Электроника2-Лабораторные-2013

Электроника и микропроцессорная техника. Цифровая техника

Методические указания к лабораторному практикуму

Генера-			Счетчик		Дешиф-		RS
тор					ратор		тригер

Схема

запуска

Рисунок 2 Структурная схема логического автомата на базе счетчика,

дешифратора и RS триггера

1.2.3 Дополнительное задание

В отчете представить:

расчет параметров задающего генератора;

таблицу состояний всех используемых цифровых компонентов

1.2.4 Контрольные вопросы

1.Какой максимальный коэффициент разветвления в вашей схеме?

2.Как изменится потребляемая мощность вашего устройства при смене вида логики?

3.Укажите типы триггеров.

4.Укажите типы счетчиков.

5.Нарисуйте таблицу состояний используемых логических элемен-

тов

6.Укажите на электрической принципиальной схеме элементы, от-

вечающие за точность установки временных интервалов.

11

Электроника и микропроцессорная техника. Цифровая техника

Методические указания к лабораторному практикуму

1.3 Лабораторная работа №2. Импульсные цифровые элемен-

ты

К импульсным устройствам цифровой техники относятся и одновибра-

торы, мультивибраторы, таймеры.

1.3.1 Задание к лабораторной работе:

На базе логических элементов и одновибраторов построить логический автомат вырабатывающий последовательность импульсов в соответствии с заданием.

1.3.2 Рекомендации по схемотехническому решению

Для решения поставленной задачи можно использовать следующий подход (Рисунок 3). По сигналу схемы запуска одновибратор 1 вырабатывает импульс задержки. Обновибратор 2 по фронту импульса задержки вырабаты-

вает импульс заданной длительности. Для данного схемотехнического реше-

ния сигнал остановки логического автомата не требуется.

Схема

запуска

Одновибратор 1

. . .

Одновибратор 1

Одновибратор 2

. . .

Одновибратор 2

Рисунок 3 Структурная схема логического автомата на базе

одновибраторов

1.3.3 Дополнительное задание

1. В отчете представить расчет параметров задержек.

12

Электроника и микропроцессорная техника. Цифровая техника

Методические указания к лабораторному практикуму

2. Сравнить точность задания временных интервалов выходных сигна-

лов логического автомата в сравнении с 1 лабораторной работой.

1.3.4 Контрольные вопросы

1.Нарисуйте временную диаграмму работы одновибратора.

2.Как увеличить точность установки временных интервалов?

3.Сравните схему из 1 лабораторной работы со схемой текущей ла-

бораторной работы. Укажите достоинства и недостатки данных технических решений.

13

Электроника и микропроцессорная техника. Цифровая техника

Методические указания к лабораторному практикуму

1.4 Лабораторная работа №3. Логический автомат с ПЗУ

К микросхемам памяти относятся микросхемы ПЗУ и ОЗУ. Для по-

строения логического автомата целесообразно использовать ПЗУ.

1.4.1 Задание к лабораторной работе:

На базе счетчика и ПЗУ построить логический автомат вырабатываю-

щий последовательность импульсов в соответствии с заданием.

1.4.2 Рекомендации по схемотехническому решению

Для решения поставленной задачи можно использовать следующее схемотехническое решение (Рисунок 4). Генератор вырабатывает импульсы с частотой обеспечивающей заданный шаг следования импульсов логического автомата. Счетчик преобразует последовательность импульсов в двоичный код. Двоичный код выбирает в ПЗУ данные, соответствующие текущему со-

стоянию выходных сигналов. Сигнал остановки логического автомата можно взять с выхода ПЗУ.

Генера-			Счетчик		ПЗУ
тор

Схема

запуска

Рисунок 4 Структурная схема логического автомата на базе ПЗУ

1.4.3 Дополнительное задание

1. В отчете представить таблицу данных для программирования ПЗУ.

14

Электроника и микропроцессорная техника. Цифровая техника

Методические указания к лабораторному практикуму

2. Подготовится к ответу на вопрос о принципе программирования

ПЗУ.

3. Генератор собрать с использованием кварцевого резонатора.

