MIT3r

Mikroprocesorová technika v 3. ročníku

Pojetí předmětu: Učivo vyučovacího předmětu poskytuje studentům na přiměřené úrovni potřebné vědomosti o obvodech tvořících mikroprocesorové systémy a umo6ňuje zvládnutí jejich programování. Cílové vědomosti: 8-bitové mikroprocesorové systémy Cílové dovednosti: Praktické aplikace teoretických poznatků při návrhu a realizaci mikroprocesorových systémů. Organizace výuky: 3. ročník: 2 hod. týdně = 2 hod teorie (68/rok) + 1 hodina týdně cvičení Učební texty: Učební texty na n:/DokumentyUčitelé/Janousek/MIT3r/_Učební texty alt. http://moo.sps-pi.cz/course/view.php?id=76 alt. http://edu.sps-pi.cz Písemné práce: Testy na teorii: T1 - CPU T2 - MCU T3 - 8051 T4 - Counter/Timer) Cvičení: Cv1 - Zobrazení čísel v počítači, aritmetické operace Cv2 - Assembler 1 Cv3 - Assembler 2 Vyzkoušejte si jednotlivé testy a výsledný PrtScr odevzdejte dle domluvy (bakaláři, email, N:/.../Temp) Písemné práce: Archiv testů v EDUBASI (= používá se minimálně) nejdřív se přihlaste na edu.sps-pi.cz (ex195.113.101.226) (usr: jmeno@sps-pi.cz psw: heslo do šk. sítě) a až pak klikněte na odkaz testu Testy na teorii: T1 - Základní pojmy MIT T2 - Úvod do problematiky jednočipových mikropočítačů T3 - Jednočipové mikropočítače řady 8051 T4 - Periferní obvody integrované na čipu mikrořadiče Bonus: T5 - Další vlastnosti mikrořadičů T6 - Další typy jednočipových mikropočítačů Cvičení: Cv1 - Zobrazení čísel Cv2 - Program mikroprocesoru, instrukce (mirror) Cv3 - Jazyk symbolických adres (mirror) Bude-li zájem, vyzkoušejte si jednotlivé testy a výsledný PrtScr odevzdejte dle domluvy (bakaláři, email, N:/.../Temp) Povinné práce: Projekt: Návrh MIT aplikace (seminární práce) SW: PICAXE - MCU 8051 IDE - UP - ProgISP - alt. EdSim51 HW: PRESTO UNI board s 89S52 - RD2 kit - PRESTO - USBasp Referáty: Info k referátu z MIT3r zde knihy: Jean Michel Bernard „Od logických obvodů k mikroprocesorům“ SNTL 1982 www: Základy programování v 8051 8051 Vše o 8051 na jedné stránce z ČVUT Základ o 8051 na jedné stránce z VUTBR Jak pracuje počítač? V počítači jsou jen jedničky a nuly Od logických obvodů k mikroprocesorům Pohled do nitra mikroprocesoru Činnost mikroprocesoru, aneb jde to i bez trpaslíků Klasifikace Výsledná známka je váhově složena ze známek jednotlivých: malé zkoušení: (v lavici) váha 1 velké zkoušení: (před tabulí - zápis v sešitě) váha 1 malá písemná práce: (nečekaná) - váha 2 velká písemná práce: (plánovaná s možností si test vyzkoušet elektronicky) váha 10 test elektronicky v edu.sps-pi.cz nebo moo.sps-pi.cz: ​ 1 od 90%​ 2 od 80%​ 3 od 70%​ 4 od 60%​​ cvičení: (hodnocení za praktické výsledky) váha 5 sešit: (náhodná kontrola) váha 1 domácí úkol: váha 1 povinná (seminární) práce: váha 10 Podmínka úspěšné klasifikace: absolvovat písemné práce min. na 60% úspěšně odevzdané všechny povinné práce 70% docházka e

Domácí úkoly z teorie:

Stáhněte si učební text na MIT j:\MIT3r\_Učební texty\Teorie\3.2_Řada_8051.pdf a nastudujte str. 13. a 14. Potvrďte splnění úkolu tím, že mi pošlete PrtScr z uvedených stran. Do sešitu (pokud možno zpaměti) nakreslete schéma připojení 4místného displeje v multiplexním režimu (ze studia z pondělí). Dále ze stejného učebního textu nakreslete i schéma připojení displeje se seriovým přenosem dat. Odevzdejte obrázek sešitu (obě schéma na jedné stránce) zde formou odpovědi t.j NE jako přílohu. Přihlašte se do kurzu http://moo.sps-pi.cz/course/view.php?id=76 user/psw jako ve škole. Klíč do kurzu: xxx V dostupném textu Učební text: T3 - Jednočipové mikropočítače řady 8051 si projděte otázky a úkoly (str. 16, je to stejný učební text jako minulý týden) a připravte se na čtvrteční opakovací test. V kurzu http://moo.sps-pi.cz/mod/resource/view.php?id=2461 nastudujte část věnovanou čítači/časovači (str. 1-4), do sešitu zapište poznámky a hlavně obr. z přílohy. Nastudujte kap. 3.2. seriový kanál (http://moo.sps-pi.cz/mod/resource/view.php?id=2461), proveďte si zápis poznámek do sešitu a odevzdejte foto sešitu do odpovědi. Pokuste se najít na netu info o integrovaném obvodu MCP23017. Poznámky si zapište do sešitu (schéma aplikačního zapojení) a do odpovědi na tento úkol uveďte www, z kterých jste čerpali. Nastudujte kap. 3.3. Přerušovací systém (http://moo.sps-pi.cz/mod/resource/view.php?id=2461), proveďte si zápis poznámek v rozumném rozsahu (hlavně obr. z přílohy) do sešitu a odevzdejte foto sešitu do odpovědi. Nastudujte kap. 3.4. Programovatelné čítačové pole od str.13, záchytný systém od str.15 a komparační systém od str. 16 (http://moo.sps-pi.cz/mod/resource/view.php?id=2461). Proveďte si zápis poznámek všeho co je zde v příloze do sešitu a odevzdejte foto sešitu do odpovědi. Úkol i na čtvrtek. Nastudujte kap. 3.4. Pulsně šířková modulace od str.18 (http://moo.sps-pi.cz/mod/resource/view.php?id=2461). Proveďte si zápis poznámek (hlavně to co je zde v příloze) do sešitu a odevzdejte foto sešitu do odpovědi. Úkol i na čtvrtek. Podívejte se na výsledky letošního školního a krajského kola SOČ SOČ 2020 Do odpovědi na tento úkol zkopírujte link na video prezentaci SOČ práce, která vás nejvíce zaujala. Pozn.: Soutěží se v 18ti vědních oborech. Letos museli soutěžící natočit video o své práci a umístit na YT. (vyhledávací slova: Středoškolská odborná činnost a číslo oboru (10, 18 ....)) . Např. pro obor Elektrotechnika: Středoškolská odborná činnost 10 (https://bit.ly/2yaQ9m7) nebo pro obor Informatika: Středoškolská odborná činnost 18 (https://bit.ly/2Sj8wME) Připravte se na test z programování. Vypište si do sešitu z druhé strany pod sebe příklady (ideálně tak 30) na použití instrukcí v JSA (vždy na samostatný řádek instrukci + komentář) např.: mov A,#25 ; zápis čísla 25d do Akumulátoru atd. Odevzdejte buď foto sešitu a nebo txt z MCU 8051 IDE. V návaznosti na již získané podvědomí o MCU ATmega328, které se nachází ve vývojové desce Arduino, shlédněte nějaké úvodní video (vybrat lze odsud: Tutorials Postupně v aplikaci TinkerCad vyzkoušejte úkoly tak, aby jste mohli sestavit a naprogramovat mikroprocesorovou aplikaci s Arduinem postupně ovládající LED, RGB, 7segmentovku spolu s tlačítkem, potenciometrem apod.(PIR, LDR, čidle teploty, PING, servo, krokový motor.....) Odevzdejte PrtScr každého nového experimentu. Pro úplné začátky Blink-an-LED-With-Arduino-in-Tinkercad V Tincercadu vyzkoušejte připojit RGB LED. PrtScr celé obrazovky, kde bude vidět zapojení a odzkoušený program odevzdejte v odpovědi. V komentáři na začátku programu napište kolik barevných odstínů (kombinací) je program schopen vygenerovat. Pozn.: Jak odevzdávat domácí úkoly

Domácí úkoly z cvičení:

Nastudujte komplet pracovní list j:\MIT3r\_Učební texty\Cvičení\Úkoly\1_Základy_programování\Prac_list_05 - delay DJNZ - časovač.pdf vyzkoušejte v MCU8051IDE, elektronicky pošlete PrtScr z IDE o výsledcích Vaší práce. Dle pracovního listu Prac_list_05 - delay DJNZ - časovač.pdf vyzkoušejte nastavit časovač tak, aby doba běhu do přetečení (TF0) byla 50 ms. Tuto dobu aplikujte na blikání LED a vypište do komentáře výslednou frekvenci blikání LED při takovémto nastavení. Odevzdejte kód programu jako odpověď na tento úkol. Otestujte program pro počítání stisku tlačítka připojeného na T0 (P3.4). Odevzdejte PrtScr. Napište program zobrazovaní čísel 0 až 9 na 7segmentovce. Frekvenci změn nastavte na 25 ms (lze popřemýšlet nad řešením prodloužení času na 1s). Odevzdejte PrtScr. Zjistěte z programu (příloha č.1) jak dlouho bude LED blikat s frekvencí 125kHz. MOV TMOD,#00000001B MOV TL0,#LOW 55536 MOV TH0,#HIGH 55536 skok: setb tr0 cpl p0.0 jnb tf0,skok nop end Upravte program (příloha č.2) tak aby výsledná doba periody byla v poměru 1:1 (stejnou dobu LED na P1.7 svítí, stejnou dobu je zhasnutá). mov TMOD,#00000001b mov A,#00000001b loop: RR A mov P1,A acall delay ;10 ms sjmp loop delay: setb TR0 mov TL0,#LOW 55546 mov TH0,#HIGH 55546 jnb TF0,$ clr TF0 ret end Prodlužte dobu periody na 1 sec (t.j 0.5 sekundy svítí, 0.5 sekundy zhasnutá). Opět odevzdejte všechny 3 řešení. Modifikujte program ze cvičení tak, aby dokázal postupně číst data z tabulky pomocí nepřímého adresování a postupně je zobrazoval na displeji. mov DPTR,#tab ;do DPTR začátek tabulky loop: mov A,#1 movc A,@A+DPTR mov P0,A sjmp loop tab: db 11000000b ;0 uloženo v ROM db 11111001b ;1 db 10100100b ;2 end Napište program, který bude měnit postupně čísla 1 až 6 zobrazované na 7segmentovém displeji na základě stisku tlačítka. Program do odpovědi. Napište a otestujte program pro odpočítávání čísel od 9 do 0. parametry: Změna po 1 sec. (využít C/T) Čítač spustit tlačítkem. Při 0 se rozsvítí LED (dP = tečka na 7segmentovce) Při 0 zazní signál (repro s 1kHz) Signál z reproduktorku jen po určitou dobu (4s) V Tinkercadu vyzkoušejte připojit 7segmentovku. PrtScr celé obrazovky, kde bude vidět zapojení a odzkoušený program, odevzdejte v odpovědi.

MIT 3. ročník

3. ročník, 1 + 2 h týdně (celkově 36 + 72 = 108 h), povinný

• 
  IDE: MCU 8051 IDE pro vývoj aplikací v asm/C
• 
  HW: UNI board s 89S52
• 
  Programátor: PRESTO SW: UP
• 
  Arduino
• 
  STC89C52RC SW: Ceptimus

Plán:

Základní pojmy mikroprocesorové techniky 6 Mikroprocesor, mikropočítač Blokové schéma mikropočítače, části mikropočítače Sběrnice, přerušení, přenos DMA Instrukční cyklus Úvod do problematiky jednočipových mikropočítačů 16 Mikroprocesor a jeho blokové schéma Čítač instrukcí, dekodér instrukcí, řadič ALU, příznaky Časování CPU, zřetězení instrukcí Reset mikropočítače Paměť mikropočítače, paměť programu Paměť dat, datová paměť EEPROM Stránkování paměti Obvody vstupu a výstupu Charakteristika, kvaziobousměrný V/V obvod V/V obvod s přepínáním směru přenosu Hlídací časovač WATCHDOG Další obvody umístěné na čipu mikropočítače Jednočipové mikropočítače vybrané řady 14 Základní vlastnosti, popis vývodů Bloková struktura Časování mikroprocesoru Organizace paměti ROM Organizace paměti RWM SFR Připojení vnější paměti Paralelní vstupní a výstupní obvody Př. připojení - 7segment Př. připojení - MPX zobraz. jednotka Př. připojení - seriová zobraz. jednotka Př. připojení - motory Periferní obvody integrované na čipu mikropočítače 22 1-8 Čítače / časovače 9-12 Sériové vstupní a výstupní obvody UART 13 Sériové vstupní a výstupní obvody IIC 14,15 Přerušovací systém 16 Programovatelné čítačové pole 17 Záchytné jednotky 18 Komparační jednotky 19 Obvody PWM 20 AD převodník 21 Sériové vstupní a výstupní obvody SPI Další vlastnosti mikropočítače 8 Reset mikropočítače, watchdog Úsporné režimy Konfigurace mikropočítače, aplikační pravidla, programování paměti FLASH

