 |
Архитектура микроконтроллера
|
|
|
|
Введение
Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из основных направлений научно-технического прогресса.
Использование микроконтроллеров в изделиях производственного и культурно-бытового назначения не только приводит к повышению технико-экономических показателей изделий (стоимости, надёжности, потребляемой мощности, габаритных размеров) и позволяет многократно сократить сроки разработки и отодвинуть сроки морального старения изделий, но и придаёт им принципиально новые потребительские качества такие как расширенные функциональные возможности, модифицируемость, адаптивность и т.д.
За последние годы в микроэлектронике бурное развитие получило направление, связанное с выпуском однокристальных микроконтроллеров, которые предназначены для «интеллектуализации» оборудования различного назначения.
Целью курсовой работы на тему «светодиодное табло на микроконтроллере PIC16C84» является подтверждение ранее полученных теоретических знаний в процессе обучения и углубления знаний по предмету, она должна быть достигнута с помощью поставленных задач:
- Построение электрической принципиальной схемы;
- Расчет цепи схемы;
- Программирование микроконтроллера;
- Произвести расчет надежности системы.
Общая часть
Общие сведения о микроконтроллерах
Микропроцессорная система - представляет собой функционально законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств, главным образом из микропроцессора и / или микроконтроллера.
|
|
|
Структура микропроцессорной системы (МПС) является магистрально - модульной. В такой структуре имеется группа магистралей (шин), к которым подключаются различные модули (блоки), обменивающиеся между собой информацией по одним и тем же шинам поочередно, в режиме разделения времени.
Типичная микропроцессорная система работает с помощью шин, по которым в систему передаются адреса модулей, к которым обращается микропроцессор. В шину включен шинный формирователь (ШФ), обеспечивающий работу микропроцессора (МП) на нагрузку, образуемую внешними цепями. Собственной нагрузочной способности у выводов МП, как правило, не хватает.
К настоящему времени более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно однокристальные микроконтроллеры.
Микроконтроллер - микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает на одном кристалле функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ и (или) ПЗУ. По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи.
Популярностью у разработчиков пользуются 8-битные микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology и AVR фирмы Atmel, 16-битные MSP430 фирмы TI, а также 32-битные микроконтроллеры, архитектуры ARM, которую разрабатывает фирма ARM Limited.- микроконтроллеры Гарвардской архитектуры, производимые американской компанией Microchip Technology Inc. Название PIC является сокращением от Peripheral Interface Controller, что означает «контроллер интерфейса периферии». Название объясняется тем, что изначально PIC предназначались для расширения возможностей ввода-вывода 16-битных микропроцессоров CP1600.
Архитектура микроконтроллера
микроконтроллер светодиодный табло
Архитектура основана на концепции раздельных шин и областей памяти для данных и для команд (Гарвардская архитектура). Шина данных и память данных (ОЗУ) - имеют ширину 8 бит, а программная шина и программная память (ПЗУ) имеют ширину 14 бит. Такая концепция обеспечивает простую, но мощную систему команд, разработанную так, что битовые, байтовые и регистровые операции работают с высокой скоростью и с перекрытием по времени выборок команд и циклов выполнения. 14 - битовая ширина программной памяти обеспечивает выборку 14-битовой команды в один цикл. Все команды выполняются за один цикл, исключая команды переходов. В PIC16C84 программная память объемом 1К х 14 расположена внутри кристалла.
|
|
|
Исполняемая программа может находиться только во встроенном ПЗУ.
Исполнения микросхем бывают трех типов: коммерческие, для промышлености и для автомобильной электроники. Основное их отличие в температурном диапазоне и рабочем напряжении.
Рисунок 1 - Расположение выводов микроконтроллера PIC16C84
О назначениях ножек входа и выхода описано в таблице. Серия PIC16C84 подходит для широкого спектра приложений от схем высокоскоростного управления автомобильными и электрическими двигателями до экономичных удаленных приемопередатчиков, показывающих приборов и связных процессоров. Наличие ПЗУ позволяет подстраивать параметры в прикладных программах (коды передатчика, скорости двигателя, частоты приемника и т.д.).
Обзор характеристик микроконтроллера:
- только 35 простых команд;
- все команды выполняются за один цикл(400ns), кроме команд перехода - цикла;
- рабочая частота 0 Гц… 10 МГц;
- 14 - битовые команды;
- 8 - битовые данные;
- 1024 х 14 электрически перепрограммируемой программной памяти на кристалле (EEPROM);
- 36 х 8 регистров общего использования;
- 15 специальных аппаратных регистров SFR;
- 64 x 8 электрически перепрограммируемой EEPROM памяти для данных;
- восьмиуровневый аппаратный стек;
- прямая, косвенная и относительная адресация данных и команд;
- четыре источника прерывания;
- внешний вход INT;
- переполнение таймера RTCC;
- прерывание при изменении сигналов на линиях порта B;
- по завершению записи данных в память EEPROM.
- улучшенный температурный диапазон эксплуатации
- высокий максимальный выходной ток на Vss
- 15 аппаратных регистров специального назначения
- прямой, косвенный и относительный режимы адресации для данных и инструкций
|
|
|
- RISC архитектура.
Таблица 1 - Назначение ножек микроконтроллера
| Обозначение | Нормальный режим | Режим записи EEPROM |
| RA0 - RA3 | Двунаправленные линии ввода / вывода. Входные уровни ТТЛ. | - |
| RA4/RTCC | Вход через триггер Шмитта. Ножка порта ввода / вывода с открытым стоком или вход частоты для таймера / счетчика RTCC. | - |
| RBO/INT | Двунаправленные линии ввода / вывода или внешний вход прерывания. Уровни ТТЛ. | - |
| RB1 - RB5 | Двунаправленные линии ввода / вывода. Уровни ТТЛ. | - |
| RB6 | Двунаправленные линии ввода / вывода. Уровни ТТЛ. | Вход тактовой частоты для EEPROM |
| RB7 | Двунаправленные линии ввода / вывода. Уровни ТТЛ. | Вход/выход EEPROM данных- |
| /MCLR/Upp | Низкий уровень на этом входе генерирует сигнал сброса для контроллера. Активный низкий. | Сброс контроллера. Для режима EEPROM - подать Upp. |
| OSC1/CLKIN | Для подключения кварца, RC или вход внешней тактовой частоты. | - |
| OSC2/CLKIN | Генератор, выход тактовой частоты в режиме генератора, в остальных случаях - для подключения кварц | - |
| Udd | Напряжение питания | Напряжение питания. |
| Uss | Общий (земля) | Общий |
Специальная часть
|
|
|
