Программируемый контроллер

 

Программируемый контроллер

Введение

В состав однокристального микроконтроллера ВЕ51 входит 8-разрядный ЦП, управляющее ПЗУ, внутреннее ОЗУ данных, 32 линии прямого ввода-вывода, четыре тестируемых входа, канал последовательного ввода-вывода, два или три 16-разрядных таймера/счетчика и логика двухуровневой системы прерываний с пятью или шестью источниками запросов. Эти средства образуют резидентную часть МК, размещенную непосредственно на кристалле. Базовая организация предоставляет встроенные средства расширения своих ресурсов, которые предусматривают либо реализацию вне кристалла всей памяти программ, либо расширение памяти, имеющейся внутри кристалла до 64К байт. Имеется возможность подключения дополнительной внешней памяти данных в 64К байт. Дальнейшее расширение ресурсов может быть выполнено только с помощью внешних средств.

Для сокращения ширины физического интерфейса большинство логических линий совмещаются. Так, при обращениях к внешней памяти порт Р0 выполняет роль совмещенной шины адреса/данных, а Р2 - шины старшей части адреса. Все выводы порта Р3 выполняют роль линий управления и специального ввода-вывода.

Разрабатываемый контроллер может быть применен в различных областях промышленности, а также в железнодорожной отрасли - в схемах управления, автоматики, и связи.

.Техническое задание

Разработать контроллер, связанный с управляющим компьютером с помощью параллельного интерфейса. Контроллер связан с объектом управления с помощью 4 однонаправленных 8-разрядных портов ввода (передача информации от объекта к контроллеру) и 1 однонаправленного 8-разрядного порта вывода (передача информации от контроллера к объекту). Контроллер должен быть построен на основе микроконтроллера К1816ВЕ31. Программа управления объектом должна передавать управление одной из 4 программ, которые находятся в ПЗУ контроллера.

Разрабатываемый контроллер должен иметь следующую память:

а) ПЗУ программы монитора;

б) ОЗУ данных программы управления объектом объемом 1K байт;

в) ПЗУ резидентных программ управления объектом объемом 4К байт. Адресное пространство указанного ПЗУ логически делится на 4 равные области, по 1К байт на каждую из 4 программ управления объектом.

Адреса 8-разрядных портов связи с объектом управления должны назначаться параллельно (без перерывов в адресном пространстве!) начиная с адреса FFE0H. При этом младшие адреса должны назначаться портам ввода, а следующие более старшие - портам вывода. (Перерыв в адресном пространстве между адресами портов ввода и адресами портов вывода также не допускается.)

Разрабатываемый контроллер получает от управляющего компьютера один байт. Управляющий компьютер передает программу управления объектом по параллельному интерфейсу. Содержимое двух младших бит в байте, умноженное на 1K, указывает на начало одной из 4 областей ПЗУ, в которой находится требуемая программа управления объектом. Таким образом, двоичный код 00 указывает на адрес 5000Н программы управления объектом, а двоичный код 11 указывает на адрес, больший 5000Н на величину С00Н.

В случае, если от управляющего компьютера началась передача данных, контроллер должен прервать исполнение текущей программы (если она выполнялась), принять данные от управляющего компьютера (байт или программу) и передать управление новой программе управления объектом.

Вариант задания:

Интерфейс - параллельный;

Портов ввода - 2;

Портов вывода - 5;

Тип процессора - К1816ВЕ31;

Тип памяти - ПЗУ;

ОЗУ данных - B400Н;

ПЗУ программ - 5000Н;

Порты - FFE0H.

2. Разработка архитектуры

2.1 Распределение адресного пространства

Разрабатываемый контроллер имеет следующую память:

а) ПЗУ программы - монитора;

б) ПЗУ резидентных программ управления объектом;

в) ОЗУ данных программы управления объектом.

Верхняя граница адресного пространства для ПЗУ программы - монитора 0000h. Нижняя граница адресного пространства для ПЗУ программы - монитора определяется объемом программы - монитора (2Kбайт) и равна 07ffh. Для построения ПЗУ программы - монитора используем БИС К573РФ5.

