Глава 7. Описание учебного контроллера

7.1. Структура контроллера (рис. 7.1)

Рис. 7.1. Структура учебного контроллера

Учебный контроллер содержит следующие основные узлы:

1. Микроконтроллер (МК) Intel 80C51GB с тактовой частотой 11,059 МГц.

2. Модуль памяти с совмещенным адресным пространством кода и данных (SRAM 32K и Flash ROM 16K), подключенных через мультиплексированную шину данных/адреса.

3. Сетевой модуль с преобразователями интерфейсов RS-232 и RS-485, гальванически изолированные (опторазвязка) от других схем контроллера.

4. Драйвер интерфейса RS-232 для монитора (отладчика)

5. Логические входы и выходы (кнопки «Пуск» и «Стоп», «индикаторы каналов вывода»).

6. Аналоговый модуль, состоящий из:

имитатора объекта управления (два апериодических звена, включенных последовательно);

ШИМ 15,6 кГц с отключаемым фильтром для управления объектом;

8-канальног 8-битного АЦП.

7. Силовой ключ на КМОП-транзисторе с драйвером для управления подсветкой ЖКИ (5В; 0,5А).

8. Символьный жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) с контроллером HD44780u и стандартным 8-битным (4-битным) интерфейсом.

9. Цифровую матричную клавиатуру 4 строки, 3 столбца.

10. Электрически перепрограммируемую память EEPROM, подключенную к МК по шине SPI.

11. Блок питания.

Контроллер смонтирован в едином пультовом корпусе.Все узлы контроллера размещены на двух печатных платах: базовой и дополнительной. Практически все функциональные элементы контроллера показаны на передней панели лабораторного стенда (Рис. 7-7) доступны пользователю для работы с ними.

Адресное пространство

7.2.1. Распределение памяти (рис. 7.2)

Рис. 7.2. Распределение памяти микроконтроллера

Микроконтроллеры семейства Intel MCS-51 имеют четыре основные, независимо адресуемые области памяти: внутренняя память данных, регистры специальных функций, внешняя память данных, внешняя память программ. В учебном контроллере внешняя память данных совмещена с внешней памятью программ . Распределение адресов памяти показано на рис. 7.2.

Системная область внешней памяти показана серым цветом. Штриховкой обозначены зарезервированные адреса. Запись в эти адреса недопустима и будет приводить к сбоям в работе монитора (отладчика). Все остальные области доступны для использования программистом.

Внешняя память

Учебный контроллер имеет совмещенное адресное пространство (архитектура фон Неймана) внешней памяти микроконтроллера. Младшая половина является системной и доступна только для чтения (Flash-ПЗУ). Старшая половина адресного пространства отдана под программу и данные пользователя, которые хранятся в ОЗУ.

Рис. 7.3. Распределение внешней памяти микроконтроллера

Программа и данные размещаются с адреса 8000h по F7FF, всего 30 Кбайт. Распределение этого адресного пространства не регламентируется. Соотношение между размерами области программы и области данных может быть любым, если их суммарный объем не больше 30К. Например, 24К может быть отведено под программу и 6К под данные.