DSM-51
Dydaktyczny System Mikroprocesorowy
Środek dydaktyczny zalecany przez Ministra Edukacji Narodowej do nauczania przedmiotu pracownia systemów
mikroprocesorowych w zawodzie technik elektronik na poziomie technikum i szkoły policealnej. Numer w zestawie 2/95.
Budowa systemu:
" 8 linii wejść analogowych
" mikrokontroler 80C51 (zegar 11.059 MHz)
" 1 linia wyjścia analogowego
" watchdog
" pamięć: EPROM 32 kB, RAM 32 kB
Oprogramowanie:
" dekoder adresów - GAL16V8
" Wbudowany w system edytor i asembler umożliwia-
" sterownik przerwań - GAL16V8
jÄ…ce pracÄ™ bez komputera. Przygotowane programy
" sygnalizatory: LED, buzzer
można uruchamiać w systemie w trybie pracy ciągłej
" wyświetlacz LED (6 cyfr)
lub krokowej z monitorowaniem zawartości reje-
" wyświetlacz LCD (2 x 16)
strów mikroprocesora na wyświetlaczu ciekłokrysta-
licznym.
" klawiatura przeglÄ…dana sekwencyjnie
" Oprogramowanie na komputer umożliwiające asem-
" klawiatura matrycowa (2 x 8)
blację, przesyłanie i uruchamianie programów w sys-
" 2 kanały RS232
temie w trybie pracy ciągłej lub krokowej z możli-
" 24 linie wejść/wyjść cyfrowych
wością śledzenia zawartości rejestrów procesora na
" 2 linie wejść cyfr. izolowanych galwanicznie
ekranie monitora.
" 2 linie wyjść cyfr. izolowanych galwanicznie
© 2005 MicroMade DSM-51.KK.02 DSM-51
Przeznaczenie systemu DSM-51 " wejść/wyjść cyfrowych sterowanych bezpośrednio
przez porty mikrokontrolera oraz linii obsługiwanych
System może być wykorzystywany samodzielnie lub
przez układ 8255,
wraz z komputerem. Jeżeli system pracuje bez połączenia
" łącza szeregowego RS232 sterowanego sprzętowo
z komputerem, umożliwia wpisywanie i uruchamianie
przez 8051 oraz łącza obsługiwanego programowo.
krótkich programów w asemblerze mikrokontrolera 8051.
System jest wyposażony w szereg złącz:
Przy połączeniu z komputerem możliwości systemu zna-
cznie wzrastajÄ….
" wejść/wyjść cyfrowych,
Na etapie opracowywania przyjęto, że powstający system " wejść/wyjść analogowych,
ma w jak najprostszy sposób umożliwiać:
" wejść/wyjść izolowanych galwanicznie,
" poznanie zasad budowy systemów mikroprocesoro- " dwu kanałów RS232.
wych,
Złącza te umożliwiają sterowanie modelami różnych
" nauczanie od podstaw programowania mikroproceso- urządzeń, komunikowanie się z innymi systemami mikro-
rów, procesorowymi i komputerami.
" nauczanie metod sterowania różnorodnych układów
Dydaktyczny System Mikroprocesorowy DSM-51 umoż-
stanowiących otoczenie mikroprocesorów,
liwia wykonywanie zadań o różnorodnym poziomie trud-
" budowanie i uruchamianie różnych układów sterowa- ności: od krótkich programów obsługujących diodę
świecącą poprzez obsługę wyświetlaczy i klawiatur aż do
nych przez systemy mikroprocesorowe.
złożonych programów sterujących modele rzeczywistych
Z programowaniem mikroprocesorów na poziomie
urządzeń.
asemblera najłatwiej się spotkać przy budowie różnego
rodzaju sterowników stosowanych zarówno w przemyśle
System jest w całości przykryty przezroczystą płytką wy-
jak i w sprzęcie powszechnego użytku. Ponieważ, w cza- konaną z pleksi, co zabezpiecza go przed przypadkowym
sie projektowania systemu DSM-51, najpopularniejsze
uszkodzeniem oraz niepożądanymi manipulacjami ze
były mikrokontrolery z rodziny 8051, więc wybór pro- strony  dociekliwych uczniów, umożliwiając jednocze-
cesora był oczywisty. Mimo upływu lat i powstania wielu
śnie swobodną obserwację elementów systemu.
nowych mikrokontrolerów, mikrokontrolery z rodziny
8051 nadal są chętnie wykorzystywane w budowie no- Warianty wykorzystania systemu
wych urządzeń.
Dydaktyczny System Mikroprocesorowy DSM-51 może
Poza tym, przed powstającym systemem postawiono pew- być stosowany samodzielnie lub we współpracy z kom-
ne wymagania zwiÄ…zane ze specyfikÄ… jego eksploatacji w
puterem.
warunkach szkolnych:
System DSM-51 jest wyposażony w mechanizm umoż-
" system powinien być odporny na bezmyślne działania liwiający uruchamianie oprogramowania w pamięci RAM
użytkownika, systemu. Dzięki temu nie jest potrzebne żadne dodatkowe
wyposażenie, a uruchamianie oprogramowania nie wy-
" uruchamianie programów nie może wymagać wymia-
maga ani ciągłego programowania i wymieniania pamięci
ny pamięci EPROM czy użycia symulatora.
EPROM, ani stosowania symulatora pamięci EPROM.
Wyposażenie systemu DSM-51
System DSM-51 umożliwia wpisywanie i uruchamianie
Próba spełnienia wszystkich wymienionych założeń do- krótkich programów bez konieczności korzystania z kom-
prowadziła do powstania Dydaktycznego Systemu Mikro- putera. Jest to możliwe dzięki wbudowaniu w system
procesorowego DSM-51.
specjalizowanego edytora kodu z
ródłowego programu i
prostego asemblera. Wpisywanie kolejnej linii kodu pro-
System DSM-51 jest uniwersalnym sterownikiem rozbu-
gramu polega na wybraniu z menu mnemonika rozkazu,
dowanym o szereg elementów zewnętrznych, które są
wybraniu zestawu jego parametrów i określeniu ich war-
przykładami zarówno układów komunikacji z użytkow-
tości. W treści programu można wstawiać etykiety, które
nikiem, jak i układów sterowanych przez system. Po-
następnie są wykorzystywane przy określaniu adresów
nieważ w praktycznych zastosowaniach spotyka się różne
skoków.
układy spełniające podobne funkcje, system DSM-51 zo-
stał wyposażony w układy będące alternatywnymi roz- Tak przygotowany program można następnie uruchomić
wiÄ…zaniami tego samego problemu.
w trybie pracy ciągłej lub krokowej.
DSM-51 umożliwia między innymi naukę oprogramo- Wyposażenie pojedynczego stanowiska laboratoryjnego
wania zarówno:
przewidzianego do pracy z systemem DSM-51 dodatko-
wo w komputer daje dużo większe możliwości wykorzys-
" wyświetlacza 7-segmentowego wymagającego sek-
tania systemu. Kody z
ródłowe programów są wówczas
wencyjnego sterowania oraz wyświetlacza ciekłokry-
edytowane na komputerze i przechowywane na dysku.
stalicznego sterowanego przez wbudowany sterownik,
Umożliwia to pisanie i uruchamianie znacznie bardziej
" klawiatury przeglÄ…danej sekwencyjnie oraz klawiatury
złożonych programów. Możliwa jest poza tym szybka
matrycowej odczytywanej równolegle,
zmiana uruchamianego programu. PracÄ™ z pomocÄ… kom-
© 2005 MicroMade DSM-51.KK.02 DSM-51
putera należy traktować jako podstawowy sposób wyko- Modele rzeczywistych urządzeń
rzystania systemu DSM-51.
System mikroprocesorowy steruje zwykle jakimÅ› urzÄ…-
Uruchamianie programu użytkownika w systemie DSM-
dzeniem. Do systemu są, w związku z tym, podłączone
51 w przypadku korzystania z pomocy komputera składa
różne czujniki i elementy wykonawcze tego urządzenia.
się z następujących kroków:
W typowej aplikacji na podstawie informacji z czujników
system steruje odpowiednio elementami wykonawczymi
" przygotowanie kodu z
ródłowego programu w postaci
urządzenia. Sposób sterowania jest określony przez za-
pliku ASCII,
warty w systemie program.
" asemblacja programu,
Dydaktyczny System Mikroprocesorowy DSM-51 jest
" przesłanie wynikowego programu (.hex) do systemu
wyposażony w szereg złącz. Umożliwiają one podłącza-
DSM-51 i jego uruchomienie.
nie do systemu różnych modeli rzeczywistych urządzeń
Przewidziano również możliwość uruchamiania programu
sterowanych przez systemy mikroprocesorowe.
w systemie DSM-51 w trybie pracy krokowej pod kontro-
lą monitora zawartego w programie dsm51.exe. Przy ta- Pewna liczba modeli urządzeń zewnętrznych znajduje się
kiej pracy na ekranie komputera można śledzić zawartość
w ofercie firmy MicroMade, inne mogą być wykony-
poszczególnych rejestrów procesora czy fragmentów pa- wane w ramach prac dyplomowych, czy pracowni pro-
mięci RAM systemu, obserwując jednocześnie efekty
blemowych.
pracy programu w systemie DSM-51. Praca w tym trybie
Modele układów sterowanych przez DSM-51:
jest stosowana przede wszystkim w celu wyszukiwania
M-01 - Skrzyżowanie,
błędów w uruchamianym programie.
