Monter_elektronik_725[01]_Z3.02

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Danuta Pawełczyk

Instalowanie sterowników i regulatorów mikroprocesorowych

725[01].Z3.02

Poradnik dla nauczyciela

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Recenzenci:
mgr inż. Zbigniew Miszczak
mgr inż. Anna Tapolska

Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Danuta Pawełczyk

Konsultacja:
mgr inż. Gabriel Poloczek

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 725[01].Z3.02

„Instalowanie sterowników i regulatorów mikroprocesorowych”,

zawartego w modułowym

programie nauczania dla zawodu monter elektronik.

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Przykładowe scenariusze zajęć

5. Ćwiczenia

5.1. Budowa i zasada działania systemu mikrokomputerowego

5.1.1. Ćwiczenia

5.2. Mikrokontrolery 8–bitowe

5.2.1. Ćwiczenia

5.3. Dołączanie urządzeń zewnętrznych

5.3.1. Ćwiczenia

5.4. Instalowanie, uruchamianie i obsługa sterowników mikroprocesorowych

5.4.1. Ćwiczenia

6. Ewaluacja osiągnięć ucznia

7. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Przekazuję Państwu Poradnik dla nauczyciela, który będzie pomocny w prowadzeniu

zajęć dydaktycznych w szkole kształcącej w zawodzie monter elektronik 725[01].

W poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne,

−

wykaz umiejętności, jakie uczeń opanuje podczas zajęć,

−

przykładowe scenariusze zajęć,

−

propozycje ćwiczeń, które mają na celu ukształtowanie u uczniów umiejętności
praktycznych,

−

ewaluację osiągnięć ucznia,

−

wykaz literatury, z jakiej można korzystać podczas zajęć.
Wskazane jest, aby zajęcia dydaktyczne były prowadzone różnymi metodami ze

szczególnym uwzględnieniem:

−

pokazu z objaśnieniem,

−

tekstu przewodniego,

−

metody projektów,

−

ćwiczeń praktycznych.
Formy organizacyjne pracy uczniów mogą być zróżnicowane, począwszy od samodzielnej

pracy uczniów do pracy zespołowej.

W celu przeprowadzenia sprawdzianu wiadomości i umiejętności ucznia, nauczyciel może

posłużyć się zamieszczonym w rozdziale 6 zestawem zadań testowych, zawierającym różnego
rodzaju zadania.

W tym rozdziale podano również:

−

plan testu w formie tabelarycznej,

−

punktacje zadań,

−

propozycje norm wymagań,

−

instrukcję dla nauczyciela,

−

instrukcję dla ucznia,

−

kartę odpowiedzi,

−

zestaw zadań testowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

725[01].Z3

Instalacja urządzeń elektronicznych

725[01].Z3.01

Instalowanie urządzeń automatyki i obsługa

prostych układów automatycznej

regulacji

725[01].Z3.02

Instalowanie sterowników i regulatorów

mikroprocesorowych

725[01].Z3.03

Instalowanie urządzeń elektronicznych

powszechnego użytku

Schemat układu jednostek modułowych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej uczeń powinien umieć:

−

rozróżniać elementy i podzespoły elektroniczne na podstawie oznaczeń i wyglądu,

−

montować elementy elektroniczne,

−

uruchamiać i testować proste układy cyfrowe i analogowe,

−

objaśniać budowę i działanie podstawowych układów cyfrowych i analogowych,

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

korzystać z jednostek układu SI,

−

stosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej i ochrony
środowiska.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej uczeń powinien umieć:

–

odczytać instrukcję urządzenia mikroprocesorowego,

–

rozpoznać na schematach montażowych elementy mikroprocesorowe,

–

rozpoznać na podstawie wyglądu elementy układu mikroprocesorowego,

–

wyjaśnić budowę systemu mikroprocesorowego,

–

zidentyfikować na schematach montażowych i ideowych mikroprocesory, pamięci,
elementy we/wy, magistrale, interfejsy, mikrokontrolery,

–

wyjaśnić rolę poszczególnych elementów komputera,

–

rozpoznać funkcje i zastosowanie urządzeń zewnętrznych komputera,

–

zmontować układy typowych sterowników mikroprocesorowych,

–

zaprogramować pamięci i mikrokontrolery,

–

przeanalizować proste programy w asemblerze,

–

wykonać podstawowe prace montażowe przy sprzęcie komputerowym,

–

dobrać narzędzia do montażu urządzenia, sterownika lub regulatora mikroprocesorowego,

–

sporządzić wykaz narzędzi do montażu,

–

zamontować urządzenie zgodnie z instrukcją montażową,

–

sprawdzić poprawność montażu,

–

sporządzić wstępną kalkulację kosztów wykonania prac montażowych,

–

sprawdzić poprawność prac montażowych, ocenić jakość i estetykę wykonanej pracy,

–

zademonstrować poprawność wykonywanego montażu,

–

sprawdzić funkcjonowanie zainstalowanych urządzeń,

–

przygotować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami ergonomii, zasadami
bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska,

–

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej i ochrony
środowiska, obowiązujące podczas montażu urządzeń mikroprocesorowych,

–

przewidzieć zagrożenia występujące podczas montażu urządzeń mikroprocesorowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. PRZYKŁADOWE SCENARIUSZE ZAJĘĆ

Scenariusz zajęć 1

Osoba prowadząca

……………………………………………….

Modułowy program nauczania:

Monter elektronik 725[01]

Moduł:

Instalacja urządzeń elektronicznych 725[01].Z3

Jednostka modułowa:

Instalowanie

sterowników

regulatorów

mikroprocesorowych 725[01].Z3.02

Temat: Zastosowanie liczników T0 i T1 do odmierzania czasu.

Cel ogólny: Ukształtowanie umiejętności programowania liczników.

Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń powinien umieć:

−

zorganizować stanowisko do uruchomienia programu,

−

dobrać tryby pracy liczników, programować liczniki na określone tryby pracy i źródła
taktowania, obliczać ilość cykli licznika koniecznych do odmierzenia zadanych odcinków
czasu i na tej podstawie liczbę przepełnień i wartość początkową,

−

przygotować algorytm programu w postaci schematu blokowego,

−

napisać program obsługi licznika, skompilować go i debugować,

−

uruchomić program i sprawdzić poprawność jego działania.

W czasie zajęć będą kształtowane następujące umiejętności ponadzawodowe:

−

organizowania i planowania pracy,

−

pracy w zespole,

−

oceny pracy zespołu.

Metody nauczania–uczenia się:

−

metoda przewodniego tekstu.

Formy organizacyjne pracy uczniów:

−

praca w 2–3 osobowych zespołach.

Czas: 2 godziny dydaktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

komputer PC,

−

oprogramowanie umożliwiające kompilowanie i debugowanie programu,

−

mikroprocesorowy zestaw uruchomieniowy z oprogramowaniem i dokumentacją,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

Uczestnicy:

−

uczniowie zasadniczej szkoły zawodowej kształcącej w zawodzie monter elektronik.

Przebieg zajęć:

Zadanie dla ucznia:
Zrealizuj program wyświetlania na diodach kolejnych liczb w kodzie „krążąca jedynka”,

pomiędzy zmianami stanów wprowadź niezbędne opóźnienie czasowe umożliwiające

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

obserwację zmiany stanów na diodach. Opóźnienie 1 sekundy zrealizuj przy użyciu licznika T0
lub T1.

Faza wstępna:
1.  Sprawy organizacyjne.
2.  Nawiązanie do tematu, omówienie celów zajęć.
3.  Zaznajomienie uczniów z pracą metodą przewodniego tekstu.
4.  Podział uczniów na zespoły.
5.  Zorganizowanie stanowiska pracy do wykonania ćwiczenia.

Faza właściwa: praca metodą przewodniego tekstu– fazy 1–5.

Faza

Przykłady pytań prowadzących

Oczekiwane odpowiedzi

Jak zbudowany jest 8–bitowy „kod krążąca
jedynka”?

Ile

liczb

dziesiętnych

można

zakodować w ten sposób na 8 bitach?

