. Поэтому при выборе МК опирались на соотношение цена-производительность-энергопотребление, а также удобство использования. По этому соотношению наиболее удачными признаны микроконтроллеры фирмы ATMEL, а для конкретного изучения МК AtMEGA 16.

        

Содержание и оформление работы или проекта.

 

Курсовая работа или проект состоит из пояснительной записки и графической части – чертежей необходимых схем, алгоритмов и листингов программ.

 

 

Пояснительная записка

 

Пояснительная записка - это документ, содержащий описание устройства и принцип действия разрабатываемого изделия, а также обоснование принятых при его разработке технических и/или технико-экономических решений.

Общие требования к выполнению пояснительной записки следующие:

   - текст набирается на компьютере шрифтом 14 кегль;

   - поля: сверху и снизу 20, слева 30, справа 15 мм, объем не регламентируется, формат А4;

   - раз­решается выделять цветом заголовки, особые расчетные параметры и т.п.

   - листы записки должны быть пронумерованы и подшиты в папку или обложку;

   - лицевая сторона обложки выполняется в соответствии с требованиями оформления титульного листа (приложение 1).

Последовательность размещения материала в пояснительной записки следующая:

1) Титульный лист;

2) Задание на курсовой проект (работу);

3) Оглавление (перечень разделов записки с указанием страниц);

4) Текстовая часть;

5) Приложение.

Текстовая часть пояснительной записки должна содержать:

а) анализ задания;

б) обоснование выбора функциональной схемы;

в) разработка общего алгоритма работы устройства;

г) разработка частных алгоритмов;

д) разработка программы и подпрограмм;

к) выводы (анализ соответствия разработанной функциональной схемы и программы техническому заданию).

При указании перечня использованной при работе над проектом литературы необхо­димо придерживаться следующих правил:

а) список литературы приводится в алфавитном порядке фамилий авторов, либо по первичности появления в тексте пояснительной записки. ГОСТы указываются в порядке возрастания их номеров;

б) после фамилий, и., о., автора (ов) дается заголовок книги или статьи;

в) для книг указывается место изделия, издательство, год издания, число страниц;

г) для журналов указывается название журнала, год издания, том, номер журнала, номер страницы.

    Допускаются ссылки на Интернет сайты, содержащие справочную и иную информацию.

В тексте записки ссылка на литературный источник дается в квадратных скобках с указанием номера источника согласно списку литературы.

Графическая часть

Графическая часть курсового проекта выполняется в виде комплекта документов на разрабатываемое изделие, располагается в приложении и содержит:

а) функциональную схему устройства;

б) блок-схему алгоритма работы устройства;

в) блок-схемы частных алгоритмов;

г) текст программы с комментариями.

Ход работы

    Курсовая работа (проект) ориентирована, в основном, на разработку блок-схем алгоритмов и программы работы микроконтроллера, обеспечивающих работу устройства в целом. Функциями микроконтроллера являются: управление функциональными частями устройства, обмен с ними данными, выполнение требуемых математических операций, подготовка информации к выводу и вывод результатов. Для работы используется микроконтроллер AVR фирмы ATMEL – AtMEGA 16.

 

    Для выполнения курсовой работы необходимо выполнить следующее:

1. Получить задание и внимательно ознакомиться с ним (Приложение 2).

2. Представить разрабатываемое устройство в виде функциональной схемы

3. Разработать алгоритм работы устройства

4. Разработать программу работы микроконтроллера для функциональной схемы устройства.

5. Проверить работу программы в симуляторе AVRStudio 4.02

6. Оформить

 

А) После получения задания, необходимо представить себе те функции, которые должно выполнять устройство и перечислить их. Далее необходимо подумать, какие функциональные части должны входить в систему, чтобы обеспечить выполнение этих функций. Каким образом эти части соединялись бы с выводами микроконтроллера, как управлялись, при этом прикинуть необходимые форматы обмена данными. Так требуется рассуждать по каждой функциональной части. В результате такого осмысления задания можно переходить к следующей части работы – оформлению функциональной схемы устройства (системы).

