МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

В.В. Ткачов, г. Грулер, н. Нойбергер, с.М. Проценко, м.В. Козарь

МІКРОПРОЦЕСОРНА ТЕХНІКА

Навчальний посібник

Дніпропетровськ НГУ

2012

УДК 004.31 (075.8) ББК 32.973.26-04я73 М-59

Рекомендовано Міністерством освіти і науки, молоді та спорту України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів напряму підготовки «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології»

(лист №1/11-6422 від 08.05.2012 р.)

Рецензенти:

С.А. Положаєнко, д-р техн. наук, професор, завідувач кафедри

«Комп’ютеризовані системи управління» (Одеський національний політехнічний університет);

В.Я. Копп, д-р техн. наук, професор, завідувач кафедри «Автоматизованих прикладних систем» (Севастопольський національний технічний університет), заслужений діяч науки і техніки України

Мікропроцесорна техніка [Текст]: навч. посібник/В.В. Ткачов, Г. Грулер, М-59 Н. Нойбергер та ін. – Д.: Національний гірничий університет, 2012. –

188 с.

ISBN 978-966-350-359-2

Розглянуто питання організації архітектури мікроконтролерів, сигналів керування та системи команд однокристального мікроконтролера МК-51 (К1816ВЕ51), організації режимів преривань, тимчасових затримок, передачі інформації в послідовному форматі. Наведено приклади організації систем керування об’єктами з неперервними і дискретними характеристиками.

Посібник укладено відповідно до програми дисципліни

«Мікропроцесорна техніка» для студентів, що навчаються за напрямом підготовки 050202 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології», а також для студентів інших спеціальностей.

УДК 004.31 (075.8)

ББК 32.973.26-04я73

ISBN 978-966-350-359-2

В.В. Ткачов, Г. Грулер, Н. Нойбергер, С.М. Проценко, М.В. Козарь, 2012.

2

Державний ВНЗ «Національний гірничий університет», 2012.

ЗМІСТ

Стор.

3

Передмова……………………………………………………………………… 5

1. ЗАГАЛЬНІ ПОНЯТТЯ Й СТРУКТУРА СИСТЕМ КЕРУВАННЯ……………………... ₆

   1. Дискретні або цифрові СУ…………………………………………... 8

   2. Основи обчислювальної техніки……………………………………. 9

      1. Основи булевої алгебри……………………………………... 9

      2. Базові логічні елементи……………………………………… 11

      3. Реалізація логічних елементів (ЛЕ)………………………… 14

      4. Комбінаційні пристрої………………………………………. 18

      5. Арифметичні пристрої………………………………………. 21

      6. Цифрові пристрої послідовністного типу………………….. 27

1.2.7. Організація пам'яті…………………………………………… 36

1.2.8. Методи й способи реалізації дискретних і цифрових СУ…. 42

2. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО МІКРОКОНТРОЛЕРИ…………………… 45

   1. Структура й функціональні можливості базової моделі МCS-51 (МК51)………………………………………………………………… 45

   2. Програмно доступні ресурси МК51………………………………… 53 2.3. Методи адресації в МК51……………………………………………. 55 2.4. Система команд МК51……………………………………………….. 58

2.4.1. Арифметичні команди……………………………………….. 58 2.4.2. Логічні команди……………………………………………… 60

2.4.3. Команди пересилання……………………………………….. 62

4. Команди передачі керування………………………………... 64

5. Команди роботи з бітами……………………………………. 67

2. ПОРТИ ВВОДУ/ВИВОДУ ІНФОРМАЦІЇ………………………………… 69

3. ОРГАНІЗАЦІЯ ПЕРЕРИВАНЬ У МІКРОПРОЦЕСОРНИХ СИСТЕМАХ 76

4. ОРГАНІЗАЦІЯ ТИМЧАСОВИХ ЗАТРИМОК У

МІКРОПРОЦЕСОРНИХ СИСТЕМАХ………………………………………. 85

2. ПРАВИЛА НАПИСАННЯ ПРОГРАМ ДЛЯ МК 51…………………. 94

   1. Компілятор для мікроконтролерів сім’ї МК51……………….. 94

   2. Синтаксис мови асемблера………………………………………….. 94 6.3. Директиви асемблера………………………………………………… 95

4. Обчислення під час транслювання………………………………….. 96

5. Порівняння під час транслювання…………………………………... 97

6. Повідомлення про помилки асемблювання………………………… 97

7. Методика роботи з компілятором x8051…………………………… 100

6.7.1. Діалоговий режим……………………………………………. 100

6.7.2. Режим командного рядка……………………………………. 100

4. Редактор зв'язків для компілятора мікроконтролера сім’ї МК51. 101

2. ПРИКЛАДИ ВВОДУ ІНФОРМАЦІЇ З ДИСКРЕТНИХ ДАТЧИКІВ 103

3. ОРГАНІЗАЦІЯ ПЕРЕДАЧІ ІНФОРМАЦІЇ В ПОСЛІДОВНОМУ

ФОРМАТІ В МІКРОПРОЦЕСОРНИХ СИСТЕМАХ (МПС)………………. 108

1. Принципи передачі інформації з послідовного каналу зв'язку…… 108

2. Послідовний інтерфейс у мікроконтролері МСS51……………….. 110 8.3. Режим роботи 0………………………………………………………. 111

2. ПОСЛІДОВНІ ШИННІ СИСТЕМИ (КАНАЛИ ЗВ'ЯЗКУ)………………. 117

   1. Загальні поняття про електронні шинні системи………………….. 117

   2. Різновиди послідовних шинних систем……………………………. 118

   3. Окремі приклади інтерфейсів та послідовних шин……………….. 120 9.3.1. Интерфейс RS 232…………………………………………… 120

1. Визначення логічного рівня……………………… 120

2. Розведення контактів та сигналів………………… 121

9.3.1.3. Довжина кабелю…………………………………... 123 9.3.2. З’єднання RS 485…………………………………………….. 123

3. _Шина

I ²C …………………………………………………….. ¹²⁴

1. Концепція шини

I ²C ……………………………... ¹²⁵

2. 4

   Передача даних на рівні розрядів………………… 127

3. Керування доступом до спільного ресурсу (розподілення доступу до шини) та тактова синхронізація……………………………………… 128

4. Адресація користувачів шини ( I ²C – блоки)…… ¹²⁹

3. CAN (Controller Area Network – мережа контролерів)…….. 131 9.3.4.1. Основи……………………………………………… 131

2. Фізичні характеристики…………………………... 132

3. Характеристики протоколу рівня передачі бітів... 132

4. Протоколи застосування на базі CAN…………… 134

5. Основні характеристики CAN……………………. 136 9.3.5. MODBUS……………………………………………………… 136

2. ПРИКЛАДИ РОЗРОБКИ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ НА БАЗІ

МК-51…………………………………………………………………………… 140

1. Системи керування з неперервними характеристиками………….. 140

2. Системи керування кроковими двигунами…….……….…………... 150 11. ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА…………………………………………………. 162 СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ……………………………………………………. 188

5