Комп’ютерна схемотехніка
Лабораторна робота № 6
Ознайомлення із стендом мікропроцесорного контролера омк сімейства mcs-51 та виконання команд
1 Мета роботи: вивчення функціональних можливостей навчально-налагоджувального стенду, внутрішньої структури та команд однокристального мікроконтролера сімейства MCS-51
2 Апаратура та прилади: ПЕОМ, навчально-налагоджувальний стенд EV8031/AVR
3 Схема підключення стенда:
Підключення напруги живлення стенда (+5 В) і зв’язок з персональним комп’ютером здійснюється універсальним кабелем зв’язку з комп’ютером (DB9+DB25+живлення) за схемою рисунка 1.
Рисунок 1 – Схема підключення стенда до ПК і живлення
4 Опис стенда:
Стенд представляє собою мікропроцесорний контролер, що містить пам’ять програм, пам’ять даних і набір периферійних пристроїв. Структурна схема стенда наведена на рисунку 2, розташування елементів схеми на рисунку 3. Стенд дозволяє налагоджувати програми, написані на мовах Сі і Асемблер. Завантаження програми здійснюється з персонального комп’ютера по послідовному порту RS-232C.
Рисунок 2 – Структурна схема стенда Рисунок 3 – Схема розташування елементів стенду
Структурна схема плати розширення наведена на рисунку 4, розташування основних органів керування і мікросхем на платі наведені на рисунку 5.
888 – 4-розрядна динамічна індикація; HG1 – знакосинтезуючий індикатор 5х7;
ЗСІ – знакосинтезуючий індикатор; HL2 – 4-х розрядна динамічна індикація;
ІПП – інтерфейс периферійних пристроїв; J2– роз’єм підключення зовнішніх контрольно-вимірювальних приладів;
СДІ – світлодіодні індикатори; R19–резистор, змінює частоту генерації змінного генератора;
ЦАП – цифро-аналоговий перетворювач; HL1 – індикатор стану виходу компаратора
ГПЧ – генератор із плавно змінюваною частотою; R4 – змінний резистор, джерело вхідного сигналу для АЦП;
АЦП – аналого-цифровий перетворювач;
INT – кнопки запиту переривання;
Uх – джерело вимірюваної напруги;
ШД – шина даних
= = – компаратор;
Рисунок 4–Структурна схема плати розширення Рисунок 5-Розташування елементів плати розширення
5 Основні теоретичні положення
ОМК MCS-51 є мікропроцесорним пристроєм з архітектурою СІSC – з повним набором команд. Система команд містить 111 базових команд форматом 1 – 3 байти. До складу операндів входять булеві дані – біти, цифрові (4 біти), байтові і адресні дані. Всі команди виконуються за 1–2 машинних цикли, тривалість становить 1 або 2 мкс при тактовій частоті 12 МГц, за виключенням команд множення і ділення, які виконуються за 4 машинних цикли тривалістю 4 мкс.
Всі команди MCS-51 поділяються на п’ять функціональних груп:
команди пересилання;
арифметичні команди;
логічні команди;
команди передачі керування;
команди операцій над бітами.
Всього ОМК виконує 13 типів команд, формат яких наведений в таблиці 1. Перший байт команди завжди містить код операції КОП, адресна частина (другий і третій байти), якщо є, містить адреси операндів або їх безпосередні значення.
При виконанні команд використовуються регістри загального призначення (РЗП) з одного з чотирьох банків РПД Rn (n = 0, 1,..., 7).
Операндами може бути комірка резидентної або зовнішньої пам’яті програм або даних, константа – безпосередній операнд, регістри спеціальних функцій і SFR, порти вводу/виводу. Порти і SFR адресуються тільки прямим способом.
Байти пам’яті можуть адресуватися непрямим способом через адресні регістри R0, R1, DPTR, PC.
Акумулятор є джерелом операнду і місцем фіксації результату при виконанні арифметичних, логічних операцій і деяких операцій передачі даних. Крім того, тільки з використанням акумулятора можна виконати операції зсувів, перевірки на нуль, формування прапорця паритету тощо.
#d – безпосередні 8-розрядні дані
ad – байт з РПД за прямою адресацією, в команді вказується або адреса байту 00 – FFН, або позначення одного з регістрів SFR
bit – біт з прямою адресацією, в команді вказується або адреса біта 00 – FFH, або розташування його в регістр спеціальних функцій
/bit - інверсія прямо адресованого біта
rel – відносна адреса одного з переходів
a7 . . . a0 – 8-розрядна адреса
a10 . . . a0 – 11-розрядна адреса
add, ads – байт-приймач і байт-джерело з прямою адресацією
ad16h, ad16l – старший і молодший байти 16-розрядної адреси
#d16h, #d16l – старший і молодший байти безпосередніх 16-розрядних даних.
Таблиця 1 – Формати команд
Тип команди |
1-й байт |
2-й байт |
3-й байт |
1 |
коп |
|
|
2 |
коп |
#d |
|
3 |
коп |
ad |
|
4 |
коп |
bit |
|
5 |
коп |
rel |
|
6 |
коп а10а9a8 |
а7...a0 |
|
7 |
коп |
ad |
#d |
8 |
коп |
ad |
rel |
9 |
коп |
add |
ads |
10 |
коп |
#d |
rel |
11 |
коп |
bit |
rel |
12 |
коп |
ad16h |
ad16l |
13 |
коп |
#d16h |
#d16l |