MINISTERSTWO EDUKACJI
i NAUKI
Rafał Nowak
Analizowanie działania układów mikroprocesorowych
311[50].O1.06
Poradnik dla nauczyciela
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2005
___________________________________________________________________________
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
Recenzenci:
mgr inż. Henryk Krystkowiak
mgr inż. Bogdan Chmieliński
Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Katarzyna Maćkowska
Konsultacja:
dr inż. Janusz Figurski
Korekta:
mgr Joanna Iwanowska
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[50].O1.06.
Analizowanie działania układów mikroprocesorowych zawartego w modułowym programie
nauczania dla zawodu technik mechatronik.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2005
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
1
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 4
3. Cele kształcenia 5
4. Przykładowe scenariusze zajęć 6
5. Ćwiczenia 10
5.1. Mikroprocesory  struktura i charakterystyka 10
5.1.1. Ćwiczenia 10
5.1.2. Sprawdzian postępów 11
5.2. Podział ogólny i zastosowanie mikroprocesorów 12
5.2.1. Ćwiczenia 12
5.2.2. Sprawdzian postępów 13
5.3. Programowanie mikroprocesorów 14
5.3.1. Ćwiczenia 14
5.3.2. Sprawdzian postępów 18
6. Ewaluacja osiągnięć ucznia 20
7. Literatura 26
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
2
1. WPROWADZENIE
Przekazujemy Państwu Poradnik dla nauczyciela  Analizowanie działania układów
mikroprocesorowych , który będzie pomocny w prowadzeniu zajęć dydaktycznych w szkole
kształcącej w zawodzie technik mechatronik. Poradnik ten może pozwolić nauczycielowi
prowadzić zajęcia szkolne z zakresu budowy i zasady działania podstawowych typów
mikroprocesorów, ich zastosowania i współpracy z powszechnie stosowanymi urządzeniami
peryferyjnymi. Będzie on również pomocny w przekazywaniu wiedzy z zakresu podstaw
programowania mikroprocesorów.
W poradniku zamieszczono:
- wymagania wstępne, czyli spis umiejętności jakie uczeń musi posiadać na wstępie kursu
dotyczącego analizowania działania układów mikroprocesorowych,
- cele kształcenia, będące spisem umiejętności jakie uczeń powinien nabyć w wyniku
procesu kształcenia,
- przykładowe scenariusze zajęć,
- propozycje ćwiczeń, które mają na celu wykształcenie u uczniów umiejętności
praktycznych,
- ewaluację osiągnięć ucznia stanowiącą przykładowy element tzw. pomiaru
dydaktycznego,
- literaturę uzupełniającą.
Niniejszy poradnik został opracowany pod kątem kształcenia modułowego. Modułowy
system nauczania oparty jest na zestawie modułów podzielonych na mniejsze elementy 
jednostki modułowe. W przypadku tego poradnika macie Państwo do czynienia z modułem:
 Podstawy mechatroniki i jednostką modułową  Analizowanie działania układów
mikroprocesorowych . Jednostki modułowe, w takim cyklu kształcenia, głównie zawierają
treści kształcenia z zakresu: ogólnozawodowego, wskazówki metodyczne dla nauczyciela
i proponowane metody kontroli osiągnięć uczniów. Zgodnie z założeniami specyfiki takiego
sposobu kształcenia zawodowego istnieje pewna, szczególna kolejność w realizowaniu treści
jednostek modułowych. Należy podkreślić, że realizacja tej jednostki modułowej musi być
poprzedzona zakończeniem realizacji treści jednostki: 311[50].O1.05.  Analizowanie
działania układów analogowych i cyfrowych .
Oferowany Państwu poradnik dla nauczyciela oraz poradnik dla ucznia stanowią
integralną całość. Należy zauważyć, że treści zawarte w poradniku dla ucznia stanowią
jedynie pewien wstęp do dosyć skomplikowanych zagadnień związanych z techniką
mikroprocesorową. Mimo, że zawarte w nim informacje są wybrane spośród wielu różnych
o dużym stopniu trudności, to jednak winny one dać pewną podporę uczniom w trakcie
trwania zajęć. Celowe jest, aby zajęcia dydaktyczne prowadzone były w sali wyposażonej
w stanowiska komputerowe wraz z zestawami do programowania oraz z układami
elektronicznymi (tzw. układami uruchomieniowymi) sprawdzającymi w sposób praktyczny
poprawność funkcjonowania danego programu.
Tematyka poruszanych zagadnień z góry narzuca sposób prowadzenia zajęć. Powinny
one być prowadzone głównie metodą ćwiczeń laboratoryjnych, nie wykluczając i innych
metod aktywizujących.