Liczba  w  kodzie  „krążąca  jedynka”  składa  się
z  jednej  1  i  siedmiu  0,  przy  czym  jedynka
znajduje się na bicie o numerze odpowiadającym
wartości  kodowanej  liczby,  można  zapisać  8
liczb np. 00100000 oznacza 5.

Infor

macje

W  jaki  sposób  można  załączyć  diodę  dołączoną
do  portu?  Na  przykład:  jak  zapalić  co  drugą
diodę  na  8–bitowym  porcie?  Jak  zmieniać  stan
pojedynczej diody?

Należy  wysłać  odpowiednią  liczbę  na  port
rozkazem  np.  MOV  P1,#55H  lub  MOV
P1,#0AAH,  pojedyncze  diody  można  zapalać
rozkazem

SETB

P1.3

lub

CLR

P1.7

(w zależności od sposobu dołączenia diody).

W jaki sposób zrealizować wysyłanie na port
kolejnych liczb w kodzie „krążąca jedynka”?

Należy  wpisać  do  akumulatora  i  wysłać  na  port
liczbę  składającą  się  z  jednej  „1”  i  siedmiu  „0”
np.  01H  lub  80H,  a  następnie  używając
rozkazów  rotacji  w  lewo  przesuwać  zawartość
akumulatora i kolejne stany wysyłać na port.

Jak zapisać te czynności w postaci schematu
blokowego? Jak zapisać program?

MOV A,#01

CYKL:

MOV P1,A

RL A

LJMP CYKL

Czy program działa poprawnie w sposób
krokowy?

Po skompilowaniu, ewentualnym poprawieniu
błędów i uruchomieniu – program działa
poprawnie.

Czy program działa prawidłowo w sposób
ciągły?
Jeżeli program nie działa poprawnie, uzasadnij
dlaczego i co ewentualnie należy zmienić?

Nie działa poprawnie – wszystkie diody świecą
ponieważ stany na porcie zmieniają się zbyt
szybko, należy wprowadzić opóźnienie.

tala

Wprowadźmy opóźnienie 1 s. Ile cykli musi
zliczyć licznik?
Ile razy trzeba go przepełnić? Jaka musi być
wartość początkowa do licznika?

Jeżeli licznik pracuje w trybie 1 przy
f

XTAL

=12MHz: czas trwania cyklu:

XTAL

MHz

= 1MHz

⇒

= 1

Aby odmierzyć 1 s licznik musi zliczyć:
1 s = 1000000

s = 1000000 cykli

65536

1000000

reszta 16960

Aby  odliczyć  1000000  cykli  licznik  trzeba
przepełnić  15  razy  w  pełnym  zakresie  i  jeszcze
16960  cykli.  Wartość  początkowa,  którą  należy
wpisać do licznika: 65536 – 16969 = 48576.

4. Wykonanie

Uczniowie pracując w grupach zmieniają program, kompilują, poprawiają, uruchamiają.
W razie potrzeby konsultują się z nauczycielem.

5. Sprawdzenie

Uczniowie pracując w grupach sprawdzają działanie programu. Zapisują w zeszycie lub

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

drukują program pamiętając o zamieszczaniu komentarzy.

6. Analiza
końcowa

Uczniowie wraz z nauczycielem wskazują, które etapy rozwiązania zadania sprawiały im
trudności. Nauczyciel powinien podsumować cele ćwiczenia, wskazując jakie ważne
umiejętności zostały ćwiczone, jakie wystąpiły nieprawidłowości i jak ich unikać
w przyszłości

Sposób uzyskiwania informacji zwrotnej po zakończonych zajęciach:

−

Anonimowe ankiety dotyczące oceny zajęć i trudności podczas realizowania zadania.

Uzupełniające źródła informacji:
Rydzewski A.: Mikrokomputery jednoukładowe rodziny MCS–51. WNT, Warszawa 1992

Załącznik A – Instrukcja pracy dla uczniów metodą przewodniego tekstu

W jaki sposób będziecie pracować na zajęciach?
Otrzymaliście od nauczyciela problem do rozwiązania (załącznik B). Będziecie pracować

metodą przewodniego tekstu składająca się z sześciu faz. W pierwszej fazie pracy „Informacje
wstępne”, a także w drugiej „Planowanie” pomogą Wam pytania prowadzące (załącznik C
i D). Odpowiedzi na te pytania opracujcie pisemnie, jeśli będziecie mieć wątpliwości pomoże
Wam nauczyciel.

W fazie „Ustalenia” zaproponujecie sposób odmierzenia czasu, wykonacie konieczne

obliczenia. Skonsultujecie z nauczycielem poprawność proponowanego rozwiązania.

W fazie „Wykonanie” opracujecie algorytm rozwiązania w formie schematu blokowego,

napiszecie program, skompilujecie go i sprawdzicie. Uruchomicie program przy użyciu
zestawu uruchomieniowego.

W fazie „Sprawdzenie” sprawdzicie działanie uruchomionego programu.
W ostatniej fazie „Analiza końcowa” zastanowicie się nad całym procesem rozwiązywania

przez Wasz zespół problemu i wskażecie, które etapy pracy nad rozwiązaniem sprawiały Wam
trudności i jakie były tego przyczyny.

Załącznik B – zadanie dla zespołów uczniowskich.

Zrealizuj program wyświetlania na diodach kolejnych liczb w kodzie „krążąca jedynka”,

pomiędzy zmianami stanów wprowadź niezbędne opóźnienie czasowe umożliwiające
obserwację zmiany stanów na diodach. Opóźnienie 1 sekundy zrealizuj przy użyciu licznika T0
lub T1.

Załącznik C – Pytania prowadzące do fazy 1 – Informacja wstępna.
1.

Jak zbudowany jest 8–bitowy „kod krążąca jedynka”?

Ile liczb dziesiętnych można zakodować w ten sposób na 8 bitach?

W jaki sposób można zapalić diodę dołączoną do portu? Na przykład jak zapalić co
drugą diodę na 8–bitowym porcie? A jak zmieniać stan pojedynczej diody?

Załącznik D – Pytania prowadzące do fazy 1 – Planowanie.
1.

W jaki sposób zrealizować wysyłanie na port równoległy kolejnych liczb w kodzie
„krążąca jedynka”?

Jak zapisać te czynności w postaci schematu blokowego?

Jak zapisać program?

Czy program działa poprawnie w sposób krokowy?

Czy program działa prawidłowo w sposób ciągły? Jeżeli program nie działa poprawnie,
uzasadnij dlaczego i co ewentualnie trzeba zmienić?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Scenariusz zajęć 2

Osoba prowadząca

……………………………………………….

Modułowy program nauczania:

Monter elektronik 725[01]

Moduł:

Instalacja urządzeń elektronicznych 725[01].Z3

Jednostka modułowa:

Instalowanie

sterowników

regulatorów

mikroprocesorowych

725[01].Z3.02

Temat: Instalowanie i uruchamianie układu alarmu domowego.

Cel ogólny: Ukształtowanie umiejętności zmontowania mikroprocesorowego systemu

sterowania oraz uruchamiania programu.

Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń powinien umieć:

−

przygotować stanowisko do pracy,

−

zaprojektować system mikroprocesorowy zgodny z założeniami,

−

zmontować system mikroprocesorowy,

−

analizować stan wyłączników binarnych,

−

wykorzystać diody i brzęczyk do wyprowadzania informacji binarnej,

−

uruchomić program obsługi modelu instalacji alarmowej,

−

przetestować działanie programu,

−

zaprezentować zrealizowany projekt,

−

sformułować wnioski.

W czasie zajęć będą kształtowane następujące umiejętności ponadzawodowe:

−

organizowania i planowania pracy,

−

pracy w zespole,

−

oceny pracy zespołu.

Metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Formy organizacyjne pracy uczniów

−

3–4 osobowe zespoły.

Czas: 150 minut.

Środki dydaktyczne:

−

komputer PC,

−

płytka bazowa z mikrokontrolerem 8–bitowym, z możliwością programowania
w układzie,

−

diody, buzzer, wyłączniki binarne,

−

rezystory,

−

lutownica, cyna, kalafonia,

−

multimetr,

−

oprogramowanie umożliwiające kompilowanie i debugowanie programu,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Uczestnicy:

−

uczniowie zasadniczej szkoły zawodowej kształcącej w zawodzie monter elektronik.

Przebieg zajęć:
Zadanie dla ucznia

Do portów równoległych mikroprocesora podłącz diodę zieloną, czerwoną, buzzer oraz

4  wyłączniki  binarne.  Wyłączniki  binarne  symulują:  załączenie/  wyłączenie  alarmu,  czujnik
zbliżeniowy,  czujnik  otwarcia  drzwi,  czujniki  otwarcia  okna  numer  1 i  okna  numer  2.  Należy
programowo  sprawdzić  stan  czujników  i  wykonać  działania  właściwe  dla  danego  czujnika
(stan czujników ustawiany wyłącznikami).

Wyjścia układu stanowią:

−

dioda zielona – sygnalizująca załączenie układu alarmowego,

−

dioda czerwona i brzęczyk służące sygnalizacji zagrożenia.
Testowanie czujników rozpoczyna się dopiero po załączeniu układu alarmowego, jeżeli

jest  załączona  zapala  się  dioda  zielona.  Wykrycie  intruza  przez  czujnik  zbliżeniowy  ma
wywołać  alarm  niższego  stopnia  –  jeżeli  czujnik wykrywa  intruza  zapala  się  dioda  czerwona,
a jeżeli  przestanie  wykrywać  –  dioda  gaśnie.  Wykrycie  próby  włamania  prze  okno  lub  drzwi
powoduje  załączenie  diody  czerwonej  i  włączenie  brzęczyka.  Jeżeli  czujnik  przestanie
wykrywać  włamanie,  alarm  nie  przestaje  działać,  wyłączenie  alarmu  jest  możliwe  tylko  przez
wyłączenie  całej  instalacji  alarmowej.  Dla  prawidłowej  realizacji  programu  obsługi  kładu
alarmowego  nie  ma  znaczenia  czy  intruza  wykryje  najpierw  czujnik  zbliżeniowy,  a  potem
czujnik drzwi lub okien, czy też od razu czujnik drzwi lub okien.

Instrukcja do wykonania zadania:

1.  Przeanalizuj dokładnie treść zadania.
2.  Połącz czujniki i diody do portów mikrokontrolera.
3.  Przeanalizuj algorytm programu i uzupełnij otrzymany  program.
4.  Uruchom program, przetestuj jego działanie.
5.  Przeanalizuj wyniki.

I4 - załączenie alarmu
I3 - czujnik drzwi
I2, I1 - czujnik okien
I0 - czujnik zbliżeniowy
O2 - sygnalizacja załączenia alarmu
O1 - sygnalizacja włamania- dioda
czerwona
O0 - sygnalizacja akustyczna -
brzęczyk

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Algorytm rozwiązania w postaci schematu blokowego:

Praca domowa:
Przygotuj sprawozdanie w formie pisemnej zawierające:

−

harmonogram prac,

−

algorytm realizacji programu,

−

wydruk programu z komentarzami,

−

sformułowane wnioski.

Sposób uzyskiwania informacji zwrotnej po zakończonych zajęciach:

−

Anonimowe ankiety dotyczące oceny zajęć i trudności podczas realizowania zadania.

START

czy

alarm

włączony

zapal diodę

sygnalizującą

załączenie

alarmu

czy

czujnik

okno/drzwi

aktywny?

zapal czerwoną diodę i

załącz buzer

czy

czujnik

zbliżeniowy

aktywny?

zapal czerwoną diodę

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. ĆWICZENIA

5.1. Budowa i zasada działania systemu mikrokomputerowego

5.1.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Połącz elementy z lewej strony z ich opisem po prawej stronie. Przeanalizuj zadanie dla

mikroprocesora ośmiobitowego (8–bitowa magistrala danych) z 16 bitową magistralą adresową.

akumulator

16–bitowy

rejestr

adresowy

pamięci

programu

rejestr roboczy

8–bitowa magistrala dwukierunkowa

licznik rozkazów

wydzielony fragment pamięci danych

magistrala danych

8–bitowa magistrala jednokierunkowa

wskaźnik stosu

8–bitowy rejestr, w którym umieszczany
jest wynik operacji arytm–log

adresacja natychmiastowa

8–bitowy rejestr ogólnego przeznaczenia

stos

argument rozkazu jest pobierany z pamięci
danych

magistrala adresowa

argument rozkazu jest pobierany z pamięci
programu

adresacja rejestrowa pośrednia

16–bitowy rejestr adresowy pamięci danych

16–bitowa jednokierunkowa magistrala

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wskazówki do realizacji

Uczniowie pracując indywidualnie dobierają opisy do odpowiednich elementów systemu

mikroprocesorowego lub metod adresacji. Pięciu uczniów, którzy najszybciej wykonają
zadanie, oddaje zeszyty do sprawdzenia nauczycielowi. Otrzymują oceny za poprawne
rozwiązane zadanie. Czas wykonania zadania 5 minut.

Uwaga: Jeśli proponowane przez ucznia rozwiązanie jest błędne nie otrzymuje on oceny

negatywnej. Po upływie wyznaczonego czasu na wykonanie ćwiczenia pozostali uczniowie
przedstawiają rozwiązanie zadania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) przeanalizować informacje zawarte w rozdziale 4.1 poradnika,
2) dopasować opisy do odpowiednich elementów systemu mikroprocesorowego

lub metod adresacji (jeden opis pozostanie niewykorzystany),

3) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
4) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

poradnik dla ucznia,

−

zeszyt, przybory do pisania,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 2

Określ, które zdania są prawdziwe, a które fałszywe:

Zdanie

Prawda

Fałsz

Adresacja jednolita pozwala na zaadresowanie większej przestrzeni
adresowej niż adresacja rozdzielona.

Przy zastosowaniu adresacji jednolitej te same rozkazy odnoszą się
do pamięci i układów wejścia/wyjścia.

Układ wejścia/wyjścia umożliwia dopasowanie czasowe między
szybszym

mikroprocesorem,

wolniejszym

urządzeniem

wejścia/wyjścia.

W przypadku jednoczesnego zgłoszenia się dwóch zgłoszeń przerwań
do obsługi zostanie przyjęte przerwanie o wyższym poziomie.

Obsługa programowa nie pozwala na ustalanie priorytetów
przerwań.

Po zakończeniu obsługi przerwania program główny jest
wykonywany od rozkazu, w czasie którego nadeszło przerwanie.

Przerwanie może być przyjęte do obsługi pod warunkiem
zakończenia realizowanego cyklu rozkazowego.

Podczas bezpośredniego dostępu do pamięci dane są przesyłane
z mikroprocesora do pamięci danych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wskazówki do realizacji

Uczniowie pracując indywidualnie decydują czy zdanie jest prawdziwe czy fałszywe.

Uczniowie, wybrani przez nauczyciela kolejno omawiają zdania, uzasadniając wybraną
odpowiedź. Czas wykonania zadania 10 minut.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) przeczytać określone treści z poradnika dotyczące sposobów komunikacji mikroprocesora

z otoczeniem,

2) przeanalizować zdania decydując czy jest prawdziwe czy fałszywe,
3) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

–

poradnik dla ucznia,

–

zeszyt, przybory do pisania,

–

literatura wskazana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 3

Przedstaw na wykresie kolejność obsługi przerwań w jednopoziomowym układzie

przerwań. Wszystkie przerwania są odblokowane, wszystkie mogą zostać przyjęte do obsługi.
Przerwanie INT0 ma najwyższy priorytet, a INT4 najniższy. Czas trwania każdego
podprogramu obsługi przerwania – 4 jednostki.

iory

tet

INT0

INT1

INT2

INT3

INT4

pr. gł.

