Основы микропроцессорной техники

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное агентство  по образованию

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«КАЗАНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

 

Кафедра Промышленной электроники

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине:

 

ОСНОВЫ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ  ТЕХНИКИ

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент: Решетникова А.Б.

Группа: ВПЭ-1-04

Преподаватель: Ахметвалеева Л.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КАЗАНЬ

2008

 

Кафедра промышленной электроники

 

 

Задание на курсовой проект

Дисциплина:  _____________________________________________________

Студент:        _____________________________________________________

Группа:          _____________________________________________________

Тема:          _____________________________________________________

 

Технические условия

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

                                                    Объем работы

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Дата выдачи работы                                  ______________________

Срок окончания                                             ______________________

Руководитель                                                Ахметвалеева Л.В.            а

 

Проект защищен оценкой                      ______________________

 

Содержание

 

ВВЕДЕНИЕ  4

1. Теоретическая часть

1.1. Структура микроконтроллера MC68HC908GP32 5

1.2. Организация памяти и портов ввода/вывода микроконтроллера 8

1.3. Организация прерываний в микроконтроллере 12

1.4. Цифровая индикация  15

2. Разработка аппаратной части  МКУ

2.1. Постановка задачи  19

2.2. Разработка функциональной схемы  20

2.3. Описание принципиальной электрической схемы МКУ 21

3. Разработка программного обеспечения МКУ

3.1. Описание интегрированной среды разработки WinIDE 25

3.2. Описание программы  29

ЗАКЛЮЧЕНИЕ  34

Список используемой литературы  35

Приложения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Семейство 8-разрядных микроконтроллеров 68НМ08/908, выпуск которых начался в 1995г., является дальнейшим развитием  семейства 68НС05/705. В этом семействе реализованы концепции, которые обеспечивают существенное увеличение производительности микроконтроллеров и расширение их функциональных возможностей. Микроконтроллеры этого семейства предназначены для замены семейства 68НС05/705 в новых разработках. Сохраняя архитектуру семейства 68НС05/705, микроконтроллеры 68НС08/908 позволяют обеспечить более высокие технико-экономические характеристики устройств, реализуемых на их основе. Следует отметить, что в составе этого семейства преобладают модели, содержащие FLASH-память (подсемейство 68НС908), что обеспечивает возможность их широкого использования в изделиях малой серийности. Следует отметить программную совместимость «снизу вверх» процессоров семейств 68НС07/705 и 68НС08/908, что позволяет без изменения использовать в микроконтроллерах 68НС08/708 объектные коды, ранее созданные для 68НС05/705.

Целью работы является изучение подключения  к микропроцессору и программирования различных типов устройств: семисегментных индикаторов, пьезодинамика, работу с двоичными датчиками.

Микроконтроллерное устройство должно быть разработано на базе восьмиразрядного микроконтроллера семейства 68НС908.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Теоретическая часть

 

1.1. Структура микроконтроллера  MC68HC908GP32

Микроконтроллеры (МК) представляют собой законченную микропроцессорную систему обработки информации, которая реализована в виде одной большой интегральной микросхемы. МК объединяет в пределах одного полупроводникового кристалла основные функциональные блоки МП управляющей системы: центральный процессор (ЦПУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), периферийные устройства для ввода и вывода информации (УВВ).

Микроконтроллер MC68HC908GP32 содержит 8-разрядный  процессор CPU08, Flash-память емкостью 32 Кбайт, ОЗУ данных емкостью 512 байт и набор  служебных и периферийных модулей.

Процессор CPU08 выполняет обработку 8-разрядных операндов и реализует набор из 90 команд. Он содержит пять программно-доступных регистров: 8-разрядные аккумулятор A и регистр признаков (флагов) CCR, 16-разрядные индексный регистр H:X, указатель стека SP и программный счетчик PC. В состав служебных модулей входят:

 

- генератор тактовых  импульсов CGM08;

- модуль системной интеграции SIM08;

- модуль контроля напряжения  питания LVI08;

- модуль прерывания в контрольной  точке BREAK08;

- модуль управления внешним  прерыванием IRQ08;

- сторожевой таймер COP08;

- базовый таймер TBM08.

 

 

 

 

Модуль  генератора импульсов CGM08 генерирует импульсные сигналы, на базе которых модуль системной интеграции SIM08 формирует тактовые импульсы. Выходные сигналы модуля CGM08 определяют частоту тактовых импульсов для работы процессора и периферийных модулей.

Модуль  системной интеграции SIM08 выполняет  ряд функций, обеспечивающих совместную работу различных модулей микроконтроллера. Он работает совместно с другими служебными модулями: CGM08, LVI08, IRQ08, BREAK08, COP08, выполняя формирование тактовых импульсов, запуск микроконтроллера, организацию обслуживания прерываний.

Модуль прерывания в контрольной точке BREAK08 обеспечивает останов выполнения программы в заданной контрольной точке и используется в процессе отладки программного обеспечения.

Модуль управления внешним прерыванием IRQ08 принимает внешний запрос прерывания, поступающий на вход IRQ#, и обеспечивает различные варианты его обслуживания.

Сторожевой  таймер COP08 осуществляет контроль выполнения текущей программы.

Модуль LVI08 вырабатывает сигнал перезапуска  микроконтроллера при снижении его  напряжения питания ниже порогового уровня.

Модуль базового таймера TBM08 обеспечивает периодическое формирование запросов прерывания.

Периферийные модули обеспечивают обмен данными и совместную работу микроконтроллера с другими устройствами, входящими в состав системы управления.

Микроконтроллер MC68HC908GP32 содержит следующие периферийные модули:

- пять параллельных портов A, B, C, D, E для ввода-вывода данных;

- асинхронный последовательный  порт SCI08;

- синхронный последовательный  порт SPI08;

- модуль контроля клавиатуры KBI08;

- 8-разрядный аналого-цифровой преобразователь ADC08;

- два таймерных модуля TIM08.

Двунаправленные порты A, B, C, D, E обеспечивают параллельный обмен данными с внешними устройствами. Порты A, B имеют по 8 линий ввода-вывода, порт E - 2 линии, а порты C, D - от 5 до 8 линий в зависимости от числа выводов корпуса, в котором смонтирован микроконтроллер.

Выводы параллельных портов A, B, D, E совмещены с выводами других периферийных модулей - KBI08, ADC08, TIM08-1, TIM08-2, SPI08, SCI08.

При работе вышеуказанных модулей соответствующие выводы параллельных портов служат для передачи сигналов, необходимых для функционирования модуля, и не могут использоваться для параллельного ввода-вывода данных.

Последовательные порты SCI08, SPI08 реализуют  соответственно последовательный асинхронный и синхронный обмен данными между микроконтроллером и внешними устройствами.

Таймерный модуль TIM08 выполняет широкий  набор функций, включая фиксацию времени поступления входных сигналов, выдачу выходных сигналов в заданный момент времени, формирование последовательности импульсов заданной частоты и длительности.

Модуль аналого-цифрового преобразования ADC08 производит преобразование значения потенциала, поступающего на один из 8 аналоговых входов, в 8-разрядное двоичное число.

Модуль контроля клавиатуры KBI08 обеспечивает формирование запроса прерывания при поступлении сигнала на определенные входы параллельных портов, которые обычно используются для подключения клавиатуры.

 

 

 

 

1.2. Организация памяти и портов  ввода/вывода микроконтроллера

Микроконтроллеры семейства 68HC08/908 адресуют 64 Кбайт внутренней памяти (адреса $0000-FFFF). Распределение  адресного пространства задается, определяется объемом внутренней памяти и набором  периферийных устройств, входящим в  состав данной модели микроконтроллера. В табл. 1 приведена карта адресного пространства для микроконтроллеров MC68HC908GP32.

$0000 $003F	Регистры периферийных и служебных  модулей (64 байт)
$0040 $023F	ОЗУ данных (512 байт)
$0080 $7FFF	Не используется (32 192 байт)
$8000 $FDFF	Flash-память  (32 256 байт)
$FE00	Регистр SBSR (модуль BREAK08)
$FE01	Регистр SRSR (указывает причину запуска)
$FE02	Резервировано
$FE03	Регистр SBFCR (модуль BREAK08)
$FE04	Регистр INT1 (запросы прерывания)
$FE05	Регистр INT2 (запросы прерывания)
$FE06	Регистр INT3 (запросы прерывания)
$FE07	Резервировано
$FE08	Регистр FLCR (управление Flash-памятью)
$FE09	Регистр BRKh (модуль BREAK08)
$FE0A	Регистр BRKl (модуль BREAK08)
$FE0B	Регистр BRKSCR (модуль BREAK08)
$FE0C	Регистр LVISR (модуль LVI08)
$FE0D $FE1F	Не используются (19 байт)
$FE20 $FE52	ПЗУ – монитор отладки  (307 байт)
$FE53 $FF7D	Не используются (43 байт)
$FF7E	Регистр FLBPR (управление Flash-памятью)
$FF7F $FFDB	Не используются (93 байт)
$FFDC $FFFF	Вектора запуска и прерываний (36 байт)

 Таблица 1.1. Карта адресного  пространства для микроконтроллеров  MC68HC908GP32

В адресном пространстве имеется ряд  неиспользуемых позиций, которые соответствуют ячейкам памяти, отсутствующим в данной модели микроконтроллеров. При обращении к этим адресам производится перезапуск микроконтроллера.

Адрес	Регистр	Назначение
$0000	PTA	Регистры данных портов A, B, C, D
$0001	PTB
$0002	PTC
$0003	PTD
$0004	DDRA	Регистры направления  передачи портов A, B, C, D
$0005	DDRB
$0006	DDRC
$0007	DDRD
$0008	PTE	Регистр данных порта E
$000D	PTAPUE	Регистр управления подтягивающими резисторами порта A
$0010	SPCR	Регистры синхронного  порта SPI08
$0011	SPSСR
$0012	SPDR
$001A	INTKBSCR	Регистры модуля KBI08
$001B	INTKBIER
$001C	TBCR	Регистр базового таймера TBM08
$001D	INTSCR	Регистр прерываний
$001E	CONFIG2	Регистры конфигурации
$001F	CONFIG1
$0020	T1SC	Регистры таймерного модуля TIM08-1
$0021-22	T1CNTh-l
$0023-24	T1MODh-l
$0025	T1SC0
$0026-27	T1CH0h-l
$0028	T1SC1
$0029-2A	T1CH1h-l
$003B	PMDS
$003C	ADSCR	Регистры модуля ADC08
$003D	ADR
$003E	ADCLK