Микропроцессорные системы. Методическое пособие по выполнению лабораторных работ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФИЛИАЛ

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ

Методическое пособие по выполнению лабораторных работ

Ростов-на-Дону

2014

План написания и создания УМКД 2013/2014 уч. год

Болдырихин Н.В., Здоровцов Д.В., Манин А.А.

В методическом пособии «Микропроцессорные системы» изложены методические указания по выполнению лабораторных работ. Кроме того приведены основные сведения об устройстве и принципах функционирования контроллеров ATmega8.

Методические пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 230100.62 «Информатика и вычислительная техника».

Пособие может быть полезно студентам направления 210700.62 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», при изучении дисциплины «Микропроцессоры в цифровых системах передачи».

Методические пособие рассмотрено и одобрено на заседании кафедры «Сети связи и системы коммутации» протокол № 9 от 28.04.2014 г.

Рецензент: канд. техн. наук Сосновский И.А.

СКФ МТУСИ Болдырихин Н.В., Здоровцов Д.В., Манин А.А.

Издательство СКФ МТУСИ

Сдано в набор 16.06.14 Изд. № 218 Подписано в печать 17.07.14. Зак. № 232. Печ. Листов 4. Учетно-изд.л. 3. Печать оперативная. Тир. 35 экз.

Отпечатано в полиграфическом центре СКФ МТУСИ, Серафимовича, 62.

2

Лабораторная работа №1 Разработка схем микропроцессорных систем на основе пакета

PROTEUS VSM

Цель работы: изучение возможностей пакета PROTEUS VSM при моделировании схем микропроцессорных систем. Получение практических навыков проектирования схем микропроцессорных устройств.

1. Краткие сведения из теории

PROTEUS VSM — пакет программ для автоматизированного проектирования электронных схем. Разработка компании Labcenter Electronics (Великобритания).

Пакет представляет собой систему схемотехнического моделирования, базирующуюся на основе моделей электронных компонентов принятых в PSpice. Отличительной чертой пакета PROTEUS VSM является возможность моделирования работы программируемых устройств: микроконтроллеров, микропроцессоров, DSP и проч. Библиотека компонентов содержит справочные данные. Пакет Proteus состоит из двух частей, двух подпрограмм: ISIS — программа синтеза и моделирования непосредственно электронных схем и ARES — программа разработки печатных плат.

Рассмотрим режимы редактирования в программе ISIS.

Прежде чем начать редактирование необходимо выбрать режим редактирования. Выбор режима осуществляется на панели выбора режима.

Режимы делятся на 3 класса:

1.Основные режимы (Main Modes)

2.Гаджеты (Gadgets)

3.2D Графика (2D Graphics)

3

Рисунок 1- Интерфейс программы ISIS Для работы потребуются следующие режимы: Таблица 1- Режимы редактирования в программе ISIS

Selection Mode – Режим выбора. В этом режиме вы

можете манипулировать объектами, размещенными на поле.

Component Mode – Режим размещения компонентов.

В этом режиме становится возможным манипулировать компонентами.

Wire Label Mode – Режим размещения меток.

Terminals Mode – Режим размещения оконечных

элементов (Terminals). Proteus игнорирует не подключенные выводы микросхемы .

Voltage Probe Mode – Режим установки щупов

напряжения.

Current Probe Mode – Режим установки щупов тока.

Graph Mode – Режим размещения графиков.

Выбор элемента для размещения в окне редактирования осуществляется окне выбора объекта (Object Selector). Для размещения требуемого объекта кликните на нем в окне выбора объекта, затем на свободном месте в окне редактирования. Повторите нажатие для

4

подтверждения размещения. Пока размещение объекта не подтверждено, вы можете изменять его ориентацию при помощи элементов управления на панели выбора ориентации, либо горячих клавиш (Num+ и Numпри стандартных настройках).

Режим размещения компонентов

Сразу после запуска среды Proteus окно выбора компонента пусто. Прежде чем вы сможете разместить компоненты, вы должны определить набор используемых в проекте компонентов. Для этого вы должны переместить компоненты из библиотеки компонентов в окно выбора компонента. Что бы открыть окно библиотеки компонентов, нажмите кнопку в окне выбора объекта. Откроется окно библиотеки компонентов. Введите ключевые слова в поле ввода ключевых слов (Keywords). В окне результатов (Results) вы увидите список подходящих под ключевые слова компонентов. Для перемещения компонента из окна библиотеки компонентов в окно выбора компонентов дважды кликните на нем в окне результатов поиска.

Режим размещения оконечных элементов

В этом режиме в окне выбора объекта будут находиться такие элементы, как корпус (GROUND) и питание (POWER).

Окно редактирования

После размещения объекта в окне редактирования вы можете изменять его положение, ориентацию и свойства, выполнять над объектами операции копирования/вставки/удаления.

Так же, в окне редактирования выполняется функция связывания элементов.

Положение и ориентация

Выделив объект, вы можете перемещать его по полю, зажав левую кнопку мыши. Либо изменять его ориентацию, при помощи элементов управления на панели выбора ориентации, либо горячих клавиш (Num+ и Numпри стандартных настройках).

5

Копирование/вставка/удаление

Выделив объект, или группу объектов, над которыми нужно произвести операцию, можно воспользоваться меню главного окна для выполнения операции копирования («Edit» > «Copy to clipboard»).

Для удаления объекта можно воспользоваться двойным правым кликом, либо контекстным меню объекта.

Для вставки элемента необходимо воспользоваться меню главного окна

(«Edit» > «Paste from clipboard»).

Свойства элементов

Все размещенные объекты, кроме графических, обладают свойствами. Окно свойств можно открыть, воспользовавшись контекстным меню объекта (Правый клик на объекте > «Edit Properties» ), либо дважны кликнув на объекте.

Связывание объектов

Для проведения связи между выводами необходимо кликнуть на один из выводов, затем провести связь, затем кликнуть на второй вывод. Связь будет проведена.

2. Оборудование рабочего места

Компьютер с установленным пакетом программ PROTEUS VSM.

3.Задание

Собрать схему, при помощи программы ISIS в соответствии с вариантом.

Вариант 1. Подключить к ножкам микроконтроллера PB0-PB2 через токоограничивающие резисторы 300Ом светодиоды LED-RED, LEDYELLOW, LED-GREEN.

Вариант 2. Подключить к ножкам PB0-PB7 двоичный дисплей (LED- BARGRAPH-GRN).

Вариант 3. Подключить к ножкам PB0-PB7 двоичный дисплей (LED- BARGRAPH-GRN). Подключить кнопку BUTTON между ножкой PD2 и корпусом.

6

Вариант 4. Установить между ножками PB0-PB7 и корпусом два блока переключателей для задания бинарных чисел (DIPSW_4).

Вариант 5. Установить между ножками PB0-PB7 и корпусом два блока переключателей для задания бинарных чисел (DIPSW_4). Подключить к ножкам PD0-PD7 двоичный дисплей (LED-BARGRAPH-GRN).

4. Содержание и оформление отчета

Отчет по лабораторной работе оформляется на листах формата А4 и должен содержать:

1. Экранный снимок готовой схемы, собранной в окне программы ISIS. 3. Выводы по эксперименту.

5. Порядок выполнения работы

Используя интерфейс программы ISIS собрать схему на основе ATmega8 в соответствии с вариантом задания. Ниже приведен пример задания и построения схемы

Пример: подключить блок переключателей, кнопку, и двоичный дисплей к контроллеру ATmega8. Результат приведен на рисунке 2.

Рисунок 2

6. Контрольные вопросы

1. Назначение пакета программ PROTEUS VSM.

7

2.Составные части пакета программ PROTEUS VSM и их

назначение.

3.Режимы программы ISIS.

4.Порядок выбора объектов в программе ISIS.

5.Порядок вывода графиков в программе ISIS.

8

Лабораторная работа №2

Проектирование устройств на основе микроконтроллера ATmega8 Цель работы: получение практических навыков проектирования схем микропроцессорных устройств на основе микроконтроллера

ATmega8, получение начальных навыков программирования ATmega8. 1. Краткие сведения из теории

Микроконтроллер ATmega8 выполнен по технологии CMOS, 8- разрядный, экономичный, основан на AVR-архитектуре RISC. Выполняя одну полноценную инструкцию за один такт, ATmega8 достигает производительности 1 MIPS на МГц, позволяя достигнуть оптимального соотношения производительности к потребляемой энергии.

Технические параметры:

•память программ составляет 8 Кб с возможностью перезаписать

10 000 раз;

•512 байт флэш-памяти для хранения переменных (100 000 циклов перезаписи);

•1 Кб ОЗУ и 32 регистра общего назначения;

•два 8-разрядных Таймера/Счетчика с раздельным пределителем, режим сравнения;

•16-разрядный Таймер/Счетчик с раздельным пределителем, режим сравнения, режим захвата;

•таймер реального времени с независимым генератором;

•3 канала ШИМ;

•6 каналов 10-разрядного АЦП;

•двухпроводный последовательный интерфейс;

•программируемый последовательный USART;

•интерфейс SPI (Master/Slave);

•программируемый сторожевой таймер с отдельным независимым генератором;

•встроенный аналоговый компаратор;

9