Микропроцессоры

Порты РА и РВ предназначены для обмена байтами данных с системными устройствами, а порт РС , как правило, - для обмена интерфейсными сигналами управления. Порт РС в отличие от портов РА и РВ программно-доступен при операциях записи данных не только как элемент в целом, но и поразрядно, т.е. с независимой адресацией каждого отдельного разряда РСi (i = 0, 1,…,7), а в операциях выбора режима – как два полупорта: старший – РСH, младший – РСL или их части.

Два разряда адреса определяют выбор одного из трех портов или регистра (таблица 3).

При начальной установке вход RESET адаптера необходимо подать сигнал сброса. Этот сигнал устанавливает ППА в исходное состояние, при котором содержимое всех портов и регистра РУС обнуляется, а линии ввода-вывода устанавливаются в состояние ввода. После этого ППА доступен для программирования.

Таблица 3 – Адресация портов и регистра в микросхеме КР580ВВ55

Программирование ППА, или его настройка, осуществляется с помощью операции записи управляющего слова (УС) в регистр РУС. Возможны два типа настройки ППА.

Настройка разрядов – поразрядное программирование состояний порта РС: сброс в нуль или установка в единицу каждого отдельно адресуемого разряда РСi, независимо от состояний других разрядов РС (таблица 4).

Таблица 4 – Поразрядное программирование порта РС

КП.МП.230101.10.1.13.ПЗ.

Лист

12

Изм

Лист

№ Докум

Подп

Дата

Настройка режимов – программирование портов РА, РВ и РС на один из двух возможных режимов или их комбинацию: 0 – режим простого однонаправленного обмена; 1 – режим стробируемого двунаправленного обмена (таблица 5).

                            Таблица 5 – Настройка режимов

В режиме 0 порты РА, РВ и полупорты РСH, РСL могут быть настроены на любую из 16 возможных конфигураций однонаправленного ввода или вывода.

Обмен данными реализуется по командам ввода-вывода синхронным или асинхронным способами. Синхронный, или безусловный обмен предполагает безусловную готовность системного устройства выдать или принять данные за строго фиксированный интервал времени. Такой обмен используется только для быстрых и полностью определенных процессов

КП.МП.230101.10.1.13.ПЗ.

Лист

13

Изм

Лист

№ Докум

Подп

Дата

Асинхронный, или условный обмен предполагает, что готовность устройства к обмену появляется через произвольный, неопределенный интервал времени после подачи команды начала обмена. Поэтому такой обмен выполняется в два этапа: вначале устанавливается факт готовности устройства к обмену, а затем производится сам обмен данными. Учебный стенд СУ-МК 9

В режиме 0 может быть реализован синхронный или асинхронный программно-управляемый обмен, причем во втором случае данные сопровождаются сигналами управления (квитирования), значения которых непрерывно контролируются программой управления обменом.

При операции ввода данные (или сигналы управления) периферийного устройства через соответствующий порт ППА по сигналу RD передаются на шину данных, а в операции вывода – с шины данных и далее по сигналу WR на выход соответствующего порта. В интервале между командами обращения к ППА состояния линий выводов портов не изменяются, а возможные изменения состояний линий ввода не воспринимаются МП системой до очередной команды чтения ППА. Режим 0 используется, как правило, для ввода относительно медленно меняющихся (по сравнению с временем выполнения обслуживающей программы) данных.

обслуживающей программы) данных.

В режиме 1 порты РА и РВ могут быть настроены на любую из четырех возможных конфигураций однонаправленного стробируемого ввода или вывода. При этом в отличие от режима 0 два разряда полупорта РСH и полупорт РСL однозначно настраиваются для каждой указанной конфигурации на ввод или вывод сигналов управления обменом, а два оставшихся разряда полупорта РСH могут быть настроены на простой ввод или вывод для обмена одно- или двухразрядными данными. Если порт РА настроен на вывод, свободно программируемыми разрядами полупорта РСH являются РС5, РС4; если на вывод, - РС7, РС6.

КП.МП.230101.10.1.13.ПЗ.

Лист

14

Изм

Лист

№ Докум

Подп

Дата

При настройке порта РА на вывод разряд РС7 используется ля вывода на ПУ сигнала ГПД – готовность к передаче (значение сигнала ГПД = 0 свидетельствует о готовности данных порта к передаче в ПУ) , разряд РС6 – для ввода от ПУ сигнала ППД – подтверждение передачи (значение сигнала ППД = 0 свидетельствует, что данные приняты ПУ), а разряд РС3 - для вывода сигнала ЗПР – запрос прерывания (значение сигнала ЗПР = 1 воспринимается как запрос прерывания). При настройке порта РА на ввод разряд РС5 используется для вывода сигнала ППР – подтверждение приема (значение сигнала ППР = 1 свидетельствует, что данные приняты), разряд РС4 для ввода от ПУ сигнала СТР – строб (по значению сигнала СТР = 0 данные заносятся в порт ввода ППА), а разряд РС3 - для вывода в сигнала ЗПР.

В режиме 1 реализуется асинхронный (или условный) обмен данными с использованием сигналов квитирования, причем в отличие от режима 0 с асинхронным обменом в данном режиме сигналы управления формируются аппаратно, поэтому отпадает необходимость в программном контроле за их состоянием и появляется возможность асинхронного обмена по прерываниям.

Микросхема AD5241 представляет собой цифровое переменное сопротивление с 256 уровнями квантования, конфигурируемое по шине I2C.

Условное обозначение микросхемы приведено на рисунке 2.

Рисунок 2 – Условное обозначение микросхемы AD5241

Микросхема AD5241 конструктивно размещена в 14-контактном корпусе типа SOIC. Назначение выводов приведено в таблице 1.

КП.МП.230101.10.1.13.ПЗ.

Лист

15

Изм

Лист

№ Докум

Подп

Дата

Таблица 1 – Назначение выводов микросхемы AD5241

Параметры микросхемы приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Технические характеристики микросхемы AD5241

Организация микросхемы приведена на рисунке 3.

Полное сопротивление между точками А и В может быть 10 кОм, 100 кОм или 1 МОм. Сопротивление разбито на 256 точек, через ключи SW подсоединенные к выводу W. 8-разрядный регистр RDAC декодирует данные D0…D7, и выбирает одну из 256 позиций.

КП.МП.230101.10.1.13.ПЗ.

Лист

16

Изм

Лист

№ Докум

Подп

Дата

Полное сопротивление между выводами B и W можно вычислить по формуле:

 Соответственно, сопротивление RWA вычисляется следующим образом:

Учебный стенд СУ-МК

Рисунок 3 - Организация микросхемы AD5241

При работе в режиме потенциометра, напряжение на выводе W можно вычислить:

Управление микросхемой осуществляется по последовательному I2C интерфейсу. Микросхема имеет 7-битный идентификатор, старшие 5 бит которого равны 01011. Конфигурация младших трех битов задается путем соединения выводов A1…A0 к Vcc или к GND.

Любое обращение по шине I2C начинается с цикла посылки идентификатора устройства (рисунок 5.21).

КП.МП.230101.10.1.13.ПЗ.

Лист

17

Изм

Лист

№ Докум

Подп

Дата

Рисунок 5.21 – Цикл посылки адреса устройства

После получения подтверждения от микросхемы, необходимо отослать управляющий байт. Его формат приведен в таблице 5.17.

Таблица 5.17 – Формат управляющего байта

Бит RS – сброс; устанавливает переменное сопротивление в среднее положение.

Бит SD - выключение микросхемы. Вывод W резистора подключается к выводу В. Если не используется, то необходимо подключить к положительному питанию. Активный уровень – высокий.

Биты О1, О2 – биты, устанавливающее состояние логических выводов Q1 и Q2.

После записи управляющего байта, записывается байт данных, устанавливающий состояние переменного резистора.

КП.МП.230101.10.1.13.ПЗ.

Лист

18

Изм

Лист

№ Докум

Подп

Дата

3. Разработка схемы электрической принципиальной.

В схеме два дискретных датчика ДД1 и ДД2 оформлены в виде двух переключателей SW1 и SW2, подключенных к выводам Р3.2 и Р3.3 микроконтроллера

Для подключения 8 имитаторов датчиков дискретных сигналов ДД3 – ДД10 используется микросхема DD2 периферийного параллельного адаптера КР580ВВ55. Датчики подключены к порту В. Для выбора микросхемы используется сигнал ADR3, формируемый дешифратором адреса. Для адресации внутренних регистров ППА используются адресные линии микроконтроллера А8, А11. Для управления микросхемой ППА используются сигналы WR, RD, RESET микроконтроллера.

Сигналы ADR3 формируется схемой на дешифраторе DD3 155ИД7, элементах VD5, VD6, R9. На микросхему подаются адресные линии А9, А10, А15, сигналы WR, RD с контроллера. При этом вырабатываются сигналы REG1, REG2, ADR3, rezerv4. Сигналы вырабатываются при наличии активного низкого уровня сигнала WR или RD и присутствия на адресной линии А15 уровня логической «1».

