Скачать:  kursovaya-po-vych.mash.zip [81,34 Kb] (cкачиваний: 24)

КАФЕДРА «АИТ»

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ, СИСТЕМЫ И СЕТИ»

НА ТЕМУ:

«Управление светодиодами»

ВЫПОЛНИЛ:

ПРОВЕРИЛ:

Содержание

1. Введение.................................................................................................. 3

2. Теоретическая часть............................................................................... 5

3. Практическая часть............................................................................... 16

3.1 Задание............................................................................................. 16

3.2 Принципиальная схема МП-ной системы......................................... 17

3.3 Описание программы....................................................................... 18

3.4 Программа....................................................................................... 20

4. Используемая литература...................................................................... 23

1. Введение

Проблема широкого использования вычислительных средств в различных сферах человеческой деятельности долгое время оставалась нерешённой. Даже разработка и освоение производства больших интегральных схем (БИС) не оказали вначале сколько-нибудь значительного влияния на изменение ситуации. Это объясняется тем, что для практических применений требуется большое разнообразие устройств управлении обработки данных, т.е. необходим выпуск широкого ассортимента отдельных типов БИС.

Поиски новых путей решения данной проблемы привели к созданию программируемой ПИС, которая сочетает в себе дешевизну стандартного изделия серийного производства и гибкость универсального использования. Первую подобную БИС (модель 4004 фирмы Intel), получившую название микропроцессора, выпустили в 1971 году. С этого времени начался стремительный рост производства микропроцессоров (МП), которые благодаря непрерывному улучшению их технических характеристик и постоянному снижению стоимости получают все более широкое распространение.

В настоящее время наметились две основные области использования МП и систем на их основе. Одна из них это традиционная область вычислительной техники, где МП выполняют функции калькуляторов, микро- и мини- ЭВМ. Другая область использования МП связана с заменой специализированных электронных устройств (устройств управления технологическими процессами, цифровых измерительных приборов, контроллеров внешних и терминальных устройств ЭВМ и т.п.) МП системами, т.е. вместо устройства с «жесткой» логикой вводится программируемое устройство. Функциональные возможности такого устройства определяются выполняемой программой и могут быть легко изменены путем замены программы, что позволяет организовать массовое производство унифицированных набор модулей, пригодных для компоновки самых разнообразных устройств.

Широкие возможности построения систем различного назначения, открывающиеся при использовании МП, а также сочетание дешевизны, надежности, компактности этих устройств обеспечивают быстрый рост производства МП и их проникновение во все новые и новые области. Именно поэтому разработка МП является наиболее значительным событием цифровой электроники 80х-90х годов.

Поскольку изучаемый курс посвящен микропроцессорам и микрокомпьютерам, начнем с определения этих терминов. МП - это программируемое логическое устройство, изготовленное по БИС - технологии. Сам по себе он не может решить ту или иную конкретную задачу. Чтобы это сделать, его нужно запрограммировать, и соединить с другими устройствами. В их число обычно входят память и устройства ввода-вывода. Мы подошли к определению микрокомпьютера.

Некоторая совокупность соединенных друг с другом системных устройств, включающая МП, память и устройства ввода/вывода, нацеленная на выполнение некоторой четко определенной функции, называется микрокомпьютером или МП системой.

Микрокомпьютеры обладают всеми свойствами обычных ЭВМ, однако, замечательная их особенность состоит в относительно низкой стоимости и малом размере. Именно этому они обязаны своей популярностью и успехам. МП открывают возможность для применения программируемых устройств в тех логических системах, для которых фактор стоимости оказывается важнее, чем скорость и разнообразие вычислений. Каждый день открываются новые области приложений для МП. Они используются в контрольно-измерительных приборах, в кассовых аппаратах магазинов, в телефонах, телефаксах, телевизорах, аудио- и видеотехнике, в интеллектуальных терминалах и карманных, калькуляторах. Они оказываются жизненно важным элементом в управлении станками, различными технологическими процессами, сложными бытовыми приборами, периферийными устройствами больших компьютеров, в управлении уличным движением и автомобилями.

2. Теоретическая часть

Типовая структура микрокомпьютера.

Типовая компьютерная система включает пять функциональных блоков: устройство ввода, арифметическое устройство, память, устройство управления и устройство вывода (рис.1). Физические компоненты и схемы, составляющие микрокомпьютер - это его аппаратура (hardware). Аппаратура способна выполнять только ограниченный набор элементарных операций. Все прочие функциональные возможности микрокомпьютера достигаются программным путем. Программа - это определенным образом организованная совокупность элементарных машинных операций, называемых командами или инструкциями, с помощью которых осуществляется обработка информации или данных. Программы, написанные для компьютера, образуют его программное обеспечение.