Formy organizacyjne pracy uczniów mogą być zróżnicowane, począwszy od
samodzielnej pracy uczniów do pracy zespołowej.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
3
2. WYMAGANIA WST
PNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej uczeń powinien umieć:
- opisywać budowę i działanie podstawowych elementów elektronicznych,
- czytać proste schematy elektryczne,
- stosować algebrę Boole a,
- zapisywać liczby w różnych systemach,
- definiować pojęcia: stan wysoki, stan niski,
- omawiać działanie cyfrowych układów kombinacyjnych,
- omawiać działanie cyfrowych układów sekwencyjnych,
- rozróżniać technologie wykonywania układów cyfrowych,
- tworzyć proste algorytmy.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
3. CELE KSZTAA
CENIA
W wyniku realizacji ćwiczeń podanych w poradniku uczeń powinien umieć:
- omówić budowę typowych mikroprocesorów,
- rozpoznać poszczególne elementy wchodzące w skład systemu mikroprocesorowego,
- sklasyfikować mikroprocesory ze względu na ich budowę i zastosowanie,
- napisać proste programy w wybranym języku programowania służące do przesyłu
danych w systemie mikroprocesorowym,
- napisać proste programy w wybranym języku programowania służące do wykonywania
podstawowych operacji matematycznych,
- wykonać czynności związane z procesem asemblacji i ładowania programu do pamięci
procesora.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
5
4. PRZYKA
ADOWE SCENARIUSZE LEKCJI
Scenariusze do zajęć edukacyjnych  Analizowanie działania
układów mikroprocesorowych
Temat: Systemy i kody liczbowe stosowane w układach
mikroprocesorowych
Cel ogólny: Poznanie systemów i kodów liczbowych stosowanych w układach
mikroprocesorowych.
Po zakończeniu zajęć uczeń potrafi:
- wymienić systemy liczbowe stosowane w układach mikroprocesorowych
(w szczególności: binarny i szesnastkowy),
- wymienić kody liczbowe stosowane w układach mikroprocesorowych,
- podać algorytmy zamiany liczby zapisanej w kodzie binarnym na liczbę w kodzie
dziesiętnym i na odwrót,
- podać algorytmy zamiany liczby zapisanej w kodzie szesnastkowym na liczbę w kodzie
dziesiętnym i na odwrót,
- podać algorytmy zamiany liczby zapisanej w kodzie binarnym na liczbę w kodzie
szesnastkowym i na odwrót,
- określić, dlaczego niektóre systemy liczbowe nie są wykorzystywane w układach
mikroprocesorowych,
 określić różnicę występujące między różnymi sposobami kodowania stosowanymi
w układach mikroprocesorowych.
Metody pracy:
 wykład problemowy,
 prezentacja,
 dyskusja.
Środki dydaktyczne:
 rzutnik do folii i foliogramy,
 poradnik dla ucznia.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
Struktura i opis zajęć
Czynności Czynności
Ogniwo Czas [min] nauczyciela ucznia
1. Czynności 1. Przywitanie się Odpowiadają
organizacyjno- z uczniami
-przygotowawcze 2. Sprawdzenie obecności
5 3. Zapoznanie uczniów
z tematem oraz
z głównymi celami lekcji
4. Wpisanie tematu do
dziennika
2. Sprawdzenie Krótkie sprawdzenie Odpowiadają na zadane
przygotowania stopnia opanowania pytania
uczniów do zajęć 10 wiedzy przekazywanej
podczas ostatnich zajęć
3. Realizacja tematu 1. Wykład na temat: 1. Słuchają i zadają
 Systemy liczbowe pytania
2. Rozwiązywanie 2. Rozwiązują podane
przykładowych zadań: ćwiczenia, pytają
a) zamień liczbę 67
zapisaną w kodzie
dziesiętnym na
20 odpowiednią liczbę
w kodzie binarnym
b) zamień liczbę
00110111 zapisaną
w kodzie binarnym na
odpowiednią liczbę
w kodzie dziesiętnym
c) zamień liczbę:
11101101 na liczbę
w kodzie szesnastkowym
3. Prezentacja i dyskusja 3. Oglądają krótką
na temat kodów prezentację, dyskutują
liczbowych
4. Podsumowanie Podsumowanie zajęć 1. Uczniowie
zajęć 8 poprzez przypomnienie sporządzają krótką
najważniejszych celów notatkę z lekcji
lekcji 2. Zadają pytania
5. Zakończenie 1. Podanie uczniom 1. Zapisanie tematu
zajęć tematu pracy domowej: pracy domowej
 Zamień liczbę 457
3 zapisaną w systemie
dziesiętnym na liczbę
w systemie
szesnastkowym
2. Zebranie środków 2. Porządkowanie sali
dydaktycznych
3. Pożegnanie z uczniami
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
Temat: Systemy mikroprocesorowe
Cel ogólny: Poznanie struktury oraz funkcji poszczególnych elementów składowych
systemu mikroprocesorowego.
Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń potrafi:
 opisać budowę i zasadę działania systemu mikroprocesorowego,
 wymienić przykłady zastosowań systemów mikroprocesorowych,
 wyodrębnić i wytłumaczyć cel stosowania dodatkowych elementów systemu
mikroprocesorowego.
Metody pracy:
 wykład informacyjny,
 prezentacja,
 pokaz,
 dyskusja.
