Лабораторная робота № 2 по дисциплине «мп в си»

Тема: «Электронный пинг-понг» ( на установке с микроЧИП РІС16F84).

Цель работы: 1. Знакомство с функциями миниатюрной МПС фирмы Microchip, выполненной в виде 18-контактной интегральной микросхемы.

2. Знакомство с задачами програмного обеспечения, управляющего ходом игры (считывание с входов состояния переключателей и прогнозирование позиций светодиодов).

Содержание и направленность лабораторной работы.

При выполнении этой лабораторной работы студенты знакомятся с функциями встроенной системы, реализированной на базе одного из наиболее популярних микроконтроллеров симейства РІС.

«Встроенная система – это система, основная функция которой не вычислительная, а управляющая, реализованная с помощью маленького комп’ютера, встроенного в эту систему».

Лабораторная работа построеная в виде игры на внимательность и способность прогнозировать состояние светодиодов, анализируя скорость движения «электронного мячика»(установленого программно).

Одно из запоминающих устройств хранит программу, управляющую ходом игры. Эта программа считывает со входов состояние позиции переключателей (пульты, дистанционного управления игроков) и таким образом просчитывает требуемые позиции светоизлучающих диодов. Следовательно, программа может управлять еще и светодиодами. Студенты видят, что эта компьютерная система питается всего лиш от двух батареек ААА!

Рис. 1. Лабораторная установка электронного «пинг - понга»

Микроконтроллер 16F84А–это один из самых успешных микроконтроллеров семейства РІС. Сначала он назывался РІС16С84. Затем появилась версия с технологией Flash и название было изменено на РІС16F84. Версия «А» микроконтроллера может работать быстрее (20 МГц вместо 10 МГц).

Поскольку работа выполняется в начале семестра (2-3 неделя) и носит ознакомительный характер, студенты готовят упрощенный протокол на одной странице формата А4.

Содержание протокола: название, цель работы, схема размещения выводов МК РІС16F84А, перечень функциональных элементов на кристалле, выводы по работе (преимущества RISC-архитектуры).

Рис. 2. Схема размещения выводов РІС16F84

Вопросы для самоконтроля.

1. Чем отличается «Гарвардская» RISC–архитектура от

«Фон – Неймановской» (CISC – архитектуры)?

2. Чем отличается понятия МПС, МП и МК?

3. Что входит в понятие «вычислительная мощность МП»?

4. Что понимают под контроллерными функциями МП?

5. Что представляют собой порты?

Министерство науки и образования Украины

Национальный технический университет Украины

"Киевский политехнический институт"

Кафедра приборостроения

ЛАБОРАТОРНАЯ РОБОТА №3

Изучение контроллерных функций МП (работа с программой «бегущие огни»)

Киев 2007

1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1. Изучение контроллерных (управляющих) функций МП.

2. Формирование временных задержек программным путем.

2. Пример разработки программного обеспечения:

Рассмотрим описание программы контроллера "бегущие огни".

Индикаторы выходного порта (светодиоды) используются как имитаторы "бегущих огней". Контроллер должен регулировать следующую последовательность чередования горения светодиодов:

1. Горят светодиоды 1,4, 7; остальные погашены.

2. Время горения установленных светодиодов.

3. Горят светодиоды 2,5, 8; остальные погашены.

4. Время горения установленных светодиодов.

5. Горят светодиоды 3, 6; остальные погашены.

6. Время горения установленных светодиодов.

7. Повторение процесса (переход к шагу 1).

На рис.1 приведен алгоритм работы контроллера.

Выходные индикаторы (светодиоды YD1...YD8) подключаются к шине данных с помощью программируемого интерфейса.

В табл.1 показаны используемые комбинации сигналов имитирования "бегущих огней" на светодиодах. Единица в двоичном коде сигнала означает включенный индикатор.

Таблица 1

VD1	VD2	VD3	VD4	VD5	VD6	VD7	VD8	Н-Код
1	0	0	1	0	0	1	0	92
0	1	0	0	1	0	0	1	49
0	0	1	0	0	1	0	0	24

Рис. 1. Алгоритм программы последовательности горения светодиодов.

Программа задержки Для работы основной программы необходимо разработать подпрограм­му, вызывающую задержку. Простей­ший способ генерирования задержки показан на рис.2. Однако, максималь­ное время задержки, полученное таким способом, не превышает 1735 мкс. Принцип получения более дли­тельной задержки будет описан ниже. Программа контроллера «бегущие огни» После составления алгоритмов и определения характеристик, можно писать программы. Основная программа последовательности довольно проста (табл.2). Таблица 2 Метки Команды Комментарии SEQ: MOVA,92 MVI D, 1 CALL DELAY MOV A, 49 MVI D, 1 CALL DELAY MOV A, 24 MVI D, 1 CALL DELAY Установка горения светодиодов 1,4,7 Время горения установленных сигналов Установка горения светодиодов 2, 5, 8 Время горения установленных сигналов Установка горения светодиодов 2, 5, 8 Время горения установленных сигналов

Программа последовательности устанавливает в регистр А число 92 -код выходных индикаторов, при котором светодиоды 1, 4, 7 - горят, а светодиоды 2, 3, 5, б, 8 - погашены.

Затем вызывает подпрограмму задержки. Для чего программа последовательности задает величину задержки в регистр D, после чего вызывается сама подпрограмма задержки. Далее эта последовательность повторяется для других кодов выходных сигналов светодиодов.