M-02 - Tester diod i tranzystorów,
Program nauczania
M-03 - Licznik obiektów,
Wraz z Dydaktycznym Systemem Mikroprocesorowym
M-04 - Zegar czasu rzeczywistego,
DSM-51 jest dostarczany, opracowany przez firmÄ™
M-05 - Wyjście do drukarki Centronix,
MicroMade, podręcznik nauczania systemów mikropro-
M-06 - Tyrystorowy regulator oświetlenia,
cesorowych oparty na DSM-51: "Podstawy programowa-
nia mikrokontrolera 8051. Pracownia systemów mikro- M-07 - Interface sieci RS485,
procesorowych na bazie DSM-51.", MIKOM, Warszawa.
M-08 - Czytnik kart magnetycznych,
Podręcznik ten zawiera szereg lekcji opracowanych z
M-09 - Równia pochyła,
myślą o nauczaniu systemów mikroprocesorowych od po-
M-10 - Miernik i regulator temperatury.
dstaw. W kolejnych lekcjach omawiane są poszczególne
zagadnienia zwiÄ…zane z programowaniem mikrokon-
Pakiety prototypowe i minimoduł
trolera 8051. Lekcje zostały ułożone według narastają-
W ofercie firmy MicroMade znajdują się również pa-
cego stopnia trudności omawianych zagadnień.
kiety prototypowe oparte na mikrokontrolerze 80C51
Lekcje zawierają wiele przykładowych programów, które
zgodne programowo z DSM-51:
sÄ… przeznaczone do uruchamiania na Dydaktycznym Sys-
DSM51-PP - pakiet prototypowy zgodny z DSM-51
temie Mikroprocesorowym DSM-51. Dla ułatwienia zro-
zumienia funkcjonowania poszczególnych programów
DSM51-PPL - pakiet prototypowy zgodny z DSM-51
większość przykładów z lekcji 1 oraz wybrane przykłady z wyświetlaczem LCD i wewnętrz-
z innych lekcji sÄ… zilustrowane schematami ich algoryt- nym asemblerem.
mów.
Pakiety prototypowe to płytki drukowane o rozmiarach
Każdy z przykładów jest szczegółowo omówiony tak, aby 16 x 10 cm, które zawierają system mikroprocesorowy
rola każdego rozkazu była jasna. oraz obszar prototypowy przeznaczony do montowania
układów użytkownika.
Każda lekcja jest uzupełniona zestawem odpowiednich
zadań oraz wskazówkami w jaki sposób te zadania roz- Wiedza zdobyta w oparciu o DSM-51 umożliwia samo-
wiązać. dzielne wykonanie sterownika mikroprocesorowego. Jed-
nak wykorzystanie pakietu prototypowego pozwala unik-
W systemie DSM-51 mikrokontroler 8051 otoczony jest
nąć czasochłonnego i skomplikowanego projektowania
wieloma różnorodnymi układami i dzięki temu program
płytki drukowanej systemu mikroprocesorowego.
nauczania pozwala na całościowe opanowanie wszystkich
zagadnień związanych z budową i oprogramowaniem sy-
Oprogramowanie
stemów mikroprocesorowych.
Dydaktyczny System Mikroprocesorowy DSM-51 zawie-
Dodatkowe modele układów, które mogą być podłączane
ra oprogramowanie systemowe, którego zadaniem jest
do systemu DSM-51 pozwalają zaznajomić się ze sposo-
umożliwienie użytkownikowi uruchamiania jego progra-
bami powiązania konkretnych urządzeń zewnętrznych z
mów, bez konieczności programowania w tym celu pa-
systemem mikroprocesorowym.
mięci EPROM. Oprogramowanie to zawarte jest w pa-
mięci EPROM systemu i pozwala na wykorzystanie
DSM-51 we współpracy z komputerem lub bez.
© 2005 MicroMade DSM-51.KK.02 DSM-51
Przy współpracy z komputerem oprogramowanie systemu 2. Mikroprocesory
umożliwia następujące operacje:
2.1 Wiadomości podstawowe
" przesłanie programu użytkownika z komputera do
2.2. Mikrokontroler 8051
pamięci RAM systemu
3. Dydaktyczny system mikroprocesorowy
" uruchomienie tak załadowanego programu w trybie
3.1. Przeznaczenie systemu DSM-51
pracy ciągłej (program użytkownika przejmuje pełną
3.2. Wyposażenie systemu DSM-51
kontrolÄ™ nad systemem)
3.3. Architektura systemu DSM-51
" uruchomienie programu użytkownika pod kontrolą
monitora (w trybie pracy krokowej) umożliwia wyko-
3.4. Oprogramowanie
nywanie programu ze śledzeniem jego pracy na ekra-
3.5. Uruchomienie systemu
nie komputera.
3.6. Uruchamianie programów bez pomocy komputera
Przy wykorzystaniu systemu DSM-51 bez komputera je-
3.7. Praca z systemem DSM-51 z wykorzystaniem kom-
go oprogramowanie umożliwia:
putera
" wprowadzenie (edycję) programu użytkownika w
4. Programowania mikrokontrolera 8051
asemblerze z wykorzystaniem klawiatury systemu
(odbywa siÄ™ to na zasadzie wyboru z kolejnych menu)
Lekcja 1: Linie wejść/wyjść mikrokontrolera
" uruchomienie wprowadzonego programu w trybie
Lekcja 2: Porty mikrokontrolera
pracy ciągłej
Lekcja 3: Pamięć wewnętrzna RAM
" uruchomienie programu w trybie pracy krokowej z
Lekcja 4: Proste operacje arytmetyczne
możliwością obserwacji zawartości rejestrów mikro-
Lekcja 5: Stos
kontrolera na wyświetlaczu LCD.
Poza tym, w pamięci EPROM systemu DSM-51 zostały Lekcja 6: Wyświetlacz 7-segmentowy
umieszczone podprogramy, które mają ułatwić początku-
Lekcja 7: Klawiatura przeglÄ…dana sekwencyjnie
jącemu użytkownikowi posługiwanie się systemem. Pod-
Lekcja 8: Klawiatura matrycowa
programy te obsługują wyświetlacz LCD, klawiaturę, ge-
Lekcja 9: Wyświetlacz alfanumeryczny LCD
nerują opóz
nienia czasowe oraz wykonujÄ… kilkubajtowe
operacje mnożenie i dzielenia. Lekcja 10: Dekoder adresów
Razem z systemem DSM-51 dostarczana jest płyta CD z Lekcja 11: Timery mikrokontrolera
programem instalacyjnym, który na komputerze instaluje:
Lekcja 12: System przerwań 8051
" oprogramowanie przewidziane do uruchamiania na
Lekcja 13: Sterownik transmisji szeregowej
komputerze, które pozwala na asemblację, uruchamia-
Lekcja 14: Programowa realizacja transmisji
nie, monitorowanie programów dla DSM-51
Lekcja 15: Sterownik przerwań DSM-51
" kody z
ródłowe przykładowych programów dla
Lekcja 16: Układ transmisji równoległej 8255
DSM-51
Lekcja 17: Przetwarzanie A/C i C/A
" zestaw programów wchodzących w skład kolejnych
lekcji dotyczÄ…cych programowania mikrokontrolera
Lekcja 18: Układ WATCHDOG
8051
Lekcja 19: Pamięć EEPROM
" programy związane z poszczególnymi modelami urzą-
Lekcja 20: Zegar czasu rzeczywistego
dzeń zewnętrznych
Dodatki
" pliki tekstowe uzupełniające opis poszczególnych pro-
A. Rozkazy mikrokontrolera 8051
gramów.
B. Rejestry specjalne 8051
Zawartość podręcznika
C. Podprogramy w pamięci EPROM systemu DSM-51
Dostarczony wraz z systemem DSM-51 podręcznik:  Po-
D. UrzÄ…dzenia we/wy DSM-51
dstawy programowania mikrokontrolera 8051. Pracownia
E. Układ transmisji równoległej 8255
systemów mikroprocesorowych na bazie DSM-51. ,
MIKOM, Warszawa (300 stron) zawiera:
F. Układ HD44780 - sterownik wyświetlacza LCD
Wstęp
G. Ograniczenia pracy krokowej DSM-51
SÅ‚owniczek
H. Schemat blokowy DSM-51
1. Mikroprocesor - ależ to proste!
© 2005 MicroMade DSM-51.KK.02 DSM-51