Микропроцессорные средства и системы: Рабочая программа

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Северо-Западный заочный политехнический институт Кафедра автоматизации производственных процессов

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СРЕДСТВА И СИСТЕМЫ Рабочая программа

Факультет машиностроительный Специальность 2102 – Автоматизация технологических процессов и производств

Санкт-Петербург, СЗПИ 1998

Утверждено редакционно-издательским Советом института УДК Микропроцессорные средства и системы: Рабочая программа – СПб: СЗПИ, 1998 – __ с Представлен перечень вопросов, подлежащих изучению, тематические планы лекций и практических занятий, наименование лабораторных работ и список используемой литературы. Издание предназначено для студентов специальности 2102, занимающихся без отрыва от производства. Рассмотрено на заседании кафедры автоматизации производственных процессов __________ 1998г., одобрено методической комиссией машиностроительного факультета __________ 1998г. Рецензенты: кафедра автоматизации производственных процессов СЗПИ (зав.кафедрой – А.А.Сарвин, канд.техн.наук, доц.) В.В.Григорьев, д-р техн.наук, проф., зав.кафедрой автоматики и телемеханики СПИТМО Составитель: С.С.Михейкин, канд.техн.наук, доцент

©

Северо-Западный заочный политехнический институт

Предисловие Общей задачей дисциплины "Микропроцессорные средства и системы" является изучение основ использования современных технических и программных средств вычислительной техники для создания цифровых систем управления различными объектами. В рамках курса затрагиваются вопросы построения информационно-управляющих и контролирующих систем на базе типовых микропроцессорных комплексов. Теоретические основы изучаемой дисциплины закладываются курсами "Электроника", "ЭВМ и вычислительные системы", "Прикладное программирование", "Теория автоматического управления", "Информационноизмерительные устройства систем управления". Программа включает пять тем. Теоретические знания, полученные при изучении дисциплины, закрепляются на практических занятиях, тематический план которых представлен в конце рабочей программы курса. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (объем курса 128 часов) 1. Общие положения, идеология построения микропроцессоров

и микроЭВМ (10 часов) [1]с.18…36; 100…116; [2]с.13…33 Основные понятия и определения. Назначение и характеристика микропроцессоров (МП) и микроЭВМ (МЭВМ). Структура и организация микропроцессоров, назначение основных узлов и их взаимодействие. Принцип работы МП и МЭВМ. Характеристика микропроцессора, как технического устройства: классификация МП, быстродействие, разрядность. Микропроцессорные комплексы, сравнительный анализ их архитектуры и технических возможностей. Однокристальные микроЭВМ. Вопросы для самопроверки:

1. В чем заключаются основные отличия между МП и МЭВМ? 2. Какие блоки необходимы для формирования простейших МП и МЭВМ? 3. Каково назначение основных узлов МП и МЭВМ? 4. Чем принято характеризовать мощность микропроцессора? 5. Что такое архитектура МП и МЭВМ?

2. Аппаратные средства и элементная база построения микропроцессоров (20 часов) [1]с.122…132, 163…192; [4]с.24…50, 87…94 Основные аппаратные средства МП: АЛУ, счетчик команд, аккумулятор, регистры команд, регистр адреса, регистр состояния, буферные регистры, регистры общего назначения, схема управления, дешифраторы адреса и команды. Взаимодействие узлов микропроцессора и обмен информации между ними. Виды процессоров: центральные, специализированные, "ввода-вывода" информации, передачи данных, коммуникационные. Обобщенная структурная схема центрального процессора, его функции. Назначение и принцип действия основных функциональных узлов. Вопросы для самопроверки 1. В чем заключается основная функция АЛУ, с какими блоками осуществляется взаимодействие? 2. Как осуществляется управление АЛУ, какая исходная информация для этого необходима? 3. С какими блоками микропроцессора связан аккумулятор внутренней шины данных? 4. Можно ли использовать аккумулятор в качестве регистра общего назначения? 5. Какие действия выполняет счетчик команд в процессе выполнения программы? 6. Сколько разрядов должен иметь буферный регистр в зависимости от разрядности микропроцессора? 7. Какие функции могут выполнять регистры общего назначения? 3. Организация и построение магистралей микропроцессора и микроЭВМ (20 часов) [1]с.104…107, 164…168, 184…189; [5] с.29…45. Назначение основных магистралей процессора. Магистрали управления, адреса, данных. Разрядность магистралей. Последовательность передачи информации по магистралям. Способы подключения к магистралям основных функциональных узлов. Формирование магистралей. Машинные команды, циклы и такты. Виды машинных циклов. Слово состояния микропроцессора. Формирование

управляющей информации. Организация работы магистрали управления в режимах "ввода-вывода" информации, запроса и обслуживания прерываний. Вопросы для самопроверки 1. Что такое магистраль и какие элементы и какие элементы она включает? 2. Чем определяется разрядность магистрали? 3. Какая информация устанавливается на магистралях в режимах чтения или записи в память, ввода-вывода данных от внешних устройств? 4. Сколько машинных тактов включают машинные циклы и команды? 5. В каком цикле команды содержится информация о слове состояния микропроцессора? 6. Как используется слово состояния для формирования сигналов магистралей управления? 7. Перечислите основные управляющие сигналы. 4. Схемотехника основных узлов микроЭВМ и микропроцессорных систем (35 часов) [1] с.203…215, [5] с.25…99, 42…97, 109…112. Микропроцессорные комплекты интегральных схем. Универсальные и специализированные комплекты. Однокристальные и многокристальные микропроцессоры. Многофункциональные буферные регистры, шинные формирователи, постоянные и оперативные запоминающие устройства, программируемые интерфейсы. Контроллеры прерываний, прямого доступа и памяти, внешних устройств. Назначение, устройство и принцип действия. Схемотехническое построение магистралей управления, данные и адреса. Организация портов ввода-вывода информации. Построение памяти. Основные схемы подключения внешних устройств к системной магистрали. Вопросы для самопроверки 1. Обоснуйте необходимость использования многофункциональных регистров, шинных формирователей, контроллеров. 2. Схемотехника каких узлов микроЭВМ строится с использованием буферных регистров? 3. Что такое параллельный и последовательный интерфейсы?

4. В чем заключается различие понятий "порт" и "интерфейс"? 5. К каким магистралям подключаются микросхемы памяти? 6. Можно ли рассматривать контроллер внешнего устройства в качестве порта? 7. Как работают контроллеры прерываний и прямого доступа к памяти? 5. Общие принципы построения микропроцессорных систем управления и контроля. (35 часов) [6]с.7…24, 102…118; [7]с.7…12, 15…37; [8]с.13…37, 111…116, 126…138. Виды микропроцессорных систем, их классификация, основные функциональные схемы. Информационно-управляющие системы, решаемые задачи, формы представления входной информации. Архитектура и состав однопроцессорных информационно-управляющих систем. Микропроцессорные системы контроля, структура и виды связи с контролируемыми объектами. Подсистемы аналогового и цифрового ввода-вывода информации. Микропроцессорные системы управления электроприводом. МикроЭВМ в качестве звена управления электроприводом. Выбор быстродействия микроЭВМ при цифровом управлении электродвигателем. Цифровые регуляторы на базе микропроцессоров. Расчет переходных процессов в микропроцессорных системах управления. Примеры микропроцессорных систем управления электроприводами станков и промышленных роботов. Тематический план лекций (16 часов) 1. Введение. Идеология построения микропроцессоров и микроЭВМ

2 часа

2. Архитектура микропроцессора и микроЭВМ

2 часа

3. Аппаратные средства и элементная база микропроцессоров

4 часа

4. Программное обеспечение микропроцессоров и микроЭВМ

2 часа

5. Микропроцессорные системы управления и контроля

2 часа

6. Микропроцессорные системы управления электроприводами станков и промышленных роботов

2 часа

Перечень лабораторных работ (12 часов) 1. Ознакомление с работой учебного микропроцессорного комплекса (УМК)

4 часа

2. Исследование машинных циклов в микропроцессоре К580ИК80А

4 часа

3. Запись и выполнение простых команд

4 часа

Тематический план практических занятий (8 часов) 1. Структура, состав микропроцессорного комплекта серии 580 и однокристальной микроЭВМ 1816ВЕ48

2 часа

2. Принцип программирования в микропроцессорах в машинных кодах и на языке символьного кодирования

2 часа

3. Программы выполнения математических операций и вычисления

2 часа

функций 4. Структура, состав и принцип работы микропроцессорных систем управления электроприводами

2 часа

Литература 1. Майоров С.А.,Кириллов В.В., Приблуда А.А. Введение в микроЭВМ. – Л.: Машиностроение, 1988. 2. Нестеров П.В. Микропроцессоры. Архитектура и их оценка: Учебное пособие для втузов/ Под редакцией Преснухина Л.Н. – М.:Высшая школа, 1984. 3. Шаньгин В.Ф., Костин А.Е. Микропроцессоры. Организация вычислительных процессов на микроЭВМ: Учебное пособие для втузов/ Под редакцией Преснухина Л.Н. - М.:Высшая школа, 1984. 4. Воробьев Н.В., Вернер В.Д. Микропроцессоры. Элементная база и схемотехника средств сопряжения: Учебное пособие для втузов/Под редакцией Преснухина Л.Н. - М.:Высшая школа, 1984. 5. Горбунов В.Л., Панфилов Д.И., Преснухин Д.Л. Микропроцессоры. Основы построения микроЭВМ: Учебное пособие для втузов - М.:Высшая школа, 1984. 6. Горячев А.В., Шишкевич А.А. Микропроцессоры. Информационно-управляющие вычислительные системы: Учебное пособие для втузов/ Под редакцией Преснухина Л.Н. - М.:Высшая школа, 1984.

7. Фролов Г.И., Гембицкий Р.А. Микропроцессоры. Автоматизированные системы контроля объектов: Учебное пособие для втузов/ Под редакцией Преснухина Л.Н. - М.:Высшая школа, 1984. 8. Горбунов В.Л., Панкрилов Д.И. Микропроцессоры. Лабораторный практикум: Учебное пособие для втузов/ Под редакцией Преснухина Л.Н. - М.:Высшая школа, 1984. 9. Тихомиров Э.Л., Васильев В.В. и др. Микропроцессорное управление приводами станков с ЧПУ. – М.:Машиностроение, 1990.

Утверждено редакционно-издательским Советом института УДК Микропроцессорные средства и системы: Рабочая программа. – СПБ.:СЗПИ, 1998г. Представлен перечень вопросов, подлежащих изучению, тематические планы лекций и практических занятий, наименование лабораторных работ и список рекомендуемой литературы. Издание предназначено для студентов специальности 2102, занимающихся без отрыва от производства. Рассмотрено на заседании кафедры автоматизации производственных процессов факультета

1998г, одобрено методической комиссией машиностроительного 1998г.

Рецензенты: кафедра автоматизации производственных процессов СЗПИ (зав. кафедрой – А.А.Сарвин, канд.техн.наук, доц.) В.В.Григорьев, д-р техн.наук, проф., зав.кафедрой автоматики и телемеханики СПИТМО Составитель: С.С.Михейкин, канд.техн.наук, доцент

© Северо-Западный заочный политехнический институт