- •Российская открытая академия транспорта микропроцессорные информационно-управлчющие системы
- •Микроконтроллеры серии 1830ве51
- •1.1. Структурная схема микроконтроллера 1830ве51
- •1.1.1. Блок управления
- •1.1.2. Арифметико-логический блок
- •1.1.3. Организация памяти программ
- •1.1.4. Резидентная память данных
- •1.1.5. Счетчик команд и регистр указателя данных
- •1.1.6. Регистр указателя стека
- •1.1.7. Таймеры/счетчики
- •Режимы работы таймера/счетчика
- •1.1.8. Блок последовательного интерфейса и прерываний
- •1.1.9. Порты мк51
- •1.1.10. Начальная установка и режимы работы мк51
- •1.2. Система команд микроконтроллера 1830ве51
- •1.2.1. Команды пересылки данных
- •1.2.2. Команды арифметических операций
- •1.2.3. Команды логических операций
- •1.2.4. Команды операций над битами
- •1.2.5. Команды передачи управления
- •1.3. Структурная организация систем на основе микроконтроллеров
- •1.3.1. Подключение внешней памяти
- •1.3.2. Расширение каналов ввода/вывода информации
- •2. Программная реализация типовых вычислительных процедур
- •2.1 Типовые структуры схем алгоритмов обработки данных
- •2.2 Приемы программирования
- •2.3 Примеры программ обработки данных в мк51
- •2.3.1 Примеры использования команд передачи данных
- •2.3.2 Примеры использования команд арифметических операций
- •2.3.3 Примеры использования команд логических операций
- •3. Применение микропроцессорных информационно-управляющих систем на железнодорожном транспорте
- •3.1. Классификация микропроцессорных информационно-управляющих систем на железнодорожном транспорте
- •3.2 Автоматизированные системы управления и контроля движения поездов
- •3.3 Автоматизированные системы диспетчерского контроля
- •3.4 Информационные системы обслуживания пассажиров
- •Литература
Российская открытая академия транспорта микропроцессорные информационно-управлчющие системы
Конспект лекций
Москва 2014
Микроконтроллеры серии 1830ве51
Особенностью построения современных технических систем является автоматизация процессов контроля их состояния и управления их состоянием с помощью контроллеров (устройств управления).
Для уменьшения аппаратных затрат при построении контроллеров и снижения их стоимости применяются однокристальные микроконтроллеры (серий 1816, 1830).
Микросхемы серии 1816 выполнены по n-МОП технологии, 1830 – по КМОП, поэтому они имеют низкое энергопотребление.
Различают два типа семейства 8-разрядных микроконтроллеров МК 48 и МК51. В настоящее время широко используются микроконтроллеры семейства МК51.
В пределах каждого семейства микросхемы имеют одинаковые структурную организацию, систему команд, разводку выводов и, таким образом полностью совместимы.
Микросхемы семейства МК51 по сравнению с МК48 имеют более сложную структурную организацию, больший объем памяти, быстродействие, последовательный интерфейс (для ввода и вывода данных в последовательной форме), расширенную систему команд (включающей команды по выполнению таких операций, как вычитание, умножение, деление и др.), большим числом портов для обмена данными с другими устройствами.
Восьмиразрядные микро-ЭВМ семейства МК51 выполнены по n-МОП технологии (серия 1816) или по КМОП технологии (серия 1830) и предназначены для построения на их основе высокопроизводительных котроллеров, включаемых в контур управления объектом или процессом
В состав семейства входит пять модификаций, имеющих одинаковые основные характеристики и различающиеся объемом встроенной памяти и мощности потребления. Микросхемы серии 1816 имеют мощность потребления приблизительно на порядок больше, чем серии 1830. Микро ЭВМ КР18ХХВЕ51 содержит на своем кристалле масочное ПЗУ емкостью 4096 байта, и рассчитана на применение в массовой продукции. ИС КР18ХХВЕ31 не содержит встроенной памяти программ, а ИС КМ 1816 ВЕ751 содержит РППЗУ с ультрафиолетовым стиранием емкостью 4096 байт и особенно эффективны на этапе разработки системы при отладке программ. Все перечисленные микросхемы являются аналогами БИС 8051, 80С51, 8031, 80С31 и 8751 семейства MCS фирмы Intel (США).
1.1. Структурная схема микроконтроллера 1830ве51
Микроконтроллер МК51 содержит все необходимые узлы для автономной работы:
Восьмиразрядный процессор;
Память программ объемом 4 Кбайт;
Память данных объемом 128 байт;
Четыре порта ввода/вывода;
Два 16-разрядных многорежимных таймера/счетчика;
Схемы обработки прерываний с пятью векторами и двумя уровнями;
Последовательный интерфейс;
Тактовый генератор.
Система команд МК51 содержит 111 базовых команд. Команда имеет 1, 2 и 3 байтовый формат.
Микроконтроллер конструктивно выполнен в корпусе с 40 внешними выводами, которые совместимы с элементами ТТЛ. Назначение выводов микроконтроллера МК51 показано на рис. 1.1, а его структурная схема приведена на рис. 1.2.
Рис. 1.1. Назначение выводов МК51
Рис. 1.2. Структурная схема МК51
В состав МК51 входят следующие функциональные узлы:
Блок управления (CU);
Арифметико-логический блок (ALU);
Резидентная память данных (RDM);
Резидентная память программ (RPM);
Счетчик команд (PC) и регистр указателя данных (DPTR);
Регистр указателя стека (SP);
Два 16-ти разрядных таймера/счетчика (Timer 0, Timer 1);
Блок последовательного интерфейса и прерываний.
Обмен информацией между функциональными узлами осуществляется с помощью внутренней 8-разрядной двунаправленной шины данных. Для связи с внешними компонентами МПС используется четыре двунаправленных 8-разрядных порта Р0…Р3.