Программа и данные сначала накапливаются в памяти, куда они поступают через устройства ввода. Затем отдельные команды программы одна за другой автоматически поступают в устройство управления, которое их расшифровывает и выполняет. Для выполнения операции обычно требуется, чтобы данные поступили в арифметическое устройство, содержащее все необходимые для их обработки схемы. В процессе вычислений или после их завершения полученные результаты направляются в устройство вывода. Арифметическое устройство и устройство управлении имеете обычно называются центральным процессорным элементом или центральным процессором - это и есть микропроцессор (МП).

Не только память, но и другие устройства ЭВМ способны хранить информацию. Информация запоминается как содержимое групп двоичных разрядов (битов) на запоминающих устройствах-регистрах. По существу, любую операцию в ЭВМ можно рассматривать как серию передач информации между регистрами. Группа двоичных цифр, обрабатываемых одновременно, называется машинным словом. Слово является базовой логической единицей информации в компьютере. Типичные МП имеют длину слова 4,8,12,16 и 32 двоичных разрядов. В силу особой распространенности слово длиной 8 бит имеет специальное название-байт.

Память.

Запоминание больших объемов информации происходит в памяти или, точнее, в запоминающем устройстве (ЗУ). Этот функциональный блок компьютера подразделяется на подблоки, называемые регистрами, каждый из которых способен хранить одно машинное слово. Каждый такой регистр, или ячейка памяти, имеет свой адрес. Адрес – это просто целое число, однозначно идентифицирующее ячейку. Слово, хранящееся в ячейке, называют содержимым этой ячейки. Т.о., как данные, так и программа (команды) хранятся в памяти.

Большие универсальные ЭВМ постоянно перепрограммируются и поэтому могут решать задачи широкого спектра. Микропроцессорам, специализированным для одного конкретного приложения, такая гибкость не нужна. Однажды написанная и отлаженная программа в дальнейшем обычно не изменяется. Поэтому такие компьютеры имеют два вида памяти: память, из которой возможно только считывание(ROM-геаd only memory), или постоянная память, и память со считыванием и записью (RWM-read/write memory) или (RAM-random access mеmоrу)-память с произвольной выборкой.

Арифметическое устройство.

Обработка данных осуществляется в арифметическом устройстве. Эта обработка включает как арифметические, так и логические операции. Встроенные операции, как мы увидим в дальнейшем, чрезвычайно элементарны. Более сложные математические действия должны выполнятся с помощью программ, пользующихся встроенными операциями. Главный регистр в арифметическом устройстве называется аккумулято­ром. В нем, как правило, находится один из операндов перед выполнением операции, и в него же помещается ее результат. Арифметическое; устройство часто содержит еще несколько вспомогательных регистров, называемых рабочими, они упрощают составление программ.

Арифметическое устройство содержит также признаковые биты, или флажки. Эти биты содержат информацию, характеризующую состояние МП, которое важно для выбора дальнейшего пути вычислений. Флажковые биты, характеризующие результаты операций или каких-либо проверок, размещаются вместе с другой важной информацией о состоянии МП в специальном регистре, называемом словом состояния программы (PSW- program status word.)

Устройство управления.

Устройство управления автоматически, последовательно по одной, получает команды из памяти, декодирует каждую из них и генерирует необходимые для ее выполнения сигналы. Для того чтобы получить команду из памяти, устройство управления прежде всего должно знать ее адрес. Обычно команды выбираются из последовательных ячеек памяти, и их адреса указываются программным счетчиком, находящимся в устройстве управления, Далее, чтобы иметь возможность декодировать и выполнить текущую команду, её запоминают в регистре команды. Для того, чтобы правильно декодировать команду, она должна иметь определенную структуру, которую называют форматом команды. У разных МП форматы команд различны. Однако код команды, а у некоторых МП и адрес должны присутствовать в команде всегда. Код операции - это совокупность двоичных цифр, которые однозначно определяют операцию в процессе декодирования команды. Адресная часть команды (если она присутствует) указывает на ячейки памяти, к которым нужно обратиться, выполняя команду. Например, если выполняется команда сложения, то адресная часть команды указывает на ячейку, где находится второе слагаемое. Необходимо понимать различные употребления слова "адрес". Как правило, адрес команды не совпадает с адресной частью в самой команде.

