Составление и описание схемы электрической структурной разрабатываемого микроконтроллера - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа

Главная

Программирование, компьютеры и кибернетика
Составление и описание схемы электрической структурной разрабатываемого микроконтроллера

Назначение и применение микроконтроллеров - интегральных микросхем, предназначенных для управления электронными схемами. Описание способа адресации. Разработка программы, описание электрической и структурной схемы разрабатываемого микроконтроллера.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1.1 Назначение и область применения МК
1.2 Постановка задачи для проектирования
2.1 Выбор и описание способов адресации
2.2 Разработка программы в соответствии с заданием
2.3 Составление и описание схемы электрической структурной разрабатываемого МК
микроконтроллер элекронный интегральный адресация
С появлением однокристальных микро-ЭВМ связывают начало эры массового применения компьютерной автоматизации в области управления. Это обстоятельство и определило термин "контроллер".
В связи с большим импортом техники, в том числе вычислительной, термин "микроконтроллер" вытеснил из употребления ранее использовавшийся термин "однокристальная микро-ЭВМ". Первый патент на однокристальную микро-ЭВМ был выдан в 1971 году инженерам М. Кочрену и Г. Буну, сотрудникам американской Texas Instruments. Именно они предложили на одном кристалле разместить не только процессор, но и память с устройствами ввода-вывода.
В 1976 году американская фирма Intel выпускает микроконтроллер i8048. Через 4 года, в 1980 году, Intel выпускает следующий микроконтроллер: i8051. Удачный набор периферийных устройств, возможность гибкого выбора внешней или внутренней программной памяти и приемлемая цена обеспечили этому микроконтроллеру успех на рынке. С точки зрения технологии микроконтроллер i8051 являлся для своего времени очень сложным изделием -- в кристалле было использовано 128 тыс. транзисторов, что в 4 раза превышало количество транзисторов в 16-разрядном микропроцессоре i8086.
На сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров, совместимых с i8051, выпускаемых двумя десятками компаний, и большое количество микроконтроллеров других типов. 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.
В СССР также велись разработки оригинальных микроконтроллеров, осваивался выпуск клонов наиболее удачных зарубежных образцов. В 1979 году в СССР в НИИ ТТ разработали однокристальную 16-разрядную ЭВМ К1801ВЕ1, микроархитектура которой называлась "Электроника НЦ".
В настоящее время микроконтроллеры широко применяются в бытовой технике, например для управления электродвигателями, электронагревательными элементами в средствах связи, в системах видеонаблюдения, в наружной рекламе.
1.1 Назначение и применение микроконтроллеров
Микроконтроллер - это интегральная микросхема, предназначенная для управления электронными схемами. По сути это однокристальный микрокомпьютер для выполнения определённой задачи.
1) Ядро - выполняет определённую задачу. В его состав входит:
Арифметико-логическое устройство (АЛУ).
Организация памяти (память ОЗУ, память ПЗУ, и память EEPROM).
2) Периферийные модули - позволяющие организовать интерфейс связи с внешней схемой и выполнять отчёт временных интервалов.
Модуль управления интерфейсами передачи данных (I2C, SPI, USART).
3) Специальные особенности - это уникальные особенности, позволяющие придать конечному изделию, построенному на микроконтроллере, следующие свойства:
Предоставить дополнительную гибкость разработчику при проектировании изделия.
К специальным особенностям относятся:
Интегрированная схема сброса по включению напряжения питания.
Интегрированная схема сброса по снижению напряжения питания.
Интегрированный тактовый RC генератор.
1.2 Постановка задачи для проектирования
В результате курсового проектирования необходимо разработать узел микроконтроллера, который должен реализовать операцию вычитания двух чисел на базе микроконтроллера PIC16F8х. Одно число находится в регистре общего назначения, а другое в аккумуляторе. Если результат равен нулю то нарасти содержимое на единицу, а если не равен нулю то записать его в аккумулятор.
2.1 Выбор и описание способа адресации
У микроконтроллера существует три вида адресации регистров ОЗУ.
Непосредственная адресация - Байт данных (операнд команды) из машинной команды загружается в регистр аккумулятор.
Прямая адресация - Адрес регистра ОЗУ, хранящий данные для выполнения операции, указан в машинной команде, а его два старших бита указаны в регистре STATUS АЛУ.
Объединение 7миразрядного адреса из машинного команды и двух старших бит формирует 9тиразрядный адрес.
Косвенная адресация - Адрес регистра ОЗУ, хранящий данные для выполнения операции, заносится в специализированный регистр адреса, а его один старший бит в регистр STATUS АЛУ. Объединение 8миразрядного числа и старшего бита формирует 9тиразрядный адрес. Затем с данными выполняется требуемая операция через специализированный регистр данных.
В соответствии с техническим заданием для реализации поставленной задачи выбран косвенный способ адресации данных.
2.2 Разработка программы в соответствии с заданием
list p=16F84A; Тип используемого микроконтроллера.
; Подключаемый файл с описанием основных регистров микроконтроллера.
; Настройка слова конфигурации микроконтроллера.
2007__config_CP_OFF&_WDT_OFF&_PWRTE_ON&_RC_OSC;11 1111 1111 0011
oneequ0Ch; 0000 1100 Ячейка РОН для первого числа.
tempequ0Dh; 0000 1101 Ячейка РОН для временного сохранения.
0001gotoinit; 10 1000 0000 0101 Переход на цикл инициализации.
org0005h; Вектор начала инициализации.
0005bcfstatus,irp; 01 0011 1000 0011 Сброс бита косвенной адресации.
0006clrfporta; 00 0001 1000 0101 Очистка входной защёлки PORT А.
0007clrfportb; 00 0001 1000 0110 Очистка входной защёлки PORT В.
0008bsfstatus,rp0; 01 0110 1000 0011 Переход к старшему банку регистров.
0009movlwb'11111111'; 11 0000 1111 1111 Настройка состояния портов.
000Amovwftrisa; 00 0000 1000 0101 Записать его в регистр управления TRIS А.
000Bmovwftrisb; 00 0000 1000 0110 Записать его в регистр управления TRIS В.
000Cmovlwb'10000000'; 11 0000 1000 0000 Настройка TMR0 и PullUp - резисторов.
000Dmovwfoption_reg; 00 0000 1000 0001 Записать его в регистр управления TMR0.
000Ebcfstatus,rp0; 01 0010 1000 0011 Переход к младшему банку регистров.
000Fmovlw3Ch; 11 0000 0011 1100 Задать уменьшаемое в аккумуляторе.
0010movwfone; 00 0000 1010 1100 Занести его в РОН.
0011movlw2Ch; 11 0000 0010 1100 Задать вычитаемое в аккумуляторе.
0012movwftemp; 00 0000 1000 1101 Сохранить вычитаемое во временной ячейке РОН.
0013movlw0Ch; 11 0000 0000 1100 Задать адрес для косвенной адресации.
0014movwffsr; 00 0000 1000 0100 Записать этот адрес в регистр адреса.
0015movftemp,w ; 00 1000 0000 1101 Восстановить вычитаемое из временной ячейки.
0016subwfindf,f; 00 0010 1000 0000 Произвести вычитание с сохранением результата.
0017btfssstatus,z ; 01 1101 0000 0011 Если результат не ноль,
0018gotonext; 10 1000 0001 1001 то перейти на фрагмент next.
0019incfindf,f; 00 1010 1000 0000 Иначе нарасти результат на единицу.
001Agotoquit; 10 1000 0001 1100 И перейти на завершение программы.
next; Фрагмент, если результат не ноль.
001Bmovfindf,w; 00 1000 0000 0000 Занести результат в аккумулятор.
quit; Фрагмент завершения программы.
001Csleep; 00 0000 0110 0011 Остановка ЦПУ, переводя его в спящий режим.
Для реализации поставленной задачи в схеме применены семь команд:
На флаги состояния не воздействует.
Описание: пересылает 8мибитную константу k из кода команды в рабочий регистр W.
