рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ По курсу: Микропроцессорные системы автоматизации и управления

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ По курсу: Микропроцессорные системы автоматизации и управления - раздел Философия, Минобрнауки Рф Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное...

Минобрнауки РФ

Федеральное ГОСУДАРСТВЕННОЕ бюджетное ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

“ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ”

ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА

 

Кафедра Кибернетических систем

 

 

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

 

По курсу: «Микропроцессорные системы автоматизации и управления»

 

для студентов очного и заочного обучения специальности 220201–

«Управление и информатика в технических системах», бакалавриата 220200 – «Автоматизация и управление»

 

Тюмень 2012

Утверждено редакционно-издательским советом

Тюменского государственного нефтегазового университета

Составитель: д.т.н., профессор Кузяков О.Н.

 

Рецензент:

© Федеральное бюджетное государственное образовательное

Учреждение высшего

Профессионального образования

«Тюменский государственный

нефтегазовый университет», 2012

ВВЕДЕНИЕ

Микропроцессорная техника сейчас все активнее входит в нашу жизнь, постепенно замещая и вытесняя традиционную цифровую технику “ на жесткой логике”. Универсальность, гибкость, простота проектирования аппаратуры, практически неограниченные возможности по усложнению алгоритмов обработки информации – все это обещает микропроцессорной технике большое будущее. На долю традиционной техники остаются только узлы и устройства, требующие максимального быстродействия, а также устройства с простейшими алгоритмами обработки информации. Обычная цифровая техника сегодня применяется для увеличения возможностей микропроцессорных систем, для их сопряжения с внешними устройствами, для увеличения их возможностей, то есть играет вспомогательную роль. Поэтому традиционную цифровую технику в самом недалеком будущем ждет участь аналоговой техники, область применения которой в свое время сильно сузилась с появлением цифровой.

Микропроцессоры и микроконтроллеры совершенствуются невероятно быстро, их быстродействие исчисляется сотнями миллионов операций в секунду, а тактовая частота ядра составляет единицы ГГц.

Они являются главными компонентами современных компьютерных устройств, активно внедряются в повседневный быт: используются в программируемых стиральных машинах, средствах связи, автомобилях, электронных игрушках и т.д.

Таким образом, этапы развития средств вычислительной техники в последнее время определяются поколениями развития микропроцессоров.

МИКРОПРОЦЕССОРЫ

Задача – это набор функций, выполнение которых требуется от электронной системы. Микропроцессор служит главным элементом для обработки и управления. Гибкость – это способность системы подстраиваться под различные задачи.

Микропроцессор и его основные технические характеристики

 

Микропроцессором называется функционально законченное программно управляемое устройство высокой степени интеграции, предназначенное для обработки информации и управления.

Различают следующие виды микропроцессоров:

1. Микропроцессоры общего применения (универсальные) – предназначены для выполнения широкого спектра задач.

2. Специализированные микропроцессоры – ориентируются на выполнение узких задач.

3. Однокристальные микропроцессоры.

По числу выполняемых команд микропроцессоры бывают:

1. С полным набором команд – CISC (Complex Instruction Set Computers).

2. С ограниченным набором команд - RISC (Reduce Instruction Set Computers).

Технические характеристики микропроцессора:

1) Разрядность шин (шина адреса (8 ¸ 64), шина данных (4 ¸ 64);

2) Быстродействие – это число команд (инструкций) за единицу времени (от сотен тысяч до сотен миллионов);

3) Тактовая частота (единицы кГц ¸ единицы ГГц);

4) Потребляемая мощность (1 ¸ 20 Вт);

5) Число источников питания (у ранних моделей до трех источников питания, у современных – один); напряжение (у ранних моделей: 12 В, у современных – около 1В);

6) Степень интеграции – это число условно активных элементов (транзисторов) на кристалле (от нескольких тысяч до нескольких миллионов).

Состав микропроцессорного комплекта КР580

Этот комплект содержит набор БИС относительно невысокого быстродействия с f=2,5 МГц. КР580ВМ80 – ЦП (8-разрядный). КР580ВВ51 – программируемый последовательный интерфейс (универсальное синхронно-асинхронное программируемое…

Микропроцессор INTEL 8080 (KP580BM80A)

1) Тактовая частота f=2,5МГц; 2) Среднее быстродействие: 500000 операций в секунду; 3) Степень интеграции: 4500 транзисторов;

Понятие машинного такта, цикла команды и машинного такта

Цикл команды – это время, необходимое микропроцессору для выполнения отдельной команды. Цикл команды (ЦК) подразделяется на машинные циклы (МЦ) – это более короткие… В цикл команды может входить от трех до пяти машинных циклов, причем М1 является обязательным.