Следующей функцией устройства управления является синхронизация работы отдельных блоков компьютера. Она осуществляется с помощью генератора тактовых импульсов, или тактового генератора. Обработка команды занимает несколько периодов тактового генератора. Выборка команды, ее декодирование я выполнение распадаются на несколько временных интервалов. Каждый из этих интервалов, включающих один или более периодов тактового генератора, представляют собой машинный цикл, а совокупное время выборки, декодирования и выполнения образует командный цикл, или цикл выполнения команды.

Устройство ввода/вывода.

Последние два блока машины - это устройство ввода и устройство вывода. Через эти устройства осуществляется контакт компьютера с внешним миром. Они являются буферами для преобразования информации с тех языков и тех скоростей, на которых работает компьютер, к тем, которые воспринимает человек или другая, связанная с компьютером система. Устройство ввода получает из внешнего мира данные и команды, которые поступают в память. Устройство вывода получает вычисленные результаты и передает их человеку-оператору или другой системе. Точки контакта между устройствами ввода/вывода и МП называются портами ввода/вывода. Они имеют свои адреса, так что к одному МП может быть подключено несколько устройств ввода/вывода.

Основы построения программных средств.

Язык, который понимает МП, называется машинным языком. Поскольку МП имеют дело только с цифровыми сигналами, команды машинного языка представляют собой двоичные коды. МП распознает конкретную группу кодов, которая называется системой команд данного МП.

Человеку нелегко пользоваться машинным языком, поскольку, например, неясен смысл кода ООП 1100 (ЗС). Можно заменить код каждой команды коротким именем, называемым мнемоническим. Например, код ЗС для МП 8085 означает "увеличить содержимое регистра А" и его имя - INR А. Мнемоника оказывается гораздо проще для запоминания, чем машинные коды. Программы, написанные с использованием мнемо­нических обозначений, называются программами на языке ассемблера.

Несмотря на то, что язык Ассемблера удобнее, чем машинный язык, на нем все же трудно писать сложные программы. Для упрощения программирования разработаны языки высокого уровня. Транслирующие программы, которые переводят программу, написанную на языке высокого уровня, на машинный язык, называются компиляторами. Наиболее удобными для программиста являются языки высокого уровня. Однако для перевода написанных программ на машинный язык в памяти микро-ЭВМ необходимо хранить длинные транслирующие программы. Машинные программы, получаемые трансляцией с языков высокою уровня, менее эффективны также и в смысле обеспечиваемой скорости выполнения предписываемых действий, и по степени использования памяти. Та же самая программа, написанная на языке Ассемблера, обычно выполняется быстрее и занимает меньше места в ЗУ. В ситуациях, когда программа должна выполнятся как можно быстрее или должна занимать как можно меньше места в памяти, язык. Ассемблера является самым подходящим. Программирование на языке Ассемблера полезно и в плане обучения, поскольку дает наилучшее представление о том, как работает конкретная МП система.

Принципы соединения аппаратных средств МП систем.

Концепция "шины". Отдельные блоки микрокомпьютера связаны друг с другом с помощью шин. Шина представляет собой совокупность линий, по которым передается информация от любого из нескольких источников к любому из нескольких приемников. Существует три типа шин. Адресная шина однонаправленная, служит для передачи адреса от МП к памяти, вводному или выводному устройству.

Шина данных является двунаправленной, т.е. информация по ней может передаваться в обоих направлениях.

Шина управления состоит из линий, по которым передаются тактовые, синхронизирующие сигналы, а также информация о состоянии устройств. Часть линий в управляющей шине однонаправленные, часть двунаправленные.

Возможность совместного использования шины многочисленными устройствами обеспечивает шинный формирователь с тремя состояниями. Пока формирователь заблокирован, его выход находится в состоянии, характеризуемом высоким полным сопротивлением и поэтому он не оказывает никакого влияния на логическое состояние шины. Сигналы блокировки вырабатываются логическим устройством управления микропроцессора, определяя моменты, в которые оно должно вывести данные на шину или считать их оттуда.

Шина данных используется совместно многими устройствами в процессе информационного обмена. Выбор конкретного устройства для работы с шиной данных обеспечивается совместно адресной и управляющей шинами. При использовании адресной шины каждая ячейка памяти или порт ввода/вывода имеет свой собственный однозначный адрес. Поэтому перед началом любой пересылки информации с использо­ванием шины данных МП должен указать конкретный адрес пересылки. Таким образом МП может выбирать любой блок МП системы, с которым он должен взаимодействовать.

