СЕРИЯ
/ОАЭКА
vvww.dodeca.ru
ПРОГРАММИРУЕМЫЕ СИСТЕМЫ
Микроконтроллеры?
Это же просто!
Том 4
Компакт-диск
внутри
Фрунзе А.В.
СЕРИЯ
ПРОГРАММИРУЕМЫЕ СИСТЕМЫ
А. В. Фрунзе
МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ?
ЭТО ЖЕ ПРОСТО!
ОДЭКА
Москва
Издательский дом «Додэка-ХХ1»
2008
УДК 004.312.46
ББК 32.973.26-04
Ф93 Фрунзе А. В. Микроконтроллеры? Это же просто! Т 4 (+CD). —
М.: Додэка-ХХ1, 2008. — 464 с.: ил. (Серия «Программируемые
системы»).
ISBN 978-5-94120-141-9
В четвёртом томе книги «Микроконтроллеры? Это же просто!» излагаются
базовые понятия двоичной арифметики с плавающей точкой — основы матема-
тического обеспечения работы современных микроконтроллеров. Особое внима-
ние уделено использованию арифметики с плавающей точкой в программах вы-
числения элементарных функций.
Кроме того, в книге содержатся примеры аппаратной и программной реали-
зации ряда полезных устройств и приборов. Их изучение поможет глубже понять
функциональные возможности и типовые приёмы программирования микрокон-
троллеров.
На прилагаемом компакт-диске помещены тексты всех приведённых про-
грамм, а также полезная справочная информация по электронным компонентам,
схемам и протоколам, о которых идёт речь в книге.
Для студентов технических вузов и широкого круга радиолюбителей, делаю-
щих первые шаги в освоении микроконтроллеров.
УДК 004.312.46
ББК 32.973.26-04
Все права защищены. Никакая часть этого издания не может быть воспроизведена в любой
форме или любыми средствами, электронными или механическими, включая фотографирова-
ние, ксерокопирование или иные средства копирования или сохранения информации, без
письменного разрешения издательства.
ISBN 978-5-94120-141-9
© Додэка-XXI, 2008
® Серия «Программируемые системы»
Оглавление
Список используемых сокращений...........................................5
Глава 1. Арифметика с плавающей точкой ..................................6
1.1.	Общие сведения о представлении чисел..............................6
1.2.	Программы арифметики с плавающей точкой .........................20
1.3.	Программы преобразования чисел с плавающей точкой ...............64
1.4.	Программы вычисления элементарных функций........................88
1.5.	ПИД-регулятор на МК с использованием программ АПТ.............. 138
1.6.	Краткие выводы ................................................ 175
Глава 2. 1001-е зарядное устройство................................... 177
2.1.	Описание устройства............................................ 177
2.2.	Наладка устройства ............................................ 194
2.3.	Экспериментальное исследование устройства ......................201
2.4.	Программа для микроконтроллера зарядного устройства.............211
2.5.	Краткие выводы .................................................297
Глава 3. Вольтметр постоянного тока на ADUC824 ....................... 301
3.1.	Микроконвертеры от Analog Devices...............................301
3.2.	Микроконвертер ADUC824 ........................................ 305
3.3.	Принципиальная схема и работа устройства........................305
3.4.	Программирование микроконвертера ...............................308
3.5.	Запись программы пользователя в микроконвертер ADUC824 ........ 335
3.6.	Исследование 24-битного АЦП микроконвертера ADUC824 ........... 338
3.7.	Цифровой вольтметр на ADUC824 ................................. 355
3.8.	Краткие выводы .................................................372
Глава 4. Встроенная в микроконтроллер флэш-память данных...............375
4.1.	Вступление......................................................375
4.2.	Флэш-память данных микроконвертера ADuC824 от Analog Devices....377
4.3.	Флэш-память данных микроконтроллера AT89S8252 фирмы ATMEL.......381
-3-
Оглавление
4.4.	Пример использования флэш-памяти данных МК AT89S8252
фирмы ATMEL ........................................................383
4.5.	Краткие выводы .................................................397
Глава 5. Использование внешней флэш-памяти данных......................399
5.1.	Шина 12С........................................................399
5.2.	Микросхема АТ24С64А.............................................410
5.3.	Подпрограммы для обмена микроконтроллера с АТ24С64А.............418
5.4.	Краткие выводы .................................................432
Глава 6. Простая клавиатура на основе микроконтроллера.................433
6.1.	Аппаратная реализация простой клавиатуры .......................433
6.2.	Программное обеспечение работы клавиатуры ......................437
6.3.	Усовершенствование схемы клавиатуры ............................442
Приложение. Программирование микроконтроллеров AT89S51, AT89S52,
AT89S8252 фирмы ATMEL..................................................445
Краткий глоссарий......................................................448
Список литературы......................................................449
Предметный указатель...................................................450
О диске................................................................453
Список используемых сокращений
LSB — Least Significant Bit (младший значащий бит)
MSB — Most Significant Bit (старший значащий бит)
Акк. —аккумулятор
ЛОТ — арифметика ограниченной точности
АПТ — арифметика с плавающей точкой
Apr. — аргумент
АФТ — арифметика с фиксированной точкой
Дв. — двоичный
Дес. — десятичный
ДЛ — делитель
ДМ — делимое
КТЦ — контрольно-тренировочный цикл
Ман. — мантисса
МК — микроконтроллер
МлБ — младший байт
ММ — множимое
МН — множитель
Пор. —порядок
ПР — произведение
ПТ — плавающая точка
Разр. — разряд
Per. — регистр
Сл. — слагаемое
СрБ — средний байт
СтБ — старший байт
ФТ — фиксированная точка
Ч — частное
ЭО — экранная область
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ
ТОЧКОЙ
1.1.	Общие сведения о представлении чисел
1.1.1.	Свойства позиционных систем счисления
Прежде чем приступить к рассмотрению программ, реализующих
арифметику с плавающей точкой (наряду с этим термином в вычисли-
тельной математике и технике используется термин-синоним «фиксиро-
ванная запятая»), необходимо ознакомиться с некоторыми общими све-
дениями о форматах представления двоичных и десятичных, целых и
дробных, знаковых и беззнаковых чисел. Также полезно вспомнить мето-
ды, алгоритмы и программы выполнения арифметических операций над
множеством этих чисел, обеспечивающие заданную точность и диапазон
вычислений при определенных затратах памяти и времени работы микро-
контроллера.
Изображение чисел в любой позиционной системе счисления с натураль-
ным основанием R(R> 1) базируется на представлении их в виде произве-
дения целочисленной степени Rm основания R на полином от этого основа-
ния:
п
Ar = +Rm^aiR'' t	(1.1)
i = 1
где {0,1,...,A- 1} — цифры Я-ичной системы счисления (А-ичные
цифры);
п — количество разрядов (разрядность), используе-
мых для представления числа;
Rm — характеристика числа, причём показатель
/ие{...,-2,-1,0, +1,4-2,...};
RmR~l — Rm~l — позиционный вес i-го разряда числа.
-6-
1.1. Общие сведения о представлении чисел
В десятичной системе (R = 10) для представления чисел используются
цифры 67z е (0, 1 ...9), в двоичной (Я = 2) — цифры 67/ е (0, 1), в шестнадцате-
ричной (R = 16) — цифры 67/g (0, 1...9, А, В, С, D, Е, F), где прописным ла-
тинским буквам A...F эквивалентны соответственно числа 10... 15 в десяти-
чной системе.
Если т = const, то формула (1.1) определяет представление числа AR в
форме с фиксированной точкой. Это означает, что позиция, в которой точка
фиксируется между разрядами числа, отделяя целую часть от дробной и
определяя вес соответствующих разрядов, постоянна в процессе вычисле-
ний для всего множества используемых чисел и зависит от заранее уста-
новленного значения т. Если т < 0, то формула (1.1) представляет дробные
числа (правильные дроби), если т>п — целые числа, если 0<т <п — сме-
шанные числа (неправильные дроби). Обычно для чисел с фиксированной
точкой значение т ограничено 0 < т < п, т. е. позиция точки в числе выби-
рается в рамках п разрядов, отведённых для изображения цифровой части
числа.
Рис. 1.1. Форматы двоичных чисел с фиксированной точкой:
а) дробные числа; б) смешанные числа; в) целые числа.
На Рис. 1.1 приведены форматы двоичных (R = 2) чисел с фиксирован-
ной точкой: при т = 0 (а), при т = 1 (б) и при т—п (в). Далее ограничимся
рассмотрением только целых и дробных чисел, поскольку действия над
смешанными числами могут быть сведены к отдельным операциям над их
целыми и дробными частями. Дробные числа, в отличие от целых, будем
рассматривать как числа с фиксированной точкой в узком смысле этого
термина, и для их обозначения в формулах и программах будем использо-
вать букву «ф».
В микроконтроллерах основой представления чисел является двоичная
система счисления.
— 7 —
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
1.1.2.	Представление целых и дробных двоичных чисел
Рассмотрим представление дробных и целых двоичных чисел.
При R= 2, т = 0 формула (1.1) имеет вид
п
А2ф = ±^ai'2~‘ =	(1-2)
/= 1
где 2_/ — вес /-го двоичного бита0;
az g {0,1} — двоичные цифры.
Формула (1.2) определяет дробные двоичные числа со знаком. Левая её
часть даёт развернутую форму записи числа в виде полинома, а правая —
свёрнутую форму записи в виде последовательности цифр (коэффициентов
полинома). Для изображения знака числа S (от лат. Signum — знак) отво-
дится дополнительный знаковый бит (нулевой — с весом 2°), а точка фик-
сируется перед старшим (первым — с весом 2-1) цифровым битом числа
(см. Рис. 1.1а). Если заранее известно, что множество используемых чисел
не содержит отрицательных, в формате числа бит знака можно опустить.
Такие числа называют беззнаковыми. В 7?-битной сетке дробных беззнако-
вых чисел может быть точно представлено 2" различных, в том числе Т — 1
ненулевых, чисел, удовлетворяющих неравенству
^2ф(тт) " 2 - ^2ф - ^2ф(тах) “
где Л2ф(тщ)~ минимальное (ненулевое),
^2ф(тах) — максимальное из представимых чисел.
В свёрнутой форме записи эти числа изображаются в виде
^2ф(т1й) — 0.00...01 И ^2ф(тах) — 0.11... 11.
В случае R = 2, т = п формула (1.1) преобразуется к виду
п	п-1
А2 = ±^az.2w-z = ±^fez-2Z = ±bn_x...bxb„ (1.4)
/ = i	/ = о
где bi = an_ijui^ всех i = 0, 1,..., п — 1;
ah bi g {0, 1} — двоичные цифры.
Перекодировка индексов в формуле (1.4) даёт удобочитаемое соответс-
твие веса бита 2! индексу его цифры. Формула (1.4) определяет целые
° В данной книге в тех случаях, когда речь идёт о представлении двоичных чисел, вместо
термина «разряд» используется термин «бит». — Примеч. науч. ред.
-8-
1.1. Общие сведения о представлении чисел
двоичные числа со знаком. Под знак отводится дополнительный (п + 1)-й
бит с весом 2W, а точка фиксируется после младшего (нулевого — с весом
2°) цифрового бита числа (Рис. Lie). Для беззнаковых целых чисел бит
знака S опускается. В «-битной сетке целых беззнаковых чисел, как и для
дробных, может быть представлено множество 2п целых, в том числе 2п — 1
ненулевых, чисел, удовлетворяющих неравенству
Л(пип)=2°= 1<Л2<Л2(тахГ 2"-1.	(1.5)
В свёрнутой форме эти числа изображаются такими же последователь-
ностями цифр, как и дробные числа, отличаясь лишь положением точки:
^2ф(т1п) ~ 00...01 И /42ф(П1ах) — 11... 11.
В формулах (1.2)...(1.5) двоичные числа представлены в виде полинома,
коэффициенты которого выражены двоичными цифрами, а основание —
десятичным числом, т. е. цифрой 2. Учитывая, что в любой позиционной
системе счисления её основание однозначно представляется с помощью
цифр этой системы в виде 10Л (по определению R = (R - 1) + 1, а такая
операция даёт нуль в младшем разряде и единицу переноса в старшем раз-
ряде), формулы (1.2)...(1.5) можно обобщить на случай любой позицион-
ной системы:
п
ЛЛф = ±2Й/1ОЛ> 10л"^Илф1 S 1-	(16)
/•= 1
п = 1
AR = ±^ai X^	<L7>
/ = 0
где обозначение модуля введено для знаковых чисел, а неравенства спра-
ведливы для всех ненулевых значений представляемых чисел.
Формула (1.6) определяет свойства дробных, а формула (1.7) — целых
чисел с основанием 10Л. Эти формулы полезны, в частности, при рассмот-
рении чисел в десятичной и шестнадцатеричной системах счисления, ши-
роко используемых в микроконтроллерах наряду с двоичной системой.
1.1.3.	Смешанные системы счисления
Для представления в микроконтроллерах систем счисления с основа-
нием R = 10 и R = 16 используются смешанные системы счисления, в кото-
рых каждая цифра Я-ичной системы изображается цифрами другой, Q-ич-
ной (Q < R), в частности двоичной системы. Такая смешанная система на-
-9-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
зывается Q—Я-ичной. Для записи Я-ичной цифры отводится одно и то же
количество 0-ичных разрядов, минимально необходимое для представле-
ния любой /?-ичной цифры.
В двоично-десятичной системе каждая десятичная цифра кодируется
тетрадой двоичных цифр, причём между десятью (из возможных 24= 16)
двоичными числами и десятичными цифрами устанавливается взаимно
однозначное соответствие. Возможны различные варианты установления
этого соответствия, порождающие различные двоично-десятичные коды с
теми или иными свойствами. В программах настоящей книги использует-
ся один из наиболее распространенных кодов — код с естественными веса-
ми «8421», в котором десятичные цифры кодируются их естественными
двоичными эквивалентами: (0 — 0000), (1 — 0001), ..., (9 — 1001). Этот код
преимущественно применяется для ввода/вывода данных (при преобразо-
ваниях из двоичной системы в двоично-десятичную и наоборот), но может
использоваться и непосредственно при обработке данных.
В частном случае смешанных систем, когда R=zQk (к — целое), напри-
мер R = 16, Q = 2 (к = 4), запись числа в 7?-ичной системе является сокра-
щенной записью представления этого числа в 0-ичной системе: цифра
шестнадцатеричной системы заменяет значение четырёх цифр двоичной
системы, что упрощает описание представлений двоичных чисел. Эта сме-
шанная система широко используется в программах, приведённых в дан-
ной книге.
Известно, что арифметические операции над числами в любой пози-
ционной системе счисления выполняются по тем же правилам, что и в де-
сятичной арифметике, поскольку все они основываются на общих прави-
лах выполнения операций над соответствующими полиномами. При этом
используются те таблицы сложения (вычитания) и умножения, которые
имеют место в конкретной системе счисления. В частности, для двоичной
системы действуют правила:
0 + 0 = 0,
0+1 = 1,
1+0=1,
1 + 1 = 10,
0-0 = 0,
1-0 = 1,
1-1=0,
10- 1 = 1,
0x0 = 0,
0x1=0,
1x0 = 0,
1x1 = 1.
Эти правила не содержат операции деления двоичных цифр, посколь-
ку её выполнение, в отличие от других операций, не может быть сведено к
действиям над отдельными цифрами. Напомним, что при сложении в дво-
ичной системе счисления двух единиц происходит перенос в следующий,
более старший бит, а при вычитании единицы из нуля происходит заём в
данный бит из более старшего бита, в результате чего данный бит устанав-
ливается в единицу.
-10-
1.1. Общие сведения о представлении чисел
1.1.4.	Представление знаковых чисел.
Дополнительный и прямой код
При выполнении арифметических операций возникает проблема
идентификации отрицательных чисел. Как отмечалось выше, для изобра-
жения знака двоичных знаковых чисел отводится специальный знаковый
бит S. Изображение знака «+» в этом бите принято кодировать для двоич-
ных чисел цифрой 0, а знака «—» — цифрой 1. При этом изображение чис-
ла со знаком содержит только двоичные цифры, но само число подразуме-
вается состоящим из двух частей: знаковой и цифровой.
Если цифровая часть положительных и отрицательных чисел содер-
жит всегда абсолютную величину числа, то такой способ представления
знаковых чисел называют прямым кодом. Обработка чисел, представлен-
ных в прямом коде, требует отдельных операций над цифровой и знако-
вой частями, альтернативного выполнения операций сложения и вычи-
тания, приводит к появлению двух представлений нуля: +0 и —0 (напри-
мер, для дробных чисел +0 = 0.00...00; —0 = 1.00...00). Эти недостатки
прямого кода не позволяют использовать его при обработке данных, и он
находит применение преимущественно в операциях ввода/вывода (хотя
известны примеры использования его в микроЭВМ для основного пред-
ставления знаковых чисел). В микроконтроллерах для обработки знако-
вых чисел используются в основном дополнительные коды (в качестве
промежуточных — также и обратные коды).
Рассмотрим определения и свойства этих кодов. Пусть знаковое число
с фиксированной точкой содержит п + 1 Я-ичных разрядов, причём край-
ний левый разряд в формате числа — разряд знака, в котором «+» закоди-
рован цифрой 0, а «—» — цифрой R — 1 (1 — для двоичной, 9 — для десяти-
чной, F — для шестнадцатеричной системы счисления). Тогда дополни-
тельный код числа определяется выражением
К
МЛ]д
если Ar > 0;
если AR < 0,
(1.8)
где Г — граница числа, причём для дробных чисел Г = Ю1^ (Г = 2 для R = 2,
Г= 10 для R = 10 и Г = 16 для R = 16), а для целых чисел Г = 10^+1 (Г = 2w+I
для R = 2, Г= 10w+1 для R^ 10 и Г= 16л+1 для R = 16). Иными словами, в
дополнительном коде запись положительного числа идентична его записи
в прямом коде, а запись отрицательного числа представляет собой резуль-
тат операции вычитания модуля числа AR из границы: Г — |ЛЛ|.
Поскольку граница Г представляет собой фиксированную степень,
легко показать, что указанная операция вычитания сводится к поразряд-
ной операции дополнения каждой цифры числа до старшей цифры систе-
-11-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
мы счисления (поиску взаимно обратной цифры ah такой, что at + а, = R— 1)
и суммированию полученного обратного кода с единицей младшего разря-
да числа, т. е. с величиной 10 д'* для дробных и 10д =1 для целых чисел.
Например, для десятичной дроби 0.1234 её отрицательный эквивалент в
дополнительном коде имеет вид 9.8765 + 0.0001 — 9.8766. Для проверки
правильности преобразования сложим эти числа: 0.1234 + 9.8766 =
= 10.0000. Результат равен границе десятичной дроби. Поскольку формат
чисел содержит 5 разрядов (один знаковый и 4 цифровых), полученная
при сложении чисел единица переноса выходит за рамки формата, и ис-
тинный результат равен 0.0000, что подтверждает правильность преобразо-
вания отрицательного числа в дополнительный код. Аналогичные дейс-
твия используются для обратного перевода дополнительного кода отрица-
тельного числа в прямой код, т. е. для получения модуля числа.
Смысл использования дополнительного кода заключается в том, что,
во-первых, арифметические операции вычитания и сложения чисел в до-
полнительных кодах сводятся к операции алгебраического суммирования
(вычитание заменяется сложением уменьшаемого с дополнительным ко-
дом вычитаемого); во-вторых, обработка знаковой и цифровой частей чи-
сел при сложении производится по одним и тем же правилам, причём пра-
вильный знак результата формируется автоматически. Заметим, что в до-
полнительном коде, в отличие от прямого и обратного кодов, существует
единственное представление нуля (для дробных чисел 0 — 0.00...00), но
вместе с тем имеется и одно особое отрицательное число вида 1.0...00, ко-
торое является своим собственным дополнением, т. е. это число не имеет
дополнительного к нему положительного числа. Поэтому в дополнитель-
ных кодах область представления положительных и отрицательных чисел
оказывается несимметричной относительно нуля.
1.1.5.	Понятие об арифметике ограниченной точности.
Переполнение и антипереполнение
В микроконтроллерах, как и в любых других технических устройствах,
выполняющих автоматические вычисления, количество битов (разрядов)
л, отводимых для представления чисел, ограниченно и фиксированно.
Этот факт наряду с использованием для представления чисел двоичной
системы приводит к существенным отличиям машинной арифметики от
обычной арифметики, реализуемой при помощи карандаша и бумаги (та-
кую арифметику принято именовать арифметикой неограниченных ресур-
сов). Назовем числа, представляемые в фиксированной разрядной сетке,
числами с ограниченной точностью, а машинную арифметику — арифмети-
кой ограниченной точности (АОТ). Эти термины подчеркивают принципи-
-12-
1.1. Общие сведения о представлении чисел
альную особенность машинной арифметики, которую программист посто-
янно должен иметь в виду.
Рассмотрим основные свойства АОТ. Как следует из формул (1.6), (1.7),
числа |ЛА| > ЛЛ(тах) и |ЯЛ| < yl^min) нельзя представить в л-разрядном форма-
те, поскольку представляемые числа принадлежат множеству, или диапазо-
ну, {[-Л(тах)> -ЛД(т>п)1, 0, [+/>/г(тт)> +^Л(тах)]}> СМ. Рис. 1.2а. Для ДВОИЧНЫХ
дробных и целых чисел эти крайние (пограничные) значения ненулевых
представимых чисел определены формулами (1.3) и (1.5), см. Рис. 1.26, в.
Если при выполнении арифметической операции появляется число
И/?1 > ^Я(тах), это приводит к переполнению л-битного формата числа и,
как правило, к ошибочному представлению результата операции (ошибка
переполнения). Наоборот, если при выполнении операции возникает такое
ненулевое число, что |Лд| < это приводит к антипереполнению (по-
тере значности) формата и соответственно к ошибке антипереполнения,
при которой все ненулевые числа AR е {—+Лг(тт)} приходится пред-
ставлять в виде нуля. Любое число из указанного интервала называют ма-
шинным нулем.
а) -^Я(тах)	_^Я(т!п) Q +^Я(т1П)	+^Я(тах)
б) -(1-2~п)	-2~п	0	+2~п	+(1-2~п)
—1-111111111II—•—IIIIIIIIIIII—-
в) -(2"-1)	-1	о	+1	+(2л-1)
—I-H-IHI-HI111-----•----IIIIIIIIIIII—-
Рис. 1.2. Размещение чисел ограниченной точности на числовой оси:
а) 7?-ичные числа; б) двоичные дробные числа; в) двоичные целые числа.
Появление ошибок переполнения и машинного нуля в АОТ нарушает
ряд аксиом, истинных в арифметике точных чисел, в частности ассоциа-
тивный (а + (Ь — с) = (а + Ь) — с) и дистрибутивный (а х (Ь — с) = а х Ь ~
— ахс) законы, что можно показать на примерах. Пусть дробные беззнако-
вые десятичные числа имеют в 4-разрядном формате значения а = 0.2000,
Ь = 0.9000 и с = 0.8999. Тогда вычисление левой части выражения ассоциа-
тивного закона даёт значение 0.2000 + (0.9000 - 0.8999) = 0.2001, а при вы-
числении правой части возникает переполнение: (а + Ь) = 0.2000 +
+ 0.9000 > 0.9999. Аналогично при вычислении правой части выражения дис-
трибутивного закона получаем значение 0.2000 х 0.9000 - 0.2000 х 0.8999 =
= 0.1800 -0.1799 = 0.0001, а при вычислении левой части возникает машин-
ный нуль: а х (Ь - с) = 0.2000 х (0.9000 - 0.8999) = 0.2000 х 0.0001 < 0.0001.
Поскольку значения правых и левых частей выражений не совпадают,
-13-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
данные законы нарушаются, и, следовательно, в АОТ для получения
правильного результата вычислений имеет значение порядок операций,
позволяющий избежать ошибок переполнения и машинного нуля.
Заметим, что порядок операций оказывает влияние и на точность
результата. Выявление ошибок переполнения и антипереполнения
является задачей, которую программисту (и только ему!) необходимо
решать при разработке своих арифметических программ.
Диапазон [ЛЛ(т|П), ЛЛ(таХ)] точного представления в АОТ ненулевых
дробных Я-ичных чисел имеет дискретный характер, т. е. в пределах этого
диапазона точно представляется лишь то множество Rn— 1 чисел, в Я-ич-
ной записи которых отличные от нуля цифры содержатся только в первых
п после точки разрядах (остальные дополнительные разряды, если предпо-
ложить их существование, будут содержать нули). На практике приходится
представлять в «-разрядном формате любые дробные числа из указанного
диапазона, в том числе и те (а их большинство), разряды которых, выходя-
щие за рамки принятого формата, содержат ненулевые Я-ичные цифры.
Например, десятичная дробь 0.1 в двоичном формате представляется бес-
конечной периодической двоичной дробью 0.0(0011). При записи этой
дроби в ограниченном формате приходится отбрасывать ряд ненулевых
цифр и тем самым представлять её как приближённое число с ограничен-
ной точностью.
Числа с ограниченной точностью порождаются не только в процессе
их начального представления в ограниченном формате, создающем пог-
решность представления, но и при выполнении арифметических опера-
ций над точными или приближёнными исходными числами. Так, напри-
мер, в арифметике целых чисел, не имеющей погрешности представления
исходных чисел, операция деления порождает неправильные дроби (гово-
рят, что множество целых чисел незамкнуто относительно операции деле-
ния), которые в формате целых чисел записываются приближённо целыми
числами ограниченной точности. Аналогичные погрешности операций
могут иметь место при умножении и делении дробных чисел.
1.1.6.	Округление чисел
Как погрешности представления, так и погрешности операций имеют
одну природу, связанную с округлением чисел. Поэтому рассмотрим пра-
вила округления чисел и величины, характеризующие точность округлён-
ных чисел. Округление точного числа A*R, содержащего п + к (к = 1,2, ...)
А-ичных разрядов, заключается в ограничении его формата п разрядами.
При выполнении этой операции желательно обеспечить наибольшую бли-
зость округлённого числа AR (число в формате п) к округляемому числу AR
(число в формате п + к).
-14-
1.1. Общие сведения о представлении чисел
На практике обычно используют два способа округления: отбрасыва-
ние и симметричное округление. Способ отбрасывания определяется для
дробных и целых Л-ичных чисел формулами (1.6) и (1.7). Согласно этому
способу дополнительные к разрядов округляемого числа A*R просто исклю-
чаются из формата без какой-либо коррекции части числа в разрядах п.
Симметричное округление определяется следующими выражениями соот-
ветственно для дробных и целых А-ичных чисел:
п
±'^аГ 10я'’
п
если ап+ । <R/2;
10д' + Юд", если an+l> R/2;
(1.9)
Ar ~
п- 1
±^^••10^, если a_{<R/2;
/ = о
п- 1
• IO}? + 1, если а_{ > R/2.
/ = 0
(1.10)
При симметричном округлении значение первой из отбрасываемых
цифр округляемого числа A*R используется для решения вопроса о коррек-
ции части числа в оставшихся разрядах п. На практике способ симметрич-
ного округления для случая ап+х = R/2 (A~i = R/2) иногда дополняют пра-
вилом Гаусса, в соответствии с которым коррекция оставшейся части числа
производится, если цифра ап (aQ) — чётная. Оценим точностные характе-
ристики методов округления: абсолютную и относительную ошибки (пог-
решности).
Определим абсолютную ошибку округления 6AR как разность значений
округляемого A*R и округлённого AR чисел, а относительную ошибку округ-
ления §Ar как модуль отношения абсолютной ошибки к значению округля-
емого числа:
~ Ar~Ar> Mr ~ ^Ar/Ar^	(1.11)
Поскольку в большинстве случаев точное значение округляемого чис-
ла Ar неизвестно (например, число получено с погрешностью в процессе
измерения является иррациональным и т. п.), то неизвестны и точные ве-
личины ошибок в выражениях (1.11). Однако почти всегда имеется воз-
-15-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
можность оценить граничные (предельные) значения ошибок. Определим
граничную абсолютную Дг и относительную 8Г ошибки округления следую-
щим образом:
|ДЛЯ|<ДГ;8Г = Аг/|Лл|.	(1.12)
Замена |Л\| из формулы (1.11) на |ЛЛ| в выражении (1.12) не вносит су-
щественной погрешности в значение 8Г, если Дг « |Лд|. На практике ис-
пользуют по возможности минимальное значение граничной ошибки Дг В
тех случаях, когда известна точная величина ошибки ДЛЛ, она одновремен-
но принимается и в качестве граничной. Очевидно, что граничная абсо-
лютная ошибка любых Я-ичных чисел, представленных в ^-разрядном
формате, имеет значения Дг = 10“^ и Дг = 1 соответственно для дробных и
целых чисел при способе округления с отбрасыванием и Дг= 10~д /2 и
Дг = 1/2 соответственно для дробных и целых чисел при симметричном ок-
руглении.
Способ отбрасывания порождает всегда округлённые числа «с недо-
статком», т. е. числа с положительной абсолютной ошибкой, поэтому этот
способ называют ещё несимметричным округлением. Симметричный же
способ, в зависимости от значения первой отбрасываемой цифры, порож-
дает как числа «с недостатком», так и числа «с избытком» (числа с отрица-
тельной абсолютной ошибкой), что, как правило, приводит в процессе
многочисленных округлений при вычислениях к компенсации ошибок и по-
вышению точности результата. Процессу компенсации ошибок способс-
твует и вышеупомянутое правило Гаусса (оно основывается на предпосыл-
ке о равновероятности чётных и нечётных чисел). Способ симметричного
округления применяется преимущественно в программах, выполняющих
арифметическую обработку.
В арифметике с фиксированной точкой все числа представляются с оди-
наковой граничной абсолютной ошибкой. Величина же граничной отно-
сительной ошибки зависит от модуля округлённого числа и возрастает от
максимального числа к минимальному:
0-13)
2~”<8г2<1,	(1.14)
где 5Г, бг2 — ошибки А-ичных и двоичных чисел, использующих правило
округления с отбрасыванием.
Из выражений (1.13), (1.14) следует, что малые числа, близкие к ма-
шинному нулю, могут иметь высокую относительную ошибку (до 100% при
округлении с отбрасыванием и до 50% при симметричном округлении),
-16~
1.1. Общие сведения о представлении чисел
т. е. обладать низкой точностью. Если такие числа участвуют в промежу-
точных вычислениях, точность результата будет того же порядка. Поэто-
му при программировании вычислений важно обеспечить требуемую точ-
ность как для исходных чисел, так и для промежуточных результатов. Это
достигается правильным выбором порядка операций и значности чисел.
1.1.7. Значность числа
Программисту для уяснения путей достижения требуемой точности
вычислений необходимо иметь представление о том, что такое значность
числа. Значность определяет не общее количество цифр в изображении
числа, а только количество значащих цифр, т. е. всех верных цифр числа,
кроме нулей, стоящих слева в изображении числа. Например, числа 12.3;
0.123; 0.000123 имеют по три значащие цифры. Цифры в записи прибли-
жённого числа принято считать верными, если граничная абсолютная
ошибка представления этого числа не превосходит половины единицы
(иногда целой единицы) его младшего разряда. Очевидно, что в силу этого
определения все цифры округлённого числа (при точном округляемом
числе) являются верными, хотя фактически могут не совпадать с соответс-
твующими цифрами точного числа. Например, при симметричном округле-
нии точного числа 0.17997 до четырёх цифр округлённое число имеет зна-
чение 0.1800, не совпадающее с точным в трёх разрядах, но тем не менее
имеющее все верные цифры.
Значность чисел определяет граничную относительную ошибку их пред-
ставления: чем выше значность, тем меньше эта ошибка и, следовательно,
тем выше точность числа. Точному числу на числовой оси соответствует
точка, а округлённому — интервал чисел. На Рис. 1.3 показаны интервалы
0.05 < 0.1 < 0.15 и 0.095 < 0.10 < 0.105 округлённых чисел 0.1 и 0.01 соот-
ветственно с одной и двумя значащими цифрами. Чем выше значность,
тем уже интервал неопределенности и тем ближе округлённое число к точ-
ному.
0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16
I I I I I II I I I I I I I I
----------------------J 0.01 --
-----------------0.1------------------
Рис. 1.3. Интервалы округлённых чисел различной значности на числовой оси.
Заметим, что в арифметике с фиксированной точкой (АФТ), в отличие от
арифметики с плавающей точкой (об этом будет сказано далее), повыше-
ние значности приводит одновременно к существенному увеличению диа-
— 17 —
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
пазона представимых чисел, т. е. точность и диапазон чисел оказываются
тесно связанными друг с другом. Повышение значности в 8-битных мик-
роконтроллерах достигается, как правило, побайтным увеличением фор-
мата чисел (8, 16, 24 двоичных битов и т. д.), поскольку байт — 8-битное
двоичное слово — является структурной единицей, требующей минималь-
ных программных затрат для обработки (доступ же к отдельным битам
байта связан с усложнением обработки). Программы сложения, вычита-
ния, умножения и деления, рассматривавшиеся в томе 3 настоящего изда-
ния, оперируют с данными различного формата, что позволяет выбрать ту
или иную программу в зависимости от требуемых точности вычислений и
диапазона представления чисел.
При использовании арифметики с фиксированной точкой для выпол-
нения сложных вычислений (последовательностей арифметических опе-
раций) возникает необходимость расчёта масштабов, обеспечивающих
значения модулей исходных промежуточных и результирующих чисел в
пределах заданного диапазона их представлений. В данной книге для вы-
числений сложных выражений (см. ниже) применяется арифметика с пла-
вающей точкой, поэтому здесь вопросы расчёта масштабов не рассматри-
ваются.
1.1.8. Граничные абсолютные ошибки в арифметических
операциях с числами ограниченной точности
Операции сложения и вычитания точных чисел не вносят погрешнос-
ти в результат. Свойства этих операций для чисел ограниченной точности
определяются следующим правилом:
граничная абсолютная ошибка суммы или разности чисел не превы-
шает сумму граничных ошибок представления слагаемых:
±Х,. <£дд.>.
(1.15)
Это правило учитывает наихудший случай распределения ошибок ок-
ругления слагаемых: когда ошибки независимы и одного знака. При зна-
чительном числе слагаемых, полученных методом симметричного округ-
ления, происходит взаимная компенсация ошибок разного знака, и истин-
ная абсолютная ошибка суммы (разности) лишь в исключительных
случаях близка к граничной.
Граничная относительная ошибка суммы слагаемых одного знака нахо-
дится между наименьшей и наибольшей из граничных относительных
ошибок слагаемых, с учётом формулы (1.12):
-18-
1.1. Общие сведения о представлении чисел
к
[WW5r YXi -[W^ax-
(1.16)
Иными словами, точность суммы не уступает точности слагаемых
(вследствие компенсации ошибок сумма оказывается обычно точнее сла-
гаемых).
В отличие от суммы разность чисел ограниченной точности может
быть менее точной, чем уменьшаемое и вычитаемое. Потеря точности осо-
бенно велика в том случае, когда уменьшаемое и вычитаемое близки по аб-
солютной величине. Такое вычитание приводит к резкому снижению
значности результата и, следовательно, к возрастанию граничной относи-
тельной ошибки разности. При организации вычислений необходимо ли-
бо избегать вычитания близких чисел, либо брать исходные числа с доста-
точно высокой точностью, обеспечивающей при вычитании необходимую
точность результата.
Умножение точных «-разрядных чисел даёт точное 2«-разрядное про-
изведение. Погрешность этой операции для чисел ограниченной точности
определяется следующим правилом:
граничная относительная ошибка произведения приблизительно
равна сумме граничных относительных ошибок представления
сомножителей:
(L17)
где Xi — сомножители.
Из формулы (1.17) следует, что результат умножения чисел ограничен-
ной точности (будь это целые или дробные числа) не может иметь больше
значащих цифр, чем их имеет наименее точный сомножитель. Очевидно,
что при умножении «-разрядных чисел ограниченной точности произве-
дение является также «-разрядным числом, причём если значность каждо-
го из двух сомножителей равна «, то в произведении предпоследняя
Цифра — (« — 1)-я для дробного и 2-я для целого числа — безусловно вер-
на, а последняя не вполне точна (сомнительна). При увеличении количес-
тва сомножителей пропорционально растет граничная относительная
ошибка произведения и уменьшается его значность.
Деление — операция, обратная умножению: нахождение одного из
сомножителей (частного) по произведению (делимому) и второму сомно-
жителю (делителю). С другой стороны, операцию деления можно рассмат-
ривать как умножение делимого на величину, обратную делителю. В связи
-19-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
с этим для чисел ограниченной точности граничная относительная ошибка
деления определяется выражением (1.17), и, следовательно, значность
частного не может быть больше значности наименее точного из делимых
чисел. Очевидно, что если делимое и делитель представляются //-разряд-
ными дробными числами, то частное также не должно содержать более п
разрядов.
Произведение точных целых //-разрядных чисел имеет разрядность 2п.
Поэтому при делении таких чисел примем разрядности делимого и делите-
ля 2п и п соответственно. Как отмечалось выше, множество целых чисел
незамкнуто относительно операции деления, поэтому частное может быть
не только точным целым числом, но и конечной или бесконечной дробью
(правильной или неправильной), т. е. числом ограниченной точности. В свя-
зи с этим разрядность частного при делении целых чисел определяется не-
обходимой точностью его вычисления и может превышать разрядность де-
лимого или делителя. На практике деление целых чисел выполняется как
деление с остатком'.
