Материал: Микропроцессорные устройства систем управления (2005)
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Таганрогский государственный радиотехнический университет
Ю.И.ИВАНОВ
В.Я.ЮГАЙ
МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ
УСТРОЙСТВА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Допущено Учебно-методическим объединением вузов по образованию в области автоматизированного машиностроения (УМО AM) в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов - "Автоматизированные технологии и производства" (специальность 210200 - " Автоматизация технологических процессов и производств ( в энергетике)
Таганрог 2005
УДК 681.325.5-181.48:681.51 (075.8)+681.51:681.325.5-181.48(075.8)
Ю.И.Иванов, ВЛ.Югай. Микропроцессорные устройства систем управления: Учебное пособие. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. - 133 с.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению 657900 «Автоматизированные технологии и производства», и содержит сведения, необходимые при изучении курсов «Микропроцессорная техника в системах управления», «Электронные устройства автоматики», «Технические средства автоматизации», «Технологические процессы и производства». В учебном пособии рассмотрены вопросы организации работы микропроцессорных средств, функциональные возможности и характеристики аппаратных средств микроконтроллеров, особенности программирования на ассемблере, приведены примеры программ для выполнения типовых функций, даны краткие рекомендации по технической реализации алгоритмов управления.
Ил.12.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Таганрогского государственного радиотехнического университета.
Рецензенты:
А.Н.Целых - д-р техн. наук, профессор, директор регионального (областного) центра новых информационных технологий, проректор по информатике ТРТУ;
Я.Е.Ромм - д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой информатики ТГПИ.
ISBN 5-8327-0206-9 |
© |
Таганрогский государственный |
|
|
радиотехнический университет, 2005 |
|
© |
Иванов Ю.И.,ЮгайВ.Я., 2005 |
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ |
4 |
1. ОРГАНИЗАЦИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ |
|
СИСТЕМЫ |
9 |
1.1. Структура микропроцессорной системы |
9 |
1.2.Форматы данных микропроцессорной системы . . . . |
19 |
1.3. Организация памяти и адресация данных |
23 |
1.4. Организация обработки данных |
28 |
1.5. Алгоритмы ввода-вывода данных |
32 |
2. МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ AVR |
37 |
2.1. Общая характеристика микроконтроллеров семейства AVR |
38 |
2.2. Микроконтроллер AT90S8535 |
39 |
2.3Запоминающие устройства микроконтроллера AT90S8535 . 43
3.АППАРАТНЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА
AT90S8535 |
46 |
3.1. Параллельные порты ввода-вывода |
46 |
3.2. Последовательный интерфейс SPI |
48 |
3.3. Последовательный интерфейс UART |
52 |
3.4. Таймеры микроконтроллера |
54 |
3.4.1. Таймер 0 |
55 |
3.4.2. Таймер 1 |
57 |
3.4.3. Таймер 2 |
61 |
3.5. Аналоговый компаратор |
63 |
3.6. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) |
64 |
3.7. Чтение и запись данных EEPROM |
66 |
3.8. Система прерываний и регистры общего управления . . . |
66 |
4. ПРОГРАММИРОВАНИЕ ДЛЯ |
|
МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ AVR |
74 |
4.1. Система команд микроконтроллеров AVR |
75 |
4.1.1. Арифметические и логические команды |
76 |
4.1.2. Команды пересылки данных |
79 |
4.1.3. Команды управления |
84 |
4.1.4. Команды преобразования битов в регистрах . . . . |
87 |
4.1.5. Прочие команды |
89 |
4.2. Компилятор ассемблера микроконтроллеров AVR . . . |
90 |
5. РЕАЛИЗАЦИЯ ТИПОВЫХ ФУНКЦИЙ |
95 |
5.1. Примеры программ для микроконтроллеров AVR . . . |
96 |
5.2. Микроконтроллерная система управления температурой . |
104 |
5.3. Средства подготовки программ |
123 |
5.4. Особенности применения микроконтроллеров AVR . . |
127 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ |
130 |
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК |
130 |
ПРИЛОЖЕНИЕ |
131 |
ВВЕДЕНИЕ
Распространение новых информационных технологий, основанных на достижениях микроэлектроники последней четверти XX века, привело к значительным изменениям в самых различных областях. Традиционно рас сматривается прогресс в компьютерной технике, системах компьютерной обработки информации, компьютерных сетях и т.п. Однако не менее рево люционные изменения произошли и в других сферах, связанных с приме нением технических средств обработки данных. Появление новых средств и технологий обработки данных позволило существенно расширить функ циональные возможности и сложность решаемых задач в системах автома тизации.
Системы автоматического управления могут эффективно решать задачи на уровнях, начинающихся от управления отдельными узлами и устройст вами и заканчивающихся управлением технологическими установками и целыми производствами. В системах автоматизации применяются различ ные средства реализации алгоритмов управления. В настоящее время, не смотря на определенные особенности применения, наиболее эффективны ми являются цифровые методы и средства.
Современная микроэлектронная элементная база позволяет при невысо ких затратах на аппаратные средства использовать разнообразные алго ритмы цифровой обработки данных, а их преимущества общеизвестны. Вес и роль аналоговых средств существенно снизилась в силу недостаточной точности, стабильности, функциональной гибкости и технологичности. Ос новная область применения аналоговых устройств - предварительная под готовка сигналов для преобразования в цифровой формат.
Одним из важнейших факторов прогресса в средствах автоматизации яв ляется "интеллектуализация" устройств, включая и устройства, выпол няющие наиболее простые функции: измерительные датчики, исполни тельные устройства, средства сигнализации и т.п. Кроме необходимых ос новных функций, "интеллектуальные" технические средства могут реали зовать множество вспомогательных, зачастую весьма сложных алгоритмов преобразования данных при относительно невысоких дополнительных за тратах.
Эта функциональная избыточность позволяет использовать одни и те же технические средства при решении разнообразных задач, несмотря на раз личие требований, реализуемых алгоритмов и функций. Очень часто выбор определенных параметров, режимов и алгоритмов работы должен про граммироваться, т.е. определяться специальными процедурами настройки. Поэтому современные технические средства должны обладать соответст вующей функциональной гибкостью, возможностью изменения параметров и режимов работы, поддерживать необходимые процедуры настройки.
4