INT2

INT4, INT1

INT0

INT3

Na tym samym wykresie, innym kolorem, narysuj kolejność obsługi przerwań

w wielopoziomowym układzie przerwań przyjmując, że przerwanie INT0 ma poziom
najwyższy i dalej każde kolejne ma poziom niższy. INT4 ma poziom najniższy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wskazówki do realizacji
Przed rozpoczęciem zadania należy przypomnieć pojęcia priorytetu i poziomu przerwań.

Uczniowie  pracując  indywidualnie  analizują  zadanie  i  przedstawiają  graficznie  kolejność
obsługi  zgłoszeń  w  przykładzie.  Pięciu  uczniów,  którzy  najszybciej  wykonają  zadanie, oddaje
wykresy  do  sprawdzenia  nauczycielowi.  Otrzymują  oceny  za  poprawne  rozwiązane  zadanie.
Po  upływie  wyznaczonego  czasu  na  wykonanie  ćwiczenia  pozostali  uczniowie  przedstawiają
rozwiązanie zadania. Czas wykonania zadania określa nauczyciel np. 10 minut.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) rozstrzygnąć, które ze zgłoszeń przerwań ma w określonej chwili najwyższy priorytet

(w przypadku jednopoziomowego układu przerwań),

2) zdecydować, czy możliwe jest przejście do obsługi przerwania podczas trwania obsługi

realizowanego podprogramu (w przypadku wielopoziomowego układu przerwań),

3)  narysować przebiegi kolejności obsługi przerwań,
4)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
5)  dokonać oceny poprawności i estetyki wykonanego ćwiczenia.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

poradnik dla ucznia,

−

arkusz z wykresem, przybory do pisania,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5.2. Mikrokontrolery 8–bitowe

5.2.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przeanalizuj przykład użycia układu czasowego mikrokontrolera rodziny ‘51 jako

czasomierza. Uruchom program załączenia diody dołączonej do P1.0 na czas 1 sekundy.
Zmień program tak, aby dioda była załączona na 3 sekundy.

Typowe taktowanie mikroprocesora – f

XTAL

=12MHz. Obliczamy czas trwania cyklu

maszynowego:

XTAL

MHz

= 1MHz

= 1

aby odmierzyć 1s licznik musi zliczyć:

1 s = 1000000

s = 1000000 cykli

65536

1000000

reszta 16960

Aby odliczyć 1000000 cykli licznik trzeba przepełnić 15 razy w pełnym zakresie i jeszcze
16960 cykli. Wartość początkowa, którą należy wpisać do licznika:
65536 – 16969 = 48576.

MOV TMOD,#00010000B ;licznik T1 zlicza impulsy wewnętrzne (C/ T =0)

;w trybie 1 (M1M0=01)

MOV TH1,#HIGH(48576) ;załadowanie starszego bajtu wartości początkowej

;do starszej części licznika T1

MOV TL1,#LOW(48576)

;załadowanie młodszego bajtu wartości początkowej
;do młodszej części licznika T1

MOV R7,#16

;licznik przepełnień

SETB TR1

;start zliczania

SEK: JNB TF1,$

;oczekiwanie na przepełnienie licznika

CLR TF1

;programowe zdjęcie flagi przepełnienia

DJNZ R7,SEK

;dekrementacja licznika przepełnień

CLR TR1
SETB P1.0

;zatrzymanie licznika po odmierzeniu 1s
;załączenie diody

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracując w dwuosobowych zespołach przeprowadzają niezbędne obliczenia,

opracowują algorytm programu, analizują program i uruchamiają go przy użyciu zestawu
uruchomieniowego. Po zakończeniu ćwiczenia uczniowie prezentują swoją pracę. Czas
wykonania 90 minut.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) przeanalizować wybór trybu pracy i źródła zliczanych impulsów (wpis do rejestru

TMOD),

2) przeanalizować obliczenia ilości zliczanych cykli (na tej podstawie obliczysz liczbę

przepełnień licznika i wartość początkową wpisywaną do licznika dla 3 s),

3)  podłączyć diodę do wyjścia P1.0,
4)  skompilować program, zaprogramować mikroprocesor,
5)  uruchomić program używając zestawu startowego,
6)  sprawdzić poprawność działania programu,
7)  zmienić wartości w programie tak, aby odmierzyć 3 s,
8)  ponownie  skompilować  program,  zaprogramować  mikroprocesor  i  uruchomić  zmieniony

program,

9) sprawdzić poprawność działania programu,
10) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

–

komputer PC,

–

oprogramowanie umożliwiające kompilowanie i debugowanie programu,

–

zestaw startowy z oprogramowaniem,

–

lista rozkazów asemblera,

–

literatura wskazana przez nauczyciela,

–

materiały i przybory do pisania.

Ćwiczenie 2

Spośród układów scalonych wybierz mikroprocesory. Na podstawie oznaczeń określ ich

typy.  Odnajdź  w  Internecie  notę  katalogową  każdego  mikroprocesora  i  odczytaj  parametry
mikroprocesorów.  Odszukaj  sklepy  internetowe  oferujące  mikrokontrolery,  porównaj  ceny
mikrokontrolerów  (pamiętaj,  że  mikrokontroler  nie  posiadający  wewnętrznej  pamięci
programu  wymaga  dołączenia  zewnętrznej  pamięci  EEPROM  i  należy  jej  cenę  uwzględnić
w kalkulacji kosztów).

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracują w dwuosobowych zespołach Po zakończeniu ćwiczenia uczniowie

prezentują swoją pracę. Czas wykonania 30 minut.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)  wybrać mikroprocesory spośród wszystkich układów scalonych,
2)  odczytać typ każdego z nich,
3)  odnaleźć w Internecie kartę katalogową mikrokontrolera na schemacie,
4)  odczytać parametry poszczególnych mikrokontrolerów,
5)  porównać ceny mikrokontrolerów,
6)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

–

różne układy scalone, w tym mikroprocesory różnych typów,

–

komputer PC z dostępem do Internetu,

–

oprogramowanie umożliwiające przeglądanie dokumentacji w postaci plików PDF,

–

literatura wskazana przez nauczyciela,

–

materiały i przybory do pisania.

Ćwiczenie 3

Przeanalizuj schematy ideowe. Wskaż na schematach mikrokontroler. Odnajdź

w Internecie notę katalogową mikrokontrolera i przeanalizuj podłączenie poszczególnych
pinów.

Schemat 1 do ćwiczenia 3

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat 2 do ćwiczenia 3

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracują w dwuosobowych zespołach Po zakończeniu ćwiczenia uczniowie

prezentują swoją pracę. Czas wykonania 30 minut.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)  przeanalizować schemat ideowy,
2)  odnaleźć w Internecie kartę katalogową mikrokontrolera na schemacie,
3)  przeanalizować podłączenie poszczególnych pinów,
4)  powtórz czynności dla drugiego schematu,
5)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

–

komputer PC z dostępem do Internetu,

–

oprogramowanie umożliwiające przeglądanie dokumentacji w postaci plików PDF,

–

literatura wskazana przez nauczyciela.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5.3. Dołączanie urządzeń zewnętrznych

5.3.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Uruchom podany program krążącej jedynki w lewo na diodach dołączonych do portu

równoległego P1. Przeanalizuj program i zmień go tak, aby realizował program:

−

krążącej jedynki w prawo,

−

krążącego zera w prawo,

−

licznika Johnsona.

MOV A,#01

CYKL:

MOV P1,A

;zapalenie diody dołączonej do P1.0

RL A

;przesunięcie zawartości akumulatora

LJMP CYKL

;zapętlenie programu

Wskazówki do realizacji

Uczniowie pracują w dwuosobowych zespołach. Po zakończeniu ćwiczenia uczniowie

prezentują swoją pracę. Czas wykonania 60 minut.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)  przeanalizować podany program,
2)  skompilować i zdebugować program,
3)  uruchomić program w sposób krokowy używając zestawu uruchomieniowego,
4)  sprawdzić poprawność działania programu,
5)  dokonać zmian  w programie, skompilować go i uruchomić,
6)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

–

komputer PC,

–

oprogramowanie umożliwiające kompilowanie i debugowanie programu,

–

zestaw uruchomieniowy z oprogramowaniem,

–

lista rozkazów mikrokontrolera ’51,

–

literatura wskazana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 2

Przeanalizuj sposób dołączenia interfejsu równoległego 8255 na schemacie. Jakie słowo

sterujące i pod jaki adres należy wysłać w celu zaprogramowania tego modułu, jeżeli do portu
A są dołączone diody, a do portu B zadajniki binarne?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rysunek do ćwiczenia 2 [9]

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracując indywidualnie przeprowadzają analizę schematu i na tej podstawie

rozwiązują pisemnie zadanie. Pięciu uczniów, którzy najszybciej wykonają zadanie, oddaje
zeszyty do sprawdzenia nauczycielowi. Otrzymują oceny za poprawne rozwiązane zadanie.
Czas wykonania zadania określa nauczyciel np. 20 minut.

Uwaga: Jeśli proponowane przez ucznia rozwiązanie jest błędne nie otrzymuje on oceny

negatywnej. Po upływie wyznaczonego czasu na wykonanie ćwiczenia pozostali uczniowie
przedstawiają rozwiązanie zadania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)  przeanalizować schemat,
2)  wybrać tryby pracy i kierunek transmisji dla każdego z portów,
3)  zestawić słowo sterujące,
4)  obliczyć adres bazowy oraz adres rejestru słów sterujących modułu,
5)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

treść zadania dla każdego ucznia,

−

literatura wskazana przez nauczyciela,

−

materiały i przybory do pisania.

Ćwiczenie 3

Komunikacja mikrokontrolera z komputerem PC za pośrednictwem interfejsu RS232.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracując w dwuosobowych zespołach analizują otrzymany program

i uruchamiają go przy użyciu zestawu uruchomieniowego. Realizują kolejne polecenia, a po
zakończeniu ćwiczenia prezentują swoją pracę. Czas wykonania 60 minut.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)  przeanalizować otrzymany program wysyłania danych przez port szeregowy,
2)  skompilować program i zaprogramować mikrokontroler poprzez łącze SPI,
3)  dołączyć wyjście portu szeregowego do portu COM komputera PC,
4)  uruchomić program,
5)  obserwować okno terminala sprawdzając poprawność realizacji zadania,
6)  zmienić program poprzez zmianę wysyłanych znaków i zmianę szybkości transmisji,
7)  skompilować ponownie program i zaprogramować mikrokontroler,
8)  sprawdzić działanie programu w oknie terminala,
9)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

komputer PC,

−

oprogramowanie umożliwiające kompilowanie i debugowanie programu,

−

oprogramowanie terminala portu szeregowego (np. Tera Term),

−

zestaw startowy oparty np. na mikrokontrolerze AVR (lub innym z możliwością
programowania w układzie),

−

lista rozkazów mikrokontrolera,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5.4. Instalowanie, uruchamianie i obsługa sterowników

mikroprocesorowych

5.4.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zmontuj regulator temperatury zgodnie ze schematem ideowym i otrzymaną instrukcją.

Skalkuluj koszt wykonanego regulatora.

Schematy do ćwiczenia 2[12]

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.
Uczniowie pracują w dwuosobowych zespołach. Czas wykonania 300 minut.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) przygotować stanowisko pracy z narzędziami,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2) sprawdzić płytkę drukowaną,
3) przymierzyć płytki do obudowy, w razie potrzeby wyszlifować krawędzie płytek papierem

ściernym,

4) wykonać otwory w tylnej ściance służące wyprowadzeniu przewodów,
5) wywiercić otwory: 4 na przyciski i 2 do przykręcenia płytki, a następnie zamocować

płytkę z przyciskami do górnej części obudowy, na 4 mm tulejkach dystansowych,

6)  wlutować podstawki pod mikroprocesor i pamięć EEPROM oraz pozostałe elementy,
7)  przylutować płytkę wyświetlaczy bezpośrednio do płytki głównej,
8)  połączyć  punkty  lutownicze  A  i  B  na  płytce  wyświetlaczy  przewodami  z  punktami

A i B przy przekaźniku,

9) podłączyć płytkę klawiatury do układu za pomocą krótkiej wiązki przewodów (pamiętając

o zgodności numeracji przewodów na obu płytkach),

10)  sprawdzić montaż,
11)  obliczyć łączny koszt zmontowanego regulatora,
12)  zaprezentować wykonane ćwiczenie z uwzględnieniem sposobu obliczenia kosztu.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

–

elementy wg wykazu:

US1

7805

3,3 kΩ

US2

AT89C2051

R2, R3

5,6 kΩ

US3

PCF8582C

10 kΩ

US4, US5

UCY74164

R8–R10

470 Ω

T1– T4

BC327

R11–R14,R25

2,2 kΩ

T5, T6

BC547

R15–R22

150 Ω

1N4001

R24

1,5 kΩ

1N4148

1000 µF

D3– D6

LED

220 µF

kwarc 12 MHz

C3, C4,C5,C10,C11

100 nF

W1– W4

2x TDY5520(WA)

22 µF

Th1

KTY 10– 6

C7, C8, C9

1 µF

PK1

przekaźnik 12V/3A

C10, C11

30 pF

S1– S4

przycisk imp. 6 mm

−

podstawka DIL8,

−

podstawka DIL20,

−

płytki drukowane 3 szt.,

−

obudowa KM35,

−

lutownica, śrubokręty, wiertarka, papier ścierny,

−

śruby, tuleje,

−

materiały i przybory do pisania.

Ćwiczenie 2

Uruchom regulator temperatury. Wyskaluj go i ustaw zadane temperatury.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.
Uczniowie pracują w dwuosobowych zespołach. Czas wykonania 100 minut.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) podłączyć czujnik temperatury do złącza na płytce głównej (kolejność wyprowadzeń jest

dowolna),

2) podłączyć zasilanie 12V obserwując wyświetlacz, pojawienie się trzech poziomych

segmentów na wyświetlaczu oznacza, ze mikroprocesor zainicjował pracę pamięci
EEPROM wpisując do niej wstępne ustawienia termometru,

3) wyskalować termometr jedną z dwóch metod:

−

mniej  dokładną:  nacisnąć  przycisk  S4  (SKALOWANIE)  i  przytrzymać  go  przez
ok. 5 s, zapalą się diody D3 i D4, następnie umieścić czujnik pod pachą i po upływie
kilku  minut,  kiedy  temperatura  nie  będzie  już  wzrastać,  zatwierdzić  pomiar
jednokrotnym  naciśnięciem  przycisku  S4,  diody  D3  i  D4  zgasną,  a  na  wyświetlaczu
pojawi się wskazanie 36,6,

−

metoda  bardziej  dokładna:  naciśnąć  jednocześnie  przyciski  S4  i S3  (SKALOWANIE
i Lo) i przytrzymać je przez ok. 5 sek, zapali się dioda D4, następnie umieścić czujnik
w  naczyniu  z  kostkami  lodu  i  niewielką  ilością  wody,  po  ustaleniu  się  wskazań
nacisnąć  przycisk  S4,  dioda  D3  zgaśnie  a wyświetlacz  pokaże  0,0,  następnie
jednocześnie nacisnąć przyciski S4 i S2 (SKALOWANIE i Hi) do czasu zapalenia się
diody  D3,  umieścić  czujnik  w naczyniu  z  wrzącą  wodą,  po  ustabilizowaniu
temperatury nacisnąć przycisk S4, na wyświetlaczu pojawi się 100,0 – skalowanie jest
zakończone,

4) zaprogramować termostat:

−

nacisnąć jednocześnie przyciski S1 i S2 (PROGRAMOWANIE i Hi) i przytrzymać je
aż do zapalenia diod D3 i D5 w celu ustalenie temperatury przy której zostanie
wyłączony przekaźnik, przytrzymanie przycisku Hi zwiększa wskazania na
wyświetlaczu o pełne stopnie, a pojedyncze naciśnięcia o dziesiąte części °C (przycisk
S3 – Lo w taki sam sposób zmniejsza wskazania), ustawioną temperaturę zatwierdzić
jednokrotnym naciśnięciem przycisku S1 (PROG),

