Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/39189| Назва: | Проектування мікропроцесорних систем керування |
| Автори: | Козбур, Ігор Романович Марущак, Павло Орестович Медвідь, Володимир Романович Савків, Володимир Богданович Пісьціо, Вадим Петрович |
| Приналежність: | ТНТУ імені Івана Пулюя |
| Бібліографічний опис: | Проектування мікропроцесорних систем керування: навчальний посібник / І.Р. Козбур, П.О. Марущак, В.Р. Медвідь, В.Б. Савків, В.П. Пісьціо. – Тернопіль: Вид-во ТНТУ імені Івана Пулюя, 2022. – 324 с. |
| Дата публікації: | 2022 |
| Дата внесення: | 8-гру-2022 |
| Видавництво: | ТНТУ імені Івана Пулюя |
| Країна (код): | UA |
| Місце видання, проведення: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
| УДК: | 681.325 |
| Кількість сторінок: | 324 |
| Діапазон сторінок: | 1-324 |
| Короткий огляд (реферат): | Одним із основних напрямків автоматизації сучасних технологічних процесів є розроблення та впровадження мікропроцесорних систем керування, що дозволяє ефективно вирішувати завдання, поставлені перед автоматизацією в різних галузях економіки. Отже, важливого значення набуває проблема подальшого підвищення їх ефективності, яка визначається системою структурно-функціональних характеристик мікропроцесорних систем керування. За останні роки в мікроелектроніці швидкого розвитку набув напрямок, пов’язаний з випуском мікроконтролерів, призначених для «інтелектуалізації» різного устаткування. Використання мікроконтролерів у системах управління забезпечує досягнення високих показників ефективності при досить низькій вартості (у багатьох застосуваннях система може складатися тільки з одного мікроконтролера). Тому можна констатувати, що мікроконтролери майже не мають альтернативної елементної бази для побудови керуючих або регулюючих систем. Структурна організація, набір команд і апаратно-програмні засоби вводу-виводу інформації в мікроконтролерах найкраще пристосовані для вирішення завдань управління й регулювання в приладах та пристроях і системах автоматики, а не для вирішення завдань опрацювання даних. Їх використання в розробленні систем керування дозволяє створювати недорогі високоефективні мікропроцесорні пристрої та забезпечувати їх упровадження не тільки у виробничій сфері, а й побуті. Посібник допоможе вивченню цих питань і буде корисним для підготовки фахівців у галузі автоматизації. В ньому розглянуто особливості систем різних рівнів складності та призначення, принципи архітектурних рішень, способи і засоби організації обміну інформацією. Ще одне завдання посібника – навчання навичкам проектування систем на основі мікропроцесорних комплектів та мікроконтролерів як найпоширенішого типу мікропроцесорних систем. Для її вирішення наведено опис мікроконтролерів сімейства MCS-51, PIC, AVR, а також спеціальних програмних засобів проектування, таких, як програмні симулятори даних пристроїв, розглянуто приклади розв’язання задач їх проектування. Навчальний посібник буде корисний студентам, інженерно-технічним працівникам, науковцям та аспірантам відповідних напрямків. |
| Зміст: | ТЕМА 1. ПРОЕКТУВАННЯ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ НА БАЗІ ОДНОКРИСТАЛЬНИХ МІКРОЕОМ СІМЕЙСТВА MCS-51 ...10 1.1. Однокристальні мікроЕОМ сімейства MCS-51 …10 1.2. Архітектура ОМЕОМ MCS-51 …13 1.2.1. Умовне позначення та призначення виводів мікроЕОМ ...18 1.3. МК – системи з зовнішньою пам’яттю програм …22 1.4. Розширення ОЗП …23 1.5. Ввід-вивід у МК-системах …25 1.6. Таймер/лічильник MCS-51 …27 1.6.1. Режими роботи таймера …29 1.7. Послідовний інтерфейс …31 1.7.1. Універсальний асинхронний прийомопередавач …31 1.7.2. Регістр керування/статусу УАПП …32 1.7.3. Робота УАПП у мультимікроконтролерних системах ..34 1.7.4. Швидкість послідовного обміну …35 1.7.5. Особливості роботи УАПП у різних режимах …37 1.7.5.1. Режим 0 …37 1.7.5.2. Режим 1 …38 1.7.5.3. Режими 2, 3 …39 1.8. Система переривань …40 1.9. Проектування МП-систем на основі MSC-51. Приклади практичних схем на основі MSC-51 …45 1.9.1. Вимірювання температури термопарою …45 1.9.2. Вимірювання компонентів електричних схем через вимірювання частоти …46 1.9.3. Керування швидкістю обертання двигуна постійного струму ...48 1.9.4. Ввід даних від цифрових датчиків …48 1.9.5. Перетворювання паралельного коду в послідовний …49 1.9.6. Вимірювання аналогового сигналу за допомогою МК51 …50 1.9.7. Вимірювання аналогових сигналів від кількох джерел …51 1.9.8. Формування вихідного аналогового сигналу пристроєм на основі MCS-51 …52 1.10. Приклади програми для роботи з мікроконтролером МК51 …53 1.11. Програмування MCS-51 із використанням програмної моделі EDSim51. Структура програмної моделі …56 1.11.1. Призначення моделі і робота з програмою …56 1.11.3. Зміна тактової частоти системи …57 1.11.4. РК-модуль …57 1.11.5. Зміна масштабу ...58 1.11.6. Режими клавіатури ...58 1.11.7. Оновлення вікна емулятора ...59 1.11.8. Панель мікроконтролера ...59 1.11.9. Бітове поле ...60 1.11.10. Пам’ять даних та програмна пам’ять ...61 1.11.11. Панель коду Assembler ...62 1.11.12. Завантаження та збереження ...63 1.11.13. Копіювання та вставляння ...63 1.11.14. Налагодження ...64 1.11.15. Точки зупинки ...64 1.11.16. Периферійні засоби ...66 1.11.17. Порти, світлодіодна матриця, ЦАП та 7-сегментні індикатори ...68 1.11.18. UART (універсальний асинхронний приймач/передавач) …68 1.11.19. Вибір швидкості UART ...70 1.11.20. Клавіатура ...70 1.11.21. Контрольні запитання ...71 Проектування мікропроцесорних систем керування ТЕМА 2. ПРОЕКТУВАННЯ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ НА БАЗІ PIC16X8Х ...73 2.1. Особливості контролерів PIC16X8X ...73 2.2. Призначення виводів та позначення мікросхеми ...76 2.3. Архітектура PIC16Х8X ...78 2.4. Робота мікроконтролера ...82 2.5. Структура та робота операційного блока ...83 2.6. Структура ПЗП програм ...85 2.7. Структура ОЗП ...88 2.7.1. Пряма та непряма адресація даних ...90 2.8. EEPROM даних PIC16X8X ...90 2.9. Регістри спеціальних функцій ...93 2.9.1. Регістр конфігурації (OPTION) ....94 2.10. Порти вводу-виводу ...96 2.11. Модуль таймера PIC16Х8X ...100 2.12. Організація переривань PIC16F8X ...103 2.13. Початкова ініціалізація та скидання у початковий стан ...106 2.13.1. Джерела скидання ...106 2.13.2. Скидання при ввімкненні живлення ...108 2.13.3. Watcdog-таймер ...109 2.14. Режим зниженого енергоспоживання ...110 2.15. Генератор та синхронізація ...111 2.15.1. Типи генераторів ...111 5.15.2. Робота з кварцовим резонатором ...111 2.15.3. Синхронізація від зовнішніх джерел ...112 2.15.4. RC-генератор ...112 2.16. Конфігурація та захист ...113 2.16.1. Індентифікаційний код ...113 2.16.2. Конфігураційне слово ...114 2.17. Система команд PIC-контролерів серії PIC16X8 ...115 2.18. Програмування РІС-контролерів із використанням програмного симулятора «PIC Simulator IDE» ...119 2.18.1. Програмний симулятор PIC Simulator IDE ...119 2.18.2. Встановлення симулятора й робота з програмою ...121 2.18.3. Приклад 1 ...126 2.19. Проектування пристроїв на основі РІС-контролерів ...131 2.19.1. Типова схема під’єднання кварцового резонатора та схема початкового скидання РІС-контролера ...131 2.19.2. Схема підключення навантаження через транзисторний ключ...132 2.19.3. Схема керування соленоїдом ...133 2.19.4. Розширення кількості ліній вводу РІС-контролера ...133 2.19.5. Підключення датчика температури ...134 2.19.6. Схема підключення семисегментного індикатора ...135 2.19.7. Керування двигуном постійного струму ...136 2.19.8. Керування кроковим двигуном за допомогою РІС-контролера ...137 2.19.9. Використання ЦАП для керування двигуном постійного струму ...138 2.19.10. Схема простого лічильника на основі РІС-контролера …138 2.19.11. Частотомір на PIC-контролері …139 2.20. Контрольні запитання …142 ТЕМА 3. МІКРОКОНТРОЛЕРИ ATMEGA ...144 3.1. Характеристики ядра МК AVR ....144 3.2. Позначення та призначення виводів МК ATMega32 …145 3.3. Архітектура ATMega32 …148 3.4. Функціонування конвеєра, цикл виконання команд мікроконтролера …153 Проектування мікропроцесорних систем керування 3.5. Регістр стану – SREG …154 3.6. Організація пам’яті даних ATMega32 …156 3.6.1. Регістровий файл …157 3.6.2. Регістри вводу-виводу …157 3.6.3. Стек …158 3.6.4. Пам’ять EEPROM …159 3.7. Cистема команд мікроконтролера AVR …162 3.7.1. Група команд пересилання даних …163 3.7.2. Група команд арифметичних операцій та порівняння …164 3.7.3. Група команд роботи з бітами …166 3.7.4. Група команд керування мікросхемою …168 3.7.5. Команди передавання керування …168 3.8. Порти вводу-виводу…171 3.9. Система переривань …173 3.10. Таймери – лічильники мікросхеми …176 3.10.1. Попередні подільники таймерів-лічильників …176 3.10.2. Восьмирозрядні таймери-лічильники 0 та 2 …179 3.10.2.1. Режими роботи таймерів 0 та 2 …186 3.10.2.2. Регістри, пов’язані з таймером-лічильником 0 …196 3.10.2.3. Регістри, пов’язані з таймером-лічильником 2 …196 3.10.2.4. Біти загальних регістрів, що використовуються таймерами 0 та 2 …198 3.10.3. 16-розрядний таймер-лічильник 1...199 3.10.3.1. Режими роботи таймера 1 …207 3.10.3.2. Регістри таймера-лічильника 1 …219 3.10.3.3. Біти загальних регістрів, що використовують таймер 1 ...222 3.10.4. Переривання від таймерів …223 3.11. Загальна характеристика послідовних інтерфейсів мікросхеми ...225 3.11.1. Послідовний порт SPI …225 3.11.1.1. Загальний опис логіки роботи …225 3.11.1.2. Конфігурації з багатьма веденими …228 3.11.1.3. Інтерфейс SPI у мікросхемі ATMega32 …229 3.11.1.4. Регістри SPI …231 3.11.2. Розширення портів вводу-виводу …233 3.11.3. Універсальний синхронно-асинхронний послідовний прийомо-передавач USART …239 3.11.3.1. Загальний опис …239 3.11.3.2. Формати кадру …241 3.11.3.3. Регістри USART …243 3.11.3.4. Ініціалізація послідовного порту …251 3.11.3.5. Процедури передавання та приймання даних …251 3.11.3.6. Багатопроцесорні системи і передавання 9-ти бітів .