Реализация фрагмента контактной схемы программным методом

Содержание

 

1. Типовое задание

1.1 Задание по варианту

2. Выполнение

2.1 Анализ поставленной задачи

2.2 Блок-схема 1

2.3 Описание алгоритма реализации программы 1

2.4 Программа 1 на языке Ассемблера

2.5 Блок-схема 2

2.6 Описание алгоритма реализации программы 2

2.7 Программа 2 на языке Ассемблера

2.9 Блок-схема 3

2.10. Описание алгоритма реализации программы 3

2.11. Программа 3 на языке Ассемблера

2.8 Карта памяти микропроцессорной системы

2.9 Анализ временных характеристик

2.9.1 Расчет времени выполнения программы 1

2.9.2 Расчет времени выполнения программы 2

2.9.3 Расчет времени выполнения программы 3

3. Вывод

4. Список литературы

1. Типовое задание

1. Выполнить анализ поставленной задачи, согласно варианту задания. Определить методы ее решения.

. Разработать общий алгоритм реализации задания и провести анализ временных и точностных параметров предлагаемого решения задачи.

. Выполнить инициализацию переменных в общем алгоритме архитектурным элементам микропроцессора КР580ВМ80А и портам ввода-вывода. Составить карту памяти микропроцессорной системы для реализации программы.

. С учетом архитектурных особенностей микропроцессора КР580ВМ80А и заданных методов адресации доступа к операндам разработать подробные алгоритмы реализации задачи.

. На языке Ассемблера микропроцессора КР580ВМ80А разработать программы реализации задачи.

. Выполнить анализ соответствия временных и точностных характеристик разработанного устройства заданным.

. Вывод.

 

1.1 Задание по варианту

Программным способом реализовать фрагмент контактной схемы.

Текущие состояния реле  поступают в порт ввода №1 непрерывно во времени в виде байта информации:

X7	X6	X5	X4	X3	X2	X1	X0
D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0

Номер бита соответствует номеру реле.

Рисунок 1. Функциональная схема устройства

Состояние бита  соответствует разомкнутому состоянию реле , т.е. напряжение на зажимах 1-2 катушки реле отсутствует. Такому состоянию реле соответствует разомкнутое состояние () нормальноразомкнутого контакта 3-4 и замкнутое состояние () нормальнозамкнутого контакта 5-6. При подаче напряжения на обмотку катушки реле (контакты 1-2) () состояние его контактов меняется на противоположное: нормальноразомкнутый контакт 3-4 замыкается (его состояние становится равным ), а нормальнозамкнутый контакт 5-6 размыкается (его состояние становится равным ).

Рисунок 2. Разомкнутое (а) и замкнутое (б) состояние реле

Согласно логического состояния цепей управления (контактов ) в разрабатываемом устройстве необходимо управлять состоянием реле . Управляющее слово состоянием реле  выводится микропроцессором в порт вывода №2 в виде байта информации, где номер бита также соответствует номеру реле . Если в соответствии с текущим состоянием реле  реле  в данный момент должно быть замкнуто, то выводится логическая "1".

Логический контроллер, реализуемый на микропроцессоре, работает непрерывно во времени, и управляет состоянием реле  в зависимости от текущего состояния реле. Время между изменением состоянием реле  и изменением состояния  должно быть минимальным. Данное требование должно быть учтено при разработке алгоритмов системы управления.

Рисунок 3 - Контакторная схема по варианту

алгоритм микропроцессор программный память

2. Выполнение

2.1 Анализ поставленной задачи

Необходимо реализовать фрагмент контактной схемы программным методом.

Я применил метод решения задачи, который позволяет реализовать работу данной схемы при использовании лабораторного стенда. Лабораторные стенды сопряжены с учебным микропроцессорным комплектом (УМК) на базе микропроцессора К580ВМ80А. Стенд подключен через внешний разъем, объединяющий шину адреса, шину данных и шину управления УМК. На лицевую панель стенда выведены линии шины адреса и шины управления. Стенд представляет собой набор микросхем, из которых при помощи внешних проводников собирается нужная схема. Часть соединений выполнена внутри стенда.

Следует сказать несколько слов о вводе-выводе данных. Ввод-вывод данных - это режим, при котором микропроцессор принимает данные из внешнего устройства или передает их во внешнее устройство. Для организации обмена данными используются три шины: адреса, данных и управления. На шину адреса микропроцессор выставляет адрес внешнего устройства, по шине данных передаются данные, шина управления управляет внешними устройствами в соответствии с их временными диаграммами.

Подключение устройств ввода-вывода к микропроцессорной системе осуществляется через порты ввода-вывода. В общем случае порт ввода - это обычный буфер, а порт вывода - буферный регистр. Активизация портов происходит при выставлении адреса порта и управляющем сигнале "чтение" или "запись".

Ввод данных будет происходить следующим образом: входные сигналы будут подаваться непосредственно на шину данных путем подачи на контакты напряжения с уровнем логической 1 или 0 (земля) с помощью проводников. Этим я обеспечил непрерывность подачи текущих состояний реле. Во время подачи соответствующего сигнала процессору эти данные будут считываться и сохраняться в одном из регистров.

Соответствие номера реле и разряда бита шины адреса:

х	X6	X5	X4	X3	X2	X1	X0
D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0

х - незначащий бит.

