JMP BEGIN

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

DCR B

JNZ M2

JMP M3

NOP

NOP

BEGIN: LXI SP,1500H

LXI H,0100H

LXI D,0150H

MVI A,01H

OUT 10H

M1:  IN 13H

ANI 02H

JNZ M1

MVI A,M

OUT 11H

XCHG

MOV B,M

M2:  CALL TIME

EI

HLT

TIME: MVI A,E8H

OUT 14H

MVI A,03H

OUT 15H

MVI A,C1H

OUT 10H

RET

M3:  XCHG

INX H

MOV A,M

OUT 11H

XCHG

INX D

MOV B,D

JMP M2

H: 00H, 80H, 90H, 30H, 20H, A0H, 50H, D0H, C0H, 60H, 70H, F0H.

D: 7DH, 2AH, 53H, 53H, 2AH, 7DH, 7DH, 2AH, 53H, 53H, 2AH, 7DH.

Для высвечивания светодиодов в порт А (11 Н) необходимо отправить определенную комбинацию  1 и 0 в виде кода в шестнадцатеричной системе счисления.

По заданию четыре светодиода должны загораться с частотой 3 2 1 4, т.е. 1-ый светодиод должен за одну секунду прогореть три раза;

2-ой –два раза;

3-ий – один раз;

4-ый – четыре раза;

На рисунке, представленном ниже, схематически изображено, как должны гореть эти светодиоды в течениe времени t=1cek.

Рис2. Cхематическое изображение.

Теоретическая часть.

Микропроцессором  называется программно-управляемое устройство для обработки цифровой информации и управлением процессом обработки, реализованное в виде большой (БИС) или сверхбольшой (СБИС) интегральной микросхемы. Таким образом, микропроцессор играет роль процессора в цифровых системах различного назначения. Это могут быть системы обработки информации (компьютер), системы управления объектами и процессами, информационно-измерительные системы и другие виды систем, используемых в промышленности, бытовой технике, аппаратуре связи и многих других областях применения. Микропроцессор является универсальным устройством для выполнения программной обработки информации, которое может использоваться в самых разнообразных сферах человеческой деятельности.

Сам по себе он не может решить ту или иную задачу. Чтобы это сделать, его нужно запрограммировать и соединить с другими устройствами. В их число обычно входят память и устройства ввода и вывода. Некоторая совокупность соединенных друг с другом системных устройств, включающая МП, память и устройства ввода/вывода, нацеленная на выполнение некоторой четко определенной функции, называется МП системой или микрокомпьютером.

Прежде чем изучать структуру микропроцессорных систем необходимо ознакомится с понятием программа.  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 (software).

Большинство микропроцессорных систем имеет магистрально-модульную структуру, в которой отдельные устройства (модули), входящие в состав системы, обмениваются информацией по общей системной шине – магистрали.       Основным модулем системы является микропроцессор, который содержит устройство управления, операционное устройство и регистровое запоминающее устройство – внутреннюю память,   реализованную в виде наборов регистров. Структура микропроцессора  определяет состав и взаимодействие основных устройств и блоков. Оперативное запоминающее устройство служит для хранения выполняемой программы (или её фрагментов) и данных подлежащих обработке. В простейших  микропроцессорных системах объем оперативного запоминающего устройства составляет десятки и сотни байт, а в современных персональных компьютерах, серверах и рабочих станциях он достигает сотен Мбайт и более. Так как обращение к оперативному запоминающему устройству по системной шине требует значительных затрат времени, в большинстве современных высокопроизводительных микропроцессорах дополнительно вводится быстродействующая промежуточная память (кэш-память) ограниченного объема.

 В данной  курсовой работе используется ПЗУ 573 РФ5. Постоянное запоминающее устройство служит для хранения констант и стандартных (неизменяемых) программ. В постоянное запоминающее устройство обычно записывают программы начальной инициализации (загрузки) систем, текстовые и диагностические программы  и другое служебное программное обеспечение, которое не меняется в процессе эксплуатации систем. В микропроцессорных системах, управляющими определенными объектами с использованием фиксированных или редко изменяемых программ, для их хранения также используют постоянное запоминающее устройство (память ROM - Read - Only memory) или репрограммируемое запоминающее устройство (память EEPROM- Electrically Erased Programmable Read - Only memory или флэш-память).

Регистрами называют устройства, предназначенные для записи и выдачи информации, представленной в форме цифрового кода. Схемы их выполняют так, чтобы имелась возможность записать и обеспечить выдач информации в виде параллельного или последовательных кодов. Для этого предусматривают соответствующее количество входных и выходных выводов.

Имеются  регистры, у которых входные и выходные выводы объединены между собой. При подобно решении в два раза уменьшатся количество проводов, соединяющий регистр  с процессором. Такие многорежимовые регистры обычно называют портами данных, а организацию обмена информацией – портовой.

В зависимости от назначения регистры подразделяются на:

1. хранения
2. сдвига
3. последовательных приближений

Регистры хранения обеспечивают запись, хранение и выдачу информации в параллельном коде. Промышленность выпускает большое количество микросхем регистров хранения (К1500ИР150, К1500ИР151, К531И19П, …,К1804ИР1, К580ИР82,  К588ИР1 (именно данный буферный регистр используется  в данной курсовой работе), К589ИР12 и другие). Они различаются количеством разрядов, функциональными возможностями и режимами управления.

К588ИР1 позволяет передавать данные в прямом или инверсном коде в одном направлении от К1 до К2 с временным хранением их в RG и контролировать перессылки по четности. У.У. вырабатывает внутренние сигналы стробирования и сигналы синхронизации обмена (RD1, WR1), свидетельствующие об окончании фазы чтения и записи данных.

В сдвиговых регистрах записанная информация  сдвигается вправо или влево при подаче каждого импульса, управляющего сдвигом.

Регистры   последовательных приближений предназначены для построения аналого-цифровых преобразователей.

Дешифраторы – устройства,  которых при каждой комбинации входных переменных формируется единичный сигнал только на одном выходе. Если входные переменные представить как двоичную запись чисел, то логическая единица формируется на том выходе, номер которого соответствует десятичной записи того ж числа. Входы дешифраторов часто называют адресными, так как их  сигналы характеризуют номер провода (адреса), на котором появится сигнал. Дешифраторы, кроме адресных, часто имеют разрешающий (управляющий, стробирующий) вход.

Синхрониза­ция работы отдельных блоков компьютера осуществляется с помо­щью генератора тактовых импульсов, или тактового генератора. Обработка команды занимает несколько периодов тактового генератора. Вы­борка команды, её декодирование и 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.

К промышленным системам отображения информации относятся установки промышленного телевидения,  встроенные индикаторы и экраны коллективного пользования. Встроенные индикаторы широко применяются в устройствах микроэлектроники, имеют малые габариты, и потребляют мало энергии.

Периферийная БИС 1821 РУ55 в моей принципиальной схеме – является  контактируемым элементом с устройствами ввода и вывода. В периферийной большой интегральной схеме находятся точки контакта между устройствами ввода/вывода и МП, они называются портами. Через него осуществляется контакт микропроцессорной системы с внешним миром. В периферийной большой интегральной схеме происходит преобразование информа­ции с тех языков и тех скоростей, на которых работает микропроцессор, к тем, которые воспринимает человек или другая, связанная система. Устройство ввода получает из внешнего мира данные и команды, которые поступают в ПЗУ. Устройство вывода получает вычисленные результаты и передает их человеку-оператору или другой системе, в моей курсовой работе вычисленные результаты передаются светодиодному индикатору, на котором высвечиваются символы.

Периферийная БИС имеет 3 порта (А,В,С). Они имеют свои адреса, так что к одному МП может быть подключено несколько устройств ввода/вывода. В моей работе к порту А  параллельно присоединяется 4 светодиодных индикатора, к выводам  порта В присоединяются базы транзисторов, эмиттер которых заземлен. К порту С подключается нормально разомкнутая кнопка.

Для высвечивания определенных символов в схеме применяется светодиодный индикатор АЛС 333Б. Он состоит из 7 основных светодиодов, и одного светодиода (запятая), который заземлен. Каждый светодиод работает на прямом напряжении 2,5 В и токе 10 мА. Поэтому чтобы светодиод горел необходимо последовательно с ним подключить резистивный элемент сопротивлением 250 Ом (на схеме R 10). На светодиод подается напряжение +5В, следовательно, по нему проходил ток на вывод порта А нужно подать напряжение 0 В  (что соответствует 0).  Если на вывод подать 1 (+5В), то из-за отсутствия разности потенциалов, будет отсутствовать ток и светодиод погаснет. Чтобы включить тот или иной светодиод необходимо на выводы порта В послать 1, а на остальные 0.

К выводу  Рс1 порта С подключена кнопка (нормально разомкнута). Информацию с порта С нам необходимо прочитать и проанализировать. Для этого к кнопке подается напряжение  +5В. Если кнопка нормально разомкнута, то на входе мы получим 0, и программа не будет выполняться  дальше. Продолжение программы функционирования последует за замыканием кнопки. Резисторы  R20 и  R30 необходимы, чтобы схема не сгорела. (R20 = 1 кОм,  R30 = 10 кОм).

Принципы соединения аппаратных средств МП систем 

Отдельные блоки микропроцессорной системы 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 приёмников.  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 ожжет 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.  

Весь процесс информационного обмена координируется управляю­щей шиной, которая несет управляющие сигналы генерируемые микро­процессором. Главное 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 

МП Intel 8080, изобрели в 1974 году, он обрабатывал 8-разрядные слова и имел 16-разрядные адресную шину и указатель стека. Его улуч­шенным вариантом является МП Intel 8085, в котором со­держатся генератор тактовых импульсов, система управ­ления и устройство определения приоритета прерываний, интеграция которых снижает число составляющих микро­процессорную систему ИС. Микропроцессор Intel 8085 ра­ботает с единственным уровнем питающего напря­жения +5 В. Он использует те же команды, что и МП Intel 8080, что делает оба устройства совместимыми. Нако­нец, Intel 8085 имеет две дополнительные команды, распо­лагая, таким образом, большими возможностями благода­ря содержащимся в нем дополнительным аппаратным средствам.

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.

Микропроцессор 8085, имеет следующие функциональные узлы:

1. арифметико-логическое устройство;
2. аккумулятор;
3. регистр признаков;
4. регистр команд;
5. дешифратор команд и шифратор машинных циклов;
6. блок регистров общего назначения (В,С,О,Е,Н,L) регистров W, Z, указателя стека SP, программного счетчика PC, регистра адреса со схемой инкремента/декремента    
7. буфер адреса (А8...А15);
8. буфер адреса/данных (AD0...AD7);
9. блоки синхронизации и управления;
10. блок управления прерываниями;
11. 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.

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.

Выводы.

1)                     Важнейшая область применения микропроцессоров – цифровые электронные вычислительные машины. Микропроцессор является основным блоком современных ЦЭВМ. Так как разработка БИС и СБИС (сверхбольших интегральных схем) позволила уменьшить размеры процессора в десятки тысяч раз, возникла возможность уменьшить и размеры самих вычислительных машин.

2)                     Принципиальная схема соединения элементов МП системы для данной курсовой работы – монофункциональная, т.е. рассчитанная на выполнение строго определенной задачи, осуществляемой в соответствии с программой написанной на языке Аssembler.

3)                     В отличие от других языков программирования, программирование на ассемблере воспринимается весьма неоднозначно.  В первую очередь, это связано с тем, что обращение к сервису операционной системы в других языках осуществляется посредством вызова функций, а не прерываний, что характерно ассемблера и вообще в целом для DOS. Программы, написанные на языках высокого уровня (ЯВУ) мало похожи на свои аналоги, написанные на ассемблере. В них нет передачи параметров в регистрах при обращении к сервисным функциям и, соответственно, нет и множества результирующих значений возвращаемых в регистрах общего назначения и регистре флагов.

4)                     Программа, написанная для данной схемы способна решать непосредственно только одну задачу (управлять светодиодами), однако если ее усовершенствовать, то можно добиться управления простейшими гирляндами или другими устройствами, основанными на применении светодиодов.

Список  использованной литературы.

1.  Ю.Б. Томус,  И.П. Ситдикова, Н.В. Бухарова. Микропроцессорные 

     средства и системы. Часть 1. Учебное пособие АлНИ, 1999 г.

2.  М. Предко. Руководство по микроконтроллерам. Том 1. Постмаркет,

     Москва, 2001 г.

3.  Г.И. Пухальский,  Т.Я. Новосельцева. Цифровые устройства.

     Издательство Политехника, Санкт-Петербург, 1996 г.

4.  И.А. Данилов, П.М. Иванов. Общая электротехника с основами

     электроники. Учебное пособие. Издательство Высшая школа,

     Москва, 2000 г.

5. С.Т. Хвощ, Н.Н. Варлинский, Е.А. Попов. Микропроцессоры и      микроЭВМ в системе автоматического управления.