Главная
страница 1страница 2 ... страница 12страница 13
Бояринов А.Е., Дьяков И.А.

АРХИТЕКТУРА МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕМЕЙСТВА MCS-51

Конспект лекций по курсам

«Микропроцессоры в системах контроля», «Микропроцессорная техника»

«Микропроцессорные средства и системы»

для студентов всех форм обучения специальностей

072000 – Стандартизация и сертификация

210200 – Автоматизация технологических процессов

230104 – Системы автоматизированного проектирования

Тамбов 2005

СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ 4

1. СТРУКТУРА МИКРОКОНТРОЛЛЕРА INTEL 8051 4

1.1. Организация памяти 6

1.2. Арифметико-логическое устройство 8

1.3. Резидентная память программ и данных 9

1.4. Аккумулятор и регистры общего назначения 10

1.5. Регистр слова состояния программы и его флаги 10

1.6. Регистры-указатели 12

1.7. Регистры специальных функций 12

1.8. Устройство управления и синхронизации 13

1.9. Параллельные порты ввода/вывода информации 13

1.10. Таймеры/счетчики 15

1.11. Последовательный порт 19



1.11.1. Регистр SBUF 20

1.11.2. Режимы работы последовательного порта 20

1.11.3. Регистр SCON 21

1.11.4. Скорость приёма/передачи 22

1.12. Система прерываний 24



2. СИСТЕМА КОМАНД МИКРОКОНТРОЛЛЕРА INTEL 8051 28

1.13. Общие сведения 28



1.13.1. Типы команд 29

Приняты следующие обозначения: 29



2.1.2. Типы операндов 30

2.1.3. Способы адресации данных 32

2.1.4. Флаги результата 33

2.1.5. Символическая адресация 34

1.14. Команды передачи данных 35



2.2.1. Структура информационных связей 35

2.2.2. Обращение к аккумулятору 35

2.2.3. Обращение к внешней памяти данных 36

2.2.4. Обращение к памяти программ 36

1.14.1. Обращение к стеку 37

1.15. Арифметические операции 37

1.16. Логические операции 41

Исключающее ИЛИ 44

1.17. Команды передачи управления 44

2.5.1. Длинный переход 45

2.5.2. Абсолютный переход 45

2.5.3. Относительный переход 45

2.5.4. Косвенный переход 46

2.5.5. Условные переходы 46

WAIT: CJNE A, P0, WAIT 46



2.5.6. Подпрограммы 49

1.18. Операции с битами 50

Контрольные вопросы 51

ЛИТЕРАТУРА 52

Приложение СИСТЕМА КОМАНД INTEL 8051 53

ВВЕДЕНИЕ


С 80-х годов 20 века в микропроцессорной технике выделился самостоятельный класс интегральных схем – однокристальные микроконтроллеры, которые предназначены для встраивания в приборы различного назначения. От класса однокристальных микропроцессоров их отличает наличие внутренней памяти, развитые средства взаимодействия с внешними устройствами.

Широкое распространение получили 8-разрядных однокристальные микроконтроллеры семейства MCS-51. Это семейство образовалось на основе микроконтроллера Intel 8051, получившего большую популярность у разработчиков микропроцессорных систем контроля благодаря удачно спроектированной архитектуры. Архитектура микроконтроллера это совокупность внутренних и внешних программно доступных аппаратных ресурсов и системы команд.

В последствии фирма Intel выпустила около 50 моделей на базе операционного ядра микроконтроллера Intel 8051. Одновременно многие другие фирмы, такие как Atmel, Philips начали производство своих микроконтроллеров разработанных в стандарте MCS-51. Существует также и отечественный аналог микроконтроллера Intel 8051 - микросхема К1816ВЕ51.

1.СТРУКТУРА МИКРОКОНТРОЛЛЕРА INTEL 8051


Микроконтроллер Intel 8051 выполнен на основе высокоуровневой n-МОП технологии. Его основные характеристики следующие:

  • восьмиразрядный центральный процессор, оптимизированный для реализации функций управления;

  • встроенный тактовый генератор (максимальная частота 12 МГц);

  • адресное пространство памяти программ - 64 Кбайт;

  • адресное пространство памяти данных - 64 Кбайт;

  • внутренняя память программ - 4 Кбайт;

  • внутренняя память данных - 128 байт;

  • дополнительные возможности по выполнению операций булевой алгебры (побитовые операции);

  • 32 двунаправленные и индивидуально адресуемые линии ввода/вывода;

  • 2 шестнадцатиразрядных многофункциональных таймера/счетчика;

  • полнодуплексный асинхронный приемопередатчик (последовательный порт);

  • векторная система прерываний с двумя уровнями приоритета и пятью источниками событий.



Рисунок 1 - Структурная схема микроконтроллера Intel 8051

Основу структурной схемы (рис. 1) образует внутренняя двунаправленная 8-разрядная шина, которая связывает между собой основные узлы и устройства микроконтроллера: резидентную память программ (RPM), резидентную память данных (RDM), арифметико-логическое устройство (ALU), блок регистров специальных функций, устройство управления (CU), параллельные порты ввода/вывода (P0-P3), а также программируемые таймеры и последовательный порт.


1.1.Организация памяти


Данный микроконтроллер имеет встроенную (резидентную) и внешнюю память программ и данных. Резидентная память программ (RPM) имеет объем 4 Кбайт, резидентная память данных (RDM) – 128 Байт.

В зависимости от модификации микроконтроллера RPM выполняется в виде масочного ПЗУ, однократно программируемого либо репрограммируемого ПЗУ.

При необходимости пользователь может расширять память программ установкой внешнего ПЗУ. Доступ к внутреннему или внешнему ПЗУ определяется значением сигнала на выводе ЕА (External Access):

EA=VCC (напряжение питания) - доступ к внутреннему ПЗУ;

EA=VSS (потенциал земли) - доступ к внешнему ПЗУ.

Внешняя память программ и данных может составлять по 64 Кбайт и адресоваться с помощью портов P0 и P2. На рис.2 представлена карта памяти Intel 8051.



Рисунок 2 - Организация памяти Intel 8051

Строб чтения внешнего ПЗУ - (Program Store Enable) генерируется при обращении к внешней памяти программ и является неактивным во время обращения к ПЗУ, расположенному на кристалле.

Область нижних адресов памяти программ (рис. 3) используется системой прерываний. Архитектура микросхемы INTEL 8051 обеспечивает поддержку пяти источников прерываний. Адреса, по которым передается управление по прерыванию, называются векторами прерывания.



Рисунок 3 - Карта нижней области программной памяти


следующая страница >>
Смотрите также:
Конспект лекций по курсам «Микропроцессоры в системах контроля», «Микропроцессорная техника»
1085.32kb.
13 стр.
Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов специальности 220100 Вычислительная техника, системы, комплексы и сети
3242.49kb.
63 стр.
Конспект лекций Таганрог 2001 (075. 8) Механцев Е. Б
666.88kb.
4 стр.
Конспект лекций по дисциплине «Конфекционирование материалов» предназначен для студентов среднего специального образования по специальностям 2808 (260903) «Моделирование и конструирование швейных изделий»
718.37kb.
4 стр.
Программа учебной дисциплины «микроконтроллеры и микропроцессоры в системах управления» Направление подготовки
104.72kb.
1 стр.
Конспект лекций по дисциплине вгипу, 2009 Конспект лекций по дисциплине «Автоматизированные системы управления на автомобильном транспорте»
795.11kb.
3 стр.
Конспект лекций (26 часов). Тема 12. Национальная экономика и ее важнейшие показатели Предмет и цели макроэкономики
1703.64kb.
7 стр.
The Ray-Trace Game Часть I. Общие сведения Предыстория
91.23kb.
1 стр.
Конспект лекций Специальность 072200 «Моделирование и исследование операций в организационно-технических системах»
1122.33kb.
7 стр.
Микропроцессоры и системные платы
673.33kb.
2 стр.
Конспект лекций для студентов 5 курса специальности 092. 202. «Электрический транспорт»
861.03kb.
4 стр.
Микропроцессорная релейная защита воздушных линий электропередачи напряжением 6 ÷ 10 кв сущность проекта
27.59kb.
1 стр.