Мікропроцесорні системи Лабораторна робота№1

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

Дослідження МПС на базі мікропроцесорного комплекту КР580

___________________________________________________________________________

1. Мета роботи

Вивчення структури та функцiональних можливостей мiкропроцесорної системи “МIКРОЛАБ КР58О”, карти її пам’ятi, органiв управлiння та режимiв роботи; ознайомлення з принциповою електричною схемою та конструкцiєю.

.

2. Короткі теоретичні відомості

2.1. Структура підсистеми пам’яті та основні характеристики МIКРОЛАБа

МIКРОЛАБ є мiкропроцесорною системою з шинною структурою, розробленою для вивчення апаратного та програмного забезпечення систем автоматики на базi мiкропроцесора КР580ВМ80.

Спрощена структурна схема МIКРОЛАБа приведена на мал.1.

Структурна схема складається з наступних модулів:

• процесорного блоку (МП);

• блоку пам’ятi;

• пристрою вводу–виводу;

• дисплея;

• клавiатури.

В МIКРОЛАБi використовується 8–розрядний мікропроцесор КР580ВМ80 (мiкросхема D11).

Рисунок 1. Структурна схема мікролабораторії

Генератор тактових імпульсів зiбраний на трьох iнверторах (D1.1, D1.4, D1.5 – мiкросхема КР531ЛН1). Частотнозадаючим елементом є кварцевий резонатор з власною частотою 18 МГц

Пам’ять МiкролабAa складається iз ОЗП ємнiстю 1 Кбайт (8 мiкросхем К565РУ2 – D33...D36, D38...D41 – з органiзацiєю 1К1) та ПЗП ємнiстю 1,5 Кбайт (мiкросхеми D45, D46, D47 – ППЗП КР565РТ5 з органiзацiєю 5128). Мiкросхема D45 встановлена в спецiальному адаптерi, що дозволяє швидко її замiнити. Для узгодження ОЗП з двонаправленою шиною даних використаний двонаправлений шинний формувач на БIС D48, D49 (К589АП16).

Керування звертанням до ПЗП або ОЗП забезпечується дешифратором адреси (елементи D23 – D31), органiзованим так, що вибiр пристрою (ОЗП або ПЗП), з яким буде працювати мiкропроцесор (а у випадку ПЗП – вибiр однiєї з трьох IС D45, D46, D47), визначається значеннями сигналiв старших розрядiв шини адреси згiдно табл.1.

Таблиця 1.

Сигнали на шині адреси							ПЗП			ОЗП
А15	А14	А13	А12	А11	А10	А9	D43	D44	D45
0	0	0	0	0	0	0	+	–	–	–
0	0	0	0	0	0	1	–	+	–	–
0	0	0	0	0	1	0	–	–	+	–
0	0	0	0	0	1	1	–	–	–	–
1	0	0	0	0	0	X	–	–	–	+
1	0	0	0	0	1	X	–	–	–	–

ОЗП МIКРОЛАБа є енергозалежним – при виключеннi живлення його вмiст втрачається.

Монітором МIКРОЛАБа служать вiсiм семисегментних iндикаторiв – табло VD1 – VD8 (АЛС324Б). На них можна бачити (в шiстнадцятковому кодi) данi, що вводяться, адреси пам’ятi, вмiст пам’ятi, вмiст рeгiстрiв мiкропроцесора. Iндикацiя iнформацiї динамiчна.

Данi на iндикацiю зчитуються iз восьми спецiально вiдведених для цього комiрок ОЗП в режимi прямого доступу до пам’ятi (без участi мiкропроцесора). Потрiбнi данi в цi комiрки записує програма – монiтор, що зберiгається в ПЗП.

Для взаємодiї з зовнiшнiми пристроями, мiкропроцесорна система мiстить вхiднi та вихiднi порти, кожен з яких пiд’єднується до шини даних. Для цого в МIКРОЛАБi є однокристальний програмований пристрiй вводу–виводу iнформацiї в паралельнiй формi – програмований паралельний інтерфейс (ППI) – КР580ВВ55 (D37). В МIКРОЛАБi цей ППI використовується тiльки в одному з трьох можливих режимiв – в базовому режимi вводу – виводу (режим 0). В цому режимi данi, що виводяться з МП, фiксуються у внутрiшнiх рeгiстрах його портiв, а данi, що вводяться – не запам’ятовуються: поточні стани вхідних лiнiй (вхiднi данi) передаються в акумулятор МП. ППI КР580ВВ55 має три восьмирозряднi порти: А, В, С. Порт С може використовуватись як два чотирирозряднi “пiвпорти”:

– С_Н (розряди 7–4),

– С_L (розряди 3–0).

Кожен з портiв А, В, та “пiвпортiв” С_H ,С_L можна програмувати або на ввiд, або на вивiд. Програмування здiйснюється шляхом запису в керуючий рeгiстр ППI керуючого слова (командою OUT).

Адреси портiв та керуючого рeгiстра ППI поданi в табл.2.

Таблиця 2.

Порт	А	В	С	Керуючий регістр
Адреса	F8	F9	FA	FB

Порт А використовується в МIКРОЛАБi для вводу iнформацiї з клавiатури, а “пiвпорт” С_Н – для виводу сигналiв сканування клавiатури. До виходiв порту В пiд’єднанi вiсiм свiтлодiодiв VD3 – VD10. До нульового розряду порту В пiд’єднаний, крiм свiтлодiоду VD3, ще й гучномовець (регулятор гучностi його звучання розташований злiва вiд свiтлодiодiв).

До “пiвпорту” С_L пiд’єднанi тумблери, розташованi нижче свiтлодiодiв. З їх допомогою можна задавати логiчнi сигнали на входах 3, 2, 1 порта С.

Описаний режим роботи ППI (порт А та “пiвпорт” С_L – ввiд, порт В та "пiвпорт" С_H – вивiд) програмується керуючим словом 91Н, яке перед початком роботи необхiдно записати в керуючий рeeстр ППI за допомогою команди OUT.

Клавіатура МIКРОЛАБа складається з 25 клавiш, 24 з яких (крiм клавiшi СБРОС) органiзованi в матрицю 38. Кожен ряд з восьми клавiш опитується програмою монiтора, послiдовно формуючи iмпульси на виходах 4, 5, 6 порта С. Зчитуванi данi перетворюються в код, що вiдповiдає натисненiй клавiшi. Клавiшi ВВОД та ВЫВОД призначенi для обмiну даними з зовнiшнiм пристроєм (магнітофон).

Карта пам’яті МIКРОЛАБа приведена в табл.3.

Таблиця 3

Адреса	Ємність пам’яті	ПЗП/ОЗП	Використання
FFFF 8400	31 Кбайт		Вільна область
83FF 83C7	57 байт	ОЗП	Робоча область монітора
83C6 8000	967 байт	ОЗП	Область споживача
7FFF 0600	30,5 Кбайт		Вільна область
05FF 0400	512 байт	ПЗП	Додаткова область ПЗП
03FF 0000	1 Кбайт	ПЗП	Область монітора

В блоцi пам’ятi монiтору вiдводяться адреси з 0000 до 03FF. Користувач може розширити цю область до 05FF, запрограмувавши відповідну мiкросхему ППЗУ і вставивши її в адаптер на платi.

Основному ОЗП ємнiстю 1 Кбайт вiдведенi адреси з 8000 по 83FF, в яких старшi 57 байтiв належать робочiй областi монiтора, а решту можуть використовуватись для запису програм та даних споживача. Програма споживача зберiгається в ОЗП протягом роботи МIКРОЛАБа. Пiсля виключення живлення програма в ОЗП стирається.

3. Опис лабораторної установки

Мiкропроцесорна лабораторiя “Мiкролаб КР580ИК80” є одноплатною мiкропроцесорною системою з шинною структурою. Всi органи керування мiкролабораторiї, крiм клавiшi СЕТЬ, розташованi на платi. Мiкролабораторiя має на переднiй панелi 25 клавiш, чотири iндикатори адресного рeeстру , чотири iндикатори рeгiстра даних , перемикач режиму роботи АВТ/ШАГ , три тумблери для вводу iнформацiї i вiсiм свiтлодiодiв, зв’язаних з МП через порт вводу – виводу, регулятор гучностi звукiв , котрi генеруються процесором. Позначення та призначення клавiш:

СБРОС – скидання системи та звертання до монiтора в будь–який момент часу;

АД+ – прирiст адреси, що висвiчується на iндикаторi адресного рeгiстра (IАР), на 1 та iндикацiя даних з пам’яті, вiдповiдаючих новiй адресi, на двох правих iндикаторах рeгiстра даних (IРД);

УСТ.АД – встановлення адреси, iндикованої на IРД в IАР. Данi з комiрки пам’ятi за адресою, вiдповiдною до IАР, висвiчуються в двох крайнiх позицiях IРД, попереднi їм двi цифри зсуваються на двi позицiї влiво;

ВОЗВР. – при виконаннi програми в кроковому режимi забезпечується повернення до виконання програми пiсля перегляду вмiсту комiрок пам’ятi;

ПУСК – виконання програми, починаючи з адреси, iндикованої на IАР;

ЗП – запис даних, що висвiчуються на двох правих iндикаторах рeгiстра даних, за адресою, вказаною на IАР, i прирiст адреси на 1;

АД– – зменшення адреси на IАР на 1 i зчитування даних з пам’ятi за но–вою адресою на два правих iндикатори IРД;

ВЫВОД – виведення даних з пам’ятi на зовнiшнiй магнiтофон (не використовується);

ВВОД – введення даних з зовнiшнього магнiтофона в пам’ять системи (не використовується);

0–9, А–F – ввiд даних в шiстнадцятковому кодi.

Iндикатори рeгiстра адреси забезпечують iндикацiю адреси комiрки пам’ятi, вмiст якоi висвiчується на двох правих iндикаторах IРД.

При виконаннi команди в кроковому режимi на IАР висвiчується адреса наступної виконуваної команди, на двох лiвих iндикаторах IРД висвiчується вмiст рeгiстра А, а на двох правих – вмiст рeгiстра флагiв. При виконаннi програми в автоматичному режимi вмiст IАР та IРД не визначений. Перемикання режимiв виконання програми здiйснюється тумблером .

Тумблери забезпечують введення даних в 2–4 розряди рeгiстра А при виконаннi команди введення IN, свiтлодiоди – iндикацiю вмiсту рeгiстра А при виконаннi команди вводу.

4. Завдання

4.1. Виконується в лабораторії.

4.1. Ввiмкнiть Мiкролаб в мережу 220 В.

4.2. Натиснiть кнопку СЕТЬ, яка розмiщена злiва на боковiй панелi Мiкролаба.

4.3. Зачекайте двi хвилини, які необхiднi для встановлення робочого режиму системи. При цьому система автоматично скидається (встановлюється у вихiдний стан). Натиск клавiшi СТОП викликає тi ж дiї (поки вона натиснута, свiтяться всi сiм сегментiв iндикатора i символ “кома”).

4.4. Ввiд iнформацiї в рeгiстр данних.

Чотири лiвих iндикатори створюють iндикатор регістра адреси (IРА), а чотири правих – iндикатор рeгiстра даних (IРД).

Ввiд з клавiатури (адрес, команд, чисел) в мiкропроцесор (МП) i ОЗП Мiкролаба виконується через рeгiстр даних (РД). Данi вводяться в шiстнадцятковому кодi з допомогою шiстнадцяти правих клавiш, якi виконанi у виглядi матрицi 44.

Натиск будь–якої з цих клавiш приводить до появи зображеного на нiй символа в молодшому (правому) розрядi IРД, попереднiй вмiст усiх чотирьох розрядiв одночасно змiщується на одну позицiю влiво, при цьому вмiст найстаршого (лiвого) розряду знищується.

Натиснiть послiдовно кнопки F, 0, 0, 0, 0. Цифра F з’явиться в молодшому розрядi IРД, потiм буде змiщуватись влiво i зникне пiсля четвертого натиску кнопки 0. Введiть в РД декiлька будь–яких чотирирозрядних шiстнадцяткових кодiв. Якщо при вводi потрiбного коду допущено помилку, виправити її можна тiльки повторним правильним вводом – нi зсунути вмiст IРД вправо, нi ввести цифру вiдразу в який небудь розряд, крiм правого, не можна.

4.5. Встановлення адреси в рeгiстр адреси (РА).

Для того, щоб подивитись вмiст потрiбної комiрки пам’ятi, записати данi в комiрку ОЗП, або почати виконання програми з потрiбної команди, необхiдно попередньо встановити адресу потрiбної комiрки пам’ятi в РА. Для цього введiть адресу потрiбної комiрки в РД i потiм натиснiть клавiшу УСТ.АД. При цьому вмiст РД переноситься в РА (висвiчується на IРА), а у двох правих розрядах IРД висвiчується вмiст комiрки пам’ятi, яка має адресу, встановлену в РА.

Приклад.

Для введення в РА адреси 0370 натиснiть послiдовно клавiшi 0, 3, 7, 0 та УСТ.АД.

Для встановлення будь–якої iншої адреси необхiдно також ввести нове число в РД та натиснути клавiшу УСТ.АД. Натиском клавiшi СБРОС можна знову встановити нулi на всiх iндикаторах.

4.6. Запис iнформацiї в ОЗП.

Необхiдно занести в ОЗП, починаючи з комiрки за адресою 80АА, команду MVI L, 05 (її шiстнадцятковий код – 2Е05. Команда є двобайтовою, тобто вона займае двi комiрки пам’ятi).

Для цього потрібно:

1. Встановити в РА адресу 80АА.

2. Ввести перший байт команди (код 2Е) в два правих розряди IРД (потрiбно послiдовно натиснути клавiшi 2, Е).

3. Натиснути клавiшу ЗАПИСЬ. При цьому код 2Е буде записаний в комiрку за адресою 80АА i змiститься в два лiвих розряди IРД, а адреса на IРА автоматично збiльшиться на одиницю (тобто буде висвiчуватись адреса 80АВ). В двох правих розрядах IРД з’явиться вмiст комiрки ОЗП за цiєю адресою.

4. Ввести в правi два розряди РД другий байт (05) команди; попереднiй вмiст цих розрядiв перемiститься в два лiвих розряди IРД, а на двох правих розрядах з’явиться код 05.

5. Натиснiть клавiшу ЗАПИСЬ. В результатi виконаних дiй команда 2Е05 запишеться в двi комiрки за адресами 8ОАА, 8ОАВ, а МIКРОЛАБ буде готовий прийняти другий байт даних в комiрку за адресою 8ОАС – достатньо набрати два шiстнадцяткових символи та натиснути клавiшу ЗАПИСЬ.

Автоматичне збiльшення на одиницю адреси в РА пiсля кожної операцiї запису ( пiсля натиску клавiшi ЗАПИСЬ) дозволяє швидко ввести програму в комiрки пам’ятi в напрямку збiльшення їх адреси – достатньо пiсля вводу в РД кожних двох шiстнадцяткових цифр (кожного байта) натискати клавiшу ЗАПИСЬ. Зверніть увагу на те, що шiстнадцятковi символи В i D висвiчуються як b i d вiдповiдно. Це зумовлено обмеженими можливостями семисегментних iндикаторiв.

4.7. Корекцiя вмiсту ОЗП та рeгiстрiв МП.

Ввести в ОЗП програму, подану в табл.1. Програма складається з 12 команд та займає 22 байти. В процесi вводу програми неважко помилитись. Перевiрити правильнiсть вводу можна, переглянувши всю програму чи частину її. Продивiться з цiєю метою всю введену програму. Для цього:

1. Встановiть в РА початкову адресу програми 8000.

2. Натиснiть клавiшу АД+. Вмiст iндикаторiв змiниться так само, як i при натиску клавiшi ЗАПИСЬ: адреса на IРА збiльшиться на одиницю, вмiст двох правих розрядiв IРД змiститься в два лiвих, а в правих з’явиться вмiст О5 комiрки, адреса якоi 8ОО1 висвiчується тепер на IРА.

3. Натискуйте клавiшу АД+ до тих пiр, доки не переглянете всю введену програму.

Натискуючи клавiшу АД–, можна переглянути програму в зворотньому порядку.

Нехай при переглядi програми знайдена помилка, наприклад, за адресою 8ОО1 записаний код 06, а не 05. Виправлення помилки полягає в тому, щоб за цiєю адресою записати правильний код замiсть помилкового.

Нехай помилка знайдена вiдразу, тобто на IРА висвiчується адреса 8001, а код (06) на двох правих розрядах IРД, необхiдно ввести в два правих розряди правильний код (натиснути клавiшi 0, 5), а потiм натиснути клавiшу ЗАПИСЬ. Тепер можна натиснути клавiшу АД– i переконатися, що за адресою 8ОО1 записаний правильний код. Якщо необхiдно змiнити змiст не тiєї комiрки, адреса якої висвiчується на IРА, необхiдно встановити в РА потрiбну адесу i записати по нiй новий код замiсть попереднього, так само, як i в попередньому випадку.

Приклад.

Нехай необхiдно замiнити число 25, записане за адресою 8001, на 33.

1. Встановiть на IРА адресу 8ОО1.

2. Введiть в два правих розряди РД число 33.

3. Натиснiть клавiшу ЗАПИСЬ.

4. Використовуючи клавiшу АД+ та АД–, переконайтесь, що фрагмент програми записаний вiрно, необхiдну змiну внесено.

4.8. Виконання програми в автоматичному режимi.

Повторний запуск програми.

Для того, щоб МП почав виконувати програму, яка знаходиться в пам’ятi системи, необхiдно:

1. Встановити перемикач АВТ/ШАГ в положення АВТ.

2. Встановити в РА початкову адресу програми (адреса першого байта її першої команди).

3. Натиснути клавiшу ПУСК.

Приклад 1.

В ПЗП МIКРОЛАБа є програма генерацiї oдного звукового сигналу, записана з адреси О37О. Виконайте цю програму в автоматичному режимi.

Приклад 2.

Починаючи з адреси О35О в ПЗП МIКРОЛАБа записана програма, яка формуе чотири звукових сигнали з паузами мiж ними (вона використовує пiдпрограму формування одного звукового сигналу, записану за адресою О37О). Виконайте програму в автоматичному режимi.

При натисканнi клавiшi ПУСК вмiст РА запам’ятовується. Через це пiсля закiнчення роботи програми (якщо в нiй попередньо зроблена передача управлiння монiтору) або пiсля натиску клавiшi СБРОС можна ще раз запустити програму на виконання простим методом натиском клавiшi ВОЗВР. Натиснiть її i ви знову одержите чотири звуки.

В ПЗП МIКРОЛАБа є програма виконання вiдомої вам мелодiї.

Програма записана, починаючи з адреси 0300.

Запустiть її на виконання в автоматичному режимi. Ця програма не є пiдпрограмою, тому пiсля закiнчення мелодii необхiдно натиснути клавiшу СБРОС.

Натиск клавiшi СБРОС зупиняє виконання кожної програми. Перевiрте це в процесi виконання мелодiї.

4.9. Виконання програми в кроковому режимi.

При вiдладцi програми корисно буває виконувати програму "по однiй командi". Таку можливiсть має використання крокового режиму. Виконання програми в цьому режимi вiдбувається наступним чином:

1. Встановiть перемикач АВТ/ШАГ в положення ШАГ.

2. Натиснiть клавiшу СБРОС.

3. Встановiть початкову адресу програми (наприклад, 0370) в РА.

4. Натиснiть клавiшу ПУСК.

Натиск клавiшi ПУСК викликає виконання тiльки однiєї команди, пiсля чого управлiння передаеться програмi – монiтору.

На IРА буде висвiчуватись адреса першого байта наступної команди, на двох лiвих розрядах IРД висвiчуеться вмiст акумулятора МП, а на двох правих – вмiст рeгiстра ознак.

Пiсля цього можна знову натиснути клавiшу ПУСК (буде виконана наступна команда) або натиснути клавiшу ВОЗВР i вiдкоректувати вмiст будь–яких рeгiстрiв МП або будь–яких комiрок ОЗП.