находят целое неполное точное частное (его произведение с делите-
лем даёт целое число, не превышающее делимое) и целый остаток,
т. е. разность между делимым и произведением неполного частного
на делитель. Разрядность неполного частного не превосходит раз-
рядности делимого, а разрядность остатка — разрядности делителя
(остаток по абсолютной величине всегда меньше делителя).
Таким образом, для чисел ограниченной точности проблема потери
значности является весьма серьёзной. Если при вычислениях используют-
ся числа с фиксированной точкой, то задача прогнозирования всех возмож-
ных случаев потери значности может превратиться для программиста в
превалирующую и гораздо более сложную, чем собственно написание
программного кода, реализующего требуемую последовательность ариф-
метических операций. Это зачастую серьёзно ограничивает круг задач, ре-
шаемых с помощью микроконтроллеров.
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
1.2.1. Общие сведения
Обработка числовых данных в форме с плавающей точкой считалась до
недавнего времени нетипичной для микроконтроллерных систем. Однако
расширение областей использования микроконтроллеров, в частности со-
здание микроконтроллерных информационно-измерительных систем и
распределенных сетей сбора данных, потребовало существенного увеличе-
ния диапазона обрабатываемых чисел при сохранении их ограниченной
-20-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
значности, определяемой точностью датчиков первичной информации. В
этих условиях применение арифметики с фиксированной точкой приво-
дит к резкому увеличению разрядности чисел, росту затрат памяти и вре-
мени выполнения программ, что снижает в целом производительность и
экономичность микроконтроллерных систем.
Кроме того, с увеличением разрядности чисел с фиксированной точ-
кой и усложнением алгоритмов обработки возрастает неопределенность
прогнозирования вычислений и затрудняется их предварительное масшта-
бирование, призванное гарантировать корректность и требуемую точность
результатов. Эти проблемы снимает арифметика с плавающей точкой
(АПТ), поскольку она обеспечивает раздельное представление диапазона и
точности чисел (порядка и мантиссы) и реализует их автоматическое мас-
штабирование в процессе вычислений.
В данном разделе рассматриваются особенности представления чисел
в форме с плавающей точкой, а также алгоритмы и программы сложения,
умножения и деления двоичных чисел в дополнительных кодах с плаваю-
щей точкой в трёхбайтном формате (обычной точности).
Числа с плавающей точкой имеют следующую общую форму представ-
ления с учётом выражений (1.1) и (1.6):
= А"'ЯАф, от = var,	(1.18)
где Rm — характеристика А-ичного числа AR\
т — целочисленный порядок т е. {О, ±1, ±2,..., ?итах), т. е. \т\ < ттах;
ЛЛф — мантисса числа AR — правильная дробь, определяемая выраже-
ниями
/ = 1
(1.19)
< |ЛЛф| < 1 - или ЯЛф = О,
где at е {0, 1, ..., R - 1} — А-ичные цифры. В мантиссе точка фиксирована
перед её старшим цифровым разрядом, но фактическое положение точки в
представлении числа определяется независимо от мантиссы порядком т и
изменяется, т. е. «плавает», в зависимости от его величины и знака.
Существует много вариантов представления конкретного числа в фор-
ме с плавающей точкой. Например, смешанное число 12.34 можно пред-
ставить в следующем виде: 102х0.1234; 103х0.01234; 104х0.001234 и т. п. На
практике один из вариантов представления выбирают в качестве стандарт-
ного. Если мантисса удовлетворяет условию
-21-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
Я-’<|/1Аф|<1,	(1.20)
то такую мантиссу и число с плавающей точкой называют нормализованны-
ми. Признаком нормализованное™ абсолютной величины числа является
наличие в старшем цифровом разряде мантиссы ненулевой цифры, т. е.
а{ * 0. Все остальные числа, не удовлетворяющие условию (1.20), называют
ненормализованными. Так, в рассмотренном выше примере первый вари-
ант представления числа с плавающей точкой определяет нормализован-
ное, а другие — ненормализованные числа. Преимущества нормализован-
ных чисел заключаются в том, что они, во-первых, определяются
единственным образом и, во-вторых, обеспечивают максимально возмож-
ную точность представления чисел в выбранном и-разрядном формате,
поскольку не тратят его разряды на изображение незначащих нулей.
В нормализованном виде можно представить, вообще говоря, любое
число, отличное от нуля. Для представления нуля в форме с плавающей
точкой на практике используют несколько вариантов:
1.	АЛф = 0,т — произвольно;
2.	Лдф — произвольно, т — wmin;
3.	AR^ = 0, /т? = 0;
4.	ЯЛф = 0, т = rnmin, где rnmin = -датах.
Чаще всего применяются варианты третий и четвёртый.
Машинное представление формата чисел с плавающей точкой, в отли-
чие от формата чисел с фиксированной точкой, содержит, помимо разряда
знака SMn п разрядов цифровой части числа — мантиссы, дополнительно
бит знака Sn и к цифровых битов порядка (Рис. 1.4). В соответствии с этим
представлением и учётом формулы (1.7) порядок т числа AR определяется
выражениями
к- 1
т = ±^b^V<\m\<Rk-\ = ттт,	(1.21)
/ = 0
где bi е. {0, 1,..., R — 1} — А-ичные цифры порядка.
Оценим с учётом выражений (1.18)...(1.21) диапазон представления чи-
сел с плавающей точкой:
Rm--R-l= HA|min < |ЛЛ| < |ИА|тах = Rm™ V-R-n),	(1.22)
где значение H/?lmin справедливо для нормализованных чисел (в случае не-
нормализованных чисел H/?lmin = A"Wmax “ п)-
Из неравенств (1.20)...(1.22) следует, что диапазон нормализованных чи-
сел практически не зависит от разрядности мантиссы, а определяется в ос-
— 22 —
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
новном величиной основания системы счисления и разрядностью порядка.
Размещение диапазона чисел с плавающей точкой на числовой оси анало-
гично размещению чисел с фиксированной точкой (см. Рис. 1.2я). При появ-
лении в процессе вычислений чисел, не принадлежащих диапазону, возни-
кают, как и для чисел с фиксированной точкой, ошибки переполнения
Ил1 > И/?1тах и антипереполнения (машинного нуля) |ЛЛ| < И/dmin, которые для
чисел с плавающей точкой выражаются как одноимённые ошибки поряд-
ка: т > tnmax ит< mmia.
(k+1)разрядов	(п+1)разрядов
Rk Rk~1	R1 RO ro r-1 r-2	r-п
S п	Ьк-1		bl	b0	Зм	а1	а2		ап
Порядок m	Мантисса Арф
Рис. 1.4. Формат А-ичного числа с плавающей точкой.
Точность представления чисел с плавающей точкой определяется теми
же общими формулами (1.12), что и для чисел с фиксированной точкой.
Граничная абсолютная ошибка Дг этих чисел, в отличие от чисел с фиксиро-
ванной точкой, непостоянна и зависит не только от разрядности мантиссы
и метода её округления, но и от величины порядка: Дг = Rm х R~n — для не-
симметричного и Дг — Rm х 0.5 х R~n — для симметричного округления (1.9).
Значение этой ошибки (для несимметричного округления) находится в
диапазоне
Величина граничной относительной ошибки с учётом формулы (1.13)
определяется выражением
П у	ЛЭ
-----------~ Л < ог <--------г = К
Rm(l-R~n)	Rm • R
(1.23)
где Rm х R~n — граничная абсолютная ошибка числа с плавающей точкой
(при данном порядке т); Rmx R~[ и Rfn(\ — R~n) — соответственно мини-
мальное и максимальное абсолютные значения числа при нормализован-
ной мантиссе.
Из неравенства (1.23) следует, что граничная относительная ошибка
представления чисел с плавающей точкой не зависит от величины поряд-
ка, определяется разрядностью мантиссы и практически одинакова для
любых чисел, как малых, так и больших. Заметим, что этот вывод справед-
-23-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
лив только для нормализованных чисел. Для ненормализованных чисел гра-
ничная относительная ошибка может достигать 100%. Сопоставление диа-
пазона и точности чисел подтверждает заключение, что в формате числа с
плавающей точкой диапазон и точность чисел отделены друг от друга: раз-
рядность мантиссы определяет точность представления чисел, а разряд-
ность порядка — их диапазон.
Арифметические операции над числами с плавающей точкой выполня-
ют действия как над мантиссами, так и над порядками, причём те и другие
представлены в виде знаковых чисел в соответствии с формулами (1.19) и
(1.21). Операции над порядками (сложение, вычитание, сравнение) сущес-
твенно упрощаются, если вместо их знакового представления (например, в
дополнительном коде) использовать беззнаковое представление в виде не-
отрицательных чисел или так называемое представление со смещённым по-
рядком, применяемое в ряде ЭВМ:
т = m + Rk,	(1.24)
СМ
где т — несмещённый порядок в дополнительном коде;
Rk — смещение;
л?с.м — смещённый порядок.
Диапазон представления порядка т, с учётом выражений (1.21), равен
-Rk<m <Rk-\. Корректируя этот диапазон согласно формуле (1.24), по-
лучаем неравенство 0 < /исм < 2Rk— 1, гарантирующее, что /исм — всегда не-
отрицательное число, представляемое теми же k + 1 разрядами, что и не-
смещённый порядоктскцифровыми и одним знаковым разрядами. Схе-
ма соответствия несмещённого и смещённого порядков для двоичных
чисел (R = 2) приведена на Рис. 1.5. Очевидно важное свойство смещён-
ных порядков, используемое при их сравнении: если т{>т2, то всегда
^1см — ^2см-
—2к=10...00	-2^=11...11 00...00 20=00...01	2к-1=01...11 т
------Hllllll III----------1-------lllllllll III----------
00.. .00	01. ..11	10...00	10...01	11...11 rnCM
Рис. 1.5. Схема соответствия несмещённого т и смещённого тсм порядков.
На практике существует большое разнообразие представлений чисел с
плавающей точкой, определяемое, во-первых, выбором различных систем
счисления: двоичной (R — 2) и двоично-смешанных (Q = 8, 10, 16); во-вто-
рых, различными способами кодирования знаковых чисел мантиссы и по-
рядка: прямым, обратным, дополнительным или кодом со смещением; в-
-24-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
третьих, различными разрядностью формата и размещением порядка,
мантиссы и их знаков относительно друг друга в формате числа. Напри-
мер, в когда-то весьма распространенной системе ЕС ЭВМ для представ-
ления короткого формата числа с плавающей точкой отводились 32 бита,
из которых 25 использовались для представления шестнадцатеричной
мантиссы в прямом коде (6 шестнадцатеричных разрядов), а 7 — для пред-
ставления шестнадцатеричной характеристики со смещённым двоичным
порядком (смещение + 64). В данной книге используется представление
двоичных чисел с плавающей точкой со смещённым порядком и мантиссой
в дополнительном коде, причём числа имеют трёхбайтный формат обычной
точности (Рис. 1.6а).
7	6	5	4	3	2	1 О
SM	Порядок (+40Н) 	।	।	।	।	।	।	
Мантисса ( СтБ) 1 । । । 1 । ।	
Мантисса (МлБ) 	1	1	1	1	1	1	1		
^ 7	6	5	4	32	1 О
Порядок (+80Н)
» । । । » »
SM । Мантисса (СтБ) ,
Мантисса (СрБ)
___I____I__I___I___I___I___I___
Мантисса (МлБ)
___11______I___।	»___l_j_____
Рис. 1.6. Форматы двоичных чисел с плавающей точкой.
Рассмотрим его более подробно. На Рис. 1.6а над рамкой формата про-
ставлены номера двоичных битов байта. Число хранится в памяти микро-
контроллерной системы в виде последовательности трёх байтов, разме-
щённых в порядке возрастания адресов памяти. Первый байт числа в стар-
шем бите содержит знак мантиссы 5М и смещённый порядок (смещение
равно 6410 = 4016), а два остальных байта — старший байт (СтБ) и младший
байт (МлБ) мантиссы. Сокращенно формат запишем в виде (8,16). Погра-
ничные значения чисел этого формата указаны в Табл. 1.1.
Диапазон представления абсолютных величин ненулевых чисел имеет
вид
-25-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0.27 • 1019 < И| < 0.92 • 1019.	(1.25)
Граничная относительная ошибка такого представления, согласно фор-
муле (1.23), не превышает величины
8Г< 2~16+1 ®0.3 • 10~4.	(1.26)
Таблица 1.1. Пограничные числа формата (8,16)
А	Л16			"4ю	
	/Лсм	^1бф	т	7wio . А z ^Юф	"4ю
"^"4тах	7F	FFFF	+3F	+263(1 - 2~16)	+0.92-1019
—А ™тах	FF	0001	+3F	-263(1 -2~16)	—0.92-10’9
"F^min	00	8000	-40	+2“64- 2-1	+0.27-10"19
“"4 min	80	8000	-40		2~б4.2~1	—0.27-10-'9
Заметим, что неравенства (1.25) и (1.26) получены для нормализованных
чисел, округлённых несимметричным способом при их представлении в п-
разрядном (п = 16) формате мантиссы. В случае симметричного округления
(1.9) величина 5Г уменьшается в 2 раза. Для обеспечения эквивалентной
точности и диапазона в случае чисел с фиксированной точкой потребова-
лась бы разрядность, в 6 раз большая.
На Рис. 1.6£для сравнения показан используемый иногда четырёхбай-
тный формат двоичного числа повышенной точности с плавающей точ-
кой. Первый байт содержит значение смещённого порядка (смещение
128io = 8016), а три остальных — СтБ, СрБ (средний байт) и МлБ мантиссы,
причём в старшем бите СтБ мантиссы указывается знак мантиссы. Погра-
ничные значения чисел формата (8, 24) указаны в Табл. 1.2.
Таблица 1.2. Пограничные числа формата (8,24)
А	"416			"4ю	
	/Лсм	"41бф	т	L Лоф	"4io
"^"4щах	FF	7FFFFF	+7F	+2|27(1 — 2“23)	+0.17-1039
—^тах	FF	800001	+7F	—2127(1 — 2—23)	—0.17-1039
"^min	00	400000	-80	+2-128-2-‘	+ 1.4-10-39
-^min	00	СООООО	-80	_2~128.2“1	—1.4-10-39
-26-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
Граничная относительная ошибка представления (8, 24) не превышает
5 < 2"31+1 ~ 0.9-10-9. Таким образом, данный формат существенно расши-
ряет диапазон и точность обрабатываемых чисел. Отметим, что в боль-
шинстве приложений арифметики с плавающей точкой нет необходимос-
ти в использовании формата повышенной точности, поскольку точность
исходной информации в микропроцессорных системах зачастую ограни-
чена классом точности первичных датчиков на уровне 0.1...0.05%, а такая
ошибка значительно выше, чем ошибки представления чисел в формате
(8, 16) в соответствии с формулой (1.26). Использование формата повы-
шенной точности связано с дополнительными затратами памяти и време-
ни работы микроконтроллера и целесообразно для задач, требующих по-
вышенной точности обработки или большего диапазона представления
чисел.
Числа с плавающей точкой являются числами ограниченной точности.
Поэтому для арифметики с плавающей точкой справедливы все свойства
АОТ, рассмотренные в разд. 1.1. Условимся в дальнейшем изображать ну-
левое число с плавающей точкой в виде нулевой мантиссы Я2ф = 0 и мини-
мального порядка т = wmin. Поскольку порядок имеет смещение, то, оче-
ВИДНО, /Исм(тт) = 0-
1.2.2. Сложение и вычитание двоичных чисел
Ранее было отмечено, что сложение чисел с фиксированной точкой —
точная операция, поскольку она не использует округление результата и не
вносит в него какую-либо дополнительную погрешность, кроме погреш-
ностей слагаемых. Если слагаемые точны, то точна и сумма. Если
слагаемые — числа ограниченной точности, то точность суммы определя-
ется выражениями (1.15) и (1.16).
В отличие от этого, сложение чисел с плавающей точкой является в об-
щем случае неточной операцией, вносящей дополнительную погрешность
в результат. Поэтому сумма чисел с плавающей точкой даже при точных
слагаемых будет числом ограниченной точности. Операцию вычитания чи-
сел с плавающей точкой, представленных в дополнительных кодах, можно
свести к операции сложения уменьшаемого с дополнительным кодом вы-
читаемого. Поэтому в дальнейшем обсудим операцию алгебраического
сложения (она производит сложение и вычитание чисел в зависимости от
знаков слагаемых).
Рассмотрим сложение х + у) двоичных чисел с плавающей точкой',
х = и у = 2ту- Y. Если порядки слагаемых равны (тх = ту), то мантиссы
X и Y можно непосредственно сложить, поскольку фактическое положе-
ние точки в обоих слагаемых одинаково, т. е. слагаемые совмещены бита-
ми мантисс с одинаковыми весами.
-27-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
В общем случае, когда числа имеют различные порядки (тхФ ту), не-
посредственно складывать мантиссы нельзя, поскольку фактические по-
ложения точки для каждого из слагаемых не совпадают друг с другом, т. е.
слагаемые совмещены разрядами мантисс с несовпадающими весами. По-
этому необходимо предварительно преобразовать слагаемое с меньшим
порядком: увеличить его порядок до значения большего порядка и соот-
ветствующим образом уменьшить значение его мантиссы, чтобы в целом
сохранить значение числа. Эту операцию называют выравниванием поряд-
ков. При её выполнении прежде всего определяется разность порядков
Ат — тх — ту.
Увеличение порядка слагаемого с меньшим порядком, например у,
равносильно умножению у х 2^. Тогда уменьшение мантиссы Y эквива-
лентно делению Y/l^m (или умножению Ух 2~Aw), что обеспечивается де-
нормализацией мантиссы (сдвигом мантиссы) У вправо на Ат битов. С учё-
том этого процесс сложения чисел с плавающей точкой можно определить
следующими выражениями:
rn	т„	ni
Z = 2 х-А"+2 у- Y = 2 z Z'= 2 Z \
Х+ У- 2 если Ат > 0;
У+ X- если Ат < 0;
Х+ У, если Ат = 0;
m'z = max(тх, ту);
{Zr; m’z, если Z' < 1;
Z' • 2-1; m'z + 1, если Z' > 1,
(1-27)
(1.28)
(1.29)
где Ат ~ тх - ту.
Формула (1.28) определяет процесс выравнивания порядков и алгебра-
ического суммирования мантисс с равными порядками по правилам ариф-
метики с фиксированной точкой. При сложении мантисс возможны две
ситуации: переполнение суммы и отсутствие переполнения. В первом слу-
чае необходимо устранить переполнение путём сдвига мантиссы вправо на
один бит (делением на 2) и соответствующим увеличением на 1 порядка
суммы. Эту операцию называют нормализацией вправо. Во втором случае
необходимость в нормализации вправо отпадает. Формула (1.29) отражает
действия на этапе нормализации вправо.
При сложении близких по величине чисел с разными знаками возмож-
но уменьшение значности мантиссы суммы, т. е. появление в левых (стар-
ших) битах формата мантиссы незначащих нулей. В этом случае необходи-
— 28 —
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
мо нормализовать мантиссу согласно условию (1.20). Эта операция, назы-
ваемая нормализацией влево, заключается в сдвиге мантиссы влево на г
(г< п) битов (умножении мантиссы на 2) и соответствующем уменьшении
порядка суммы:
f Z'; т\, если 2“! < |Z| < 1;
Z, wz=s '	(1.30)
I Z • 2r; m'z - г, если |Z| < 2~l,
где r — число старших нулевых битов мантиссы суммы. При программной
реализации нормализации влево величина г, как правило, не определяет-
ся, а сдвиги влево и коррекция порядка производятся до тех пор (при не-
нулевой мантиссе), пока не будет выполнено условие (1.20).
При реализации алгоритмов, описываемых формулами (1.27)...(1.30),
возможно возникновение особых ситуаций, которые должны выявляться
программными средствами:
1.	При выравнивании порядков возможен случай, когда \т > п, т. е. раз-
ность порядков слагаемых превышает разрядность цифровой части ман-
тиссы. Очевидно, что при такой денормализации мантиссы меньшего сла-
гаемого она полностью выходит за рамки формата, т. е. становится равной
нулю. В этом случае результат равен большему слагаемому и нет необходи-
мости выполнять сложение.
2.	При сложении равных чисел с разными знаками мантисса суммы
равна нулю. Такая нулевая мантисса не может быть нормализована и в
этом случае порядок суммы также обнуляется.
3.	При нормализации вправо мантиссы суммы возможно переполне-
ние порядка суммы: mz = mz 4- 1 > wmax, а при нормализации влево — ан-
типереполнение порядка суммы: т = т z — r< тт^.
Появление таких ошибок свидетельствует о неправильном выборе
формата с точки зрения представления диапазона чисел в конкретном вы-
числительном процессе. Такие ошибки следует обязательно выявлять, и в
случае переполнения необходимо прекратить процесс вычислений с выво-
дом той или иной диагностики произошедшего.
Оценим точность операции сложения чисел с плавающей точкой. Эта
точность ограничивается округлением чисел при их сдвигах за рамки ос-
новного формата при денормализации мантиссы меньшего слагаемого,
нормализации суммы вправо и влево, а также при обнулении результата в
случае антипереполнения порядка. Основная погрешность возникает в
процессе денормализации мантиссы, поскольку при последующей нормали-
зации суммы вправо эта первоначальная погрешность может только умень-
шиться, а при нормализации суммы влево погрешность можно вообще ус-
транить, если сохранить хотя бы два первых выдвинутых бита денормали-
-29-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
зованной мантиссы и использовать их при нормализации суммы влево
(незначащие нули могут появиться лишь при вычитании близких чисел с
Aw<2). Ошибку обнуления результата при антипереполнении порядка
учитывать не будем, считая, что либо эта ошибка в процессе вычислений не
возникает, либо процесс вычислений останавливается при её появлении.
Если бы при сложении нормализованной мантиссы большего слагае-
мого с денормализованной мантиссой меньшего слагаемого в соответс-
твии с формулой (1.28) использовались все п + Ат битов слагаемых, то
сумма была бы точным числом (при условии, что точны слагаемые). Одна-
ко выдвинутые за рамки п-битного формата денормализованные биты
мантиссы меньшего слагаемого не участвуют в сложении, т. е. сумма обра-
зуется путём округления. Очевидно, что в случае отбрасывания Aw битов
граничная абсолютная ошибка округления мантиссы суммы не превышает
величины 2-л, а граничная относительная ошибка округления суммы (в на-
ихудшем случае отсутствия переполнения суммы и при минимальном зна-
чении её нормализованной мантиссы) равна
X (— Лг.окр(*) _ 2 z • 2 _ ~-п+1	/1 а 1 \
5г.окР(г) - —- ——т - 2	•	(1.31)
^min 2 z • 2
Исходные слагаемые являются числами ограниченной точности, гра-
ничные относительные ошибки представления которых определяются не-
равенством (1.23). Согласно формуле (1.14) граничная относительная
ошибка суммы не превосходит ошибки наименее точного слагаемого. Од-
нако округление суммы увеличивает эту ошибку на величину, вычислен-
ную по формуле (1.31), т. е. в 2 раза, и сумма становится менее точной, чем
слагаемые. Ошибку округления можно уменьшить, если использовать пра-
вило симметричного округления (1.9).
Ниже приведена подпрограмма сложения чисел с плавающей точкой
SDPZ3, реализующая рассмотренный алгоритм сложения для трёхбай-
тного формата представления чисел с плавающей точкой.
Подпрограмма сложения чисел с плавающей точкой SDPZ3
0001	0000	АСС	. EQU	0E0H
0002	0000	в	. EQU	0F0H
0003	0000	АСС.1	. EQU	0Е1Н
0004	0000	АСС.З	. EQU	ОЕЗН
0005	0000	АСС. 7	. EQU	0Е7Н
0006	0000	PSW.5	. EQU	0D5H
0007	0000			
0008	0000		. ORG	ООООН
0009	0000	7		
-30-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
оою ООН	0А90 0А90	.ORG 0А90Н
0012	0А90	SDPZ3:
0013	0А90	/Подпрограмма сложения 3-байтных
0014	0А90	/двоичных чисел с плавающей точкой
0015	0А90	/в дополнительном коде формата
0016	0А90	; (8,16)=(Пор, Ман), где байт порядка
0017	0А90	/содержит бит знака мантиссы и
0018	0А90	/целочисленный двоичный порядок
0019	0А90	/со смещением +4ОН, а два байта
0020	0А90	/мантиссы (СтБ и МлБ) - двоичное
0021	0А90	/дробное нормализованное число в
0022	0А90	/дополнительном коде.
0023	0А90	/
0024	0А90	/Входные параметры: R1 - адрес
0025	0А90	/слагаемого 1, R0 - адрес слагаемо-
0026	0А90	; го 2 .
0027	0А90	/
0028	0А90	/Выходные параметры: R1 - адрес
0029	0А90	/суммы (сумма на месте слагаемого
0030	0А90	/1). CY=1 - признак переполнения
0031	0А90	/или антипереполнения порядка
0032	0А90	/суммы.
0033	0А90	/
0034	0А90	/Используются все регистры, кроме
0035	0А90	/В, R0, R1. Глубина стека - 2 байта.
0036	0А90	;
0037	0А90	;
0038	0А90	;
0039	0А90	/
0040	0А90	/
0041	0А90	/
0042	0А90	/Проверка слагаемого 2 (сл2) на нуль.
0043	0А90 Е6	MOV A,@R0
0044	0А91 08	INC R0
0045	0А92 46	ORL A,@R0
0046	0А93 08	INC R0
0047	0А94 46	ORL A,@R0	;A = 0, если сл2 = 0
0048	0А95 18	DEC R0
0049	0А96 18	DEC R0	/Восстановление R0.
0050	0А97 60 17	JZ LOOP1	/Если сл2 = 0.
0051	0А99	/Проверка слагаемого 1 (сл1) на нуль.
0052	0А99 Е7	MOV A,@R1
0053	0А9А 09	INC R1
0054	0А9В 47	ORL A,@R1
0055	0А9С 09	INC R1
-31
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0056	0A9D 47	ORL	A,@R1	;A = 0, если сл1 - 0.
0057	0А9Е 19	DEC	R1	
0058	0A9F 19	DEC	R1	;Восстановление R1.
0059	0AA0 70 10	JNZ	PERI	;Если сл1 о 0.
0060	0АА2	;Перемещение	сл2 на место сл1.	
0061	0АА2 Е6	MOV	A,@R0	
0062	ОААЗ F7	MOV	@R1,A	
0063	0АА4 08	INC	R0	
0064	0АА5 09	INC	R1	
0065	0АА6 Е6	MOV	A,@R0	
0066	0АА7 F7	MOV	@R1,A	
0067	0АА8 08	INC	R0	
0068	0АА9 09	INC	R1	
0069	0AAA Е6	MOV	Az@R0	
0070	0AAB F7	MOV	@R1,A	
0071	ОААС 18	DEC	R0	
0072	0AAD 18	DEC	R0	
0073	ОААЕ 19	DEC	R1	
0074	0AAF 19	DEC	R1	/Восстановление R0 и R1.
0075	ОАВО	L00P1:		
0076	ОАВО СЗ	CLR	C	;CY = 0, адрес результата в R1
0077	0АВ1 22	RET		
0078	0АВ2	PERI:		
0079	0АВ2	/Установка признака обмена		
0080	0АВ2	;адресами слагаемых PSW.5 в 0.		
0081	0АВ2 С2 D5	CLR	PSW.5	
0082	0АВ4	;Оба слагаемых не нуль.		
0083	0АВ4	;Получение модифицированных		
0084	0АВ4	;кодов знаков слагаемых		в стек:
0085	0АВ4	/00 = " + ", i:	[ - " _"	
0086	0АВ4 Е7	MOV	A,@R1	
0087	0АВ5 54 80	ANL	A,#80H	;Выделение знака сл1.
0088	0АВ7 А2 Е7	MOV	C,ACC.7	
0089	0АВ9 23	RL	A	
0090	ОАВА 33	RLC	A	
0091	ОАВВ СО ЕО	PUSH	ACC	/Код сл1.
0092	OABD Е6	MOV	A,@R0	
0093	ОАВЕ 54 80	ANL	A,#80H	;Выделение знака сл2.
0094	ОАСО А2 Е7	MOV	C,ACC.7	
0095	0АС2 23	RL	A	
0096	ОАСЗ 33	RLC	A	
0097	0АС4 СО ЕО	PUSH	ACC	;Код сл2.
0098	0АС6	;Определение	разности порядков.	
0099	0АС6 Е6	MOV	Az@R0	/А - пор2.
0100	0АС7 54 7F	ANL	A,#7FH	/Исключение знака.
0101	0АС9 FB	MOV	R3 ,A	/R3 - пор2.
-32-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
0102	0ACA Е7	MOV	AZ@R1	/А - nopl.
оюз	ОАСВ 54 7F	ANL	A,#7FH	/Исключение знака.
0104	0ACD СЗ	CLR	С	
0105	ОАСЕ 9В	SUBB	A,R3	/А = nopl - пор2.
0106	0ACF 60 ЗВ	JZ	PER2	/Если nopl = пор2.
0107	0AD1 50 09	JNC	PER3	/Если nopl > пор2.
0108	0AD3 F4	CPL	А	/Дополнение при пор2 > nopl
0109	0AD4 04	INC	А	/А=1 nopl - пор21.
01Ю	0AD5 FE	MOV	R6ZA	/Сохранили А в R6.
01Н	0AD6	/Обмен адресами слагаемых: сл2 на сл1.		
0112	0AD6 Е8	MOV	AzR0	
0113	0AD7 С9	ХСН	AZR1	
0114	0AD8 F8	MOV	R0,A	
0115	0AD9 D2 D5	SETB	PSW.5	/Установка признака обмена.
0116	0ADB ЕЕ	MOV	AZR6	/Восстановление А из R6.
0117	0ADC	PER3:		
0118	0ADC	/Проверка величины разности порядков: <16?		
0119	OADC FE	MOV	R6ZA	/Сохранили А в R6.
0120	0ADD СЗ	CLR	C	
0121	0ADE 94 10	SUBB	Az#16	
0122	ОАЕО 20 Е7	ОС	JB	ACC.7,PER4	
0123	ОАЕЗ			/Если разность < 16.
0124	ОАЕЗ DO ЕО	POP	ACC	
0125	0АЕ5 DO ЕО	POP	ACC	/Баланс стека.
0126	0АЕ7 СЗ	CLR	C	/СУ=0.
0127	0АЕ8 30 D5	03	JNB	PSW.5ZPER31	
0128	ОАЕВ			/Если не было обмена.
0129	ОАЕВ Е8	MOV	AzR0	
0130	ОАЕС С9	XCH	AZR1	
0131	OAED F8	MOV	R0z A	/Обмен регистров R0 и R1.
0132	ОАЕЕ	PER31:		
0133	ОАЕЕ 22	RET		
0134	0AEF	PER4:		
0135	0AEF	/Загрузка сл2 в регистры		и
0136	0AEF	/денормализация мантиссы		сл2.
0137	0AEF ЕЕ	MOV	A,R6	/Восстановление А из R6.
0138	0AF0			
0139	0AF0	/DMAN2:		
0140	0AF0	/Подпрограмма денормализации		
0141	0AF0	/двухбайтной	мантиссы числа с пла-	
0142	0AF0	/вающей точкой. Входные		пара-
0143	0AF0	/метры: А - разность порядков Nz		
0144	0AF0	/определяющая величину денорма-		
0145	0AF0	/лизации (N<16), R0 - адрес числа		
0146	0AF0	/с плавающей	точкой. Выходные	
0147	0AF0	;параметры:R3, R2 - денормализо-		
-33-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0148	0AF0	;ванная мантисса, R5 -	выдвинутые
0149	0AF0	;биты мантиссы. Не используются	
0150	0AF0	;регистры В, RO, Rl, R6	
0151	0AF0		
0152	0AF0	;Загрузка слагаемого в	регистры
0153	0AF0	;R7,R3,R2.	
0154	0AF0 FC	MOV R4,A	;R4 = A = N = величина
0155	0AF1		,-нормализации мантиссы.
0156	0AF1 08	INC RO	
0157	0AF2 Е6	MOV A,@R0	
0158	0AF3 FB	MOV R3, A	;R3 - СтБ Ман.
0159	0AF4 08	INC RO	
0160	0AF5 Е6	MOV A,@R0	
0161	0AF6 FA	MOV R2,A	;R2 - МлБ Ман.
0162	0AF7 18	DEC RO	
0163	0AF8 18	DEC RO	;Заодно и восстановили R0
0164	0AF9 Е6	MOV A,@R0	;А - Пор.
0165	OAFA FF	MOV R7,A	;R7 - Пор.
0166	OAFB 7D 00	MOV R5,#0	
0167	0AFD	;Сдвиг мантиссы R3, R2,	R5 вправо на N битов.
0168	0AFD	LOOP2:	
0169	OAFD EF	MOV A,R7	;А - Пор.
0170	0AFE 33	RLC A	;CY - Знак мантиссы.
0171	0AFF ЕВ	MOV A, R3	
0172	0В00 13	RRC A	
0173	0В01 FB	MOV R3,A	
0174	0В02 ЕА	MOV A,R2	
0175	0В03 13	RRC A	
0176	0В04 FA	MOV R2,A	
0177	0В05 ED	MOV A,R5	
0178	0В06 13	RRC A	
0179	0В07 FD	MOV R5,A	
0180	0В08 DC F3	DJNZ R4,LOOP2	
0181	0B0A	;Зацикливание.	
0182	0B0A	;END DMAN2.	
0183	0B0A		
0184	0B0A 80 ОА	SJMP PER5	
0185	ОВОС	PER2:	
0186	ОВОС	;Загрузка сл2 в регистры R3, R2, R5 - 0.	
0187	ОВОС 08	INC R0	
0188	OBOD Е6	MOV A,@R0	
0189	OBOE FB	MOV R3,A	;R3 - СтБ Ман.
0190	OBOF 08	INC R0	
0191	0В10 E6	MOV A,@R0	
0192	0B11 FA	MOV R2,A	;R2 - МлБ Ман.
0193	0B12 18	DEC R0	
-34-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
0194	0В13 18	DEC	R0	/Восстановили R0.
0195	0В14 7D 00	MOV	R5,#0	
0196	0В16	PER5:			
0197	0В16	/Сложение мантисс.			
0198	0В16 09	INC	R1	
0199	0В17 09	INC	R1	/Адрес МлБ Ман1.
0200	0В18 Е7	MOV	AZ@R1	
0201	0В19 2А	ADD	A,R2	
0202	0В1А FA	MOV	R2,A	
0203	0В1В 19	DEC	R1	
0204	0В1С Е7	MOV	AZ@R1	
0205	0B1D ЗВ	ADDC	A,R3	
0206	0В1Е FB	MOV	R3 ,A	/R3,R2 - Сумма мантисс.
0207	0B1F 19	DEC	R1	/Восстановили R1.
0208	0В20	/Анализ	суммы на переполнение		
0209	0В20	;по модифицированным кодам.			
0210	0В20 DO Е0	POP	ACC	/А - код знака сл2.
0211	0В22 FE	MOV	R6,A	
0212	0В23 DO Е0	POP	ACC	/А - код знака сл1.
0213	0В25 ЗЕ	ADDC	AZR6	/Сложение знаков и переноса
0214	0В26 54 03	ANL	Az#3	/Выделение кода знака суммы
0215	0В28 FE	MOV	R6ZA	/Сохранение знаков.
0216	0В29 А2 Е1	MOV	CzACC.l	/СУ - знак суммы.
0217	0В2В Е7	MOV	AZ@R1	/А - nopl со знаком сл1.
0218	0В2С 92 Е7	MOV	ACC.7ZC	/А - nopl со знаком суммы.
0219	0В2Е 30 D5 03	JNB	PSW.5ZSL1	
0220	0В31			/Если не было обмена.
0221	0В31 F6	MOV	@R0zA	
0222	0В32 80 01	SJMP	SL2	
0223	0В34	SL1:			
0224	0В34 F7	MOV	@R1ZA	
0225	0В35	SL2:			
0226	0В35 ЕЕ	MOV	AZR6	/Восстановление знаков.
0227	0В3 6			
0228	0В36	;JB PSW	.0,PER8		
0229	0В36			/Если переполнение:
0230	0В36			/01 или 10.
0231	0В36			
0232	0В36	/Это аналог		JB PSW.0zPER8 для глупого отладчика.	
0233	0В36 В4 01 02	CJNE	AZ#1ZPER51	
0234	0В39 80 45	SJMP	PER8	
0235	ОВЗВ	PER51:			
0236	ОВЗВ В4 02 02	CJNE	AZ#2ZPER52	
0237	ОВЗЕ 80 40	SJMP	PER8	
0238	0В40	PER52:			
0239	0В40			
-35-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0240	0В40			
0241	0В40			/Анализ особого случая переполнения
0242	0В40			;для кода знаков 11.
0243	0В40	СЗ		CLR С
0244	0В41	94	03	SUBB А,#3
0245	0В43	70	04	JNZ PER6	;Если не код 3.
0246	0В45	ЕВ		MOV A,R3
0247	0В46	4А		ORL A,R2
0248	0В47	60	36	JZ PER7	/Если мантисса равна нулю.
0249	0В49			PER6:
0250	0В49			/Нормализация мантиссы влево.
0251	0В49			/
0252	0В49			/NMAN2:
0253	0В49			/Подпрограмма нормализации
0254	0В49			/двухбайтной мантиссы числа с
0255	0В49			/плавающей точкой. Входные пара-
0256	0В49			;метры: R3, R2 - нормализуемая
0257	0В49			/мантисса, R5 - младшие биты
0258	0В49			/денормализованной мантиссы.
0259	0В49			/R1 - адрес порядка. Выходные
0260	0В49			/параметры: R3, R2 - нормализован-
0261	0В49			ная мантисса, R5 - дополнительные
0262	0В49			/младшие биты мантиссы, CY = 1 -
0263	0В49			/признак антипереполнения порядка.
0264	0В49			/Используются все регистры, кроме
0265	0В49			/В, R0, Rl, R4, R6, R7.
0266	0В49			/
0267	0В49			/Проверка мантиссы на нуль.
0268	0В49	ЕВ		MOV A,R3	/А - СтБ Ман.
0269	0В4А	4А		ORL A,R2
0270	0В4В	70	0А	JNZ LOOP5	/Если мантисса не равна нулю
0271	0B4D	30	D5	03	JNB PSW.5,SL3
0272	0В50			/Если не было обмена.
0273	0В50	F6		MOV @R0,A
0274	0В51	80	01	SJMP LOOP3
0275	0В53			SL3:
0276	0В53	F7		MOV @R1,A	/Обнуление порядка.
0277	0В54			LOOP3:
0278	0В54	СЗ		CLR C	,-CY = 0
0279	0В55			LOOP4:
0280	0В55	80	24	SJMP LOOP6
0281	0В57			/Проверка явно нормализованной мантиссы:
0282	0В57			/знаковый и старший бит различны ?
0283	0В57			/
0284	0В57			LOOP5:
0285	0В57	ЕВ		MOV A,R3	/А - СтБ Ман.
-36-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
0286	0В58	67		XRL AZ@R1	
0287	0В59	20	Е7	F8	JB ACC.7,LOOP3	
0288	0В5С				/Если явная нормализация.
0289	0В5С			/Проверка неявно	
0290	0В5С			.•нормализованной мантиссы.	
0291	0В5С	ЕВ		MOV A,R3	
0292	0B5D	54	7F	ANL AZ#7FH	/Исключение старшего бита.
0293	0B5F	4А		ORL AZR2	
0294	0В60	СЗ		CLR C	/СУ = 0.
0295	0В61	60	18	JZ LOOP6	/Если неявная нормализация.
0296	0В63			/Нормализация мантиссы:	
0297	0В63			/сдвиг влево в R3, R2Z	R5.
0298	0В63	ED		MOV A,R5	
0299	0В64	33		RLC A	
0300	0В65	FD		MOV R5, к	
0301	0В66	ЕА		MOV A,R2	
0302	0В67	33		RLC A	
0303	0В68	FA		MOV R2,A	
0304	0В69	ЕВ		MOV A,R3	
0305	0В6А	33		RLC A	
0306	0В6В	FB		MOV R3,A	/Мантисса R5Z R2, R3 сдвинута
0307	0В6С				/влево.
0308	0В6С			/Проверка порядка на антипереполнение	
0309	0В6С			/его коррекция.	
0310	0В6С	Е7		MOV AZ@R1	/А - порядок.
0311	0B6D	54	7F	ANL A,#7FH	/Исключение знака.
0312	0B6F	D3		SETB C	/СУ = 1.
0313	0В70	60	09	JZ LOOP6	/Если порядок минимален.
0314	0В72	30	D5	03	JNB PSW.5.SL4	
0315	0В75				/Если не было обмена.
0316	0В75	16		DEC @R0	
0317	0В76	80	DF	SJMP LOOP5	
0318	0В78			SL4:	
0319	0В78	17		DEC @R1	
0320	0В79	80	DC	SJMP LOOP5	/Зацикливание.
0321	0В7В			/END NMAN2.	
0322	0В7В			/	
0323	0В7В			LOOP6:	
0324	0В7В	50	IE	JNC PER9	/Нет антипереполнения.
0325	0B7D	80	42	SJMP PER10	/Антипереполнение порядка.
0326	0B7F			/Переполнение:	
0327	0B7F			/нормализация мантиссы	вправо.
0328	0B7F			PER7:	
0329	0B7F	ЕЕ		MOV A,R6	/Восстановить признаки.
0330	0В80			PER8:	
0331	0В80	13		RRC A	/СУ - бит переполнения.
37-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0332	0В81
0333	0В81	/PMAN21:
0334	0В81	/Подпрограмма устранения пере-
0335	0681	/полнения двухбайтной мантиссы
0336	0В81	/числа с плавающей точкой.
0337	0В81	/Входные параметры: R3, R2 -
0338	0В81	/мантисса, R5 - дополнительные
0339	0В81	/младшие биты мантиссы, CY -
0340	0В81	/бит переполнения, R1 - адрес
0341	0В81	/порядка. Выходные параметры:
0342	0В81	/R3,R2 - нормализованная мантисса,
0343	0В81	;CY = 1 - признак переполнения
0344	0В81	/порядка. Используются регистры А,
0345	0В81	/R2, R3, R5.
0346	0В81
0347	0В81	/Сдвиг вправо мантиссы R3, R2, R5 с учётом CY.
0348	0В81 ЕВ	MOV A,R3
0349	0В82 13	RRC А
0350	0В83 FB	MOV R3,A
0351	0B84 EA	MOV A,R2
0352	0B85 13	RRC A
0353	0B86 FA	MOV R2,A
0354	0B87 ED	MOV A,R5
0355	0B88 13	RRC A
0356	0B89 FD	MOV R5,A
0357	0B8A	/Проверка порядка на
0358	0B8A	/переполнение и его коррекция.
0359	0В8А Е7	MOV A,@R1	/А - Порядок.
0360	0В8В F4	CPL А
0361	0В8С 54 7F	ANL A,#7FH	/Исключение знака.
0362	0В8Е D3	SETB С	/CY = 1.
0363	0B8F 60 EA	JZ LOOP6	/Если порядок максимален
0364	0В91 СЗ	CLR С	/CY = 0.
0365	0В92 30 D5 03	JNB PSW.5,SL5
0366	0В95	/Если не было обмена.
0367	0В95 06	INC @R0
0368	0В96 80 ЕЗ	SJMP LOOP6
0369	0В98	SL5:
0370	0В98 07	INC @R1
0371	0В99 80 Е0	SJMP LOOP6
0372	0В9В	/END PMAN2.
0373	0B9B
0374	0B9B	PER9:
0375	0B9B	/Округление результата. Нормализация мантиссы.
0376	0В9В ED	MOV A,R5
0377	0В9С 30 Е7 22	JNB ACC.7,PER10
-38-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
0378	0B9F	/Если коррекция равна нулю
0379	0B9F ЕА	MOV А, R2
0380	0BA0 24 01	ADD А,#1
0381	0ВА2 FA	MOV R2 , А
0382	ОВАЗ ЕВ	MOV A,R3
0383	0ВА4 34 00	ADDC А,#0
0384	0ВА6 FB	MOV R3 , А
0385	0ВА7 50 18	JNC PER10
0386	0ВА9	/
0387	0ВА9	;PMAN2:
0388	0ВА9	/Подпрограмма устранения пере-
0389	0ВА9	полнения двухбайтной мантиссы
0390	0ВА9	/числа с плавающей точкой.
0391	0ВА9	/Входные параметры: R3, R2 -
0392	0ВА9	/мантисса, R5 - дополнительные
0393	0ВА9	/младшие биты мантиссы, CY -
0394	0ВА9	/бит переполнения, R1 - адрес
0395	0ВА9	/порядка. Выходные параметры:
0396	0ВА9	/R3,R2 - нормализованная мантисса,
0397	0ВА9	/СУ = 1 - признак переполнения
0398	0ВА9	/порядка. Используются регистры А,
0399	0ВА9	/ R2, R3, R5.
0400	0ВА9	/
0401	0ВА9	/Сдвиг вправо мантиссы R3, R2, R5 с учётом СУ.
0402	0ВА9 ЕВ	MOV A,R3
0403	0BAA 13	RRC А
0404	0BAB FB	MOV R3,A
0405	ОВАС ЕА	MOV A,R2
0406	0BAD 13	RRC A
0407	ОВАЕ FA	MOV R2, A
0408	OBAF ED	MOV A,R5
0409	ОВВО 13	RRC A
0410	0ВВ1 FD	MOV R5,A
0411	0ВВ2	/Проверка порядка на
0412	0ВВ2	/переполнение и его коррекция.
0413	0ВВ2 Е7	MOV A,@R1	/А - Порядок.
0414	ОВВЗ F4	CPL А
0415	0ВВ4 54 7F	ANL A,#7FH	/Исключение знака.
0416	0ВВ6 D3	SETB С	;СУ=1.
0417	0ВВ7 60 08	JZ PER10	/Если порядок максимален.
0418	0ВВ9 СЗ	CLR С	/СУ = 0.
0419	ОВВА 30 D5	03	JNB PSW.5,SL6
0420	0BBD	/Если не было обмена.
0421	0BBD 06	INC @R0
0422	ОВВЕ 80 01	SJMP PER10
0423	ОВСО	SL6:
-39-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0424	0BC0 07	INC	@R1
0425	0ВС1	/END	
		PMAN2.	
0426	0ВС1	/	
0427	0ВС1	PER10:	
0428	0ВС1	/Запись результата в память.	
0429	0ВС1 30 D5	03	JNB	PSW.5,PER101
0430	0ВС4		/Если не было обмена.
0431	0ВС4 Е8	MOV	A,R0
0432	0ВС5 С9	ХСН	A,R1
0433	0ВС6 F8	MOV	R0,А	/Обмен регистров R0 и R1.
0434	0ВС7	PER101:	
0435	0ВС7		
0436	0ВС7 09	INC	R1
0437	0ВС8 ЕВ	MOV	A,R3
0438	0ВС9 F7	MOV	@R1,A
0439	ОВСА 09	INC	R1
0440	0BCB ЕА	MOV	A,R2
0441	0BCC F7	MOV	@R1,A
0442	0BCD 19	DEC	R1
0443	ОВСЕ 19	DEC	R1	/Восстановление R1.
0444	0BCF 22	RET	/CY = 1, если ошибка порядка
0445	0BD0	/END SDPZ3.	
0446	0BD0	/	
При сложении мантисс в дополнительных кодах необходимо выявлять
переполнение суммы. В рассмотренных в предыдущем томе данной книги
программах сложения с этой целью выполнялся анализ знаков слагаемых
и суммы. Другой способ обнаружения переполнения, используемый в дан-
ной программе, заключается в применении так называемого модифициро-
ванного дополнительного кода. В таком коде для представления знака ис-
пользуются два бита: плюс кодируется как 00, а минус — как 11. Дублиро-
вание знака позволяет автоматически фиксировать переполнение: код 01
определяет переполнение положительной суммы, а код 10 — отрицатель-
ной. Исключением из этого правила является случай суммирования до-
полнительных кодов двух отрицательных чисел, таких, что [А]д + [У]д=
= 11.0...0, т. е. [%+ У] = 1 — переполнение.
Непосредственно сложение начинается с проверки слагаемых на нуль.
Если второе слагаемое (адрес первой из трёх ячеек памяти, в которых оно
хранится, находится в регистре R0, т. е. осуществляется косвенная адреса-
ция) равно нулю, то сложение на этом и заканчивается — сумма равна пер-
вому слагаемому (адрес первой из трёх ячеек памяти, в которых оно хра-
нится, находится в регистре R1). Причём сумма «занимает место» первого
слагаемого (по окончании операции сложения в регистре R1 находится ад-
— 40 —
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
рес первой из трёх ячеек памяти, в которых хранится сумма). Если нуле-
вым является первое слагаемое, то второе (ненулевое) слагаемое перепи-
сывается в ячейки памяти, в которых находилось первое слагаемое, а за-
тем, как и в предыдущем случае, содержимое этих ячеек памяти
рассматривается как результат операции сложения (сумма).
Сложение ненулевых слагаемых начинается с формирования модифи-
цированных кодов знаков слагаемых и их запоминания с целью последую-
щего анализа после выполнения сложения. Далее программа определяет
разность порядков: её абсолютную величину и знак. Если порядок первого
слагаемого оказывается меньше порядка второго, слагаемые меняются
местами, и бит PSW5 (индикатор обмена) устанавливается в 1.
Вычисленная разность порядков проверяется на предельное значение:
Д/л < п = 16? При А/и> 16 нет необходимости продолжать программу, так
как результат совпадает со слагаемым, находящимся на месте первого. В
противном случае производится загрузка меньшего слагаемого из памяти в
регистры R4, R3 и R2 микроконтроллера, и фрагмент программы DMAN2
выполняет, если необходимо, денормализацию его мантиссы. Отметим
ещё то, что фрагмент DMAN2 сохраняет последние сдвинутые биты мантис-
сы с целью их использования при округлении суммы.
Сложение мантисс какими-либо особенностями не отличается. После
сложения выполняется анализ суммы на переполнение. Коды 01 и 10 явля-
ются признаком переполнения мантиссы, и устраняется оно фрагментом
PMAN21 — мантисса сдвигается на бит вправо, а порядок увеличивается
на 1. При этом в случае переполнения или антипереполнения порядка ус-
танавливается бит CY.
Если код равен 11, то переполнению мантиссы соответствует её нуле-
вое значение, возникшее при сложении отрицательных мантисс вида
8000Н. Это переполнение также устраняется фрагментом PMAN21.
Код 00, или же 11, при ненулевой мантиссе означает, что мантисса сум-
мы не переполнена, и далее осуществляются заключительные операции.
Если представленная мантисса нормализована явно (старший бит мантис-
сы равен 1) или неявно (когда она принадлежит отрицательному числу и
после перевода в дополнительный код окажется явно нормализованной),
то следующей операцией будет её округление. Возможное в ходе округле-
ния переполнение устраняется фрагментом PMAN2, аналогичным PMAN21.
Если мантисса не нормализована, то фрагмент NMAN2 осуществляет требу-
емую нормализацию, после чего происходит переход на вышеупомянутое
округление.
В завершение мантисса переписывается из регистров в память, и вос-
станавливается начальное состояние регистров R0 и R1 (в случае, если их
содержимое обменивалось, индикацией чего является наличие логической
1 вбите PSW.5).
-41-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
Отметим, что реализованное в программе симметричное округление
мантиссы по первой отбрасываемой цифре эффективно лишь при сло-
жении чисел с одинаковыми знаками, поскольку только в этом случае
знак отбрасываемой цифры совпадает со знаком суммы, и, следователь-
но, округление выполняется верно, иначе ошибка симметричного округ-
ления превысит ошибку несимметричного округления. Если такая ситуа-
ция нежелательна с точки зрения использования программы в системе,
можно либо усложнить процесс симметричного округления в програм-
ме, введя анализ знака ошибки, либо упростить программу, исключив
это округление.
Таблица 1.3. Числа с плавающей точкой в формате (8, 16)
Положительные числа		Отрицательные числа	
^16	^10	^10	^16
408000	0.5	-0.5	С08000
418000	1	-1	С18000
41С000	1.5	-1.5	С14000
428000	2	—2	С28000
42А000	2.5	-2.5	С26000
42С000	3	-3	С24000
42Е000	3.5	-3.5	С22000
438000	4	—4	С38000
439000	4.5	-4.5	С37000
43А000	5	-5	С36000
1.2.3. Умножение двоичных чисел
Умножение — двоичных нормализованных чисел с плавающей точ-
кой х = 2тх-Х, у = 2ту- Yопределяется выражениями
т'	т,
2=2 -Z-2y-K=2 -Z' = 2 -Z,	(132)
Z, m'z, если Z > 2-1;
Z' • 21, m'z - 1, если Z < 2~!
(1.33)
где Z' = X У; m\ = mx + my.
В соответствии с формулами (1.32), (1.33) умножение выполняется в
три этапа:
-42-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
1.	Определяется порядок произведения путём алгебраического сложе-
ния порядков сомножителей.
2.	Вычисляется мантисса произведения путём перемножения мантисс
сомножителей по правилам арифметики с фиксированной точкой.
3.	Производится, если необходимо, нормализация произведения влево.
Поскольку минимальные значения нормализованных мантисс сом-
ножителей равны 2-1, минимальное значение произведения составляет
(2-1 х 2"1) = 2-2, и нормализация требует не более одного сдвига произве-
дения влево, что отражает формула (1.33). При алгебраическом суммиро-
вании порядков сомножителей и нормализации влево возможны перепол-
нение и антипереполнение порядка произведения, что необходимо выяв-
лять программными средствами. При вычислении порядка произведения
в случае смещённых порядков сомножителей тхсм и тусм сумма последних
равна тх см + ту см = тх + 2k + ту + 2к — (тх + ту + 2к) + 2к и отличается от
правильного смещённого порядка произведения на величину 2к. Поэтому
вычисление смещённого порядка произведения выполняется по формуле
^хсм +	~ 2 г см*	(1-^4)
Граничная относительная ошибка произведения чисел с плавающей
точкой определяется так же, как и для чисел с фиксированной точкой, по
выражению (1.16) при условии отсутствия переполнения и антиперепол-
нения порядка произведения.
Ниже приведена подпрограмма умножения чисел с плавающей точкой
UDPZ3, реализующая рассмотренный алгоритм умножения для трёхбайт-
ного формата чисел с плавающей точкой.
При ненулевых сомножителях подпрограмма вычисляет порядок и
мантиссу произведения и, если необходимо, выполняет нормализацию
числа. Заканчивается умножение записью результата в память. При пере-
полнении или антипереполнении порядка произведения устанавливается
признак (флаг) переноса CY= 1, что сигнализирует о некорректности вы-
числений.
Эта подпрограмма использует симметричный способ округления произ-
ведения, что определяет и соответствующую ему относительную ошибку.
Подпрограмма умножения чисел с плавающей точкой UDPZ3
0447	0BD0	
0448	0BD0	UDPZ3:
0449	0BD0	;Подпрограмма умножения 3-байтных
0450	0BD0	/двоичных чисел с плавающей точкой
0451	0BD0	;в дополнительном коде формата
0452	0BD0	;(8,16)=(Пор, Ман), где байт порядка
-43-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0453	0BD0	/содержит бит знака мантиссы и
0454	0BD0	/целочисленный двоичный порядок
0455	0BD0	/со смещением +4ОН, а два байта
0456	0BD0	/мантиссы (СтБ и МлБ) - двоичное
0457	0BD0	/дробное нормализованное число в
0458	0BD0	/дополнительном коде.
0459	0BD0	/
0460	0BD0	/Входные параметры: R0 - адрес
0461	0BD0	/множимого, R1 - адрес множителя.
0462	0BD0	/
0463	0BD0	/Выходные параметры: R0 - адрес
0464	0BD0	/ПР (ПР на месте множимого). R1 -
0465	0BD0	/адрес множителя, CY = 1 - признак
0466	0BD0	/переполнения или антипереполнения
0467	0BD0	/порядка произведения.
0468	0BD0	/
0469	0BD0	/Используются все регистры, кроме
0470	0BD0	/В, R0, R1. Глубина стека - 0 байт.
0471	0BD0	/
0472	0BD0	/
0473	0BD0	/
0474	0BD0	/
0475	0BD0	/
0476	0BD0	/
0477	0BD0 СЗ	CLR С	/Для нормального выхода
0478	0BD1 Е6	MOV A,@R0
0479	0BD2 08	INC R0
0480	0BD3 46	ORL A,@R0
0481	0BD4 08	INC R0
0482	0BD5 46	ORL A,@R0
0483	0BD6 18	DEC R0
0484	0BD7 18	DEC R0	/Восстановили R0.
0485	0BD8 70 01	JNZ ULOOP2	/Если MMoO.
0486	0BDA	ULOOP1:
0487	0BDA 22	RET	/Если MM = 0, CY = 0.
0488	0BDB	ULOOP2:
0489	OBDB Е7	MOV A,@R1
0490	0BDC 09	INC R1
0491	0BDD 47	ORL A,@R1
0492	0BDE 09	INC R1
0493	0BDF 47	ORL A,@R1
0494	0BE0 19	DEC R1
0495	0ВЕ1 19	DEC R1	/Восстановили R1.
0496	0ВЕ2 70 08	JNZ UPER1	/Если MH <> 0.
0497	0ВЕ4 F6	MOV @R0,A
0498	0ВЕ5 08	INC R0
44-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
0499	0ВЕ6 F6				MOV	@R0,A	
0500	0ВЕ7	08			INC	R0	
0501	0ВЕ8	F6			MOV	@R0,A	;	Обнулили ПР(бывшее ММ).
0502	0ВЕ9	18			DEC	R0	
0503	ОВЕА	18			DEC	R0	;	восстановили R0.
0504	ОВЕВ	22			RET		:Если МН = 0,CY = 0.
0505	ОВЕС			UPER1:			
0506	ОВЕС	Е6			MOV	A,@R0	;	- байт Пор ММ.
0507	0BED	67			XRL	A,@R1	;	:@R1 - байт Пор МН.
0508	ОВЕЕ	54	80		ANL	A,#80H	;	вставить знак произведения.
0509	0BF0	FF			MOV	R7,A	;	:R7 - знак произведения.
0510	0BF1	Е6			MOV	A,@R0	;	:А - байт Пор ММ.
0511	0BF2	54	7F		ANL	A,#7FH	;	IИсключение знака.
0512	0BF4	FE			MOV	R6,A	;	:Сохранили Пор ММ в R6.
0513	0BF5	Е7			MOV	A,@R1	;	;А - байт Пор МН.
0514	0BF6	54	7F		ANL	A,#7FH	;	
0515	0BF8	94	40		SUBB	A,#40H	;	Исключение смещения +4ОН.
0516	0BFA	2Е			ADD	A,R6	;	А = Пор ММ + Пор МН.
0517	0BFB	30	Е7	02	JNB	ACC.7,ULOOP3	
0518	0BFE						Если Пор ПР О.К.
0519	0BFE	D3			SETB	C	;	CY = 1.
0520	0BFF	22			RET		Если переполнение Пор ПР,СУ = 1
0521	осоо			ULOOP3:			
0522	осоо	4F			ORL	A,R7	;	•Вставка знака в байт Пор.
0523	0С01	FF			MOV	R7,A	;	R7 - байт Пор ПР.
0524	0С02	Е6			MOV	A,@R0	;	А - байт Пор ММ.
0525	0С03	30	Е7	ОЕ	JNB	ACC.7,UPER2	
0526	0С06						Если ММ > 0.
0527	0С06	08			INC	R0	
0528	0С07	08			INC	R0	
0529	0С08	Е6			MOV	A,@R0	
0530	0С09	F4			CPL	A	
0531	0C0A	24	01		ADD	A,#l	
0532	ОСОС	F6			MOV	@R0,A	
0533	0C0D	18			DEC	R0	
0534	ОСОЕ	Е6			MOV	A,@R0	
0535	0C0F	F4			CPL	A	
0536	ОСЮ	34	00		ADDC	Az#0	
0537	0С12	F6			MOV	(BRO, A	;	Дополнили ММ.
0538	0С13	18			DEC	RO	;	 Восстановили R0.
0539	0С14			UPER2:			
0540	0С14	Е7			MOV	A,@R1	;	А - байт Пор МН.
0541	0С15	09			INC	R1	
0542	0С16	09			INC	R1	
0543	0С17	20	Е7	08	JB	ACC.7,ULOOP4	
0544	0С1А						;Если МН < 0.
-45-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0545	0С1А Е7	MOV	A,@R1
0546	0С1В FC	MOV	R4,A
0547	0С1С 19	DEC	R1
0548	0C1D Е7	MOV	A,@R1
0549	0С1Е FD	MOV	R5,A	/Загрузили MH в R5,R4.
0550	0C1F 19	DEC	R1	/Восстановили R1.
0551	0С20 80 ОС	SJMP	UPER3
0552	0С22	ULOOP4:	
0553	0С22 Е7	MOV	A,@R1
0554	0С23 F4	CPL	A
0555	0С24 24 01	ADD	A,#l
0556	0С26 FC	MOV	R4,A
0557	0С27 19	DEC	R1
0558	0С28 Е7	MOV	A,@R1
0559	0С29 F4	CPL	A
0560	0С2А 34 00	ADDC	A,#0
0561	0С2С FD	MOV	R5,A	/Дополнили и загрузили
0562	0C2D		/МН в R5,R4.
0563	0C2D 19	DEC	R1	/Восстановили R1.
0564	0С2Е	UPER3:	
0565	0С2Е 08	INC	R0	/Это для быстроты и удобства
0566	0C2F 7В 00	MOV	R3 ДО
0567	0С31 7А 00	MOV	R2,#0	/Обнулили ст. биты ПР.
0568	ОСЗЗ 7Е 10	MOV	R6,#16	/Счётчик сдвигов.
0569	0С35	UCYCLE1:	
0570	0С35 СЗ	CLR	С
0571	0С36 ЕА	MOV	A,R2
0572	0С37 33	RLC	А
0573	0С38 FA	MOV	R2,A
0574	0С39 ЕВ	MOV	A,R3
0575	ОСЗА 33	RLC	А
0576	ОСЗВ FB	MOV	R3 ,А
0577	ОСЗС ЕС	MOV	A,R4
0578	0C3D 33	RLC	А
0579	ОСЗЕ FC	MOV	R4,A
0580	0C3F ED	MOV	A,R5
0581	0С40 33	RLC	А
0582	0С41 FD	MOV	R5,A	/Сдвинули влево ПР.
0583	0С42 50 0Е	JNC	UPER4	;Если ст. бит МН = 0.
0584	0С44 08	INC	R0
0585	0С45 Е6	MOV	A,@R0
0586	0С46 2А	ADD	A,R2
0587	0С47 FA	MOV	R2,A
0588	0С48 18	DEC	R0
0589	0С49 Е6	MOV	A,@R0
0590	0С4А ЗВ	ADDC	A,R3
— 46 —
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
0591	0С4В FB				MOV	R3 , A	
0592	0С4С	50	04		JNC	UPER4	/Если нет заема.
0593	0С4Е	ЕС			MOV	A,R4	
0594	0C4F	34	00		ADDC	Az#0	
0595	0С51	FC			MOV	R4, A	/Сложили ПР с МН.
0596	0С52			UPER4:			
0597	0С52	DE	Е1		DJNZ	R6,UCYCLE1	;Зацикливание.
0598	0С54			UPER41:			
0599	0С54	18			DEC	R0	/Восстановили R0.
0600	0С55	ЕВ			MOV	A,R3	
0601	0С56	30	Е7	08	JNB	ACC.7,UPER5	
0602	0С59						/Не нужно округлять.
0603	0С59	ЕС			MOV	A,R4	
0604	0С5А	24	01		ADD	A,#l	
0605	0С5С	FC			MOV	R4, A	
0606	0C5D	ED			MOV	A,R5	
0607	0С5Е	34	00		ADDC	АД0	
0608	0С60	FD			MOV	R5,A	/Округлили ПР.
0609	0С61			UPER5:			
0610	0С61	EF			MOV	A,R7	
0611	0С62	30	Е7	0А	JNB	ACC.7,UPER6	
0612	0С65						/Не нужно дополнять ПР.
0613	0С65	ЕС			MOV	A,R4	
0614	0С66	F4			CPL	A	
0615	0С67	24	01		ADD	A,#l	
0616	0С69	FC			MOV	R4,A	
0617	0С6А	ED			MOV	AZR5	
0618	0С6В	F4			CPL	A	
0619	0С6С	34	00		ADDC	A,#0	
0620	0С6Е	FD			MOV	R5,A	/Дополнили ПР.
0621	0C6F			UPER6:			
0622	0C6F	ED			MOV	A,R5	
0623	0С70	4С			ORL	A,R4	
0624	0С71	70	03		JNZ	UCYCLE2	/Если Ман о 0.
0625	0С73	FF			MOV	R7 z A	/Обнуление Пор.
0626	0С74	80	1В		SJMP	UPER7	
0627	0С76			UCYCLE2			
0628	0С76	ED			MOV	A,R5	
0629	0С77	6F			XRL	AZR7	
0630	0С78	СЗ			CLR	C	
0631	0С79	20	Е7	15	JB	ACC.7ZUPER7	
0632	0С7С						/Если явная нормализацияZCY
0633	0С7С	ED			MOV	AZR5	
0634	0C7D	54	7F		ANL	AZ#7FH	/Исключение старшего бита.
0'635	0C7F	4С			ORL	AZR4	
0636	0С80	60	0F		JZ	UPER7	/Если неявная нормализация.
-47-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0637	0С82 ЕС	MOV	A,R4
0638	0С83 33	RLC	A
0639	0С84 FC	MOV	R4,A
0640	0С85 ED	MOV	A,R5
0641	0С86 33	RLC	A
0642	0С87 FD	MOV	R5,A	/Ман сдвинута влево.
0643	0С88 EF	MOV	A,R7	/А - Пор ПР.
0644	0С89 54 7F	ANL	A,#7FH	/Исключение знака.
0645	0С8В D3	SETB	С	;CY = 1.
0646	0С8С 60 03	JZ	UPER7	/Если Пор - min.
0647	0С8Е 1F	DEC	R7
0648	0C8F 80 Е5	SJMP	UCYCLE2	/Зацикливание.
0649	0С91		/ПР нормализовано.
0650	0С91	UPER7:	
0651	0С91 50 01	JNC	ULOOP5	/Если Пор О.К.
0652	0С93 22	RET	/Если ошибка Пор,СУ = 1
0653	0С94	ULOOP5:	
0654	0С94 EF	MOV	A,R7
0655	0С95 F6	MOV	@R0,A
0656	0С96 08	INC	R0
0657	0С97 ED	MOV	A,R5
0658	0С98 F6	MOV	@R0,A
0659	0С99 08	INC	R0
0660	0С9А ЕС	MOV	A,R4
0661	0С9В F6	MOV	@R0,A	/ПР записано.
0662	0С9С 18	DEC	R0
0663	0C9D 18	DEC	R0	/Восстанавливаем R0.
0664	0С9Е 22	RET	/Успешный выход,CY = 0.
0665	0C9F	/END UDPZ3.	
0666	0C9F		
Непосредственно умножение начинается с проверки сомножителей на
нуль. Если нулевым является множимое (адрес первой из трёх ячеек памя-
ти, в которых оно расположено, хранится в регистре R0, т. е. осуществля-
ется косвенная адресация), то умножение на этом и заканчивается — произ-
ведение равно множимому (т. е. нулю). Если нулевым является множитель
(адрес первой из трёх ячеек памяти, в которых он расположен, хранится в
регистре R1), то произведение (адрес первой из трёх ячеек памяти, в кото-
рых оно расположено, будет храниться в регистре R0) обнуляется, и опера-
ция умножения на этом завершается.
Умножение ненулевых сомножителей начинается с формирования зна-
ка произведения и сохранения его в регистре R7. Далее в соответствии с
формулой (1.34) вычисляется порядок произведения. Полученный порядок
проверяется на переполнение, и, если он после вычисления превышает
127, осуществляется аварийный выход из подпрограммы, при этом уста-
-48-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
навливается флаг CY = 1. Если порядок произведения не превышает 127,
то он объединяется с полученным выше знаком произведения и сохраня-
ется до завершения перемножения мантисс сомножителей.
Поскольку мантиссы являются числами со знаком, то перед их пере-
множением нужно получить их модули, т. е. отрицательный сомножитель
(или сомножители, если они оба отрицательны) должен быть преобразо-
ван в дополнительный код (см. подразд. 1.1.4). Затем множитель загружает-
ся в регистры R5 и R4.
Собственно умножение (между метками UPER3 и UPER41) осущест-
вляется по вычислительной схеме 3 (см. подпрограмму MUL16C из третьего
тома данной книги). После завершения умножения произведение округ-
ляется, и если знак произведения отрицателен, то оно преобразуется в до-
полнительный код. Если необходима нормализация произведения, то она
осуществляется фрагментом программы между метками UCYCLE2 и
UPER7. И наконец, мантисса переписывается из регистров в память.
Приведённая подпрограмма умножения чисел трёхбайтного формата с
плавающей точкой практически аналогична относительно медленной под-
программе целочисленного умножения (MUL16C из третьего тома, для вы-
полнения которой требуется от 400 до 500 тактов микроконтроллера 8051,
или от 400 до 500 мкс при тактовой частоте 12 МГц). Между тем в 3-м томе
описана и в 6...7 раз более быстрая программа MUL16M, базирующаяся на
использовании ассемблерной инструкции MUL АВ. Резонно предполо-
жить, что если перемножение мантисс будет осуществляться программой,
аналогичной MUL16M, то скорость выполнения программы UDPZ3 возрас-
тет в несколько раз. Ниже приведена подпрограмма UDPZ3F, которая ис-
пользует алгоритм быстрого умножения, и скорость её выполнения замет-
но выше, 4eMyUDPZ3.
Подпрограмма UDPZ3F
0453 0BC0
0454 0BC0	UDPZ3F:
0455	овсо	/Подпрограмма умножения 3-байтных
0456	овсо	/двоичных чисел с плавающей точкой
0457	ОВСО	/в дополнительном коде формата
0458	овсо	;(8,16)=(Пор,Ман), где байт порядка
0459	овсо	/содержит бит знака мантиссы и
0460	овсо	/целочисленный двоичный порядок
0461	овсо	/со смещением +4ОН, а два байта
0462	овсо	/мантиссы (СтБ и МлБ) - двоичное
0463	овсо	/дробное нормализованное число в
0464	овсо	/дополнительном коде.
0465	овсо	
-49-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0466	ОВСО	;Входные параметры: R0	- адрес
0467	ОВСО	/множимого, R1 - адрес	множителя.
0468	ОВСО		
0469	ОВСО	/Выходные параметры: R0	- адрес
0470	ОВСО	/ПР (ПР на месте множимого). R1 -	
0471	ОВСО	/адрес множителя, CY =	1 - признак
0472	ОВСО	/переполнения или антипереполнения	
0473	ОВСО	/порядка произведения.	
0474	ОВСО		
0475	ОВСО	/Используются все регистры, кроме	
0476	ОВСО	/RO, R1. Глубина стека	- 2 байта.
0477	ОВСО	/	
0478	ОВСО	/	
0479	ОВСО	/	
0480	ОВСО	/	
0481	ОВСО	/	
0482	ОВСО	/	
0483	ОВСО сз	CLR С	/Для нормального выхода
0484	0ВС1 Е6	MOV A,@R0	
0485	0ВС2 08	INC R0	
0486	ОВСЗ 46	ORL A,@R0	
0487	0ВС4 08	INC R0	
0488	0ВС5 46	ORL A,@R0	
0489	0ВС6 18	DEC R0	
0490	0ВС7 18	DEC R0	/Восстановили R0.
0491	0ВС8 70 01	JNZ ULOOP2	/Если ММ о 0.
0492	ОВСА	ULOOP1:	
0493	ОВСА 22	RET	/Если ММ = 0, CY = 0.
0494	ОВСВ	ULOOP2:	
0495	ОВСВ Е7	MOV A,@R1	
0496	ОВСС 09	INC R1	
0497	0BCD 47	ORL A,@R1	
0498	ОВСЕ 09	INC R1	
0499	ОВСЕ 47	ORL A,@R1	
0500	0BD0 19	DEC R1	
0501	0BD1 19	DEC R1	/Восстановили R1.
0502	0BD2 70 08	JNZ UPER1	/Если МН о 0.
0503	0BD4 F6	MOV @R0,A	
0504	0BD5 08	INC R0	
0505	0BD6 F6	MOV @R0,A	
0506	0BD7 08	INC R0	
0507	0BD8 F6	MOV @R0,A	/Обнулили ПР(бывшее ММ)
0508	0BD9 18	DEC R0	
0509	0BDA 18	DEC R0	/Восстановили R0.
0510	0BDB 22	RET	/Если МН = 0, CY = 0.
0511	0BDC	UPER1:	
-50-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
0512	OBDC Е6	MOV	A,ORO	;A - байт Пор ММ.
0513	0BDD 67	XRL	A,@R1	;OR1 - байт Пор МН.
0514	0BDE 54 80	ANL	A,#80H	/Оставить знак произведения.
0515	0BE0 FF	MOV	R7,A	/ R7 - знак произведения.
0516	0ВЕ1 Е6	MOV	A,ORO	/А - байт Пор ММ.
0517	0ВЕ2 54 7F	ANL	A,#7FH	/Исключение знака.
0518	0ВЕ4 FE	MOV	R6,A	/Сохранили Пор ММ в R6.
0519	0ВЕ5 Е7	MOV	A,@R1	/А - байт Пор МН.
0520	0ВЕ6 54 7F	ANL	A,#7FH	/
0521	0ВЕ8 94 40	SUBB	A,#40H	/Исключение смещения +4ОН.
0522	0BEA 2Е	ADD	A,R6	/А = Пор ММ + Пор МН.
0523	0BEB 30 Е7 02	JNB	ACC.7,ULOOP3	
0524	0BEE			/Если Пор ПР не переполнен.
0525	ОВЕЕ D3	SETB	C	/CY = 1.
0526	0BEF 22	RET		/Если переполнение Пор ПР, CY =
0527	OBFO	ULOOP3:			
0528	OBFO 4F	ORL	A,R7	/Вставка знака в байт Пор.
0529	0BF1 FF	MOV	R7,A	;R7 - байт Пор ПР.
0530	0BF2 Е6	MOV	A,ORO	/А - байт Пор ММ.
0531	0BF3 30 Е7 0Е	JNB	ACC.7,UPER2	
0532	0BF6			/Если ММ > 0.
0533	0BF6 08	INC	R0	
0534	0BF7 08	INC	R0	
0535	0BF8 Е6	MOV	A,ORO	
0536	0BF9 F4	CPL	A	
0537	0BFA 24 01	ADD	A,#l	
0538	OBFC F6	MOV	ORO, A	
0539	0BFD 18	DEC	R0	
0540	OBFE Е6	MOV	A,ORO	
0541	OBFF F4	CPL	A	
0542	0С00 34 00	ADDC	A,#0	
0543	0С02 F6	MOV	ORO,A	/Дополнили ММ.
0544	ОСОЗ 18	DEC	R0	/Восстановили R0.
0545	0С04	UPER2:			
0546	0С04 Е7	MOV	A,QR1	/А - байт Пор МН.
0547	0С05 09	INC	R1	
0548	0С06 09	INC	R1	
0549	0С07 20 Е7 08	JB	ACC.7,ULOOP4	
0550	0C0A			/Если МН < 0.
0551	0C0A Е7	MOV	A,OR1	
0552	ОСОБ FC	MOV	R4,A	
0553	ОСОС 19	DEC	R1	
0554	OCOD Е7	MOV	A,OR1	
0555	ОСОБ FD	MOV	R5,A	/Загрузили МН в R5, R4.
0556	0C0F 19	DEC	R1	/Восстановили R1.
0557	ОСЮ 80 ОС	SJMP	UPER3	
-51-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0558	0С12			ULOOP4:			
0559	0С12	Е7			MOV	A,@R1	
0560	0С13	F4			CPL	A	
0561	0С14	24	01		ADD	A,#l	
0562	0С16	FC			MOV	R4,A	
0563	0С17	19			DEC	R1	
0564	0С18	Е7			MOV	A,@R1	
0565	0С19	F4			CPL	A	
0566	0С1А	34	00		ADDC	A,#0	
0567	0С1С	FD			MOV	R5,A	/Дополнили и загрузили
0568	0C1D						/МН в R5, R4.
0569	0C1D	19			DEC	R1	;Восстановили R1.
0570	0С1Е			UPER3:			
0571	0С1Е	EF			MOV	A,R7	
0572	0C1F	СО	Е0		PUSH	ACC	/Сохранение знака
0573	0С21	08			INC	R0	/Это для быстроты и удобства.
0574	0С22	Е6			MOV	A,@R0	/А = «старший байт мантиссы»
0575	0С23	8D	F0		MOV	B,R5	
0576	0С25	АВ	F0		MOV	R3,B	/сохранение вместо PUSH В
0577	0С27	А4			MUL	AB	
0578	0С28	AF	F0		MOV	R7,B	
0579	0С2А	FE			MOV	R6,A	
0580	0С2В			/			
0581	0С2В	08			INC	R0	/указатель на мл. байт мантиссы
0582	0С2С	Е6			MOV	A,@R0	/А = «мл. байт мантиссы»
0583	0C2D	8С	F0		MOV	B,R4	
0584	0C2F	АА	F0		MOV	R2,B	/сохранение вместо PUSH В
0585	0С31	А4			MUL	AB	
0586	0С32	AD	F0		MOV	R5,B	
0587	0С34	FC			MOV	R4,A	
0588	0С35			/			
0589	0С35	18			DEC	R0	/указатель на ст. байт мантиссы
0590	0С36	Е6			MOV	A,@R0	/вместо MOV A,R3
0591	0С37	8А	F0		MOV	B,R2	/восстановление вместо POP В
0592	0С39	А4			MUL	AB	
0593	ОСЗА	2D			ADD	A,R5	
0594	ОСЗВ	FD			MOV	R5,A	
0595	ОСЗС	ЕЕ			MOV	A,R6	
0596	0C3D	35	F0		ADDC	A,B	
0597	0C3F	FE			MOV	R6,A	
0598	0С40	EF			MOV	A,R7	
0599	0С41	34	00		ADDC	A,#0	
0600	0С43	FF			MOV	R7,A	
0601	0С44						
0602	0С44	08			INC	R0	/указатель на мл. байт мантиссы
-52-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
0603	0С45 Е6	MOV	A,@R0	/вместо MOV A,R2
0604	0С46 8В F0	MOV	B,R3	/восстановление вместо POP В
0605	0С48 А4	MUL	AB	
0606	0С49 2D	ADD	A,R5	
0607	0С4А FD	MOV	R5,A	
0608	0С4В ЕЕ	MOV	A,R6	
0609	0С4С 35 F0	ADDC	A,B	
0610	0С4Е FE	MOV	R6,A	
0611	0C4F EF	MOV	A,R7	
0612	0С50 34 00	ADDC	A,#0	
0613	0С52 FF	MOV	R7,A	/в R7R6R5R4 - ПР.
0614	0С53			
0615	0С53 18	DEC	R0	
0616	0С54 18	DEC	R0	/восстановили указатель
0617	0С55			
0618	0С55 ЕС	MOV	A,R4	
0619	0С56 30 Е7 08	JNB	ACC.7,	,UPER50
0620	0С59 ЕЕ	MOV	A,R6	
0621	0С5А 24 01	ADD	A,#l	
0622	0С5С FE	MOV	R6,A	
0623	0C5D EF	MOV	A,R7	
0624	0С5Е 34 00	ADDC	Az#0	
0625	0С60 FF	MOV	R7,A	/в R7R6R5R4 - округл. ПР.
0626	0С61			
0627	0С61	UPER50:			
0628	0С61 ЕЕ	MOV	A,R6	
0629	0С62 FC	MOV	R4,A	
0630	0С63 EF	MOV	A,R7	
0631	0С64 FD	MOV	R5,A	/два байта мантиссы в R5R4
0632	0С65 D0 ЕО	POP	ACC	
0633	0С67 FF	MOV	R7,A	/восстановили знак
0634	0С68			
0635	0С68	UPER5:			
0636	0С68 EF	MOV	A,R7	
0637	0С69 30 Е7 0А	JNB	ACC.7,	,UPER6
0638	0С6С			/Не нужно дополнять ПР.
0639	0С6С ЕС	MOV	A,R4	
0640	0C6D F4	CPL	A	
0641	0С6Е 24 01	ADD	АЛ1	
0642	0С70 FC	MOV	R4,A	
0643	0С71 ED	MOV	A,R5	
0644	0С72 F4	CPL	A	
0645	0С73 34 00	ADDC	АЛ0	
0646	0С75 FD	MOV	R5,A	/Дополнили ПР.
0647	0С76	UPER6:			
-53-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0648	0С76 ED	MOV	A,R5
0649	0С77 4С	ORL	A,R4
0650	0С78 70 03	JNZ	UCYCLE2	;Если Ман о 0.
0651	0С7А FF	MOV	R7,A	/Обнуление Пор.
0652	0С7В 80 1В	SJMP	UPER7
0653	0C7D	UCYCLE2:	
0654	0C7D ED	MOV	A,R5
0655	0С7Е 6F	XRL	A,R7
0656	0C7F СЗ	CLR	С
0657	0С80 20 Е7	15	JB	ACC.7,UPER7
0658	0С83		/Если явная нормализация, CY = 0
0659	0С83 ED	MOV	A,R5
0660	0С84 54 7F	ANL	A,#7FH	/Исключение старшего бита.
0661	0С86 4С	ORL	A,R4
0662	0С87 60 0F	JZ	UPER7	/Если неявная нормализация.
0663	0С89 ЕС	MOV	A,R4
0664	0С8А 33	RLC	А
0665	0С8В FC	MOV	R4,A
0666	0С8С ED	MOV	A,R5
0667	0C8D 33	RLC	А
0668	0С8Е FD	MOV	R5,A	/Ман сдвинута влево.
0669	0C8F EF	MOV	A,R7	/А - Пор ПР.
0670	0С90 54 7F	ANL	A,#7FH	/Исключение знака.
0671	0С92 D3	SETB	С	/CY = 1.
0672	0С93 60 03	JZ	UPER7	/Если Пор - min.
0673	0С95 1F	DEC	R7
0674	0С96 80 Е5	SJMP	UCYCLE2	/Зацикливание.
0675	0С98		/ПР нормализовано.
0676	0С98	UPER7:	
0677	0С98 50 01	JNC	ULOOP5	/Если Пор без ошибки.
0678	0С9А 22	RET	/Если ошибка Пор, CY = 1.
0679	0С9В	ULOOP5:	
0680	0С9В EF	MOV	A,R7
0681	0С9С F6	MOV	@R0,A
0682	0C9D 08	INC	R0
0683	0С9Е ED	MOV	A,R5
0684	0C9F F6	MOV	@R0,A
0685	ОСАО 08	INC	R0
0686	0СА1 ЕС	MOV	A,R4
0687	0СА2 F6	MOV	@R0,A	/ПР записано.
0688	ОСАЗ 18	DEC	R0
0689	0СА4 18	DEC	R0	/Восстанавливаем R0.
0690	0СА5 22	RET	/Успешный выход,CY = 0.
0691	0СА6	/END UDPZ3.	
0692	0СА6		
-54-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
У читателя может возникнуть вопрос: почему в рассмотренной нами
первой подпрограмме UDPZ3 использован относительно медленный алго-
ритм умножения? Да и зачем она вообще приведена в книге, если есть бо-
лее быстрая и выполняющая ровно те же функции UDPZ3F? Ответ прост.
Подпрограммы SDPZ3 , UDPZ3 , DDPZ3 были написаны Алексеем Фрун-
зе ещё в 1994 г. по заказу журнала «Радио» в дополнение к циклу о микро-
контроллерах 51-го семейства. За основу были взяты программы для 8080,
описанные в книге А. Л. Гуртовцева и С. В. Гудыменко «Программы для
микропроцессоров». У микропроцессора 8080 программа аппаратного ум-
ножения, аналогичная MUL АВ, отсутствует, и целочисленное умножение
в нем осуществлялось суперпозицией сложений и сдвигов. Поэтому при
переводе программ с языка 8080 на язык х51 и возник вышеупомянутый
относительно медленный алгоритм умножения в нашей UDPZ3.
В 1995—1996 гг. нами было продано несколько десятков дискет, содер-
жавших программный пакет, в который входили подпрограммы SDPZ3,
UDPZ3, DDPZ3 и ряд других. В первые два или три месяца пользователи об-
наружили в программах две незначительные ошибки, которые тогда же и
были устранены. За истекшие с того момента десять лет каких-либо сооб-
щений о других ошибках в этих программах мы не получали, как и не об-
наружили их сами. Поэтому описываемые здесь программы имеют, если
так можно выразиться, достаточно высокий уровень надёжности.
Программа UDPZ3F, отличающаяся OTUDPZ3 только фрагментом, осу-
ществляющим перемножение 16-битных мантисс, подготовлена недавно
специально для настоящего тома. Она протестирована на нескольких де-
сятках примеров, каких-либо отличий в результатах от результатов работы
UDPZ3 не обнаружено. Однако UDPZ3 тестировалась в значительно боль-
шем количестве пользовательских приложений, чем UDPZ3F, поэтому ве-
роятность нахождения какой-либо ошибки в программе UDPZ3 значитель-
но ниже, чем в UDPZ3F. В связи с этим UDPZ3 рассматривается как основ-
ной пример, a UDPZ3F — как дополнительный, с оговоркой, что
тестирование этой программы осуществлялось в меньшем объёме.
Что можно сказать о сравнительном быстродействии рассмотренных
подпрограмм? В конце главы, посвященной программам арифметики с
плавающей точкой, рассматривается в качестве примера цифровая систе-
ма стабилизации температуры на основе микроконтроллера семейства х51,
реализующая ПИД-закон регулирования. Выходной сигнал регулятора
рассчитывается в соответствии с приведённым там соотношением, причём
при расчётах используются числа с плавающей точкой в трёхбайтном фор-
мате, а сложение и умножение осуществляется при помощи только что
рассмотренных подпрограмм. Так вот, помимо относительно коротких
программ преобразования, алгоритм содержит пять операций умножения
и четыре операции сложения. Для тестового примера с ненулевыми сигна-
— 55 —
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
лами ошибок один цикл расчёта с использованием UDPZ3 имел длитель-
ность 2.83 мс (при этом операции сложения занимали от 140 до 165 тактов
микроконтроллера, умножения — от 405 до 515 тактов). Аналогичный
цикл расчёта с использованием UDPZ3F имел длительность 1.51 мс (при
этом операции сложения по-прежнему занимали от 140 до 165 тактов мик-
роконтроллера, а умножения — от 170 до 175 тактов). В общем можно ска-
зать, что среднее время выполнения сложения двух чисел с плавающей
точкой у стандартного 8051 на частоте 12 МГц составит около 150 мкс. Ум-
ножение с использованием UDPZ3 потребует около 500 мкс, а с использо-
ванием UDPZ3F ~ примерно 175 мкс.
Соответственно при использовании микроконтроллеров х51 со стан-
дартным 12-тактовым ядром на более высоких тактовых частотах время
выполнения этих программ уменьшится пропорционально возрастанию
тактовой частоты. Ещё более высокую скорость выполнения этих про-
грамм продемонстрируют микроконтроллеры с однотактным (RISC-по-
добные) или двухтактным ядром. Так, 33-мегагерцовые RISC-подобные
микроконтроллеры могут выполнять эти программы примерно в 20 раз
быстрее, чем стандартный 12-мегагерцовый 8051. Вот каковы предельные
(с точки зрения быстродействия) возможности описываемых в настоящем
томе программ с плавающей точкой.
1.2.4.	Деление двоичных чисел
Деление (z/y = х) двоичных нормализованных чисел с плавающей точкой
Z = 2mz'Z, у = 2W>-У осуществляется в соответствии с выражениями
х	(135)
X, тх
X', тх, если X' < 1;
X’ • 2-1, тх + 1, если X' > 1,
(1.36)
где т’х = mz - ту, Х' = Z/У
Деление производится в три этапа:
1.	Определяется порядок частного путём вычитания порядка делителя
из порядка делимого.
2.	Находится мантисса частного путём деления мантиссы делимого на
мантиссу делителя по правилам арифметики с фиксированной точкой.
3.	Производится, если необходимо, нормализация частного вправо.
Диапазон мантиссы частного имеет вид
2~’<
1 - 2~”
Hmin
Hmax
l-^lmax _
l^min
1-2~”
2~‘
<2.
(1.37)
-56-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
Следовательно, при делении возможны переполнение мантиссы частно-
го (но не потеря значности) и её нормализация вправо в соответствии с
формулой (1.36).
Как и в случае умножения чисел, при делении возможны переполнение
и антипереполнение порядка частного, которые необходимо выявлять. Кро-
ме того, необходимо отслеживать случаи деления на нуль. Вычисление
смещённого порядка частного производится по формуле
^гсм Мусы ^хсм-	(1.38)
Граничная относительная ошибка деления чисел с плавающей точкой
определяется, как и для чисел с фиксированной точкой, выражением
(1.18) при условии отсутствия переполнения и антипереполнения порядка
частного.
Подпрограмма DDPZ3 выполняет деление чисел с плавающей точкой в
формате (8,16):
0667	0C9F	/
0668	0C9F	DDPZ3:
0669	0C9F	'•Подпрограмма деления 3-байтных
0670	0C9F	/двоичных чисел с плавающей точкой
0671	0C9F	/в дополнительном коде формата
0672	0C9F	;[8,16]=[Пор,Ман], где байт порядка
0673	0C9F	/содержит бит знака мантиссы и
0674	0C9F	/целочисленный двоичный порядок
0675	0C9F	/со смещением +40Н, а два байта
0676	0C9F	/мантиссы (СтБ и МлБ) - двоичное
0677	0C9F	/дробное нормализованное число в
0678	0C9F	/дополнительном коде.
0679	0C9F	;
0680	0C9F	/Входные параметры: R0 - адрес
0681	0C9F	/делителя, R1 - адрес делимого.
0682	0C9F	/
0683	0C9F	/Выходные параметры: R0 - адрес
0684	0C9F	/частного (частное на месте дели-
0685	0C9F	/теля). R1 - адрес делимого,
0686	0C9F	/CY = 1 - признак переполнения или
0687	0C9F	/антипереполнения порядка частного.
0688	0C9F	/
0689	0C9F	/Используются все регистры, кроме
0690	0C9F	/В, R0, R1. Глубина стека - 0 байт.
0691	0C9F	;
0692	0C9F	
0693	0C9F	
0694	0C9F	
0695	0C9F	
-57-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0696	0C9F						
0697	0C9F	D3			SETB	C	/Для выхода при делении на 0
0698	ОСАО	Е6			MOV	A, ORO	
0699	0СА1	08			INC	RO	
0700	0СА2	46			ORL	A, ORO	
0701	ОСАЗ	08			INC	RO	
0702	0СА4	46			ORL	A,ORO	
0703	0СА5	18			DEC	RO	
0704	0СА6	18			DEC	RO	/Восстановили R0.
0705	0СА7	70	01		JNZ	DLOOP2	;Если ДЛ о 0.
0706	0СА9			DL00P1:			
0707	0СА9	22			RET		/Если ДЛ = 0, CY = 1.
0708	0CAA			DLOOP2:			
0709	0CAA	СЗ			CLR	C	/Для нормального выхода.
0710	ОСАВ	Е7			MOV	a,ori	
0711	ОСАС	09			INC	R1	
0712	0CAD	47			ORL	A,OR1	
0713	ОСАЕ	09			INC	R1	
0714	0CAF	47			ORL	A,OR1	
0715	ОСВО	19			DEC	R1	
0716	0СВ1	19			DEC	R1	/Восстановили R1.
0717	0СВ2	70	08		JNZ	DPER1	/Если ДМ о 0.
0718	0СВ4	F6			MOV	ORO,A	
0719	0СВ5	08			INC	RO	
0720	0СВ6	F6			MOV	ORO,A	
0721	0СВ7	08			INC	RO	
0722	0СВ8	F6			MOV	ORO,A	/Обнулили Ч (бывшее ДЛ).
0723	0СВ9	18			DEC	RO	
0724	ОСВА	18			DEC	RO	/Восстановили R0.
0725	ОСВВ	22			RET		/Если ДМ = 0, CY = 0.
0726	ОСВС			DPER1:			
0727	ОСВС	Е6			MOV	A, ORO	/А - байт Пор ДЛ.
0728	0CBD	67			XRL	A,QR1	/0R1 - байт Пор ДМ.
0729	ОСВЕ	54	80		ANL	A,#80H	/Оставить знак частного.
0730	ОССО	FF			MOV	R7,A	/R7 - знак частного.
0731	0СС1	Е6			MOV	A, ORO	/А - байт Пор ДЛ.
0732	0СС2	54	7F		ANL	A,#7FH	/Исключение знака.