Для ПЗУ резидентных программ управления объектом должно быть выделено указанное в задании адресное пространство 5000h - 5FFFh (4K байт). Для построения ПЗУ резидентных программ управления объектом используем БИС К573РФ8.

Для ОЗУ данных программы управления объектом должно быть выделено адресное пространство - 8400h - 87FFh (1К байт). Для построения ОЗУ данных программы управления объектом используем БИС КР537РУ8А.

Таблица 1 Адресное пространство памяти программ

Диапазон адресовОбъем памяти, байтНазначение0000h - 07FFh2KПЗУ программы - монитора5000h - 5FFFh4KПЗУ резидентных программ управления объектом

Таблица 2 Адресное пространство памяти данных

Диапазон адресовОбъем памяти, байтНазначение8400h - 87FFh1KОЗУ данных программы управления объектомFFE0h - FFE8h 9Порты ввода - вывода и УС

Рисунок 1. Распределение адресных пространств

3. Разработка схемы электрической структурной

Рисунок 2. Структурная схема

4. Разработка схемы электрической принципиальной

.1 Реализация интерфейса связи с управляющим компьютером

микроконтроллер однокристальный программный схема

Для реализации программируемого интерфейса в ПЛК используются микросхемы КР580ВВ55. Обмен информацией между магистралью данных системы и микросхемой KР580BB55A осуществляется через 8-разрядный двунаправленный канал данных (D). Для связи с периферийными устройствами используются 24 линии ввода/вывода, сгруппированные в три 8-разрядных канала PА, PВ и PС, режимы работы которых и направление передачи информации определяются программным способом.

Микросхема имеет три режима работы. В режиме 0 обеспечивается синхронная, программно-управляемая передача данных через два независимых 8-разрядных канала PА и PВ и два 4-разрядных канала PС.

В режиме 1 обеспечивается ввод или вывод информации "в" или "из" периферийного устройства через каналы PА и PВ по специальным сигналам. При этом линии канала PС используются для приема и выдачи сигналов управления обменом информацией.

В режиме 2 обеспечивается возможность обмена информацией с периферийными устройствами через двунаправленный 8-разрядный канал PА по специальным сигналам. Для передачи и приема сигналов управления обменом используются пять линий канала PС. Выбор соответствующего канала и направление передачи информации через канал определяется сигналами А0, А1.

В режиме 1 данные принимаются или передаются параллельно по линии RxD. Передача инициируется всякий раз, когда новые данные записываются в 0FFE8h. Признаком окончания передачи служит установка флага TI. Установка флага RI свидетельствует о готовности введенных данных для считывания из 0FFE8h. Подключен канал А для управления, канал С отвечает за прерывание.

4.2 Построение дешифратора адреса

Дешифратор адреса используется для получения доступа к следующим элементам памяти:

а) ПЗУ программы - монитора;

б) ПЗУ резидентных программ управления объектом;

в) ОЗУ данных программы управления объектом;

г) Порты ввода-вывода.

Дешифратор адреса представляется в виде заранее запрограммированного ПЗУ, микропрограмма представлена в таблице 3.

Таблица 3

Входы ПЗУВыходы ПЗУА15А14А13А12А8-11А4-7А3А2А1A0RDWRCS1CS2CS3CS4CS5CS6U1U0Примечание10~~~~~~~~01111110~~ОЗУ Данных (1К)10~~~~~~~~10111110~~01~~~~~~~~~~111101~~ПЗУ Прогр. (4К)11~~~~0000~~011111001-й порт выв.11~~~~0001~~011111012-й порт выв.11~~~~0010~~011111103-й порт выв.11~~~~0011~~011111004-й порт выв.11~~~~0100~~011111015-й порт выв.11~~~~0101~~101111101-й порт вв.11~~~~0110~~101111002-й порт вв.11~~~~0111~~110111101-й порт 11~~~~1000~~01111111УС111~~~~1001~~10111111УС211~~~~1010~~11011111УС300~~~~~~~~~~111011~~ПЗУ Монитора (2К)5. Разработка программного обеспечения

5.1 Функции разрабатываемой программы

Программа - монитор должна выполнять следующие действия:

.Инициализировать внешние периферийные устройства (порты);

.Инициализировать внутренние периферийные устройства;

.Принять байт от параллельного порта;

.После прерывания от параллельного порта передать управление программе управления объектом.

Рисунок 3. Блок-схема программы-монитора

Литература

1.Мамченко А. Е., Тельнов Г. Г. Архитектура микроконтроллеров MSC-51 и их применение в управляющих системах на железнодорожном транспорте: Учебное пособие. - М.: МИИТ, 2011. - 52 с.

2.Магда Ю.С. Микроконтроллеры серии 8051. Практический подход. - М.: ДМК-Пресс, 2008. - 228 с.

.Ларина Т.Б. Программирование микроконтроллеров в системах управления на железнодорожном транспорте: Учебное пособие. - М.: МИИТ, 2004. - 114 с.

Приложение 1

Текст программы

234.asm 1 .aseg main,code

234.asm 2 00000000 022800 jmp begin

.asm 3 00000003 .org 0003h

.asm 4 00000003 90E8FF mov dptr,#0FFE8h

.asm 5 00000006 E0 movx A,@dptr

.asm 6 00000007 D2D5 setb F0

.asm 7 00000009 13 rrc A

.asm 8 0000000A 400F jc m1

.asm 9 0000000C 13 rrc A

.asm 10 0000000D 4006 jc m2

.asm 11 0000000F 900050 mov dptr, #5000h

.asm 12 00000012 022700 jmp m4

.asm 13 00000015 900054 m2: mov dptr, #5400h

.asm 14 00000018 022700 jmp m4

.asm 15 0000001B 13 m1: rrc A

.asm 16 0000001C 4006 jc m3

.asm 17 0000001E 900058 mov dptr, #5800h

.asm 18 00000021 022700 jmp m4

.asm 19 00000024 90005C m3: mov dptr, #5c00h

.asm 20 00000027 32 m4: reti

.asm 21

.asm 22 00000028 begin:

.asm 23 00000028 7480 mov A,#80h

.asm 24 0000002A 90E6FF mov dptr, #0FFE6h

.asm 25 0000002D F0 movx @dptr,A

.asm 26

.asm 27 0000002E 749B mov A,#9Bh

.asm 28 00000030 90E7FF mov dptr,#0FFE7h

.asm 29 00000033 F0 movx @dptr,A

.asm 30

.asm 31 00000034 74BB mov A,#0BBh

.asm 32 00000036 90E8FF mov dptr, #0FFE8h

.asm 33 00000039 F0 movx @dptr,A

.asm 34

.asm 35

.asm 36 0000003A C2D5 clr F0

.asm 37 0000003C D2AF setb EA

.asm 38 0000003E D2A8 setb EX0

.asm 39 00000040 30D5FD m6: jnb F0, m6

.asm 40 00000043 C2D5 clr F0

.asm 41 00000045 E4 clr A

.asm 42 00000046 73 jmp @A+dptr

.asm 43 .endseg

234.asm 44 .end

Приложение 2

Таблица 4 Перечень элементов

ОбозначениеНаименованиеКоличествоКварцевый резонаторU1HC-49U 6.0 МГц1КонденсаторыC1-C3КМ5Б 22 нФ3РезисторыR2МЛТ-0.25 510±10% Ом1R1МЛТ-0.25 1±10% кОм1МикросхемыDD1, DD3К580ВВ553U2К1816ВЕ511DD2КP580ИР821DD4, DD5К573РФ52DD6К573РФ81DD7КР537РУ8A1РазъемыP3EDG60F1P1:1IDC2X5F1J1DB9F1

Программируемый контроллер Введение В состав однокристального микроконтроллера ВЕ51 входит 8-разря

Больше работ по теме: