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Lecture 7 7-Segment LED controller using u-controller

Lecture 7 7-Segment LED controller using u-controller. 2007/11/02 Prof. C.M. Kyung. Experimental Goal. GOAL is to get familiar with.. Intel 8051 microcontroller The concept of interrupt & timer/counter COMPACT51 experimental board for 8051 KEIL uVisionII. Introduction.

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Presentation Transcript

  1. Lecture 7 7-Segment LED controller using u-controller 2007/11/02 Prof. C.M. Kyung

  2. Experimental Goal • GOAL is to get familiar with.. • Intel 8051 microcontroller • The concept of interrupt & timer/counter • COMPACT51 experimental board for 8051 • KEIL uVisionII

  3. Introduction • About Microcontroller • Embedded computer로 소형이면서 단독기기 제어에 적합하다 • CPU(Microprocessor) + Memory Unit + I/O Unit + Interface 기능 • Single chip으로 다양하고 고성능의 기능을 얻을 수 있다 • 산업용 제어분야, 계측기기, 가전제품, OA용 기기, 자동차 등 많은 분야에서 활용된다.

  4. Microcontroller • Intel 8051 • 제어 목적에 적합하도록 설계된 8bit Microcontroller • 111종류의 instruction이 있고, 64종은 one clock에 실행된다. • 64KB external program memory, 64KB external data memory • 128byteinternal data RAM, 4KB internal program ROM • System Clock을 위한 오실레이터 회로 내장 • 2개의 16bit Timer/Counter, 1개의 UART • 6 Interrupt source

  5. Intel 8051 • Chip / External Port

  6. Intel 8051 • Architecture • CPU core – PC, ALU • 128byte Data RAM • 4KB Program ROM • I/O Controller • 2 Timer, 1 Uart • SFR (Special Function Register)

  7. Intel 8051 • SFR – Special Function Register • Internal Data Memory 중 0x80 ~ 0xFF의 구역 • PSW (Program Status Word) – 프로그램 실행중의 상태를 나타내고, cpu의 기능을 제어하는 Register • SP (Stack Pointer) – 현재 Function의 stack 주소를 나타냄 • Interrupt 제어 Register들 – IE,IP,IPH • Timer, UART, 등의 peripheral control Register들 – TMOD, TCON

  8. Intel 8051 • Interrupt • Interrupt는 processor의 수행 순서를 제어하는 일반적인 방법이다. • 대부분의 I/O device는 processor보다 느리므로 processor가 이를 기다려야 하는 문제를 Interrupt를 이용하여 처리한다. • Interrupt가 발생하면 processor는 하던 일을 중지하고 Interrupt가 요청한 일을 하고 그 후에 원래 하던 일로 돌아가게 된다. • ISR (Interrupt Service Routine) – Interrupt 발생 시, processor가 해야하는 일 • 여러 개의 Interrupt source가 있을 경우, 각 interrupt는 priority(우선순위)를 가진다.

  9. Intel 8051 • Interrupt • Interrupt에 의한 control flow의 변화

  10. Intel 8051 • Interrupt • 8051은 6개의 Interrupt source를 가지고 있다. • Interrupt Vector는 해당 interrupt가 발생했을 때, 처리해야 하는 ISR의 시작 주소이다. Processor는 이 주소로 Jump하게 된다.

  11. Intel 8051 • Timer / Counter • Count the machine cycle (1/12 of internal system cycle) or external clock / event • When the 8bit or 16bit timer overflows, timer interrupt occurs • 8051 has 2 timers – Timer0, Timer1 • Timers are controlled by TMOD, TCON registers • 4 modes are available

  12. Intel 8051 • Timer / Counter Example • To generate timer interrupt at 1ms • System clock = 11.0592MHz  system clock / 12 = 0.9216MHz, 1ms ≒ 922 counts • Use 16bit timer  interrupt occurs at 65536 • Set the timer to use internal clock & initialize to (65536 - 922) = 64614

  13. KEIL uVisionII • IDE (Integrated Development Environment) for 8051 Microcontroller • Program edit • Compile • Download to COMPACT51 board with UART • Debug at the board • Simulation & debugging at the PC are also available • Refer to the handout for detailed instructions

  14. Problem Statement (1) • 7-segment control • 스톱워치를 제작한다. • INT0 버튼을 누르면 타이머가 시작하고 다시 INT0 버튼을 누르면 타이머가 정지한다. TIMER0 버튼을 누르면 타이머가 clear된다.(0.00이 된다.) • 시간은 세 개의 7 segment logic을 통해 보여준다. 처음 10초 동안은 왼쪽 한 개가 초 단위를 나타내고 가운데 것이 1/10초, 오른쪽 것이 1/100 초 단위의 시간을 보여준다. 이때 왼쪽 한 개와 오른쪽 두 개 사이, 즉 1초와 0.1초 사이에는 소수점을 찍는다. • 10초가 넘어가는 순간 왼쪽 두 개는 초 단위의 시간을, 오른쪽 한 개는 0.1초 단위의 시간을 나타내는 것으로 바뀌고 둘 사이에는 소수점을 찍는다. 즉 소수점의 위치가 한 칸 오른쪽으로 이동하며 1/100초를 나타내는 자릿수의 숫자는 사라지게 된다. (즉 Resolution이 줄어들고 scale이 커지는 것이다. ) 이렇게 해서 총 99.9초까지의 시간을 표시할 수 있게 된다.

  15. Problem Statement (1)

  16. COMPACT51 Board Block Diagram

  17. 82C55 • Programmable Peripheral Interface chip • In this experiment, 3 ports are connected to 7-segment logics • To control 7-segment logics, set the ports ‘output’ and write appropriate values to the ports

  18. 7-Segment Logic Controller • Each segment with ‘high’ signal is turned on • ‘a’ is connected to bit 0, ‘b’ is connected to bit 1, etc. • To display ‘2’, write ‘01011011’ to Port A of 8255

  19. Problem Statement (2) • LED control • 스톱워치가 동작하는 동안 1초마다 일렬로 나열된 8개의 LED 가 순차적으로 켜지게 된다. 즉 한 개의 LED를 넘어가는 시간은 0.125초가 된다. • N 번째의 LED가 켜지는 순간에도 N-1 번째의 LED 는 켜진 채 유지되어야 한다. • 8번째까지 불이 켜지면(즉 8개 전부 불이 켜진 상태) 그 다음은 첫 번째 LED 부터 차례로 불이 꺼진다. 역시 1초 동안 8개의 LED가 각각 0.125초 마다 차례로 꺼지게 되며 N번째 LED가 꺼지는 순간에도 N-1 번째의 LED 는 꺼짐을 유지한다. • 위의 동작이 2초를 주기로 반복되게 한다.

  20. LED Controller • Each LED with ‘low’ signal is turned on

  21. Experiment Requirements • COMPACT51 board • PC • KEIL uVisionII program • UART cable • http://blog.naver.com/ykb4027?Redirect=Log&logNo=150022494602

  22. References & Contact • Textbook • 8051 user’s manual • 8255 user’s manual • 8051 & C Programming, 문왕환, 도서출판 세화 • 7th Week T.A. E-mail seeseah@eeinfo.kaist.ac.kr seungjin@eeinfo.kaist.ac.kr jeabin@eeinfo.kaist.ac.kr • Lecture Homepage http://wink.kaist.ac.kr/course/ee306/

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