В неиспользуемых битах, в коде команды, устанавливается логический ноль.
Пример: MOVLW 05Ah после выполнения W=5Ah
2) MOVWF переслать константу W в регистр f.
На флаги состояния не воздействует.
Описание: пересылает содержимое рабочего регистра W в регистр f
Операнды: 0 ? f ? 127 при d ? [0,1]
Описание: Содержимое регистра f пересылается в регистр адресата. Если d = 0, значение сохраняется в регистре W. Если d = 1, значение сохраняется в регистре f, используется для проверки содержимого регистра на ноль.
Операнды: 0 ? f ? 127 при d ? [0,1]
Описание: Вычитает содержимое регистра W из регистра f. Если d = 0, значение сохраняется в регистре W. Если d = 1, значение сохраняется в регистре f.
После выполнения команды: REG1 = 01h
5) BTFSS проверить бит b в регистре f, пропустить если 1.
Операнды: 0 ? f ? 127 при 0 ? b ? 7
Операция: пропустить если (f) = 1
Описание: Если бит b в регистре f равен 0, то исполняется следующая инструкция. Если бит b в регистре f равен = 1, то следующая инструкция не выполняется, команда выполняется за два цикла. Во втором цикле выполняется NOP.
Случай 1:До выполнения команды:PC = адрес HERE
После выполнения команды:Т. к. FLAG <4> = 0
Случай 2:До выполнения команды:PC = адрес HERE
После выполнения команды:Т. к. FLAG <4> = 1
Операнды: 0 ? f ? 127 при d ? [0,1]
Описание: Инкрементировать содержимое регистра f. Если d = 0, значение сохраняется в регистре W. Если d = 1, значение сохраняется в регистре f.
Операция: k > PC <10:0>, а PCLATH <4:3> > PC <12:11>
Описание: Выполнить безусловный переход. Одиннадцать бит адреса загружаются из кода команды в счётчик команд PC<10:0>, а два старших бита загружаются в счётчик команд PC<12:11> из регистра PCLATH. Команда выполняется за два цикла.
После выполнения команды:PC = адрес THERE
2.3 Описание схемы электрической, структурной разрабатываемого микроконтроллера
Счётчик команд - это тринадцатиразрядный регистр, способный адресовать до 8К памяти программ, он содержит адрес выполняемой команды. Он состоит из пятиразрядного регистра PCH и восьмиразрядного регистра PCL. Регистр PCL доступен для чтения и записи через адрес 02h памяти данных. Регистр PCH недоступен для непосредственной записи и обращение к нему осуществляется через буферный регистр PCLATH с адресом 0Ah памяти данных.
Память программ - это четырнадцатиразрядное постоянное запоминающее устройство для хранения выполняемых инструкций. В ней есть два выделенных адреса. Адрес 0000h, называемый вектор сброса, ячейка памяти с которой ЦПУ начинает выполнять основную программу. Адрес 0004h, называемый вектор прерывания, ячейка памяти с которой располагается подпрограмма обработки прерывания.
Регистр команд - это четырнадцатиразрядный регистр в который заносится исполняемая команда.
Дешифратор команд и логика управления - расшифровывает команду в регистре команд, выделяя код операции и формирует сигналы для управления работой АЛУ и всех узлов.
Схема управления сбросом и таймерами - это узел, управляющий началом выполнения программы и предохраняющий от сбоев во время её выполнения.
Тактовый генератор - это устройство которое формирует стабилизированные импульсы синхронизации для управления всеми устройствами и выполнения операций.
Память данных - это восьмиразрядное оперативное запоминающее устройство для временного хранения обрабатываемых данных.
Мультиплексор адреса - это коммутационное устройство, формирующее девятиразрядный адрес и обеспечивающее выборку ячейки памяти данных для выполнения операции чтения или записи посредством прямой или косвенной адресации.
Мультиплексор данных - это коммутационное устройство, обеспечивающее загрузку восьмиразрядного числа в АЛУ из машинной команды или из памяти данных.
Регистр STATUS - это регистр памяти данных, в котором содержатся признаки результата, выполнившейся в АЛУ, команде, флаги причины сброса микроконтроллера и биты выбора банков памяти данных. Имеет адреса 03h 83h в памяти данных.
Бит 7: IRP: Бит выбора банка данных при косвенной адресации
Биты 6-5: RP1:RP0: Биты выбора банка данных при прямой адресации
Бит 4: TO: Флаг-бит переполнения сторожевого таймера
Бит 3: PD: Флаг-бит включения питания
Бит 2: Z: Флаг-бит нулевого результат
Бит 1: DC: Флаг-бит десятичного переноса/заёма (команды ADDWF, ADDLW, SUBWF, SUBLW)
Бит 0: С: Флаг бит переноса/заёма (команды ADDWF, ADDLW, SUBWF, SUBLW)
Регистр FSR - это регистр памяти данных, содержащий адрес ячейки памяти данных к которой требуется обратиться косвенным способом адресации при выполнении операции.
Блок Арифметико - Логическое Устройство - это восьмиразрядное устройство, выполняющее арифметические и логические операции над данными, находящимися в рабочем регистре и в регистре памяти данных. АЛУ состоит из двух регистров, содержащих данные для обработки, сумматора и блока формирования признаков результата.
Аккумулятор - это восьмиразрядный рабочий регистр W в который загружаются данные для обработки в АЛУ и может быть помещён результат вычисления.
Все команды, выполняемые микроконтроллером, находятся в памяти программ. По значению 13тиразрядного счётчика команд PC <12:0> происходит выборка команды из адресованной ячейки памяти программ и параллейная загрузка в регистр команд. Счётчик команд выполняет приращение на единицу в такте Q4 каждой машинной команды. Каждая машинная команда выполняется за четыре такта. Все команды выполняются за один машинный цикл, кроме команд условия, в которых получен истинный результат и инструкций изменяющих значение счётчика команд.
Данная схема предназначена для выполнения арифметической операции вычитания с использованием косвенного метода адресации данных.
Команда MOVLW - на схеме показана оранжевым цветом. В такте Q1 код команды 11 0000 из регистра команд поступает на дешифратор команд и по коду 11 третий канал мультиплексора данных подключается к регистру команд. В такте Q2 восьмиразрядная константа из регистра команд поступает на мультиплексор данных и с него на регистр В. В такте Q3 константа из регистра В поступает на АЛУ где, по коду 0000 с логики управления с ним выполняется операция логического умножения с константой 0FFh. В такте Q4 результат передается на регистр W и защёлкивается в нём по сигналу синхронизации с логики управления.
Команда MOVWF - на схеме показана зелёным цветом. В такте Q1 код команды 00 0000 1 из регистра команд поступает на дешифратор команд и по коду 00 младший канал мультиплексора адреса подключается к регистру команд. Из него семиразрядный адрес операнда поступает на мультиплексор адреса одновременно с двумя старшими битами из регистра STATUS и мультиплексор адреса формирует 9тиразрядный адрес ячейки памяти данных. В такте Q2 8миразрядная константа из адресованной ячейки памяти данных передаётся на мультиплексор данных который закрыт, согласно коду 0000, а значение регистра W передаётся на регистр А. В такте Q3 8миразрядная константа из регистра А поступает на АЛУ где с ним выполняется операция логического умножения с константой 0FFh. В такте Q4, согласно биту направления = 1, результат передаётся в адресованную ячейку памяти данных и защёлкивается там по сигналу синхронизации с логики управления.
Команда SUBWF - на схеме показана красным цветом. В такте Q1 код команды 00 0010 d из регистра команд поступает на дешифратор команд и по коду 00 младший канал мультиплексора адреса подключается к регистру команд. Из него семиразрядный адрес операнда 000 0000 поступает на мультиплексор адреса. Одновременно из регистра FSR поступает 8миразрядный адрес операнда вместе со старшим битом из регистра STATUS и мультиплексор адреса формирует 9тиразрядный адрес ячейки памяти данных косвенным способом. В такте Q2 8миразрядная константа из адресованной ячейки ОЗУ поступает на мультиплексор данных, а с него на регистр В, а значение регистра W поступает на регистр А. В такте Q3, по коду 0010 логики управления, значения передаются на сумматор в дополнительные кодах где затем складываются. Блок Формирования Признака Результата формирует признак нулевого результата по формуле: Если логическое произведение инверсных значений всех разрядов результата равно единице то бит Z в регистре STATUS будет равен 1. В такте Q4 результат поступает в регистр - адресат, согласно биту < d > в коде команды и защёлкивается там по сигналу синхронизации с логики управления.