На линиях порта Р1.5 и Р1.6 организованы линии шины I2C SCL и SDA соответственно. Линии шины I2C обязательно подтягиваются к питанию (резисторы R5 и R6). К шине I2C подключена микросхема DA1 ЦАП AD5241.

Для индикации аналогового сигнала используется шкала – линейный светодиодный индикатор ЛСИ.

КП.МП.230101.10.1.13.ПЗ.

Лист

19

Изм

Лист

№ Докум

Подп

Дата

КП.МП.230101.10.1.13.ПЗ.

Лист

20

Изм

Лист

№ Докум

Подп

Дата

4. Разработка программного обеспечения.

Разработаем программное обеспечение устройства согласно технического задания :

Ввывести на ЦАП сигнал вида:

Программу будем составлять на языке программирования С.

Язык C - универсальный язык программирования, который обеспечивает эффективность кода, элементы структурного программирования и имеет богатый набор операторов. Универсальность, отсутствие ограничений реализации делают язык C удобным и эффективным средством программирования для широкого разнообразия задач. Множество прикладных программ может быть написано легче и эффективнее на языке C, чем на других более специализированных языках.

C51 - полная  реализация стандарта ANSI (Американского  национального института стандартов), насколько это возможно для  архитектуры Intel 8051. C51 генерирует код для всего семейства микроконтроллеров Intel 8051. Транслятор сочетает гибкость программирования на языке C с эффективностью кода и быстродействием ассемблера.

КП.МП.230101.10.1.13.ПЗ.

Лист

21

Изм

Лист

№ Докум

Подп

Дата

//Текст программы 

#include<reg51.h>

#include<lab13.h>

#include<vv55.h>

         #include<dd.h> 

           #include<i2c.h>

sbit DD1 = P3^2;

sbit DD2 = P3^3;

void set_dac (unsigned char dac_position)

{

i2c_send_start();

i2c_send_byte(0x5C);

i2c_send_byte(0x00 );

i2c_send_byte(dac_position);

}

void delay500 (void) //Задержка на 500мс на частоте 11,059

{

unsigned short register x;

x = 57550;

while (--x!=0);

}

void main (void)

{

init_stend();

init_vv55(); //Инициализация микросхемы КР580ВВ55

init_DD_3_10(); //Инициализация дискретных датчиков 

i2c_init(); //Инициализация шины i2c

while (1)

{

          Set dak ( (( read_ DD_3_DD_10 () ) (0x 0F))<<2);

           Delay 500 () ;

           Set dak ( (( read_ DD_3_10 () ) (0x F0)) );

           Delay 500 ();

           }

           }

             }

КП.МП.230101.10.1.13.ПЗ.

Лист

22

Изм

Лист

№ Докум

Подп

Дата

Заключение

По полученному заданию была проделана работа в полном объеме. Разработано устройство на микроконтроллере, написана программа для него, рассмотрены вопросы программирования МК. При выполнении данной работы бал получен ценный опыт разработки подобных устройств, получены навыки в разработке программ на языке ассемблер, также были закреплены знания, полученные на занятиях 
.

КП.МП.230101.09.2.13.ПЗ.

Лист

23

Изм

Лист

№ Докум

Подп

Дата

Литература

1. Хвощ С.Т., Варлинский Н.Н., Попов  Е.А. Микропроцессоры и микро-ЭВМ  в системах автоматического управления: Справочник/ Под ред. С.Т.Хвоща. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. 640 с.

2. Сташин В.В., Урусов А.В., Мологонцева  О.Ф. Проектирование цифровых устройств  на однокристальных микроконтроллерах. М.: Энергоатомиздат, 1990. 224 с.

3. Однокристальные микроЭВМ/ А.В.Боборыкин, Г.П.Липовецкий, Г.В.Литвинский и  др. М.: МИКАП, 1994. 400 с.

4. Микропроцессоры. В 3-х кн. Кн. 1. Архитектура  и проектирование микро-ЭВМ. Организация  вычислительных процессов: Учебник  для втузов/ П.В.Нестеров, В.Ф.Шаньгин, В.Л.Горбунов и др.; Под ред. Л.Н.Преснухина. М.: Высшая школа, 1986. 495 с.

5. Analog Device AD5241/AD5242 I2C®-Compatible 256-Position Digital Potentiometers Datasheet.

КП.МП.230101.09.2.13.ПЗ.

Лист

24

Изм

Лист

№ Докум

Подп

Дата