Өндірістік микроконтроллер АТ90SС51А

Home » Рефераттар » Өндірістік микроконтроллер АТ90SС51А
Рефераттар Комментариев нет

Ендігі қарастыруды АТ90SС51А микропроцессор негізінде жүргізу дұрыс деп санаймын. Бұл американдық ATMEL фирмасының бір кристалды микроконтроллерлер әулетәнің өкілі болып танылады.

Микросхема стандартты DIP-денесінде орындалады, 20 шығуы бар. Микросхеманы қоректену кернеуі +5 В. Қоректену кернеудің руқсатты айырмасы 2,7 В-тан 6 В-қа дейін. Қарастырудағы микросхеманың негізгі жетістігі – командалар жүйесі бойынша кең тараған MCS-51 (кеңес аналогы 1816ВЕ51) Intel микросхемасымен сыйысушылығы.

Өңдеушілер қойған негізгі есеп – аналогпен максималды сыйысушы бірақ мөлшері кіші және қолдануда қолайлы микросхемна даярлау. Бұл мақсатқа жету үшін төрт енгізу/шығару порттан екеуінен, сыртқы жедел жадынан және турақты сақтау құрылғыдан бастарты. Бұл микросхемада сыртқы микросхемаларды қажет ететін режимдерден бастарты, такттік генераторды контроллердің денесіне орналастырды да командаларды жады ретінде электр қайтадан бағдарламаланатын турақты сақтау құрылғыны қолданды. Сөйтіп бағдарламалық қамтамаасыз етуді оңай және жылдам өзгертуге мүмкіндік бар.

Орталық микропроцессордың негізі болып арифметикалық құрылғы болып табылады. Бұл құрылғыда арифметикалық және мәліметтерді жылжыту операциялары орындалады. Операциялық бөлімнің құрамына жалпы міндетті регистрлер және негізгі жұмыс регистрі кіреді (аккумулятор). Басқару бөлігінің құрамына командалар регистрі (RK), команда дишефраторы (ДШК), басқару құрылғы (УУУ), команда санауышы (CK) және тактілік импульстер генераторы (ГТИ).

Командаларды орындау реті:

  • Команда санауышының мазмұны адрес шинасына беріледі.
  • ПЗУ-дан команда құруды мәліметтер шинасы арқылы RK-ға беріледі.
  • ДШК-дан кодтық информациясы орындалады және басқару құрылғы команда орындау сигналдарын өңдейді.
  • Операндтарды даярлау және орналастыру іске асырылады.
  • АЛУ аккумулятор (А) және ROН арқылы операциялар орындалады.

Командаларды орындау кезінде СK келесі команда адресін құрады. Команда ПЗУ-дан таңдап алынады. Адрес жәе мәліметтер шиналарымен қатар жүйелік магистраль құрамына басқару шинасы кіреді. Бұл шина арқылы процессор жедел жадын шығару сыртқы құрылғыларды басқарады. Орталық процессормен сыртқы құрылғылар арасыда ақпарат алмасудың үш әдісі қолданылады:

  • Бағдарламалық – бағдарлама енгізу және шығару командаларды туындайды. Бұл әдістің жетістігі – қарапайымдылығы. Кемшілігі –сыртқы құрылғылардың алмасуға дайындығын күту уақыты және қажетті уақыт ішінде алмасу процесін іске асыру.
  • Бағдарламалық үзіліс – арнайы үзіліске сұраныс бойынша МП ағымындағы командалар орындалғаннан кейін үзілістерге қызмет ету подпрогрмманы орындайды. Содан кейін негізгі программаны орыдауға кіріседі.
  • Тікелей жадыға жету – микропроцессор сұраныста кейін жұмысын тоқтатады және жүйелік магистральдан ажыратылады. Жедел жадымен сыртқы құрылғы арасында ақпарат алмасу арнайы контроллер орындайды. Бұл әдіс үлкен ақпарат блоктарымен алмасу кезінде қолданылады.

Осы құрылғының негізгі компоненті ретінде бір кристалды микроконтроллер қолданылады. Микроконтроллер ретінде АТ90SС51А сериясына жататын К1816ВЕ751 (8751Н) микроконтроллерін қолданылу ұсынылады. Оның басқа микроконтроллерден артықшылығы оның құрамына программалантын ПЗУ мен ОЗУ-дың біріктірілуі болып табылады. ПЗУ көлемі оған әр түрлі жағдайларға бейімделген бірнеше программаны жазып қоюға мүмкіндік береді.

2 Суретте АТ90SС51А микросхеманың құрылымдық схемасы келтірілген.

К580 сериялы микропроцессорды қолдануда зауатты үзіліспен басқару құрылғысы орталық процессорлар (бес микросфера) бөлек паралельді интерфейс, программаланатын таймер, қолданбалы программаны сақтайтын ПЗУ және стекті ұйымдастыру ОЗУ-нан тұру керек. Негізінен біркристалды микроконтроллерлерді қолданған ыңғайлы әрі тиімді, себебі жоғарыда аталып кеткен құрылғылар бір микросхемада орындалған тек бір ғана қорек көзін қажет етеді.

Өте жетік дамыған команда жүйесі мен көпфункционалды таймерлі АТ90SС51А ұялы  микросхемаларды қолдану ең тиімді тәсіл болып табылады. КМОП технологиясы бойынша орындалатын К1816ВЕ751 сериялы ППЗУ типті микросхемаларды қолдану ең үнемді нұсқа болып табылады, оның себебі басқа АТ90SС51А ұялы микроконтроллерінен артықшылығы оның құрамына программаланатын ПЗУ-дың кіруі. Бұл бізге қажетті жайдайда ПЗУ-ға жазылған программаға өзгеріс енгізуге мүмкіндік береді. Кемшілігі басқа АТ90SС51А ұялы микроконтроллерінен тоқ көзін көп пайдаланады.

kazortaAT

            Сурет 2. АТ90SС51А микроконтроллердің құрылымдық схемасы

АТ90SС51А микросхеманы қолдану артықшылығына рұқсатсыз көшіруден қолданушы бағдарламасын қорғау режимының бар болуы жатады. Егер АТ90SС51А микроконтроллер үшін бағдарламаны өңдеу барысында микросхеманың командалар жадына арнайы қорғау битын орнатса ешкім бағдарламаның кодың оқи және көшіре алмайды.

Аталған жетістіктер мен бірге арзан бағасы ($16) бұл процессорды мамандырылған микропроцессорлық жүйелерді даярлауға негізі ретінде қарастыруға мүмкіндік береді.

АТ90SС51А жанұясы бес микросхемадан тұрады, олардың арасындағы ең басты айырмашылығы олардың программалар жадын жүктеу және қолдану қуатында.

Микроконтроллер кристалында кестеде көрсетілген резидент жады программасымен және (РПП және РПД) мәліметтерінен басқа:

  • 8 разрядты орталық процессор (АЛУ-да қосу алу, көбейту және бөлу орындалады);
  • Төрт программаланатын 3 разрядты енгізу/шығару портары (Р0-Р3);
  • Екі 16-биттік көпрежимді таймерлер/счетчигі;
  • Бес векторлы және екі деңгейлі үзіліс жүйесі;
  • Тізбекті интерфейс;
  • Тактілі генератор;

1.5 Микроконтроллердің бағдарламалық моделі

Мәліметтер жадының резидентті төрт жалпы қызметші регистрлер блогінан құрылған, оларды PSW-да RS1 және RS0 биттерін лақтыру немесе орнату арқылы таңдауға болады. 128 программалық басқарылатын қолданушы жалаушалары (адрестері 20Н-2FH регистрлер) және адрестері 30Н-7FH регистрлер, бұларды қолданушы ОЗУ-ы немесе стек ретінде қолдануға болады. Программаланатын кейбір регистрлердің атаулары 5 кестеде келтірілген.

Кесте 1. Регистрлердің атаулары

Регистр Бит 7 Бит 6 Бит 5 Бит 4 Бит 3 Бит 2 Бит 1 Бит 0
Р3 RD WR T1 T0 INT1 INT0 TxD RxD
PSW C AC F0 RS1 RS0 OV P
TCON TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0
IE EA ES ET1 EX1 ET0 EX0
IP PS PT1 PX1 PT0 PX0
SCON SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 T1 R1

Операндтардың белгіленуі:

  • аdd – мәліметтерді қабылдауыгының тікелей 8 разрядты адресі;
  • аds – мәліметтер көзінің тікелей 8 разрядты адресі;
  • аd11- басқаруды беру, тікелей 11 разрядты адрес;
  • аd16 — басқаруды беру, тікелей 16 разрядты адрес;
  • bit – биттің 8 разрядты тікелей адресі;
  • #d — разрядты мәліметтер;
  • #d16 – 16 разрядты операнд;
  • rel – 8 разрядты таңбалы жылжыту байты.

Үзілісті басқару құрылғысының  функционалдық схемасы біркристалды Intel 8751H микроконтроллерінде құрылған [9-11]. Программа жадысы ретінде резиденттік ПЗУ қолданылады. Қоңырауды басқарушы сигнал Р3 портының Р3.0 шығысы арқылы шығарылады. Осы сигнал реленің контактілерін  тұйықтайды. Осы кезде жоғарғы кернеу көзіне қоңырау тұйықталады. Кернеу көзі 220В құрайды. Р0, Р1 және Р3 порттарына дишифратор (К514ИД1) көмегімен цифрлық индикаторлар (АЛС324А) қосылады. Бұл индикаторлар ағымдағы уақытты көрсетеді. Ағымдағы уақытты түзету үшін екі батырма қолданамыз. Олар сәйкесінше Т0 және Т1 кірістеріне жалғанған. Т0 және Т1 кірістері арқылы сағат пен минутты түзету сигналы беріледі. Демалыс күндері қоңырау шылдырын болдыртпау үшін арнайы батырма қолданылады. Микроконтроллерге BQ1, BQ2 порттары арқылы жиілігі 12 мГц құрайтын кварцтық резонатор қосылады. Біз өзіміздің жобаланатын  құрылғымызда программалатын ПЗУ-ды қолданғандықтан бастапқы программаға өзгерістер немесе түзетулер енгізуімізге мүмкіндік бар.

Таймер күйінде жұмыс істегенде T/C мәні әр машиналық циклде кварц тазалығы 12 МГц бойынша әр 1 мкс кезінде инкременттеледі.

Санауыш оқиғасы күйінде жұмыс істегенде T/C мәні кіріс кезінде берілетін ТО (Р3.4) немесе Т1 (Р3.5), сыртқы кіруші сигналдың 1-ден 0-ге ауысуымен инкременттеледі. Кіріс сигналдарының есептеудің максималды тазалығы 500 кГц, мәнінің ұзақтығы 1-1мкс кем емес.

T/C мазмұны санауыш оқиғасы ретінде жұмыс істеу кезінде және үзіліс жүйәсінің таймерлер араласуын ұйымдастыру үшін TMOD регистрлері және TCON  қолданылады. М1 және М0 биттері арқылы T/C0 және T/C1 төрт қажетті  режим беріледі.

Режим 0. Таймер регистрінің разряды 13 бит. «Барлық бірліктер» күйінен «барлық нолдер» күйіне ауысу кезінде TF жалаулары орнатылады. T/C жұмысына TR=1 немесе GATE=0, немесе  INT=1     болғанда рұқсат беріледі.

Режим 1. 0 режимінен айырмашылығы таймер регистрі 16 бит разрядты болады.

Режим 2. TL 8-биттік автожүктеу таймер санауышы секілді жұмыс істейді. ТН мәнінің әрқашан толуы кезінде TL-ге ТН мәні әрқашан ауыстырылуы қажет.

Режим 3. TL0 8-биттік Т/С секілді жұмыс істейді және оның режимі Т/С0 басқару биттерімен анықталады. ТН0 тек 8-биттік таймер секілді TR1 басқару битімен және TF1 жалаушаның қолданылуымен жұмыс істейді.

Құрылғының схемасында АТ90SС51А ұялы микроконтроллері қолданылады. Бұл микроконтроллерді қоректендіру үшін тұрақты ток көзі қолданылады. Ток көзі кернеуі 5В құрайды. Бұл кернеу микроконтроллердің сәйкес кірістеріне беріледі. Сонымен қатар оң патенциалды кернеу Р3 портының Т0 және Т1 кірісіне беріледі.

LEAVE A COMMENT

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.