Обычно при чтении данных, прежде всего, микропроцессором выставляется адрес устройства, данные которого будут прочитаны; на управляющем выходе DBIN микропроцессор выставляет сигнал чтения (приема) данных; по сигналу чтения внешнее устройство выставляет на шину данных данные, которые считываются микропроцессором; микропроцессор снимает сигнал чтения, внешнее устройство снимает данные с шины; микропроцессор снимает адрес внешнего устройства. Стоит отметить, что нам не важен ни адрес, выставляемый микропроцессором, ни сигнал на управляющем выходе, так как процессор только считывает данные, которые непосредственно выставляются с помощью проводников.

Далее идет обработка сигнала, сохраненного в регистре. В программе 1 применяется сдвиг аккумулятора вправо и влево для того, чтобы сигналы использовали одинаковый разряд, что позволяет производить над ними нужные мне логические операции. Так как данную схему можно представить в виде логической схемы, то при реализации метода я использовал операции логического сложения, умножения, а также инвертирование аккумулятора, которое использовалось для описания логики работы нормальнозамкнутых контактов. Также применялось маскирование данных во избежание ошибки при выводе выходных данных.

При выводе предполагалось применить несколько способов, в том числе запись результатов в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). ОЗУ предназначено для хранения оперативной (изменяемой) информации. Для ОЗУ предусмотрено три режима работы: режим хранения данных при отсутствии обращения к ОЗУ, режим чтения данных и режим записи новых данных. Каждое запоминающее устройство включает в себя средства адресации, накопитель информации и устройство управления. Накопитель информации состоит из запоминающих элементов (элементов памяти), число которых равняется емкости запоминающего устройства. Под элементами памяти подразумеваются элементарные схемы, предназначенные для приема, хранения и выдачи одного бита информации. Для подключения ОЗУ к микропроцессорной системе используют шины: адреса, данных и управления. При подключении памяти необходимо учесть нагрузочную способность микропроцессора и применяемых ОЗУ. При необходимости для согласования нагрузочной способности между МП и памятью включают схемы согласования (буферы). В общем случае схемы согласования используются для всех трех шин. При подключении блока ОЗУ к микропроцессорной системе необходимо также учитывать временные параметры используемых микросхем. Во избежание сбоев в чтении или записи данных временные параметры микросхем ОЗУ должны соответствовать временным параметрам работы микропроцессора. Использование схем согласования увеличивает временные задержки между сигналами управления. Обычно при записи данных микропроцессором выставляется адрес устройства, в которое будут записываться данные; микропроцессором выставляются данные на шину данных; на управляющем выходе "запись" микропроцессор выставляет сигнал записи данных; микропроцессор снимает сигнал записи; микропроцессор снимает данные с шины данных и адрес с шины адреса.

Программа 2 составлена на основе таблицы 1, которая, в свою очередь, составлена на основе исходной контакторной схемы.

Таблица 1 - Таблица истинности.

X6	X5	X4	X3	X2	X1	X0	Y1	Y2
1	x	1	x	x	1	0	1	х
1	x	1	x	0	x	0	1	х
1	x	1	1	x	x	x	1	х
1	0	x	x	x	x	x	1	х
x	1	x	x	1	0	x	х	1
x	x	1	0	1	x	x	х	1

х - незначащий бит.

Следует отметить, что при реализации данной таблицы истинности, был учтен тот факт, что значения Y1 и Y2 могут одновременно равняться единице.

Программа 3 составлена для минимизации времени выполнения поставленной задачи. Для этого между шиной данных и портом ввода данных в микропроцессорный комплект необходимо установить гальваническую развязку, благодаря которой входное слово будет иметь следующий вид:

х	X0	X1	X2	X3	X4	X5	X6
D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0

Данное действие позволяет уменьшить время выполнения программы, которое будет зависеть от состояний реле. Например, если состояния реле Х6 и Х2 равны нулю, то цикл программы будет иметь наименьшее время выполнения.

2.2 Блок-схема 1

Ниже приведена подробная блок-схема алгоритма решения поставленной задачи.

2.3 Описание алгоритма реализации программы 1

1. Входные данные загружаются в аккумулятор.

. Для последующего использования данные сохраняются в регистре В.

. Сдвиг аккумулятора на один разряд вправо, Х1 в нулевом разряде.

. Сохранение Х1 в регистре D.

5. Сдвиг аккумулятора на один разряд вправо, инвертирование аккумулятора,  в нулевом разряде.

. Происходит логическое сложение аккумулятора и данных в регистре D, результат операции "" записывается в регистр D.

. После загрузки данных из регистра В происходит инвертирование аккумулятора, в нулевом разряде .

. Происходит логическое умножение аккумулятора и данных в регистре D, результат операции "" записывается в регистре С.

. После загрузки данных из регистра В происходит сдвиг аккумулятора вправо на три разряда для установки Х3 в нулевой разряд.

. Происходит логическое сложение аккумулятора и данных в регистре С, результат операции "" записывается в регистре С.

. После загрузки данных из регистра В происходит сдвиг аккумулятора вправо на четыре разряда для установки Х4 в нулевой разряд.

. Происходит логическое умножение аккумулятора и данных в регистре С, результат операции "" записывается в регистре С.

. После загрузки данных из регистра В происходит сдвиг аккумулятора влево на три разряда и инвертирование аккумулятора для установки  в нулевой разряд.

. Происходит логическое умножение аккумулятора и данных регистра С, результат Y1

операции "" записывается в регистре С.

. После загрузки данных из регистра В происходит сдвиг аккумулятора вправо на один разряд и инвертирование аккумулятора для установки  в нулевом разряде, сохранение в регистре D.

. После загрузки данных из регистра В происходит сдвиг аккумулятора влево на три разряда для установки Х5 в нулевой разряд.

. Происходит логическое умножение аккумулятора и данных в регистре D, результат операции "" сохраняется в регистре D.

. После загрузки данных из регистра В происходит сдвиг аккумулятора вправо на три разряда для установки Х3 в нулевой разряд, сохранение аккумулятора в регистре L.

. Происходит сдвиг аккумулятора на еще один разряд для установки в нулевом разряде Х4, сохранение аккумулятора в регистре Н.

. После загрузки в аккумулятор данных из регистра L происходит инвертирование аккумулятора для установки  в нулевом разряде.

. Происходит логическое умножение аккумулятора и содержимого регистра Н, результата операции "" сохраняется в аккумуляторе.

. Происходит логическое сложение аккумулятора и данных регистра D, результат операции "" записывается в регистр D.

. После загрузки данных из регистра В происходит сдвиг аккумулятора вправо для установки Х2 в нулевой разряд.

. Происходит логическое умножение аккумулятора и данных в регистре D, результат Y2 операции "" записывается в регистре D.

. Загружается маска в регистр Е.

. После загрузки в аккумулятор данных из регистра D происходит логическое умножение аккумулятора и данных регистра Е, тем самым обнуляются незначащие биты числа.

. Происходит сдвиг аккумулятора влево на один разряд, для установки Y2 в первом разряде, сохранение аккумулятора в регистре D.

. После загрузки в аккумулятор данных из регистра С, происходит логическое умножение аккумулятора и данных регистра Е, тем самым обнуляются незначащие биты числа.

. Происходит логическое сложение аккумулятора и данных регистра D.

. Выходные данные Y1 и Y2 выводятся соответственно через нулевой и первый разряды шины данных.

. После указанных операций происходит безусловный переход к началу программы, в результате получается бесконечный цикл ввода, преобразования и вывода данных.

2.4 Программа 1 на языке Ассемблера

Ниже приведена таблица, в которой дано подробное описание программы 1 на языке Ассемблера в машинных кодах, а также мнемокод, описание и комментарий к каждой команде.

Таблица 2.

Метки	Адрес	Данные	Мнемокод	Описание команды	Комментарий к команде
М1	0800 0801	DB 01	IN 01	(A)  (01) Ввод в порт по адресу 01h входных данных
	0802	47	MOV B,A	(B)  (A) сохранение аккумулятора в регистре В
	0803	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0804	57	MOV D,A	(D)  (A) сохранение аккумулятора в регистре D
	0805	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0806	2F	CMA	(A)  () Инвертирование аккумулятора
	0807	B2	ORA D	(A)  (A)  (D) логическое сложение аккумулятора и данных в D
	0808	57	MOV D,A	(D)  (A) сохранение аккумулятора в регистре D
	0809	78	MOV A,B	(A)  (B) загрузка данных с регистра В в аккумулятор
	080A	2F	CMA	(A)  () Инвертирование аккумулятора
	080B	A2	ANA D	(A)  (A)  (D) логическое умножение аккумулятора и данных в регистре D
	080C	4F	MOV C,A	(C)  (A) сохранение аккумулятора в регистре C
	080D	78	MOV A,B	(A)  (B) загрузка данных с регистра В в аккумулятор
	080E	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	080F	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0810	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0811	B1	ORA C	(A)  (A)  (C) логическое сложение аккумулятора и данных в C
	0812	4F	MOV C,A	(C)  (A) сохранение аккумулятора в регистре C
	0813	78	MOV A,B	(A)  (B) загрузка данных с регистра В в аккумулятор
	0814	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0815	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0816	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0817	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0818	A1	ANA C	(A)  (A)  (C) логическое умножение аккумулятора и данных в регистре C
	0819	4F	MOV C,A	(C)  (A) сохранение аккумулятора в регистре C
	081A	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО	сдвиг аккумулятора на один разряд влево
	081B	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО	сдвиг аккумулятора на один разряд влево
	081C	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО	сдвиг аккумулятора на один разряд влево
	081D	2F	CMA	(A)  () инвертирование аккумулятора
	081E	B1	ORA C	(A)  (A)  (C) логическое сложение аккумулятора и данных в C
	081F	4F	MOV C,A	(C)  (A) сохранение аккумулятора в регистре C	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО	сдвиг аккумулятора на один разряд влево
	0821	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО	сдвиг аккумулятора на один разряд влево
	0822	A1	ANA C	(A)  (A)  (C) логическое умножение аккумулятора и данных в регистре C
	0823	4F	MOV C,A	(C)  (A) сохранение аккумулятора в регистре C
	0824	78	MOV A,B	(A)  (B) загрузка данных с регистра В в аккумулятор
	0825	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0826	2F	CMA	(A)  () инвертирование аккумулятора
	0827	57	MOV D,A	(D)  (A) сохранение аккумулятора в регистре D
	0828	78	MOV A,B	(A)  (B) загрузка данных с регистра В в аккумулятор
	0829	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО	сдвиг аккумулятора на один разряд влево
	082A	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО	сдвиг аккумулятора на один разряд влево
	082B	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО	сдвиг аккумулятора на один разряд влево
	082C	A2	ANA D	(A)  (A)  (D) логическое умножение аккумулятора и данных в регистре D
	082D	57	MOV D,A	(D)  (A) сохранение аккумулятора в регистре D
	082E	78	MOV A,B	(A)  (B) загрузка данных с регистра В в аккумулятор
	082F	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0830	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0831	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0832	6F	MOV L,A	(L)  (A) загрузка данных с аккумулятора в регистор L
	0833	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0834	67	MOV H,A	(H)  (A) загрузка данных с аккумулятора в регистор H
	0835	7D	MOV A,L	(A)  (L) загрузка данных с регистра L в аккумулятор
	0836	2F	CMA	(A)  () инвертирование аккумулятора
	0837	A4	ANA H	(A)  (A)  (H) логическое умножение аккумулятора и данных в регистре H
	0838	B2	ORA D	(A)  (A)  (D) логическое сложение аккумулятора и данных в D
	0839	57	MOV D,A	(D)  (A) загрузка данных с аккумулятора в регистор D
	083A	78	MOV A,B	(A)  (B) загрузка данных с регистра В в аккумулятор
	083B	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	083C	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	083D	A2	ANA D	(A)  (A)  (D) логическое умножение аккумулятора и данных в регистре D
	083E	57	MOV D,A	(D)  (A) загрузка данных с аккумулятора в регистор D
	083F 0840	1E 01	MVI E,01	(E)  (01) запись данных 01h в регистр E
	0841	7A	MOV A,D	(A)  (D) загрузка данных с регистра D в аккумулятор
	0842	A3	ANA E	(A)  (A)  (E) логическое умножение аккумулятора и данных в регистре E
	0843	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО	сдвиг аккумулятора на один разряд влево
	0844	57	MOV D,A	(D)  (A) загрузка данных с аккумулятора в регистор D
	0845	79	MOV A,C	(A)  (C) загрузка данных с регистра C в аккумулятор
	0846	A3	ANA E	(A)  (A)  (E) логическое умножение аккумулятора и данных в регистре E
	0847	B2	ORA D	(A)  (A)  (D) логическое сложение аккумулятора и данных в D
	0848 0849	D3 80	OUT 80	(80)  (A) Вывод в порт по адресу 80h выходных данных
	084A 084B 084C	C3 00 08	JMP M1	(PC)  (0800) безусловный переход на адрес 0800h

2.5 Блок-схема 2

2.6 Описание алгоритма реализации программы 2

М1 - 1. Входные данные загружаются в аккумулятор.

. Для последующего использования данные сохраняются в регистре В.

. Загружается маска 52h в регистор Е, происходит логическое умножение данных регистра Е на аккумулятор (маскирование).

. Происходит логическое вычитание аккумулятора и данных регистра Е, результат сохраняется в регистре С.

. Обнуление аккумулятора. Сравнение данных регистра С с аккумулятором.

. Переход на метку М2 если результат не равен нулю.

. Если в результате действий регистор С равен нулю, то аккумулятору присваивается значение 01h, что соответствует Y1=1.

. Загрузка данных аккумулятора в регистор Н, после происходит переход на метку М5.

М2 - 9. После загрузки данных из регистра В в аккумулятор, загружается маска 50h в регистр Е, происходит логическое умножение данных регистра Е на аккумулятор (маскирование).

. Происходит логическое вычитание аккумулятора и данных регистра Е, результат сохраняется в регистре С.

. Обнуление аккумулятора. Сравнение данных регистра С с аккумулятором.

. Переход на метку М3 если результат не равен нулю.

. Если в результате действий регистор С равен нулю, то аккумулятору присваивается значение 01h, что соответствует Y1=1.

. Загрузка данных аккумулятора в регистор Н, после происходит переход на метку М5.

М3 - 15. После загрузки данных из регистра В в аккумулятор, загружается маска 58h в регистр Е, происходит логическое умножение данных регистра Е на аккумулятор (маскирование).

. Происходит логическое вычитание аккумулятора и данных регистра Е, результат сохраняется в регистре С.

. Обнуление аккумулятора. Сравнение данных регистра С с аккумулятором.

. Переход на метку М4 если результат не равен нулю.

. Если в результате действий регистор С равен нулю, то аккумулятору присваивается значение 01h, что соответствует Y1=1.

. Загрузка данных аккумулятора в регистор Н, после происходит переход на метку М5.

М4 - 21. После загрузки данных из регистра В в аккумулятор, загружается маска 40h в регистр Е, происходит логическое умножение данных регистра Е на аккумулятор (маскирование).

. Происходит логическое вычитание аккумулятора и данных регистра Е, результат сохраняется в регистре С.

. Обнуление аккумулятора. Сравнение данных регистра С с аккумулятором.

. Переход на метку М5 если результат не равен нулю.

. Если в результате действий регистор С равен нулю, то аккумулятору присваивается значение 01h, что соответствует Y1=1.

. Загрузка данных аккумулятора в регистор Н.

М5 - 27. После загрузки данных из регистра В в аккумулятор, загружается маска 13h в регистр Е, происходит логическое умножение данных регистра Е на аккумулятор (маскирование).

. Происходит логическое вычитание аккумулятора и данных регистра Е, результат сохраняется в регистре С.

. Обнуление аккумулятора. Сравнение данных регистра С с аккумулятором.

. Переход на метку М6 если результат не равен нулю.

. Если в результате действий регистор С равен нулю, то аккумулятору присваивается значение 02h, что соответствует Y2=1.

. Происходит логическое сложение аккумулятора и данных регистра Н, результат сохраняется в аккумуляторе, в нулевом и первом разряде которого сохраняются состояния Y1 и Y2 соответственно.

. Выходные данные Y1 и Y2 выводятся соответственно через нулевой и первый разряды шины данных, после чего происходит безусловный переход на начало программы.

М6 - 34. После загрузки данных из регистра В в аккумулятор, загружается маска 23h в регистр Е, происходит логическое умножение данных регистра Е на аккумулятор (маскирование).

. Происходит логическое вычитание аккумулятора и данных регистра Е, результат сохраняется в регистре С.

. Обнуление аккумулятора. Сравнение данных регистра С с аккумулятором.

. Переход на метку М7 если результат не равен нулю.

. Если в результате действий регистор С равен нулю, то аккумулятору присваивается значение 02h, что соответствует Y2=1.

. Происходит логическое сложение аккумулятора и данных регистра Н, результат сохраняется в аккумуляторе, в нулевом и первом разряде которого сохраняются состояния Y1 и Y2 соответственно

. Выходные данные Y1 и Y2 выводятся соответственно через нулевой и первый разряды шины данных, после чего происходит безусловный переход на начало программы.

М7 - 41. После загрузки данных из регистра Н в аккумулятор, данные выводятся на шину данных.

. Происходит безусловный переход на начало программы, в результате получается бесконечный цикл ввода, преобразования и вывода данных.

2.7 Программа 2 на языке Ассемблера

Ниже приведена таблица, в которой дано подробное описание программы 2 на языке Ассемблера в машинных кодах, а также мнемокод, описание и комментарий к каждой команде.

Таблица 3.

Метки	Адрес	Данные	Мнемокод	Описание команды	Комментарий к команде
М1	0800 0801	26 00	MVI H,01	(H)  (00) запись данных 00h в регистор Н
	0802 0803	DB 01	IN 01	(A)  (01) Ввод в порт по адресу 01h входных данных
	0804	47	MOV B,A	(B)  (A) сохранение аккумулятора в регистре В
	0805 0806	1Е 52	MVI E,52	(E) 52hзапись данных 52h в регистр E
	0807	A3	ANA Е	(A)  (A)  (Е) логическое умножение аккумулятора и данных в регистре Е
	0808	93	SUB E	(A)  (A) - (Е) Вычитание из аккумулятора содержимого регистра Е
	0809	4F	MOV С,A	(C)  (A) сохранение аккумулятора в регистре C
	080A 080B	3Е 00	MVI A,00	(A) 00hзапись данных 00h в аккумулятор
	080C	В9	CMP C	If (А) = (С) then	Сравнение содержимого регистраС с аккумулятором
	080D 080E 080F	C2 15 08	JNZ M2	JMP if Z=0	Переход при выполнении условия Z=0
	0810 0811	26 01	MVI H,01	(H) 01hзапись данных 01h в регистор Н
	0812 0813 0814	CA 45 08	JZ M5	JMP if Z=1	Переход при выполнении условия Z=1
M2	0815	78	MOV A,B	(A)  (B) загрузка данных с регистра В в аккумулятор
	0816 0817	1Е 50	MVI E,50	(E) 00hзапись данных 50h в регистр E
	0818	A3	ANA Е	(A)  (A)  (Е) логическое умножение аккумулятора и данных в регистре Е
	0819	93	SUB E	(A)  (A) - (Е) Вычитание из аккумулятора содержимого регистра Е
	081A	4F	MOV С,A	(C)  (A) сохранение аккумулятора в регистре C
	081B 081C	3Е 00	MVI A,00	(A) 00hзапись данных 00h в аккумулятор
	081D	В9	CMP C	If (А) = (С) then	Сравнение содержимого регистраС с аккумулятором
	081E 081F 0820	C2 26 08	JNZ M3	JMP if Z=0	Переход при выполнении условия Z=0
	0821 0822	26 01	MVI Н,01	(Н) 01hзапись данных 01h в регистор Н
	0823 0824 0825	CA 45 08	JZ M5	JMP if Z=1	Переход при выполнении условия Z=1
M3	0826	78	MOV A,B	(A)  (B) загрузка данных с регистра В в аккумулятор
	0827 0828	1Е 58	MVI E,58	(E) 58hзапись данных 58h в регистр E
	0829	A3	ANA Е	(A)  (A)  (Е) логическое умножение аккумулятора и данных в регистре Е
	082A	93	SUB E	(A)  (A) - (Е) Вычитание из аккумулятора содержимого регистра Е
	082B	4F	MOV С,A
	082C 082D	3Е 00	MVI A,00	(A) 00hзапись данных 00h в аккумулятор
	082E	В9	CMP C	If (А) = (С) then	Сравнение содержимого регистраС с аккумулятором
	082F 0830 0831	C2 37 08	JNZ M4	JMP if Z=0	Переход при выполнении условия Z=0
	0832 0833	26 01	MVI Н,01	(Н) 01hзапись данных 01h в регистор Н
	0834 0835 0836	CA 45 08	JZ M5	JMP if Z=1	Переход при выполнении условия Z=1
M4	0837	78	MOV A,B	(A)  (B) загрузка данных с регистра В в аккумулятор
	0838 0839	1Е 40	MVI E,40	(E) 40hзапись данных 40h в регистр E
	083A	A3	ANA Е	(A)  (A)  (Е) логическое умножение аккумулятора и данных в регистре Е
	083B	93	SUB E	(A)  (A) - (Е) Вычитание из аккумулятора содержимого регистра Е
	083C	4F	MOV С,A	(C)  (A) сохранение аккумулятора в регистре C
	083D 083E	3Е 00	MVI A,00	(A) 00hзапись данных 00h в аккумулятор
	083F	В9	CMP C	If (А) = (С) then	Сравнение содержимого регистраС с аккумулятором
	0840 0841 0842	C2 4E 08	JNZ M5	JMP if Z=0	Переход при выполнении условия Z=0
	0843 0844	26 01	MVI Н,01	(Н) 01hзапись данных 01h в регистор Н
M5	0845	78	MOV A,B	(A)  (B) загрузка данных с регистра В в аккумулятор
	0846 0847	1Е 13	MVI E,13	(E) 13hзапись данных 13h в регистр E
	0848	A3	ANA Е	(A)  (A)  (Е) логическое умножение аккумулятора и данных в регистре Е
	0849	93	SUB E	(A)  (A) - (Е) Вычитание из аккумулятора содержимого регистра Е
	084A	4F	MOV С,A	(C)  (A) сохранение аккумулятора в регистре C
	084B 084C	3Е 00	MVI A,00	(A) 00hзапись данных 00h в аккумулятор
	084D	В9	CMP C	If (А) = (С) then	Сравнение содержимого регистраС с аккумулятором
	084E 084F 0850	C2 59 08	JNZ M6	JMP if Z=0	Переход при выполнении условия Z=0
	0851 0852	3E 02	MVI A,02	(A) 02hзапись данных 02h в аккумулятор
	0853	В4	ORA H	(A)  (A)  (H) логическое сложение аккумулятора и данных в H
	0854 0855	D3 80	OUT 80	(80)  (A) Вывод в порт по адресу 80h выходных данных
	0856 0857 0858	C3 00 08	JMP M1	JMP	Безусловный переход на метку М1
M6	0859	78	MOV A,B	(A)  (B) загрузка данных с регистра В в аккумулятор
	085A 085B	1Е 23	MVI E,23	(E)  (23) запись данных 23h в регистр E
	085C	A3	ANA Е	(A)  (A)  (Е) логическое умножение аккумулятора и данных в регистре Е
	085D	93	SUB E	(A)  (A) - (Е) Вычитание из аккумулятора содержимого регистра Е
	085E	4F	MOV С,A	(C)  (A) сохранение аккумулятора в регистре C
	085F 0860	3Е 00	MVI A,00	(A) 00hзапись данных 00h в аккумулятор
	0861	В9	CMP C	If (А) = (С) then	Сравнение содержимого регистраС с аккумулятором
	0862 0863 0864	C2 6D 08	JNZ M7	JMP if Z=0	Переход при выполнении условия Z=0
	0865 0866	3E 02	MVI A,02	(A) 02hзапись данных 02h в аккумулятор
	0867	В4	ORA H	(A)  (A)  (H) логическое сложение аккумулятора и данных в H
	0868 0869	D3 80	OUT 80	(80)  (A) Вывод в порт по адресу 80h выходных данных
	086A 086B 086C	C3 00 08	JMP M1	JMP if Z=1	Безусловный переход на начало программы
M7	086D	7C	MOV A,H	(A)  (H) загрузка данных с регистра H в аккумулятор
	086E 086F	D3 80	OUT 80	(80)  (A) Вывод в порт по адресу 80h выходных данных
	0870 0871 0872	C3 00 08	JMP M1	JMP	Безусловный переход на начало программы

2.9 Блок-схема 3

2.10. Описание алгоритма реализации программы 3

1. Входные данные загружаются в аккумулятор.

. Для последующего использования данные сохраняются в регистре В.

. Сдвиг аккумулятора на один разряд вправо, значение бита Х6 сохраняется в регистре признаков С.

. Переход на метку М1 если С=0, иначе сдвиг аккумулятора вправо на один разряд, значение бита Х5 сохраняется в регистре признаков С.

. Переход на метку М2 если С=0, иначе сдвиг аккумулятора вправо на один разряд, значение бита Х4 сохраняется в регистре признаков С.

. Переход на метку М1 если С=0, иначе сдвиг аккумулятора вправо на один разряд, значение бита Х3 сохраняется в регистре признаков С.

. Переход на метку М2 если С=1, иначе сдвиг аккумулятора вправо на три разряда, значение бита Х0 сохраняется в регистре признаков С.

. Переход на метку М1 если С=1, иначе сдвиг аккумулятора влево на три разряда, значение бита Х2 сохраняется в регистре признаков С.

. Переход на метку М2 если С=0, иначе сдвиг аккумулятора вправо на два разряда, значение бита Х1 сохраняется в регистре признаков С.

. Переход на метку М2 если С=1.

М1 - 11. В регистр D загружаются данные 00h (Y1=0).

. Происходит безусловный переход на метку М3.

М2 - 13. В регистр D загружаются данные 01h (Y1=1).

М3 - 14. В аккумулятор загружаются данные из регистра В.

. Происходит сдвиг аккумулятора на 4 разряда влево, значение бита Х2 сохраняется в регистре признаков С.

. Переход на метку М4 если С=0, иначе сдвиг аккумулятора влево на один разряд, значение бита Х3 сохраняется в регистре признаков С.

. Переход на метку М5 если С=1, иначе сдвиг аккумулятора влево на один разряд, значение бита Х4 сохраняется в регистре признаков С.

. Переход на метку М5 если С=0.

. В аккумулятор загружаются данные 02h (Y2=1).

. Происходит логическое сложение данных аккумулятора и данных регистра D, результат операции сохраняется в аккумуляторе.

. Данные аккумулятора выводятся на шину данных, происходит безусловный переход на начало программы.

М5 - 22. В аккумулятор загружаются данные из регистра В.

. Происходит сдвиг аккумулятора на 2 разряда вправо, значение бита Х5 сохраняется в регистре признаков С.

. Переход на метку М4 если С=0, иначе сдвиг аккумулятора вправо на четыре разряда, значение бита Х1 сохраняется в регистре признаков С.

. Переход на метку М4 если С=1.

. В аккумулятор загружаются данные 02h (Y2=1).

. Происходит логическое сложение данных аккумулятора и данных регистра D, результат операции сохраняется в аккумуляторе.

. Данные аккумулятора выводятся на шину данных, происходит безусловный переход на начало программы.

. В аккумулятор загружаются данные 00h (Y2=0).

. Происходит логическое сложение данных аккумулятора и данных регистра D, результат операции сохраняется в аккумуляторе.

. Данные аккумулятора выводятся на шину данных, происходит безусловный переход на начало программы. В результате получается бесконечный цикл ввода, преобразования и вывода данных.

2.11. Программа 3 на языке Ассемблера

Ниже приведена таблица, в которой дано подробное описание программы 3 на языке Ассемблера в машинных кодах, а также мнемокод, описание и комментарий к каждой команде.

Таблица 4.

Метки	Адрес	Данные	Мнемокод	Описание команды	Комментарий к команде
М6	0800 0801	DB 01	IN 01	(A)  (01) Ввод в порт по адресу 01h входных данных
	0802	47	MOV B,A	(B)  (A) сохранение аккумулятора в регистре В
	0803	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0804 0805 0806	D2 23 08	JNС M1	JMP if С=0	Переход при выполнении условия С=0
	0807	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0808 0809 080А	D2 28 08	JNС M2	JMP if С=0	Переход при выполнении условия С=0
	080В	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	080С 080D 080E	D2 23 08	JNС M1	JMP if С=0	Переход при выполнении условия С=0
	080F	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0810 0811 0812	DA 28 08	JС M2	JMP if С=1	Переход при выполнении условия С=1
	0813	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0814	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0815	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0816 0817 0818	DA 23 08	JС M1	JMP if С=1	Переход при выполнении условия С=1
	0819	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО	сдвиг аккумулятора влево на один разряд
	081A	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО	сдвиг аккумулятора влево на один разряд
	081B	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО	сдвиг аккумулятора влево на один разряд
	081C 081D 081E	D2 28 08	JNС M2	JMP if С=0	Переход при выполнении условия С=0
	081F	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0820 0821 0822	DA 28 08	JС M2	JMP if С=1	Переход при выполнении условия С=1
М1	0823 0824	16 00	MVI D,00h	(D) 00hзапись данных 00h в аккумулятор
	0825 0826 0827	C3 2A 08	JMP M3	JMP	Безусловный переход на метку М3
М2	0828 0829	16 01	MVI D,01h	(D) 01hзапись данных 10h в аккумулятор
M3	082A	78	MOV A,B	(A)  (B) загрузка данных с регистра В в аккумулятор
	082B	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО	сдвиг аккумулятора влево на один разряд
	082C	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО
	082D	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО	сдвиг аккумулятора влево на один разряд
	082E	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО	сдвиг аккумулятора влево на один разряд
	082F 0830 0831	D2 57 08	JNС M4	JMP if С=0	Переход при выполнении условия С=0
	0832	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО	сдвиг аккумулятора влево на один разряд
	0833 0834 0835	DA 42 08	JС M5	JMP if С=1	Переход при выполнении условия С=1
	0836	07	RLC	СДВИГ ВЛЕВО	сдвиг аккумулятора влево на один разряд
	0837 0838 0839	D2 42 08	JNС M5	JMP if С=0	Переход при выполнении условия С=0
	083A 083B	3Е 02	MVI A,02h	(A) 02hзапись данных 02h в аккумулятор
	083C	B2	ORA D	(A)  (A)  (D) логическое сложение аккумулятора и данных в D
	083D 083E	D3 80	OUT 80	(80)  (A) Вывод в порт по адресу 80h выходных данных
	083F 0840 0841	C3 00 08	JMP M6	JMP	Безусловный переход на начало программы
M5	0842	78	MOV A,B	(A)  (B) загрузка данных с регистра В в аккумулятор
	0843	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0844	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0845 0846 0847	D2 57 08	JNС M4	JMP if С=0	Переход при выполнении условия С=0
	0848	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	0849	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	084A	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	084B	0F	RRC	СДВИГ ВПРАВО	сдвиг аккумулятора вправо на один разряд
	084C 084D 084E	DA 57 08	JС M4	JMP if С=1	Переход при выполнении условия С=1
	084F 0850	3Е 02	MVI A,02h	(A) 02hзапись данных 02h в аккумулятор
	0851	B2	ORA D	(A)  (A)  (D) логическое сложение аккумулятора и данных в D
	0852 0853	D3 80	OUT 80	(80)  (A) Вывод в порт по адресу 80h выходных данных
	0854 0855 0856	C3 00 08	JMP M6	JMP	Безусловный переход на начало программы
М4	0857 0858	3Е 00	MVI A,00h	(A) 00hзапись данных 00h в аккумулятор
	0859	B2	ORA D	(A)  (A)  (D) логическое сложение аккумулятора и данных в D
	085A 085B	D3 80	OUT 80	(80)  (A) Вывод в порт по адресу 80h выходных данных
	085C 085D 085E	C3 00 08	JMP M6	JMP	Безусловный переход на начало программы

2.8 Карта памяти микропроцессорной системы

УМК содержит ПЗУ объемом 2 кбайт и ОЗУ объемом 1 кбайт. Первый кбайт ПЗУ использован для хранения программы "системный монитор", а второй кбайт ПЗУ зарезервирован за пользователем. Третий кбайт памяти УМК используется для адресации ОЗУ. Необходимо отметить, что последние 54 ячейки памяти ОЗУ используются программой "системный монитор" для хранения оперативных данных.