Весь процесс информационного обмена координируется управляющей шиной, которая несет управляющие сигналы генерируемые микропроцессором. Глазное отличие управляющей шины от адресной шины и тины данных заключается в том, что каждая ее линия выполняет свою собственную единственную функцию. Что же касается адресной шины и шины данных, то в них по любой из линий передается один и тот же тип информации (1 бит адреса или данных).

Типичные 8-разрядные МП и микроЭВМ.

Сведения о внутреннем устройстве МП необходимы для получения ясного представления о функционировании микропроцессорных систем. Приведем достаточно подробные данные об устройстве 8-разрядного процессора фирмы Intel 8085, как типичном представителе широко распространенного семейства микропроцессоров указанной фирмы, а также одного из МП фирмы Microchip-PIC16C74, позволяющего по новому подойти к проблеме создания МП систем.

МП 8085 фирмы Intel.

На рис.2 представлена упрощенная структура МП 8085, который имеет следующие функциональные узлы:

арифметико-логическое устройство; аккумулятор; регистр признаков; регистр команд;

дешифратор команд и шифратор машинных циклов;

блок регистров общего назначения (B,C,D,E,H,L), регистров W, Z, указателя стека SP, программного счетчика PC и регистра адреса со схемой инкремента/декремента;

буфер адреса (А8...А15);

буфер адреса/данных (AD0...AD7);

блоки синхронизации и управления;

блок управления прерываниями;

блок последовательного ввода и вывода.

Аккумулятор соединен с шиной данных и с арифметико-логическим устройством (АЛУ). АЛУ выполняет все преобразования данных.

Аккумулятор- 8-разрядный программно-доступный регистр данных, предназначенный для хранения результатов операций АЛУ или данных при вводе/выводе.

Временный регистр обеспечивает другой вход АЛУ. Этот регистр недоступен программисту и управляется автоматически схемой управления микропроцессора.

Регистр признаков представляет собой набор триггеров, которые показывают определенные характеристики результата самой последней операции, выполненной АЛУ.

8-разрядный регистр команд используется для хранения выбранной команды для дешифратора команд и шифратора машинных циклов.

Дешифратор команд и шифратор машинных циклов осуществляют дешифрацию кодов команд, поступающих из регистра команд, и установку счетчиков шифратора машинных циклов в соответствии с этими кодами.

Блок регистров предназначен для хранения и выдачи различной информации, участвующей в процессе выполнения команд.

Буфер старших разрядов адреса представляет собой 8-разрядный выходной формирователь с тремя состояниями.

Буфер адреса/данных представляет собой 8-разрядный формирователь с тремя состояниями, предназначенный для выдачи младших разрядов адреса, либо приема/выдачи данных. В первом тактовом периоде машинного цикла буфером адреса/данных выводятся 8 младших разрядов адреса, во втором и третьем периодах производится ввод или вывод информации, т.е. эти разряды являются шиной данных.

Блок синхронизации и управления обеспечивает внутреннюю синхронизацию микропроцессора от встроенного тактового генератора. Возбуждаемая частота внутренними схемами делится на 2 и используется для синхронизации узлов как самого микропроцессора, так и внешних устройств системы с использованием вывода С.

Блок управления прерываниями переключает микропроцессор с выполнения одной программы на другую с помощью сигналов прерывания.

Блок последовательного ввода/вывода управляется командой RIM при вводе последовательных данных и командой SIM при выводе.

Регистр команд, дешифратор команд, счетчик команд и логические схемы управления и синхронизации используются для выпорки команд из памяти и управления их выполнением. Пусть, например, команда, которую нужно выполнить, находится в ячейке с адресом 0200. Для выполнения необходимо прочитать из памяти код операции, т.е. произвести выборку команды. Счетчик команд, который содержит требуемый адрес 0200,воздействует на адресную шину, в результате чего выбирается ячейка памяти с адресом 0200. ПЗУ выдает содержимое ячейки 0200(код операции) на шину данных, и МП запоминает код операции в регистре команд. Мы видим, что одна машинная команда может иметь более одного слова в длину. Любая команда, обращающаяся к памяти, должна иметь 16 бит только для указания адреса, не считая некоторого количества битов, нужного для указания самого действия-кода операции (КОП).

