Microcontroladores 8051

T e c n o l o g i a
Microcontroladores 8051
- XM 853 -
Os melhores e mais modernos
MÓDULOS DIDÁTICOS para um
ensino tecnológico de qualidade.
MICROCONTROLADORES
E MICROPROCESSADORES
Microcontroladores 8051
- XM 853 INTRODUÇÃO
O mundo da eletrônica digital hoje não pode ser pensado sem a presença de microcontroladores. Estes
componentes programáveis estão nas mais diversas aplicações, nas mais diversas áreas. “Sua versatilidade
permite realizar projetos rápidos e flexíveis e criar produtos mais práticos, baratos e inteligentes”. É um assunto
fundamental em qualquer curso, de nível médio ou superior, nas áreas de eletrônica, automação, computação e
informática.
O 8051 continua sendo um dos microcontroladores mais populares do mercado, apesar de seus mais de 30
anos de história. É um componente com um forte apelo didático, seja por sua estrutura interna de facial
compreensão, seja pela possibilidade de uso como processador, o que o torna adequado para disciplinas de
arquitetura de computadores. Além da versão clássica, o 8051, existem hoje no mercado uma série dispositivos
com o mesmo core (isto é, com o mesmo processador interno) que agregam novas funcionalidades e
características mais avançadas.
O kit XM853 faz uso de um 89S52, que além de possuir o mesmo core do 8051 trás características
melhoradas, como o uso de memória flash interna, programação por interface serial (gravação in-circuit), mais
memória e mais timers. O kit permite trabalhar em “modo microcontrolador”, isto é, gravação do programa em
memória interna e uso dos I/Os e portas de comunicação, e em “modo processador”, onde faz acesso a memórias
externa e acesso a periféricos ligados a seu barramento de dados. Para tanto, toda a lógica de endereçamento
desses periféricos é implementada em um CPLD, que atua como o chipset de uma placa mãe, tornando o XM853
uma ótima plataforma para o estudo de arquitetura de computadores. A maioria dos circuitos de aplicação é
acessada como endereços de memória, ou seja, através dos barramentos de memória e dados externos,
barramentos estes que estão disponíveis para medidas do usuário. Como aplicações temos conversor A/D e D/A,
motor de passo, display de 7 segmentos, display LCD (Alfanumérico e gráfico), dentre outras.
MICROCONTROLADORES
E MICROPROCESSADORES
- XM 853 Microcontroladores 8051 -
CARACTERÍSTICAS
1.
2.
Bastidor Horizontal:
1.1.
Robusto e resistente a quedas
1.2.
Bastidor em aço carbono SAE 1010 com pintura eletrostática microtexturizada preta.
1.3.
Provido de fontes, pés de borracha e acessórios.
1.4.
Dimensões do bastidor: 370 x 320 x 80 mm (largura x profundidade x altura)
Fonte de alimentação:
2.1.
Saídas independentes
2.1.1. +12V / 1A;
2.1.2. +5V / 3A;
3.
4.
2.2.
Saídas protegidas contra curto e sobre corrente.
2.3.
Alimentação do bastidor para 110/220V (seleção automática), 50/60 Hz.
2.4.
Conexão com a rede prevê o aterramento através de tomada tripolar 2p+ terra;
2.5.
Carcaça e terra dos circuitos são conectados ao aterramento, para maior proteção.
Baseado no Microcontrolador 89S52 (ATMEL)
3.1.
Memória FLASH: 8 kbytes
3.2.
Memória RAM: 256 bytes
3.3.
Freqüência máxima de operação: 33MHz
3.4.
32 pinos de I/O
3.5.
3 temporizadores/contadores de 16 bits
3.6.
UART full-duplex
3.7.
8 fontes de interrupção
3.8.
Modos de baixo consumo
3.9.
Watchdog
3.10.
Gravação in-circuit serial (ICSP)
Lógica de controle e endereçamento
4.1.
Toda a lógica de controle e endereçamento de memória é implementada em um CPLD.
4.2.
O circuito interno do CPLD é detalhado na documentação, permitindo estudar seu funcionamento em
detalhes.
4.3.
O código de programação deste CPLD é fornecido junto com o kit, podendo ser alterado e alterando
MICROCONTROLADORES
E MICROPROCESSADORES
- XM 853 Microcontroladores 8051 -
CARACTERÍSTICAS
5.
6.
Gravador
5.1.
Gravador com interface USB
5.2.
Gravação da Flash interna do 89S52
5.3.
Gravação in-circuit: Não há necessidade de tirar o microcontrolador da placa
5.4.
Bootloader que permita gravar a memória externa de programa do kit via serial.
5.5.
Soquete para gravação de outros modelos de microcontroladores compatíveis.
Conexões:
6.1.
Conector de acesso a todos os pinos dos Portais P1 e P3
6.2.
Conector de acesso a todos os pinos dos barramentos de dados, endereço e controle.
6.3.
Conectores de acesso aos bits dos portais de I/O mapeados em memória.
6.4.
Conector DB9 (RS232), para aplicação e gravação
6.5.
Conector borne KRE para comunicação RS-485
6.6.
Conecotor PS/2: Conexão com teclado
6.7.
Conector de expansão, que permite conectar módulos complementares (consulte sobre módulos
para microcontroladores)
7.
8.
9.
Memórias
7.1.
RAM externa (dados) de 32kB
7.2.
RAM externa (programas do usuário) de 32kB
Recurso conectados diretamente aos portais do microcontrolador
8.1.
Duas (02) teclas de acesso externo aos bits de disparo de interrupções
8.2.
Três (03) teclas de acesso externo aos bits de disparo de temporizadores/contadores
8.3.
Quatro (04) chaves retentivas e 4 LEDs indicadores de nível no Portal P1
Recursos do kit
9.1.
Todos os recursos abaixo são acessados através de mapeamento de I/O em memória
9.2.
Interface Homem-Máquina e sinalização
9.2.1. 16 LED's
9.2.2. 8 chaves retentivas
9.2.3. Display de cristal líquido inteligente de 2 linhas por 16 colunas
9.2.4. Display de cristal líquido gráfico de 128x64 pixles (OPCIONAL)
9.2.5. Quatro (04) displays de 7 segmentos multiplexados
MICROCONTROLADORES
E MICROPROCESSADORES
- XM 853 Microcontroladores 8051 -
CARACTERÍSTICAS
9.2.6. Teclado matricial de 16 teclas por varredura (4X4)
9.2.7. Buzzer piezoelétrico
9.3.
Interfaces de comunicação
9.3.1. Interface RS-232 para aplicação
9.3.2. Interface RS-485
9.4.
Dispositivos analógicos
9.4.1. Módulo conversor A/D :
9.4.1.1.
9.4.1.2.
9.4.1.3.
9.4.1.4.
9.4.1.5.
9.4.1.6.
Um canal acoplado a potenciômetro
Um canal amplificado: entrada 0 – 100mV
Um canal amplificado: entrada 0 – 1mV
Um canal: 0 a 10V
Um canal: 4 a 20mA
Um canal conectado a sensor de temperatura
9.4.2. Módulo conversor D/A:
9.4.2.1.
9.4.2.2.
9.5.
Uma saída amplificada via integrado TDA2003 para auto-falante (ou fone de ouvido)
Uma saída bufferizada de tensão (0 a 5V e 0 a 10 V)
Saídas de controle
9.5.1. 4 relés
9.5.2. 4 saídas NPN 12V/200mA
9.6.
Outros recursos
9.6.1. Relógio calendário
9.6.1.1.
Protocolo I2C
9.6.1.2.
Bateria própria
9.6.2. Duas (02) portais de 8 bits mapeados em memória configuráveis como entrada ou saída
9.6.3. Módulo Driver Motor de Passo de 6 fios
10.
9.6.3.1.
Driver com acompanhamento visual da energização das bobinas do motor
9.6.3.2.
Motor de passo incluso no kit
Matriz de contato tipo “Proto Board” de 550 pontos embutida na placa
1.1 Softwares
O kit utiliza um pacote de software para desenvolvimento, simulação e gravação. Todos esses softwares são
de livre distribuição e estão disponíveis no CD.
O M-IDE é um ambiente de desenvolvimento em Windows. Permite edição de código, compilação e
simulação. O código pode ser escrito em Assembly e “compilado” através do ASM-51 ou escrito em C e compilado
através do SDCC. Possui as ferramentas de simulação JSIM e TSIM Emulator.
Opcionalmente, pode-se utilizar como IDE o Eclipse, permitindo o uso tanto em Windows como em Linux.
MICROCONTROLADORES
E MICROPROCESSADORES
- XM 853 Microcontroladores 8051 -
COMPOSIÇÃO DO KIT
1.1 Pacote Básico
•
Bastidor em aço carbono
•
Cabo de Alimentação do bastidor (Triplar - 2P+T)
•
Cabo serial (DB9/DB9)
•
CD contendo
o
Manual de utilização e manutenção do kit
o
Apostila Teórica (cada cartão / módulo possui sua apostila de teoria e práticas)
o
Caderno de Experiências
o
Exemplos, manuais, apostila e softwares.
1.2 Opcionais
•
Conversor RS-232/USB
•
Display Gráfico
•
Licença do PROTEUS + VSM 8051
•
XMM01 – Módulo Interface Industrial
•
XMM02 – Zigbee e MiWi
•
XMM03 – ISD (Gravação e reprodução de voz)
•
XMM04 – Teclado Capacitivo
•
Gravador USB-Blaster ( para o CPLD )
MATERIAL DIDÁTICO
1.1 Conteúdo Teórico
1.
Introdução ao microcontrolador 8051
1.1.
Microprocessadores
1.2.
Microcontroladores
1.3.
A família 8051
1.3.1. Principais características
1.3.2. Organização Interna-Externa
1.3.3. Organização da Memória
1.3.4. Modos de endereçamento
1.3.5. Funcionamento da pilha
1.3.6. Clock
1.3.7. Reset
1.3.8. Memórias Externas de Programa e de Dados
1.3.9. Expansão das Interfaces de I/O
1.3.10. Portais de E/S
1.3.11. Interrupções
1.3.12. Temporizadores/Contadores
1.3.13. Porta serial
1.3.14. Modos de economia de energia
MICROCONTROLADORES
E MICROPROCESSADORES
- XM 853 Microcontroladores 8051 -
MATERIAL DIDÁTICO
1.4.
Periféricos externos
1.4.1. Display de Sete Segmentos
1.4.2. Conversores A/D e D/A
1.4.3. Teclado
1.4.4. Display LCD
1.4.5. Motor de Passo
2.
Programação
2.1.
Introdução
2.2.
Conjunto de Instruções em Assembly
2.2.1. Transferência de Dados
2.2.2. Operações Lógicas
2.2.3. Operações Aritméticas
2.2.4. Manipulação de Variáveis Booleanas (Bits)
2.2.4.1.1.
Controle de Programa
2.3.
Linguagem C para microcontroladores
2.4.
Passado e Futuro da linguagem C
2.5.
Introdução a linguagem C
2.6.
Tipos de dados
2.6.1. Declaração de variáveis e constantes
2.6.2. Variáveis locais e globais
2.6.3. Vetores e matrizes
2.6.4. Ponteiros
2.6.5. Diretivas de Pré-Processamento
2.6.6. Uso da linguagem Assembly no C
2.6.7. Modelos de Compilação.
2.6.8. Qualificadores
2.7.
Comandos Básicos
2.7.1. Operadores em C
2.7.2. Precedência de operadores
2.7.3. Atribuição
2.7.4. Acesso aos SFR
2.7.5. Decisão
2.7.6. Repetição
2.8.
Funções
2.8.1. Passagem de parâmetros
2.9.
Operações matemáticas
2.10.
Declarando Interrupções no C
2.10.1. Características Básicas de Interrupções
MICROCONTROLADORES
E MICROPROCESSADORES
- XM 853 Microcontroladores 8051 -
MATERIAL DIDÁTICO
1.2 Experiências
1.
Introdução aos microcontroladores
2.
Introdução ao funcionamento dos portais
3.
Usando lógica na resolução de problemas
4.
Temporização por Software
5.
Interrupções
6.
Uso do periférico Timer
7.
Comunicação Serial
8.
Motor de Passo
9.
Conversor ADC
10.
Conversor DAC
11.
Teclado e Display LCD
12.
Temporização de Software usando C
13.
Teclado e LCD usando C
14.
Tratando Interrupções usando C
15.
Comunicação Serial usando C
16.
Conversores ADC e DAC usando C
17.
Motor de Passo usando C
18.
Display de Sete Segmentos
Rua Coronel Francisco Palma, 95 - Loja 2 - Centro
Santa Rita do Sapucaí - MG - Brasil - 37.540-000
SAC. +55 35 3471-6898 / [email protected]