Для удобства пользования информация о распределении адресного поля сводится в карту памяти.

1	9	17	25	33	41	49	57
2	10	18	26	34	42	50	58
3	11	19	27	35	43	51	59
4	12	20	28	36	44	52	60
5	13	21	29	37	45	53	61
6	14	22	30	38	46	54	62
7	15	23	31	39	47	55	63
8	16	24	32	40	48	56	64

Рисунок 4. Карта памяти

Пояснения к рисунку 4:

1 - программа "системный монитор" занимает 756 байт в адресном поле 0000…02FF ПЗУ;

- дополнительная область программы "системный монитор" занимает 256 байт в адресном поле 0300…03FF ПЗУ;

- программа объемом 52 байт и оставшаяся свободная память ОЗУ объемом 924 размешены в адресном поле 0800…08С6;

- рабочая область программы "системный монитор" объемом 57 байт в адресном поле 08С7…08FF ПЗУ

2.9 Анализ временных характеристик

В данном курсовом проекте были предложены две программы реализации контакторной схемы на программном уровне. Для выбора наиболее подходящей программы проведем анализ временных характеристик двух программ.

Необходимо рассчитать время выполнения одного цикла каждой программы. Расчет будем вести учитывая, что частота микропроцессора 2 МГц.

2.9.1 Расчет времени выполнения программы 1

Число тактов за которые выполняются команды:

IN port - 10 тактов;port - 10 тактов; d,S - 5 тактов;

RRC - 4 такта;

RRL - 4 такта;

CMA - 4 такта;

ANA S - 4 такта;

ORA S - 4 такта;d,data - 7 тактов;

JMP addr - 10 тактов.

Время одного цикла программы 1:

 с.

2.9.2 Расчет времени выполнения программы 2

Число тактов за которые выполняются команды:

IN port - 10 тактов;port - 10 тактов; d,S - 5 тактов;

SUB S - 7 тактов;

СМР S - 7 тактов;

JNZ,JZ - 10 тактов;

ANA S - 4 такта;d,data - 7 тактов;

JMP addr - 10 тактов.

Время одного цикла программы 2:

 с.

2.9.3 Расчет времени выполнения программы 3

Следует отметить, что в программе 3 будут рассчитаны минимальное и максимальное время выполнения программы.

Минимальное время программы будет при выполнении следующих команд:

IN port - 10 тактов;port - 10 тактов; d,S - 5 тактов;

JNС - 10 тактов;

MVI d,data - 7 тактов;

RRC,RLC - 4 такта;

ORA S - 4 такта;

JMP addr - 10 тактов.

с.

Максимальное время программы будет при выполнении следующих команд:

IN port - 10 тактов;port - 10 тактов; d,S - 5 тактов;

JNС - 10 тактов;

JС - 10 тактов;

MVI d,data - 7 тактов;

RRC,RLC - 4 такта;S - 4 такта;

JMP addr - 10 тактов.

3. Вывод

В данном курсовом проекте была разработана реализация фрагмента контактной схемы программным методом с использованием учебного микропроцессорного комплекта и лабораторного стенда с сохранением выходных данных в память.

В курсовом приведено три программы с помощью которых возможно реализовать данную схему. Анализируя временные характеристики выполнения программ можно сделать вывод, что программа 3 максимально подходит для решения задачи курсового проекта. Время выполнения программы 3 на порядок меньше чем у программ 1 и 2.

Для упрощения программы 2 рациональным выглядит использование подпрограммы, но данное действие привело бы к увеличению времени выполнения программы. Это не соответствует условию, что время между изменением состоянием реле  и изменением состояния  должно быть минимальным.

Для реализации программы 3 между шиной данных и портом ввода ставиться гальваническая развязка. Именно благодаря этой операции удается на порядок снизить время выполнения программы.

Также следует отметить, что говоря о времени выполнения программы, имеется ввиду время выполнения одного цикла программы.

В конце цикла каждой программы на шину данных выводится слово, в котором биты имеют следующее значение:

x	x	x	x	x	x	Y2	Y1
D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0

где х - незначащий бит.

4. Список литературы

1. Лукьянов С.И., Панов А.Н., Сидельникова Е.И., Васильев А.Е. Микропроцессоры: Учебное пособие. - Магнитогорск: МГТУ, 2004.

. Лукьянов С.И., Панов А.Н., Сидельникова Е.И., Васильев А.Е. Лабораторный практикум по курсу "Электронные промышленные устройства": Учебное пособие. - Магнитогорск: МГТУ, 2004.

. Лукьянов С.И., Швидченко Д.В., Суспицын Е.С. Курсовое проектирование по дисциплинам "Машинные языки программирования" и "Основы микропроцессорной техники": Учебное пособие. Магнитогорск: МГТУ, 2005.

. Токхайм Р. Микропроцессоры: Курс и упражнения. - Москва: Энергоатомизат, 1988.