Mikroprocesorová technika

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.

Maturita

Programování mikrořadiče 8051 v asembleru - komunikace mikrořadiče s jednoduchými perifériemi (LED, spínače, sedmisegmentovka) s využitím čítačů/časovačů a přerušovacího systému

doporučeno si k maturitě přinést tabulku s instrukční sadou

Předpokládaná dovednosti (dle zadání):
- navrhnout blokové schéma MIT aplikace
- nakreslit minimální el. schéma s MCU
- nakreslit schéma s navrženými perifériemi (LED, 7segmentovka, motory, tlačítko...)
- navrhnout vývojový diagram
- odladit program ve vhodném IDE
- MCU naprogramovat (asistence s vyučujícím)
- Zpracovat dokumentaci

zopakovat si programy ze cvičení řešící:
- přesuny dat pomocí přímého adresování
- přesuny dat pomocí nepřímého adresování
- čtení a zápis na port (tlačítko, LED)
- řízení 7segmentovky
- podmíněné a nepodmíněné skoky
- časové smyčky s použitím registrů R0, R1....
- časové smyčky s použitím čítače/časovače
- přesun dat z RAM na PORT
- přesun dat z ROM na PORT

nejpoužívanější instrukce: MOV, SETB, CLR, CJNE, SJMP, INC, DEC, JB, DJNZ, ACALL, RET

e