 |
Центральный процессорный модуль ЛМ51А
|
|
|
|
Введение
Невозможно представить жизнь современного цивилизованного общества без компьютерной и микропроцессорной техники. Сегодня «умные машины» управляют работой технологических линий и целых заводов, ведут бухгалтерский учет в организациях и на предприятиях, управляют работой сложных механизмов, аппаратов и установок. Компьютерные и микропроцессорные системы помогают преподавателям проводить занятия в учебных учреждениях, врачам — правильно поставить диагноз пациенту, ученым — организовать и провести сложный научный эксперимент, а домашним хозяйкам — поддерживать температуру в духовом шкафу и вовремя его выключить, чтобы не подгорел праздничный пирог.
Наряду с привычными персональными компьютерами эту круглосуточную повседневную работу выполняет многомиллионная армия микроконтроллеров. Миниатюрные электронно-вычислительные машины, изготовленные в виде одной микросхемы (микро-ЭВМ), входят в состав большинства современных приборов, измерительных систем и систем управления, руководят работой бытовых приборов. Да и современный компьютер кроме центрального процессора содержит еще несколько маленьких процессоров — микроконтроллеров, которые управляют работой клавиатуры, «мыши», дисковода и других встроенных систем. Чтобы оценить роль этих «маленьких тружеников» в нашей жизни, достаточно сказать, что в общем потоке выпускаемых мировой промышленностью цифровых микропроцессоров основную часть составляют именно микроконтроллеры. Одним из наиболее распространенных семейств таких устройств являются микроконтроллеры серии МК51.
Заставить микро-ЭВМ выполнять ту или иную работу может программист микроэлектронных систем. Это специалист, который наряду с умелым применением алгоритмических языков программирования досконально знает внутреннюю структуру микроконтроллера и хорошо представляет себе физику процессов, которыми должен управлять контроллер. Помогать преподавателям высших технических учебных заведений в подготовке таких специалистов и призвано данное методическое пособие.
|
|
|
Представленный в сборнике цикл лабораторных работ предназначен для ознакомления студентов с основными принципами написания программ на ассемблере для микроконтроллеров серии МК51. Цикл работ должен помочь привить учащимся навыки создания и отладки простейших управляющих программ для встроенных систем. В ходе выполнения работ студенты изучают синтаксис команд микроконтроллера
и приобретают навыки работы с табличным транслятором ассемблера, учатся анализировать техническое задание и правильно разрабатывать структуру микропрограмм.
Лабораторный практикум проводится с использованием лабораторного макета ЛМ51, который создан сотрудниками кафедры электроники и управляющих систем Харьковского национального университета им. В.Н.Каразина под руководством старшего преподавателя кафедры Ревы Сергея Николаевича. Им же разработаны методики приведенных в сборнике лабораторных работ.
Представленный в сборнике цикл работ разработан для учебного курса «Cистемы автоматического контроля и управления», но может быть рекомендован для технических вузов к использованию при преподавании дисциплин «Микропроцессорная техника», «Основы микроэлектроники» и др.
Лабораторный макет ЛМ51
Лабораторный макет предназначен для изучения микроконтроллеров серии МК51 и приобретения навыков написания и отладки управляющих программ для этой серии устройств. Он выполнен в виде печатных плат с установленными электронными компонентами. Платы защищены панелями из пластика, на которые нанесены поясняющие надписи. Питание макета осуществляется от внешнего лабораторного источника.
|
|
|
Внешний вид макета показан на рисунке 1.
Рис. 1. Лабораторный макет ЛМ51
Он имеет модульную конструкцию и состоит из трех разъемных модулей: ЛМ51А, ЛМ51В и ЛМ51С. Такая организация позволяет постепенно увеличивать сложность макета и объем используемых схемных узлов в зависимости от сложности программных задач, решаемых на занятиях.
Центральный процессорный модуль ЛМ51А
Внешний вид модуля показан на рис. 2.
Модуль ЛМ51А представляет собой печатную плату (1), на которой смонтирована панель для установки микроконтроллера (2). Панель имеет специальный рычаг для обжима и освобождения контактов и предусматривает многократную установку и замену микросхем.
С помощью разъема (3) макет подключается к лабораторному источнику питания. О наличии напряжений питания свидетельствует включение светодиодных индикаторов (4).
Микроконтроллер АТ89С51, применяемый для проведения лабораторных работ, имеет встроенный генератор тактовой частоты, работа которого может быть синхронизирована внешним кварцевым резонатором (5), установленным на плате центрального процессорного модуля. Резонансная частота кварцевого резонатора составляет 12 МГц.
Микроконтроллер имеет внутреннюю электрически модифицируемую память программ, но предусматривает также возможность работы с внешней памятью программ. Для изменения режима доступа к памяти служит джамперный переключатель (6) (съемная перемычка), который формирует уровень логического сигнала на входе ЕМА. Во всех, предлагаемых данным методическим руководством, лабораторных работах микроконтроллеры используются с применением внутренней памяти программ. Поэтому перемычка этого переключателя должна быть снята или установлена в левое положение (вход ЕМА отсоединен от общего провода).
Для перезапуска программы на плате модуля ЛМ51А установлена кнопка (7) «Сброс». При ее нажатии формируется сигнал аппаратной инициализации микроконтроллера Reset.
С целью отображения состояния портов Р1 и Р3 в модуле установлен светодиодный индикатор, который содержит 16 двуцветных светодиодов. Восемь светодиодов Р1.0..Р1.7 (8) индицируют состояние соответствующих выводов порта Р1, а восемь светодиодов Р3.0..Р3.7 (10) — состояние соответствующих выводов порта Р3. Цвет свечения индикаторов зависит от положения перемычек (9), расположенных слева от них: если перемычка смещена вверх, то уровень логической единицы на соответствующем выводе порта индицируется зеленым свечением, если вниз — красным, при нулевом уровне сигнала светодиод выключен.
|
|
|
Центральный процессорный модуль имеет два разъема внешних соединений Х1 и Х2 (11) для подключения других модулей лабораторного макета. На контакты каждого из этих разъемов выведены все внешние цепи микроконтроллера, а также цепи питания макета и управляющие сигналы (см. приложение 1).
Рис. 2. Центральный процессорный модуль ЛМ51А
1 — печатная плата модуля; 2 — панель микроконтроллера; 3 — разъем для подключения питания; 4 — светодиодные индикаторы питания; 5 — кварцевый резонатор; 6 — переключатель памяти программ; 7 — кнопка «Сброс»; 8 — светодиодные индикаторы порта Р1; 9 — переключатели цвета свечения; 10 — светодиодные индикаторы порта Р3; 11 — разъемы подключения дополнительных модулей; 12 — контрольные контакты; 13 — защитная панель с надписями
Для просмотра формы внешних сигналов микроконтроллера с помощью осциллографа к выводам всех четырех внешних портов подключены контрольные контакты (12). Они предназначены для подключения контактных щупов измерительных приборов.
Другие элементы процессорного модуля закрыты защитной панелью из прозрачного пластика (13), на которую нанесены поясняющие надписи. На рабочем столе модуль ЛМ51А устанавливается на металлических стойках-ножках, которые прикреплены к плате модуля с нижней стороны.
|
|
|