Přehled dalších typů jednočipových mikropočítačů 2 Nejpoužívanější řady mikropočítačů, stručná charakteristika Směry budoucího vývoje jednočipových mikropočítačů Zobrazení celých čísel bez znam. a se znam., doplňkový kód, aritm. operace Aritmetické operace, příznaky, operace s čísly v BCD kódu Cvičení: T1 - Program mikroprocesoru, instrukce Struktura instrukcí, rozdělení instrukcí a jejich příklady Instrukce pro větvení programu, jejich provedení Podprogramy, jejich volání T2 - Jazyk symbolických adres – assembler Základní informace, zdrojový řádek Způsoby zápisu přímých operandů, výrazy Pseudoinstrukce, makroinstrukce Základy programování v asembleru a v jazyce C T3 - Seznámení s IVP, zapsání a odladění jednoduchého programu T4 - Programy na přesuny dat T5 - Aritmetické operace, porovnání T6 - Větvení programu, programové cykly T7 - Přesuny bloků dat T8 - Připojení jednoduchých periférií (tlačítka, LED, sedmisegmentovka) T9 - Zápis na port, gener. zpoždění program. smyčkou, obsluha LED (běžící světlo) T10 - Generování zpoždění časovačem, obsluha LED (různé efekty) T11 - Čtení z portu, využití logických a bitových operací k úpravě přečtených informací T12 - Čtení z portu, ošetření zákmitů tlačítek, počítání a zobrazení počtu stisků T13 - Programová obsluha sedmisegmentovky T14 - Obsluha přerušení od čítače a vnějšího přerušení T15 - T17 Práce na projektu, Tvorba a ladění programu, oživení aplikace Bonus: Obsluha periférií, využití dalších obvodů na čipu LED displej s multiplexním provozem Sériový přenos dat PWM, realizace DA převodníku, generování tónu Využití PWM, řízení otáček motorku Ověření činnosti AD převodníku, jeho využití při měření napětí a teploty Připojení a programová obsluha dvouřádkového LCD displeje

Pracovní listy pro cvičení:

T1 Zobrazení čísel v počítači, aritmetické operace Test T1 T2 Program mikroprocesoru Instrukce Test T2 T3 Jazyk symbolických adres (asembler) Test T3 Otevřené otázky T3 Základy_programování: T4 Přesuny dat, přímé a nepřímé adresování SI T5 Aritmetické operace, porovnání SI T6 Programové cykly, komunikace s vnější pamětí dat, čtení z tabulky SI T7 Programové cykly, testování obsahu paměťových míst SI T8 Práce s porty, ovládání LED diod, zpožďovací podprogramy, časovač SI T9 Práce s porty, zobrazování znaků na sedmisegmentovce SI Obsluha_periférií - asm: T10 Obsluha třímístného displeje SI T11 Obsluha klávesnice 3x4 SI T12 Obsluha maticového displeje SI T13 Řízení krokového motoru SI T14 Obsluha displejem se sériovým přenosem dat SI T15 Obsluha dvouřádkového LCD displeje SI T16 Sériová komunikace SI

Jazyk C pro mikrokontroléry 8051. Základní operace RIDE-51 (JA) Jednotlivé moduly programu (JA) Komunikace mikrokontroléru s prostředím (JA) Obsluha periférií - C: Modul LED, Modul dvoumístného displeje (CSI) Modul čtyřmístného displeje (MPX) (CSI) Modul LCD displeje (CSI) Obsluha tlačítka, Obsluha klávesnice (CSI) Modul posuvného registru, Sériová komunikace, PWM (CSI) Využití analogových vstupů (CSI) Ovládání motorů (CSI) I2C komunikace (CSI) SPI periferie (CSI)