1.4.4 Контрольные вопросы

1.Укажите эксплуатационные отличия генератора использующего кварцевый резонатор.

2.Перечислите типы ПЗУ.

3.Перечислите виды ОЗУ.

4.Назовите временные характеристики микросхем памяти.

5.Назовите типы выходных каскадов цифровых схем.

6.Сравните схему из 1 и 2 лабораторных работ со схемой текущей лабораторной работы. Укажите достоинства и недостатки данных технических решений.

15

Электроника и микропроцессорная техника. Цифровая техника

Методические указания к лабораторному практикуму

2 Микропроцессоры

Микропроцессоры появились как универсальное логическое объедине-

ние элементов цифровой электроники (логический автомат), работающее по программе. Разработчик уже не разрабатывает схему нового устройства, а

берет готовое устройство и пишет для него программу. Это резко сократило время на разработку новых устройств или их модернизацию. Микропроцес-

сор КР580ВМ80 (Intel 8080) был первым из микропроцессоров в сегодняш-

нем понимании этого вопроса. Из него выросли как персональные компьюте-

ры 80i86/80i186/80i286/80i386/80i486/Pentium/и т.д., так и ОЭВМ. Его досто-

инством для учебных целей в том, что его язык программирования (Ассемб-

лер) содержит все виды команд и достаточно прост, кроме того каждый его режим работы подкрепляется отдельной микросхемой (контроллером).

Лабораторные работы выполняются на учебно-отладочном устройстве

(УОУ), выполненном на базе универсальной микроЭВМ (КР580ВМ80/Intel 8080). Устройство предназначено для создания микропроцессорных систем различного назначения и для отладки их программного обеспечения.

В УОУ применен восьмиразрядный микропроцессор (МП) типа КР580ИК80А и оперативно запоминающее устройство (ОЗУ) на интеграль-

ных микросхемах (ИС) типа КР565РУ2А емкостью 2 кбайта с адресным по-

лем 800016+87FF16 в шестнадцатеричном коде.

Для осуществления диалога пользователя с УОУ предусмотрены кла-

виатура и цифровой дисплей, действие которых обеспечивается программой-

объемом 1 кбайт, записанной в перепрограммируемое постоянное запоми-

нающее устройство типа К573РФ2 емкостью 2 кбайта (000016…03FF16).

Клавиатура содержит 25 клавиш. С помощью верхней правой клавиши формируется аппаратный сигнал сброса для МП, управление остальными клавишами производится с помощью интегральной микросхемы интерфейса типа КР580ИК55, которая, кроме того, может использоваться для целей вво-

16

Электроника и микропроцессорная техника. Цифровая техника

Методические указания к лабораторному практикуму

да-вывода. Верхний и правый ряды клавиш содержат командные клавиши УОУ. Остальные 16 клавиш служат для ввода в УОУ шестнадцатеричных цифр.

Цифровой дисплей выполнен на восьми светодиодных семисегментных индикаторах. Его действие основано на принципе прямого доступа к памяти.

На индикаторах отображается содержимое ячеек ОЗУ с адресами

83F816…83FF16 (ячейка с адресом 83F816 соответствует левому знаку дис-

плея).

Для контроля состояния триггеров (флажков) нуля и переноса МП пре-

дусмотрены два светодиода – “Z” и “С” соответственно.

Основная функция монитора - загружать в ОЗУ УОУ программу поль-

зователя, выполнять программу пользователя в режиме отладки (в пошаго-

вом режиме, либо с остановкой по заданным условиям), осуществлять прогон программы пользователя.

17

Электроника и микропроцессорная техника. Цифровая техника

Методические указания к лабораторному практикуму

2.2 Лабораторная работа № 4. Учебно-отладочное устройство «Электроника-580», регистры микропроцессора, ОЗУ, ПЗУ, ассемблер

2.2.1 Цель работы

Ознакомление со структурой учебной микроЭВМ, картой памяти, ор-

ганами управления и режимами работы.

2.2.2 Краткие сведения из теории

Вся работа микропроцессора КР580ВМ80 (МП) производится в двоич-

ной системе счисления (СС). Информация о работе МП для удобства пользо-

вателя представляется в шестнадцатеричной системе (Таблица 2).