Извлечение микропроцессором кода команды (данных)

Из памяти

Схема извлечения микропроцессором кода команды (данных) из памяти приведена на рис. 4.  

Основные состояния микропроцессора

1. Состояние захвата шин. 2. Состояние прерывания. 3. Состояние ожидания.

Система команд микропроцессора

Группы команд: 1) Команды передачи данных: а) Команды передачи данных: MOV, MVI, LDA и др.

Достоинства и недостатки микропроцессора

INTEL 8080

Недостатки микропроцессора:

1. Три источника питания и большое значение амплитуды источников питания (+5В, -5В, +12В);

2. Низкое быстродействие;

3. Отсутствие команд умножения/деления.

 

Достоинства данной модели:

1. Простота;

2. Дешевизна;

3. Прост в изучении.

 

Некоторые практические примеры

1.Написать примеры команд «Нет операций».

NOP, MOV В, В.

2.Что будет результатом действия операции DCR А (декремент аккумулятора), если в аккумуляторе были данные 00 Н?

FF Н.

3) Когда команда условного перехода эквивалентна команде NOP?

При невыполнении условия.

4) Для каких целей может быть использована команда XRA (поразрядное исключающее «ИЛИ»?

1. XRA А – обнуление аккумулятора.

2. Инвертирование содержимого регистра:

а) MVI A, FF – в аккумулятор загружаем все «1»;

б) XRA В – инверсия содержимого регистра В.

5) Загрузить в триггер переноса шестой разряд D6 регистра В.

а) MOV А, В

б) RLC

в) RLC

6) Получить дополнительный код числа, которое хранится в регистре L.

а) MOV А, L

б) СМА – инверсия аккумулятора

в) INR А – инкремент аккумулятора.

7) Сделать сдвиг аккумулятора на один разряд вправо, после чего в старший разряд поместить «0».

а) RRC

б) ANI 7FН (логическое умножение: 7FН – все «1» кроме старшего разряда)

8) Загрузить в аккумулятор произвольное число, затем осуществить инверсию третьего разряда.

MVI A, ZZ (ZZ – произвольное число)

XRI (08Н) – поразрядное исключающее «ИЛИ» аккумулятора с числом, указанным в этой команде.

Двунаправленный шинный формирователь и буферный регистр

Двунаправленный шинный формирователь КР580ВА86(87)

КР580ВА87 – с инверсными выходами.

Данное устройство предназначено для:

1) Повышения нагрузочной способности выходных линий микропроцессора;

2) Буферизации своих выходных линий;

3) Организации обмена данными в одном из двух направлений.

Условное графическое обозначение устройства показано на рис. 6.

 

Рис. 6.

 

Т – сигнал направления передачи данных. Если Т=1, то А0 ¸ А7 – входы, а

В0 ¸ В7 – выходы. Если Т=0, то – наоборот.

ОЕ - сигнал управления отключением выходных линий. Если ОЕ=1, то выходы отключены.

Буферный регистр КР580ИР82(83)

КР580ИР83 – с инверсными выходами.

Данное устройство предназначено для:

1) Временного хранения данных;

2) Повышения нагрузочной способности выходных линий микропроцессора;

3) Буферизации своих выходных линий.

Условное графическое обозначение устройства показано на рис. 7.

 

 

Рис. 7

 

STB – сигнал управления записью в регистр. Если STB=1, то данные записываются в регистр.

Если ОЕ=0, то на выходе (В0 ¸ В7) появятся записанные данные. Если ОЕ=1, то выходы отключаются – режим «защёлки».

Сходства и различия буферного регистра и

Шинного формирователя

Сходства:

1) Повышают нагрузочную способность;

2) Управляемое отключение выходов;

3) Пропускают данные.

Отличия:

1) В шинном формирователе, в отличие от буферного регистра, организована двунаправленная поочередная передача данных;

2) Шинный формирователь не запоминает информацию.

 

Место в системе

Место в системе шинного формирователя и буферного регистра показано на рис. 8.

Рис. 8

СИСТЕМНЫЙ КОНТРОЛЛЕР

КР580ВК28

Устройство предназначено для: 1) Фиксации слова состояния микропроцессора; 2) Буферизации выходных линий;

ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС

КР580ВВ55

Данное устройство предназначено для организации обмена данными между микропроцессором и внешними устройствами (см. рис. 11).  

Выбор порта или регистра управляющего слова

  РУС – регистр управляющего слова. РА – порт А – имеет два буферных регистра, что позволяет

Направление передачи данных в PPI

1. Ввод данных: А1 А0 СS WR RD Направление передачи данных … 2. Вывод данных: А1 А0 СS WR RD …

Режимы работы программируемого параллельного интерфейса

2) Первый режим; 3) Второй режим.  

Программирование PPI

Программирование PPI предполагает, что при инициализации необходимо загружать управляющие слова в регистр управляющего слова. Управляющие слова:  

ПРОГРАММИРУЕМЫЙ КОНТРОЛЛЕР ПРЕРЫВАНИЙ

КР580ВН59

1) осуществляет фиксацию запросов на прерывание от восьми внешних источников; 2) программное маскирование поступивших запросов; 3) присвоение фиксированных или циклически изменяемых приоритетов входам контроллера;

Режимы работы контроллера прерываний

Выделяют 5 основных режимов работы контроллера прерываний: 1) Режим фиксированных приоритетов (режим полного вложения подпрограммы… 2) Режим циклического сдвига приоритетов «А»;

Характеристика управляющих слов для настройки контроллера прерываний

Существует две группы управляющих слов для настройки программируемого контроллера прерываний: 1) Управляющие слова для инициализации (ICW1, ICW2, ICW3). Они позволяют… 2) Операционные управляющие слова (ОCW1, ОCW2, ОCW3). Они позволяют изменить режим работы контроллера прерываний,…

Особенности обслуживания при каскадировании контроллера прерываний

Поскольку есть ведущий и ведомый контроллеры, то появляется разграничение функций обслуживания прерываний между контроллерами. По первому сигналу, разрешающему прерывание (INTА) на своем входе, ведущий… В каскадируемых системах по окончанию обслуживания прерывания необходимо корректно завершить выход из процедуры…

Характеристика и формат управляющих слов

I. Управляющие слова инициализации. 1. ICW1 – программируется при А0 = 0.

Анализ приоритетов обслуживания при введении аппаратной

Избыточности

Рис. 19   Используется метод схемного последовательного опроса (см. рис. 19.). По данному методу предполагается, что имеется ряд…

Схема, реализующая передачу вектора прерываний в МП, не обладающий способностью реакции на векторное прерывание

Простые микропроцессоры (INTEL 8080) не обладают способностью реагировать на векторное прерывание. Они имеют один вход INT и фиксированный адрес перехода на обслуживающую программу. Появление сигнала на входе INT вызывает передачу управления в фиксированную ячейку памяти с последующим сохранением служебной информации в стеке для возврата к прерванной программе. Предлагаемая схема (см. рис. 20.) позволяет повысить функциональные возможности микропроцессора до уровня, когда он способен различать запросы от внешних устройств и соответствующим образом реагировать на них.

Рис. 20

 

Х Код операции
Х+1 А'

А – адресный вход;

А' – адрес перехода.

 

 

Таким образом, при получении хотя бы одного запроса от внешнего устройства, который поступает на вход приоритетного дешифратора DC1, на его выходе формируется сигнал запроса на прерывание для микропроцессора, который вызывает переход микропроцессора к фиксированной прерывающей подпрограмме.

В начале этой подпрограммы в ячейках Х и Х+1 записана двухбайтная команда передачи управления по адресу А'. При попытке выбора микропроцессором адреса А' из ячейки Х+1 происходит следующее: дешифратор DC2, обнаружив, что адрес на шине = Х+1, формирует на выходе сигнал, запрещающий работу основной памяти, и отключает ее от системной шины данных. Одновременно по этому же сигналу разрешается работа дополнительной памяти ПЗУ*, и происходит ее подключение к системной шине данных.

Поскольку дешифратор DC1 выбрал один из запросов от внешнего устройства, с его выхода на вход дополнительной памяти поступит соответствующий этому запросу код, который используется для формирования дополнительным ПЗУ адреса передачи управления.

Таким образом, микропроцессор, не подозревая о подлоге, отрабатывает процедуру перехода к программе, считав начальный адрес по шине данных, и ведет себя, по существу, также, как и при отработке векторных прерываний.