 

Б) При оформлении функциональной схемы требуется нарисовать условное графическое обозначение микроконтроллера AVR AtMEGA 16 со всеми выводами [1]. Далее требуется нарисовать другие части разрабатываемого устройства (системы) в виде прямоугольников (их устройство в работе не рассматривается, но кратко поясняется принцип действия). Исходя из соображений (см. пункт А) необходимо нарисовать столько выводов у функциональных частей системы, сколько необходимо, чтобы обеспечивался интерфейс микроконтроллера и этих частей. Каждый вывод функциональной части должен быть обозначен. При выборе выводов у функциональных частей желательно опереться на аналогичные реальные устройства, а можно исходить из логических заключений о необходимости того или иного вывода. Хотя первое предпочтительнее.

Для обеспечения интерфейса каждый вывод каждой функциональной части должен быть описан по трем позициям: назначение, электрические уровни работы, таблица истинности связывающая состояние вывода с каким-либо сигналом от функциональной части. (Например, для схемы на рис.1 вывод 8 блока отображения – вход управления включением 4-го разряда, обеспечивает включение (засвечивание) сегментов 4-го разряда индикатора в соответствии с поданным кодом на входы 1 – 7, уровень входного сигнала уровня ТТЛ, логическая «1» включает разряд, логический «0» выключает).

После такого подробного описания каждого вывода становится понятно, какой вывод за что отвечает и можно присоединять их к выводам микроконтроллера, их описание в источнике [1]. В результате получается функциональная схема системы с подробным описанием выводов. Например, на рис. 1 представлена функциональная схема 3-х канального вольтметра.

После такой подготовки можно переходить к разработке блок-схемы алгоритма работы.

 

 

Рис.1 Пример оформления функциональной схемы трехканального цифрового вольтметра на базе микроконтроллера AVR AtMEGA 16

 

В) При разработке алгоритма необходимо вначале составить наиболее общий алгоритм, в котором отразить основные действия системы. Для этой цели можно использовать текстовую форму алгоритма, в виде простого описания последовательности действий системы (текстовая форма), а можно использовать графическое оформление в виде блок-схем, рис.2. Тогда в отношении функциональной схемы, представленной на рис.1 текстовая форма алгоритма будет следующая:

 

 1. Считать состояние выходов блока выбора каналов.

 2. Определить номер канала для работы.

 3. Включить АЦП и определить напряжение на выходе выбранного канала.

 4. Преобразовать код к виду для отображения на семисегментном индикаторе.

 5. Отобразить результат на индикаторе.

 6. Вернуться к пункту 1 и повторить последовательность.

 

    В отношении представленной функциональной схемы графическая форма алгоритма (блок-схема) будет, рис.2. В представленном примере блоки 2, 3 и 4 являются процедурами или модулями программы.

 

 

Рис.2. Пример блок-схемы общего алгоритма работы цифрового трехканального вольтметра

 

Далее по каждому элементу общего алгоритма необходимо составить частные алгоритмы, более детально описывающие необходимые действия. Хотя, если программа незначительная, то частные алгоритмы можно не составлять, а ограничиться более подробными комментариями в программе.

 

Г) При разработке программы необходимо пользоваться интегрированной средой разработки программ AVR Studio 4.02 фирмы Atmel. Эта среда позволяет не только создавать программы, но и отлаживать ход их выполнения благодаря наличию встроенного симулятора. Особенности работы со средой программирования, а также особенностями и примерами разработки программ для AtMEGA16 с помощью AVR Studio 4.02 можно узнать в источнике [2].

 

Д) Симуляцию работы программы производить в той же среде AVR Studio 4.02. При необходимости продемонстрировать работу программы преподавателю.

 

Ж) Перечень заданий приведен в приложении 2.

 

Список используемых источников

 

1. Discription of AVR microcontroller AtMega16. AMEL Corporation , 2003 г.

2.Чикуров Т.Г. Применение микроконтроллеров AVR ATMEL в схемотехнике радиоэлектронных средств: метод. указания к лабораторным работам. – Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2006. – 80 с.

3. www.atmel.ru или www . atmel . com

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Федеральное агентство по образованию