Реферат Курсовая Конспект
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.
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).
Извлечение микропроцессором кода команды (данных)
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
ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС
ПРОГРАММИРУЕМЫЙ КОНТРОЛЛЕР ПРЕРЫВАНИЙ
Анализ приоритетов обслуживания при введении аппаратной
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.
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
– 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
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов