17_14.pdf

eż to potrafisz

afisz

W poprzednim numerze “Elektroniki

dla Wszystkich” zaznajomiliśmy

Czytelników z pojęciem

mikroprocesora i mikrokontrolera.

Przedstawiliśmy ogólne założenia

dotyczące budowy układów

scalonych tego typu oraz przybliżony

sposób współpracy z innymi

układami peryferyjnymi.

W tym odcinku przedstawimy ogólny

opis wyprowadzeń mikroprocesora.

Jest to drugi z odcinków wstępnych

z cyklu obejmującego naukę

programowania procesora 8051.

Przypominamy, że wkrótce

zamkniemy listę kandydatów na

uczniów w “klasie

mikroprocesorowej”. Na zgłoszenia

chętnych czekamy do końca maja.

“Klasa mikroprocesorowa” to grupa

20−30 osób, które orztymają

bezpłatnie od firmy AVT zestaw

edukacyjny (składający się z dwóch

płytek z procesorem, klawiaturą,

wyświetlaczami itp.). Osoby te

zobowiązane będą do

przeprowadzania wszystkich

prostych ćwiczeń z zakresu nauki

programowania oraz do zgłaszania

autorowi cyklu wszelkich wynikłych

niejasności czy problemów. Ma to na

celu praktyczne sprawdzenie stopnia

opanowania przedstawionego

materiału, a także niewątpliwie

zapewni skuteczność nauki. Do

skorzystania z tej możliwości

zapraszamy osoby w różnym wieku,

od 12 do 80 lat.

Mikrokontrolery?

To takie proste...

Część 2

Charakterystyka mikrokontrolera 8051

Dlaczego 8051?

Ponieważ elektronika oparta na ukła−

dach mikroprocesorowych wkracza pod

strzechy coraz silniej, warto by przyjrzeć

się bliżej jednemu, bodaj najpopularniej−

szemu układowi tego typu, a mianowicie

mikrokontrolerowi 8051.

Zapewne wielu Czytelników EdW

spotyka się z oznaczeniem 8051. Niektó−

rych z pewnością ogarnia zimny dreszcz,

inni jak wynika z listów, są zaciekawieni

tematem i możliwościami programowa−

nia mikroprocesorów. Postaram się

w sposób przystępny, tak merytorycznie

jak i finansowo, (niestety z nauką wiąże

się część praktyczna, która wymaga mi−

nimum sprzętu do nauki programowa−

nia) pokazać i przekonać Was o tym że

projektowanie układów przy wykorzysta−

niu mikrokontrolera 8051 nie jest trudne.

Wymagane są jedynie podstawowe wia−

domości z techniki cyfrowej, mówiąc

konkretnie każdy, kto zna podstawowe

bramki logiczne oraz najprostsze typy

przerzutników, a jeżeli dodatkowo wyko−

nał sam jakiś układ lub opisany w litera−

turze, z pewnością nie będzie miał prob−

lemów z opanowaniem sztuki korzysta−

nia z mikroprocesora 8051.

Przy opisie samego procesora,

a w późniejszych numerach EdW, także

podczas krótkich lekcji na temat progra−

mowania, będę za każdym razem odwo−

ływał się do analogicznych układów wy−

konanych w standardowej technice cyf−

rowej (TTL czy CMOS). Dzięki temu każ−

dy zainteresowany tematem czytelnik,

zorientowany choć w podstawach cyf−

rówki, będzie w stanie strawić pewna

porcję wiedzy, oswajając się jednocześ−

Rys. 3. Opis wyprowadzeń mikrokont−

rolera 8051.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/97

eż to potr

Też to potr

eż to potrafisz

afisz

Rys. 4. Zapis przykładowej liczby do

portu P1.

nictwem działu obsługi czytelników.

Koszt zakupu 8051 w chwili obecnej wa−

ha się w granicach 2,00...4,00 nowych

złotych, nie jest to więc dużo jak na kie−

szeń nawet nie zarabiającego amatora.

W chwili obecnej na rynku znajduje się

wersja mikroprocesora wykonana w tech−

nologii CMOS oznaczona jako 80C51.

Wszystkie parametry charakterys−

tyczne (prądowe i napięciowe) podane

w artykule będą odnosić się do tej wers−

ji, aczkolwiek dla uproszczenia będziemy

posługiwać się określeniem bez litery

“C” mówiąc o typ układzie.

Mikrokontroler 8051 umieszczony

jest w 40−nóżkowej obudowie (przeważ−

nie plastikowej) typu DIL (skrót od “Dual

In−Line Package”, co po angielsku zna−

czy “obudowa dwurzędowa”). Sama

ilość końcówek nie jest przerażająca,

wszakże znamy inne układy np.

ICL7106, które także umieszczone są

w takiej obudowie.

W tym miejscu ktoś może powie−

dzieć: “No tak, ale opis typowej ICL ki

(7106) można znaleźć prawie w każdym

czasopiśmie lub podręczniku, znaczenie

40−tu wyprowadzeń też, a tu mam taki

mikroprocesor, każdy mi mówi że to

układ uniwersalny, a ja i tak nie wiem co

mam z nim zro−

bić...”.

Zapoznanie się

z mikrokontrole−

rem rozpoczniemy

od ogólnego poz−

nania jego 40 wyprowadzeń, w końcu

tylko to “wystaje” z obudowy i jest wi−

doczne.

1. Końcówki o numerach 1...8

(port P1)

Są to wyprowadzenia 8−bitowego,

uniwersalnego portu mikroprocesora

oznaczanego w literaturze jako P1 (port

nr 1 jak kto woli). Jeżeli słowo “port” nie

jest do końca jasne, posłużę się porów−

naniem (choć mało dokładnym) do ukła−

du typu rejestrowego o 8−miu wyprowa−

dzeniach (8−bitach − stąd nazwa 8−bito−

wy). Czy pamiętamy układ serii TTL −

74198?. Jest to coś w tym stylu, tylko

że bardziej uniwersalne. Dla tych, którzy

nie wiedzą, co to 74198, inne proste po−

równanie. Port, jak każdy port, pomaga

w przyjmowaniu i wysyłaniu, tyle że nie

towarów, lecz informacji.

Port może pełnić rolę wyjścia informa−

cji binarnej (czyli że procesor może usta−

wiać stany logiczne na końcówkach tego

portu). Tak więc, jeżeli zachodzi potrze−

ba, procesor może np. wpisać do portu

P1 dowolną liczbę binarną z zakresu

0...255, np. 48. Binarnie liczba 48 =

00110000 B . Oznaczenia poszczegól−

nych końcówek portu P1 wskazują na

kolejną pozycję bitu (cyfry liczby binar−

nej), co pokazuje rysunek 4.

Tak więc końcówka P1.7 (najstarsza)

przyjmie poziom logiczny 0, końcówka

P1.6 poziom 0, P1.5 poziom 1 itd.

Ale co daje “zapisanie jakiejś liczby do

portu P1”? Otóż zastosowań może być

wiele. Najprostsze z nich obrazuje rysu−

nie z na pozór skomplikowanym ukła−

dem cyfrowym, jakim jest 8051 ka.

Dla sceptyków, którzy sądzą, że pro−

gramowanie procesora 8051, nawet na

etapie “przedszkola”, wymaga posiada−

nia drogiego komputera klasy PC, mam

miłą wiadomość. Otóż skonstruowałem

podstawowy układ aplikacyjny na proce−

sor 8051 (nieduża płytka drukowana

+ kilka podzespołów), dzięki któremu

każda teoretyczna lekcja na łamach na−

szego pisma, będzie mogła być natych−

miast powtórzona w praktyce na stole

każdego z Was, drodzy Czytelnicy. By−

najmniej nie będzie potrzebny także ża−

den programator pamięci EPROM lub in−

ne, często kosztowne wyposażenie. Wy−

starczą dobre chęci i trochę wolnego

czasu, a z pewnością każdy z Was bę−

dzie zachwycony efektami swojej pracy,

czyniąc pierwsze kroki w technice mik−

roprocesorowej.

Trochę o samym

bohaterze

Na początek przyjrzyjmy się samemu

mikroprocesorowi 8051. Warto w tym

miejscu wyjąc z szuflady biurka taką kos−

tkę, a jeżeli ktoś jej nie posiada, może ją

nabyć prawie w każdym sklepie z podze−

społami elektronicznymi, lub za pośred−

rysu−

nek 5. Do każdego wyprowadzenia portu

P1 dołączono układ z przekaźnikiem, któ−

rego styki załącza−

ją dowolne urzą−

dzenie elektryczne

np. w mieszkaniu.

W sumie na rysun−

ku jest ich osiem,

lecz w praktyce nie musimy korzystać ze

wszystkich wyprowadzeń portu. Przy ta−

kim wykorzystaniu portu program zawar−

ty w mikroprocesorze może na przykład

włączać i wyłączać oświetlenie w miesz−

kaniu. Uzyskamy świetny symulator

obecności domowników.

Projektując układ wykonawczy należy

mięć na uwadze maksymalną obciążal−

ność każdego z wyprowadzeń portu P1,

z reguły wynosi ona 10mA (w obecnie

oferowanych wersjach procesora) na

każdy pin. Można zatem wysterować za

pomocą portu maksymalnie do czterech

wejść TTL serii standard.

Istotną zaletą portów uniwersalnych

procesora (w tym także P1) jest możli−

wość indywidualnego ustawiania pozio−

mu logicznego na każdym wyprowadze−

niu niezależnie. Nie trzeba zatem zapisy−

wać całej liczby do portu aby np. zmienić

stan tylko na jednym wyprowadzeniu,

wystarczy ustawić (rozkazem zwanym

SETB) lub wyzerować (rozkazem CLR)

odpowiedni bit rejestru portu P1, toteż

np. ustawienie pinu P1.5 na logiczne “0”

nastąpi poprzez wydanie polecenia: CLR

P1.5 (“clr” − clear, ang. zeruj,wyczyść).

Niechcący zahaczyliśmy o programowa−

nie, ale o tym będziemy mówić szczegó−

łowo przy innej okazji.

Końcówki dowolnego portu

procesora mogą pełnić zarówno

rolę wejść, jak wyjść.

Rys. 5. Najprostsze wykorzystanie portu portu P1.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/97

eż to potr

Też to potr

nek 5

Też to potr

eż to potrafisz

afisz

Rys. 6. Podstawowy (użytkowy) układ

resetowania 8051.

Rys. 7. Inne rozwiązania układów

RESET.

elementem układu “resetu” jest kon−

densator elektrolityczny C. Z reguły jego

wartość powinna wynosić 10...22µF.

Jest on niezbędny do prawidłowej gene−

racji impulsu resetu przez układy we−

wnętrzne mikrokontrolera.

W starszych wersjach 8051 wykona−

nych w technologii HMOS, niezbędny

okazał się dodatkowy rezystor blokujący

wejście RST do masy, co zapewniało

wymuszenie stanu niskiego na tym pinie

podczas normalnej pracy układu. W no−

wych katalogach opisujących układy

w wersji CMOS, rezystor jest ten pomi−

jany, aczkolwiek w praktycznych ukła−

dach powinniśmy przewidzieć miejsce

na płytce drukowanej, ze względu na

różnorodność procesorów serii 8051.

Niech za przykład posłuży fakt, że pro−

ducent najnowszych procesorów z rodzi−

ny 8051 w kartach katalogowych naj−

nowszych wersji z wewnętrzna pamię−

cią EEPROM typu “Flash” zaleca stoso−

wanie tego rezystora pomimo iż produ−

kowane układy są wykonane w wersji

CMOS. My możemy stosować rezystor

o wartości 8,2...10k W .

Widoczny na rysunku 6 klawisz służy

do resetowania procesora bez koniecz−

ności wyłączania napięcia zasilającego.

Toteż w każdej chwili użytkownik może

przerwać wykonywanie programu przez

procesor.

Na rysunku 7

Port (cały lub niektóre z jego pinów),

podobnie jak przy zapisie, można usta−

wić także jako wejście informacji logicz−

nej. Każde z wyprowadzeń staje się wte−

dy wyjściem o wysokiej impedancji,

dzięki temu dowolny poziom logiczny

podany z wyjścia jakiegoś układu cyfro−

wego (np. z wyjścia bramki układu TTL

lub CMOS) może być odczytany poprzez

piny portu a informacja czy tym stanem

była logiczna “1” czy “0”, zostaje wyko−

rzystana przez procesor dla dalszego je−

go działania w zależności od spełnianej

akurat funkcji. Krótko mówiąc, procesor

może odczytać stany logiczne, jakie

z zewnątrz podano na końcówki portu.

Oczywiście poziomy logiczne napięć

wejściowych portu P1 (oraz każdego in−

nego) muszą zawierać się w przedziale

napięć zasilania mikrokontrolera, czyli

w zakresie 0...5V. Detekcja poziomów

logicznych odbywa się jak dla bramek

CMOS, stąd wartości progowe napięć

tych stanów są zbliżone do połowy na−

pięcia zasilającego. Istotną informacją

jest fakt że w trybie “odczytu” z portu

P1 końcówki są wewnętrznie podczepia−

ne (podciągane) do plusa zasilania po−

przez wbudowane w 80C51 rezystory,

co wymusza odczyt wysoki z portu

w wypadku niepodłączenia końcówki

portu.

2. Końcówka 9 (RST)

Z tematem mikroprocesorów czy mik−

rokontrolerów nierozłącznie wiąże się

pojęcie “resetowania”, czy jak kto woli

“kasowania” układu. Czynność ta wyko−

nywana poprzez podanie logicznej “1”

na te wyprowadzenie na pewien okres

czasu (jaki − o tym później) powoduje

skasowanie układu, a więc natychmias−

towe przerwanie wykonywanych czyn−

ności i rozpoczęcie cyklu działania proce−

sora od samego początku (tak jakbyśmy

włączyli zasilanie układu).

Czas trwania dodatniego impulsu ka−

sującego zależy od częstotliwości z jaką

pracuje mikroprocesor. Wyjaśnię to do−

kładnie w dalszej części artykułu. Z regu−

ły w typowych zastosowaniach czas

1ms w zupełności wystarcza.

W układach praktycznych do końców−

ki RST dołącza się mniej lub bardziej

skomplikowany układ który generuje wy−

magany impuls zerujący najczęściej

w trzech przypadkach:

− po włączeniu zasilania układu

− na nasze żądanie − poprzez np. przyciś−

nięcie klawisza (umieszczonego z re−

guły na płytce drukowanej tuż obok

procesora).

− w sytuacjach awaryjnych, kiedy np.

poprzez zakłócenie najczęściej na li−

niach zasilających nastąpi błędne dzia−

łanie układu mikroprocesora, w żargo−

nie często określa się to mianem

“zawieszenia” lub “niekontrolowanej

pracy” układu.

Trzeci przypadek dotyczy bardziej zło−

żonych układów stosowanych szczegól−

nie w automatyce i elektronice przemys−

łowej. My najczęściej spotkamy się

z dwiema pierwszymi sytuacjami. Przy−

kładowy układ zapewniający prawidłowy

skasowanie i ponowny start procesora

80C51 przedstawia rysunek 6

rysunku 7 pokazano inne, bardziej

złożone wersje układów pełniących funk−

cje resetu, lecz w naszym przypadku

w zupełności wystarczy wersja z rysun−

ku 6.

3. Końcówki o numerach 10...17

(port P3)

Podobnie jak w przypadku portu P1,

port P3 może pełnić wszystkie opisane

wcześniej funkcje − może być wyjściem

lub wejściem. Dodatkowe symbole na

rysunku 3 tuż obok wyprowadzeń portu

P3 sugerują że port może też spełniać in−

ne dodatkowe funkcje. I tak też jest.

rysunku 7

rysunek 6. Głównym

Rys. 8. Najprostszy przykład wykorzystania

transmisji synchronicznej.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/97

eż to potr

rysunek 6

eż to potrafisz

afisz

Rysunek 8

obrazuje sposób transmisji synchro−

nicznej do zewnętrznego 8−bitowego

rejestru TTL typu 74164.

− asynchronicznie − kiedy z góry zadaje−

my prędkość transmisji pomiędzy na−

szym procesorem 8051 a innym, ze−

wnętrznym układem np. łączem

RS232c komputera PC. W takim przy−

padku końcówka P3.0 − RXD pełni rolę

odbiornika przesyłanych szeregowo

danych (pierwsza litera symbolu “R”

oznacza receive − ang. odbiór), zaś

końcówka P3.1 − TXD nadajnika (“T” −

transmitt − ang. nadawanie).

Ponadto rozróżnia się kilka trybów

pracy asynchronicznej.

Tych, którzy nie zrozumieli dokładnie

dodatkowych funkcji wyprowadzeń RXD

i TXD pocieszam, że temat ten wyjaśnię

dokładnie w rozdziale na temat sposo−

bów komunikacji szeregowej w jednym

z kolejnych odcinków cyklu.

Alternatywna funkcją końcówek P3.2

(INT0\) oraz P3.3 (INT1\) jest funkcja de−

tekcji przerwań zewnętrznych. Dla tych

czytelników, którzy nie wiedzą, co to

oznacza, wyjaśniam, że pojęcie przerwa−

nia w tym przypadku odnosi się do zmia−

ny stanu logicznego (na omawianym wy−

prowadzeniu P3.2 lub P3.3) z “1” na

“0”. W efekcie “we wnętrzu” procesora

8051 zostaje ustawiona tak zwana flaga

(nazywana także jako “znacznik zgłosze−

nia przerwania”, co w odniesieniu do

techniki cyfrowej można wyobrazić so−

bie jako przerzutnik). Konsekwencją tego

jest automatyczne przerwanie wykony−

wania przez procesor programu i natych−

miastowe przejście do wykonania czyn−

ności ściśle określonych przez progra−

mistę. Ciąg takich czynności nazywany

jest w technice mikroprocesorowej:

“procedurą obsługi przerwania”. Naj−

prostszą analogią do zasady działania do−

wolnego przerwania (także zewnętrzne−

go typu INT0 lub INT1) jest np. sytuacja,

kiedy sprzątamy mieszkanie, czyli wyko−

nujemy określone czynności, powiedz−

my odkurzanie. Po tym mamy za zadanie

sprzątnąć kurz z półek, a następnie

umyć okna. W pewnej chwili rozlega się

Rysunek 8

gwizdek czajnika, więc oczywiście prze−

rywamy wykonywanie − tu użyję sformu−

łowania: “pętli głównej programu“, którą

jest sprzątanie pokoju − i szybko biegnie−

my wyłączyć gaz. Wykonaliśmy dwie do−

datkowe czynności: biegliśmy do kuchni

i wyłączyliśmy czajnik, czyli można po−

wiedzieć, że wykonaliśmy “procedurę

obsługi przerwania” (wyłączenia czajni−

ka, jak kto woli). Wykrycie zmiany stanu

logicznego na końcówkach przerwań ze−

wnętrznych INT0 i INT1 wiąże się ze

spełnieniem jednego warunku, a miano−

wicie, aby czas od wspomnianego ujem−

nego zbocza sygnału zgłoszenia prze−

rwania do ponownego przejścia w stan

wysoki był odpowiednio długi. Podobnie

jak w przypadku warunku sygnału RST,

czas ten zależy od częstotliwości zegara

mikroprocesora.

Dokładnie sposób działania systemu

przerwań procesora 8051 przedstawię

w kolejnych odcinkach.

Końcówki (P3.4 i P3.5) oznaczone na

diagramie z rysunku 3 jako T0 i T1 pełnią

dodatkową funkcję wejść uniwersal−

nych, programowalnych liczników, wbu−

dowanych w strukturę 8051. Procesor

80C51 zawiera dwa bliźniacze liczniki T0

i T1 (oznaczenie takie same jak końców−

ki). Maksymalnie mogą one zliczać do

2 16 = 65536, po czym zostają wyzerowa−

ne. Liczniki te oprócz zliczania impulsów

z wejść T0 i T1 mogą także zliczać impul−

sy wewnętrzne, pochodzące z generato−

ra mikrokontrolera. W praktyce wyko−

rzystywane jest to np. do odmierzania

określonych odcinków czasu np. przy

funkcji zegarka. Jak wspomniałem

wcześniej, liczniki mogą być programo−

wane przez użytkownika, a więc można

np. zmniejszyć ich pojemność (do 2 8 lub

2 13 ), można także zapisać w nich war−

tość początkową, zatrzymać je w dowol−

nym momencie lub uruchomić. Szczegó−

ły w rozdziale na temat układów liczniko−

wych procesora 8051.

Pozostały do omówienia wyprowa−

dzenia P3.6 i P3.7, oznaczone jako WR\

i RD\.

Jak pisaliśmy we wcześniejszych nu−

merach EdW, prawie każdy mikrokontro−

ler posiada możliwość współpracy z pa−

mięcią zewnętrzną, którą przecież trzeba

zaadresować. W pamięci tej można prze−

chowywać istotne z punktu widzenia

użytkownika dane, np. poziom tempera−

tury z ostatnich dni półrocza (jeżeli pro−

cesor pracuje w układzie stacji meteoro−

logicznej), lub inne w zależności od po−

trzeb.

Aby zapisać takie informacje w ze−

wnętrznej pamięci danych potrzebne są

oprócz podania adresu komórki pamięci

do której ma nastąpić zapis, także sygna−

ły sterujące zapisem lub w przypadku

odczytywania − odczytem z pamięci.

Rys. 9. Typowe układy zewnętrznego

oscylatora kwarcowego.

Właśnie pin WR\ jest sygnałem zapisu

do zewnętrznej pamięci danych, a koń−

cówka RD\ wysyła sygnał do odczytu.

W praktycznych zastosowaniach jako

elementy pamięci wykorzystuje się ukła−

du statycznych RAM − czyli w skrócie

SRAM.

Procesor 8051 potrafi zaadresować

maksymalnie 65536 (2 16 ) komórek pa−

mięci (bajtów), ale o tym później.

I to tyle na temat alternatywnych fun−

kcji portu P3, nie zapominajmy jednak że

port P3 (lub niektóre z jego pinów) może

pełnić rolę zwykłego, uniwersalnego por−

tu wejścia− wyjścia, podobnie jak P1.

4. Końcówki 18 i 19

(XTAL1 i XTAL2)

Końcówki te służą do dołączenia ze−

wnętrznego rezonatora kwarcowego

o częstotliwości zależnej od potrzeb

użytkownika, ale także od wersji układu

8051.

W praktyce częstotliwość ta może

wynosić od 1,2MHz do 12...16MHz, na

rynku spotyka się także wersje proceso−

rów pracujące przy wyższych częstotli−

wościach nawet do 40MHz, a także przy

niskich − nawet do pojedynczych herców

w wypadku procesorów 80C51 w wersji

statycznej (np. 89C51 firmy Atmel).

Dołączony do tych pinów rezonator

kwarcowy po uzupełnieniu o dodatkowe

kondensatory o wartości z reguły z prze−

działu 22...40pF (w zależności od wartoś−

ci rezonatora), umożliwiają pracę wbudo−

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/97

eż to potr

Też to potr

Piny P3.0 (RXD) i P3.1 (TXD) mogą pełnić

rolę portu transmisji szeregowej. W prak−

tyce poprzez te dwa wyprowadzenia moż−

na przesyłać informację (bajty i bity) z i do

procesora z innych układów cyfrowych

w sposób szeregowy, tzn. bit po bicie.

Ciekawostką niech będzie też fakt, że

przesyłanie to może odbywać się na kil−

ka sposobów:

− synchronicznie − wtedy pin P3.0 pełni

role dwukierunkowej magistrali szere−

gowej, po której przesyłane są dane,

zaś pin P3.1 generuje sygnał taktujący,

pełniąc rolę zegara (podobnie jak

w szeregowych rejestrach przesuw−

nych np. 74164, 74165). Rysunek 8

eż to potrafisz

afisz

wanemu w 8051 generatorowi, który

“napędza” cały mikroprocesor. Oczy−

wiście od częstotliwości rezonatora ściś−

le zależy szybkość działania naszego

mikrokontrolera. Typowy układ zewnęt−

rznego oscylatora przedstawia rysunek

rysunek

oznacza biegun ujemny napięcia zasilają−

cego. W naszych zastosowaniach bę−

dziemy dołączać ten pin do masy przy−

szłego układu elektronicznego.

6. Końcówki o numerach 21...28

(port P2)

Są to wyprowadzenia drugiego 8−bito−

wego portu procesora. Port P2 spełnia

wszystkie funkcje podobnie jak P1. Do−

datkowo poprzez końcówki portu P2 po−

dawana jest w razie potrzeby starsza

część adresu (A8...A15) przy dostępie do

zewnętrznej pamięci danych (SRAM)

a także programu (np. EPROM). Sposób

w jaki to się odbywa opiszemy przy

okazji “dołączania pamięci zewnętrznej

do mikrokontrolera 8051”.

7. Końcówka 29 (PSEN\)

W przypadku pracy procesora z ze−

wnętrzna pamięcią programu (np. EP−

ROM) końcówka ta wysyła sygnał odczy−

tu z tej pamięci. W praktyce jest ona do−

łączona do wejścia OE\ współpracującej

pamięci EPROM. Procesor chcąc odczy−

tać kolejny rozkaz (polecenie do wykona−

nia) z zewnętrznej pamięci programu po−

daje poziom niski na końcówkę “PSEN”

a następnie dokonuje odczytu.

Dzieje się tak w ściśle określonych

warunkach, synchronicznie z częstotli−

wością zegara procesora. Jeżeli posiada−

my wersję procesora z wewnętrzną pa−

mięcią (typu EPROM lub EEPROM),

i wykorzystujemy prace z tą wewnętrzną

pamięcią, końcówka 29 powinna pozo−

stać niepodłączona.

8. Końcówka 30 (ALE)

O końcówce 30 powiemy przy okazji

omawiania portu P0.

9. Końcówka 31 (EA\)

Powinna być dołączona do masy, je−

żeli mikroprocesor pobiera rozkazy w ze−

wnętrznej pamięci programu (patrz

pkt.7), lub do plusa zasilania (+5V) jeżeli

z wewnętrznej.

W pewnych układach procesor pomi−

mo że posiada wewnętrzna pamięć pro−

gramu, ze względu na zbyt małą je po−

jemność, musi sięgać do zewnętrznej

pamięci. W takim przypadku pin EA\ po−

winien być dołączony do plusa zasilania,

tak aby procesor po jego “resecie” mógł

rozpocząć pracę pobierając rozkazy

z wbudowanej pamięci programu. Nale−

ży także pamiętać że dołączenie EA\ do

masy blokuje wewnętrzną pamięć pro−

gramu jeżeli ona istnieje.

W praktyce jest to często stosowany

chwyt, kiedy kupujemy w sklepie na

ogół kilkakrotnie tańszą wersję proceso−

ra z pamięcią wewnętrzną typu ROM.

W pamięci takiej najczęściej zapisany

jest pewien program lecz, z naszego

punktu widzenia jest on zupełnie bezuży−

teczny. Toteż aby w pełni wykorzystać

walory mikroprocesora (oczywiście przy

pracy z zewnętrzną pamięcią programu)

bez uruchamiania nieznanego nam pro−

gramu, blokujemy pamięć ROM poprzez

zwarcie EA\ do masy.

99a.

Częstotliwość, z jaką pracują we−

wnętrzne układy mikroprocesora, jest

określona wzorem:

F = f xtal /12,

gdzie f xtal jest częstotliwością rezonatora

kwarcowego.

Powodem takiego podziału częstotli−

wości rezonatora jest wewnętrzna archi−

tektura wszystkich procesorów serii

8051. Wiąże się z tym pojęcie “cykli ma−

szynowych procesora” o których zna−

czeniu napiszę w rozdziale na temat os−

cylatora 8051.

W każdym razie z praktycznego punk−

tu widzenia, przedstawiony na rysunku

9 układ, podobnie jak układ resetu z rys.

6 jest niejako obowiązkowym (przynaj−

mniej na etapie nauki programowania).

Końcówka XTAL1 (pin 19) w układach

w wersji CMOS może także pełnić rolę

wejścia zewnętrznego sygnału zegaro−

wego o częstotliwości w zakresie, jak

opisano w przypadku stosowania rezo−

natora kwarcowego. Wtedy rezonator

i dodatkowe kondensatory są zbędne.

W przypadku gdy mamy do czynienia

z wersją w technologii HMOS wejściem

takiego sygnału jest XTAL2 (pin 18).

W obu przypadkach pozostały pin powi−

nien być nie podłączony. Dokładnie sytu−

ację tę wyjaśnia rys. 9b

rys. 9b i c.

5. Końcówka 20 (Vss)

Podobnie jak w większości układów

cyfrowych ostatnie wyprowadzenie

w “dolnym rzędzie” obudowy jest koń−

cówką ujemnego napięcia zasilającego −

masy (GND). W przypadku układów

CMOS podaje się oznaczenie Vss co

rys. 9b

10. Końcówki o numerach 32...39

(port P0)

Trzecim i ostatnim uniwersalnym por−

tem procesora 8051 jest P0. Podstawo−

we funkcje portu jako dwukierunkowej

bramy do wymiany danych są takie sa−

me jak w przypadku portów P1 i P2. Za−

sadniczą różnicą jest jednak zwiększona

obciążalność (do 8 wejść TTL) tego por−

tu oraz fakt nie posiadania wbudowa−

nych rezystorów podciągających koń−

cówki portu do plusa zasilania w wypad−

ku odczytu.

Dlatego przy projektowaniu dowol−

nych układów wyjściowych dołączanych

do tego portu należy uwzględnić wspo−

mniane właściwości tak, aby np. odpo−

wiednio spolaryzować bazy tranzysto−

rów z rys. 5.

Drugą bardzo ważną rolą, jaką pełni

P0, jest funkcja multipleksowanej magis−

trali danych (8−bitów: D7...D0) i młodszej

części adresu (A7...A0). Multipleksowa−

nej w praktyce znaczy “przełączalnej”,

czyli raz na końcówkach portu P0 proce−

sor może wystawić bajt danych (np. do

zapisu do zewnętrznej pamięci da−

nych), w innym przypadku adres,

w celu wybrania potrzebnej komórki

z pamięci SRAM, do której ma być za−

pisana.

Bardziej wnikliwy czytelnik zauważy,

że przecież do zapisu danej w zewnętrz−

nej pamięci SRAM potrzeba w sumie 16

sygnałów adresu (A0...A15) oraz 8−bitów

(sygnałów) danej. Potrzebne są zatem

3 ośmiobitowe porty (2 na adres i jeden

na daną), a my mamy do dyspozycji tylko

dwa P2 i P0.

Rys. 10. Dołączanie zatrzasku do procesora.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/97

eż to potr

Też to potr

99a

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: