1 / 18

Узел индикации на ПЛИС фирмы ALTERA

Узел индикации на ПЛИС фирмы ALTERA. ПРОЕКТ. Автор : Кузьменко Александр Сергеевич ------------------------------ Научный руководитель: Власов Андрей Игоревич к.т.н., доцент каф. «ИУ4» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Цель работы:.

abeni
Download Presentation

Узел индикации на ПЛИС фирмы ALTERA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Узел индикации на ПЛИС фирмы ALTERA ПРОЕКТ Автор: Кузьменко Александр Сергеевич ------------------------------ Научный руководитель: Власов Андрей Игоревич к.т.н., доцент каф. «ИУ4» МГТУ им. Н.Э. Баумана

  2. Цель работы: • Разработка универсального узла отображения информации для измерительных устройств с применением интегральных схем программируемой логики (ПЛИС) Решаемые задачи: • Анализ средств и методов отображения информации в измерительных устройствах • Выбор элементной базы узла индикации • Разработка схемотехнической и конструктивной реализации узла индикации • Программирование ПЛИС • Возможности применения реализованного узла индикации

  3. Анализ средств и методов отображения информации в измерительных устройствах Одной из важных функций любого измерительного прибора является визуализация результатов измерений. Получаемые результаты измерений могут выводиться в графическом или цифровом виде. Для отображения процессов, например, изменяющихся во времени, чаще всего используют графические средства отображения. В аналоговых приборах это электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), а в цифровых жидкокристаллические (ЖК), светодиодные или плазменные индикаторные панели высокого разрешения. Для отображения цифровой информации в аналоговых измерительных устройствах, обычно, применяются стрелочные приборы, а в цифровых светодиодные и жидкокристаллические матрицы.

  4. Примеры применения различных средств отображения информации АНАЛОГОВЫЕ СРЕДСТВА: ЦИФРОВЫЕ СРЕДСТВА: ОСЦИЛЛОГРАФ С ЭЛТ СВЕТОДИОДНАЯ И ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ МАТРИЦЫ СТРЕЛОЧНЫЙ АМПЕРМЕТР ГРАФИЧЕСКАЯ СВЕТОДИОДНАЯ ПАНЕЛЬ

  5. Структура узла индикации Узел индикации предназначен для отображения на 2-х строчном, 7-ми позиционном, 7-ми сегментном светодиодном индикаторе, данных, которые поступают по параллельной восьмиразрядной микропроцессорной шине - адрес/данные. Микропроцессорная система Дешифратор кода 1 Входное устройство Адрес/данные вход 8 Дешифратор кода 2

  6. Логические функции узла индикации Информация поступающая по 8-ми разрядной шине адрес/данные в двоичном коде должна быть преобразована в двоичный код 7-ми сегментного индикатора, в соответствии с таблицей Binary_code[] => Seven_segment[]; B"0000"=>B"1000000"; B"0010"=> B"0100100"; B"0011”=>B"0110000"; B"0100"=> B"0011001"; B"0101"=>B"0010010"; B"0110"=> B"0000010"; B"0111"=>B"1111000"; B"1000"=> B"0000000"; B"1001"=>B"0010000"; B"1010"=>B"1111111";--Гашение B"1011"=>B"1111111"; B"1100"=> B"1111111"; B"1101"=>B"1111111"; B"1110"=> B"1111111"; B"1111"=>B"0111111";--Переполнение

  7. Схемотехническое проектирование(выбор элементной базы) • Дешифраторы двоичного кода в двоичный семисегментный код, можно реализовать на элементах жесткой логики. Для сокращения числа компонентов и удобства монтажа узла, схема построена на основе микросхем программируемой логики (ПЛИС) EPM7128SQI100-10 фирмы Altera. В качестве устройства отображения информации выбраны светодиодные индикаторы с большим размером символов для удобства восприятия информации оператором. • Источник питания выбран стандартный напряжением 5 В и с максимальным током нагрузки 1 А.

