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Laboratorio de microcomputadoras – 66.09

Guía 1: Familias Lógicas 1) Ejercicios del libro “Digital Design . Pinciples and Practices – Wakerly, John” Problemas sugeridos: 3.1 3.11 3.23 3.25 3.26 3.36 3.53 3.56 3.67 3.91 3.94 2. Calcular los márgenes de ruido en 1 y en 0 para una línea del bus de address reforzada con 74LS244 que debe manejar 2 cargas TTL y 10 cargas CMOS. 3. Dadas las hojas de datos de las familias TTL, TTL-LS y CMOS indicar los márgenes de ruido 4. Defina esquemas de conexiones válidas entre las distintas familias. 5. Qué ocurre si se conecta la salida de una compuerta CMOS alimentada con 5 v a la entrada de otra compuerta de la misma familia pero alimentada con 12v? Justifique. 6. Que ocurre si ahora se conectan al revés, es decir la salida de la CMOS @ 12 v a la entrada de la CMOS @ 5 v. Justifique este caso también. 7. Definir claramente FAN IN, FAN OUT y Margen de Ruido 2) Calcular los valores máximos y mínimos para una R de pull up de un circuito que tiene 3 salidas OC correspondientes a 3 compuertas NAND TTL std conectadas a 1 entrada de una compuerta NOR TTL-LS.


Guía 2: Representación de la información Sistemas de numeración Binario: base 2 ; Octal : base 8 ; Hexadecimal : base 16 ; Decimal : base 10. Notación: (base, dígitos) ej : (2,8) base 2, con 8 dígitos Ejercicios: 1) Pasar los siguientes números naturales expresados en sistema decimal a: a) Binario: 2,8 b) octal : 8,4 c) hexadecimal : 16,3 22 1 15 96 125 5 85 300 2) Pasar los siguientes números expresados en sistema decimal a : a) binario : 2,8 b) octal : 8,4 c) hexadecimal : 16,3 -24 1 15 -86 -125 5 85 -39 -129 3) Pasar a sistema decimal los siguientes números enteros Base 2: 0010101010 1000111001011 10101111001 Base 8: 6542 6267 1524 6173 356 Base16: 123FE F097 EE6AD AA56532F 4) Cuál es el número máximo y mínimo representable en los siguientes sistemas de numeración ? Cuántos números se pueden representar ?

(2,6) con signo (2,16) sin signo (16,4) con signo (8,4) sin signo

(2,k) sin signo/ con signo (16,k) sin signo/con signo Representación de caracteres 5) Dado el siguiente vuelco de memoria, decir que expresan en ASCII 4E554E434120454E54454E44454245204553544F 32303031 6) Expresar en ASCII el siguiente texto y decir cuantos bytes ocupan La nueva materia Microprocesadores es muy interesante QUIEN ESCONDIO LOS 23 DISCOS ? 7) Escribir los siguientes números en notación


a) Decimal empaquetado b) Decimal desempaquetado c) ASCII - cuántos bytes ocupan ? 123 -245 87 98647 -87371 8) Cuántos números pueden almacenarse en 4 bytes si el formato es a) BCD Empaquetado b) BCD Desempaquetado c) Binario sin signo d) Binario con signo Aritmética binaria : 9) Sumar los siguientes números expresados en sistema binario sin signo - Especificar indicador de Carry ( Acarreo) a) 110101010 + 001001001 b) 101010111 + 100000011 c) 101100011 + 111100001 d) 110001101 + 111100000 10) Repetir lo anterior pero para la resta - Especificar indicador de borrow. Hacer la resta, no se pide sumar en C2. 11) Sumar los siguientes números pero considerándolos con signo en C2 . a) 01100110 + 10011001 b) 11000101 + 00011110 c) 01101101 + 11001100 d) 11100011 + 10110001 12) Repetir lo anterior pero para la resta - Especificar indicador de borrow. Hacer la resta, no se pide sumar en C2.


Guía 3: Memorias 1. Cómo puede utilizarse una memoria 2764 como memoria de 64Kb x 1. Cuál es su tiempo de acceso? 2. Cómo puede utilizarse una memoria 2764 como memoria de 2Kb x 32? Cuál es su tiempo de acceso? 3. Cómo puede utilizarse una memoria 27C64 como memoria de 64Kb x 1. Cuál es su tiempo de acceso? 4. Cómo puede utilizarse una memoria 27C64 como memoria de 2Kb x 32? Cuál es su tiempo de acceso?. 5.Cuántas líneas de direccionamiento se necesitan para acceder a una memoria de 8 Kbytes? Y para una de 8 Kbits? (bits de datos = 8) 6. Indicar en una tabla como la de la figura 1, las señales del C 8051 que se utilizan para conectar un banco de memoria. Explicar su función y con qué terminal del chip de memoria se conectan. a) Para una EPROM b) Para una RAM estática

Señal del C Propósito Pin del chip de memoria

Fig 1 7. Realizar el conexionado y generar los CS y las señales de OE para cubrir los siguientes mapas de memoria sabiendo que pueden emplear tantos circuitos como considere oportunos de los que aparecen en el siguiente esquema: a) 64 Kb de ROM y 64 K de RAM externos sin imágenes b) 32Kb de ROM externa en las direcciones más bajas del mapa de memoria de programa y 32 Kb de RAM externa en las direcciones mas bajas de su mapa empleando en ambos casos decodificación completa c) Indicar si sería posible ampliar más de 64 Kb de memoria de programa. En caso afirmativo justifique su respuesta.


Guía 4: Hardware básico y banco de memorias A) 1. Hacer los siguientes ejercicios del capitulo 2 del libro de MacKenzie- 12 14 16 23 25 1 3 1 5 17 24 26 2. Cuál es duración de un ciclo de máquina cuando se opera un µC 8051 con un cristal de 4 MHz. 3. Cuántos cargas LS puede manejar el Port 0 del µP? Justificar su respuesta. B) Banco de memorias 1) Un C 8051 tiene conectado un banco de memoria de las siguientes características

Tipo y tamaño Dirección de inicio EPROM 8K x 8 bits 0000H EPROM 8K x 8 bits 2000H RAM estática 8K x 8 bits 8000H

Representar el esquema eléctrico del circuito. Usar multiplexores.

2) Diseñar un banco de memoria RAM de 16 KB con memorias de 4 KB para el C 8051

que comience en la dirección $4000.

3) Diseñar un banco de memoria para el C 8051 que tenga las siguientes características: Tipo Tamaño Inicio en ROM 4 Kbytes 0000H RAM 2 Kbytes 1000H RAM 4 Kbytes 5000H


ROM 512 bytes FC00h a) Seleccionar un método para implementar la decodificación y desarrollarlo. b) Dibujar el esquema eléctrico completo de la conexión al C. 5. Diseñar el banco de memoria de un uC 8051 de tal manera de conectar: 1 chip EPROM de 16K x 8 bits (Mem. De Programa), 4 chips RAM de 1 K x 8 bits, 1 chip RAM 16K x 8 bits. 1 chip de I/O de 3 bytes x 8 bits Representar el esquema eléctrico del circuito. Usar multiplexores. Indicar las direcciones de inicio y fin de cada chip 6. Implementar un banco de 2K de EPROM y cinco (si, digo: 5) chips de 16 K de RAM. Indicar las direcciones de inicio y fin de cada chip. 5) Implementar un banco de memoria RAM 1 chip de 32K 3 chips de 1K 3 chips I/O de 128 Bytes usando multiplexores. Indicar las direcciones de inicio y fin de cada chip C) Memoria serie

1) el bus I2C ¿Cuantos dispositivos Slaves están permitidos, y Master? ¿Cuantas líneas de comunicaciones cuenta el bus I2C? ¿Como esta configurado el formato de recepción de datos? ¿Como esta configurado el formato de transferencia de datos

Realizar un diagrama en bloques para la recepción y transmisión de datos de acuerdo al bus de I2C

2) Diseñe un banco de memoria serie de 16Kbytes con circuitos integrados tipo 24FC32, dibuje el circuito resultante 2-1) . Explique cómo se efectúa la lectura de una posición específica de memoria.


2) ¿Cuál es la capacidad máxima de un banco de memoria serie implementado con integrados 24FC32?


Guía 5: Hardware básico

2. Cuál es duración de un ciclo de máquina cuando se opera un µC 8051 con un cristal de 4 MHz. 3. Cuántos cargas LS puede manejar el Port 0 del µP? Justificar su respuesta. 4. El terminal P2.2 esta conectado a la base de un transistor con Beta=100. Podrá el transistor manejar un LED conectado a su colector? Y al emisor? Se quema el port? Justifique su respuesta. 5. lndicar en una tabla como la de la figura 2, las señales del µC 8051 que se utilizan para conectar un banco de memoria. Explicar su función y con qué terminal del chip de memoria se conectan. a) Para una EPROM (Memoria de programa) b) Para una RAM estática Señal del µC Propósito Pin del chip de Memoria Figura 2 6. Qué señales del bus de control de µC 8051 se usan para seleccionar RAM y EPROM (Memoria de programa) externas ? Cómo identifica el uC que se está accediendo a memoria externa RAM o a Memoria de programa? 7. Implementar un banco de memoria con dos RAM estáticas de 32 Kb para que se puedan conectar al uC, ocupando todo el espacio de memoria. 8. Implementar un banco de 4K con chips de RAM de I K y 8 K de ROM usando el µC 8051 9. Diseñar el banco de memoria de un uC 8051 de tal manera de conectar: 1 chip EPROM de 16K x 8 bits (Mem. De Programa), 4 chips RAM de 1 K x 8 bits, 1 chip RAM 16K x 8 bits. 1 chip de I/O de 3 bytes x 8 bits Representar el esquema eléctrico del circuito. Usar multiplexores. Indicar las direcciones de inicio y fin de cada chip 10. Implementar un banco de 2K de EPROM y cinco (si, digo: 5) chips de 16 K de RAM. Indicar las direcciones de inicio y fin de cada chip. 11. Implementar un banco de memoria RAM 1 chip de 32K 3 chips de 1K 3 chips I/O de 128 Bytes usando multiplexores. Indicar las direcciones de inicio y fin de cada chip 12. Diseñar un banco de memoria RAM de 16 KB con memorias de 4 KB para el µC 8051 que comience en la dirección $4000 dado que las direcciones superiores ya están asignadas a otras memorias.


Guía 5: Ensamblador básico. 1. Dar el código hexadecimal para las siguientes instrucciones, cant de ciclos, cant. de bytes que ocupan. Explicar el propósito de cada byte. Si el cristal es de 4 Mhz, cuánto tarda en ejecutarse cada instrucción? INC A DEC R6 MOV A,@R0 INC $E0 2. Modos de direccionamiento 2.1 Para las siguientes instrucciones dar el contenido del Acumulador después de ejecutadas: (complete con aquellos datos que sean necesarios) La posición de memoria interna DATA contiene el valor 127 MOV A,#25 MOV R0,#3 MOV A,R0 MOV A,@R0 MOV A,DATA MOV DATA+5, DATA 2.2 Cuál es la diferencia entre MOV A, @R0 y MOV A,R0? 2.3 Para las instrucciones anteriores dar el código de operación de cada una. (Se puede usar el ensamblador para calcularlo) 2.4 Cuál es la función de la instrucción MOVX y MOVC? 2.5 Asumiendo que el PSW contiene 0C0h y el acumulador tiene 50h, qué queda después de ejecutar RLC A? 2.6 Qué hace la siguiente instrucción: SETB 0D7h ? 3.lnstrucciones aritmético-lógicas 3.1 Escribir un programa que sume 2 números de 8 bits y coloque el resultado en lo apuntado por el R1 del banco 3. 3.2 Escribir un programa que reste 2 números de 16 bits, considerándolos como enteros con signo. 3.3. Escribir un programa que convierta un número decimal de 3 dígitos con signo expresados en ASCII, a su valor binario 3.4. Id. pero el número está expresado en sistema hexadecimal. 3.5. Escribir un programa que cuente los caracteres que hay en una cadena de caracteres terminada en \0. 4. Trabajo Práctico:


Ingresar los programas anteriores en la computadora, ensamblarlos y simularlos con el AvSim. Consultar a los docentes Guía 6: Assembler - Ejercicios de programación: Nota: los programas deben estar comentados, completos, ensamblados y simulados. 1) Escribir un programa en assembler que convierta un número binario de 2 bytes a ASCII. 2) Escribir un programa que sume 2 números con signo de 16 bits. 3) Escribir un programa que multiplique 2 números sin signo de 8 bits. 4) Escribir el menor código para dividir por 2 un número de a) 16 bits y b) con signo 16 bits. 5) Escribir un programa en assembler que genere una onda cuadrada de 1 Mhz sobre el terminal P0.2 con un cristal de 4 Mhz. 6) Escribir un programa que genere una onda de 4 usegs de pulso activo en alto cada 200 usegs. Asuma cristal de 12 Mhz. 7) Escribir un programa que implemente una compuerta AND, una NOR y una XOR de 3 entradas y 1 salida. 8) Para la rutina siguiente decir el contenido del acumulador depués de ejecutar la siguiente rutina. MOV A, #7Fh MOV 50h, # 29h MOV R0, # 50h XCHD A, @R0 9) Dada una variable de tipo “string” definida en RAM externa (BUFFER) analizar cada carácter ASCII, y convertir los caracteres en mayúscula a minúscula y viceversa. 10) Dado un array definido en memoria interna, de no más de 20 elementos de 8 bits, reemplazar cada elemento por el correspondiente en una tabla definida en ROM externa. Cada elemento del array es el puntero al elemento de la tabla. La tabla comienza en la posición TABLA_EXT.


11) Un llave DIP (Switch) de 4 bits y uns display de 7 segmentos están conectados a un 8051 como se muestra en la figura. Escriba un programa en lenguaje ensamblador que lea la llave y escriba en el display el número hexadecimal correspondiente.

12) Dadas tres variables a las que se accede vía el stack , se pide codificar una subrutina que devuelva en una de las tres variables el valor en segundos del dato correspondiente a horas y minutos almacenado en las otras dos. 11) Se tiene un botón NA (normalmente abierto) conectado al pin 2.2. Codificar un

programa en assembler que limpie de rebotes cuando se apreta el botón.

Guía 7 : Interrupciones, Interfaz serie y Timers.

Ejercicio 1. Dados el estado de los registros IP e IE y la secuencia siguiente en que suceden las interrupciones, ordenarlas en un cuadro según su prioridad. a) IP = $0D (Interrupt Priority) IE = $9F (Interrupt Enable) Secuencia: Simultáneamente : se recibe un dato por la puerta serie, el Timer 1 termina la cuenta y se genera la interrupción Externa 1. Mientras se está ejecutando la última rutina de interrupción correspondiente a los sucesos anteriores, se produce la interrupción Externa 0, y 6 ciclos de máquina después se produce


la interrupción de Timer 0. Suponer que la ISR (interrupt service routine, rutina de interrupción ) de la interrupción externa 0 dura mas de 6 ciclos de máquina. Cómo se van atendiendo las interrupciones y cuáles van quedando pendientes según el esquema de prioridad de procesador? b) Idem inciso a) pero con IP = $16. c)¿Que cambia si en vez de recibir un dato por el Serial se quiere Trasmitir ? d) ¿Que pasa si IE = $1F ?con el viejo IP, ¿y si IE = $80 ? con el nuevo IP. Analice.

Ejercicio 2. El siguiente programa genera una onda cuadrada en el pin P1.0.

Suponiendo un cristal de 12Mhz responda : a) ¿ De que frecuencia es la onda cuadrada generada ? b) ¿En que modo trabaja el Timer 0 ? Justifique por qué sostiene está en ese modo y no en otro. c) TF0 es el flag de Overflow del Timer 0, y se pone en 1 cuando esto

ocurre, a la vez que se produce la interrupción. ¿Por qué no se pone en 0 por software, a través de la instrucción CLR TF0, cuando se empieza a ejecutar la ISR ? d) Analice el caso en el que se inviertan en orden las lineas 9 y 10. ¿Cambia algo ?.

Ejercicio 3. A pesar de que el microcontrolador solo disponga de dos niveles de prioridad de interrupción, puede simularse un tercer nivel, es decir interrupciones con prioridad 2. Para lograrlo, las interrupciones que tendrán esta nueva prioridad deberán asignárseles prioridad 1 en el registro IP. Luego, las ISR de prioridad 1 que se suponen pueden ser interrumpidas por las de prioridad 2 deberían tener el siguiente formato :

a) ¿Por qué se redefine IE ? b) ¿Para qué se pone la instrucción “CALL Label” ? ¿Qué efecto produce ?. c) ¿Qué interrupciones se supone que deben estar habilitadas mientras ejecuta la ISR de prioridad 1 ? d) ¿ Por qué se coloca RET en lugar de RETI si de todas formas es una interrupción ?

Ejercicio 4. Supongamos que se está ejecutando una ISR mientras se produce una interrupción de igual prioridad. No se

ejecutará la nueva ISR hasta que por lo menos se haya ejecutado una instrucción del bloque de programa interrumpido originariamente. Es decir, una vez que se ha ingresado a una interrupción, no se puede volver a ingresar a menos que se haya ejecutado al menos una instrucción del bloque interrumpido.

=0000 1 ORG 00H 0000 02 0030' 2 LJMP MAIN =000B 3 ORG 000BH 000B B2 90 4 T0ISR CPL P1.0 000D 32 5 RETI =0030 6 ORG 0030H 0030 75 89" 02 7 MAIN MOV TMOD, #02H 0033 75 8C" CE 8 MOV TH0, #-50 0036 D2 8C 9 SETB TR0 0038 75 A8" 82 10 MOV IE, #82H 003B 80 FE' 11 SJMP $ 12 END

PUSH IE MOV IE, #Mask CALL Label

······· ······ (Ejecución de la ISR) ·······

POP IE RET

LABEL RETI


a) Teniendo en cuenta lo anterior analice la ISR de INT0 (Interrupción Externa 0), suponiendo que termina con las siguientes instrucciones.

Nota : P3.2 es el pin correspondiente a la #INT0. Tenga en cuenta que la interrupción externa se habilita cuando se detecta un flanco descendente en dicho pin.

Ejercicio 5. Si se quisiera obtener una onda cuadrada de la mayor frecuencia posible usando un cristal de 12 Mhz. a) ¿ Se podrían utilizar los Timers ? ¿ Que problema acarrea ?. b) Escriba el programa y analice el ciclo de trabajo de la onda cuadrada. ¿Podría obtenerse

un ciclo de trabajo diferente ?.

Ejercicio 6. Diseñe un programa que obtenga una onda cuadrada de 500 hz. en cualquier pin del port 1 durante 10 segundos. Ensámblelo, simule y pruébelo en el Kit del 8051 disponible, midiendo la onda resultante. ¿ Es de 500 hz ? Nota : El kit tiene un cristal de 3.58 Mhz.

Ejercicio 7. Sabiendo que un CI555 CMOS en modo monoestable se conecta de la forma indicada con un 8051.

En modo monoestable el 555 genera un pulso de ancho PW = R·C cuando se genera un flanco ascendente en el pin de Trigger. Si se quiere medir ese ancho de pulso : a) ¿ Qué timer se utilizaría según la conexión

propuesta ?. b) Indicar en qué modo tendría que estar el Timer y

en que estado los bits C/T , Gate y TR1/0. c) Si el cristal es de 12 Mhz, ¿ qué representa el

valor final de la cuenta del timer ?. d) Si R = 1k, hallar la expresión C = f (T), donde T es la cuenta del timer. Analizar. e) Si se mostrase la cuenta del timer en BCD directamente en un display, ¿ Qué

representaría para el usuario dicho valor ?. (Suponer R = 1k). f) ¿ Cuál es el rango de valores de C medibles con el mínimo error siendo R = 1k ?

¿Cómo haría para medir otro rango de valores ?.

..... JNB P3.2, $ JB P3.2, $ RETI


Ejercicio 8. Codificar una subrutina llamada OUTSTR que envíe una cadena terminada en 0 de caracteres ASCII por el port serie. El puntero a la cadena dato viene por el stack y la cadena se encuentra en memoria externa. Incluir la programación de todos los registros que sean necesarios para el funcionamiento correcto del sistema. Ejercicio 9. Codificar una subrutina llamada INSTR que reciba una cadena terminada en 0 de caracteres ASCII por el port serie. El puntero a la posición de almacenamiento viene por el stack y la cadena debe almacenarse en memoria externa. Incluir la programación de todos los registros. Ejercicio 10. Escribir un programa en assembler que genere una onda cuadrada de 1 Mhz sobre el terminal P0.2 con un cristal de 4 Mhz usando el timer.

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