6 Разработка алгоритма работы микропроцессорной

СИСТЕМЫ

Обработка информации от цифровых датчиков и выдача управляющего воздействия y1 производится путем ввода значений x1, x2, x3, и вычисления булевой функции f1(Х1, Х2, Х3,)= & X4.

При единичном значении f1 вырабатывается управляющий сигнал y1=1 длительностью t₁=100мкс.

При обработке информации с аналоговых датчиков ПМ принимает коды NU₁, NU₂ с выходов АЦП и код константы К с регистра пульта управления. Далее вычисляется значение функции NU=f₂(NU₁,NU₂, К)=max(NU₁,NU₂) и сравнивается с константой Q, хранящейся в ПЗУ. В зависимости от результатов сравнения вырабатывается (аналогично y₁) один из двух двоичных управляющих сигналов y₂ или y₃ заданной длительности по следующему правилу: если NU<Q, то выдать y₂ длительностью t₂=220 мкс, иначе выдать y₃ длительностью t₃=30мкс.

Далее формируется управляющее воздействие Y₄, для чего с АЦП вводится значение NU₃ и производится вычисление по формуле:

Значение Y₄ в виде 8-разрядного кода выдается на вход ЦАП.

Все двоичные переменные и константы, участвующие в вычислениях: NU₁, NU₂, NU₃, К, Q, A₀, A₁, Y₄ рассматриваются как целые без знака.

После выдачи всех управляющих воздействий проверяется состояние тумблера «СТОП» на пульте управления. Если СТОП=0, цикл управления начинается с начала, иначе выполняется процедура останова системы, включающая следующие действия: формируется сигнал установки системы в исходное состояние путем подачи на линию начальной установки интерфейса двух прямоугольных импульсов длительностью 220 мкс интервалом 30 мкс, выполняется команда процессора СТОП.

Блок-схема заданного цикла управления представлена на рисунке 6.

y₁ длительностью t₁=100 мкс

нет

да

- ввод в МК двоичных кодов с выходов АЦП и констант К и Q.

- вычисление значения функции f₂(NU₁, NU₂, К)

- условие на результат вычисления.

- выдача управляющего сигнала.

NU= mах(NU₁; NU₂)

y₂ длительностью t₂=220 мкс

y₃ длительностью t₃=30мкс

нет

да

- ввод в МК двоичных кодов с выходов АЦП и констант К и Q.

- вычисление значения функции f₂(NU₁, NU₂, К)

- условие на результат вычисления.

- выдача управляющих сигналов

Выдача управляющих

воздействий на индикацию

- ввод в МК двоичного кода с выхода АЦП NU₃

- вычисление функции Y₄

- выдача управляющих воздействий по результатам 2 циклов на светодиодную индикацию

нет

да

- проверка состояния тумблера «СТОП» на пульте управления.

Рисунок 6 – Блок-схема управляющей программы

7 Описание управляющей программы

Математические возможности микроконтроллеров характеризуются системой команд. Система команд МК1816 включает в себя 96 основных команд и ориентирована на реализацию процедур управления. Все команды имеют формат один или два байта (70% команд однобайтные). Время выполнения команд составляет 2,5 или 5,0 мкс [один или два машинных цикла (МЦ) соответственно] при тактовой частоте 6,0 МГц. Большинство команд выполняется за один машинный цикл. За два машинных цикла выполняются команды с непосредственным операндом, ввода/вывода и передачи управления. Микроконтроллер оперирует с командами четырех типов.

В МК1816 используются четыре способа адресации: прямая, непосредственная, косвенная и неявная.

Система команд МК 1816 ориентирована на эффективную реализацию процедур управления: маскируемый ввод— вывод, логические операции, операции с битами, сканирование таблиц с передачей управления и т. п. Кроме того, в МК К1816 выполняются команды арифметических операций над двоичными и десятичными двоично-кодированными числами.

Все множество команд можно разбить на пять групп по функциональному признаку: команды пересылки данных, арифметических операций, логических операций, передачи управления и управления режимами работы МК.

Группа команд пересылки данных состоит из 24 команд. Все команды (кроме MOV PSW, А) не оказывают воздействия на флаги. Команды пересылки данных внутри МК выполняются за один машинный цикл, обмен с внешней памятью и постами требует двух машинных циклов.

Микроконтроллер операций 1816 выполняет операции сложения, инкремента и декремента, сдвигов, конъюнкции, дизъюнкции и т.д. над непосредственным операндом, содержимым аккумулятора, регистров или ячеек памяти. Все более сложные операции (умножение, деление, возведение в степень и т. д.) выполняются по подпрограммам.