Р ис. 2. Алгоритм программы задержки

Разработка программы задержки В табл. 3 приведена программа задержки, алгоритм которой показан на рис. 2. Таблица 3 Простая программа задержки Метки Команды Комментарии Приме-чание DELAY: DCR А JNZ Уменьшающий счет Продолжение счета, если содержимое аккумулятора 0 4такта 7/10 Тактов RET Возврат 10 тактов Чтобы использовать эту программу, в аккумуляторе устанавливается нужное значение задержки и вызывается программе задержки. Содержимое аккумулятора уменьшается до тех пор, пока не достигает нуля, после чего управление возвращается на программу вызова. Время задержки, полученное при выполнении этой программы., можно проанализировать следующим образом:

- в примечаниях указано число периодов синхроимпульсов (тактов) необходимых для выполнения каждой команды;

- для DCR А требуется четыре такта. Для JNZ, в случае выполнена условия, требуется 10 тактов, если же условие не выполняется - 7 тактов Для RET требуется 10 тактов. Для каждого прогона по петле требуете 4+10=14 тактов. Для последнего прогона требуется 4+7+10=21 такт, так Kai команда JNZ не вызывает перехода и требует семь тактов, для команды RE требуется 10 тактов.

Следовательно, уравнение для задержки имеет вид:

Задержка = (А-1)-14+21 /тактов/

Один такт длится 0,5 мкс. Поэтому уравнение можно переписать сле­дующим образом:

Задержка = (А-1)- 7 мкс+10,5 мкс

Здесь А - начальное содержимое аккумулятора.

Самая длинная задержка вызывается установкой аккумулятора в нуль При первом прогоне по петле содержимое аккумулятора уменьшается i становится равным 255. Первоначальная установка в нуль эквивалент тому, что А=256. Следовательно, максимальная задержка равна:

(256-1)7+10,5=1795 мкс.

Использование пар регистров

Для получения более длительной задержки целесообразно применит! команды, воздействующие на пары регистров.

Использование команды DCX В, уменьшающей содержимое парь регистров В, С позволяет увеличить счет задержки до значения 2562=6553б Так как команда DCX В не влияет на нулевой флаг МП, то для этого используется команда OARC. После этого может быть использована команда JNZ.

В табл. 4. приведена программа задержки, используемая для контроллера «бегущие огни».

Таблица 4

Метки	Команды	Комментарии
DELAY:	LXI В, О	Начало счета внутренней петли
LOOP:	DCX В MOV А, В ORA С JNZ LOOP	Петля задержки 0,786с
	DCR D	Уменьшение основного счетчика и работа по петле, если ≠ 0
	RET

Команда LXI В, О заносит 0 в пару регистров В, С. Далее выраба­тывается задержка 0,786 с. Регистр D используется для счета основной задержки. В этой программе две петли: внешняя и внутренняя. Внутренняя петля генерирует задержку 0,786 с, внешняя - множество таких задержек. Такая организация программы называется вложением.

Полная программа контроллера "бегущие огни" приведена в табл.5.

Таблица 5

Адреса	Коды		Метки	Команды	Комментарии
8000	ЗЕ			MOVA,81	Программирование интерфейса
8001	81
8002	D3
8003	FB			OUT FB
8004	ЗЕ		SEQ:	MOV A, 92	Установка кода горения 1,4, 7
8005	92				светодиодов
8006	D3			OUT F9
8007	F9
8008	16			MVI D, 1	Горение данной
8009	01				последовательности
800А	CD			CALL DELAY
800В	22
800С	80
800D	ЗЕ			MOV A, 49	Установка кода горения 2, 5, 8
800Е 800F	49 D3			OUT F9	светодиодов
8010	F9
8011	16			MVI D, 1	Горение данной
						последовательности
8012	01
8013	CD			CALL DELAY
8014	22
8015	80
8016	ЗЕ			MOV A, 24		Установка кода горения 3, 6 светодиодов
8017	24
8018	D3			OUT F9
8019	F9
801А	16			MVI D, 1		Горение данной последовательности
801В	01
801С	CD			CALL DELAY
801D	22
801Е	80
801F	СЗ			JMP SEQ		Возврат в основную программу «бегущие огни»
Адреса	Коды	Метки		Команды		Комментарии
8020	04
8021	80
8022	01	DELAY:		LXI B, 0025		Начало внутренней петли задержи
8023	00
8024	25
8025	ОВ	LOOP:		DCX В		Внутренняя петля, генерирующая задержку 0,786 с
8026	78			MOV A, B
8027	В1			ORAC
8028	С2 25^			JNZ LOOP
8029
802А	80
802В	15			DCRD		Основная петля задержки
802С	С2			JNZ DELAY
802D	22
802Е	80
802F	С9			RET		Возврат

3. Ход выполнения работы:

1. Введите программу из табл. 5 в ОЗУ.

2. Проверьте правильность записанной в память программы.

3. Выполните основную программу, начинающуюся по адресу 8000.

4. Значения временных задержек можно заменить на другие значения: для уменьшения скорости «бегущих огней» по адресам 8009, 8012, 801В (применение числа обращений к подпрограмме DELAY).

5. Изменение скорости «бегущих огней» больше-меньше по адресу 8024 (внутренняя петля задержки)