Лабораторная работа по микропроцессорной технике

Цель и содержание работы Важной отличительной чертой архитектуры микроконтроллеров семейства Intel 8051 является мощная поддержка обработки одноразрядных данных. В работе ставится цель изучить аппаратные и программные средства микроконтроллера, ориентированные на обработку битовой информации.

Задание

Задание предполагает разработку микропроцессорного устройства на базе однокристального микроконтроллера МК 51, ориентированного на обработку битовой информации. Микроконтроллер считывает показания трех битовых датчиков, обрабатывает их в соответствии с заданной логической функцией и выдает управляющее воздействие, являющееся значением вычисленной логической функции, на внешнее исполнительное устройство. Входная информация может восприниматься микроконтроллером лишь после поступления определенного разрешающего сигнала по отдельному входу МК. После считывания информации МК выдает подтверждающий сигнал на схему опроса датчиков. Каждый из сигналов от датчиков поступает по определенной входной линии: X – по P1.2, Y – по P1.1, Z – по P1.0. Сигнал разрешения чтения показаний датчиков поступает по линии P1.3, а сигнал подтверждения приема микроконтроллером информации выдается по линии P1.4. Результат выводится на исполнительное устройство по линии P1.5. После завершения цикла работы управление передается на начало программы. Структурная схема микропроцессорного устройства приведена на рисунке 1. Микроконтроллер представлен на рисунке лишь своим портом Р1, распределение линий которого существенно для данной работы. Рисунок 1 – Структурная схема микропроцессорного устройства обработки битовой информации Таблица 1 – Задание варианта 18 Согласно варианту, микроконтроллер вычисляет следующую функцию от входных переменных: F(X,Y,Z)=(X ̅∩(Y∪Z)) ̅. Разрешающий сигнал достоверности входных данных имеет низкий уровень. Микроконтроллер должен вырабатывать сигнал подтверждения приема информации высокого уровня. Решение Разработаем требуемую программу. Ее текст с необходимыми комментариями приведен ниже. Для подготовки к отладке программы составим таблицу истинности заданной функции. Таблица 2 – Таблица истинности заданной функции Процесс тестирования и отладки представлен снимками с экрана среды разработки на рисунках 2 – 3. Рисунок 2 – Снимок выполнения в среде разработки ProView 32 Рисунок 3 – Результаты вычисления функции в среде разработки ProView 32. Выводы В ходе лабораторной работы были изучены аппаратные и программные средства микроконтроллера, ориентированные на обработку битовой информации. В результате была разработана программа вычисления значений заданной логической функции с помощью команд битового процессора. Тестирование и отладка программы велись в среде разработки ProView32. Снимки с экрана среды разработки, подтверждают полноту решения задачи и правильность функционирования разработанной программы. 1.Цель работы Изучить организацию ввода и вывода информации через параллельные порты микроконтроллера, особенности работы с отдельными линиями параллельных портов, специфику использования отдельных команд микроконтроллера и его режимов адресации.

2.Задание

В зависимости от варианта, микроконтроллер осуществляет ввод (ВВ) либо вывод (ВЫВ) информации. Данные представляют собой десятичные цифры, записанные либо в упакованном (УП), либо в распакованном (РАСП) формате. В первом случае в каждом байте хранятся по две десятичные цифры, старшая занимает левую тетраду, а младшая — правую. Во втором случае каждая цифра занимает лишь младшую тетраду байта, старшая тетрада при обмене не должна меняться. Начальный адрес массива, из которого выводятся или в который вводятся данные, либо хранится в регистре R0 текущего банка данных, либо имеет фиксированное значение, указанное в таблице вариантов. Длина массива, задаваемая в цифрах, либо хранится в регистре R1, либо равна первой цифре массива (ПЦ), либо конец обмена определяется сигналом низкого уровня на входе P1.7. В первом случае цифра, определяющая длину массива, входит в состав массива и должна передаваться вместе с массивом. Обмен осуществляется параллельным (ПР) по каналам P1.3…P1.0 либо последовательным по каналу P1.0 кодом. Последовательная передача может осуществляться старшими (ПССТ) либо младшими (ПСМЛ) битами вперед. Инициатором обмена выступает микроконтроллер (МК) либо внешнее устройство (ВУ). В первом случае каждая операция обмена начинается с выдачи микроконтроллером сигнала запроса к ВУ. Обмен осуществляется после приема от ВУ сигнала подтверждения, при поступлении которого МК производит обмен, снимает запрос, ждет снятия сигнала подтверждения со стороны ВУ и затем продолжает работу. Во втором случае прежде, чем начать обмен МК ожидает сигнала запроса от ВУ, затем выставляет сигнал готовности к обмену, производит обмен, снимает сигнал готовности, ждет снятия запроса от ВУ, после чего продолжает работу. Обмен управляющими сигналами между МК и ВУ осуществляется при каждой передаче. ВУ передает сигналы в МК (подтверждение или запрос) по линии Р1.4. МК передает сигналы к ВУ (запрос или готовность) по линии Р1.5. Активное значение сигнала указывается в варианте задания (Н – высокий, L – низкий). После завершения передачи массива управление передается на начало программы.

Вариант задания

Согласно варианта, микроконтроллер осуществляет ввод упакованных чисел последовательным кодом старшими битами вперед по каналу P1.0. Начальный адрес массива – 20H. Длина массива в цифрах хранится в регистре R1. Инициатор обмена – внешнее устройство. Запрос от ВУ – сигнал низкого уровня по каналу Р1.4. Готовность МК – сигнал высокого уровня по каналу Р1.5.

Решение

Программа реализации данного варианта задания с необходимыми комментариями приведена ниже. ; подпрограмма ввода цифры в последовательном коде Скриншоты отладки и тестирования программы в среде разработки приводятся ниже. Рисунок 1 – Начало приема Рисунок 2 – Прием старшего бита первой цифры Рисунок 3 – Прием второго бита первой цифры Рисунок 4 – Прием третьего бита первой цифры Рисунок 5 – Прием последнего (4-го) бита цифры Рисунок 6 – Запись принятой цифры в ячейку памяти (младшая цифра 3) Рисунок 7 – Прием второго элемента (старшая цифра 6) Рисунок 8 – Принят весь массив из 4-х цифр В результате работы программы был введен массив из 4-х цифр: 3, 6, 8, 1. Выводы по работе В ходе выполнения лабораторной работы были достигнуты следующие цели: изучены организация ввода и вывода информации через параллельные порты микроконтроллера и особенности работы с отдельными линиями параллельных портов, специфика использования отдельных команд микроконтроллера и его режимов адресации. В результате выполнения работы была составлена и отлажена программа, решающая задание варианта по вводу массива. Тестирование и отладка программы велись в среде разработки ProView. Правильность работы подтверждается скриншотами тестирования программы.