Таблица 2 Соответствие чисел в разных системах счисления

CC (10)	CC (2)	CC (16)	CC (8)	СС (2-10)
0	0000	0	0	0 0000
1	0001	1	1	0 0001
2	0010	2	2	0 0010
3	0011	3	3	0 0011
4	0100	4	4	0 0100
5	0101	5	5	0 0101
6	0110	6	6	0 0110
7	0111	7	7	0 0111
8	1000	8	10	0 1000
9	1001	9	11	0 1001
10	1010	A	12	1 0000
11	1011	B	13	1 0001
12	1100	C	14	1 0010
13	1101	D	15	1 0011
14	1110	E	16	1 0100
15	1111	F	17	1 0101

Перевод из одной системы в другую осуществляется по формуле:

S=P1•K+P2•M+…+PN•N,

18

Электроника и микропроцессорная техника. Цифровая техника

Методические указания к лабораторному практикуму

где Р1, Р2,…,РN – значение разрядов; K, M, N – веса соответствующих разрядов.

Например: 0001 0101(2) = 1•1+0•2+1•4+0•8+1•16=21(10).

2.2.2.1 Язык программирования ассемблер

Программа – последовательность команд, которая выполняет постав-

ленную задачу. Для микропроцессора К580ВМ80 (К580ИК80, К580ВМ80А, i8080) программы пишутся на языке ассемблер. Перечень терминов приведен в таблице (Таблица 3).

	Таблица 3 Обозначения и термины
Адрес	16-разрядное число, присвоенное ячейке памяти в соот-
	ветствии с ее местоположением
Бит	Наименьшая единица информации, которую можно пред-
	ставить (бит может быть в одном из двух состояний, пред-
	ставленных двоичными цифрами «0» или «1»)
Байт	Группа из 8 смежных битов, занимающих одну ячейку па-
	мяти
Команда	Операция, указание на выполнение которой может полу-
	чить ЭВМ
Слово	Группа из 16 смежных битов, занимающих две последова-
	тельные ячейки памяти (2 байта)
nnnn B	nnnn представляет двоичное число
nnnn D	nnnn представляет десятичное число
nnnn Q (nnnn O)	nnnn представляет восьмеричное число
nnnn H	nnnn представляет шестнадцатеричное число

2.2.2.2 Организация ЭВМ, основные компоненты

Для программиста ЭВМ состоит из следующих компонент:

–семь рабочих регистров, которые участвуют в выполнении команд, а

также могут служить для адресации памяти;

–память, в которой содержатся команды или данные; для доступа к информации в память следует указать адрес;

19

Электроника и микропроцессорная техника. Цифровая техника

Методические указания к лабораторному практикуму

–счетчик команд, содержимое которого указывает на команду, которая будет выполняться следующей;

–стековый указатель – регистр, который дает возможность использо-

вать определенные участки памяти как стеки; стеки используются при вы-

полнении подпрограмм и обработке прерываний.

2.2.2.3 Рабочие регистры микропроцессора

Микропроцессор К580ИК80 имеет в своем составе аккумулятор и 6 до-

полнительных рабочих 8-битовых регистров. По договоренности, к этим ре-

гистрам можно обращаться через буквы B, C, D, E, H, L и A (для аккумулято-

ра) соответственно. При некоторых операциях происходит ссылка на рабочие регистры, которые соединены в пары и к которым обращаются посредством букв B, D, H, PSW. Эти соответствия показаны следующим образом (Таблица

4).

Таблица 4 Регистры микропроцессора МП КР580ВМ80

Регистровая пара	Регистры
B	B и C (0 и 1)
D	D и E (2 и 3)
H	H и L (4 и 5)
PSW	A и флаги (см. ниже)

Регистровая пара PSW (слово состояния программы) соответствует ре-

гистру А (аккумулятору) и специальному байту F, отражающему текущее со-

стояние битов флагов.

Счетчик команд (СК) представляет собой 16-битовый регистр, доступ-

ный для программиста, содержимое которого указывает адрес следующей выполняемой команды.

20