Структура микроконтроллера

Сыпин, Е.В.

В учебном пособии подробно рассмотрен микроконтроллер АТ89С51 семейства АТ89 фирмы ATMEL. Приведена информация по популярному пакету программирования фирмы 2500 A.D. Основной упор сделан на описание типичных применений микроконтроллера с подробным описанием принципов подключения различных периферийных устройств к нему и примерами управляющих программ.

Приведенный материал будет полезен студентам специальностей 200106 «Информационно-измерительная техника и технологии» и 230201 «Информационные системы и технологии» при выполнении ими лабораторных работ, расчетных заданий, курсовых проектов и для углубленного изучения принципов построения и программирования микроконтроллерных устройств.

УДК 681.326 (031)

Рассмотрено и одобрено на заседании научно-методического совета Бийского технологического института

Протокол № 58 от 04 сентября 2009 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений. 5

Введение. 6

1 Структура микроконтроллера. 7

1.1 Процессор микроконтроллера. 9

1.2 Адресное пространство микроконтроллера. 11

1.2.1 Подключение EROM и ERAM к микроконтроллеру. 13

1.3 Периферийные устройства микроконтроллера. 16

1.3.1 Параллельные порты ввода-вывода. 16

1.3.2 Таймер-счетчик Т/С0. 17

1.3.3 Таймер-счетчик Т/С1. 19

1.3.4 Последовательный порт. 20

1.3.5 Контроллер прерываний. 23

2 Система команд микроконтроллера. 27

3 Общие сведения о языке ассемблер для микроконтроллеров стандарта MCS-51 и о программном пакете фирмы 2500 A.D. 39

3.1 Синтаксис языка Ассемблер. 39

3.1.1 Определители основания системы счисления. 39

3.1.2 Примеры констант и применения директивы RADIX.. 40

3.1.3 Комментарии. 40

3.1.4 Программный счётчик. 40

3.1.5 Метки. 40

3.1.6 Директивы.. 40

3.1.7 Макроопределения. 42

3.2 Сообщения о некоторых ошибках ассемблирования. 42

3.3 Рекомендуемая процедура инициализации микроконтроллера. 43

4 Типичные применения микроконтроллеров. 47

4.1 Ввод информации с датчиков. 47

4.1.1 Опрос двоичного датчика. 47

4.1.1.1 Ожидание события. 47

4.1.1.2 Ожидание импульсного сигнала. 49

4.1.2 Устранение дребезга контактов. 52

4.1.3 Подсчет числа импульсов. 55

4.1.3.1 Подсчет числа импульсов за интервал времени между двумя событиями 55

4.1.3.2 Подсчет числа импульсов за заданный промежуток времени 58

4.1.4 Опрос группы двоичных датчиков. 64

4.1.5 Ввод информации с матричной клавиатуры.. 66

4.2 Вывод управляющих сигналов из микроконтроллера. 70

4.2.1 Формирование статических сигналов. 70

4.2.2 Формирование импульсных сигналов. 72

4.2.2.1 Генерация меандра. 73

4.2.2.2 Формирование сигнала с заданной скважностью.. 73

4.2.3 Вывод и отображение информации. 74

4.2.3.1 Динамический вывод информации на дисплей из семисегментных индикаторов 77

4.3 Реализация функций реального времени. 80

4.3.1 Программное формирование временной задержки. 80

4.3.2 Формирование временной задержки с использованием таймеров 82

4.3.3 Измерение временных интервалов. 84

4.4 Преобразование кодов. 86

4.4.1 Преобразование унитарного кода в двоичный позиционный 86

4.4.2 Преобразование двоичного позиционного кода в унитарный 87

4.4.3 Преобразование кодов из одной системы счисления в другую 88

4.4.4 Преобразование данных из параллельного кода в последовательный и обратно 91

4.4.5 Цифро-аналоговое преобразование. 95

4.4.6 Аналого-цифровое преобразование. 96

4.4.6.1 Метод последовательного приближения. 97

4.4.6.2 Метод двойного интегрирования. 99

4.5 Операции с памятью.. 101

4.5.1 Тестирование ОЗУ.. 103

4.5.2 Программа тестирования ПЗУ.. 105

4.6 Обмен данными по шине I²С.. 106

4.6.1 Общие положения и введение в логику работы шины I²С.. 106

4.6.2 Пример обмена данными по шине I²C.. 109

4.7 Приём данных по протоколу Centronics. 115

Литература. 120

Список сокращений

ALU – арифметико-логическое устройство;

CPU – процессор;

ERAM – внешнее оперативное запоминающее устройство;

EROM – внешнее постоянное запоминающее устройство;

I²С – шина соединения микросхем;

IRAM – внутреннее оперативное запоминающее устройство;

IROM – внутреннее постоянное запоминающее устройство;

OSC – генератор тактового сигнала;

SP – последовательный порт;

SRAM – статическое оперативное запоминающее устройство;

UART – универсальный асинхронный приемопередатчик;

АЦП – аналого-цифровой преобразователь;

ЗУ – запоминающее устройство;

ИМ – исполнительный механизм;

МК – микроконтроллер;

МСИ – матричный светодиодный индикатор;

МЦ – машинный цикл;

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство;

ПЗУ – постоянное запоминающее устройство;

ССИ – семисегментный индикатор;

УС – управляющее слово;

ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь.

Введение

Однокристальные микроЭВМ (микроконтроллеры) AT89С51 семейства AT89 фирмы Atmel, программно и аппаратно совместимые с микроконтроллерами семейства MCS-51 фирмы Intel (отечественный аналог 1816ВВ51 и 1830АА51), предназначены для использования в качестве встраиваемых управляющих микроЭВМ в приборах и системах различного назначения.

Основным преимуществом микроконтроллеров AT89C51 является использование в них в качестве внутреннего постоянного запоминающего устройства для хранения команд программы и констант (IROM) репрограммируемого постоянного запоминающего устройства с электрическим стиранием записи. При этом существенно упрощается процедура репрограммирования памяти, открывается возможность выполнять запись кодов в постоянную память после установки микроконтроллера в аппаратуру и снижать стоимость микроконтроллера по сравнению с микроконтроллерами со стиранием памяти путём облучения ультрафиолетовым излучением.

Структура микроконтроллера

Микроконтроллер типа АТ89С51 (далее МК) выпускается в корпусе типа cerDIP40. Условное графическое изображение МК приведено на рисунке 1.1, назначение выводов – в таблице 1.1

Рисунок 1.1 – Условное графическое обозначение микроконтроллера

Выходы портов в статическом режиме при низком уровне сигнала могут пропускать ток нагрузки величиной до 10 мА, при этом суммарный ток нагрузки для порта Р0 должен быть не более чем 26 мА, а для остальных портов не более чем 15 мА. Суммарный ток нагрузки для всех выходов микроконтроллера должен быть не более чем 71 мА.

В динамическом режиме к выходу порта Р0 могут быть подключены 8 входов TTL, а к выходу портов Р1, Р2, РЗ – по четыре входа TTL.

В состав МК (рисунок 1.2) входят:

– процессор (CPU);

– внутреннее постоянное запоминающее устройство (IROM);

– внутреннее оперативное запоминающее устройство (IRAM);

– группа периферийных устройств.

К микроконтроллеру могут быть подключены внешнее постоянное запоминающее устройство (EROM) и внешнее оперативное запоминающее устройство (ERAM).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: