Микропроцессоры и микроконтроллеры



MovA,RnMovA,DirectMov A,@Rii=0,1 MovA,#DataMovRn,AMovRn,DirectMovRn,#DataMovDirect,AMovDirect,RnMov Direct1, Direct2 Mov Direct,@Rii=0,1 MovDirect,#DataMov @Ri,A,i=0,1 Mov @Ri,Directi=0,1 Mov @Ri,#Datai=0,1 MovDptr,#Data	(A)=(Rn) (A)=(Direct) (A)=((Ri)) (A)=(#Data) (Rn)=(A) (Rn)=(Direct) (Rn)=(#Data) (Direct)=(A) (Direct)=(Rn) (Direct1)=(Direct2) (Direct)=((Ri)) (Direct)=(#Data) ((Ri))=(A) ((Ri))=(Direct) ((Ri))=(#Data) (Dptr)=(#Data)

Команда MOVC пересылает в аккумулятор байт из памяти программ. Адрес ячейки вычисляется.

Movc A,@A+DptrMovc A,@A+PC	(A)=((A)+(Dptr)) (A)=((A)+(PC))

Команда MOVX пересылает в аккумулятор байт из внешней памяти данных или из аккумулятора во внешнюю память данных. Адрес в регистре Dptr

Movx A,@DptrMovx @Dptr,A	(A)=((Dptr)) ((Dptr))=(A)

Команда записи в стек

Пересылает в стек содержимое регистра специального назначения или ячейки памяти. Состояние флагов не изменяет.

PushDirect	(SP)=(SP)+1 ((SP))=(Direct)

Команда чтения из стека

Считывает байт из стека в регистр специального назначения или ячейку памяти. Состояние флагов не изменяет.

PopDirect	(Direct)=((SP)) (SP)=(SP)-1

Команды безусловного перехода



Передает управление на команду, обозначенную меткой Met. Состояние флагов не изменяет.

Ajmp Met Sjmp Met Ljmp Met	Адрес перехода должен находиться внутри одной страницы объемом 2Кбайт Адрес перехода должен находиться в диапазоне от -128 до +127 байт от команды перехода Передача управления в диапазоне всей памяти программ

Команды перехода на подпрограмму

Передает управление подпрограмме с именем Name. Состояние флагов не изменяет.

Acall Name Scall Name Lcall Name	Адрес перехода должен находиться внутри одной страницы объемом 2Кбайт Адрес перехода должен находиться в диапазоне от -128 до +127 байт от команды перехода Передача управления в диапазоне всей памяти программ

Сравнение с переходом

Сравнить операнды и перейти на метку Met, если не равны. Изменяет состояние разряда С.

CjneA,Direct,MetCjne A,#Data,MetCjne Rn,#Data,MetCjne @Ri,#Data,Meti=0,1	(A)-(Direct)=0 ? (A)-(#Data) =0 ? (Rn)-(#Data) =0 ? ((Ri))-(#Data) =0 ?

Уменьшение на 1 с переходом

Уменьшить на 1 содержимое операнда. Если после этого оно не равно 0, то перейти на метку Met. Состояние флагов не изменяет.

DjnzRn,MetDjnzDirect,Met

Сравнение и переход, если аккумулятор не равен 0

Перейти на метку Met, если содержимое аккумулятора не равно 0. Состояние флагов не изменяет.

JnzMet

Сравнение и переход, если аккумулятор равен 0

Перейти на метку Met, если содержимое аккумулятора не равно 0. Состояние флагов не изменяет.

JzMet

Возврат из подпрограммы

Восстанавливает из стека ранее сохраненный адрес и обеспечивает передачу управления на него. Состояние флагов не изменяет.

RetReti Выход из подпрограммы Выход из подпрограммы обработки прерывания.

Подключение периферийных устройств

Команды битовой обработки данных

Пересылка бита в разряд переноса

MovC,Bit (C)=(Bit)

Переслать разряд переноса в указанный бит

MovBit,C (Bit)=(C)

Обнуление бита

Clr C ClrBit (C) =0 (Bit) =0

Обнулить указанный разряд.

Установить бит в 1

Установить указанный бит в 1.

