642.40K

Category:

programming

Проектирование АЦП последовательного счёта на базе микроконтроллера AT89C2051

1.

ЛР1: Проектирование АЦП
последовательного счёта на
базе микроконтроллера
AT89C2051
курс «Микропроцессорные устройства управления
робототехнических систем»

Процесс сдачи лабораторной работы
Для сдачи потребуется:
• Отчет с реализацией своей программы(см. текст лабораторной
работы)
• Устный, адекватный ответ на контрольные вопросы в конце лабы.
1 вопрос 25
2 вопроса 35
3 вопроса 45
Моделирование процесса работы устройства 50 (Proteus 8 или другие)

3.

Цель работы:
Изучить структуру аналого-цифрового преобразователя
последовательного счёта, а также разработать и
смоделировать его, взяв в качестве центрального
управляющего устройства микроконтроллер AT89C2051.

4.

Что такое АЦП?
Аналого-цифровой
преобразователь(АЦП,
Analog-to-digital
converter, ADC) — устройство, преобразующее входной аналоговый
сигнал в цифровой сигнал (двоичный код).
Напряжение
Код
5.0[В]
111111
…
0.1[В]
000001
0.0[В]
000000

5.

Виды АЦП

6.

АЦП последовательного счета
Напряжение
Сущность метода заключается в последовательном во
времени сравнении измеряемой величины с
известной однородной мерой.
Плюсы:
Простота
Минусы:
Долго измеряет
Шаг
дискретизации
Ошибка
измерения
Переходное
состояние
Границы диапазона измерений
Время

7.

АЦП последовательного приближения
Сущность метода заключается в последовательном
приближении к измеряемой величине путем
деления области интереса на две равные части и
выбор той области, где находится измеряемое
значение.
Плюсы:
Быстрее последовательного счета
Минусы:
Требуется дополнительное преобразование кода

8.

Что такое микроконтроллер?
Компаратор
• Микроконтроллер
по
сути
является
микросхемой, который состоит из:
• Центрального процессора. В него входят блок
управления,
регистры,
ПЗУ
(постоянное
запоминающее устройство).
• Периферии, которая включает порты вводавывода, контроллеры прерываний, таймеры,
генераторы различных импульсов, аналоговые
преобразователи и подобные элементы.
• Зачастую
микроконтроллер
называют
микропроцессором. Но это не совсем так.
Последний осуществляет только определенные
математические и логические операции. А в
состав
микроконтроллера
входит
и
микропроцессор с другими элементами,
являясь лишь частью МК.

9.

Еще о микроконтроллерах
В данной лабораторной работе будет использоваться микроконтроллер:
AT89C2051. Это микроконтроллер семейства MCS-51(Intel 8051)

10.

Схема АЦП

11.

Ассемблер
Для программирования микроконтроллера необходимо записывать
машинные коды в его flash-память. Для удобства написания
программ
были
разработаны
специальные
языки
программирования (Ассеблер, Си, Фортран). Посредством
программы-компилятора файлы с текстом на данном языке
преобразуются в машинные коды для устройств. В данной лабе
будет использоваться язык ассемблер.

12.

Компилятор Ассемблера
Компилятор работает с исходными файлами, содержащими инструкции,
метки и директивы. Инструкции и директивы, как правило, имеют один
или несколько операндов.
Любая строка может начинаться с метки, которая является набором
символов заканчивающимся двоеточием. Метки используются для
указания места, в которое передаётся управление при переходах, а
также для задания имён переменных.
Входная строка может иметь одну из четырёх форм:
[метка:] директива [операнды] [;Комментарий]
[метка:] инструкция [операнды] [;Комментарий]
;Комментарий
Пустая строка
Пример: loop: add r0, r1 ;после этого символа идет комментарий

13.

Ассемблер
Инструкции в микроконтроллерах семейства MCS-51 можно
разбить на пять групп:
Арифметические команды;
Логические команды;
Команды передачи данных;
Команды битового процессора;
Команды ветвления и передачи управления.
Так же еще у компилятора есть:
Директивы – дополнительные команды для упрощения написания
управляющих программ.

14.

Арифметические команды
В наборе команд микроконтроллера имеются следующие арифметические операции:
• сложение ADD,
• сложение с учетом флага переноса ADDC,
• вычитание с заемом SUBB,
• инкрементирование (увеличение на 1) INC,
• декрементирование (уменьшение на 1) DEC,
• десятичная коррекция DA,
• умножение MUL
• деление DIV.
Действия производятся над целыми числами без знака.
При операции умножения содержимое аккумулятора A умножается на содержимое регистра
B, и результат размещается следующим образом: младший байт в регистре B, старший - в
регистре А.
В случае выполнения операции деления целое от деления помещается в аккумулятор A,
остаток - в регистр В.

15.

Логические команды с байтовыми
переменными
Система команд рассматриваемого микроконтроллера позволяет реализовать
логические операции
• И (ANL),
• ИЛИ (ORL),
• ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (XRL).
Логические операции выполняются над аккумулятором или непосредственно над
портами ввода/вывода.
Существуют логические операции, которые выполняются только на аккумуляторе:
• сброс всех восьми разрядов A ( CLR A);
• инвертирование всех восьми разрядов A ( CPL A );
• циклический сдвиг влево и вправо без учета флага переноса ( RR A; RL A);
• циклический сдвиг влево и вправо с учетом флага переноса ( RRC A; RLC A);
• обмен местами старшей и младшей тетрад внутри аккумулятора ( SWAP A).

16.

Команды передачи данных
Как было рассмотрено ранее, арифметические и логические команды могут
быть выполнены только над содержимым регистра аккумулятора, поэтому
исключительно важное значение в системе команд приобретают команды
пересылки данных. С помощью этих команд можно скопировать содержимое
любой ячейки памяти в регистр-аккумулятор или наоборот скопировать
содержимое аккумулятора в любую ячейку памяти. Так как в
микроконтроллере присутствует три независимых области памяти, то для
обращения к ним введены различные команды:
• копирование данных во внутреннем ОЗУ: MOV;
• обмен данными аккумулятора с внутренним ОЗУ: XCH, XCHD
• копирование из внешней памяти данных: MOVX
• копирование данных из памяти программ: MOVC

17.

Битовые команды
Каждый бит из битового пространства внутренней памяти может быть установлен
в 1, сброшен в 0, или инвертирован:
• установить бит (записать логическую единицу) SETB;
• сбросить бит (записать логический ноль) CLR;
• проинвертировать значение бита (изменить на прямо противоположное) CPL;
• бит может быть записан во флаг переноса или считан из флага переноса MOV.
Могут быть реализованы переходы:
•если бит установлен (содержит логическую 1) JB;
•если бит не установлен (содержит логический 0) JNB;
•переход, если бит установлен со сбросом этого бита после выполнения команды
(запись в этот бит 0) JBC;
Между любым битом из битового пространства внутренней памяти
и флагом переноса могут быть произведены логические операции "И" или "ИЛИ".
•И ( ANL),
•ИЛИ ( ORL)

18.

Команды ветвления и передачи
управления
• Команды
ветвления
позволяют
реализовывать
условные
операторы и операторы циклов. В микроконтроллерах семейства MCS51 доступны следующие команды:
• безусловный переход: LJMP, AJMP, SJMP
• Вызов и возврат из подпрограммы: LCALL, ACALL, RET, RETI
• проверка содержимого аккумулятора: JZ, JNZ, CJNE, JMP
• проверка флага переноса С: JC, JNC
• проверка содержимого любого бита в битовом
пространстве: JB, JNB, JBC
• Команды
16-разрядных
безусловных
переходов
и
вызовов подпрограмм позволяют осуществить переход в любую точку
адресного пространства памяти программ

19.

Директивы компилятора
Директива EQU присваивает метке значение, которое определяется
как результат целочисленного выражения в правой части.
Результатом этого выражения может быть целое число, адрес или
любая строка символов:
Синтаксис:
<symbol> EQU <value>
Примеры:
mySurperVar123 EQU 0x8 ;присваиваем метке значение
mySurperVar456 EQU label + 8 ;присваиваем метке значение
;операции

Проектирование АЦП последовательного счёта на базе микроконтроллера AT89C2051

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.