Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Kharakhnin / Архитектура_микроконтроллера.doc
Скачиваний:
36
Добавлен:
08.03.2016
Размер:
856.06 Кб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра автоматизации и систем управления

А Р Х И Т Е К Т У Р А И У С Т Р О Й С Т В О

О Д Н О К Р И С Т А Л Ь Н Ы Х М И К Р О К О Н Т Р О Л Л Е Р О В

С Е М Е Й СТ В А M C S 51

У ч е б н о - м е т о д и ч е с к о е п о с о б и е

Для специальностей: 220301 “ Автоматизация технологических процессов и производств”; 2202001 “ Управление и информатика в технических системах”.

Ч Е Р Е П О В Е Ц 2006

Учебно - методическое пособие предназначено для студентов специальностей 220301 и 220201 дневного отделения, выполняющих лабораторные работы, курсовые и дипломные проекты, связанные с применением однокристальных микроконтроллеров семейства MCS51.

Пособие содержит теоретические сведения об архитектуре и устройстве однокристального микроконтроллера К1816ВЕ751. Рассматриваются назначение всех программно-доступных регистров ЭВМ и их битов, система прерываний, работа последовательного порта, возможности по расширению параллельных портов ввода/вывода. В конце пособия приведены контрольные вопросы, позволяющие студенту определить уровень своих знаний в данной области.

Пособие является основой для подготовки будущих программистов микропроцессорных средств и разработчиков устройств автоматики широкого применения.

Составитель: К.А. Харахнин - канд. техн. наук, профессор

Научный редактор: В.А. Шабалов - канд. техн. наук, профессор

Рецензенты: В.А. Шабалов – канд.техн.наук, профессор (ЧГУ);

А.Н. Зуев - канд.техн.наук, доцент (ЧГУ)

© Череповецкий государственный университет, 2006

Введение

Старый добрый “прадедушка” микропроцессор 580 безнадежно устарел. За это время появились новые типы микропроцессоров, а также однокристальные микроконтроллеры (МК). Архитектура МК – это результат эволюции архитектуры микропроцессоров и микропроцессорных систем, обусловленной стремлением существенно снизить их аппаратные затраты и стоимость. Средняя стоимость 8 - разрядной однокристального микроконтрллера составляет в настоящее время 3-4 $ (USA) и держится постоянной на протяжении ряда лет. Эти микропроцессорные средства предназначены для «интеллектуализации» оборудования в различных отраслях промышленности. МК представляют собой большие интегральные схемы, включающие в себя все устройства и режимы, необходимые для реализации цифрового устройства любой сложности: процессор, внутреннее ОЗУ данных, память программ, встроенный генератор тактовых импульсов, параллельные 8 - разрядные и последовательный порты, внутренние таймеры - счетчики, сторожевой таймер, имеются средства защиты программного обеспечения ЭВМ от несанкционированного доступа, а также режим пониженного энергопотребления.

В некоторых публикациях отмечается, что более 2/3 мирового рынка микропроцессорных устройств автоматики построены именно на однокристальных МК. Использование однокристальных МК в информационных и управляющих системах столь эффективно (при низкой стоимости контроллера), что, видимо, в ближайшем будущем им не будет альтернативной элементной базы.

Отечественной промышленностью выпускаются МК серий 1816 (n-MOП технология) и 1830 (КМОП технология) известных семейств МК48 (mcs48) и МК51 (mcs51). Зарубежные производители выпускают большую номенклатуру однокристальных МК. Среди большого количества разработчиков отметим занявшие передовые позиции на мировом контроллерном рынке фирмы - ATMEL ( AVR, семейство АТ89), MICROCHIP (PIC-контроллеры), INTEL (MCS48, MCS51). Производители МК интенсивно работают над улучшением характеристик устройств. Основные тенденции развития следующие: увеличение быстродействия ЭВМ, рост объемов памяти данных и программ, увеличение количества таймеров-счетчиков и портов, снижение токопотребления, применение FLASH технологии записи в память программ и данных (многократно электрически перепрограммируемая память взамен ультрафиолетового стирания), на кристалле ЭВМ размещаются АЦП с аналоговым коммутатором, ЦАП и широтно-импульсные модуляторы (ШИМ), увеличение нагрузочной способности разрядов портов.

Методические указания предназначены для студентов специальностей 220301, 220201, изучающих курс ‘Однокристальные микроконтроллеры’, “Цифровые устройства автоматики” и выполняющие лабораторные работы, курсовые и дипломные проекты с использованием МК. В качестве изучаемого семейства выбрано МК51 (MCS51), относящееся к процессорам типа СISC, имеющих расширенную систему команд (111 команд). Материал основан на лекционном курсе, читаемом автором на протяжении ряда лет на кафедре “Автоматизации и систем управления” ЧГУ.