Команды группы арифметических операций изменяют состояние регистра признаков. Из множества признаков результата операции для пользователя программно-доступны только четыре признака: перенос, вспомогательный перенос, а также признаки F0 и F1, функциональное назначение которых специфицируется программистом.

Выполнение команд передачи управления и работы с подпрограммами в МК1816 имеет свои особенности и зависит от распределения программ и данных по блокам и страницам памяти, особенно в случае использования внешней памяти.

Команды управления режимом работы МК разрешают или запрещают обслуживание прерываний и определяют рабочие банк регистров и блок памяти. Наличие двух банков регистров позволяет при вызове подпрограмм, и обработке прерываний эффективно использовать второй банк регистров в качестве рабочего, сохраняя параметры вычислительного процесса не в стеке, а в исходном банке регистров.

К достоинствам системы команд МК1816 можно отнести: эффективный ввод/вывод, включая маскирование и возможность управления отдельными битами портов; возможность ветвления по значению отдельных бит; возможность обработки как двоичных, так и десятичных двоично-кодированных чисел.

При выполнении команд могут использоваться значения отдельных флагов, входящих в ССП, и флагов пользователя.

Программную реализацию управляющих функций в однокристальном микроконтроллере 1816 разрабатываемого устройства покажем на следующем примере.

Требуется через порты Р1 и Р2 ввести в МК байты состояния многопозиционных двоичных датчиков. Выполнить сравнение введенных байт и по результату сравнения передать управление: в случае равенства управление передается фрагменту программы с меткой L1 и устанавливается в единицу признак пользователя F0; в случае неравенства признак пользователя F0 устанавливается в нуль и через порт BUS на исполнительные механизмы (контакты звукового тракта) выдается в качестве управляющего слова больший из введенных байт, а управление передается фрагменту программы с меткой L2.

В МК 1816 нет команды сравнения и эта операция заменяется процедурой вычитания, которая реализуется путем суммирования одного слагаемого с обратным кодом другого слагаемого.

Программа, реализующая поставленную задачу, приводится в приложении Б.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы над курсовым проектом было описано устройство – универсальный контроллер на базе ОЭВМ КР1816ВЕ51.

С учётом структурных особенностей проектируемой системы было определено, что предпочтительным вариантом основного устройства процессорного блока системы является однокристальный микроконтроллер серии К1816. Был проведен литературный поиск микроконтроллеров серии К1816. На основе анализа характеристик найденных микроконтроллеров для разрабатываемого устройства был выбран микроконтроллер КР1816ВЕ51.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Классификатор ЕСКД.

2. Каган Б.М., Сташин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 304 с.: ил.

3. Сташин В.В. и др. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах/ В.В. Сташин, А.В. Урусов, О.Ф. Мологонцева. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 224 с.

4. Хвощ С. Т. и др. Микропроцессоры и микроЭВМ в САУ.:справочник-Л.:Машиностроение. Ленигр.отд-ние, 1987.

5. Юров В., Хорошенко С. Assembler: учебный курс – СПб: Питер Ком, 1999.

6. Фомина Н.Н. Штукина И.В. Требования к оформлению курсовых проектов (работ). Методические указания для студентов специальности 2101 "Управление и информатика в технических системах" по направлению Т-02.– Балаково, 2000.

7. Корнев В.А., Пройдаков Э.М., Щелкунов Н.Н., Дианов А.П. Универсальный контроллер на базе ОЭВМ КР1816ВЕ51 // Микропроцессорные средства и системы №1, 1989. – стр. 37-39.

8. Руденко Ю.М., Чернова Т.Ф. Библиотека стандартных программ для БИС микро ЭВМ серии К1816 // Микропроцессорные средства и системы №6, 1987. – стр. 22-25.

9. Самхарадзе Т.Г. Системы и устройства сбора, регистрации, обработки и передачи результатов измерения параметров физической среды // Приборы и системы управления №5, 1995. – стр. 15-20.

10. Сухарев Д.В. Базовые аппаратные модули и программные средства для обработки речевого сигнала // Приборы и системы управления №9, 1998. – стр. 16-19.

ПРИОЖЕНИЕ А

Графическая часть

1 Процессорный блок УК. Схема электрическая принципиальная

2 Структура микроконтроллера серии К1816

УИТС.161ХХХ.106 ПЗ