Представлена обобщенная структурная схема системы управления на базе микроконтроллеров (МК), рассмотрены архитектурные принципы построения МК, их процессорного ядра, системы памяти и современной номенклатуры периферийных устройств. Значительное внимание уделено вопросам проектирования, отладки и диагностирования. Рассмотрены специфика проектирования встраиваемых приложений, методы и средства анализа предметной области и моделирования, принципы выбора элементной базы, приемы применения средств автоматизации проектирования. Приведены примеры решения типовых задач, а также вариант организации учебного исследовательского центра и проведения лабораторного практикума. Прилагаемый компакт-диск содержит демонстрационную версию Shell51, описание стенда-тренажера и примеры программ (для микроконтроллера Infineon 80C515).

Рекомендовано учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации.

Введение 7
Глава 1. Основы организации микроконтроллеров
11
1.1. Структура микроконтроллера 11
1.2. Ядро микроконтроллера 13
1.3. Память микроконтроллера 17
1.4. Параллельные порты ввода-вывода 22
1.5. Таймеры-счетчики 26
1.6. Блоки обработки событий 28
1.7. Цифроаналоговые преобразователи 31
1.8. Аналоговые компараторы 33
1.9. Аналого-цифровые преобразователи 34
1.10. Средства поддержки межпроцессорного
обмена 38
1.11. Блоки обслуживания прерывающих событий
41
1.12. Средства повышения надежности
функционирования МК 45
Глава 2. Микроконтроллер Infineon 80C515 47
2.1. Общее описание и цоколевка 47
2.2. Организация памяти микроконтроллера 50
2.3. Система команд 54
2.4. Параллельные порты ввода-вывода 56
2.5. Таймеры-счетчики Т0 и Т1 57
2.6. Таймер 2 и блок быстрого ввода-вывода 59
2.7. Аналого-цифровой преобразователь 61
2.8. Последовательный порт 62
2.9. Система прерываний 64
2.10. Сторожевой таймер и особые режимы работы
МК 80С515 67
Глава 3. Проектирование микроконтроллерных
систем 71
3.1. Общие положения 71
3.2. Специфика проектирования встраиваемых
приложений 74
3.3. Анализ предметной области и моделирование
76
3.3.1. Модель системы управления концентрацией
реагента в растворе 77
3.4. Определение функций аппаратного и
программного обеспечения. Разработка
структурной схемы 80
3.5. Проектирование аппаратного обеспечения 83
3.5.1. Выбор элементной базы 83
3.5.2. Разработка принципиальных схем 87
3.5.3. Расчет параметров элементов 88
3.5.4. Разработка печатных плат и макетирование
89
3.5.5. Средства автоматизированного
проектирования аппаратуры 91
3.6. Разработка программного обеспечения 95
3.6.1. Структура и функции системного ПО 96
3.6.2. Структура и функции инструментального ПО
98
3.6.3. Структура и функции прикладного ПО 99
3.6.4. Стадии разработки программного
обеспечения 101
Глава 4. Отладка микроконтроллерных систем 105
4.1. Средства и методы отладки аппаратуры МКС
105
4.1.1. Общетехнические средства отладки
аппаратуры 106
4.1.2. Логические пробники 107
4.1.3. Логические пульсаторы 108
4.1.4. Индикаторы тока 109
4.2. Средства и методы отладки программного
обеспечения 110
4.2.1. Отладчики 110
4.2.2. Программные модели 111
4.2.3. Эмуляторы ПЗУ 112
4.2.4. Программаторы 113
4.2.5. Методика отладки программного
обеспечения 116
4.2.6. Каталог семантических ошибок
программирования 121
4.3. Средства и методы комплексной отладки
микроконтроллерных систем 136
4.3.1. Логические анализаторы 136
4.3.2. Внутрисхемные эмуляторы 139
4.3.3. Интегрированные системы разработки 142
Глава 5. Диагностирование микроконтроллерных
систем 145
5.1. Основные понятия и определения 145
5.2. Средства диагностирования
микроконтроллерных систем 148
5.2.1. Программные средства диагностирования
148
5.2.2. Аппаратные средства диагностирования 150
5.2.3. Программно-аппаратные средства
диагностирования 153
5.3. Процедура проведения диагностирования 156
Глава 6. Примеры разработок программного
обеспечения микроконтроллерных систем 157
6.1. Арифметико-логические вычисления на
микроконтроллере 157
6.2. Ввод информации в микроконтроллерную
систему 160
6.2.1. Опрос пользовательского пульта 160
6.2.2. Опрос датчиков аналоговых величин 164
6.2.3. Определение длительности временных
интервалов 166
6.3. Вывод информации из микроконтроллерной
системы 169
6.3.1. Вывод цифровых кодовых
последовательностей 169
6.3.2. Вывод ШИМ-сигналов 173
6.3.3. Вывод сигналов с временным сдвигом 175
Глава 7. Реализация встраиваемых систем
управления электромеханическими объектами 179
7.1. Структура системы управления 179
7.2. Опрос пользовательского пульта 181
7.3. Отображение алфавитно-цифровой
информации на пульте 184
7.4. Опрос датчиков аналоговых величин 184
7.5. Организация межмодульного программного
взаимодействия 187
7.6. Обработка сигналов фотоимпульсного датчика
191
7.7. Обработка сигналов синусно-косинусных
вращающихся трансформаторов 195
7.8. Управление двигателями постоянного тока 200
7.9. Управление вентильными двигателями 204
7.10. Управление асинхронными трехфазными
двигателями 207
7.11. Управление асинхронными двухфазными
двигателями 213
7.12. Управление шаговыми двигателями 219
7.13. Моделирование объектов в системах
управления 225
7.14. Разработка типовых регуляторов 231
Глава 8. Лабораторный практикум 245
8.1. Организация учебного исследовательского
комплекса 245
8.2. Программа первого посещения: "Изучение
вычислительных возможностей МК" 248
8.3. Программа второго посещения: "Работа с
портами МК" 252
8.4. Программа третьего посещения: "Изучение
таймеров и системы прерываний" 253
8.5. Программа четвертого посещения:
"Организация и исследование межпроцессорного
обмена" 254
8.6. Варианты индивидуальных заданий 254
8.7. Отчетность по лабораторному практикуму 256
ПРИЛОЖЕНИЯ 259
Приложение 1. Сравнительные характеристики
некоторых моделей микроконтроллеров 261
Приложение 2. Система команд микроконтроллеров
МК-51 263
Приложение 3. Часто употребляемые директивы
языка ассемблера х8051 271
Директивы управления адресами и файлами
программ 271
Директивы определения символических имен 272
Директивы резервирования памяти 272
Директивы работы с макросами 273
Приложение 4. Описание среды проектирования
Shell51 275
Вкладка Текст программы 275
Вкладка Листинги 278
Вкладка Симулятор 280
Вкладка Окна памяти 282
Вкладка Окна управления 284
Вкладка Терминал 286
Вкладка Справочник 288
Приложение 5. Описание прилагаемого
компакт-диска 289
Литература 291
Предметный указатель 295

Васильев А.И.
Актер, режиссер. Родился городе Москве. После окончания средней школы на протяжении нескольких лет А.И. Васильев исполнял обязанности рабочего сцены в Московском театре на Таганке. В 1961 г. был зачислен на актёрский факультет Московского театрального училища имени Б.В. Щукина, в мастерскую известного мастера сценического искусства Альберта Борисова. Завершив обучение в училище, молодой актёр был принят в труппу Театра на Таганке, в составе которой до настоящего времени участвует во многих постановках Театра. Заслуженный артист России.