МП считывает из памяти команды последовательно одну ячейку за другой, выполняя указанные действия. Коды операций и данные взаимно перемешаны в памяти. За обеспечение правильной последовательности кодов операций и данных в памяти отвечает программист. Коды операций, адреса переходов и данные - это всего лишь двоичные комбинации, хранящиеся в памяти: считываются они абсолютно одинаково и передаются все по одной и той же шине данных. МП всегда должен без­ошибочно различать, что он считывает в данный момент; код операции или элемент данных, и поступать соответствующим образом. Предполагается, что первая ячейка, считываемая процессором, содержит код операции, который и определяет его дальнейшие действия. Если код операции требует наличия одного байта данных, МП "знает" (благодаря дешифратору команд), что следующий байт информационный, и обрабатывает его соответствующим образом. Далее считается, что за этим байтом данных следует очередной код операции. Если же элемент данных ошибочно интерпретируется как код операции, то система обычно полностью выходит из под контроля (возникает аварийная ситуация).

Система команд МП 8085 (как и большинства других МП) ограничена узким кругом простых команд. МП приобретает большие возможности, когда с помощью простых команд строится последовательность операций, реализующая сложные математические и управляющие функции. Программа, дающая возможность выразить сложную функцию через простые операции, называется алгоритмом. Выполнение алгоритма по соответствующей программе для конкретного микропроцессора про­изводится посредством операций записи или считывания. Каждая операция записи или чтения выполняется в течение машинного цикла. Сущность и последовательность машинных циклов определяется кодом операции команды, полученным в первом машинном цикле. Реальное число тактовых периодов при выполнении какой-либо команды определяется выполняемой командой, количеством тактовых периодов в цикле чтения кода операции и числом тактов ожидания, которые формируются, если на входе "готовность" низкий уровень.

Чтобы получить представление о том, как действует МП, рассмотрим шаги, которые он совершает при выполнении одной из команд. На рис.3 приведена временная диаграмма типичного командного цикла, в данном случае для команды МОУ М,В. Эта команда передает содержимое регистра В в ячейку памяти, адрес которой определяется парой регистров Н и L. Цикл этой конкретной команды подразделяется на два машинных цикла Ml и М2, в каждом из которых происходит одна передача данных в память или из памяти. Каждый из машинных циклов в свою очередь делится на машинные такты от Т1 до Т4, соответствующие тактовым им­пульсам МП. Во время Ml МП получает из памяти код операции (КОП), а в течение М2 он производит само перемещение данных из регистра В в память. Для выполнения других команд может понадобиться до пяти машинных циклов от Ml до М5, причем каждый цикл может содержать до шести машинных тактов от Т1 до Т6. Передача данных в память или из памяти всегда занимает один полный машинный цикл, в начале первого такта (Т1) которого обязательно присутствует импульс ALE. Младшие разряды адреса подаются на шину адресов/данных AD0-AD7 (см. ниже приведенную таблицу) в течение такта Т1, а для их занесения в регистр адреса используется задний фронт импульса ALE. Во время остальных тактов каждого цикла линии ADO-AD7 можно использовать для числовых операций, синхронизация которых обеспечивается при помощи линий RD (ЧТЕНИЕ) и WR (ЗАПИСЬ).

Любой командный цикл начинается с машинного цикла Ml, который передает в МП КОП команды и потому включает операцию выборки соответствующих данных из памяти в течение машинных тактов Т2 и ТЗ. МП заносит этот КОП с шины ADO-AD7 в регистр кода операции примерно в середине такта ТЗ и во время такта Т4 переходит к выполнению команды. Выполнение многих команд не требует дальнейших обращений к памяти и потому заканчивается циклами Т4 и Т5. Но в случае команды MOV М,В процессор обнаруживает (во время Т4), что он должен передать в память содержимое регистра В. Поэтому МП начинает второй машинный цикл М2, посылая в память адрес, которым в данном примере служит содержимое пары регистров H-L.

В течение Т1,как и в предыдущем цикле, младшие разряды адреса заносятся в регистр адреса задним фронтом импульса ALE. В тактах Т2 и ТЗ МП при помощи 8-ми битовой внутренней шины данных соединяет регистр В с шиной данных и одновременно подает импульс ни линию WR(ЗАПИСЬ). Соединение поддерживается до тех пор, пока длится импульс WR. Время, необходимое для того, чтобы память "поняла" что к ней обращаются, и приняла данные, которые должны быть в ней записаны, составляет не менее двух машинных тактов. На этом заканчивается выполнение данной команды. Далее МП начнет следующий машинный цикл Ml, чтобы получить КОП следующей команды, который находится в следующей ячейке памяти, если только последняя выполненная команда не была командой перехода.

Допустим, что далее следуют команды чтения из порта или записи в порт. Временные диаграммы выполнения команды OUT-вывод данных и команды IN-ввод данных показаны на рис. и рис. . Из сопоставления машинных циклов М2 и МЗ команд IN и OUT видно, что сигнал IO/М=0 для машинного цикла чтения памяти и IO/М=1 - для машинного цикла чтения или записи в порт, и, кроме того, 8-раз-рядный адрес порта выставляется как на AD0..AD7, так и на А8...А15.

Пользователь не может управлять последовательностью машинных тактов МП, за исключением одного случая. Если на вход RDY(ГОТОВНОСТЬ) подать сигнал низкого уровня, то после такта Т2 МП начнет выполнять дополнительные такты ожидания:: такой "ждущий режим" употребляется при передаче данных из внешних устройств (например, гибких дисков) или при обращении к медленно действующей памяти.

МП 8085 может работать при тактовой частоте от 0.5 до 5 МГц., которую он получает от встроенного тактового генератора. Внешний кварцевый резонатор генератора присоединяется к выводам 1 и 2 микросхемы МП. Частота генератора вдвое больше тактовой. Фирма Intel рекомендует для МП 8085 резонатор на 6.144 МГц, что определяет тактовую частоту в 3.072 МГц. В этом случае длительность машинного такта приблизительно равна 325 нс7, а время доступа к памяти около 525 не, что соответствует микросхемам МОП памяти. При работе с такой тактовой частотой выполнение команды MOV М,В требует около 2.2 мкс. (команда занимает 7 машинных тактов). Конкретная величина тактовой частоты 3.072 МГц. выбрана потому, что она кратна тактовой частоте, необходимой для работы микросхем последовательного ввода/вывода, используемых совместно с МП 8085.

Схема и назначение выводов.

Восьмиразрядный МП Intel 8085 заключён в корпус DIP (с двусторонней упаковкой выводов) с 40 выводами, расположение которых приведено на рисунке 2. В таблице 1 приведено название выводов и их назначение.

Рисунок 2 - Расположение выводов МП Intel 8085

Таблица 1 - Назначение выводов.

Типовой МП имел 16 выводов адресных линий и восемь для подсоединения шины данных. Располагая дополнительными возможностями Intel8085 в DIP-корпусе с 40 выводами не требует дополнительных выводов для обеспечения всех входов и выходов; по этой причине выводы с 12 по 19 использованы как равноценные линии шины адреса/данных (ADO - AD7). Поэтому этот микропроцессор называется устройством с мультиплексированной шиной данных/адреса. Адресные шины восьми младших разрядов разделяют выводы с линиями шины данных. Мультиплексировать -значит выбирать линии поочерёдно. При таких определениях мультиплексировать шину адреса/данных означает использовать сначала шину для передачи адреса, затем использовать её же для выдачи или получения данных, микропроцессор Intel 8085 снабжён специальным сигналом для того, чтобы информировать периферийные устройства, производит ли мультиплексированная шина операции на адресной шине или на шине данных. Это специальный сигнал, называемый сигналом разрешения адреса (ALE).

Необходимо отметить, что выводы мультиплексированной шины двунаправлены или могут быть в положении трёх состояний. Вывод управления ALE является выходным.

МП Intel 8085 (как и типовой процессор) имеет 16 адресных линий. Восемь старших разрядов выведены на выводы А8-А15.. Как и в случае типового МП, подсоединение к шинам прямое. Эти выводы являются выходами или могут быть в состоянии высокого сопротивления (в третьем состоянии). Другие выводы, идентичные выводам типового МП, являются выводами питания VCC и VSS , подсоединёнными к источнику + 5 В.

МП Intel 8085 снабжён внутренним генератором тактовых импульсов, входы которого X1 и Х2 обычно соединены с кристаллом. Внутренняя частота МП является половиной частоты кристалла.

Многие выводы МП Intel 8085, показанные на рисунке 2, выполняют функции управления :

RD и WR - аналогичные рассмотренным для типового МП - используются для информации устройства памяти или УВВ, т. е. определяют, наступило ли время послать или принять данные по шине данных (в этом случае по мультиплексированной шине).

(RESETIN) - вход сброса действует так же, как это было в типовом МП при сбросе в 0000Н счётчика команд. Шины адреса, данных и линии управления находятся в состоянии высокого сопротивления в ходе сброса. Когда МП сбрасывается, вывод RESET OUT (относится к операции сброса) выдаёт сигнал в периферийные устройства, информируя их, что операция сброса закончена.

CLK МП - выход генератора тактовых импульсов Intel 8085 функционирует, как и в типовом МП.

INTR - вход запроса прерывания в МП Intel 8085 является универсальным прерыванием (как в типовом МП), однако существует различие в том смысле, что прерывание INTR в МП Intel 8085 может быть разрешено или запрещено командами программы. Кроме входа нормального запроса на прерывание (INTR) МП Intel 8085 снабжён четырьмя другими прерываниями :

TRAP, RST7.5, RST6.5, RST5.5, INTR (от прерывания наивысшего приоритета до самого низшего, соответственно). Сигнал TRAP или один из трёх сигналов RST влекут за собой ветвление МП по вызываемому специальному адресу. Команды рестартов RST могут быть разрешены или запрещены программно, но прерывания по входу TRAP таким образом запрещены быть не могут. Запрос на прерывание INTR вызывает переход к новому адресу, указанному специальной командой, выданной периферией, когда активизируется выход, подтверждающий получение запроса на прерывание (INTR).

SID и SOD - это слаборазвитые ввод и вывод последовательных данных, соответственно. Отдельный бит данных на выводах SID загружается в наиболее значимый разряд (бит 7) аккумулятора командой RIM в МП Intel 8085. Вывод выхода SOD активизируется или сбрасывается командой SIM в МП.

READY - это вход, который информирует МП, что периферия готова выдать или принять данные. Если READY имеет L-уровень в цикле считывания или записи, МП его интерпретирует как требование перейти в состояние ожидания. В этих условиях МП будет ждать до тех пор, пока периферия не просигнализирует, что она готова передать или получить данные. Затем будем продолжать выполнение цикла записи или считывания. Вход READY удобен при использовании очень медленных по сравнению со скоростью обработки данных в МП устройств памяти или периферии.

HOLD - входной сигнал требования захвата - оповещает МП, что другое устройство хочет использовать шины адреса и данных (это может производиться в ходе ПДП). По получении сигналаHOLD МП завершает текущую операцию, затем выводы данных и адреса RD, WR и IO/М переводятся в третье состояние, т. е. исключается взаимодействие с передачами данных на шинах.

HLDA - выход подтверждение состояния захвата указывает периферии, что запрос HOLD был получен и микропроцессор не будет управлять шинами в следующем цикле тактовых импульсов. 3.1. Задание

Требуется разработать электрическую принципиальную схему и программу функционирования на языке Ассемблер ASM 8085 для управляющей микропроцессорной системы, состоящей из:

• микропроцессора- 1821 ВМ85;

• буферного регистра младшего адреса - 588 ИР1;

• постоянного запоминающего устройства - 573 РФ5;

• периферийной большой интегральной схемы - 1821 РУ55;

• дешифратора адресов портов - логические микросхемы - 4И-2ИЛИ-НЕ

• делителя тактовой частоты для таймера -1533 ИЕ7;

• исполнительных элементов и органов управления.

Исполнительным элементом в этом задании является четыре светодиода с частотой мерцания 1, 4, 3, 2 Гц соответственно.

3.2 Принципиальная схема МП-ной системы

3.3. Описание программы

Для выполнения задания выбираем делитель частот 1533IE7 и подключаем к входу 3 периферийной БИС - CLK. Расчет частоты:

У нас четыре светодиода с частотой мерцания 1, 4, 3, 2 соответственно. Значит мы берем общее кратное всем этим четырем частотам, к примеру, 60 Гц. И мы должны сделать, чтобы из выхода 6 БИС выходила частота 60 Гц. Этот выход БИС (6) мы подключаем ко входу 6 микропроцессора Intel 8085 (Запрос немаскированного прерывания) и 60 раз в секунду у нас микропроцессор будет бросать все дела и переходить по адресу 0024Н, где у нас будет находится подпрограмма управления светодиодами.

Возьмем частоту на входах X1 и Х2 микропроцессора 1,5 МГц. И у нас из выхода CLK микропроцессора будет выходить частота 1,5 МГц/2=750 КГц. Этот выход (CLK) подключаем к делителю 1533IE7 который настроен делить на 3, и, 750 КГц/3=250 КГц. Итак, у нас получилась частота 250 КГц, но нам нужно 60 Гц. Чтобы получить эту частоту мы подключаем выход делителя на таймер. Теперь нам нужно загрузить в таймер коэффициент до которого у нас будет считать таймер и досчитав будет посылать одиночный импульс. Этот коэффициент будет равен 250000 Гц/60=4166.

Перед началом непосредственно работы программируем порт С на ввод, гасим светодиодные индикаторы, настраиваем работу кнопки. В соответствии с заданием кнопка - нормально замкнутая, принципиальная схема подключения ее к БИС приведена ниже:

Совершенно очевидно, что необходимо защитить вход микросхемы при логическом О от короткого замыкания на 5в источника питания, для этого устанавливаем резистор R1. выбираем его таким образом, чтобы при напряжении питания 5в получить на входе мс напряжение, соответствующее логической единице, т.е. от 1 до 5в.