−

przytrzymać jednocześnie przyciski S1 i S3 (PROG i Lo) przez kilka sekund w celu
ustalenia temperatury, przy której przekaźnik zostanie ponownie załączony, zapalą się
diody D4 i D5, przyciskami S2 i S3 nastawić temperaturę załączenia przekaźnika tak
samo jak poprzednio temperaturę wyłączania, zatwierdzić nastawę przez jednokrotne
naciśnięcie S1 (PROG),

5) dokonać kilku prób regulacji temperatury w zadanym zakresie, porównać wyniki uzyskane

przy każdej z metod skalowania,

6) zaprezentować wykonane ćwiczenie

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

–

mikroprocesorowy regulator temperatury,

–

naczynie z lodem,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

–

termometr do porównywania wyników,

–

grzałka o małej mocy,

–

literatura wskazana przez nauczyciela.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. EWALUACJA OSIĄGNIĘĆ UCZNIA

Przykłady narzędzi pomiaru dydaktycznego

Test 1
Test dwustopniowy do jednostki modułowej „Instalowanie sterowników
i regulatorów mikroprocesorowych”

Test składa się z 20 zadań, z których:

−

zadania: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 są z poziomu podstawowego,

−

zadania: 17, 18, 19, 20 są z poziomu ponadpodstawowego.

Punktacja zadań 0 lub 1 punkt

Za każdą prawidłową odpowiedź uczeń otrzymuje 1 punkt. Za złą odpowiedź lub jej brak

uczeń otrzymuje 0 punktów.

Proponuje się następujące normy wymagań – uczeń otrzyma następujące
oceny szkolne:

–

dopuszczający – za rozwiązanie co najmniej 8 zadań,

–

dostateczny – za rozwiązanie co najmniej 10 zadań,

–

dobry – za rozwiązanie 15 zadań, w tym co najmniej 2 z poziomu ponadpodstawowego,

–

bardzo dobry – za rozwiązanie 17 zadań, w tym co najmniej 3 z poziomu
ponadpodstawowego,

Klucz odpowiedzi: 1. b, 2. a, 3. b, 4. b, 5. c, 6. b, 7. c, 8. d, 9. d, 10. a, 11. c,
12. d, 13. a, 14. a, 15. a, 16. d, 17. b, 18. c, 19. b, 20. b.

Plan testu

zad.

Cel operacyjny
(mierzone osiągnięcia ucznia)

Kategoria

celu

Poziom

wymagań

Poprawna

odpowiedź

Scharakteryzować rolę wybranych rejestrów

Scharakteryzować rolę układów
wejścia/wyjścia, sposób podłączeń do systemu
układów izolowanych i współadresowalnych
z pamięcią

Scharakteryzować podstawowe zasoby
mikrokontrolera (porty, pamięć programu,
pamięć danych i SFR oraz sposoby
sterowania poborem mocy)

Scharakteryzować podstawowe parametry
systemu mikroprocesorowego

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Objaśnić sposoby komunikacji w systemie
mikroprocesorowym

Scharakteryzować system mikroprocesorowy

Objaśnić działanie interfejsu

Zastosować podstawowe pojęcia z zakresu
techniki mikroprocesorowej

Rozróżnić rodzaj interfejsu na schemacie
blokowym

Scharakteryzować parametry
mikrokontrolera

Obliczyć czas trwania rozkazu na podstawie
znajomości częstotliwości taktowania

Scharakteryzować podstawowe parametry
mikrokontrolera

Objaśnić działanie zasobów mikrokontrolera

Rozróżnić architekturę mikrokontrolera

Objaśnić funkcje zasobów wewnętrznych
mikrokontrolerów

Znać zasady montażu mikrokontrolerów

Rozróżnić mikrokontroler na podstawie
oznaczenia

Scharakteryzować parametry interfejsu na
podstawie symbolu i oznaczeń

Rozpoznać rodzaj interfejsu na schemacie
ideowym

Przeanalizować schemat ideowy i odnaleźć
połączenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przebieg testowania

Instrukcja dla nauczyciela

1. Ustal z uczniami termin przeprowadzenia sprawdzianu z co najmniej jednotygodniowym

wyprzedzeniem.

2.  Omów z uczniami cel stosowania pomiaru dydaktycznego.
3.  Zapoznaj uczniów z rodzajem zadań podanych w zestawie oraz z zasadami punktowania.
4.  Przeprowadź z uczniami próbę udzielania odpowiedzi na typy zadań testowych, jakie będą

w teście.

5.  Omów z uczniami sposób udzielania odpowiedzi (karta odpowiedzi).
6.  Zapewnij uczniom możliwość samodzielnej pracy.
7.  Rozdaj  uczniom  zestawy  zadań  testowych  i  karty  odpowiedzi,  określ  czas  przeznaczony

na udzielanie odpowiedzi.

8. Postaraj się stworzyć odpowiednią atmosferę podczas przeprowadzania pomiaru

dydaktycznego (rozładuj niepokój, zachęć do sprawdzenia swoich możliwości).

9. Kilka minut przed zakończeniem sprawdzianu przypomnij uczniom o zbliżającym się

czasie zakończenia udzielania odpowiedzi.

10.  Zbierz karty odpowiedzi oraz zestawy zadań testowych.
11.  Sprawdź wyniki i wpisz do arkusza zbiorczego.
12.  Przeprowadź  analizę  uzyskanych  wyników  sprawdzianu  i  wybierz  te  zadania,  które

sprawiły uczniom największe trudności.

13. Ustal przyczyny trudności uczniów w opanowaniu wiadomości i umiejętności.
14. Opracuj wnioski do dalszego postępowania, mającego na celu uniknięcie niepowodzeń

dydaktycznych – niskich wyników przeprowadzonego sprawdzianu.

Instrukcja dla ucznia

1.  Przeczytaj uważnie instrukcję.
2.  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3.  Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4.  Test  zawiera  20  zadań  o  różnym  stopniu  trudności.  Wszystkie  zadania  są  zadaniami

wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi – zaznacz prawidłową

odpowiedź znakiem X (w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć
kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową).

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie

na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny. Trudności mogą przysporzyć Ci
zadania: 17–20, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe. Przeznacz na ich
rozwiązanie więcej czasu.

8. Na rozwiązanie testu masz 90 minut.

Powodzenia!

Materiały dla ucznia:

−

instrukcja,

−

zestaw zadań testowych,

−

karta odpowiedzi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Wskaźnik stosu przechowuje

a)  adres powrotu z podprogramu.
b)  adres ostatniej zajętej warstwy stosu.
c)  daną ostatnio złożoną na stosie.
d)  adres początku wywoływanego podprogramu.

2. Inna grupa rozkazów odnosi się do komunikacji z pamięcią, a inna do układów

wejścia/wyjścia gdy zastosowano adresację
a)  rozdzieloną.
b)  jednolitą.
c)  natychmiastową.
d)  bezpośrednią.

3. Argument operacji arytmetycznej został pobrany z pamięci programu. Do adresacji użyto

trybu
a)  bezpośredniego.
b)  natychmiastowego.
c)  rejestrowego.
d)  pośredniego.

4. Zaadresowanie przestrzeni adresowej o wielkości 1024 adresy, wymaga podania

a)  8–bitowego adresu.
b)  10–bitowego adresu.
c)  16–bitowego adresu.
d)  to zależy od sposobu adresacji.

5. Transmisja DMA pozwala na komunikację pomiędzy

a)  mikroprocesorem i pamięcią danych.
b)  mikroprocesorem i urządzeniami zewnętrznymi.
c)  pamięcią danych i urządzeniami zewnętrznymi.
d)  pamięcią programu i urządzeniami zewnętrznymi.

6. Jednokierunkową magistralą jest

a)  magistrala danych.
b)  magistrala adresowa.
c)  magistrala sterująca.
d)  każda magistrala.

7. Przez interfejs SPI dane przesyłane są

a)  równolegle.
b)  szeregowo asynchronicznie.
c)  szeregowo synchronicznie.
d)  szeregowo synchronicznie lub asynchronicznie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8. Full–duplex oznacza

a)  przesyłanie danych równolegle jednobajtowo.
b)  przesyłanie danych równolegle dwubajtowo.
c)  przesyłanie danych szeregowo w jednym kierunku.
d)  przesyłanie danych szeregowo w obu kierunkach.

9. Na schemacie przedstawiono układy dołączone do mikrokontrolera za pośrednictwem

a)  interfejsu szeregowego 1–Wire.
b)  interfejsu szeregowego RS232.
c)  interfejsu szeregowego SPI.
d)  interfejsu szeregowego I

10. Mikrokontrolery rodziny ‘51 posiadają magistralę danych

a)  8–bitową.
b)  16–bitową.
c)  nie posiadają magistrali danych.
d)  szerokość magistrali jest zależna od tego, jakiego typu dane są nią przesyłane.

11. Cykl maszynowy, a jednocześnie rozkazowy mikrokontrolera PIC trwa 4 takty zegarowe.

Jaki  jest  czas  wykonania  pojedynczego  rozkazu,  jeżeli  mikrokontroler  jest  taktowany
częstotliwością 20 MHz
a)  20 µs.
b)  5 µs.
c)  200 ns.
d)  500 ns.

12. Jaka jest najmniejsza częstotliwości taktowania mikrokontrolerów rodziny AVR?

a)  10 MHz.
b)  12 MHz.
c)  1 MHz.
d)  nie ma takiego ograniczenia.

13. Przepełnienie licznika Watchdog’a spowoduje

a)  zrestartowanie mikrokontrolera.
b)  ustawienie znacznik przepełnienia licznika, a licznik liczy dalej.
c)  ustawienie znacznik przepełnienia licznika, a licznik jest zatrzymany.
d)  wyzerowanie licznika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14. Rysunek przedstawia architekturę Harvardzką. W oparciu o tą architekturę zbudowane są

mikrokontrolery
a)  PIC i AVR.
b)  PIC i ’51.
c)  AVR i ’51.
d)  AVR, PIC i ‘51.

pamięć
programu

pamięć
danych

12
14
16

pamięć
danych

jednostka

centralna

CPU

pamięć
programu

jednostka

centralna

CPU

15. Timer jest zasobem wewnętrznym mikrokontrolerów stosowanym do

a)  odmierzania czasu.
b)  zliczania ilości zrealizowanych rozkazów.
c)  taktowania mikroprocesora.
d)  dołączenia zewnętrznego zegara czasu rzeczywistego.

16. Fragment schematu przedstawia sposób

a)  dołączenia resetu do mikrokontrolera.
b)  dołączenia pojemności wzorcowej.
c)  dołączenia napięcia odniesienia.
d)  dołączenia rezonatora kwarcowego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat przedstawia zestaw startowy oparty o mikrokontroler. Przeanalizuj schemat
i na jego podstawie rozwiąż zadania

17. Numerem 1 został oznaczony mikrokontroler. Jest to mikrokontroler z rodziny

a)  PIC.
b)  AVR.
c)  ’51.
d)  żaden z wymienionych.

18. Numerem 2 jest oznaczony interfejs

a)  równoległy.
b)  szeregowy synchroniczny.
c)  szeregowy asynchroniczny.
d)  szeregowy synchroniczno/asynchroniczny.

19. Numerem 3 jest oznaczony interfejs

a)  RS232.
b)  SPI.
c)  I

d) 1–Wire.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20. Diody LED zostały dołączone do

a)  magistrali danych.
b)  portu równoległego.
c)  portu szeregowego.
d)  interfejsu I

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ……………………………………………………..

Instalowanie sterowników i regulatorów mikroprocesorowych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Test 2
Test dwustopniowy do jednostki modułowej „Instalowanie sterowników
i regulatorów mikroprocesorowych”

Test składa się z 20 zadań, z których:

−

zadania: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 są z poziomu podstawowego,

−

zadania: 17, 18, 19, 20 są z poziomu ponadpodstawowego.

Punktacja zadań 0 lub 1 punkt

Za każdą prawidłową odpowiedź uczeń otrzymuje 1 punkt. Za złą odpowiedź lub jej brak

uczeń otrzymuje 0 punktów.

Proponuje się następujące normy wymagań – uczeń otrzyma następujące
oceny szkolne:

–

dopuszczający – za rozwiązanie co najmniej 6 zadań,

–

dostateczny – za rozwiązanie co najmniej 10 zadań,

–

dobry – za rozwiązanie 15 zadań, w tym co najmniej 2 z poziomu ponadpodstawowego,

–

bardzo dobry – za rozwiązanie 17 zadań, w tym co najmniej 3 z poziomu
ponadpodstawowego.

Klucz odpowiedzi: 1. b, 2. c, 3. c, 4. a, 5. c, 6. b, 7. b, 8. c, 9. a, 10. c, 11. c,
12. a, 13. d, 14. b, 15. a, 16. c, 17. d, 18. a, 19. c, 20. c.

Plan testu

zad.

Cel operacyjny
(mierzone osiągnięcia ucznia)

Kategoria

celu

Poziom

wymagań

Poprawna

odpowiedź

Scharakteryzować rolę wybranych rejestrów

Scharakteryzować rolę układów wejścia/wyjścia,
sposób podłączeń do systemu układów
izolowanych i współadresowalnych z pamięcią

Scharakteryzować podstawowe parametry
systemu mikroprocesorowego

Scharakteryzować podstawowe zasoby
mikrokontrolera (porty, pamięć programu,
pamięć danych i SFR oraz sposoby
sterowania poborem mocy)

Zdefiniować podstawowe pojęcia związane
z systemami mikroprocesorowymi

Objaśnić działanie systemu
mikroprocesorowego

Objaśnić działanie interfejsu

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rozróżnić rodzaj interfejsu na schemacie
blokowym

Znać zasady montażu mikrokontrolerów

Dobrać narzędzia programowe do
programowania mikrokontrolera

Scharakteryzować parametry
standardowych elementów systemu
mikroprocesorowego

Znać zasady montażu systemów
mikroprocesorowych

Rozróżnić rodzaje schematów

Rozpoznać środowisko programowe dla
mikrokontrolerów

Scharakteryzować interfejsy
mikrokontrolerów

Objaśnić działanie modułów zewnętrznych
dołączanych do mikrokontrolera

Obliczyć wartości dla odmierzenia czasu
przez timer na podstawie częstotliwości
generatora

Rozpoznać przeznaczenie pinów procesora
na podstawie symbolu i schematu

Przeanalizować schemat ideowy systemu
mikroprocesorowego

Dobrać sposób sterowania obiektem

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przebieg testowania

Instrukcja dla nauczyciela

1. Ustal z uczniami termin przeprowadzenia sprawdzianu z co najmniej jednotygodniowym

wyprzedzeniem.

będą w teście.

5.  Omów z uczniami sposób udzielania odpowiedzi (karta odpowiedzi).
6.  Zapewnij uczniom możliwość samodzielnej pracy.
7.  Rozdaj uczniom zestawy zadań testowych i karty odpowiedzi, podaj czas przeznaczony na

udzielanie odpowiedzi.

8. Postaraj się stworzyć odpowiednią atmosferę podczas przeprowadzania pomiaru

dydaktycznego (rozładuj niepokój, zachęć do sprawdzenia swoich możliwości).

9. Kilka minut przed zakończeniem sprawdzianu przypomnij uczniom o zbliżającym się

czasie zakończenia udzielania odpowiedzi.

sprawiły uczniom największe trudności.

13. Ustal przyczyny trudności uczniów w opanowaniu wiadomości i umiejętności.
14. Opracuj wnioski do dalszego postępowania, mającego na celu uniknięcie niepowodzeń

dydaktycznych – niskie wyniki przeprowadzonego sprawdzianu.

Instrukcja dla ucznia

wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi – zaznacz prawidłową

odpowiedź znakiem X (w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć
kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową).

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie

8. Na rozwiązanie testu masz 90 minut.

Powodzenia!

Materiały dla ucznia:

−

instrukcja,

−

zestaw zadań testowych,

−

karta odpowiedzi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Licznik rozkazów przechowuje

a)  aktualnie realizowany rozkaz.
b)  adres następnego rozkazu.
c)  adres danej, która ma być pobrana przez rozkaz.
d)  numer realizowanego rozkazu.

2. Adresacja rozdzielona umożliwia

a)  zwiększenie przestrzeni adresowej.
b)  rozdzielanie przestrzeni adresowej pomiędzy kilka układów scalonych.
c)  używanie  tych  samych  rozkazów  do  komunikacji  z  pamięcią  i  układami

wejścia/wyjścia.

d) używanie tych samych adresów dla pamięci i układów wejścia/wyjścia.

3. 16–bitowy adres pozwala na zaadresowanie przestrzeni adresowej o wielkości

a)  256 B.
b)  1024 B.
c)  64 kB.
d)  to zależy od sposobu adresacji.

4. Argument operacji arytmetycznej został pobrany z pamięci danych. Użyto adresacji

a)  bezpośredniej.
b)  natychmiastowej.
c)  rejestrowej.
d)  pośredniej.

5. Cykl rozkazowy to

a)  faza pobrania rozkazu.
b)  pojedyncza wymiana danych realizowana na magistralach.
c)  czas realizacji rozkazu.
d)  faza wykonania rozkazu.

6. Zresetowanie mikrokontrolera powoduje

a)  wyzerowanie pamięci programu.
b)  wyzerowanie licznika rozkazów.
c)  przejście mikrokontrolera do stanu obniżonego poboru mocy.
d)  wznowienie programu od miejsca, gdzie został przerwany.

7. Przez interfejs RS232 dane przesyłane są

a)  równolegle.
b)  szeregowo asynchronicznie.
c)  szeregowo synchronicznie.
d)  szeregowo synchronicznie lub asynchronicznie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8. Na schemacie przedstawiono przetwornik C/A dołączony do mikrokontrolera

za pośrednictwem

a)  interfejsu szeregowego 1–Wire.
b)  interfejsu szeregowego RS232.
c)  interfejsu szeregowego SPI.
d)  interfejsu szeregowego I

9. Wskazana linia powinna być doprowadzona do pinu mikrokontrolera

a)  RESET.
b)  GND.
c)  INT.
d)  V

CC.

10. Do przekształcenie programu w języku asemblera na język maszynowy służy

a)  linker.
b)  debuger.
c)  kompilator.
d)  konwerter.

11. Złącze RS232 jest złączem

a)  7–pinowym.
b)  8–pinowym.
c)  9–pinowym.
d)  10–pinowym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12. Generator kwarcowy należy dołączyć do masy przez kondensatory o pojemności

a)  33 pF.
b)  33 nF.
c)  330 pF.
d)  330 nF.

13. Rysunek przedstawia

a)  schemat ideowy.
b)  schemat montażowy.
c)  schemat blokowy.
d)  płytkę drukowaną od strony lutowania.

14. Środowisko programowe MPLAB jest używane do programowania mikrokontrolerów

rodziny
a)  AVR.
b)  PIC.
c)  ’51.
d)  każdego z wymienionych mikrokontrolerów.

15. Programowanie mikrokontrolerów w układzie za pomocą interfejsu SPI odbywa się

liniami danych
a)  MOSI i MISO.
b)  TxD i RxD.
c)  SDA i SDI.
d)  IN i OUT.

16. Moduł 8255 pozwala na dołączenie maksymalnie

a)  8 diod LED.
b)  16 diod LED.
c)  24 diod LED.
d)  32 diod LED.

17. Mikrokontrolery rodziny ’51 realizują cykl maszynowy w ciągu 12 taktów zegarowych

CLK

= 12 MHz), aby odmierzyć 10 ms timer musi zliczyć

a)  10 cykli.
b)  100 cykli.
c)  1000 cykli.
d)  10000 cykli.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat przedstawia układ oparty na mikrokontrolerze PIC

CON2

MCLR/Vpp

RA0/AN0

RA1/AN1

RA2/AN2/Vref-

RA3/AN3/Vref+

RA4/T0CKI

RA5/AN4/SS

RE0/RD/AN5

RE1/WR/AN6

RE2/CS/AN7

OSC1/CLKIN

OSC2/CLKOUT

RC0/T1OSO/T1CKI

RC1/T1OSI/CCP2

RC2/CCP1

RC3/SCK/SCL

RD0/PSP0

RD1/PSP1

RD2/PSP2

RD3/PSP3

RC4/SDI/SDA

RC5/SDO

RC6/TX/CK

RC7/RX/DT

RD4/PSP4

RD5/PSP5

RD6/PSP6

RD7/PSP7

RB0/INT

RB1

RB2

RB3/ PGM

RB4

RB5

RB6/PGC

RB7/PGD

PIC16F877

20Mhz

22 p

GND

C1+

Vs+

C1-

C2+

C2-

Vs-

T2OUT

R2IN

R2OUT

T2IN

T1IN

R1OUT

R1IN

T1OUT

MAX23 2

VCC

GND

VCC

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

CON12

E
R/W
RS

1
6
2
7
3
8
4
9
5

DB9

BZ1

BUZZER

P1
10 k

GND

VCC

10 0

R2
10

10k

100n

10 0n

GND

SW-SPST

GND

VCC

Diode

G2A

G2B

74ls138

GND

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

CON12

GND
GND

VCC

klaw1
klaw2
klaw3
klaw4
klaw5

1
2
3
4
5

CON5

18. Linie 25 i 26 to

a)  we/wy portu szeregowego.
b)  przerwania.
c)  wyjścia sygnału taktującego.
d)  linie zasilania.

19. Komunikacja mikrokontrolera z otoczeniem odbywa się poprzez interfejs

a) 1–Wire.
b) I

c) RS232.
d) nie zastosowano interfejsu szeregowego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20. Sterownie kierunkiem obrotów silnika krokowego (na schemacie) można zrealizować

przez podanie na oba zaciski silnika (dodatni i ujemny) sygnału

a)  o modulowanej częstotliwości.
b)  o modulowanym wypełnieniu.
c)  sinusoidalnego.
d)  stałego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ……………………………………………………..

Instalowanie sterowników i regulatorów mikroprocesorowych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7. LITERATURA

1. Doliński J.: Mikrokontrolery AVR w praktyce. Wydawnictwo btc, Warszawa 2004
2. Dyrcz K., Kowalski C. T., Zarczyński Z.: Podstawy techniki mikroprocesorowej. Oficyna

Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 1999

3. Jabłoński T.: Mikrokontrolery PIC16F8x w praktyce. Wydawnictwo btc, Warszawa 2002
4. Rydzewski A.: Mikrokomputery jednoukładowe rodziny MCS–51.Wydawnictwa

Naukowo-Techniczne, Warszawa 1992

5.  Starecki T.: Mikrokontrolery 8051 w praktyce. Wydawnictwo btc, Warszawa 2002
6.  Zieliński B.: Układy mikroprocesorowe. Przykłady rozwiązań. Helion, Gliwice 2002
7.  http://zsk.tech.us.edu.pl
8.  www.atmel.com
9.  www.ire.pw.edu.pl
10.  www.microchip.com
11.  www.micromade.pl
12.  www.nikomp.com.pl

Literatura metodyczna
1.  Krogulec-Sobowiec M., Rudziński M.: Poradnik dla autorów pakietów edukacyjnych.

KOWEZiU, Warszawa 2003

2. Niemierko B.: Pomiar wyników kształcenia zawodowego. Biuro Koordynacji Kształcenia

Kadr, Fundusz Współpracy, Warszawa 1997

3. Szlosek F.: Wstęp do dydaktyki przedmiotów zawodowych. Instytut Technologii

Eksploatacji, Radom 1998