Скачиваний:
69
Добавлен:
21.02.2014
Размер:
457.73 Кб
Скачать

3 Обоснование выбора микроконтроллера at89c2051

Основные характеристики

- Совместимость с MCS-51 - 2 Килобайта Перепрограммируемой Флеш-Памяти - Допускается: 1000 циклов записи/чтения - Диапазон напряжения питания от 2.7В до 6В - Полностатическая система: тактовая частота от 0 Гц от 24 MHz - Двух-уровневая блокировка памяти программ - 128 x 8-разрядная внутреннее ОЗУ - 15 программируемых линий ввода/вывода - Два 16-разрядных Таймера/счетчика - Шесть источников прерывания - Программируемый последовательный UART Канал - Прямое подключение светодиодного дисплея - Встроенный аналоговый компаратор - Малая мощность пассивного режима и режим пониженной мощности

AT89C2051 - низковольтная, быстродействующая CMOS 8-разрядная микроЭВМ с 2 Кб электрически стираемой флеш ПЗУ (PEROM). Устройство изготовлено, с использованием технологии энергонезависимой памяти высокой плотности фирмы Atmel и совместимо с промышленным стандартом MCS-51 по системе команд и назначению контактов. Соединение универсального 8-разрядного процессора с флеш-памятью на одном кристалле, делает Atmel AT89C2051 мощной микроЭВМ, которая обеспечивает гибкое и недорогое решение многих прикладных задач управления.

AT89C2051 обеспечивает следующие стандартные возможности: 2 Кб флеш памяти, 128 байтов ОЗУ, 15 линий ввода/вывода, два 16-разрядных таймера/делителя, пяти векторная, двух уровневая система прерываний, полно/дуплексный последовательный порт, прецизионный аналоговый компаратор, встроенный осцилятор и тактовый генератор. Кроме того, в микросхеме AT89C2051 применяется технология со статической логикой корректно работающая при снижении частоты тактового генератора вплоть до нулевого значения и поддерживает два программновыбираемых режима экономии мощности. Неактивный Режим приостанавливает работу ЦП. При этом выход из режима малого потребления может происходить при запросах то ОЗУ, таймера/делителя, последовательного порта или системы прерывания. При принудительном переходе в режим пониженного потребления мощности сохраняется содержимое ОЗУ, но внутренний генератор микросхемы, останавливается, отключая все другие функции чипа до последующего аппаратного сброса.

Проведем анализ сравнительных характеристик микроконтроллера АТ89С2051 и его аналога АТ89С51, с учетом данных приведенных в таблице 1.

Таблица 1-Типы микроконтроллеров и их характеристики

Тип МК

IROM

IRAM

EM

I/O

SP

T/S

IS

IV

AC

DPTR

АТ89С2051

2K

128

-

15

+

2

6

5

+

1

АТ89С51

4K

128

+

32

+

2

6

5

-

1

Из таблицы видно, что в число запоминающих устройств (Internal ROM, IROM), предназначенное для хранения команд программы и констант, и внутреннее оперативное запоминающее устройство (Internal RAM, IRAM), предназначенное для хранения данных.

К микроконтроллеру типа АТ89С51 может подключаться внешняя память (External Memory, EM), что нецелесообразно для нашего устройства, т.к. это увеличивает потребляемый ток.

К числу периферийных устройств относятся восьмиразрядные параллельные порты ввода-вывода Р0, Р1, Р2, Р3, последовательный порт SP, таймеры-счетчики T/C, и контроллер прерываний. Микроконтроллер типа АТ89С2051 содержит меньшее число параллельных портов, и имеет меньшее число входов-выходов. Суммарное число входов-выходов параллельных портов у микроконтроллеров указано в колонке I/O.

Система прерываний имеет два уровня приоритета. Число источников запросов прерывания (Interrupt Source, IS) и векторов прерывания (Interrupt Vector, IV), а так же аналоговый компаратор (АС). Аналоговый компаратор сравнивает по величине напряжения, сигналы, поступающие на входы Р1.0 и Р1.1. Результат сравнения подается на вход Р3.6, не имеющий внешнего вывода. Процессор у микроконтроллеров содержит по одному регистру указателя данных DPTR.

Микроконтроллеры семейства АТ89 выпускаются для работы при разных значениях напряжения питания и тактовой частоты, определяемой частотой подключенного к микроконтроллеру кварцевого резонатора. В Таблице 2 приведены значения тока потребления в рабочем режиме (Icc) при максимальном значении напряжение питания (Vcc) и тактовой частоте (Fosc).

Таблица 2-Параметры микроконтроллеров

Тип МК

Vcc (В)

Fosc (МГц)

Icc (мА)

N

АТ89С2051

2,7-6,0

0-24

15

20

АТ89С51

4,0-6,0

0-24

20

40

Исходя из сравнительного анализа характеристик, делаем вывод о том, что нас удовлетворяет выбранный нами микроконтроллер АТ89С2051, т.к. он обеспечивает следующие стандартные особенности:

-микроконтроллер содержит 2 Кбайта Flash ПЗУ,

-128 байтов ОЗУ, один 16-разрядный таймер/счетчика событий,

-пять векторных двухуровневых прерываний,

-встроенный прецизионный аналоговый компаратор,

-встроенные генератор и схему формирования тактовой последовательности.

4 ОПИСАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА

4.1 Структура микроконтроллера АТ89С2051

Структурная схема микроконтроллера представлена в приложении Б.

Цоколевка корпуса микроконтроллера АТ89С2051 представлена в приложении В.

Назначение выводов: Vcc - вывод источника питания.

GND - общий провод.

XTAL1 - вход инвертирующего усилителя тактового генератора и вход внешнего тактового сигнала. XTAL2 - выход инвертирующего усилителя генератора.

Port1 – восьми разрядный двунаправленный порт ввода-вывода. Порт содержит линии Р1.2 к Р1.7, имеющие внутренние нагрузочные резисторы. Р1.0 и Р1.1 требуют внешней нагрузки. Р1.0 и Р1.1 также являются положительным (AIN0) и отрицательным (AIN1) входами встроенного аналогового компаратора.

Все выводы порта Р1 содержат буферы вывода, которые могут выдерживать нагрузку до 20 mA и могут непосредственно управлять светодиодными дисплеями. Когда на какой либо выход порта Р1 подана логическая 1, они могут использоваться как входы. Когда выводы Р1.2 к Р1.7 используются как выходы и извне на них подан сигнал низкого уровня,из них будет вытекать ток от источника (IIL) благодаря внутренним нагрузочным резисторам.

Порт Р1 также получает данные кода в процессе программирования и проверки ПЗУ программ.

Port3 – семиразрядный двунаправленный порт ввода-вывода со внутренней нагрузкой (Р3.0-Р3.5, Р3.7). Линия Р3.6 постоянно подсоединена к выходу встроенного компаратора и не выходит на внешние выводы, как остальные линии ввода/вывода. Буферы порта 3 могут нагружаться сигналом до 20 mA.

Когда на любую из линий порта 3 подан сигнал логической единицы,

напряжение на этих выводах будет высоким (благодаря внутренним нагрузочным резисторам) при этом они могут использоваться как вводы. Если внешним сигналом вывод порта 3 будут переведены в низкий уровень, из линии порта будет вытекать ток источника (IIL) благодаря внутреннему сопротивлению нагрузки.

Порт Р3 также обслуживает функции дополнительных устройств АТ89С2051 как перечислено ниже:

P3.0(RXD) – вход последовательного порта;

P3.1(TXD) – выход последовательного порта;

Р3.2(INT0) – вход внешнего прерывания 0;

P3.3(INT1) – вход внешнего прерывания 1;

P3.4(T0) – вход внешнего тактового сигнала таймера/счетчика Т0;

P3.5(T1) – вход внешнего тактового сигнала таймера/счетчика Т1.

RST-вход сброса. На всех выводах ввода/вывода устанавливается сигнал логической 1, как только RST перейдет в состояние логической 1. Высокий логический уровень на входе RST должен удерживаться в течении двух машинных циклов для надежного сброса устройства. Каждый машинный цикл берет 12 тактов генератора или циклов часов.

Микроконтроллер АТ89С2051 имеет особенности, дающие возможность контролировать программирование. В течение цикла записи разряд Р1.7 индицирует запись данных. Кроме того, линия Р3.1 указывает на состояние процесса программирования. Она переводит свое значение в логический “0” после того как линия Р3.2 устанавливается в “1” (что отмечает занятость микроконтроллера, т.е. BUSY). Когда программирование будет завершено, Р3.1 перейдет в состояние логической “1” . Микроконтроллер готов произвести следующий цикл программирования, т.е. находится в режиме READY. Если защитные биты LB1 и LB2 не устанавливались, то возможно чтение или проверка ПЗУ.

Сбрасывают счетчик адресов (перепад с “0” в “1” по линии RST). Устанавливают режим “Чтение ПЗУ” по линиям Р3.3…Р3.5, Р3.7 и читают данные на шине порта Р1. Увеличивают состояние счетчика адресов подачей на XTAL1 положительного импульса. Читают следующие значения данных. Производят данные действия до тех пор, пока не будет произведено чтение из всех ячеек ПЗУ.

Рисунок 1-Включение микроконтроллера при чтении или проверки ПЗУ

Стирание ПЗУ производится путем установки соответствующего кода на линии Р3.3…Р3.5, Р3.7 и удержании линии Р3.2 в низком уровне в течение 10 мс. При этом все 2 Кб ПЗУ и биты защиты будут стерты. Чтобы предотвратить несанкционированный доступ к ПЗУ микроконтроллера, следует использовать два бита защиты (LB1, LB2). Установка LB1 и LB2 обеспечивает два режима защиты таблица 3. Запрограммированные биты защиты могут быть стерты в режиме полного стирания ПЗУ.

Таблица 3-Установка режима защиты микроконтроллера

Биты защиты

Тип защиты

 

LB1

LB2

 

 

 

Не программируется

Не программируется

Защита

снята

 

Программируется

Программируется

Дальнейшее программирование FLASH

 

 

ПЗУ блокировано

 

Программируется

Программируется

Дальнейшее программирование и

 

 

чтение-проверка FLASH ПЗУ блокирован


Микроконтроллер также имеет функцию чтения спецкодов. По адресу 000H можно прочитать фирменный код “Atmel” 1EH, а по адресу 001H – код 21H (код устройства 89С2051). АТ89С2051 имеет внутренний генератор, использующий внешний частотозадающий кварцевый резонатор. Схема его включения показана на рисунке 2.

Рисунок 2-Включение генератора АТ89С2051

Если используется керамический резонатор, емкости С1 и С2 выбирают в пределах 30…50 пФ, при использовании обычного резонатора емкости

выбирают в пределах 20…40пФ. Для регулировки частоты генерации в небольших пределах применяют дополнительный подстроечный конденсатор Сg (5…20пФ), С1 при этом выбирают равным 27 пФ.

Дополнительной особенностью АТ89С2051 является наличие компаратора рисунок 3.

Рисунок 3-Компаратор микроконтроллера АТ89С2051

Входы которого подключены к линиям Р1.0 (не инвертирующий вход AIN0) и Р1.1 (инвертирующий вход AIN1). Сигнал с выхода компаратора подается на линию Р3.6 порта 3.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке Микропроцессорный вольтметр - тахометр