Примем R1 = 5Ком, а напряжение на микросхеме Зв, тогда ток в цепи резистора:

I = (5в - Зв)/5Ком = 0,4 мА Для защиты всода мс от протекания тока замыкаем его на землю через резистор R2, который выбираем таким образом, чтобы сохранить разность потенциалов Зв:

R2 = Зв/0,4мА = 7,5 Ком

3.4. Программа

org 0000h

jmp START ; вектор начала программы

org 0024h

jmp TRAP ; вектор прерывания TRAP

START: lxi SP,00FFh ; указатель стека устанавливаем на дно,

mvi A,42h ; Программирование РУ 5501000010В

out 10h ; п. А ввод, п. В вывод, п. С ввод, остановка

; таймера

; Программируем таймер

mvi A,B3h ; Запись младшего регистра таймер-счётчика

out 14h

mvi A,D5h ; Запись старшего регистра таймер-счётчика

out 15h

Ml: in 13h ; Проверка нажатия кнопки,

ani 0 lh ; (бит 0 порта С)

jnz Ml ; Повторяем до тех пор пока кнопка не

; нажата,

lxi H,0000h ; Если кнопка нажата то начинаем.

; Программные счётчики-регистры Н и L

; обнуляем.

lxi D,0000h ; Программные счётчики-регистры D и Е

; обнуляем,

mvi B,00h ; Регистр для управления светодиодами

; тоже обнуляем,

mvi A,C2h ; Запускаем таймер-счётчик в РУ55.

out 10h

LOOP: jmp LOOP ; Вечный цикл. Подпрограмма

; обработки прерывания по входу TRAP

TRAP: movA,H ; Проверка программного счётчика

; первого светодиода на достижение 60

cpi 3Ch

jnzFl ; Если не досчитали, то проверяем

; следующий счётчик,

mvi H,00h; ; Иначе обнуляем программный счетчик

; первого светодиода,

mov А,В ; инвертируем состояние первого

; светодиода,

xri 01h ; (бит 0 порта В)

mov В,А

out 12h ; обновляем состояние первого светодиода.

Fl: movA,L ; Проверка программного счётчика

;второго светодиода на достижение 15

cpi OFh;

jnz F2 ; Если не досчитали, то проверяем

; светодиод 3.

mvi L,00h ; Иначе обнуляем программный счетчик

; второго светодиода,

mov A,B ; инвертируем состояние второго

;светодиода,

xri 04h ; (бит 2 порта В)

mov B,A

out 12h ; обновляем состояние второго светодиода.

F2: movA,D ; Проверка программного счётчика

; третьего светодиода на достижение 20

cpi 14h

jnz F3 ; Если не досчитали, то проверяем

;светодиод 4.

mvi D,00h ; Иначе обнуляем программный счетчик

; третьего светодиода,

mov A,B ; инвертируем состояние третьего

;светодиода,

xri 10h ; (бит 4 порта В)

mov B,A

out 12h ; обновляем состояние третьего светодиода.

F3: mov A,E ; Проверка программного счётчика

; четвертого светодиода на достижение 30

cpi 1Eh

jnz X ; Если не досчитали, то увеличиваем

; программные счетчики,

mvi D,00h ; Иначе обнуляем программный счетчик

; четвертого светодиода,

movA,B ; инвертируем состояние четвертого

; светодиода,

xri 40h ; (бит 6 порта В)

mov B,A

out 12h ; обновляем состояние четвертого

; светодиода.

X: inr H ; Увеличиваем программные счётчики

;светодиодов.

inr L

inr D

inr E

ret ; Выход из подпрограммы обработки

;прерывания.

4. Используемая литература

1. Ю.Б.Томус, И.П.Ситдикова, Н.В.Бухарова. Микропроцессорные средства и системы. Учебное пособие - АлНИ, 1999.
2. Б.А.Калабеков. Цифровые устройства и микропроцессорные системы.- Москва, 2002.
3. Г.И.Пухальский, Т.Я.Новосельцева. Цифровые устройства.- Изд-во Политехника, Санкт-Петербург, 1996.
4. М. Рафикузаман. Микропроцессоры и машинное проектирование микропроцессорных систем. Кн.1. - М.: Мир, 1988.
5. М. Рафикузаман. Микропроцессоры и машинное проектирование микропроцессорных систем. Кн.2. - М.: Мир, 1988.