  8. Схемотехническое проектирование(схема электрическая принципиальная)

  9. Схемотехническое проектирование(внутренняя структура ПЛИС ALTERA)

  10. Конструкторско-технологическое проектирование(разработка печатной платы и сборка) Рисунок печатной платы со стороны установки элементов Рисунок печатной платы с тыльной стороны 2-х строчный, 7-ми разрядный, 7-ми сегментный индикатор Печатная плата в сборе

  11. Конструкторско-технологическое проектирование(устройство в сборе)

  12. Программирование ПЛИС В схеме узла используются 2 микросхемы ПЛИС, выполняющие все требуемые функции с идентичными прошивками, отличающимися только номером адресной линии выборки (А5 или А6 в проекте PAM_PSS_WORK2) и назначением внешних выводов. Файлы программирования ПЛИС созданы с помощью ПО «Quartus II 7.1». Для программирования используется специальный кабель ByteBlasterMV, подключаемый к LPT-порту любого компьютера. ByteBlasterMV Электрическая схема ByteBlasterMV

  13. Программирование ПЛИС • Входные сигналы • D0…D7 параллельная 8-битная совмещенная шина адрес/данные. • RST начальная инициализация индикатора – отображение «0» во всех позициях. • ALE стробирующий импульс записи адреса. • WR стробирующий импульс записи данных. • Выходные сигналы • POS0_Indicator[6..0]… POS6_Indicator [6..0] сигналы управления цифровыми сегментами индикатора. • POS0_DT… POS6_DTсигналы управления децимальными точками индикатора. • Ext_LCD_xxx сигналы управления внешним ЖКИ.

  14. Программирование ПЛИС • Запись данных в ПЛИС производится следующим образом. На линиях D0…D7 внешнее устройство выставляет сигналы, транслируемые на ЖКИ (d0,d1,d2,d4) и сигнал выборки ПЛИС ( логическая «1» на d5 или d6). На вход ALE подается стробирующий импульс, фиксирующий их в адресном регистре. Далее на эти же линии выставляются сигналы: • Разряды 0…4 – двоичный код отображаемого символа; • Разряды 5…7 – двоичный код позиции индикатора, в которую данный символ должен быть выведен.

  15. Программирование ПЛИС При помощи декодера старших разрядов формируется сигнал разрешения записи в регистры данных (сигналы col[6..0]). При подаче стробирующего импульса на вход WR по его спадающему фронту данные защелкиваются в регистре данных. Логические элементы AND3 в конкретный момент времени разрешают запись только выбранного сигналомcol(x) регистра при условии неактивности сигнала ALE. Для преобразования двоичного кода в код 7-сегментного индикатора использованы декодеры описанные выше. Для вывода на индикатор десятичной точки используется разряд 4 шины данных. Для полного заполнения индикатора данной ПЛИС требуется 7 циклов записи.

  16. Возможности применения узла индикации Узел может применяться в измерительных приборах: частотомерах, измерителях импульсов, температуры, давления и т.д., в технологических системах для отладки микропроцессорных устройств, контроля шин адресов и/или данных, а так же в устройствах в качестве индикатора данных. В данном случае узел был применён в системе пересчёта импульсов, поступающих от датчика ионизирующего гамма-излучения.

  17. Оценка эффективности и затрат разработанного устройства • Не высокая стоимость комплектующих, в частности ПЛИС EPM7128SQI100-10 фирмы ALTERA, а так же применение высокотехнологичных методов проектирования с помощью САПР даёт привлекательное соотношение цена/качество. • Универсальный узел индикации даёт возможность без затрат на дополнительную разработку применять его в различных микропроцессорных и микроконтроллерных устройствах. • Не большое количество электронных компонентов в узле индикации и выполнение на высоком технологическом уровне, даёт основание полагать о достаточно высокой надёжности устройства.

  18. Заключение • В результате выполненной работы, создан универсальный узел, отображение цифровой информации с применением интегральных схем программируемой логики фирмы ALTERA, который возможно использовать в широком спектре электро-радиозмерительных приборов. • В процессе выполнения работы был освоен программный продукт Quartus II, v. 7.1, проведены испытания узла индикации от различных источников данных

More Related