29

Зміст

1.Аналіз технічного завдання ……………………………………………….

2. Розробка схеми пристрою ………………………………………………. 4

2.1 Архітектура мікроконтролера ……………………………………………

2.2 Розробка функціональної схеми …………………………………………

2.3 Вибір додаткових елементів схеми ……………………………………..

3. Розробка програмного забезпечення …………………………………...

4. Висновки…………………………………………………………………..

5 Список використаної літератури………………………………………...

Перелік умовних скорочень

АЛП Арифметико-логічний пристрій

ВІС Велика інтегральна схема

НВІС Надвеликаелика інтегральна схема

МК Мікроконтролер

МП Мікропроцесор

МПС Мікропроцесорна система

ПТ Програмований таймер

ОЗП Оперативний запам’ятовуючий пристрій

ПЗП Постійний запам’ятовуючий пристрій

ША Шина адреси

ШД Шина даних

ШК Шина керування

АЦП Аналого-цифровий перетворювач

T Таймер

УСАПП Універсальний синхронно-асинхронний приймач-передавач)

Вступ

Історія компанії Intel почалася в далекому червні 1968 року, коли пішовши з компанії Fairchild Semiconductor Роберт Нойс і Гордон Мур, вирішили заснувати свою фірму. Тоді до них приєднався Ендрю Гроув, який в даний час є головою Ради директорів Intel. Назва компанії дуже довго придумували і зупинилися на Intel (абревіатура від слів «інтегральна електроніка»). Свій перший бізнес-план, що складається з однієї сторінки і надрукований на машинці, засновники компанії показали фінансового радника, допоміг свого часу створити Fairchild. Так вони отримали на розвиток бізнесу не маленьку суму в 2,5млн. доларів. Своїм завданням компанія Intel поставила формування ринку запам'ятовуючих пристроїв для обчислювальних машин на основі кристалів кремнію, що виводило електронні пристрої на зовсім новий рівень.

Незабаром в 1971 році про компанії дізнаються всі. Це рік початку співпраці з компанією з Японії Busicom. Компанії необхідно зробити спеціальні мікросхеми, у кількості дванадцяти штук і тоді інженер Тед Хофф запропонував прекрасну ідею, в результаті якої був зроблений мікропроцесор Intel 4004, викликав фурор у світі комп'ютерних електронних технологій. Мікропроцесор Intel 4004 (розміром з палець), маючи таку ж потужність, значно відрізнявся своїми розмірами від існуючої в той час ЕОМ ENIAC (розмір 85 метрів кубічних). Цей процесор мав 2300 транзисторів, які знаходилися на одному кристалі,і коштував у той час 200 доларів.

Інтелектуальним центром перших персональних комп'ютерів з легкої руки корпорації IBM стали процесори Intel 8086 (випуск у 1978 році) і Intel 8088 (випуск у 1979 році). 80-ті роки можна сміливо назвати ерою персональних настільних комп'ютерів, основним рушійним стрижнем якої була компанія Intel. Її мікропроцесор i286, випущений в 1982 році і став початком цієї ери. Через три роки з'являється процесор Intel i386, на зміну якому в 1989 році прийшов мікропроцесор i486.Талановиті та висококваліфіковані співробітники працюють над збільшенням потужності та зменшенням розмірів «мозку» комп'ютерів. Творіння 468DX у півтори тисячі разів перевершувало у швидкості найперший мікропроцесор компанії Intel.

Компанія Intel зі своєю надійною і технологічно інноваційною продукцією в 90-х роках стає лідером ринку високих технологій. Світову популярність логотипу Intel Inside приносять мікропроцесори високої якості. На сьогоднішній день сотні світових виробників ОЕМ з гордістю інформують споживачів про те, що їхня продукція (персональні комп'ютери) виготовляються з використанням мікропроцесорів компанії Intel. У розвиток торгової марки Intel Inside було вкладено найбільше коштів з коли-небудь існували в індустрії високих технологій. Її вартість займає восьме місце з усіх на світовому ринку.

У 1993 році був випущений найвідоміший мікропроцесор Pentium, який в 5 разів за показниками випередив свого попередника i486. Але компанія Intel не зупиняється на цьому і вже в 1997 році випускає Pentium ® II, який у свою чергу продуктивніше першого в два рази. Зменшення розмірів з паралельним збільшенням продуктивності мікропроцесорів компанії Intel не дає конкурентам жодного шансу.

Діяльність цієї компанії не обмежена тільки лише виробництвом мікропроцесорів.Intel також фінансує розвиток технологій комунікації і безліч інших досліджень в області високих технологій. Наприклад, потенціал архітектури (фізична структура мікропроцесорів), що виробляється Intel, використовується і у виготовленні мережевої продукції, в той час як флеш-пам'ять широко використовується і в ПК і в стільникових засобах зв'язку і телефонії.

1.Аналіз технічного завдання

Більшість цифрових систем будується на мікропроцесорах або на мікроконтролерах. Управління різними технологічними процесами проходить за допомогою мікропроцесорних систем або технологічних операцій. Дані системи універсальні, так як вони мають дуже високу швидкодію та достатню розрядність для обробки інформації на виробництві.

Мікропроцесор являє собою функціонально закінчений пристрій, що складається із однієї або декількох програмно керованих ВІС, та слугує для виконання операцій з обробки інформації та керування обчислювальним процесом. До числа внутрішніх схем мікропроцесора відносяться багаторозрядні регістри, рівнобіжні тракти даних, буфери для підключення зовнішніх пристроїв, багатофункціональні схеми, логічні схеми синхронізації і керування.

Центральне місце в структурі мікропроцесорних приладів займає мікропроцесор, який виконує арифметичні та логічні операції над даними, програмне керування процесом обробки інформації, а також організує взаємодію усіх пристроїв, що входять до складу системи.

Багатофункціональні схеми призначені для реалізації простих арифметичних і логічних дій над двійковими числами, що знаходяться в регістрах процесора, і пересилок даних як усередині процесора, так і між ним і зовнішніми пристроями.

Розвиток інтегральної технології і схемотехніки цифрових електронних схем призвів до появи інтегральних мікросхем із великою і надвеликою ступенями інтеграції (ВІС і НВІС), що містять на однім кристалі (в однім корпусі) декілька десятків тисяч, а в останніх розробках сотні тисяч елементарних транзисторів. На основі таких схем створюються мікропроцесори функціонально закінчені, що управляються збереженою в пам'яті програмою, це (здебільшого малорозрядні) пристрої опрацювання цифрової інформації, виконані у виді однієї або декількох ВІС або НВІС.

Мікропроцесорні засоби використовуються у виді мікропроцесорних комплектів інтегральних мікросхем, що мають єдине конструктивно-технологічне виконання і призначених для спільного застосування.

Мікропроцесорний комплект крім самого мікропроцесора містить мікросхеми, що підтримують функціонування мікропроцесора і розширюють його логічні можливості.

Робота мікропроцесора складається з наступних кроків:

спочатку вибирається команда, потім логічна схема її декодує, після чого здійснюється виконання цієї команди. Також відбувається обмін інформацією з зовнішніми пристроями, які приєднані до мікропроцесора.

У теперішній час важко назвати сфери науки або виробництва, де б не застосовувались обчислювальні та мікропроцесорні пристрої.

В даний час|нині| визначилися наступні|слідуючі| пріоритетні області застосування|вживання| МПС|:

- системи керування;

- контрольно-вимірювальна апаратура;

- техніка зв'язку;

- побутова і торгова|торгівельна| апаратура;

- транспорт;

- військова|воєнна| техніка;

- обчислювальні машини, системи, комплекси і мережі|сіті|.

Підставою для виконання даної роботи є необхідність підтвердження надбаних знань з дисципліни а також одночасно і їх поглиблення в процесі виконання. Також даний тип роботи і в першу чергу його результат є чи не найкращим показником засвоєння потрібного мінімуму знань щодо мікропроцесорних систем, а отже і відповідним, пропорційним рівнем перспективного використання цих знань і вмінь

В даній роботі буде розглянутий один з варіантів побудови мікроконтролера з метою закріплення набутих знань, які ми отримали на лекціях з дисципліни «Мікропроцесорні системи» і для отримання навиків розробки мікропроцесорних систем.

Пристрій, що розробляється - мікроконтролер. Він необхідний для управління холодильними установками. Мікроконтролер складається з наступних вузлів:

• мікропроцесорне ядро, в основі якого процесор і8085

• блок оперативної пам'яті ОЗП, об'ємом 2 Кбайт ;

• блок пам'яті програм ПЗП, об'ємом 4 Кбайт;

• програмований таймер;

• пристроїв введення/виведення (паралельний і послідовний порти);

Мікропроцесор забезпечує виконання програми, що зберігається в модулі пам'яті, формує адреси і сигнали управління для звернення до певних елементів пам'яті модуля пам'яті, і окремих елементів системи, таких як порти введення/виведення, контролер переривань.

Схема формування сигналів управління формує 4 інвертовані сигнали: IOWR (зовнішній пристрій, запис), IORD(зовнішній пристрій, читання), MEMR (пам'ять читання), MEMW (пам'ять читання і запису).

ОЗП призначена для тимчасового зберігання даних, основної програми розташованої в ПЗП.

Порти введення/виведення є двонаправленими буферами з трьома станами і призначені для побайтового введення, виведення або введення/виведення інформації.

Шина адреси - шістнадцяти розрядна шина, що служить для передачі адреси елемента пам'яті при зверненні до модуля пам'яті, адреси порту при зверненні до портів введення/виведення, або адреси контролера переривань при обміні даними між контролером переривань і процесором.

Шина даних - це восьми розрядна шина, необхідна для обміну даними між процесором і контролером переривань, процесором і модулем пам'яті.

Шина управління служить для передачі управляючих сигналів, таких як читання даних, запис даних, вибір порт/пам'ять при адресації, і ін., від процесора до інших модулів системи і так само для передачі сигналів запиту переривання від модуля введення/виведення до процесора.

Мікропроцесор побудований на основі мікропроцесора i8085, який був випущений у березні 1976 р. , як вдосконалена версія процесора 8080. Як і його попередник, процесор 8085 мав 8-бітові шини адреси і даних і міг адресувати 64 Кбайт пам'яті. Вперше мікропроцесор живився від одного джерела напругою 5 В, замість двох напругами 5 і 12 В. Незважаючи на підвищену до 5 МГц (у моделі 8085A - 6,25 МГц, а в моделі 8085A-2 - 10 МГц) тактову частоту, продуктивність процесора склала всього 370 тис. операцій у секунду. Також вперше в мікропроцесорах фірми Intel була використана 3-мікронна технологія (замість 6-мікронної в процесорі 8080), що дозволило збільшити ступінь інтеграції до 6500 транзисторів на кристалі тієї ж величини, що і 8080.

Крім поліпшеного ЦПУ, на кристалі мікропроцесора 8085 розташовувалися також генератор синхронізації і контролер пріоритетних переривань, що дозволяє обслуговувати переривання з чотирьох додаткових входів запитів переривань.

Обидва мікропроцесора - 8080 і 8085 - випускалися в 40-контактних дворядних корпусах. Першому з них була потрібна мікросхема підтримки 8228, кошти якої вбудовані в процесор 8085; в іншому процесори працюють аналогічно. У процесора 8085 лінії адреси і даних мультиплексуються, тобто 8 ліній даних поділяють ті ж контакти процесора, що і 8 молодших ліній 16-розрядної шини адреси. Для його роботи зі старими мікросхемами пам'яті, сумісними з процесором 8080, у якого лінії адреси і даних не мультиплексуються, потрібна окрема мікросхема - демультиплексор, наприклад, Intel 8212.

Мікропроцесори 8080/8085 мають один і той же набір з семи 8-бітних робочих регістрів (A, B, C, D, E, H, L); для роботи з 16-бітними величинами деякі пари регістрів можна об'єднувати, утворюючи таким чином три 16-бітових регістра (BC, DE, HL) з можливістю доступу до окремих 8-бітним половин. Одна з реєстрових пар (HL) застосовується також для непрямої адресації. Групу 16-бітових вказівних регістрів утворюють покажчик стека (SP - stack pointer) і програмний лічильник (PC - program counter) 8-бітове слово стану процесора містить прапорці нуля, парності, знака, перенесення і допоміжного переносу (ZF, PF, SF, CF , AF zero flag, parity flag, sign flag, carry flag, auxiliary carry flag). При скиданні (перезавантаження) процесора всі його регістри, включаючи програмний лічильник, обнуляються.

Формат команд мікропроцесорів 8080/8085 порівняно простий: перший байт команди містить код операції, що ідентифікує її, а за ним слід від 0 до 2 байт операндів. Іноді (як правило, в арифметичних командах) номер регістра-операнда міститься в коді операції, але весь код операції завжди укладений в першому байті команди.