Środki dydaktyczne:
 rzutnik do folii i foliogramy,
 model systemu mikroprocesorowego,
 prezentacja multimedialna.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
8
Struktura i opis zajęć
Czynności Czynności
Ogniwo Czas [min] nauczyciela ucznia
1. Czynności 1. Przywitanie się Odpowiadają
organizacyjno- z uczniami
-przygotowawcze 2. Sprawdzenie
5 obecności
3. Zapoznanie uczniów
z tematem oraz
z głównymi celami lekcji
4. Wpisanie tematu do
dziennika
2. Sprawdzenie Krótkie sprawdzenie Odpowiadają na zadane
przygotowania stopnia opanowania pytania
uczniów do zajęć 10 wiedzy przekazywanej
podczas ostatnich zajęć
3. Realizacja 1. Wprowadzenie do 1. Słuchają i zadają
tematu tematu  krótki wykład pytania
2. Prezentacja dotycząca 2. Oglądają prezentację
zasady działania systemu oraz zadają pytania
mikroprocesorowego
3. Pokaz dotyczący 3. Oglądają pokaz oraz
budowy systemu zadają pytania
20 mikroprocesorowego
4. Dyskusja na temat 4. Dyskutują
zastosowania systemów
mikroprocesorowych
w przemyśle
i w urządzeniach
domowego zastosowania
4. Podsumowanie Podsumowanie zajęć 1. Uczniowie
zajęć poprzez przypomnienie sporządzają krótką
8 najważniejszych celów notatkę z lekcji
lekcji 2. Zadają pytania
5. Zakończenie 1. Podanie uczniom 1. Zapisanie tematu
zajęć tematu pracy domowej: pracy domowej
 Wymień trzy przykłady
urządzeń zawierających
3 elektroniczny system
mikroprocesorowy oraz
opisz ich budowę
2. Zebranie środków 2. Porządkowanie sali
dydaktycznych
3. Pożegnanie
z uczniami
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
9
5. ĆWICZENIA
5.1. Mikroprocesory  struktura i charakterystyka
Rozdział ten zawiera podstawowe informacje na temat budowy i działania
mikroprocesora. Również znajdują się w nim wiadomości o systemach i kodach liczbowych
stosowanych w układach mikroprocesorowych. Ważnym aspektem poruszonym w tym
rozdziale są elementy związane z rodzajami pamięci stosowanymi w systemach
mikroprocesorowych oraz sposobami transferu danych pomiędzy procesorami i urządzeniami
peryferyjnymi.
5.1.1. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Liczbę 126, zapisaną w kodzie dziesiętnym, zamień na liczbę w kodzie binarnym oraz
szesnastkowym.
Wskazówki do realizacji
Celem ćwiczenia jest przede wszystkim wyrobienie u uczniów umiejętności  poruszania
się w różnych systemach liczbowych, a w szczególności binarnym i szesnastkowym.
Sposób wykonania ćwiczenia
Uczeń powinien:
1) zanotować podaną liczbę dziesiętną ,
2) znalez
ć jej odpowiednik w systemie binarnym,
3) znalez
ć jej odpowiednik w systemie szesnastkowym.
Zalecane metody nauczania uczenia się:
 wykład informacyjny,
 praca indywidualna ucznia (ćwiczenia).
Środki dydaktyczne:
 rzutnik,
 foliogramy z przykładami zamiany liczb z jednego systemu na inny,
 instrukcje zawierające treść ćwiczenia.
Ćwiczenie 2
Wymień wady i zalety metod przesyłu informacji stosowanych w systemach
mikroprocesorowych.
Wskazówki do realizacji
Celem zaproponowanego ćwiczenia jest stworzenie warunków do samodzielnej pracy
ucznia z literaturą fachową. Znaczącą przeszkodą w przeprowadzeniu zaproponowanego,
w tym przypadku, ćwiczenia jest zgromadzenie odpowiedniej literatury fachowej. Na pewno
pomocne będzie, w tym momencie, wykorzystanie literatury uzupełniającej zamieszczonej
w spisie na końcu poradnika (należy posiłkować się pozycjami 6, 7,8).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
Sposób wykonania ćwiczenia
Uczeń powinien:
1) odnalez
ć w dostarczonych materiałach metody przesyłu informacji stosowane
w systemach mikroprocesorowych,
2) zanotować znalezione metody,
3) wypisać w formie tabeli wady i zalety odnalezionych metod przesyłu informacji.
Zalecane metody nauczania uczenia się:
 instruktaż,
 praca indywidualna ucznia (ćwiczenia).
Środki dydaktyczne:
 literatura zawierająca informacje na temat metod przesyłu informacji stosowanych
w systemach mikroprocesorowych.
5.1.2. Sprawdzian postępów
Tak Nie
Uczeń potrafi:
1) zdefiniować pojęcie mikroprocesor?
2) zdefiniować pojęcie system mikroprocesorowy?
3) scharakteryzować pamięci stosowane w systemach
mikroprocesorowych?
4) zamieniać liczby z jednego systemu na inny system liczbowy?
5) określić różnice (elementy wspólne) pomiędzy szeregowym
i równoległym sposobem przesyłu informacji?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
11
5.2. Podział ogólny i zastosowanie mikroprocesorów
Uczeń w wyniku przeprowadzonego procesu kształcenia powinien znać ogólny podział
mikroprocesorów. W szczególności ich budowę, parametry użytkowe oraz zastosowanie.
Ta część poradnika zawiera ponadto informacje dające uczniom możliwość dokonania
porównania opisywanych własności poszczególnych mikroprocesorów. W przyszłości może
to uczniom umożliwić łatwiejszy i szybszy wybór danego typu mikroprocesora do
konkretnego zastosowania.
5.2.1. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Opisz budowę oraz parametry mikroprocesora AT 89S52.
Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do wykonywania ćwiczenia należy postarać się o kilka
egzemplarzy broszur opisujących podstawowe parametry mikroprocesorów rodziny MCS-51
(najlepiej wykorzystać materiały firmowe takich producentów jak: Atmel, Intel).
Sposób wykonania ćwiczenia
Uczeń powinien:
1) odnalez
ć w otrzymanych materiałach lub na wskazanej stronie internetowej dane
katalogowe szukanego mikroprocesora,
2) narysować schemat obrazujący budowę mikroprocesora,
3) zapisać odpowiednie parametry szukanego mikroprocesora (np. wartość napięcia
zasilającego, temperatura pracy, maksymalna częstotliwość pracy, długość słowa
adresowego).
Zalecane metody nauczania uczenia się:
 instruktaż,
 praca indywidualna ucznia (ćwiczenia).
Środki dydaktyczne:
 literatura dotycząca mikroprocesora AT 89S52,
 zestaw internetowy dający możliwość odnalezienia odpowiednich informacji na
konkretnych stronach internetowych.
Ćwiczenie 2
Wskaż elementy wspólne oraz różnice między mikroprocesorami jednoukładowymi typu
RISC i rodziny MCS -51.
Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do wykonywania ćwiczenia należy postarać się o kilka
egzemplarzy broszur opisujących podstawowe parametry mikroprocesorów rodziny MCS-51
oraz typu RISC (najlepiej wykorzystać materiały firmowe takich producentów jak: Atmel,
Intel).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
12
Sposób wykonania ćwiczenia
Uczeń powinien:
1) odnalez
ć w dostarczonych materiałach charakterystyczne parametry danych mikroprocesorów,
2) odnalez
ć w dostarczonych materiałach opis budowy wewnętrznej porównywanych ze sobą
mikroprocesorów,
3) odnalez
ć w dostarczonych materiałach zastosowania porównywanych ze sobą
mikroprocesorów,
4) wypisać w formie tabeli różnice i podobieństwa występujące między wyszczególnionymi
mikroprocesorami.
Zalecane metody nauczania uczenia się:
 instruktaż,
 praca indywidualna ucznia (ćwiczenia).
Środki dydaktyczne:
 literatura zawierająca informacje na temat mikroprocesorów MCS-51 oraz RISC.
5.2.2. Sprawdzian postępów
Tak Nie
Uczeń potrafi:
1) zdefiniować pojęcie mikrokontroler
2) zdefiniować pojęcie mikroprocesor typu RISC
3) zdefiniować pojęcie mikroprocesor sygnałowy
4) zdefiniować pojęcie mikroprocesor AVR
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
13
5.3. Programowanie mikroprocesorów
Przed przystąpieniem do ćwiczeń związanych z programowaniem mikroprocesorów
należy uświadomić uczniom trzy zagadnienia.
Pierwsze, to fakt, że głównym celem tego kursu jest wyrobienie wśród słuchaczy
umiejętności manualnych związanych z programowaniem mikroprocesorów. Będzie można
zaliczyć do tej części kursu takie aspekty jak: fizyczną obsługę programatora oraz zestawu
uruchomieniowego, obsługę programu nadzorującego pracą programatora, obsługę programu
stosowanego do symulacji pracy procesora.
Drugie, to stworzenie warunków do nabycia podstawowej wiedzy dotyczącej pisania
prostych programów w asemblerze.
Trzecie, to pomoc uczniom w uzyskaniu fachowej wiedzy pozwalającej na obsługę
programu służącego do asemblacji pliku tekstowego.
5.3.1. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Napisz program, którego wynikiem końcowym jest zaświecenie się dwóch diod LED
(wykorzystaj schemat układu uruchomieniowego z rys.1).
Sposób wykonania ćwiczenia
Uczeń powinien:
1) napisać program,
2) sprawdzić program przy wykorzystaniu dowolnego symulatora pracy mikroprocesora,
3) sprawdzić poprawność funkcjonowania mikroprocesora w układzie uruchomieniowym.
Zalecane metody nauczania uczenia się:
 instruktaż,
 praca uczniów w grupach (ćwiczenia laboratoryjne).
Środki dydaktyczne:
 stanowisko do programowania mikroprocesorów,
 program symulacyjny,
 zestaw uruchomieniowy (rys.1).
Ćwiczenie 2
Napisz program, którego wynikiem końcowym jest zaświecenie się i przygasanie jednej
diody LED (wykorzystaj schemat układu uruchomieniowego z rys.1).
Sposób wykonania ćwiczenia
Uczeń powinien:
1) napisać program,
2) sprawdzić program przy wykorzystaniu dowolnego symulatora pracy mikroprocesora,
3) sprawdzić poprawność funkcjonowania mikroprocesora w układzie uruchomieniowym.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
14
Zalecane metody nauczania uczenia się:
 instruktaż,
 praca uczniów w grupach (ćwiczenia laboratoryjne).
Środki dydaktyczne:
 stanowisko do programowania mikroprocesorów,
 program symulacyjny,
 zestaw uruchomieniowy (rys.1).
Ćwiczenie 3
Napisz program, którego wynikiem końcowym jest zaświecenie się jednej diody LED
w wyniku wciśnięcia jednego z przycisków (wykorzystaj schemat układu uruchomieniowego
z rys.1).
Sposób wykonania ćwiczenia
Uczeń powinien:
1) napisać program,
2) sprawdzić program przy wykorzystaniu dowolnego symulatora pracy mikroprocesora,
3) sprawdzić poprawność funkcjonowania mikroprocesora w układzie uruchomieniowym.
Zalecane metody nauczania uczenia się:
 instruktaż,
 praca uczniów w grupach (ćwiczenia laboratoryjne).
Środki dydaktyczne:
 stanowisko do programowania mikroprocesorów,
 program symulacyjny,
 zestaw uruchomieniowy (rys.1).
Ćwiczenie 4
Napisz program, którego wynikiem końcowym jest:
a) zaświecenie diody LED1 po wciśnięciu przycisku P1.0,
b) zaświecenie diody LED2 po wciśnięciu przycisku P1.1 i upływie czasu około 1s,
c) zaświecenie diody LED3 po wciśnięciu przycisku P1.2 i upływie czasu około 2 s
(wykorzystaj schemat układu uruchomieniowego z rys.1).
Sposób wykonania ćwiczenia
Uczeń powinien:
1) napisać program,
2) sprawdzić program przy wykorzystaniu dowolnego symulatora pracy mikroprocesora,
3) sprawdzić poprawność funkcjonowania mikroprocesora w układzie uruchomieniowym.
Zalecane metody nauczania uczenia się:
 instruktaż,
 praca uczniów w grupach (ćwiczenia laboratoryjne).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
Środki dydaktyczne:
 stanowisko do programowania mikroprocesorów,
 program symulacyjny,
 zestaw uruchomieniowy (rys.1).
Ćwiczenie 5
Napisz program służący do zamiany liczby zapisanej w kodzie dziesiętnym na liczbę
zapisaną w kodzie szesnastkowym.
Sposób wykonania ćwiczenia
Uczeń powinien:
1) napisać program,
2) sprawdzić program przy wykorzystaniu dowolnego symulatora pracy mikroprocesora.
Zalecane metody nauczania-uczenia się:
 instruktaż,
 praca uczniów w grupach (ćwiczenia laboratoryjne).
Środki dydaktyczne:
 zestaw komputerowy,
 program symulujący pracę mikroprocesora.
Wskazówki do realizacji ćwiczeń
Uwaga! Poniższe wskazówki dotyczą realizacji zaproponowanych tutaj ćwiczeń, jak
i również wielu innych, związanych z programowaniem mikroprocesorów.
Na wstępie kursu programowania mikroprocesorów nauczyciel powinien podjąć starania
mające na celu zgromadzenie następujących środków dydaktycznych:
 mikroprocesory rodziny MCS-51 (AT 89S52, AT 89C51, AT 89C4051),
 uniwersalny zestaw do programowania wyżej wyszczególnionych procesorów.
Zestaw do programowania winien zawierać: programator, odpowiedni adapter
rozszerzający możliwości funkcjonalne programatora, przewód łączący, zasilacz
stabilizowany, program nadzorujący pracę programatora (zazwyczaj dostarczany wraz
z urządzeniem służącym do programowania - najlepiej pracujący w systemie Windows),
program służący do asemblacji (najczęściej są dostępne programy pracujące w środowisku
DOS  jest to ich duża wada), program służący do symulacji pracy mikroprocesora (mający
możliwość kontroli wszystkich funkcji procesora w trybie rzeczywistym oraz w trybie pracy
krokowej).
Wszelkie zagadnienia związane z programowaniem mikroprocesorów powinny zacząć się
od pisania prostych programów realizujących podstawowe operacje arytmetyczno-logiczne
(ćwiczenie 5).
Aby zajęcia dawały uczniom większą satysfakcję oraz kontrolę nad czynnościami
związanymi z programowaniem każdy napisany przez nich program powinien być
przetestowany za pomocą odpowiedniego symulatora. Poniżej został zamieszczony przykład
(inny niż w ćwiczeniu 5) dotyczący operacji arytmetyczno-logicznych realizowanych przez
procesor:
Przykład
;Program sumujący dwie stałe X1 = 1 oraz X2 = 2
ORG 0H; organizacja pamięci
X1 EQU 1 ; deklaracja stałej X1=1
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
X2 EQU 2 ; deklaracja stałej X2=2
MOV A,#X1 ; wpisanie stałej X1 do akumulatora
ADD A,#X2 ; dodanie do zawartości akumulatora stałej X2
MOV R1,A ; wprowadzenie wyniku sumowania do rejestru R1
END ; koniec programu
Dla przyszłego programisty ważna jest umiejętność konstruowania algorytmów
z zastosowaniem zwłok czasowych. Istnieją tu dwie możliwości. Pierwsza, trudniejsza,
polegająca na zaangażowaniu wewnętrznych liczników mikroprocesora (poniżej odpowiedni
przykład).
Przykład
ORG 0H
LCALL TIMER5s
;TIMER 5s
LJMP $; zostań w tej linii
TIMER5s:
MOV TMOD,#00010001B ;tryb pracy - licznik 16 bitowy
MOV R1,#100
MOV TH1,#00111100B ;wpisanie początkowej wartości TH1 do rejestru licznika T1
MOV TL1,#10110000B ;wpisanie początkowej wartości TL1 do rejestru licznika T1
PETLA3:
SETB TR1; uruchomienie licznika
PETLA4:
JNB TF1,PETLA4
CLR TR1
MOV TH1,#00111100B
MOV TL1,#10100101B
CLR TF1
DJNZ R1,PETLA3
RET
END
Druga metoda, o wiele prostsza, polega na wykorzystaniu odpowiednio
 zagnieżdżonych instrukcji skoków zmniejszających lub zwiększających użyte argumenty
(poniżej odpowiedni przykład).
Przykład
Opóz
nienie 1ms
ORG 0H
LCALL DEL1ms
SJMP $
DEL1ms:
MOV R2,#248
SKOK1:
NOP
NOP
DJNZ R2,SKOK1
NOP
NOP
NOP
RET
END
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
17
Kolejnym etapem podczas nauki programowania mikroprocesorów może być poruszenie
problemów związanych z pisaniem programów aktywnie wykorzystujących zestawy
uruchomieniowe (tak jak w proponowanym ćwiczeniu 1,2,3,4). W tym momencie należy
również wziąć pod uwagę stopniowanie trudności w następujących kolejno po sobie
zajęciach.
Zajęcia należy rozpocząć od pisania programów związanych z obsługą portów
równoległych procesora (przykładowe zadanie mogłoby brzmieć jak zaproponowane
ćwiczenie 2 lub następująco: Napisz i zasymuluj fizycznie pracę procesora, który
powodowałby świecenie i przygasanie, z odstępem 0,5 s, diody LED podłączonej do portu
P1). Następnie można poruszyć tematykę związaną z obsługą pojedynczego klawisza
dołączonego do mikroprocesora oraz wykorzystać tak otrzymane narzędzie do napisania
programu pozwalającego na zaświecenie odpowiedniej diody LED po wciśnięciu
konkretnego klawisza (ćwiczenie 3,4).
Gdy nauczyciel zrealizuje powyższe zagadnienia, w dalszym etapie może rozwijać tematykę
programowania związaną z:
 obsługą klawiatury alfanumerycznej,
 obsługą wyświetlacza siedmiosegmentowego LED,
 obsługą wyświetlacza LCD,
 obsługą portu szeregowego RS,
 obsługą systemu przerwań.
Powyższe zagadnienia, o dość dużym stopniu trudności, mogą być uznawane za wiedzę
jaką uczeń winien posiadać na wyższą ocenę (bardzo dobrą lub celującą).
5.3.2. Sprawdzian postępów
Tak Nie
Uczeń potrafi:
1) zdefiniować pojęcie asembler
2) wymienić podstawowe rozkazy asemblera
3) zdefiniować pojęcie zestaw uruchomieniowy
4) zdefiniować pojęcie programator
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
18
+5V
10k&!
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
AT 89S52
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
+5V
10źF
Reset
10k&!
12 MHz
2x33pF
+5V
P1.0 P1.1 P1.2
LED3
LED2
3X510&!
LED1
3X10k&!
3XBC238
Rys. 1. Schemat  zestawu uruchomieniowego
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
6. EWALUACJA OSI
GNI
Ć UCZNIA
Przykłady narzędzi pomiaru dydaktycznego
Test 1
Test dwustopniowy do jednostki modułowej  Analizowanie działania
układów mikroprocesorowych
Test składa się z 9 pytań. Wszystkie pytania są z poziomu podstawowego. Umiejętności
związane ze stosowaniem wiadomości wykorzystywanych w sytuacjach problemowych są
sprawdzane przy wykorzystaniu, zamieszczonego pod koniec poradnika, proponowanego
testu typu  próba pracy .
Punktacja zadań: 0 lub 1 punk
Za każdą poprawnie zakreśloną odpowiedz
uczeń otrzymuje po jednym punkcie.
Zła odpowiedz
lub jej brak jest równoznaczna z otrzymaniem przez ucznia 0 punktów.
Uczeń może uzyskać maksymalnie 9 punktów.
Proponuje się następujące normy wymagań  uczeń otrzyma następujące
oceny szkolne:
 niedostateczny 1 3 punktów
 dopuszczający 4 punkty
 dostateczny 6 5 punktów
 dobry 8 7 punktów
 bardzo dobry 9 punktów
Klucz odpowiedzi: 1. a, 2. b, 3. c, 4. c, 5. b, 6. d, 7. a, 8. a, 9. c
Plan testu
Poprawna
Nr Cel operacyjny Kategoria Poziom
odpowiedz

zad. (mierzalne osiągnięcia ucznia) celu wymagań
1 Sprawdzenie czy uczeń zapamiętał pojęcie
A P a
mikroprocesor
2 Sprawdzenie czy uczeń potrafi wymienić cechy
A P b
systemu mikroprocesorowego
3 Sprawdzenie czy uczeń potrafi zidentyfikować
cechy pamięci stosowanych w układach A P c
mikroprocesorowych
4 Sprawdzenie czy uczeń zapamiętał pojęcie stos A P c
5 Sprawdzenie czy uczeń potrafi podać różnice
występujące w transferach danych stosowanych B P b
w systemach mikroprocesorowych
6 Sprawdzenie czy uczeń potrafi rozpoznać
urządzenia wchodzące w skład struktury A P d
mikroprocesora
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
20
7 Sprawdzenie czy uczeń zapamiętał pojęcie
A P a
przerwanie
8 Sprawdzenie czy uczeń zapamiętał pojęcie
A P a
asembler
9 Sprawdzenie czy uczeń zapamiętał pojęcie
A P c
programator
Przebieg testowania
Instrukcja dla nauczyciela
1. Na rozwiązanie testu przewidziano 30 minut.
2. Powinieneś ustalić wraz z uczniami termin testu, uwzględniając przy tym
wewnątrzszkolny system oceniania.
3. Sprawdz
, odpowiednio wcześnie, stan liczbowy klasy i przygotuj dla wszystkich
odpowiednią liczbę zadań testowych, instrukcji dla ucznia oraz kart odpowiedzi.
4. W celu przeprowadzenia wiarygodnego sprawdzianu osiągnięć stwórz swoim uczniom warunki
do samodzielnego pisania testu.
5. Czytając instrukcję dla ucznia wytłumacz uczniom poszczególne jej punkty.
6. Sprawdz
czy uczniowie zrozumieli wszystkie punkty wchodzące w skład instrukcji dla ucznia.
7. Podaj propozycje norm wymagań na poszczególne oceny.
8. Dopilnuj przewidzianego czasu na przeprowadzenie testu.
9. Pamiętaj o analizie wyników testu (klucz odpowiedzi, statystyka poszczególnych grup
ocen, statystyka stopnia trudności poszczególnych pytań).
Instrukcja dla ucznia
1. Sprawdz
kompletność otrzymanych formularzy (powinieneś otrzymać: instrukcję dla ucznia,
kartę
odpowiedzi, zestaw pytań testowych).
2. Zapoznaj się z otrzymanymi dokumentami.
3. Otrzymany przez Ciebie test składa się z 9 pytań. Do każdego pytania dołączono
po cztery odpowiedzi, z których tylko jedna jest poprawna.
Za każdą poprawnie zakreśloną odpowiedz
otrzymujesz po jednym punkcie.
Zła odpowiedz
lub jej brak jest równoznaczne z otrzymaniem przez Ciebie 0 punktów.
Maksymalnie możesz uzyskać 9 punktów.
4. Przed przystąpieniem do udzielania odpowiedzi podpisz imieniem i nazwiskiem
otrzymaną kartę odpowiedzi.
5. Odpowiedzi udzielaj na otrzymanej karcie odpowiedzi stawiając w odpowiedniej rubryce znak X .
6. W momencie gdy stwierdzisz, że zakreślona odpowiedz
nie jest poprawna, możesz dokonać
korekty zaznaczając błędną odpowiedz
kółkiem, a przy dobrej odpowiedzi ponownie postaw znak X .
7. W przypadku gdy nauczyciel stwierdzi niesamodzielność w rozwiązywaniu przez Ciebie
zadań testowych, stracisz możliwość uzyskania oceny pozytywnej.
8. Na rozwiązanie zadań testowych przewidziano 30 minut.
9. W przypadku jakichkolwiek wątpliwości poproś o pomoc nauczyciela.
Powodzenia!
Materiały dla ucznia:
- instrukcja dla ucznia,
- zestaw pytań testowych,
- karta odpowiedzi.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
21
ZESTAW ZADAC
TESTOWYCH
1. Co to jest mikroprocesor?
a) układ scalony, którego funkcjonowanie jest sterowane pobieranymi z pamięci rozkazami,
b) układ scalony o wielkiej skali integracji,
c) układ scalony sterujący małymi procesami przemysłowymi,
d) układ scalony, na którego funkcjonowanie nie może wpływać jego użytkownik.
2. System mikroprocesorowy jest to:
a) układ scalony przetwarzający sygnały cyfrowe,
b) mikroprocesor wraz z dodatkowymi elementami zewnętrznymi, z którymi on współpracuje,
c) mikroukład sterowany pobieranymi z zewnątrz rozkazami,
d) sieć przewodów łączących dwa mikroprocesory.
3. Pamięć ROM jest pamięcią:
a) którą można programować i kasować elektrycznie,
b) którą można kasować promieniowaniem ultrafioletowym,
c) którą można tylko czytać,
d) której zawartość jest bezpowrotnie tracona po wyłączeniu napięcia zasilającego.
4. Stosem nazywamy:
a) zestaw baterii tworzących akumulator,
b) pamięć typu FLASH,
c) szczególny rodzaj pamięci  tzw. pamięci książkowej,
d) dodatkową pamięć występującą w systemie mikroprocesorowym.
5. Zastosowanie szeregowej transmisji danych:
a) powoduje zwiększenie szybkość transferu informacji,
b) powoduje zmniejszenie szybkość transferu informacji,
c) powoduje zwiększenie podatność transferu informacji na zakłócenia zewnętrzne,
d) pozwala na przekaz informacji na niewielkie odległości.
6. Akumulator jest to:
a) ogniwo cynkowo-węglowe,
b) bateria podtrzymująca napięcie w systemie mikroprocesorowym.
c) pamięć typu EEPROM.
d) główny rejestr wewnętrzny mikroprocesora przechowujący wszelkie wyniki
przeprowadzanych operacji arytmetyczno-logicznych.
7) Przerwanie jest to:
a) zawieszenie wykonywania aktualnego programu na rzecz wykonania programu o wyższym
priorytecie
b) inaczej próbkowanie, czyli testowanie stanu wejść mikrokontrolera.
c) zawieszenie wykonywania danego programu oraz wstrzymanie pracy mikroprocesora.
d) reset procesora w chwili braku sygnałów pochodzących z zewnątrz.
8) Asembler jest to:
a) język programowania mikroprocesora.
b) pamięć wewnętrzna mikroprocesora
c) zestaw operacji arytmetyczno-geometrycznych wykonywanych przez procesor.
d) program zapisany w systemie binarnym.
9) Programator jest to:
a) urządzenie służące do sprawdzania programów napisanych w asemblerze.
b) element systemu mikroprocesorowego.
c) urządzenie służące do programowania mikroprocesorów.
d) układ nadzorujący sekwencyjne wykonywanie instrukcji wchodzących w skład danego
programu.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
KARTA ODPOWIEDZI
Imię i nazwisko ...............................................................................
Analizowanie działania układów mikroprocesorowych
Zakreśl poprawną odpowiedz
.
Nr
Odpowiedz
Punkty
zadania
1 a b c d
2 a b c d
3 a b c d
4 a b c d
5 a b c d
6 a b c d
7 a b c d
8 a b c d
9 a b c d
Razem:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
Test typu  próba pracy
Zadanie
Napisz program, którego wynikiem końcowym jest zaświecenie się i przygasanie diody
LED oznaczonej numerem 2 w wyniku przyciśnięcia dostępnych przycisków, w odpowiedni
sposób i w odpowiedniej kolejności:
- P1.0 raz,
- P1.1 dwa razy,
- P1.2 trzy razy.
Zaprogramuj odpowiedni mikroprocesor oraz sprawdz
poprawne działanie programu
w układzie uruchomieniowym pokazanym na rys1.
Objaśnienia
Próba pracy jest wykonywana przez ucznia w sposób samodzielny. Rola nauczyciela
sprowadza się do obserwacji poszczególnych czynności ucznia oraz zapisywania ich skutku
w odpowiedniej karcie (arkuszu) obserwacji. Nauczyciel może reagować jedynie,
w przypadku, gdy uczeń w rażący sposób naruszy zasady BHP lub stworzy podejrzenie, że
wykonuje zadanie w sposób niesamodzielny. Przewidziany czas trwania próby pracy wynosi
60 minut. W przypadku grupy liczącej 15 osób, liczbie stanowisk równej 5 oraz przy
założeniu, że jednocześnie zdaje 5 uczniów otrzymamy łączny czas trwania testu równy 180
minut.
Uczeń zalicza zadanie w przypadku uzyskania 75% możliwych do osiągnięcia punktów.
Arkusz obserwacji
Czynność wykonana  1 punkt,
Czynność nie wykonana  0 punktów
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
24
Lp. Czynności oceniane Punktacja Liczba
punktów
I Planowanie
Sporządzanie harmonogramu prac.
1
Harmonogram ma zawierać:
 napisanie programu,
 asemblacja programu,
 symulacja programowa,
6
 połączenie zestawu służącego do programowania,
 zaprogramowanie mikroprocesora,
 sprawdzenie programu w warunkach rzeczywistych
za pomocą układu uruchomieniowego.
Sporządzanie wykazu urządzeń i sprzętu potrzebnego do wykonania
2
zadania.
Wykaz powinien zawierać:
 zestaw komputerowy,
5
 programator,
 zasilacz,
 zestaw uruchomieniowy,
- oprogramowanie.
II. Organizowanie
Zgromadzenie i rozmieszczenie urządzeń i sprzętu potrzebnego do
1
wykonania zadania.
Uczeń powinien zgromadzić:
 zestaw komputerowy,
5
 programator,
 zasilacz,
 zestaw uruchomieniowy,
- oprogramowanie.
Sprawdzenie przez ucznia stanu technicznego urządzeń i sprzętu
2 1
przeznaczonego do wykonania zadania
III. Wykonywanie
Uczeń otrzymuje punkt w przypadku, gdy poprawnie wykonał
1 1
czynności związane z połączeniem zestawu służącego do
programowania.
Uczeń otrzymuje punkt w przypadku, gdy poprawnie napisał program.
2 1
Uczeń otrzymuje punkt w przypadku, gdy poprawnie przeprowadził
3 1
symulację programu.
Uczeń otrzymuje punkt w przypadku, gdy poprawnie przeprowadził
4 1
proces asemblacji.
Uczeń otrzymuje punkt w przypadku, gdy poprawnie wykonał
5 1
czynności związane z programowaniem mikroprocesora.
Uczeń otrzymuje punkt w przypadku, gdy skontrolował poprawność
6 1
napisanego programu za pomocą układu uruchomieniowego.
Uczeń otrzymuje punkt w przypadku, gdy utrzymuje ład oraz porządek
7 1
na swoim stanowisku pracy.
Uczeń otrzymuje punkt w przypadku, gdy uporządkował swoje
8 1
stanowisko pracy.
IV. Prezentowanie
Uczeń uzyskuje punkt, jeżeli uzasadnił sposób wykonania zadania.
1 1
Uczeń uzyskuje punkt, jeżeli ocenił jakość wykonanego zadania.
2 1
SUMA PUNKTÓW 27
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
7. LITERATURA
1. Barlik R. Nowak M.: Układy sterowania i regulacji urządzeń energoelektronicznych.
WSiP, Warszawa 1998
2. Dokumentacja techniczna firmy ATMEL 2003 (www.atmel.com)
3. Dokumentacja techniczna firmy Hitachi 1999 (www.hitachi.com)
4. Dokumentacja techniczna firmy INTEL 2005 (www.intel.com)
5. Gałka Piotr Gałka Paweł.: Podstawy programowania mikrokontrolera 8051.
Wyd.  MIKOM , Warszawa 2005
6. Jamniczek J., Stępień A.: Systemy mikroprocesorowe. Laboratorium systemów
mikroprocesorowych cz. I i II. Wydawnictwo Elektronicznych Zakładów Naukowych,
Wrocław 1995
7. Niederliński A.: Mikroprocesory, Mikrokomputery, Mikrosystemy Wyd II WSiP,
Warszawa 1988
8. Rydzewski A., Sacha K.: Mikrokomputer. Elementy, budowa, działanie SIGMA,
Warszawa 1987
9. Rydzewski A.: Mikrokomputery jednoukładowe rodziny MCS-51.
WNT, Warszawa 1999
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26