Команда BTFSS -на схеме показана жёлтым цветом. В такте Q1 код команды 01 1101 0 из регистра команд поступает на дешифратор команд и по коду 01 первый канал мультиплексора адреса подключается к регистру команд. Из него семиразрядный адрес операнда поступает на мультиплексор адреса одновременно с двумя старшими битами из регистра STATUS и мультиплексор адреса формирует 9тиразрядный адрес ячейки памяти данных. В такте Q2 8миразрядная константа из адресованной ячейки поступает на мультиплексор данных, который пропускает её на регистр В. В такте Q3, происходит анализ бита, номер которого указан в коде команды. В такте Q4 если бит равен нулю то счётчик команд увеличивается один раз, а если равен единице то счётчик команд увеличивается два раза.
INCF - на схеме показана синим цветом. В такте Q1 код команды 00 1010 d из регистра команд поступает на дешифратор команд и по коду 00 младший канал мультиплексора адреса подключается к регистру команд. Из него семиразрядный адрес операнда поступает на мультиплексор адреса одновременно с двумя старшими битами из регистра STATUS и мультиплексор адреса формирует 9тиразрядный адрес ячейки памяти данных. В такте Q2 из адресованной ячейки памяти данных 8миразрядная константа поступает на мультиплексор данных, а из него на регистр В. В такте Q3 значение регистра В поступает на сумматор и по коду 1010 с логики управления увеличивается на единицу. В такте Q4 результат поступает в регистр - адресат, согласно биту < d > в коде команды и защёлкивается там по сигналу синхронизации с логики управления.
Команда MOVF - на схеме показана тёмно - зелёным цветом. В такте Q1 код команды 00 1000 d из регистра команд поступает на дешифратор команд и по коду 00 младший канал мультиплексора адреса подключается к регистру команд. Из него семиразрядный адрес операнда поступает на мультиплексор адреса одновременно с двумя старшими битами из регистра STATUS и мультиплексор адреса формирует 9тиразрядный адрес ячейки памяти данных. В такте Q2 из адресованной ячейки памяти данных 8миразрядная константа поступает на мультиплексор данных, а из него на регистр В. В такте Q3 8миразрядная константа из регистра А поступает на АЛУ где с ним выполняется операция логического умножения с константой 0FFh. В такте Q4 результат поступает в регистр - адресат, согласно биту < d > в коде команды и защёлкивается там по сигналу синхронизации с логики управления.
Команда GOTO - на схеме показана коричневым цветом. В такте Q1 код команды 10 1 из регистра команд поступает на дешифратор команд и выбирается счётчик команд. В такте Q2 11тиразрядный адрес из регистра команд поступает на счётчик команд. В такте Q3 в счётчик команд загружается новая константа. В такте Q4 происходит выборка адресованной ячейки.
Трудно представить сферу современной деятельности человека, где не использовались бы данные устройства. Телефоны, телевизоры, жидкокристаллические мониторы, кондиционеры, холодильники, микроволновые печи, новогодние гирлянды, компьютеры и многое другое не могут работать без микроконтроллеров. Микроконтроллеры намного лучше своих предшественников: ламп и полупроводников. Они намного меньших размеров и обладают большей производительностью.
В процессе выполнения курсовой работы были разработаны и описаны:
- Программа для работы микроконтроллера PIC16F8xA.
- Схема электрическая структурная микроконтроллера PIC16F8xA.
Применение микроконтроллеров в технике очень актуально. Так как они существенно ускоряют работу поставленной задачи. Отсюда и важность их изучения и применения в устройствах.
