Размещено на http: //www. allbest. ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО СВЯЗИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский технический университет связи и информатики

Контрольная работа

по дисциплине

«Вычислительные машины, системы и сети»

Студент: Хренков Д. А.

Преподаватель:

Максименко В. Н.

2011



1. Задание на работу

I=1; J=9.

Разработать аппаратное и программное обеспечение микропроцессорной системы для управления полуавтоматической установкой для сортировки посылок.

1. Разработать функциональную схему микропроцессорной системы управления технологическим процессом.

2. Разработать программную модель микропроцессорной системы.

3. Разработать принципиальную схему микропроцессорной системы.

4. Разработать алгоритм и программу управления технологическим процессом.

5. Рассчитать быстродействие и объем требуемой памяти программы.

Исходные данные.

Величина	Выражение	Значение
Тип микропроцессора	КР1810ВМ86	КР1810ВМ86
Адрес порта ввода	0Jh	09h
Адрес порта вывода	1: 0[J+1]h; 2: 0[J+2]h	1: 0Ah; 2: 0Bh
Количество датчиков	N = 20 + 10 x I + 5 x J	N = 75
Количество исполнительных элементов	M = 5 x (I + J) + 3	M = 53
Номер I-го датчика DI	l = 20 + I	I = 21
Номер k-го датчика Dk	k = 10 + 10 x I + 5 x J	k = 55
Номер r-го исполнительного элемента ИЭr	r = 3 x (I + J) + 3	r = 33

Алгоритм формирования логического сигнала, подаваемого на исполнительный элемент ИЭr

Датчики	Исполнительный элемент
Dl=20+I=21	Dk = 10+10xI+5xJ=65	ИЭr = 3x(I+J)+3=33
0	0	Выключается (лог."0")
0	1	Включается (лог. "1")
1	0	Включается с задержкой Т
1	1	Не изменяется

Программа DELAY, реализующая задержку на «T» секунд, записана по адресу 2(I+J)h=2Ah.

1. Функциональная схема микропроцессорной системы.

Рис. 1 Функциональная схема микропроцессорного устройства

Микропроцессорная система (МПС) содержит в своем составе, по крайней мере, один микропроцессор (МП), один или несколько модулей основной (ОЗУ и ПЗУ) и дополнительной памяти, устройства ввода и вывода, блоки сопряжения (контроллеры) с устройствами ввода и вывода, которые связаны друг с другом с помощью системной магистрали, состоящей, в общем случае, из магистралей (шин) адресов (МА, ША), магистралей (шин) данных (МД, ШД) и магистралей (шин) управления (МУ, ШУ).

ОУ - объект управления,

Д - датчики,

ИМ - исполнительные механизмы,

ИК - информационные контроллеры,

БСД - блок сопряжения с датчиками,

БСИК - блок сопряжения с информационными контроллерами,

ОП - основная память,

ДП - дополнительная память.

ОЗУ МПС обеспечивает чтение и запись информации и реализуется как энергозависимая память, содержимое которой стирается при выключении МПС.

Рис. 2 Структурная схема микропроцессорной системы

ПЗУ обеспечивает только чтение информации и реализуется в виде энергонезависимой памяти. Контроллеры представляют собой устройства сопряжения аппаратуры ввода-вывода с системной магистралью и реализуют определенный интерфейс. Магистраль обеспечивает коммуникацию аппаратных средств МПС и представляет собой набор проводников и усилителей сигналов.



Рис. 3 Структурная схема микропроцессора

2. Программная модель микропроцессора

Рис. 4 Программная модель процессора

- interface - это совокупность средств, обеспечивающих сопряжение устройств и программных модулей как на физическом, так и на логическом уровнях).

- блок исполнения (EU:Execution Unit);

- блок интерфейса шин (BIU:Bus Interface Unit).

В состав EU входят: арифметическо-логическое устройство ALU, устройство управления CU и десять регистров. Устройства блока EU обеспечивают обработку команд, выполнение арифметических и логических операций.

Три части блока BIU - устройство управления шинами, блок очереди команд и регистры сегментов - предназначены для выполнения следующих функций:

- управление обменом данными с EU, памятью и внешними устройствами ввода/вывода;

- адресация памяти;

- выборка команд (осуществляется с помощью блока очереди команд Queue, который позволяет выбирать команды с упреждением).

С точки зрения программиста, процессор 8086 состоит из 8 регистров общего назначения, 4 сегментных регистров, регистра адреса команд (счетчика команд) и регистра флагов. Процессор выставляет на шину адреса адрес выбираемых из памяти команд (или данных), которые поступают в шестибайтный буфер (очередь команд), а затем исполняются.

Помимо ячеек оперативной памяти для хранения данных (правда, кратковременного) можно использовать и регистры - ячейки, расположенные в центральном процессоре и доступные из машинных программ. Доступ к регистрам осуществляется намного быстрее, чем к ячейкам памяти, поэтому использование регистров заметно уменьшает время выполнения программ.

Регистр - быстродействующее запоминающее устройство, реализованное на электронных компонентах.

Все регистры имеют размер слова (16 разрядов), за каждым из них закреплено определенное имя. По назначению и способу использования регистры можно разбить на следующие группы:

регистры общего назначения (AX, BX, CX, DX, SI, DI, BP, SP);

сегментные регистры (CS, DS, SS, ES);

указатель команд (IP);

регистр флагов (Flags).

Рис. 5

Приведем расшифровку названий регистров:

AX accumulator, аккумулятор;

BX base, база;

CX counter, счетчик;

DX data, данные;

(буква X - от слова eXtended, расширенный: в процессоре 8080 были байтовые регистры A, B, C и D, но затем их расширили до размера слова)

SI source index, индекс источника;

DI destination index, индекс приемника;

BP base pointer, указатель базы;

SP stack pointer, указатель стека;

IP instruction pointer, указатель команд;

SS stack segment, сегмент стека;

DS data segment, сегмент данных;

CS code segment, сегмент команд;

ES extra segment, дополнительный сегмент.

3. Таблица распределения памяти и портов ввода/вывода

сортировка полуавтоматический алгоритм микропроцессорный

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПАМЯТИ
Адрес Н-код	Бинарный код	Содержимое 2х8 бит
00000	00000000 00000000	ПЗУ 2048 байт (2х1024 байт).
00001	00000000 00000001
00002	00000000 00000010
………….	…………… …………...
………….	…………… …………...
00FFF	00001111 11111111
01000	00010000 00000000	ОЗУ 512 байт (2х256 байт).
01001	00010000 00000001
01002	00010000 00000010
………….	…………… …………...
………….	…………… …………...
01FFF	00011111 11111111

Порты ввода/вывода
Адрес Н-код	Бинарный код	Содержимое 8 бит.
00000	00000000
00001	00000001
……….	………..
……….	………..
00008	00001000	Порт вывода ВА
00009	00001001	Порт вывода ВВ
0000A	00001010	Порт ввода ВС
……….	………..
……….	………..



4. Принципиальная схема микропроцессорной системы

Принципиальная схема приведена в приложении №1 к курсовой работе. При её построении были использованы элементы, приведённые в методических указаниях. Адресное пространство памяти и портов ввода/вывода было разделено.

5. Алгоритм и программа управления накопителем посылок

На рисунке 6 показан алгоритм работы микропроцессорной системы управления накопителем посылок.

Рисунок 6



Составим программу на языке Ассемблер:

Текст программы.

MVI A, 00H

OUT 04H ;обнуляем порты

OUT 05H

MAIN1: CALL READ21 ; опрашиваем датчик l

CALL READ55 ; опрашиваем датчик k

MOV A, 00H

CMP L ; сравниваем 00 и состояние датчика l

JNZ DAT1X ; ЕСЛИ Д1=1 ТО ПЕРЕХОДИМ К МЕТКЕ DAT1X

JMP DAT0X ; ЕСЛИ Д1=0 ТО ПЕРЕХОДИМ К МЕТКЕ DAT0X

; знаем что Д1=0, проверим что в Д2

DAT1X: CMP H ; сравниваем 00 и состояние датчика k

JZ DAT10 ; ЕСЛИ Д2=0 И Д1=1 , ТО ПЕРЕХОДИМ К МЕТКЕ DAT10

JMP DAT11 ; ЕСЛИ Д2=1 И Д1=1 , ТО ПЕРЕХОДИМ К МЕТКЕ DAT11

; знаем что Д1=1, проверим что в Д2

DAT0X: CMP H ; сравниваем 00 и состояние датчика k

JZ DAT00 ; ЕСЛИ Д2=0 И Д1=0 , ТО ПЕРЕХОДИМ К МЕТКЕ DAT00

JMP DAT01 ; ЕСЛИ Д2=1 И Д1=0 , ТО ПЕРЕХОДИМ К МЕТКЕ DAT01

DAT00: CALL D00 ; т.к. Д1=Д2=0 вызываем D00

JMP MAIN1 ; в начало

DAT01: CALL D01 ; т.к. Д1=0 Д2=1 вызываем D01

JMP MAIN1 ; в начало

DAT10: CALL D10 ; т.к. Д1=1 Д2=0 вызываем D10

JMP MAIN1 ; в начало

DAT11: CALL D11 ; т.к. Д1=Д2=1 вызываем D11

JMP MAIN1 ; в начало

; проверка состояния l-датчика (20)

READ20: MVI A, 14H ; адресс датчика в шестнадцетиричной системе

OUT 04H ; настраиваем мультиплексор

IN 03H ; читаем состояние выхода мультиплексора

MOV L, A ; запоминаем в регистре L

RET

; проверка состояния k-датчика (35)

READ35: MVI A, 23H ; адресс датчика в шестнадцетиричной системе

OUT 04H ; настраиваем мультиплексор

IN 03H ; читаем состояние выхода мультиплексора

MOV H, A ; запоминаем в регистре H

RET

; надо сбросить выход ИЭ

D00: MVI A, 00H ; будем грузить в дешифратор 00

OUT 05H ; грузим в дешифратор, который на 5-м порту

RET

; надо установить выход 12-й выход ИЭ

D01: MVI A, 0CH ; для этого в дешифратор запишем 12 в шестнадцатеричной форме

OUT 05H ; грузим в дешифратор, который на 5-м порту

RET

; надо вызвать задержку (на 6-м адресе) а затем установить 12-й выход

D10: CALL 06H ; вызываем задержку

MVI A, 0CH ; для этого в дешифратор запишем 12 в шестнадцатеричной форме

OUT 05H ; грузим в дешифратор, который на 5-м порту

RET

; в этом случае мы выходы не меняем

D11: RET



6. Расчет быстродействия и требуемого объема памяти

Подсчет байт ПЗУ, необходимых для размещения программы 125 байт

Озу требуется в количестве одного байта, для хранения счетчика.

Частота работы процессора 4,77 МГц, длительность одного такта равна 210 нс

Количество тактов процессора, необходимое на исполнение программы: 636

Время исполнения: 133,5 мкс



Список литературы

Андрюков А.А. «Вычислительные Манины, системы и сети»: методические указания и задание на курсовую работу. - М.: МТУСИ, 2009.

Б.В. Тарабарин, Л.Ф. Лунин и др. «Интегральные микросхемы: Справочник» - М.: Радио и связь, 1983. - 528 с.

В.И. Пильщиков. «Программирование на языке ассемблера IBM PC» - М: «Диалог-МИФИ», 2000. - 288 с.

Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник. Под ред. В.А. Шахонова. Кн. 2. - М.: Радио и связь, 1988. - 368 с.

Ю.М. Казарианов. «Микропроцессорный комплект К1810: Структура, Программирование, применение: Справочная книга» - М.: Высшая школа, 1990. - 269 с.

Размещено на Allbest.ru