Setb C SetbBit(C) =1 (Bit) =1

Инверсия бита

Инвертировать указанный разряд

Cpl C CplBit ( C)= / (C ) ( Bit)= / (Bit )

Логическое сложение

«Логическое или» указанного бита и разряда переноса. Результат в разряде переноса.

OrlC,Bit (C )=(C )OR (Bit)

Логическое умножение

«Логическое и» указанного бита и разряда переноса. Результат в разряде переноса.

AnlC,Bit (C )=(C )AND (Bit)

Проверить бит и перейти, если 1

Перейти на метку Met, если указанный бит равен 1

JbBit,MetJbcBit,MetJc Met При переходе бит обнуляется Проверяется разряд С

Проверить бит и перейти, если 0

Перейти на метку Met, если указанный бит равен 0

JnbBit,MetJnc Met Проверяется разряд С

Схема платы блока переключателейпредставлена на рис.23. С его помощью на вход микроконтроллера можно подать любую восьмиразрядную комбинацию из нулей и единиц.

Если ключ не замкнут, то от источника питания через диод и резистор на соответствующий разряд порта подается напряжение 5В, что соответствует логической 1.

При замыкании ключа по соответствующей цепи источник питания - диод - резистор - ключ - корпус протекает ток. При этом светодиод зажигается, а на вход разряда порта подается низкий потенциал ( логический 0).

Опрос состояния переключателя:

JB P2.3,Met ;перейти если бит 3 равен 1 (ключ 4 разомкнут)

или

JNB P2.3,Met ;перейти если бит 3равен 0 (ключ 4 замкнут).

Задача. Проверить ключи 4 и 8 на одинаковое состояние. Если они в одинаковом состоянии, то выполнить одни действия, если в разном, то другие.

Фрагмент программы, реализующей указанную задачу:

Met0: JNB P2.3,Met1 ;перейти если бит равен 0 (К4 замкнут)

JNB P2.7,Met2 ;перейти если бит равен 0 (К8 замкнут)

; действия при двух ключах в одинаковом положении

Met3: ………………….

LJMP Met0

Met1: JNB P2.7,Met3 ;перейти если бит равен 0 (К8 замкнут)

; действия при двух ключах в разном положении

Met2: ………………….

LJMP Met0

Блок-схема алгоритма решения представлена на рис.22.

Рис22. Блок-схема алгоритма решения

Рис.23. Блок переключателей



Блок реле

Схема платы блока реле представлена на рис.24.Управление состоянием реле осуществляется подачей 0 или 1 на соответствующий разряд порта.

Для включения реле на выход порта подается логический 0, тем самым открывая выходной транзистор с открытым коллектором в буферных микросхемах DD2 и DD3. Ток, протекая через катушку реле и открытый транзистор буфера, включает реле и замыкает соответствующий контакт РК. Контакты РК могут быть использованы для включения внешних исполнительных устройств.

Для выключения реле на выход порта подается логическая 1, тем самым закрывая соответствующий выходной транзистор в буферных микросхемах DD2 и DD3.Контакты реле РК размыкаются, выключая внешние устройства. Диоды VD служат для защиты транзисторов буферных каскадов от ЭДС самоиндукции, возникающей при разрыве цепи питания катушки реле.

Задача.Включить реле 2 и выключить реле 6.

Фрагмент программы, реализующей указанную задачу:

CLR P1.1 ; включить реле 2

SETB P1.5 ; выключить реле 6

Рис.24.Блок реле



Схема платы блока клавиатуры представлена на рис.26. К контактам порта Р0.0-Р0.3 подключены линии сканирования, Р0.4-Р0.7 - линии считывания. Чтобы узнать состояние какой-либо клавиши, необходимо на линии сканирования выставить сканирующий код. Для первого ряда код 1110, для второго ряда 1101, для третьего ряда 1011, для четвертого ряда 0111.

Если клавиша не нажата (например, клавиша А), напряжение источника питания через резисторы R7 и R6 поступает на вход антидребезговой схемы (что соответствует логической 1), собранной на двух инверторах DD1.1 и DD1.2, с выхода которой логическая 1 поступает на соответствующий вход микроконтроллера.

Если клавиша нажата, то точка соединения R7 и R6 через открытый выходной транзистор выхода Р0.0 (поскольку при сканировании первого ряда на этот выход подан логический 0) замыкается на корпус, ее потенциал становится близким к нулю, что микросхемой DD1.1 воспринимается как логический 0. С выхода антидребезговой схемы на вход Р0.7 поступает логический 0.

В каждой линии считывания предусмотрена антдребезговая схема (рис.25).

Рис.25. Принцип работы антидребезговой схемы

В момент нажатия клавиши возникает дребезг - хаотичное изменение напряжения. При нажатии клавиши А потенциал точки а (а следовательно и точки b) начинает снижаться (через открытый выходной транзистор выхода Р0.0 она подключается на корпус). В точке b cнижение потенциала происходит по экспоненциальному закону (сглаживаются шумы) за счет заряда конденсатора С7.

При снижении потенциала точки b до 0,4В (уровень логического 0) инверторы срабатывают и на их выходе появляется логический 0. Постоянная времени цепи R6C7 подобрана таким образом, чтобы время заряда емкости было больше или равно времени дребезга. На входе и выходе инверторов устанавливается логический 0, емкость разряжается.

При размыкании кнопки наблюдается аналогичная ситуация, инверторы срабатывают при увеличении потенциала точки b до 2,4В.

Задача. Проверить состояние клавиш 1, 2, 5 и В. При нажатии клавиши выполнить заданные действия. Если нет нажатых клавиш, то повторить опрос клавиш.

Фрагмент программы, реализующей указанную задачу:

OPROS: MOV P0,#11111110B ; выдать сканкод 1 ряда

LCALL PAUZA ; подпрограмма задержки

JNB P0.4,MET1 ; перейти на метку МЕТ1, если

; нажата кнопка 1

JNB P0.5,MET2 ; перейти на метку МЕТ2, если

;нажата кнопка 2

MOV P0,#11111101B ; выдать сканкод 2 ряда

LCALL PAUZA ; подпрограмма задержки

JNB P0.5,MET3 ; перейти на метку МЕТ3, если

; нажата кнопка 5

JNB P0.7,MET4 ; перейти на метку МЕТ4, если

; нажата кнопка В

LJMP OPROS ; если не нажата ни одна клавиша,

; то повторить опрос клавиатуры;

MET1: ; команды, выполняемые при нажатии кнопки 1

LJMP OPROS

MET2: ; команды, выполняемые при нажатии кнопки 2

LJMP OPROS

MET3: ; команды, выполняемые при нажатии кнопки 5

LJMP OPROS

MET4: команды, выполняемые при нажатии кнопки В

LJMP OPROS

Подпрограмма задержки используется для ожидания срабатывания антидребезговой схемы.

PAUZA: MOV R0, #20h ;загрузить в регистр R0 число 20h

M0: MOV R1, #FFh ;загрузить в регистр R0 число FFh

M1: DJNZ R1, M1 ; уменьшить на 1 содержимое реги-

; стра R1 и перейти, если не 0

DJNZ R0, M0 ; уменьшить на 1 содержимое реги-

; стра R0 и перейти, если не 0

RET ; выход из подпрограммы

Рис.26Блок клавиатуры



Блок светодиодов

Схема платы блока светодиодов представлена на рис.27.

Каждый светодиод подключается через резистор и буферный элемент с открытым коллектором ( DD2 и DD3) к соответствующему выходу порта. Управление состоянием светодиода осуществляется подачей 1 (командой SETB) или нуля (командой CLR) на соответствующий контакт порта.

При подаче на вход буферного элемента 0 его выходной транзистор открывается, замыкая цепь источник питания - светодиод - резистор на корпус, при этом в цепи возникает ток и он зажигается.

При подаче 1 выходной транзистор буферного элемента закрывается, цепь управления светодиодом разрывается, светодиод гаснет.

Задача. Включить светодиод 4 и выключить светодиод 7.