Валерий Станиславович Яценков Микроконтроллеры Microchip. Практическое руководство.
Майкл Предко Справочник по PIC - микроконтроллерам.
Техническое описание микроконтроллера PICMICRO среднего семейства.
Лист 1. Схема электрическая, структурная микроконтроллера.
Идея создания системы удаленного управления и контроля устройств. Разработка электрической принципиальной и структурной схемы. Обоснование выбора микроконтроллера и чипа ENC28J60. Обоснование выбора и отладки среды моделирования, программы и компилятора. курсовая работа [3,5 M], добавлен 26.08.2014
Составление схемы электрической структурной и функциональной. Описание элементной базы: микроконтроллер PIC16F88, микросхема DS18B20, ЖК-индикатор MT10T9. Описание схемы электрической принципиальной, главные элементы. Правила работы с устройством. контрольная работа [1,2 M], добавлен 06.12.2013
Разработка структурной схемы устройства управления учебным роботом. Выбор двигателя, микроконтроллера, микросхемы, интерфейса связи и стабилизатора. Расчет схемы электрической принципиальной. Разработка сборочного чертежа устройства и алгоритма программы. курсовая работа [577,8 K], добавлен 24.06.2013
Выбор и описание прототипов разрабатываемого устройства. Разработка структурной и принципиальной схемы. Обоснование программного обеспечения, используемого в разработке продукта. Моделирование устройство. Формирование программы для микропроцессора. курсовая работа [2,0 M], добавлен 10.11.2014
Рассмотрение структурной схемы микропроцессорной системы обработки данных. Описание архитектуры микроконтроллера ATmega161. Расчет оперативного запоминающего устройства. Строение, назначение адаптера параллельного интерфейса, способы его программирования. курсовая работа [621,5 K], добавлен 24.09.2010
Проблема охлаждения в компьютере. Выбор и описание прототипов разрабатываемого устройства. Разработка структурной и принципиальной схемы. Разработка программного обеспечения, его выбор и обоснование. Моделирование работы исследуемого устройства. курсовая работа [2,7 M], добавлен 10.11.2014
Распределение функций между аппаратной и программной частями микропроцессорной системы. Выбор микроконтроллера, разработка и описание структурной, функциональной и принципиальной схемы. Выбор среды программирования, схема алгоритма и листинг программы. курсовая работа [304,4 K], добавлен 17.08.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Составление и описание схемы электрической структурной разрабатываемого микроконтроллера курсовая работа. Программирование, компьютеры и кибернетика.
Курсовая работа по теме Инфляция. Ее особенности в России
Курсовая работа по теме Государственная политика перераспределения расходов
Доклад: Парниковый эффект
Анатомия И Физиология Человека Реферат
Недействительные Сделки Диссертация
Дипломная Работа Новизна
Контрольная работа: Формирование целей организации кондитерский цех
Виды Налоговых Правонарушений Реферат
Сочинение по теме Жанровое своеобразие драмы «Гроза»
Контрольная работа: Экономические программы русского освободительного движения первой половины XIX века
Реферат Обзор
Курсовая работа по теме Изменение когнитивных возможностей в среднем возрасте
Контрольная Работа На Тему Логика В Системе Гуманитарной Культуры И Юриспруденции
Курсовая работа по теме Difficulties in Translation of Publicistic Headlines and their Pragmatic Aspect
Дипломная работа: Экономическая и организованная международная преступность. Скачать бесплатно и без регистрации
Учебное Пособие На Тему Менеджмент Туризма
Эссе На Тему Кино Өнер Саласы
Реферат: Символы в романе И.С.Тургенева "Отцы и дети"
Состав Субъектов Рф Введение Контрольная Работа
Курсовая работа по теме Форми підприємницької діяльності (господарювання в аграрній сфері)
Политика и власть - Политология презентация
Участие защитника в ознакомлении с материалами дел - Государство и право курсовая работа
Аналітичний огляд розміщення продуктивних сил Львівської області - География и экономическая география курсовая работа