Книги, научные публикации
Содержание Общие методические указания Подготовка к лабораторной работе Порядок выполнения работы Пульт проверки модулей ЩВ2.708.747 ТО 1. Исследование основных логических элементов и их комбинаций 2. Синтез
комбинаций логических элементов на интегральных схемах 3. Исследование и синтез дешифратора 7-сегментного индикатора 4. Исследование и синтез сдвоенного 4-разрядного мультиплексора 5. Исследование триггеров 6. Исследование универсального регистра сдвига 7. Исследование 4-разрядного сумматора 8. Исследование многорежимного буферного регистра и шинного формирователя 9. Исследование 4-разрядного ОЗУ 10. Исследование арифметико - логического устройства 11. Исследование работы микропроцессорного комплекта в пошаговом режиме 12. Исследование команд передачи данных 13. Исследование команд арифметических операций 14. Исследование команд логических операций 15. Исследование команд передачи управления Применение таблицы команд микропроцессора Таблица команд микропроцессора КР580ВМ80 3 3 4 5 7 8 9 10 11 12 14 15 17 19 21 29 34 40 42 45 Криворожский колледж Национального авиационного университета Методические указания по выполнению лабораторных работ по учебной дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры Кривой Рог 8 Пономарев И.А., Панченко Ю.Н. Методические указания по выполнению лабораторных работ по учебной дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры, часть I: Учебное пособие для учебных заведений гражданской авиации I-III уровня аккредитации. - Кривой Рог: КК НАУ, 2006. - 85 с. Рецензенты: Бакулин Е.В., Сергеев Н.Г.
Рекомендованы цикловой комиссией Радиоэлектронного оборудования наземных средств обеспечения полетов КК НАУ для проведения лабораторных занятий для специальности 6.090.700 Радиоэлектронные устройства, системы и комплексы протоколом №1 от 30 августа 2005 г.
MOV C,B MOV E,B MOV L,B MOV A,B ADC B SBB B XRA B CMP B RZ RC RPE * RM A B LDAX DCX B B LDAX DCX D D LHLD DCX * H LDA DCX * SP MOV MOV C,D C,E MOV MOV E,D E,E MOV MOV L,D L,E MOV MOV A,D A,E ADC ADC D E SBB SBB D E XRA XRA D E CMP CMP D E JZ RET * JC IN * N JPE PCHL XCHG * JM SPHL EI * 9 A B 9 DAD B DAD D DAD H DAD SP MOV C,C MOV E,C MOV L,C MOV A,C ADC C SBB C XRA C CMP C C D INR DCR C C INR DCR E E INR DCR L L INR DCR A A MOV MOV C,H C,L MOV MOV E,H E,L MOV MOV L,H L,L MOV MOV A,H A,L ADC ADC H L SBB SBB H L XRA XRA H L CMP CMP H L CZ CALL * CC * CPE * CM * C D E MVI C,# MVI E,# MVI L,# MVI A,# MOV C,M MOV E,M MOV L,M MOV A,M ADC M SBB M XRA M CMP M ACI # SBI # XRI # CPI # E F RRC RAR CMA CMC MOV C,A MOV E,A MOV L,A MOV A,A ADC A SBB A XRA A CMP A RST 1 RST 3 RST 5 RST 7 F 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F Приложение 1 Система команд микропроцессора КР580ВМ80 (Intel 8080) 0 1 2 3 4 5 6 7 LXI STAX INX INR DCR MVI RLC 0 NOP B,# B B B B B,# LXI STAX INX INR DCR MVI RAL 1 D,& D D D D D,# LXI SHLD INX INR DCR MVI DAA 2 H.& * H H H H,# LXI STA INX INR DCR MVI STC 3 SP,& * SP M M M,# MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV 4 B,B B,C B,D B,E B,H B,L B,M B,A MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV 5 D,B D,C D,D D, E D,H D,L D,M D,A MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV 6 H,B H,C H,D H,E H,H H,L H,M H,A MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV HLT 7 M,B M,C M,D M,E M,H M,L M,A ADD ADD ADD ADD ADD ADD ADD ADD 8 B C D E H L M A SUB SUB SUB SUB SUB SUB SUB SUB 9 B C D E H L M A ANA ANA ANA ANA ANA ANA ANA ANA A B C D E H L M A ORA ORA ORA ORA ORA ORA ORA ORA B B C D E H L M A POP JNZ JMP CNZ PUSH ADI RST C RNZ B * * * B # 0 POP JNC OUT CNC PUSH SUI RST D RNC D * N * D # 2 JP0 CPO PUSH ANI RST H XTHL E RPO * * H # 4 POP JP CP PUSH ORI RST RP DI F PSW * * PSW # 6 0 1 2 3 4 5 6 7 Общие методические указания Цифровые устройства и микропроцессоры широко применяются в радиоэлектронном оборудовании воздушных судов и наземном оборудовании аэропортов. Изучение каждой темы теоретического материала дисциплины Цифровые устройства и микропроцессоры завершается проведением практических и лабораторных работ. Цель практических занятий: закрепить и систематизировать теоретические положения по анализу и синтезу основных логических элементов, комбинационных схем, комбинационных узлов вычислительных устройств, конечных автоматов, ознакомиться с элементами микропроцессорных систем. Цель лабораторных работ: проверить на практике результаты синтеза цифровых схем;
получить и закрепить практические навыки по определению и изменению основных параметров логических элементов, комбинационных и последовательных устройств и оценке их технического состояния, а также в обращении и применении измерительного аппаратуры. Перед началом лабораторных работ курсанты учебной группы распределяются по подгруппам, и все работы проводятся в составе своей группы. Выполнение лабораторной работы состоит из следующих этапов:
- до аудиторной подготовки;
- контроль подготовки к лабораторной работе;
- выполнение лабораторной работы;
- контроль знаний по результатам выполнения лабораторных работ.
Подготовка к лабораторной работе Подготовка к лабораторной работе проводится в неурочное время. В процессе подготовки к лабораторной работе курсант должен: 1.Изучить теоретический материал соответствующий данной лабораторной работы:
- основы анализа и синтеза схемы;
- физику процессов происходящих в цепях схемы;
- эпюры напряжений в основных точках схемы;
- основные параметры схемы;
- методику оценки технического состояния схем. 2. Синтезировать заданную схему. 3. Ознакомиться со схемой лабораторной установки. 4. Ответить на контрольные вопросы данной лабораторной работы. 5. Заготовить бланк отчета по предстоящей лабораторной работе. Бланк отчета составляется один на подгруппу с соблюдением следующих требований:
- бланк составляется на развернутых листах формата школьной тетради в клеточку;
- титульная страница готовиться по форме:
№ подгруппы № группы Номер Оценка за Оценка Итоговая Ф.И.О. Дата по подготовку за работу оценка журналу 7 Иванов А.М. 14.09 8 Петров С.А. болен Лабораторная работа № 2 Исследование логических элементов. Схема лабораторной установки - на второй странице производиться синтез заданной схемы и другие вопросы:
- на каждой последующей странице вычерчиваются технологические карты предстоящей лабораторной работы и делаются выводы в соответствии с методическими указаниями по выполнению данной работы.
часто не хватает для размещения промежуточных результатов, которые потребуются в программе несколько позже. Для освобождения внутренних регистров содержимое их загружается в стек, а по мере необходимости извлекается из стека. В системе команд микропроцессора имеется команда PUSH PSW загрузки в стек PSW, а также соответствующая команда POP PSW извлечения PSW из стека и загрузки его в регистр флажков и аккумулятор. Выполнение этих команд сопровождается автоматической модификацией SP. Фактическая область стека определяется программистом с помощью команды с непосредственными данными LXI SP: SP=
Порядок выполнения работы Перед выполнением лабораторной работы курсант должен: представить преподавателю отчетЦзаготовку необходимый для ее выполнения в соответствии с требованиями на предварительную подготовку, ответить на контрольные вопросы данной лабораторной работы. Курсанты, не предоставившие бланк отчета или не полностью оформленный отчет или получившие неудовлетворительную оценку по контрольным вопросам, к лабораторной работе не допускаются. Курсанты, допущенные к выполнению лабораторной работы, после разрешения руководителя занятий приступают к выполнению работы в соответствии с методическими указаниями по данной работе. В процессе выполнения работы результаты наблюдений и измерений заносятся в соответствующую типологическую карту отчета. При построении временных диаграмм особое внимание следует обращать на их изображение относительно оси времени с соблюдением масштаба и времени с отображением исходного режима и динамики относительно других эпюр системы графиков. Изображение импульсов должно соответствовать форме изученных эпюр, а их задержки соответствовать теоретическим положениям, рассмотренным при изучении данной схемы. После выполнения задания выключить питание стенда и измерительной аппаратуры, закончить оформление отчета, сделать выводы в соответствии с требованиями методического указания по выполнению данной работы. По содержанию отчета преподаватель оценивает качество выполнения лабораторной работы и выставляет оценку за работу. Невыполнение в полном объеме лабораторные работы дорабатывается во внеурочное время на дополнительном бланке. При этом в верхнем правом углу титульного листа делается пометка Доработка, заполняется та часть Применение таблицы команд микропроцессора Пояснения: Nномер порта ввода-вывода &двухбайтовый операнд - D16 *двухбайтовый операнд - ADR #однобайтовый операнд - D8 Пример использования таблицы команд: Команда STAX D имеет код операции (объектный код) 12, код операции СA соответствует команде JZ ADR счетчика, загрузить адрес перехода команды CALL в РС, а после выполнения подпрограммы передать адрес возврата в РС. Последняя функция реализуется специальной 1-байтной командой возврата RETURN. Ситуация несколько усложняется, если вызванная подпрограмма вызывает еще одну, а эта вторая - третью и т.д. Фактически проблема сводится к запоминанию адресов возврата в порядке вызовов подпрограмм и к возврату их в РС по мере выполнения подпрограмм. Для этого необходим блок регистров, работающий таким образом, что последний включенный в него адрес возврата извлекается первым. Такой блок регистров называется стеком, магазином или буфером LIFO. Максимальное число запоминаемых в стек слов называется его глубиной. В МП-системах на базе микропроцессора К580 для стека выделяется специальная область ЗУПВ, и его глубина считается неограниченной. Для идентификации последней занятой ячейки стека, называемой его верхушкой, в микропроцессоре имеется внутренний 16-битный регистр - указатель стека. Команда CALL фактически является командой PUSH PC с последующей загрузкой в РС второго и третьего байта команды CALL. Выполнение ее несколько усложняется тем обстоятельством, что для запоминания в стеке 16-битного адреса возврата приходится использовать две 8-битные ячейки. В командах условных вызовов и возвратов проверяется состояние указанного в коде операции флажка и, если оно удовлетворяет условию, осуществляется вызов и возврат, а если не удовлетворяет - выполняется следующая по порядку команда. Имеются команды, проверяющие единичное и нулевое значение каждого из четырех флажков: флажок Z: вызовы CZ, CNZ;
возвраты RZ, RNZ;
флажок C: вызовы CC, CNC;
возвраты RC, RNC;
флажок S: вызовы CM, CP;
возвраты RM, RP;
флажок P: вызовы CPE, CPO;
возвраты RPE, RPO. В системе команд микропроцессора имеется особая 1-байтная команда вызова, предназначенная для обработки прерываний и введения контрольных точек при отладке программ. Она называется рестартом и имеет мнемоническое обозначение RST. В коде операции рестарта 11111 три бита формируются подсистемой прерываний или указываются программистом. Выполнение команды рестарта сводится к двум действиям: Текущее содержимое РС загружается в стек;
в РС передается код 00000000 00000. Особенной командой безусловной передачи управления без возврата оказывается PCHL: PC = (H, L), в результате выполнения которой микропроцессор продолжает программу с адреса, загруженного в программный счетчик из регистров (H, L). Внешний стек, служащий для временного хранения адресов возврата в командах вызовов, удобно использовать для запоминания содержимого внутренних регистров. Ограниченного числа внутренних регистров при программировании отчета, которая была не выполнена. Пропущенные по любой причине лабораторные работы выполняются во внеурочное время в полном объеме. Членам одной подгруппы разрешается оформлять один отчет на всех. В верхнем правом углу титульной страницы делается пометка Отработка.
Пульт проверки модулей ЩВ2.708.747 ТО Пульт предназначен для изучения принципа работы основных типов цифровых микросхем транзисторно-транзисторной логики (далее ТТЛ). Предназначен для использования в учебных заведениях. Условия эксплуатации Рабочими условиями эксплуатации пульта являются:
- температура окружающей среды (25+/-10) - относительная влажность (65+/-15)% - атмосферное давление 84Е107 кПа (630Е800) мм рт. ст. Технические характеристики Питание осуществляется от внешнего источника питания напряжением (42+/-4)В (50+/-2)Гц. Пульт обеспечивает подачу на микросхемы, которые исследуются, статических сигналов, одиночных импульсов, а также последовательность импульсов с помощью соединительных проводов. Параметры сигналов соответствуют ТТЛ. Пульт обеспечивает индикацию состояния микросхем, которые изучаются, с помощью светодиодных индикаторов. Состав пульта:
- пульт контроля ПК-1;
- модули Л1, Л2, ЛА1, ЛА2;
- соединительные провода;
- техническое описание;
- схемы электрические принципиальные;
- паспорт. Построение и принцип работы Пульт представляет собой устройство настольного типа. В правой части пульта предусмотрено место под оперативную установку сменных модулей (Л1, Л2, ЛА1, ЛА2), в левой - стационарный пульт контроля ПК-1. Сменные модули подключаются к модулю руководства через соединительный кабель, в пульте закрепляется с помощью винтов. На передней панели пульта контроля размещены: тумблер включения питания, светодиодный индикатор включения питания, предохранитель, 24 тумблера включения логических сигналов (регистры X, Y, Z), тумблера включения внешнего генератора и генератора одиночных импульсов, гнезда для подключения внешних генераторов, ручка регулирования частоты внутренней генерации, соответствующие светодиодные индикаторы. Сменные модули являют собой панели, на которых размещены гнезда. Гнезда соединены с соответствующими контактами микросхем, схемы которых нанесены на лицевой стороне панели. Модуль Л1 включает: 6 элементов НЕ, 24 элемента 2И-НЕ, 8 элементов 2ИЛИ-НЕ, 4-разрядный счетчик, дешифратор 7-сегментного индикатора, сдвоенный 4-разрядный мультиплексор, 16 единичных индикаторов. Модуль Л2 включает: 4 JK-триггера, 2 D-триггера, универсальный сдвигающий регистр, двоичный и двоично-десятичный счетчики, 2 элемента ИЛИ, 16 одиночных индикаторов. Модуль ЛА1 включает: 4 элемента 2И-НЕ, 4 элемента НЕ, 4 элемента ИЛИ, 4-разрядный сумматор, многорежимный буферный регистр и шинный формирователь, 8 единичных индикаторов. Модуль ЛА2 включает: 6 элементов НЕ, 4-разрядное оперативнозапоминающее устройство, арифметико-логическое устройство, регистры памяти и сдвига, 8 единичных индикаторов. Указания мер безопасности К самостоятельной работе с пультом допускаются личности, прошедшие инструктаж по технике безопасности при работе с электро- и радиоизмерительной аппаратурой и ознакомлены с действительным техническим описанием. Для обеспечения безопасности работающих при эксплуатации пульта должны выполнятся следующие требования:
- запрещается работать на пульте со снятыми сменными модулями - при работе с пультом придерживать меры безопасности, предусмотренные для работ с электроустановками с напряжением до 1000 В. Подготовка пульта к работе 1. Провести внешний осмотр пульта и его составляющих частей, проверить правильность и четкость надписей. Установить в пульт ПК-1 соответствующий модуль. 2. Перевести тумблер Пит в положение выключено, подключить пульт к источнику питания. Работа с пультом Работу с пультом выполнять строго в соответствии с методическими указаниями к соответствующей лабораторной работе, соблюдая меры безопасности. Инструкция проверки Перед проведением проверки необходимо выполнить следующие действия:
- проверить наличие технической документации - выполнить указания мер безопасности Провести внешний осмотр пульта. Убедиться в отсутствии Примечание: выполнить программу дважды при содержимом регистра L 21Н, 36Н. Содержимое аккумулятора для обоих случаев занести в отчет. Краткие теоретические сведения Команды передачи управления К окончанию текущей команды, а точнее после выборки команды из памяти в программном счетчике РС сформирован адрес следующей по порядку команды. При естественном порядке выполнения команд, соответствующем простейшим линейным программам, производятся выборка и исполнение этой следующей команды, формируется адрес следующей команды. Однако линейные прикладные программы на практике не встречаются. В разветвляющихся и циклической программах и при использовании подпрограмм приходится выполнять не следующую по порядку команду, а команду, находящуюся в другой ячейке программной памяти. Для этого достаточно загрузить в РС адрес новой ячейки, называемой адресом перехода. Такая процедура называется передачей управления, а специальные команды, которыми она реализуется, называются командами передачи управления, или командами управления программой. Команда безусловной передачи управления без возврата JMP, называемая также безусловным переходом или просто переходом, состоит из байта кода операции и двух байтов полного 16-битного адреса перехода. При ее выполнении адрес перехода загружается в РС, а текущее содержимое РС теряется. Данная команда, соответствующая оператору GOTO, позволяет передать управление любой ячейке адресного пространства. Современная методика создания структурированных программ рекомендует использовать минимум команд JMP. Трехбайтные команды условной передачи управления без возврата, называемые также условными переходами или разветвлениями осуществляют передачу управления только при удовлетворении некоторого условия, заданного в коде операции. Если условие не удовлетворяется, то передачи управления не происходит, а выполняется следующая по порядку команда, т.е. команда разветвления эквивалентна холостой команде. Проверяемым условием является текущее значение одного из флажков, указываемых в коде операции. Для удобства программирования предусмотрены команды разветвления, осуществляющие передачу управления по единичному и нулевому значению каждого из флажков, кроме флажка АС. Например команда JZ передает управление, т.е. осуществляет загрузку РС=<В3><В2>, если флажок Z=1, а команда JNZ - если флажок Z=0. Аналогичные парные команды имеются для флажков C(JC, JNC), S(JM, JP) и P(JPE, JPO). Всего получается восемь команд разветвлений. Трехбайтные команды безусловной передачи управления с возвратом, называемые также CALL, состоят из байта кода операции и адреса перехода, представляющего собой начальный адрес подпрограммы. При выполнении вызова необходимо временно запомнить текущее содержимое программного С=1 и инвертирования флажка переноса СМС: С=(С).
Лабораторная работа №15 Исследование команд передачи управления Цель работы: закрепить на практике режимы адресации, форматы команд передачи управления и закрепить практические навыки по составлению программ на языке Ассемблер. Задание на предварительную подготовку Повторить теоретический материал по теме программирование микропроцессора (Конспект лекций по учебной дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры, ч.2, стр. 73-83). Аппаратура и пособия таблица команд передачи управления типового микропроцессора, конспект лекций, УМК. Методические указания Используя таблицы команд МП КР580ВМ80А в конспекте лекций, написать программу модификации ячеек памяти УМК на языке Ассемблер (в соответствии с заданием);
2. Повторить порядок ввода программ в УМК;
3. Подготовить бланк отчёта по работе 4. Отчёт должен содержать:
- номер и наименование лабораторной работы;
- цель работы;
- программу на языке Ассемблера с комментариями (программа должна быть занесена в таблицу 8);
- выводы по лабораторной работе. 5. Занести программу в память УМК по указанному в ней адресу;
6. Передать управление программе. 1. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Задание Выполнить безусловный переход на адрес 0855. Занести число 25Н в аккумулятор (команда должна находиться по адресу 0855) Установить индикатор переноса. Сравнить содержимое регистра L и (А). Выполнить переход на адрес 0899, если CY = 0. Занести в аккумулятор АА непосредственно. По адресу 0899 разместить команду занесения числя ВВ в аккумулятор непосредственно. Записать программу с начальным адресом 0800.
механических повреждений, которые влияют на его работоспособность, а также в наличии и надежности органов индикации, руководства и коммутации, четкость фиксации их положения. Провести проверку выдачи сигналов из пульта контроля, появление сигналов на контактах сменных модулей и срабатывание соответствующей индикации. Провести проверку работоспособности каждого из сменных модулей соответственно инструкции по работе с ними.
Лабораторная работа №1 Исследование основных логических элементов и их комбинаций Цель работы: закрепить основные теоретические положения по алгебре логики, отработать практические навыки по анализу комбинаций логических элементов и оценке их технического состояния. Задание на предварительную подготовку Повторить теоретический материал по основным логическим элементам (Конспект лекций по учебной дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры, ч.1, стр.7-19). Изучить описание пульта проверки модулей ЩВ2.708.747 ТО. Аппаратура и пособия: 1. Лабораторная установка Модуль Л1 2. Комплект соединительных проводов 3. Методическое пособие Методика выполнения работы: 1. Исследование логических элементов НЕ, ИЛИ-НЕ, И-НЕ. а) Зарисовать условные графические обозначения элементов НЕ, ИЛИ-НЕ, И-НЕ;
б) Подготовить схему к работе:
- подключить ЛЭ к источнику входных сигналов (лX, У);
в) Произвести проверку таблицы истинности, с помощью тумблеров S устанавливая входные сигналы. 2. Определение функции логических элементов а) Собрать каждую из нарисованных схем (рис. 1-4);
б) Заполнить таблицу истинности, используя лабораторный стенд;
в) Записать функцию, которую реализует каждая схема.
Лабораторная работа №2 Синтез комбинаций логических элементов на интегральных схемах Цель работы: практически закрепить методы синтеза комбинационных цифровых устройств и законы алгебры логики Задание на предварительную подготовку Повторить теоретический материал по основам алгебры логики (Конспект лекций по учебной дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры, ч.1, стр.7-19). Аппаратура и пособия 1. Лабораторная установка (модуль Л1) 2. Комплект соединительных проводов 3. Методическое пособие Краткие теоретические сведения Команды логических операций и сдвига Логические операции являются поразрядными, т.е. выполняются независимо для всех 8 бит операндов. Не адресуемый операнд находится в аккумуляторе, туда же загружается результат операции. По результату операции модифицируются состояния всех флажков, кроме флажка переноса С, который никогда не может быть установлен в единицу и поэтому сбрасывается. При выполнении команды ANA r: А=(А)/\(r) производится поразрядная конъюнкция операндов. Данная команда применяется для проверки значения определенного бита слова в аккумуляторе с помощью другого слова-маски. Если, например, необходимо проверить состояние второго бита А2, то маска должна иметь вид 0000 0100. После выполнения команды ANA по флажку Z можно судить о состоянии бита A2:Z=A2. Кроме того, с помощью команды ANA, используя слово-маску, можно сбрасывать определенные биты в аккумуляторе. Команда ORA r: А=(А) - (r) осуществляет поразрядную дизъюнкцию операндов. Эта команда применяется для установки определенных битов слова в аккумуляторе с помощью слова-маски, а также упаковки слова из полей других слов. Команда ИСКЛЮЧАЮЩЕГО ИЛИ XRA r: А=А - (r) производит поразрядное сложение операндов по mod 2. Команда XRA применяется для инвертирования определенных битов слова с помощью слова-маски на основе тождества 1+Х=Х. Например, для инвертирования седьмого и первого битов маска имеет вид 1000 0010. Другое применение команды XRA связано со сравнением слов на абсолютное равенство. В единственном случае, когда операнды поразрядно совпадают, результат операции содержит нули во всех разрядах (согласно тождеству Х+Х=0), о чем сигнализирует флажок Z=1. Двухбайтные команды с непосредственной адресацией соответствующих логических операций имеют мнемонические обозначения ANI, ORI, XRI. Операндами этих команд являются содержимое аккумулятора и второй байт
Лабораторная работа №14 Исследование команд логических операций Цель работы: закрепить на практике режимы адресации, форматы команд логических операций и закрепить практические навыки по составлению программ на языке Ассемблер. Задание на предварительную подготовку Повторить теоретический материал по теме программирование микропроцессора (Конспект лекций по учебной дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры, ч.2, стр. 73-83). Аппаратура и пособия таблица команд логических операций типового микропроцессора, конспект лекций, УМК. Методические указания 1. Используя таблицы команд МП КР580ВМ80А в конспекте лекций, написать программу модификации ячеек памяти УМК на языке Ассемблер (в соответствии с заданием);
2. Повторить порядок ввода программ в УМК;
3. Подготовить бланк отчёта по работе 4. Отчёт должен содержать:
- номер и наименование лабораторной работы;
- цель работы;
- программу на языке Ассемблера с комментариями (программа должна быть занесена в таблицу 8);
- содержимое регистров A, B, C, D;
- выводы по лабораторной работе. 5. Занести программу в память УМК по указанному в ней адресу;
6. Передать управление программе;
7. Содержимое регистров H, L, А и ячейки памяти 0901H записать под таблицей 8 в отчёте. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Задание Перед вводом программы занести данные в А: 10011010, L: 1101001, H: 01001001. Произвести операцию ИЛИ над аккумулятором и регистром L. Сохранить содержимое аккумулятора в регистре В. Произвести операцию И над аккумулятором и регистром Н. Сохранить содержимое аккумулятора в регистре С. Произвести операцию сдвига вправо содержимого аккумулятора. Сохранить содержимое аккумулятора в регистре D. Инвертировать содержимое аккумулятора. Записать программу с начальным адресом 0801.
Методика выполнения работы 1. Реализовать на ЛЭ И-НЕ следующие функции:
а) преобразовать каждую из функций к виду позволяющему реализовать её на ЛЭ И-НЕ б) зарисовать схему соответственной преобразованной функции в) заполнить таблицу истинности по каждой из функций 2. Реализовать на ЛЭ ИЛИ-НЕ следующие функции:
а) преобразовать каждую из функций к виду позволяющему реализовать её на ЛЭ ИЛИ-НЕ б) зарисовать схему соответственной преобразованной функции в) заполнить таблицу истинности по каждой из функций Лабораторная работа №3 Исследование и синтез дешифратора 7-сегментного индикатора Цель работы: закрепить на практике принципы построения и работы дешифраторов, отработать практические навыки по проверке и оценке их технического состояния. Задание на предварительную подготовку Повторить теоретический материал по теме Дешифраторы (Конспект лекций по учебной дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры, ч.1, стр.7, 19-21). Аппаратура и пособия 1. Лабораторная установка Модуль Л1 2. Комплект соединительных проводов 3. Методическое пособие Методика выполнения работы 1. Исследование дешифратора. а) зарисовать УГО дешифратора (СТ с семисегментным индикатором сверху) б) подключить дешифратор к источнику входных сигналов (Х) л1 - Х1, л2 - Х2, л4 - Х3, л8 - Х4 в) подать на вход (лS) дешифратора разрешающий входной сигнал: Х5 = S =1 г) задавая значения входных сигналов занести в таблицу показания индикатора д) заполнить таблицу истинности:
X3 X2 X1 X0 Y9 Y8 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 Показания индикатора 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 Лабораторная работа №4 Исследование и синтез сдвоенного 4-разрядного мультиплексора Цель работы: закрепить на практике принципы построения и работы мультиплексоров, отработать практические навыки по проверке и оценке их технического состояния. Задание на предварительную подготовку Повторить теоретический материал по теме Мультиплексоры (Конспект лекций по учебной дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры, ч.1, стр. 21,22). Аппаратура и пособия 1. Лабораторная установка Модуль Л1 2. Комплект соединительных проводов 3. Методическое пособие Методика выполнения работы. Исследование мультиплексора: а) зарисовать условное графическое обозначение мультиплексора;
б) подключить мультиплексор к источнику входных сигналов (лX1, Y): УA0Ф - УX1Ф, УA1Ф - УX2Ф, УA2Ф - УX3Ф, УS1Ф - УX5Ф, УB0Ф - УY1Ф, УB1Ф - УY2Ф, УB2Ф - УY3Ф, УB3Ф - УY4Ф, УS2Ф - УY5Ф, УX1Ф - УY2Ф, УX2Ф - УY8Ф, выходы у1 и у2 на индикаторы;
КОП, а в ряде однобайтовых команд - еще и код регистра или пары регистров общего назначения. Таким образом, операнды в командах формата 1 либо отсутствуют, либо предполагаются неявно (по принципу умолчания), либо содержат информацию для определения операнда. Например, однобайтовая команда ADD E осуществляющая сложение содержимого регистра Е с содержимым аккумулятора, имеет двоичный код 10000011, в котором подчеркнутая группа из трех двоичных чисел есть код регистра Е, а остальные цифры задают код операции сложения. Формат 2 - двухбайтовая команда, которая обычно содержит в первом байте код операции, а во втором - непосредственный операнд. Например, двухбайтовая команда ADI 41 осуществляет сложение содержимого ее второго байта (41) с содержимым аккумулятора, имеет двоичный код первого байта 11000110 представляющего собой код операции. Формат 3 - трехбайтовая команда, которая обычно содержит в первом байте код операции, а во втором и третьем - непосредственный операнд либо адрес операнда. В любом случае второй байт команды хранит младшую часть операнда или адреса, а третий байт - старшую часть операнда или адреса.
Рис. 16. Форматы команд.
Регистровая косвенная адресация (рис. 15.) Она характеризуется тем, что в команде указывается пара регистров. Содержимое этой пары, рассматриваемой как один 16-битовый регистр, есть адрес той ячейки (или байта) памяти, в которой хранится операнд. Чаще всего в качестве пары регистров используются регистры H и L, которые в этом случае представляются в команде кодом 110. Например, однобайтовая команда INR M обеспечивает прибавление единицы в ячейку памяти, адрес которой находится в паре регистров (H, L), о чем свидетельствует операнд М. Двоичная запись этой команды имеет вид 00110100, причем подчеркнутая группа двоичных цифр есть код ссылки.
в) подать на входы S1 и S2 разрешающие входные сигналы: S1 - л0, S2 - л0;
г) задавая значения входных сигналов в соответствии с таблицей, заполнить таблицу истинности:
Лабораторная работа №5 Исследование триггеров Цель работы: закрепить на практике принципы построения и работы триггеров, отработать практические навыки по проверке и оценке их технического состояния. Задание на предварительную подготовку Повторить теоретический материал по теме Триггеры (Конспект лекций по учебной дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры, ч.1, стр. 33-42). Аппаратура и пособия 1. Лабораторная установка Модуль Л2 2. Комплект соединительных проводов 3. Методическое пособие Методика выполнения работы Исследование JK-триггера. а) Нарисовать УГО JK-триггера, которое находится на Модуле Л2. б) Подключить все входы и выходы триггера в указанном порядке: 1) УRФ - УX1Ф 2) УSФ - УX2Ф 3) У&Ф - УY1Ф 4) У&Ф - УY1Ф 5) УJФ (два входа соединить между собой) - УZ1Ф Рис. 15. Косвенная адресация (рисунок иллюстрирует косвенную ссылку через пару регистров (H, L) на операнд, имеющий 16-тиричный адрес 5437) 2. Форматы команд микропроцессора 580ВМ80 Форматом команды называется совокупность сведений о длине, составе, назначении и взаимном расположении частей (полей) команды. Например, в каждой команде есть поле кода операции, реализуемой данной командой. В зависимости от вида команды в ней могут быть и другие поля, например, поле операнда. Число разных форматов команд в микрокомпьютерах обычно не велико. В МП 580ВМ80. Есть всего три формата команд (рис. 16.) Формат 1 - однобайтовая команда, которая обычно содержит лишь 6) УKФ (два входа соединить между собой) - УZ2Ф 7) УCФ - синхроимпульс (подавать кнопочным выключателем) 8) Выходные гнезда Q1, Q2 - на индикаторы в) Подать на разрешающие входы У&Ф сигнал 1. г) С помощью входов УJФ, УKФ устанавливать значения входных сигналов, а с помощью УRФ, УSФ - выходных. д) импульс подавать после каждого изменения входных или выходных сигналов (нажимать кнопку). е) Заполнить таблицу t t Q2 J K Q 1t Q1t +1 Q2 +1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 Исследование D-триггера. а) Нарисовать УГО D-триггера, реализованного на JK-триггере. б) Подать на вход УjФ- сигнал УX1Ф, а на вход УKФ - У X 1 Ф в) С помощью входов УRФ, УSФ устанавливать выходное состояние триггера, на входы У&Ф подать 1 г) Вторичные входы УJФ, УKФ должны быть отсоединены д) Заполнить табилцу t t Q1t +1 С J(X1) Q 1t Q2 + 1 Q2 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 УCФ - У1Ф означает, что после установки входных сигналов нужно подавать синхронизирующий импульс.
второй или второй и третий байты - операндом. Следовательно, для команды с непосредственной адресацией нет нужды отыскивать операнд в памяти, так как он входит в саму команду. Например, выраженная на языке Ассемблера двухбайтовая команда MVI A, 28 Имеет 16-тиричное представление 3Е1С, где 3Е - код операции. Она обеспечивает загрузку в регистр - аккумулятор А десятичного числа 28, имеющего 16-тиричное представление 1С. При этом код операции хранится в первом байте, а число 28 - во втором байте команды. Регистровая адресация (рис. 14.) Она отличается от двух предыдущих режимов тем, что операнд находится в регистре общего назначения, а код этого регистра хранится в однобайтовой команде. Кодирование регистров соответствует таблице 1, и таким образом, для кода регистра в команде отводится 3 бита. Например, однобайтовая команда DCR D осуществляет вычитание единицы из регистра D. Ее двоичная запись имеет вид 00010101, причем подчеркнутая группа двоичных цифр есть код регистра D. Имя Двоичный код Имя Двоичный код B 000 H 100 C 001 L 101 D 010 M 110 E 011 A 111 Примечание: М - ячейка основной памяти, адрес которой хранится в паре регистров (H,L) Лабораторная работа №6 Исследование универсального регистра сдвига Цель работы: закрепить на практике принципы построения и работы регистров, отработать практические навыки по проверке и оценке их технического состояния.
Рис. 14. Регистровая адресация (рисунок иллюстрирует ссылку на операнд, находящийся в регистре) Для МП характерны четыре вида адресации: прямая, непосредственная, регистровая, регистровая косвенная. Прямая адресация (рис. 12). В этом режиме длина команды равна 3 байта, причем в первом байте находится код операции, а в следующих двух байтах - 16-битовый адрес операнда в основной памяти.
Задание на предварительную подготовку Повторить теоретический материал по теме Регистры (Конспект лекций по учебной дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры, ч.1, стр. 42-46). Аппаратура и пособия. 1. Лабораторная установка Модуль ЛА2 2. Комплект соединительных проводов 3. Методическое пособие Методика выполнения работы Исследование универсального регистра сдвига. а) Зарисовать УГО регистра сдвига (Rg) б) Подключаем информационные входы регистра сдвига к источнику входных сигналов: УD0Ф - УX1Ф УD1Ф - УX2Ф УD2Ф - УX3Ф УD3Ф - УX4Ф УD4Ф - УX5Ф УD5Ф - УX6Ф УD6Ф - УX7Ф УD7Ф - УX8Ф в) Подключаем на вход УS0Ф и УS1Ф разрешающие входные сигналы г) На входы УDrФ и УDIФ все время подаем нули д) На вход установки нуля УRФ подаем 1, а на синхронизирующий вход УСФ подаем импульс с помощью кнопочного выключателя. Регистр с параллельным входом и выходом Рис. 12. Прямая адресация (иллюстрирует ссылку на операнд, имеющий 16тиричный адрес 1248) В коде команды вслед за кодом операции (3А) записывается сначала содержимое младшего байта адреса (48), а за ним - содержимое старшего байта (12).
Регистр сдвига Рис. 13. Непосредственная адресация для двухбайтовой и трехбайтовой команд Непосредственная адресация (рис. 13.). Она характеризуется тем, что операнд находится в составе самой команды. Длина команды в этом режиме составляет 2 или 3 байт, из которых первый байт занят кодом операций, а Лабораторная работа №7 Исследование 4-разрядного сумматора Цель работы: закрепить на практике принципы построения и работы сумматоров, отработать практические навыки по проверке и оценке их технического состояния. Задание на предварительную подготовку Повторить теоретический материал по теме Сумматоры (Конспект лекций по учебной дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры, ч.1, стр. 26-30). Аппаратура и пособия. 1. Лабораторная установка Модуль ЛА1 2. Комплект соединительных проводов 3. Методическое пособие Методика выполнения работы. 1. Зарисовать УГО 4-разрядного сумматора (УSMФ) по схеме на модуле ЛА1 2. Подключить все входы сумматора в указанном порядке: УA1Ф - УX1Ф УA2Ф - УX2Ф УA3Ф - УX3Ф УA4Ф - УX4Ф УB1Ф - УY1Ф УB2Ф - УY2Ф УB3Ф - УY3Ф УB4Ф - УY4Ф 3. Подключить к входу УP0Ф выключатель УZ1Ф, который устанавливается в л1 при наличии переноса из предыдущего разряда 4. Выходы сумматора подключить к индикаторам 5. В соответствии с таблицей подавать на вход сумматора входные сигналы и заносить значения выходных сигналов в таблицу.
1. 2. 3.
4. 5. 6.
Методические указания Используя таблицы команд МП КР580ВМ80А в конспекте лекций, написать программу модификации ячеек памяти УМК на языке Ассемблер (в соответствии с заданием);
Повторить порядок ввода программ в УМК;
Подготовить бланк отчёта по работе Отчёт должен содержать: Х номер и наименование лабораторной работы;
Х цель работы;
Х программу на языке Ассемблера с комментариями (программа должна быть занесена в таблицу);
Х выводы по лабораторной работе. Занести программу в память УМК по указанному в ней адресу;
Передать управление программе;
Содержимое регистров H, L, А и ячейки памяти 0901H записать под таблицей 8 в отчёте. Задание Загрузить число 05Н в А. Сложить содержимое А с числом хранящимся в регистре L. Декрементировать значение А. Переместить содержимое А в регистр В. Загрузить в А число по адресу 0900Н. Сложить содержимое А с содержимым регистра В. Записать программу с начальным адресом 0801.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Краткие теоретические сведения 1. Организация и адресация основной памяти В УМК основная память рассматривается как последовательность однобайтовых слов, т. е. ячеек размером 8 бит. Каждое из слов имеет свой уникальный адрес. Для формирования адреса команды или операнда используются 16-ти битовые регистры РС. Основная память микрокомпьютера обычно делиться на две неравные части - оперативную память (ОЗУ) и постоянную память (ПЗУ). В постоянной памяти обычно размещают программу и константы, а в оперативной памяти данные, которые могут изменяться в ходе выполнения программы. Конкретные размеры оперативной и постоянной памяти выбираются в зависимости от применения микрокомпьютера при соблюдении условия, чтобы суммарная емкость оперативной и постоянной памяти не превышала 64 Кбайт. Оба вида основной памяти реализуются с помощью двух разных взаимозаменяемых типов БИС. Рассмотрим режимы адресации основной памяти МП 580ВМ80. Режимом адресации называется метод, или схема формирования исполнительного адреса команды или операнда.
записывается в стек. ПО команде PUSH PSW в стек записываются данные из аккумулятора и регистра знаков. Команды POP D, POP B, POP H служат для пересылки 16 - разрядного слова из ячеек памяти, адресуемых указателем стека SP в соответствующую пару регистров. П З У О З У Таблица 7. Распределение адресного пространства УМК Программа монитор 0000Н - 03FFH ПЗУ пользователя ОЗУ пользователя Стековая область 0400H - 07FFH 0800H - 0BC5H 0BC6H - 0BFFH Лабораторная работа №8 Исследование многорежимного буферного регистра и шинного формирователя Цель работы: закрепить на практике принципы построения и работы МБР и шинных формирователей, отработать практические навыки по проверке и оценке их технического состояния. Задание на предварительную подготовку Повторить теоретический материал по темам Шинные формирователи, Регистры (Конспект лекций по учебной дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры, ч.1, стр. 32, 42-46). Многорежимный буферный регистр (Multi Mode Buffered Latches) Данная ИС в основном предназначена для использования в микропроцессорных системах для выполнения функций обмена данными между центральным процессором и периферийными устройствами на рисунке 5 использованы обозначения: STB - Strobe (строб);
MD - Mode (режим);
DS - Devise Select (выбор устройства);
CLR - Clear (очистка);
INT - Interrupt (запрос прерывания). ИС состоит из 8-ми разрядного регистра памяти Qi (i = 0...7), триггера запроса прерывания Q и схемы управления режимами работы. Функционирование регистра памяти определяется функциями переходов D-L-R-триггеров Qi+ = DI i L Qi L R, где L = STBMD DS1 DS 2 MD, R = CLR. Вход L имеет приоритет. Управление выходами DOi осуществляется сигналом Адрес 1 Е Таблица 8. Формат бланка для программы на языке Ассемблер Содержимое Мнемоника Операнд Комментарии RD = MD DS 1 DS (RD-формируемый внутри ИС сигнал чтения Лабораторная работа №13 Исследование команд арифметических операций Цель работы: закрепить на практике режимы адресации, форматы команд арифметических операций и закрепить практические навыки по составлению программ на языке Ассемблер. Задание на предварительную подготовку Повторить теоретический материал по теме программирование микропроцессора (Конспект лекций по учебной дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры, ч.2, стр. 73-83). Аппаратура и пособия таблица команд МП КР580, конспект лекций, УМК.
регистра памяти). Эффективным методом обмена информацией между микропроцессором и внешними устройствами является метод, основанный на подаче внешними устройствами сигналов запроса прерывания основной программы, выполняемой процессором для обслуживания операции ввода-вывода. ИС 589ИР12 содержит триггер запроса прерывания Q, функционирование которого определяется выражениями: Q + = S Q dSTB ;
S = DS 1 DS 2 R. Выходной сигнал ИС запроса прерывания INT = Q DS1 DS 2. Наличие пяти управляющих сигналов (STB, MD, DS1, DS 2, CLR ) позволяет использовать эту ИС для решения различных прикладных задач. При использовании ИС 589ИР12 для ввода данных по прерыванию следует положить MD 0. Тогда L=STB;
а RD = DS1 DS 2.
внутренними регистрами микропроцессора, так как они наиболее встречаются в программах. Пусть, например, возникла необходимость передать содержимое регистров
Рис. 5 МБР ИС 589ИР12 Рис. 10. Содержимое регистра признаков, или флажков F Аппаратура и пособия. 1. Лабораторная установка Модуль ЛА1 2. Комплект соединительных проводов 3. Методическое пособие Методика выполнения работы. 1. Исследование многорежимного буферного регистра а) Зарисовать УГО многорежимного буферного регистра находящегося на стенде Модуль ЛА1 б) Подключить все входы D к источнику сигнала: УD0Ф - УX1Ф УD1Ф - УX2Ф УD2Ф - УX3Ф УD3Ф - УX4Ф УD4Ф - УX5Ф УD5Ф - УX6Ф УD6Ф - УX7Ф УD7Ф - УX8Ф в) Вход строб (S) подключить к Y1 (УSФ - УY1Ф) г) Вход М - режим к Y2 (УMФ - УY2Ф) д) Вход С-очистка подключить к генератору импульсов (УCФ - импульс) е) Подсоединить один из входов & (выбор кристалла) (У&Ф - УZ1Ф) ж) Подключить выходы к индикаторам Q0-Q7 з) Исследовать МБР по таблице (на вход & подать 1, выход УIФ не подключается) 2. Исследование шинного формирователя а) Зарисовать УГО многорежимного буферного регистра содержащегося на стенде ЛА1 Адрес 01 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 С 21 00 03 11 00 04 7E FE 4B FE Метка Код LXI / / LXI / / MOV CPI JZ Операнд H, AREA 1 D, AREA 2 A, N С.С DONE Комментарий N Инициализация указателя LOOP Текущий символ Это точка? Да, передачи конец 7 7 0А 12 / 0B 01 / 0C 12 STAX D 0D 23 INT H 0E 13 INT D 0F C3 JPN LOOP / 01 10 06 1 01 / Рис. 11. Программа на языке Ассемблер Нет, передача К следующей ячейке Зацикливание 7 5 5 В группу команд межрегистровых передач следует отнести команды PUSH загрузки в стек и команды РОР извлечения из стека, которые осуществляют пересылки с адресацией по указателю стека SP. С помощью команд PUSH B, PUSH D, PUSH Hсодержимое регистровых пар ВС, DE, HL аккумулятор или ячейку памяти М, адресуемую регистрами
б) Подключить входы А к источнику входных сигналов УA0Ф - УX1Ф УA1Ф - УX2Ф УA2Ф - УX3Ф УA3Ф - УX4Ф в) Выходы В на индикаторы, выходы С не задействованы д) Исследовать шинный формирователь в соответствии с таблицей Исследование МБР Исследование шинного формирователя (приемопередатчика) Рис. 8. Программно - доступные регистры Лабораторная работа №9 Исследование 4-разрядного ОЗУ Рис. 9. Нумерация битов в 8 - битовом (а) и 16 - битовом (б) регистрах. Нумерация битов в байте памяти совпадает с нумерацией битов в 8 Цбитовом регистре Целесообразно обратить особое внимание на команды передач между Цель работы: закрепить на практике принципы построения и работы оперативных запоминающих устройств, отработать практические навыки по проверке и оценке их технического состояния.
Задание на предварительную подготовку Повторить теоретический материал по теме Оперативные запоминающие устройства (Конспект лекций по учебной дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры, ч.1, стр. 63-69). Аппаратура и пособия 1. Лабораторная установка Модуль ЛА2 2. Комплект соединительных проводов 3. Методическое пособие Методика выполнения работы 1. Исследование ОЗУ а) Зарисовать УГО 4-разрядного ОЗУ содержащегося на стенде ЛА2 б) Подключаем адресные входы ОЗУ к источнику входных сигналов: УD0Ф - УY1Ф УD1Ф - УY2Ф УD2Ф - УY3Ф УD3Ф - УY4Ф в) Выходы ОЗУ соединяем с индикаторами 2. Запись и считывание данных ОЗУ. Для записи данных в ОЗУ необходимо выполнить следующие действия: а) Подавать адреса ячеек памяти на группу входов УAФ ОЗУ с помощью переключателей;
б) Ввести данные в соответствующие ячейки памяти в) С помощью переключателя запись/считывание записать соответствующие данные в указанные ячейки памяти;
г) Просмотреть (считать) содержимое ячеек памяти подав логическую л1 на вход W и задав адрес конкретных ячеек памяти группой входов А. 3. Обработка результатов. Заполнить таблицу:
имеет меньший вес 2^0=1, в бите 1-2^1=2, в бите 2-2^2=4. Двоичная единица в бите 7 обладает. Очевидно, наибольшим весов 2^7=128. Для 16 - битовых регистров РС и SP, а также для любой пары 8 - битовых регистров, рассматриваемой как один 16 - битовый регистр, биты нумеруются справа на лево от 0 до 15, причём бит 0 считается младшим, а бит 15 - старшим в регистре или паре регистров (рис 9б). Помещаю F - регистр признаков. Каждый признак занимает один бит и, следовательно, может принимать значение 0 или 1. Единичное значение соответствует наличию признака, а нулевое - его отсутствие. Говорят, что признак установлен при значении, равном единице, или сброшен при нулевом значении. Состав и имена признаков в регистре F приведены на рис 10. Признаками заняты биты регистра с номерами 0, 2, 4, 6, 7. Остальные биты имеют постоянное содержимое 0 или 1. На данном рисунке представлены: с - признак переноса, устанавливаем при переносе единицы из старшего бита (рис 11) регистра А при выполнении некоторых операций. При отсутствии переноса в выполняющейся операции признак С сбрасывается, принимает нулевое значение;
Р - признак четности, устанавливаемый в том случае, когда число двоичных единиц в регистре А является четным;
АС - признак дополнительного переноса, установка которого означает наличие переноса единицы из бита 3 в бит 4 регистра А;
Z - признак нулевого результата, устанавливаемый тогда, когда число в регистре А равно нулю;
S - признак знака, устанавливаемы в том случае, когда число в регистре А отрицательно. Не каждая команда микропроцессора может воздействовать на перечисленные признаки. Если признак установлен или сброшен, то он не изменяется до тех пор, пока не будет выполнена такая команда, которая может подействовать на него. 2. Команды межрегистровых передач Однобайтовые команды передачи имеют вид MOV D.S. В качестве D и S можно указать любой РОН и аккумулятор. Например, команда MOV В, А с кодом 01000111 передаёт содержимое аккумулятора в регистр В. С помощью косвенной адресации команда MOV может обратиться к памяти используя в качестве указателя памяти регистры (H, L). Однобайтовые команды LDAX B и LDAX D загружают в аккумулятор содержимое ячейки памяти, адресуемой собственно парами регистров
2. 3. 4. 5.
Загрузить в аккумулятор число 08Н непосредственно;
Передать данные из аккумулятора в регистр Н;
Разместить содержимое аккумулятора по адресу хранящемся в паре HL;
Программу разместить в памяти с начальным адресом 0900Н.
Лабораторная работа №10 Исследование арифметико - логического устройства Цель работы: научиться опознавать АЛУ по условному графическому обозначению. Повторить назначение основных выводов АЛУ и команды арифметико - логических операций. На практике закрепить теоретический материал по АЛУ используя лабораторный стенд, на базе микросхемы АЛУ (К155ИП3). Задание на предварительную подготовку Повторить теоретический материал по теме Сумматоры (Конспект лекций по учебной дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры, ч.1, стр. 26-30). Аппаратура и пособия лабораторная установка ЛА2, таблица команд АЛУ (К155ИП3) (табл. 1). Методика выполнения 1. Собрать на лабораторном стенде схему (рис. 6);
2. Зарисовать в отчёт условное графическое обозначение АЛУ;
3. Занести в отчёт таблицу 2;
4. Используя таблицу команд АЛУ (табл. 1) заполнить второй и третий столбцы значениями состояний выводов АЛУ для следующих операций: арифметические (AVB);
(AB-1);
(A+B);
(A+AB) Логические:(AVB);
(AB);
(A+B);
(A) Краткие теоретические сведения 1. Программно - доступные регистры Программно - доступными регистрами называются регистры микропроцессора или внешне, которые могут быть задействованы в программах, написанных в машинных кодах или на языке Ассемблера. В МП 580ВМ80 имеется 10 программно - доступных регистров. Каждый из регистров изображен сплошным прямоугольником. Внутри прямоугольника слева указано буквенное латинское обозначение (имя) регистра, а справа в квадратных скобках - число битов в регистре. В составе программно доступных регистров выделяют группу из шести регистров: B, C, D, E, H, L- РЕГИСТРОВ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ. Эти регистры имеют специальное назначение и могут использоваться в программе без всяких ограничений. Во многих командах МП РОНы используются парами (В, С), (D, E), (H, L), причём пара рассматривается в этом случае как один 16 - битовый регистр. Первый из пары регистров считается старшим, а второй младшим. Обращение к паре регистров осуществляется по имени первого (старшего) регистра соответствующей пары. Например, если потребуется использовать в команде пару (В, С) то к ней следует обратиться по имени В, записав его в качестве операнда. Использование в командах пары регистров позволяет выполнять операции над 16 - битовыми операндами или задавать 16-битовые адреса ячеек памяти. Каждая команда сама знает о том. Должна ли она использовать один или пару РОНов. Регистр А называется аккумулятором. Он предназначен для временного хранения операнда или результат выполнения операции. Регистр F - регистр флагов, или признаков выполнения операции. Пару регистров А, F называют регистром слова состояния процессора и обозначают PSW. Регистр РС - программный счётчик, или счётчик команд, предназначен для формирования адреса очередного компонента выполняемой команды или адреса следующей команды. Такие формирования осуществляются автоматически на этапе выполнения командой текущей команд. Регистр SP - указатель стека. В каждый момент времени он хранит адрес стека. Каждый из регистров общего назначения, а также аккумулятор А, кроме одного буквенного обозначения (имени), имеет ещё и трёхзначный двоичный код., под которым регистр задается в машинных командах. При использовании программно - доступных регистров следует различать составляющие их разряды (биты) путем нумерации битов (рис 9а). Как видно из рисунка, биты регистра нумеруются справа от 0 до 7. причём бит 0 считается младшим, а бит 7 - старшим битом регистра. Такой способ нумерации удобен тем, что номер бита совпадает с весом двоичной цифры, которая записывается в существующем бите. Так. Двоичная единица в бите 5.
Рис 6. Под таблицей 2 произвести расчёт результатов операций указанных в 6. 7.
пункте 5 под операндами А=1011 и В=1010 Произвести на лабораторном стенде операции указанные в пункте 5. Результаты операций занести в шестой и седьмой столбцы таблицы.
Примечание: переключатель УZФ установить в положение л1 и не менять при всех операций. Код операции S3 S2 S1 S0 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 Арифметические M=0 A AVB AVB Мин л1 A+AB (AVB)+AB A-B-1 AB-1 A+AB A+B (AVB)+AB AB-1 (A+A)* (AVB)+A (AVB)+A A- Код операции S S3 S2 S1 S Таблица 1 Логические M=1 A AVB AB Лог л0 AB И A+И AB AVB A+B B AB Лог л1 AVB AVB A Таблица 2=АДРЕС 3). Результаты выполнения программы (состояние индикаторов АДРЕС и ДАННЫЕ) после нажатия клавиши - директивы ВП (при выполнении операции передачи управления программе пользователя) и до появления адреса последней команды на ДИСПЛЕЕ занести в таблицу 4 Таблица 6 АДРЕС ДАННЫЕ MEMR № FEDCB A98 7654 3210 7654 3210 1 2 3 Е Лабораторная работа №12 Исследование команд передачи данных Цель работы: приобрести практические навыки по составлению, вводу и отладке программ с применением команд загрузки и пересылки, закрепить теоретические знания. Задание на предварительную подготовку Повторить теоретический материал по теме программирование микропроцессора (Конспект лекций по учебной дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры, ч.2, стр. 73-83). Методические указания 1. Используя таблицы команд МП КР580ВМ80А в конспекте лекций, написать программу модификации ячеек памяти УМК на языке Ассемблер (в соответствии с заданием);
2. Повторить порядок ввода программ в УМК;
3. Подготовить бланк отчёта по работе Отчёт должен содержать: Х номер и наименование лабораторной работы;
Х цель работы;
Х программу на языке Ассемблера с комментариями (программа должна быть занесена в таблицу 8);
Х выводы по лабораторной работе. 4. Занести программу в память УМК по указанном в ней адресом;
5. Передать управление программе;
6. Содержимое регистров H, L, А и ячейки памяти 0810H записать под таблицей 8 в отчёте. 1. Задание Загрузить в регистр L число 10Н непосредственно;
№ Вид операции М Операнд А A3 A2 A1 A Операнд В B3 B2 B1 B Результат операции F F3 F2 F1 F Перенос Cr 1 2 3 4 5 6 7 1011 1011 1011 1011 1011 1011 1011 1010 1010 1010 1010 1010 1010 1010 любой из соответствующих директив. Выполнение прерванной программы возможно, начиная с адреса останова или любого другого адреса. При попытке прервать выполнение программы МОНИТОР на дисплее индицируется знак л?. Пошаговое выполнение программ Имеются две разновидности пошагового выполнения программы: поцикловый режим и покомандный режим. В поцикловом режиме ОУ переводится в состояние ОЖИДАНИЕ при выполнении каждого рабочего цикла, а в покомандном режиме лишь при чтении первого байта команд. Для вызова пошагового режима: Х Установите переключатель РБ/ШГ в состояние ШГ, при этом происходит подключение световой индикации;
Х Переключателем КМ/ЦК выберите один из режимов работы;
Х Передайте управление выполняемой программе. После этого на световой индикации отобразится начальный адрес программы, данные по этому адресу и содержимое регистра состояния. Для выхода из этого режима выполните одно из следующих действий: Х Нажмите кнопку СБ;
Х Установите переключатель РБ/ШГ в состояние РБ и нажмите кнопку ШГ. Используя указания пунктов 1.2 и 1.3 занести в область памяти начиная с адреса 0800Н и до 080АН следующую программу: Адрес Команда Мнемоника Комментарии памяти 0800Н 07Н -.Помещение числа 7 по адресу 0800Н 0801Н AFH XRA A Сброс аккумулятора (Акк) 0802Н 3AH LDA Загрузить в Акк содержимое 0803Н 00H памяти по адресу 0800Н 0804Н 08H Сложить содержимое регистра 0805Н 82H ADD D DcAкк Вычислить содержимое Акк 0806Н 93H SUB E с регистром Е 0807Н 21H LXI H Загрузить в пару HL адрес 080ВН 0808Н 0BH 0809Н 08H Поместить содержимое 080АН 77H MOV M, A Акк по адресу (HL) Занести в регистр: D: 03H;
E: 02H Используя указание пункта 1.6 выполнить программу по начальному адресу 0801Н (АДРЕС 1=0801Н) до адреса 080ВН (АДРЕС 2=08ВН) (АДРЕС Лабораторная работа №11 Исследование работы микропроцессорного комплекта в пошаговом режиме Цель работы: Приобрести практические навыки по работе с органами управления, подготовке к работе УМК, вводу программ и выполнению их в пошаговом режиме. Задание на предварительную подготовку Повторить теоретический материал по теме программирование микропроцессора (Конспект лекций по учебной дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры, ч.2, стр. 73-83). Аппаратура и пособия учебный микропроцессорный комплект (УМК), конспект лекций, краткое техническое описание УМК. Методика выполнения Ознакомление с УМК Учебный микропроцессорный комплект, представляет собой законченную микро - ЭВМ и предназначен: Х Для изучения основ проектирования и обслуживания микро - ЭВМ, построенных на базе микропроцессора КР580МВ80А;
Х Для обучения основам программирования микропроцессора КР580МВ80А;
Х Для разработки и изготовлению макетов блоков управления технологическим оборудованием. Технические характеристики Тип применяемого микропроцессора - КР580МВ80А Объём оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) - 1 кбайт Объём постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) - 2 кбайт В том числе ПЗУ пользователя - 1 кбайт Возможность прерывания - 1 вектор Программное обеспечение - системная программа МОНИТОР Уровни входных и выходных сигналов совместимы с уровнями ТТЛ ИС. Устройство и принцип работы Ввод информации в микро - ЭВМ и вызов директив осуществляется с клавиатуры, расположенной на лицевой панели УМК. Отображение вводимой и выводимой информации в шестнадцатеричном коде происходит на шестиразрядном дисплее. С клавиатуры пульта осуществляется вызов следующих директив: Х Чтение и модификация содержимого ячеек памяти;
Х Чтение и модификация содержимого регистров микропроцессора;
Х Х Х Х Вычисление контрольной суммы массива памяти;
Заполнения массива памяти константой;
Перемещение заданного массива памяти в адресном пространстве;
Выполнение программ пользователя с возможностью установки до двух точек останова. В УМК предусмотрено пошаговое выполнение программ, при этом для отображения состояния шины адреса, данных и регистра состояний в двоичном коде используется световая индикация на светодиодах. На лицевой панели УМК расположена вилка для подключения макетного ТЭЗ.
Устройство и принцип работы составных частей УМК УМК состоит из следующих частей: Х Микро - ЭВМ;
Х Пульта оператора;
Х Блока питания. Микро - ЭВМ является основной составной частью и управляет работой всего УМК. Все обращения к памяти, операции ввода - вывод, вычисления выполняются микро - ЭВМ или ею же инициируются. Пульт оператора предназначен для взаимодействия оператора с микро - ЭВМ. Блок питания обеспечивает постоянными стабилизироваными напряжениями микро - ЭВМ, пульт, а также макетный ТЭЗ М1. Микро - ЭВМ состоит из операционного устройства ОУ, постоянного запоминающего устройства ПЗУ, оперативного запоминающего устройства ОЗУ и устройства пошагового выполнения программ. Пульт оператора состоит из клавиатуры, шестиразрядного дисплея, сетевой индикации и управляющих кнопок сброс СБ, прерывание ПР, шаг ШГ, а также переключателей РАБОТА/ШАГ РБ/ШГ и КОМАНДА/ЦИКЛ КМ/ЦК. Основой микро - ЭВМ является ОУ, которое производит все операции по обработке информации, исходным состоянием ОУ является чтение информации по нулевому адресу ПЗУ. ОУ принимает это состояние после нажатия управляющей кнопки СБ на пульте оператора. Информация о состоянии ОУ фиксируется в регистре состояния в начале каждого машинного цикла. В табл. 2 приведены возможные состояния ОУ. В зависимости от состояния этого регистра формируются сигналы, управляющие работой всей микро - ЭВМ. Состоянию 0 в табл. 2 соответствует низкий уровень потенциала, а состояние 1 - высокий. В табл. 3 дано определение каждого бита регистра состояния. В ПЗУ записана программа МОНИТОР, обеспечивающая ввод информации с клавиатуры пульта оператора и вывод её на дисплей. Программа МОНИТОР занимает 1 кбайт ПЗУ и использует последние 54 ячейки ОЗУ, ещё 1 кбайт зарезервирован за пользователем. ОЗУ используется для гранения программ пользователя и имеет емкость 1 кбайт. Устройство пошагового выполнения программ переводит ОУ в состояние ОЖИДАНИЕ после выполнения очередного шага. Возможны 2 пошаговых режима работы: покомандный шаг и пошаговый шаг. Вызов пошагового Индикация и изменение содержимого регистров Нажмите клавишу РГ, а затем идентификатор регистра. Идентификатором регистра являются символы, определяющие регистры микропроцессора: А - регистра А (8 бит) В - регистра В (8 бит) С - регистра С (8 бит) D - регистра D (8 бит) E - регистра Е (8 бит) Н - регистра Н (8 бит) L - регистра L (8 бит) F - регистр условий F (8 бит) SL, SH - младший и старший байты указателя стека (по 8 бит) PL, PH - младший и старший байты счётчика команд (по 8 бит) Ответом на ввод идентификатора является индикация содержимого указанного регистра на дисплее в виде совокупности шестнадцатеричных цифр. Для изменения содержимого наберите новое значение с помощью информационных клавиш. В качестве нового содержимого регистра фиксируются последние 2 введенные цифры. После этого нажмите клавишу л|| и можно вводить идентификатор следующего регистра. При необходимости перехода к следующему регистру без изменения содержимого индицируемого, не набирая новых данных, нажмите клавишу л||. Для завершения директивы нажмите клавишу ВП. Передача управления программе пользователя Нажмите последовательно следующие клавиши: СТ АДРЕС 1 л|| АДРЕС 2 л|| АДРЕС 3 ВП где АДРЕС 1 - начальный адрес программы;
АДРЕС 2 и АДРЕС 3 - адреса выполнения прерывания программы. Производится передача управления программе по АДРЕСУ 1. АДРЕСА 2 и 3 воспринимаются как адреса, до которых должна выполниться программа, и должны находиться в пределах границ ОЗУ. Если они отсутствуют, то выполнение программы не прерывается. Адреса 1, 2 и 3 должны указывать первый байт команды. Состояние регистров микропроцессора при достижении адресов 2 и 3 сохраняется в ОЗУ и управление передаётся программе МОНИТОР. За пользователем остаётся возможность выполнения любой директивы. При передаче управления по адресу А1 происходит восстановление состояния регистров микропроцессора, определение в момент последнего прерывания. В случае отсутствия параметра А1 управление передается по адресу, находящемуся в счётчике команд. Прерывание выполнения программ пользователя Для прерывания программ пользователя нажмите управляющую кнопку ПР. При этом управление передается подпрограмме обработки прерывания командой RST7. подпрограмма сохраняет состояние всех регистров процессора и производит передачу управления монитору. Регистры сохраняются в стеке пользователя, а в случае отсутствия такового, в стеке монитора. На дисплее индицируется содержимое счётчика команд, которое на единицу больше адреса последнего байта последней выполненной команды. После этого пользователь может вызвать выполнение режима работы осуществляется переключателем РБ/ШГ, выбор величины шага - переключателем КМ/ЦК. Для последующего шага необходимо нажать кнопку ШГ, при этом после выполнения очередного шага на световой индикации отображается состояние адресной шины, шины данных и регистра состояния ОУ в двоичном коде. Выполнения программы может быть остановлено нажатием управляющей кнопки ПР. При этом состояние всех регистров ОУ сохраняется в ОЗУ, откуда они опять могут быть загружены в ОУ и выполнение программы продолжится, начиная с точки останова. Таблица 3 Разряды регистра состояния ОУ Состояние ОУ D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D INTA WO/ STACK HLTA OUT MI INR MEMR Выбор команды Чтение памяти Запись в память Чтение стека Запись в стек Ввод Вывод Прерывание Останов Прерывание в остановке 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 Рис.7 Структурная схема УМК и его внешний вид Таблица 5. Распределение адресного пространства УМК П ПРОГРАММА МОНИТОР 0000H - 03FFH З ПЗУ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ 0400H - 07FFH У О ОЗУ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ 0800H - 0BC5H З СТЕКОВАЯ ОБЛАСТЬ 0BC6H - 0BFFH У Подготовка УМК к работе 1). Установите кнопку У~Ф в отжатое состояние. 2). Подключите УМК к сети переменного тока 220 В 50 Гц. 3). Переключатель РБ/ШГ установите в состояние РБ. 4). Включите УМК, нажав кнопку У~Ф. 5). Нажмите управляющую кнопку СБ. При этом в крайней левой позиции дисплея должен появится знак л - , после чего УМК готов к работе. 6). Подготовка к работе макетного ТЭЗ. Перед присоединением УМК макетного ТЭЗ: Х Включите питание;
Х Подсоедините направляющие в вертикальное положение до фиксации;
Х При сочленении обратите внимание на положение ключа и не прилагайте большое усилие при фиксации соединения. ВНИМАНИЕ!!! Повторное включение УМК производить через промежуток времени не менее 10 сек. После выключения.
Описание клавиатуры Клавиатура состоит из 24 клавиш, из них 8 клавиш директивные, а 16 - информационные. Директивные клавиши служат для вызова директив и имеют следующие обозначения: П - чтение и изменение содержимого памяти;
РГ - чтение и изменение содержимого регистров микропроцессора;
СТ - передача управления программе пользователя;
КС - определение контрольной суммы массива памяти;
ЗК - заполнение массива памяти константой;
ПМ - перемещение массива памяти в адресном пространстве;
л|| - клавиша пробела служит для разделения нескольких переменных при вводе;
ВП - выполнить, означает конец директивы. Информационные клавиши служат для ввода чисел в шестнадцатеричном коде. Клавиши с 4/РН по F служат для вызова идентификаторов регистров микропроцессора. При неправильной работе с клавиатурой в крайней правой позиции дисплея идентифицирует знак л?. Таблица 4 Наименование сигнала INTA WO/ STACK HLTA OUT MI INP MEMR Разряд регистра D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Пояснение Сигнал подтверждения запроса прерывания. Используется для ввода на шину данных команд RST Указывает, что в текущем машинном цикле выполняется запись в память или операция вывода Означает наличие на шине адреса содержимого указателя стека. Сигнал подтверждения команды HLT Указывает, что в текущем машинном цикле выполняется операция вывода. Указывает, что текущий машинный цикл служит для выборки первого байта команды. Указывает, что в текущем машинном цикле выполняется операция ввода. Указывает, что в текущем машинном цикле будет производиться чтение памяти Индикация и изменение содержимого памяти (ввод программ) Для индикации или изменения содержимого ОЗУ используют следующий формат директивной строки: П Х1 Х2 Х3 Х4 л|| D1 л|| D2 л|| DN ВП, где Х1 Х2 Х3 Х4 - адрес ячейки памяти, задаётся с помощью информационных клавиш в шестнадцатеричном коде. В качестве адреса фиксируется последние 4 введенные цифры;
D1ЕDN - данные, подлежащие записи в память, задаются с помощью информационных клавиш в шестнадцатеричном коде. В составе байта данных фиксируются последние две введенные цифры. При нажатии клавиши л|| на дисплее высвечивается адрес ячейки памяти и её содержимое в виде совокупности шестнадцатеричных цифр. Для изменения содержимого индицируемой ячейки памяти набирают новое содержимое и нажимают клавишу л||. При этом индицируется содержание следующей ячейки памяти. Для перехода к следующей ячейке памяти без изменения содержимого индицируемой, не набирая новых данных, нажимают клавишу л||.
Примечание: Черта за управляющим сигналом (/) указывает, что активным состоянием сигнала является логический нуль.
Книги, научные публикации