…253 3.12. АЦП мікроконтролера …254 3.12.1. Загальна характеристика АЦП мікросхеми …254 3.12.2. Робота АЦП …256 3.12.3. Попередній подільник та частота перетворення АЦП …258 3.12.4. Джерела сигналів АЦП …261 3.12.5. Вибір опорної напруги ...264 3.12.6. Зниження шумів перетворення …265 3.12.7. Результати перетворення …267 3.12.8. Переривання, пов’язані з АЦП …269 3.12.9. Приклади роботи із АЦП …270 3.13. Компаратор мікроконтролера …271 3.13.1. Вхідні сигнали компаратора ...272 3.13.2. Переривання від аналогового компаратора …273 3.13.3. Регістри контролю аналогового компаратора …274 3.14. Проектування пристроїв на основі мікроконтролерів AVR …277 3.14.1. Живлення мікроконтролерів (МК) …277 3.14.2. Підключення до мікроконтролера світлодіоду і кнопки …279 3.14.3. Підключення реле …282 Проектування мікропроцесорних систем керування 3.14.4. Підключення транзисторних ключів …283 3.14.5. Підключення симистора …285 3.14.6. Підключення клавіатури …286 3.14.6.1. Підключення клавіатури до МК по трьох проводах із використанням зсувних регістрів …286 3.14.6.2. Алгоритм роботи клавіатури …289 3.14.7. Використання аналогового компаратора …289 3.14.8. Підключення зовнішньої пам’яті …290 3.14.9. Підключення світлодіодних багаторозрядних цифрових семисегментних індикаторів до мікроконтролерів AVR ATtiny/ATmega …297 3.15. Програмування мікроконтролерів AVR із використанням програмного симулятора AVR Simulator IDE …300 3.15.1. Основні можливості програми AVR Simulator IDE …301 3.15.2. Призначення опцій симулятора …304 3.15.3. Послідовність роботи з симулятором при виконанні програм...316 3.15.4. Контрольні запитання …318 Список літератури …320 |
| URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/39189 |
| ISBN: | 978-966-305-120-8 |
| Власник авторського права: | © І.Р. Козбур, П.О. Марущак, В.Р. Медвідь, В.Б. Савків, В.П. Пісьціо, 2022 © Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2022 |
| Перелік літератури: | 1. Сташин В. В., Урсов А. В., Мологонцева О. Ф. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. М.: Энергоатомиздат, 1990. 224 с. 2. Handbook of Microcontrollers/Predko Michael. NYс. McGraw-Hill. 1998. 861 p. 3. Зубчук В. И., Сигорский В. П., Шкуро А. Н. Справочник по цифровой схемотехнике. К.: Технiка, 1990. 448 с. 4. Артюхов В. Г., Будняк А. А., Лапий В. Ю., Молявко С. М., Петренко А. И. Проектирование микропроцессорной электронно-вычислительной аппаратуры: справочник. К.: Техніка, 1988. 263 c. 5. Казаринов Ю. М., Номоконов В. Н., Подклетнов Г. С., Филиппов Ф.В. Микропроцессорный комплект К1810. Структура, программирование, применение. М.: Высшая школа, 1990. 269 c. 6. Якименко Ю. І., Терещенко Т. О., Сокол Є. І., Жуйков В. Я., Петергера Ю. С. Мікропроцесорна техніка; за ред. Т. О. Терещенко. К.: Кондор, 2004. 440 с. 7. Бродин В. Б., Калинин А. В. Системы на микроконтролерах и БИС программируемой логики. М.: ЭКОМ, 2002. 400 с. 8. Practical Interfacing Techniques for Microprocessor Systems. James Coffron. NJ. Prentice Hall 1983. 401 p. 9. Боборыкин А. В., Липовецкий Г. П., Литвинский Г. В., Оксинь О. Н., Прохорчик С. В., Проценко Л. В., Пертенко Н. В., Сергеев А. А., Сивобород П. В. Однокристальные микроЭВМ. М.: МИКАП, 1994. 400 c. 10. Ульрих В. А. Микроконтроллеры PIC16X7XX: 2-е изд., перераб и доп. СПб.: Наука и техника, 2002. 320 c. 11. Les microcontroleurs PIC - Applications: Applications Broché. Christian Tavernier. Paris. Dunod. 2002. 304 p. 12. PIC16F84 Data Sheet. 18-pin 8-Bit CMOS EEPROM Microcontroller. Microchip Technology Inc. 1996. 108 с. URL: http://ww1.microchip.com/ downloads/en/DeviceDoc/30445c.pdf. 13. PIC16F84A Data Sheet 18-pin Enhanced FLASH/EEPROM 8-bit Microcontroller. Microchip Technology Inc. 2001. 86 c. URL: http://ww1. microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/35007b.pdf. 14. Евстифеев В. А. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя. М.: Изд. дом «Додека – ХХI», 2007. 15. Данилин А. Программа-симулятор PIC Simulator IDE. Современная электроника. 2006. № 4. С. 68–76. 16. Messen, Steuern und Regeln mit AVR-Controllern. Trampert W. Munich, Franzis'Verlag GmbH 2010. 256 p. 17. Проектування мікропроцесорних систем керування: навчальний посібник/ Медвідь В.Р, Пісьціо В.П., Козбур І.Р. Тернопіль: Вид-во ТНТУ ім. Івана Пулюя, 2015. 354 с. 18. Кирик В. В. Мікропроцесорні системи та промислові контролери: Навчальний посібник. Київ: АМУ, 2010. 72 с. 19. Мілих В. І., Шавьолкін О. О. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка: підручник; за ред. В. І. Мілих. 2-е вид. К.: Каравела, 2008. 688 с. 20. Бойко В. І., Гуржій А. М., Жуйков В. Я. та ін.Схемотехніка электронних схем: У 3 кн. Кн.3 Мікропроцесори та мікроконтролери: підручник. 2-ге вид., допов. і переробл. К.: Вища шк., 2004. 399 с. 21. Павельчак А. Г., Самотий В. В., Яцук Ю. В. Програмування мікроконтролерів систем автоматики: конспект лекцій. Львів: Львівська політехніка, 2012. 143 с. 8. ATmega48A/PA/88A/PA/168A/PA/328/P DATASHEET – Atmel Corporation. 657 c. 22. Ляшенко О., Мартинюк О. Моделювання та дослідження електронних пристроїв: навч. посібник. Луцьк: Східноєвроп. нац. ун-т ім. Лесі Українки, 2013. 217 с. 23. Цирульник С. М., Азаров О. Д., Крупельницький Л. В., Трояновська Т. І. Мікропроцесорна техніка: навчальний посібник. Вінниця: ВНТУ, 2017. 123 с. 24. Kunikowski Wojciech, Czerwiński Ernest, Olejnik Paweł, Awrejcewicz. An Overview of ATmega AVR Microcontrollers Used in Scientific Research and Industrial Applications. Pomiary Automatyka Robotyka. 2015, Par. 19, P. 15-20. DOI: 10.14313/PAR_215/15. 25. Dogan Ibrahim, Chapter 1. Microcomputer systems, Arm-Based Microcontroller Multitasking Projects. 2021. P. 1–12. DOI: 10.1016/B978-0-12- 821227-1.00001-3. 26. Ng T. S. Microcontroller. Real Time Control Engineering. 2016. Vol. 65. DOI: 10.1007/978-981-10-1509-0_4. |
| Тип вмісту: | Handbook |
| Розташовується у зібраннях: | Зібрання книг |
Файли цього матеріалу:
| Файл | Опис | Розмір | Формат | |
|---|---|---|---|---|
| Proektuvannya _mikroprotsesornykh_system_keruvannya_2022.pdf | 15,36 MB | Adobe PDF | Переглянути/відкрити | |
| Proektuvannya _mikroprotsesornykh_system_keruvannya_COVER_2022.jpg | 2,47 MB | JPEG | Переглянути/відкрити |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.