Фрагмент программы, реализующей указанную задачу:

CLR P0.3 ; включить светодиод 4

SETB P0.6 ; выключить светодиод 7

Схема блока приведена на рис. 28. В схеме использован индикатор HL1 с общим анодом. На аноды всех сегментов (светодиодов) индикатора подается напряжение питания +5В. Катоды сегментов через резисторы и буферные элементы с открытым коллектором подключены к порту Р2 микроконтроллера. Для того, чтобы зажечь соответствующий сегмент, на выход порта Р2 необходимо выдать логический 0. При этом откроется выходной транзистор буферного элемента и замкнется цепь питания соответствующего сегмента источник питания - сегмент - резистор - транзистор буферного элемента - корпус, он загорится.

Задача. На семисегментном индикаторе зажечь цифру 5

Фрагмент программы, реализующей указанную задачу:

MOV P2,#10010010B или

MOV P2,#92h



Рис.27. Блок светодиодов

Рис.28. Блок семисегментного индикатора

Блок цифрового мультиплексора

Мультиплексор- устройство, которое подключает один из входов к выходу в соответствии с состоянием адресных входов ABC (табл.9).

	Таблица9
C B A	Соединение
0 0 0	D0>Y
0 0 1	D1>Y
0 1 0	D2>Y
0 1 1	D3>Y
1 0 0	D4>Y
1 0 1	D5>Y
1 1 0	D6>Y
1 1 1	D7>Y

Схема подключения блока цифрового мультиплексора приведена на рис.29. Для управления состоянием входов ABC первого мультиплексора используются разряды Р0.0-Р0.2, второго-разряды Р0.4-Р0.6. Через вход Р0.3 считывается состояние одного из датчиков первого мультиплексора, через Р0.7 второго. Через мультиплексор к микроконтроллеру подключаются дискретные (цифровые) датчики, состояние которых формируется ключевой схемой. Если ключ замкнут на корпус, то формируется состояние 0, если на источник питания, то состояние 1.

Задача. Подключить датчик 1 и проверить его состояние.

Фрагмент программы, реализующей указанную задачу:

M0: ; подключение датчика к выходу мультиплексора

CLR P0.0 ;выдаем состояние 000

CLR P0.1 ;на первый мультиплексор

CLR P0.2

JB P0.3, M1 ;проверяем состояние датчика

;Действия при ключе, замкнутом на корпус

.................

LJMP M0

M1:

;Действия при ключе, замкнутом на источник

................

LJMP M0



Рис.29. Блок цифрового мультиплексора

Схема подключения блока аналого-цифрового преобразователя приведена на рис.30.

Для преобразования аналоговых сигналов в цифровые могут быть использованы как управляемые, так и неуправляемые АЦП. Кроме того, АЦП можно разделить на одноканальные и многоканальные. Преобразователи могут иметь разную разрядность.

В данном случае использован десятиразрядный одноканальный преобразователь 1113ПВ1А. Поскольку он используется для подключения восьми датчиков, в состав устройства включен аналоговый мультиплексор 564КП2, позволяющий подключать АЦП любой из датчиков. Напряжение с аналоговых датчиков подается на входы D0-D7 мультиплексора, выбор измеряемого канала производится подачей на адресные входы комбинации 000ч111 (см п.5.6). Управление состоянием адресных входов осуществляется программно через контакты порта микроконтроллера (в данном случае использованы Р3.4, Р3.5, Р3.6).

При подаче цифровой комбинации на адресные входы напряжение с выбранного датчика через мультиплексор поступает на вход IN аналого-цифрового преобразователя.

Управление преобразователем осуществляется через контакты RUN (запуск АЦП) и GOT (состояние преобразования), которые соединяются с микроконтроллером ( например Р3.2, Р3.3).

Чтобы произвести преобразование, необходимо на входе RUN программно создать падающий фронт (переход из состояния 1 в 0). Контроль завершения преобразования осуществляется по состоянию выхода GOT, сигнал с которого подается на контакт Р3.3 микроконтроллера. Если преобразование не завершено GOT=1, после завершения GOT=0.

Считывание цифрового значения сигнала датчика производится с контактов D0-D9 АЦП, которые должны быть подключены к входам микроконтроллера. Если требуется высокая точность преобразования, подключаются все десять выходов. В схеме, приведенной на рис.30, для учебных целей используются только старшие восемь разрядов. В этом случае для подключения достаточно одного порта (в данном случае порт Р0).

Чтобы подготовить АЦП к следующему преобразованию вход RUN переводится в состояние логической 1.

Задача.Подключить аналоговый датчик 4 к АЦП, произвести преобразование и считать с АЦП полученный код.

Фрагмент программы, реализующей указанную задачу:

;подключение датчика 4

SETB P3.4 ;выдача на мультиплексор 011

SETB P3.5

CLR P3.6

;запуск АЦП

CLR P3.2 ; переводим вход RUN из 1 в 0

;ожидание готовности

JB P3.3, $ ; проверяем состояние выхода GOT

; если не 0, то повтор этой команды

;чтение кода с АЦП

MOV A,P0

;снять запуск с АЦП

SETB P3.2

Рис.30Блок аналого-цифрового преобразователя

Блок цифро-аналогового преобразователя

Схема подключения цифро-аналогового преобразователя приведена на рис.31. В данном случае использован десятиразрядный преобразователь К572ПА1, не требующий управляющих сигналов. Допустимый диапазон изменения входного сигнала составляет 0ч15В. Для подключения может быть использован любой порт (в данном случае Р0). Неиспользованные контакты D1, D0 подключены на корпус. Выданный в порт цифровой код поступает в преобразователь и преобразованный в напряжение выдается как разность потенциалов на выходах ЦАП Va и Vb.

Задача. Выдать на ЦАП код из аккумулятора.

Фрагмент программы, реализующей указанную задачу:

;запись кода на ЦАП

MOV P0, A

Рис.31Блок цифро-аналогового преобразователя

Схема подключения блока буфера последовательного канала RS-232 приведена на рис.32. Функции буфера - преобразование ТТЛ-уровней сигнала (с которыми работает микроконтроллер) в сигналы стандарта RS-232(табл.10 ).

Таблица10

Сигналы	Микроконтроллер	RS-232
Логический 0	<0,4B	+(5-15)B
Логическая 1	>2,4B	-(5-15)B

Стандарт RS-232 широко используется в телекоммуникационном оборудовании и компьютерной технике. Длина линий связи этого стандарта - до 15 м. Помимо линий входа и выхода данных RS-232 регламентирует ряд необязательных вспомогательных линий для аппаратного управления потоком данных и специальных функций (в данной схеме не используются).

Принимаемые данные поступают с контакта разъема RxD на вход IN R1 буфера последовательного канала. C выхода OUT R1 преобразованный сигнал поступает на контакт микроконтроллера Р3.0 ( линия приема данных в последовательном коде RxD).

Передаваемые данные поступают с контакта микроконтроллера Р3.1 (линия передачи данных в последовательном коде TxD) на вход IN T1 буфера последовательного канала. C выхода OUT T1 преобразованный сигнал поступает на контакт разъема TxD.

Соединение между устройствами осуществляется перекрестно. Контакт разъема RxD первого устройства соединяется с контактом TxD второго устройства и наоборот.

Обмен данными между устройствами может осуществляться в дуплексном режиме (одновременная передача данных в обе стороны).

Задача. Организовать передачу содержимого регистраR0 по последовательному каналу, принять ответ и выдать его для отображения в порт Р0. Содержимое регистраR0 при каждой передаче увеличивается на 1.

Программа, реализующая указанную задачу:

PUBLIC INIT

RegKan: Equ 30h

rde: Reg p3.7 ; Толькодля RS-485

ORG 0

LJMP INIT

.ORG 23H

LJMP Serial ;Векторпрерывания

; последовательного канала

.org 30h

INIT: movSP,#50h ;организовать стек в верхних

; адресах ОЗУ

movRegKan,#0 ;Нет приема/передачи

;Программирование и запуск таймера 1

MOV TMOD,#00100001B ;Таймер 1 в режиме 2

MOV TH1,#0fdH ;Установить скорость

;передачи данных

MOV TL1,#0fdH ; 9600 бит/сек

;Программирование последовательного канала

movSCON,#01010000b ; 8-битовый

;асинхронныйприемо/передатчик

setb IE.4 ;Разрешить прерывания

; последовательного канала

SETB IE.7 ; Общее разрешение прерываний

SETB TR1 ;Запустить таймер 1

Upr_Mod:

mova,RegKan ; проверить занят ли канал

jnzUpr_Mod ; перейти, если занят (нельзя

;передавать)

clrrde ; Только для RS-485

movRegKan,#1 ;Разрешить передачу

movsbuf,R0 ;Выдать байт из регистра R0 в

;последовательный канал

Inc R0

ljmpUpr_Mod

Serial:

PUSH A

MOV a,RegKan

jz EXIT

CJNE A,#1,RE2

JBC TI,Pered

clr RI ;Сброситьфлагприема

LJMP EXIT

Pered:

;Передача байта закончена, ожидаем прием

Setbrde ; Только для RS-485

mov RegKan,#2

LJMP EXIT

RE2:

CJNE A,#2,EXIT

JBC RI,Priem

CLR TI ;Сбросить флаг передачи

LJMP EXIT

Priem:

mov P0,sbuf ;Принимаем байт из канала

movRegKan,#0

; Завершить работу с каналом

EXIT:

POP A

RETI

End

Рис.32Блок буфера последовательного канала RS-232



Схема подключения блока буфера последовательного канала RS-485 приведена на рис.33. Функции буфера - преобразование ТТЛ-уровней сигнала (с которыми работает микроконтроллер) в сигналы стандарта RS-485. В стандарте RS-485 для передачи и приёма данных используется одна витая пара проводов, иногда сопровождаемая экранирующей оплеткой или общим проводом. Передача данных осуществляется с помощью дифференциальных сигналов. Изменения напряжения на проводах U_А и U_B может быть в пределах от -7В до +12В. Разница напряжений между проводниками одной полярности означает логическую единицу, разница другой полярности -- ноль(табл.11).

Таблица11

Сигналы	Микроконтроллер	RS-485
Логический 0	<0,4B	UА > UB на 200 мВ
Логическая 1	>2,4B	UА < UB на 200 мВ

Стандарт стал основой для создания целого семейства промышленных сетей широко используемых в промышленной автоматизации. Длина линий связи этого стандарта - до 1800м.

Обмен данными между устройствами осуществляется в полудуплексном режиме, т.е. одновременно обе линии А и В используются для приема или передачи данных. Для приема данных на управляющие входы буфера последовательного канала RE и DE с контакта порта Р3.7 подается логический 0, для передачи логическая 1.

Принимаемые данные поступают с контактов разъема А и В на входы буфера последовательного канала. C выхода RO преобразованный сигнал поступает на контакт микроконтроллера Р3.0 (линия приема данных в последовательном коде RxD).

Передаваемые данные поступают с контакта микроконтроллера Р3.1 (линия передачи данных в последовательном коде TxD) на вход DI буфера последовательного канала. C контактов А и В буфера последовательного канала на разъем.

Соединение между устройствами осуществляется по типу «шина». Контакт разъема А первого устройства соединяется с контактом А второго устройства, В с В.

Пример задачи и программы см в п 5.9.

Рис.33Блок буфера последовательного канала RS-485



Библиографический список

1. Новожилов А.П. Основы микропроцессорной техники: учеб. Пособие: В 2 Т.1.-Москва: РадиоСофт, 2011.-432с.

2. Новожилов А.П. Основы микропроцессорной техники: учеб. Пособие: В 2 Т.2.-Москва: РадиоСофт, 2011.-336с.

3. В.В. Гуров Архитектура микропроцессоров: Курс Интернет-университета информационных технологий http://www.intuit.ru/department/hardware/microarch/

4. Механов В.Б. Особенности архитектуры универсальных микропроцессоров: Учебное пособие Электронная библиотека учебно-методической литературы. http://window.edu.ru/

5. Новиков Ю.В., Скоробогатов П.К.. Основы микропроцессорной техники: Курс Интернет-университета информационных технологий. http://www.intuit.ru/department/hardware/mpbasics/

6. Бунтов В.Д., Макаров С.Б. Микропроцессорные системы. Часть I. Микропроцессоры: Учебное пособие Электронная библиотека учебно-методической литературы. http://window.edu.ru/

7. Бунтов В.Д., Макаров С.Б. Микропроцессорные системы. Часть II. Микропроцессоры: Учебное пособие Электронная библиотека учебно-методической литературы. http://window.edu.ru/

Размещено на Allbest.ru

...