 

ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ТАЙМЕР КР580ВИ53

Данное устройство предназначено для задания временных интервалов в микропроцессорных системах и может быть использовано как: 1) Одновибратор с программируемой длительностью импульса; 2) Программируемый делитель частоты;

Таблица передачи данных.

 

А1 А0 СS RD WR Направление
ШД МП→СТØ
ШД МП→СТ1
ШД МП→СТ2
ШД МП→РУС
х х х х Отключено
х х х Отключено
СТØ→ШД МП
СТ1→ШД МП
СТ2→ШД МП
запрет

 

Программирование таймера

 

В зависимости от настройки каждый из трех счетчиков может быть либо двоичным, либо двоично-десятичным и работать в одном из шести режимов. Для программирования работы каждого из счетчиков в восьмиразрядный регистр управляющих слов требуется загрузить командой OUT микропроцессора управляющее слово (код настройки). При этом на входы А0, А1 должны быть поданы «1», CS=0, WR=0.

Запись управляющих слов для счетчиков можно производить в любой последовательности. Записывать информацию можно в счетчики и в регистр управляющих слов, а считывать только из счетчиков.

Считывание показаний счетчика

Оно осуществляется двумя путями: с остановом счетчика и без останова.

При чтении с остановомработа счетчика останавливается снятием сигнала Gate либо блокировкой поступления тактовых импульсов CLK. Чтение содержимого затем осуществляется с помощью двух команд IN (сначала считывается младший байт, затем – старший), если в управляющем слове разряды D4,D5 =1, или по одной команде IN, если D4=1, D5=0 - считывается младший байт, D4=0, D5=1 – старший байт.

 

Характеристика режимов работы таймера

 

1. Нулевой режим.

В нулевом режиме работы с момента записи числа в счетчик на его выходе OUT устанавливается логический «0». Этот сигнал поддерживается до окончания счета. После окончания счета сигнал на выходе OUT становится равным «1» и сохраняется до следующей загрузки.

Перезагрузка счетчика во время работы младшим байтом нового числа останавливает счет, а старшим байтом – начинает счет заново для нового кода.

Если сигнал GATE становится неактивным (GATE=0) – счет останавливается, если GATE=1 – счет продолжается. Временная диаграмма для данного режима представлена на рис.23.

 

Рис. 23

 

Первый режим.

В отличие от нулевого режима новое число, загружаемое в счетчик при работе, не влияет на текущий счет, а учитывается при следующем запуске. В…   3. Второй режим.

– Конец работы –

Используемые теги: Конспект, лекций, курсу, Микропроцессорные, системы, автоматизации, управления0.105

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ По курсу: Микропроцессорные системы автоматизации и управления

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по курсу Архитектурное материаловедение Конспект лекций по курсу Архитектурное материаловедение
ФГОУ ВПО ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ... ИНСТИТУТ Архитектуры и искусств... КАФЕДРА ИНЖЕНЕРНО строительных ДИСЦИПЛИН...

Управление, его цель и задачи функции. Организация управления. Система управления в составе системы производства
Информационная система ИС это организационно упорядоченная взаимосвязанная совокупность средств и методов ИТ а также используемых для хранения... Российский ГОСТ РВ определяет информационную систему как... Основной задачей ИС является удовлетворение конкретных информационных потребностей в рамках конкретной предметной...

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ: Автоматизация процессов управления человеческими ресурсами
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования... Санкт Петербургский государственный Политехнический университет... ФГБОУ ВПО СПбГПУ...

Курс офтальмологии КУРС ЛЕКЦИЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ 1. Введение. Офтальмология и ее место среди других медицинских дисциплин. История офтальмологии. Анатомо-физиологические особенности органа зрения. 2. Зрительные функции и методы их исследования
Курс офтальмологии... КОРОЕВ О А...

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по дисциплине Корпоративное управление Экономика и управление на предприятии
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ... МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ... ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ...

КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ИНФОРМАТИКЕ Тема: Базы данных, Банки Данных, Системы Управления Базами Данных — СУБД
ГОУ ВПО ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Факультет промышленного менеджмента...

Конспект лекций по дисциплине Экономика недвижимости: конспект лекций
Государственное бюджетное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Уральский государственный экономический университет...

Курс лекций по предмету Микропроцессоры и микропроцессорные системы специальности 230101
Занятие... Введение... В этой лекции кратко приведена история развития информатики рассматриваются принципы построения поколения и...

Социология и психология управления -- программа курса и конспект лекций
На сайте allrefs.net читайте: "Социология и психология управления -- программа курса и конспект лекций"

0.045
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам