Введение

Актуальность изучения вычисляемого перехода в памяти команд восьмиразрядного микроконтроллера PIC12F675 заключается в том, что при помощи вычисляемого перехода можно переходить от одной строки выполняемой команды к другой строке. При выполнении всех строчек команды происходит переход к началу выполнения команд. Тем самым происходит организация цикла. Это является важнейшей особенностью микроконтроллеров получивших широкое применение во встроенных системах контроля и управления, в быту, в машиностроении и т. д.

Цель работы: изучение вычисляемого перехода в памяти команд восьмиразрядного микроконтроллера PIC12F675.

Задачи, которые должны быть решены для достижения цели в ходе работы:

провести анализ источников научно-технической и периодической литературы;

описать структуру и принцип работы микроконтроллера;

разработать электрическую принципиальную схему устройства на основе микроконтроллера;

разработать программу для микроконтроллера на языке ассемблера.

Вычисляемый переход может быть выполнен при помощи регистра специального назначения PCL, который является младшим байтом счетчика команд PC. При выполнении табличного чтения вычисляемым переходом необходимо, чтобы значение PCL не пересекло границу блока памяти программ, который содержит 256 байт. Для этого используется старший байт счетчика – регистр PCLATH. В вычисляемом переходе можно принудительно изменять счетчик и перейти на другую строчку, при этом счетчик увеличивается.

Практическая ценность работы заключается в том, что овладев теоретическими знаниями устройства и принципа работы вычисляемого перехода в памяти команд микроконтроллера PIC12F675, их можно применить на практике для создания различных программ с использованием полученных навыков.

Технические характеристики микроконтроллера

Микроконтроллеры серии PIC12 также как и микроконтроллеры серии PIC10 относятся к маломощным устройствам в линейке процессорной продукции Microchip. В связи с минимумом периферии и имеющим корпус с 8-ю выводами предполагают их применение только в относительно простых приложениях. Исходя из данных характеристик микроконтроллера и вытекающей из них низкой стоимости, данные микроконтроллеры получили широкое применение среди большого числа радиолюбителей.

Принцип работы микроконтроллера заключается в сравнении и изменении чисел в регистрах, в сравнении и изменении отдельных битов в регистрах. Сравнение и изменение происходит в соответствии с программой. Программа – это последовательность строк с командами. Команды обращаются к тем или иным регистрам и модифицируют их или изменяют их содержимое, точнее, изменяют числа; еще точнее – изменяют биты восьмибитных чисел. А теперь самое главное о работе микроконтроллера – изменение определенных битов в определенных регистрах приводит к тому, что на определенных ножках (выводах) микроконтроллера появляются сигналы. Главная задача – получить эти сигналы в определенный момент времени и в определенной последовательности для того, чтобы микроконтроллер выполнял полезные функции.

Микроконтроллер может не только выдавать сигналы на ножки, т.е. "дергать" ножками, но и "реагировать" на внешние сигналы. Необходимо отметить, что данные в некоторых регистрах специального назначения могут изменяться не только в результате работы программы, но и в результате внешнего воздействия, например, по нажатию кнопки или в результате определенных событий в микроконтроллере (например, снижения напряжения).

Структурная схема микроконтроллера PIC12F675

Общие характеристики микроконтроллера PIC12F675:

• Высокопроизводительный RISC-процессор:

  • Всего 35 простых для изучения инструкции

  • Все инструкции исполняются за один такт (200 нс), кроме инструкций перехода, выполняемых за два такта минимальная длительность такта 200 нс

  • Тактовая частота:

• DC – 200МГц, частота тактового сигнала

  • Память

    • 1024 x 14 слов FLASH памяти программ

    • 64 x 8 байт памяти данных (ОЗУ)

    • 128 x 8 байт EEPROM памяти данных

  • 16 регистров специального назначения

  • Поддержка прерываний

  • 8-уровневый аппаратный стек

  • Прямой, косвенный и относительный режимы адресации для данных и инструкций

• Периферия:

  • 6 индивидуально настраиваемых портов ввода/вывода

  • Сильноточные схемы портов ввода/вывода

  • Модуль аналогового компаратора:

  • Модуль АЦП (только для PIC12F675):

    • разрядность 10 бит;

    • 4 программируемых канала;

    • вход источника опорного напряжения.

  • Timer0: 8-разрядный таймер/счетчик

  • Timer1: 16-разрядный таймер/счетчик

  • 64 регистра общего назначения (ОЗУ)

  • Низкое энергопотребление

Опишем элементы архитектуры микроконтроллера PIC12F675:

1. Центральный процессор

Состоит из связки АЛУ и рабочего регистра и соответствующей управляющей логики. АЛУ выполняет арифметические и логические операции, а благодаря рабочему регистру происходит обмен данными между всеми регистрами микроконтроллера, а также и портами, связывающими микроконтроллер с внешними устройствами.

2. Память программ (FLASH память)

В памяти программ осуществляется хранение данных, записанных в микроконтроллер.

3. Память данных

В памяти данных хранятся данные, используемые во время работы программы. Также память данных разделена на два банка, которые содержат регистры общего и специального назначения. Первые 32 ячейки каждого банка зарезервированы под регистры специального назначения. Регистры общего назначения имеют адреса с 20h по 5Fh в каждом банке памяти данных.

4. Счетчик команд

Это регистр специального назначения PC, который указывает адрес выполняемой инструкции, который автоматически увеличивается после выполнения команды.

5. Порты ввода/вывода GPIO

В микроконтроллерах PIC12F675 имеется 6 каналов порта ввода/вывода. Порт может работать в режиме приема( то есть, когда необходимо считать информацию с датчика) и режиме передачи(например, нужно управлять свечением светодиода). Соответственно выводы микроконтроллера настраивают на вход или на выход. Осуществление этими настройками происходит при помощи регистров GPIO и TRISIO.

6. Компаратор

Микроконтроллеры PIC12F675 содержат один аналоговый компаратор, входы которых мультиплексированы с каналами ввода/вывода GP0 и GP1. Вывод интегрированного источника опорного напряжения может быть подключен на вход компараторов. Также вывод GP2 может быть настроен как цифровой вывод компаратора. В регистре CMCON имеются биты управления модулем компараторов. Модуль компаратора имеет восемь режимов работы, которые получаются при различных комбинациях битов CM2:CM0. Например, при CM2:CM0=111 компаратор выключен.

7. 10- разрядное АЦП

Модуль АЦП преобразует входной аналоговый сигнал в соответствующий 10-разрядный цифровой код (цифровой сигнал). Входной аналоговый сигнал через коммутатор каналов заряжает внутренний конденсатор АЦП СHOLD. Модуль АЦП преобразует напряжение, которое накопилось на конденсаторе СHOLD в соответствующий 10-разрядный цифровой код методом последовательного приближения.