Методические указания для аудиторных занятий

Лабораторные работы

Часть 1

 

для студентов, обучающихся

по направлению 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии»,

специальности: 140604.65 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов»,

 

Иркутск

Г.

 

Содержание

Лабораторная работа №1

Обрабатывающая часть микропроцессора                                                           4

Лабораторная работа №2

МикроЭВМ «Электроника-60»                                                                               17

Лабораторная работа№3

Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи

В микропроцессорных системах управления электроприводами                   35

Лабораторная работа №4

Команды микроЭВМ «Электроника-60»                                                             49

Лабораторная работа №5

Адрессация в командах микроЭВМ»Электроника-60М»                                63

Лабораторная работа №6

Ввод-вывод информации в микроЭВМ «Электроника-60М»                        76

Предисловие

Курс «Микропроцессорные средства и системы» является базовым для изучения вопросов цифрового управления электроприводами.

Микропроцессорное управление электроприводом имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционным аналоговым управлением. Одно из его достоинств –«гибкость» при разработке и эксплуатации систем управления. При этом тяжесть работы переносится на этап разработки программного обеспечения, а изменения в аппаратной части при корректировке задач требуют меньших затрат, чем для систем управления, построенных на базе «жесткой логики».

Приведенные ниже лабораторные работы способствуют ознакомлению и изучению методов адресации двух типов микропроцессоров (МП), системы команд МП, изучения вывода-ввода информации в микропроцессорных системах (МПС), разработке простых и разветвленных программ на языке «Ассемблера».

На последнем этапе студентам предлагается в лабораторном практикуме реализовать различные варианты микропроцессорного управления с применением универсального микропроцессорного стенда «Студент 01».

Перед выполнением лабораторных работ студенты должны ознакомится с методическими указаниями и изучить вопросы теории по рекомендованной начале каждого занятия. По каждой лабораторной работе студент представляет и защищает отчет. Зачет выставляется после выполнения и защиты всех лабораторных работ.

Отчет должен содержать цель и программу работы, а также алгоритм исследования литературе. Каждый студент должен иметь «Тетрадь протоколов» для записи алгоритмов и программ. Готовность студента к работе проверяет преподаватель в или управления; текст программ на языке «Ассемблера» и в машинных кодах; описание алгоритма управления и программ и выводы по результатам лабораторной работы.

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

1.К проведению лабораторных работ допускаются студенты, знающие правила техники безопасности. Инструктаж по ТБ проводит преподаватель, что фиксируется в специальном кафедральном журнале.

Занятия проводятся в дисплейном классе или в лаборатории микропроцессорной техники. Включение терминалов осуществляется преподавателем или инженером.

Если во время работы появится напряжение на металлических частях установки, нужно немедленно прекратить работу и доложить об этом преподавателю.

Лабораторная работа №1

ОБРАБАТЫВАЮЩАЯ ЧАСТЬ МИКРОПРОЦЕССОРА.

Цель работы: изучение основных элементов микропроцессора и их взаимодействие в процессе его работы.

Основные понятия.

Микропроцессор (МП)-это программно управляемое устройство, служащее для обработки и управлением этим процессом и выполненное на одной или нескольких больших интегральных схемах (БИС).

Блок-схема МП представлена на рис.1

Рис.1

МП состоит из 3 блоков: арифметико-логическое устройство (АЛУ), блок регистров (БР), блок управления (БУ).Блоки связаны друг с другом внутренней магистралью. Микропроцессор не является законченным устройством. Для функционирования МП необходимо «оснастить» блоками памяти и устройствами ввода-вывода. Для связи с

Внешними устройствами имеются шина данных (ШД), шина адреса (ША) и шина управления (ШУ).

На рис.2 приведена одна из типовых структурных схем МП, поясняющая взаимодействие его элементов.

Рис.2

АЛУ является основой и предназначено для обработки информации. АЛУ представляет собой комбинационную схему и выполняет арифметические и логические операции над содержимым буферных регистров БР1 и БР2, служащих для кратковременного хранения данных (операндов), с которыми проводит операции АЛУ.

Блок регистров МП включает в себя как универсальные регистры, так и регистры специального назначения. В первую группу можно включить главный регистр микропроцессора - аккумулятор (А) и регистры общего назначения (РОН). Аккумулятор подключен к выходному порту АЛУ и служит для запоминания результатов операции АЛУ.

Регистры общего назначения являются сверхоперативным запоминающим устройством МП и допускают запись и считывание информации. В РОН могут храниться операнды (информационные слова), подлежащие обработке в АЛУ, результаты обработки информации в АЛУ и другая информация.

В группу специальных регистров входят:

буферные регистры БР1 и БР2 для кратковременного хранения данных перед операцией в АЛУ;

регистр состояния микропроцессора (РСП) для запоминания некоторых проверок результатов операций в АЛУ, что позволяет реализовать разветвленные программы работы микропроцессорной системы (МПС);

регистр команд (РК) для кратковременного хранения двоичного кода выполняемой команды МП;

счетчик команд (СК) для хранения адреса ячейки памяти, в которой хранится следующая команда программы;

Регистр адреса (РА) для хранения адреса ячейки памяти, в которой хранится выполняемая команда.

Блок управления – наиболее сложная часть МП. Его часто называют микропроцессором МП (это совокупность комбинационных элементов памяти). В блок управления входят регистр команд РК, дешифратор команд ДК и схемы управления, которые, как правило, реализуются в виде программируемой логической матрицы вместе с другими элементами.

Этот блок управляет работой АЛУ, блока регистров и всеми внешними компонентами микропроцессорной системы (МПС), например, устройствами памяти, ввода и вывода.

Программа, по которой работает микропроцессор, хранится в блоке памяти микропроцессорной системы и представляет собой последовательность команд для обработки информации, ее ввода и вывода (обмена информации).

Выполнение команды в микропроцессоре занимает во времени интервал, называемый командным циклом. Командный цикл состоит из одного или нескольких машинных циклов. За один машинный цикл происходит один «внешний» обмен информацией МП с внешней средой, то есть один ввод или вывод информации. Машинный цикл, в свою очередь, состоит из нескольких машинных тактов. Машинный такт-это минимальное время микрооперации (элементарной операции), например, запись операции в буферный регистр.