0733	0СС4	FE			MOV	R6,A	/Сохранили Пор ДЛ в R6.
0734	0СС5	Е7			MOV	A,OR1	/А - байт Пор ДМ.
0735	0СС6	54	7F		ANL	A,#7FH	/Исключение знака.
0736	0СС8	24	40		ADD	A,#40H	/Учет смещения +4ОН.
0737	ОССА	СЗ			CLR	C	/CY = 0.
0738	осев	9Е			SUBB	A,R6	/А = Пор ДМ - Пор ДЛ.
0739	ОССС	30	Е7	02	JNB	ACC.7,DLOOP3	
0740	OCCF						/Если Пор Ч без переполнения
0741	0CCF	D3			SETB	C	/CY = 1.
-58-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
0742	0CD0	22	RET	; Если переполнение Пор 4, CY =
0743	0CD1	DLOOP3:		
0744	0CD1	4F	ORL	A,R7	/Вставка знака в байт Пор.
0745	0CD2	FF	MOV	R7,A	;R7 - байт Пор Ч.
0746	0CD3	DDF17:		
0747	0CD3	Е6	MOV	A,@R0
0748	0CD4	20 Е7 0Е	JB	ACC.7,DLD
0749	0CD7			;Если ДЛ < 0.
0750	0CD7	08	INC	R0
0751	0CD8	08	INC	R0
0752	0CD9	Е6	MOV	A,@R0
0753	0CDA	F4	CPL	A
0754	0CDB	24 01	ADD	Az#l
0755	0CDD	F6	MOV	@R0zA
0756	0CDE	18	DEC	R0
0757	0CDF	Е6	MOV	Az@R0
0758	0CE0	F4	CPL	A
0759	0СЕ1	34 00	ADDC	Az#0
0760	ОСЕЗ	F6	MOV	@R0,A
0761	0СЕ4	18	DEC	R0	/Дополнили ДЛ в РПД.
0762	0СЕ5	DLD:		
0763	0СЕ5	09	INC	R1
0764	0СЕ6	Е7	MOV	AZ@R1
0765	0СЕ7	FD	MOV	R5ZA
0766	0СЕ8	09	INC	R1
0767	0СЕ9	Е7	MOV	AZ@R1
0768	0CEA	FC	MOV	R4,A
0769	ОСЕВ	19	DEC	R1
0770	ОСЕС	19	DEC	R1
0771	0CED	Е7	MOV	A,@R1	/Загрузили ДМ в R5, R4.
0772	ОСЕЕ	30 Е7 ОА	JNB	ACC.7,DMP
0773	0CF1			/Если ДМ > = 0.
0774	0CF1	ЕС	MOV	AZR4
0775	0CF2	F4	CPL	A
0776	0CF3	24 01	ADD	Az#l
0777	0CF5	FC	MOV	R4,A
0778	0CF6	ED	MOV	A,R5
0779	0CF7	F4	CPL	A
0780	0CF8	34 00	ADDC	Az#0
0781	0CFA	FD	MOV	R5ZA	/Дополнили ДМ в R5, R4.
0782	0CFB	DMP:		
0783	0CFB	08	INC	R0	/Это для быстроты и удобства.
0784	0CFC			
0785	0CFC	08	INC	R0
0786	0CFD	ЕС	MOV	AZR4
0787	0CFE	26	ADD	Az@R0
-59-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0788	OCFF FC	MOV	R4,A
0789	D000 18	DEC	R0
0790	0D01 ED	MOV	A,R5
0791	0D02 36	ADDC	A,@R0
0792	0D03 FD	MOV	R5,A	;R5, R4 - Разность ДМ и ДЛ.
0793	0D04 92	D5	MOV	PSW.5,C	,-Сохр. признак переполнения
0794	0D06 40	09	JC	DPER12	/Если частное > 1.
0795	0D08 СЗ	CLR	С	;Для вычитания.
0796	0D09 08	INC	R0
0797	0D0A ЕС	MOV	A,R4
0798	0D0B 96	SUBB	A,@R0
0799	0D0C FC	MOV	R4,A
0800	0D0D 18	DEC	R0
0801	0D0E ED	MOV	A,R5
0802	0D0F 96	SUBB	A,@R0
0803	0D10 FD	MOV	R5,A	/Восстановили R5, R4 (ДМ).
0804	0D11	DPER12:	
0805	0D11	D216A:	
0806	0D11 7Е	10	MOV	R6,#16	/Счётчик циклов.
0807	0D13	DCYCLE:	
0808	0D13 СЗ	CLR	С
0809	0D14 ЕА	MOV	A,R2
0810	0D15 33	RLC	А
0811	0D16 FA	MOV	R2,A
0812	0D17 ЕВ	MOV	A,R3
0813	0D18 33	RLC	A
0814	0D19 FB	MOV	R3,A	/Частное сдвинуто влево.
0815	0D1A СЗ	CLR	С
0816	0D1B ЕС	MOV	A,R4
0817	0D1C 33	RLC	А
0818	0D1D FC	MOV	R4,A
0819	0D1E ED	MOV	A,R5
0820	0D1F 33	RLC	A
0821	0D20 FD	MOV	R5,A	/Остаток сдвинут влево.
0822	0D21 40	18	JC	LP1	/Если переполнение остатка.
0823	0D23 08	INC	R0
0824	0D24 ЕС	MOV	A,R4
0825	0D25 26	ADD	a,@R0
0826	0D26 FC	MOV	R4,A
0827	0D27 18	DEC	R0
0828	0D28 ED	MOV	A,R5
0829	0D29 36	ADDC	A,@R0
0830	0D2A FD	MOV	R5,A
0831	0D2B 50	03	JNC	LP2	/Если сумма < 0.
0832	0D2D 0А	INC	R2	/Сумма> 0, бит частного = 1
0833	0D2E 80	14	SJMP	COMP
-60-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
0834	0D3 0			LP2:			
0835	0D30	СЗ			CLR	C	
0836	0D31	08			INC	R0	
0837	0D32	ЕС			MOV	A,R4	
0838	0D33	96			SUBB	A,@R0	
0839	0D34	FC			MOV	R4,A	
0840	0D3 5	18			DEC	R0	
0841	0D36	ED			MOV	A,R5	
0842	0D37	96			SUBB	A,@R0	
0843	0D3 8	FD			MOV	R5,A	/Восстановление остатка.
0844	0D39	80	09		SJMP	COMP	
0845	0D3B			LP1:			
0846	0D3B	08			INC	R0	
0847	0D3C	ЕС			MOV	A,R4	
0848	0D3D	26			ADD	A,@R0	
0849	0D3E	FC			MOV	R4,A	
0850	0D3F	18			DEC	R0	
0851	0D40	ED			MOV	A,R5	
0852	0D41	36			ADDC	A,@R0	
0853	0D42	FD			MOV	R5,A	/Формирование остатка.
0854	0D43	0А			INC	R2	/Бит частного = 1.
0855	0D44			COMP:			
0856	0D44	DE	CD		DJNZ	R6,DCYCLE	
0857	0D46						;Зацикливание.
0858	0D46	А2	D5		MOV	CZPSW.5	/Восстановили признак
0859	0D48						/переполнения.
0860	0D48	18			DEC	R0	/Восстановили R0.
0861	0D49	50	07		JNC	DPER3	/Если нет переполнения.
0862	0D4B	ЕВ			MOV	A,R3	
0863	0D4C	13			RRC	A	
0864	0D4D	FB			MOV	R3,A	
0865	0D4E	ЕА			MOV	A,R2	
0866	0D4F	13			RRC	A	
0867	0D50	FA			MOV	R2,A	/Частное сдвинуто вправо.
0868	0D51	0Е			INC	R6	;R6 = 1 - признак переполнения
0869	0D52			DPER3:			
0870	0D52	EF			MOV	A,R7	
0871	0D53	30	Е7	0А	JNB	ACC.7,END	
0872	0D56						/Если частное > = 0.
0873	0D56	ЕА			MOV	A,R2	
0874	0D57	F4			CPL	A	
0875	0D58	24	01		ADD	A,#l	
0876	0D5A	FA			MOV	R2,A	
0877	0D5B	ЕВ			MOV	A,R3	
0878	0D5C	F4			CPL	A	
0879	0D5D	34	00		ADDC	A,#0	
-61-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0880	0D5F FB	MOV	R3 ,A	/Дополнили частное.
0881	0D60	END:			
0882	0D60 ЕЕ	MOV	A,R6	
0883	0D61 13	RRC	A	/Проявление признака
0884	0D62			/переполнения.
0885	0D62 EF	MOV	A,R7	
0886	0D63 F6	MOV	@R0zA	/Запись байта Пор.
0887	0D64 50 09	JNC	P2	/Если нет переполнения.
0888	0D66	РМА2:			
0889	0D66 F4	CPL	A	
0890	0D67 54 7F	ANL	A,#7FH	/Исключение знака.
0891	0D69 D3	SETB	C	/СУ = 1.
0892	0D6A 70 01	JNZ	PM2E	/Пор - шах.
0893	0D6C 22	RET		/СУ = 1, Переполнение Пор
0894	0D6D	РМ2Е:			
0895	0D6D 06	INC	@R0	
0896	0D6E СЗ	CLR	C	/СУ = 0.
0897	0D6F	Р2:			
0898	0D6F 08	INC	R0	
0899	0D70 ЕВ	MOV	A,R3	
0900	0D71 F6	MOV	@R0,A	
0901	0D72 08	INC	R0	
0902	0D73 ЕА	MOV	AZR2	
0903	0D74 F6	MOV	@R0,A	/Мантисса записана.
0904	0D75 18	DEC	R0	
0905	0D76 18	DEC	R0	/Восстановили R0.
0906	0D77 22	RET		/СУ = 0, Нет переполнения
0907	0D78	/END	DDPZ3.		
0908	0D78			
Программа начинается с проверки делителя на 0. Если делитель равен
нулю, осуществляется аварийный выход из программы, при этом флаг
CY= 1. Далее проверяется делимое, если оно равно 0, то частное зануляет-
ся, и вновь следует выход из программы, но при этом флаг CY = 0. Затем
формируется знак частного, он сохраняется в R7. После этого в соответс-
твии с формулой (1.38) определяется порядок частного и проверяется на
переполнение/антипереполнение. Если старший бит порядка частного ра-
вен 1, что является признаком аварийной ситуации, то следует выход из
программы, при этом флаг CY = 1. Если порядок частного в пределах до-
пустимого, то знак частного «вставляется» в байт порядка, а затем произ-
водятся операции с мантиссами делимого и делителя.
Непосредственно деление мантиссы делимого на мантиссу делителя
(фрагмент программы между метками D216A и СОМР) производится ана-
логично подпрограмме DIV16 из третьего тома данной книги. Однако в
рассматриваемой здесь подпрограмме есть небольшие отличия от той, ко-
-62-
1.2. Программы арифметики с плавающей точкой
торая описана там. Если делитель отрицателен, то он оставляется без изме-
нений; положительный же делитель преобразуется в отрицательный (пере-
водится в дополнительный код, см. подразд. 1.1.4). Соответственно опера-
ции вычитания при восстановлении остатка заменяются сложением. Ну а
сдвиг частного и остатка влево осуществляется не путём сложения регист-
ров самих с собой, а с использованием ассемблерных команд RLC А. В ос-
тальном же рассматриваемые подпрограммы деления идентичны.
Однако до того, как будет осуществлено деление мантисс, программа
DDPZ3 выполняет ряд операций. Как упоминалось, если делитель отрица-
телен, то он остается без изменений; положительный же делитель преоб-
разуется в отрицательный. С делимым — наоборот: без изменений оно ос-
тается в том случае, когда положительно, а отрицательное делимое преоб-
разуется в дополнительный код. После этого делимое загружается в
регистры R4, R5.
Затем следует сравнение делимого и делителя (точнее, из делимого
вычитается делитель). Если разность положительна, то при делении воз-
никнет переполнение частного. Для его предотвращения в этом случае осу-
ществляется деление разности (делимое - делитель) на делитель, и полу-
ченный результат после завершения операции деления увеличивается
на 1. Признаком такой ситуации является установленный в 1 бит PSW.5.
Возникшее при этом переполнение мантиссы устраняется её сдвигом
вправо с увеличением байта порядка на 1. Затем порядок проверяется на
переполнение. Если оно наступило, следует выход из подпрограммы, при
этом флаг CY = 1.
Если частное отрицательное, то его мантисса преобразуется в дополни-
тельный код. И наконец, результат переписывается из регистров в память.
Время выполнения программы DDPZ3 примерно соответствует време-
ни выполнения UDPZ3.
Приведённые выше программы умножения, деления и сложения чисел
трёхбайтного формата с плавающей точкой самодостаточны, т. е. не ссы-
лаются на какие-либо не входящие в их состав подпрограммы. С другой
стороны, это является их очевидным недостатком — в них имеется некото-
рое количество одинаковых или очень близких по содержанию фрагмен-
тов, не оформленных в подпрограммы. Программы не очень хорошо
структурированы, хотя за счёт большого числа комментариев вполне чита-
бельны.
Причина такого построения этих программ указана выше — они писа-
лись под малоподготовленного пользователя, так, чтобы пользователь
смог бы встроить их в свою программу даже при минимальных навыках
сборки и линковки программ. В целом, судя по отзывам тех, кто восполь-
зовался этими программами десять лет назад, это было достигнуто. Ну а в
настоящий момент оптимизировать эти программы уже не имеет
-63-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
смысла — внесение изменений в давно отлаженные программы чревато
неприятностями. На мой взгляд, целесообразно их использовать именно в
таком виде, в каком они были написаны, а что-то «причёсывать» понадо-
бится лишь в том случае, когда на основе этих программ вам придётся со-
здавать их аналоги для других, отличных от х51, микроконтроллеров.
1.3.	Программы преобразования чисел с плавающей
точкой
1.3.1.	Общие сведения
Обработка числовых данных в современных микроконтроллерных уст-
ройствах производится с минимальными затратами памяти и времени, т. е.
наиболее экономичным образом. С этой целью упомянутые данные пред-
ставляются в двоичной системе счисления. Однако ввод/вывод исходных
данных и результатов необходимо осуществлять в привычном и удобном
для пользователя десятичном виде, в связи с чем возникает проблема пере-
вода чисел из одной системы счисления в другую. Задача преобразования
различных представлений чисел решается программным путём, что требу-
ет определенных затрат памяти и времени. Если оказывается, что эти за-
траты велики и, кроме того, процессы ввода/вывода существенно преобла-
дают над вычислительными процессами, целесообразно использовать де-
сятичную, точнее, смешанную двоично-десятичную систему счисления и в
процессе обработки данных, исключая тем самым необходимость преоб-
разования форматов чисел и минимизируя общие затраты на ввод/вывод и
вычисления. В общем же случае проблема перевода сохраняется и являет-
ся типичной для микропроцессорных устройств.
В данном разделе рассматриваются алгоритмы и программы преобра-
зования различных форматов беззнаковых дробных чисел с фиксированной
точкой, а также чисел с плавающей точкой из Р-ичной системы счисления
в Р-ичную (и наоборот), в частности, речь пойдет о двоичной и двоично-
десятичной системах. Изложение ограничено, за одним исключением,
беззнаковыми числами, поскольку указанная трансформация любого чис-
ла со знаком сводится к преобразованию его абсолютной величины и при-
своению соответствующего знака результату.
Рассмотрим методы преобразования чисел с фиксированной точкой из
Р-ичной системы в Р-ичную (Р -> Р) и из Р-ичной системы в Р-ичную
(Р -> Р). Для определенности примем, что Р < Р, в частности Р = 2, Р = 10.
Отдельно рассмотрим операции с целыми и дробными числами, пос-
кольку трансформацию в другую систему счисления любого числа можно
свести к независимому переводу его целой и дробной частей.
-64-
1.3. Программы преобразования чисел с плавающей точкой
Один из методов перевода R-+ Р целых и дробных чисел заключается в
непосредственном вычислении Р-ичного значения полинома Р-ичного
числа, в котором Р-ичные цифры и основание 10Л записываются Р-ичными
цифрами, а операции сложения и умножения выполняются по правилам
Р-ичной арифметики:
(1.39)
^яф ” ^aRt ’ ^я “^Рф ~	’ Я?
7=1	7=0
где ар, и Rp— соответственно эквивалентные цифры aRi и основание 10Л,
записанные в Р-ичной системе. Например, перевод 2 10 для чисел 1101 и
0.1100 имеет вид (102 = 2I0): 1101 = 1-23 + Р22 + 0*2* + Г2° = 8 + 4 + 1 = 13 и
0.1100 = 1-2-1 + Г2-2 + 0-2“3 + 0-2“4 = 0.5 + 0.25 = 0.75. Заметим, что, пос-
кольку Р < Р, цифры в Р-ичной и Р-ичной записях полинома (1.39) совпа-
дают, а это упрощает преобразование чисел. Данный метод в равной мере
применим и для обратного преобразования Р -> Р. Например, перевод
10-> 2 для чисел 13 и 0.75 имеет вид (1010=: Ю102):
1310 = 0001 х (1010)1 + ООН = 11012,
0.75 = 0111 х (1010)-1 + 0101 х (1010)“2 =
= (0.101100...) 4- (0.000011...) = 0.101111....
Пример показывает, что перевод чисел в систему с меньшим основанием
(Р < Р) по методу (1.39) достаточно сложен, особенно для дробных чисел.
На практике метод (1.39) используется в основном для преобразования
Р -> Р целых чисел, причём программирование метода упрощается, если
полином вычислять по схеме Горнера:
АР = (...((0 + ^,! )Р + ал_2)Р +... +aj)P + a0 .	(1.40)
В этом случае рассмотренный ранее пример трансформации 2-> 10
числа 11012 имеет вид Л10 = (((0 + 1) х 2 + 1) х 2 + 0) х 2 + 1 = 13.
В основе второго метода перевода целых чисел P-+R лежит идея замены
фактического значения Р-ичного числа эквивалентным Р-ичным полиномом:
Ap-aRn-\ 'R + ••• + аЯ1 +aR0 »	(1-41)
где Ар — фактическое значение Р-ичного числа; aRi — подлежащие опреде-
лению цифры эквивалентного Р-ичного числа. При делении обеих частей
— 65 —
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
этого равенства на основание R системы, в которую совершается перевод,
получаем целочисленное частное AP/R = aR(n_{yRn~2 + ... + aR[ и остаток
aRQ9 который является искомой младшей цифрой эквивалентного Р-ично-
го числа Ar. Продолжая деление частного на основание R, можно найти
очередную цифру aRi числа AR и т. д. Метод описывается рекуррентным
выражением
aRi =	1) ‘Я,	(1.42)
где/1р(/+1) = ApJR', ApQ = AR, i = 0, 1,..., п — 1.
Процесс деления в формуле (1.42) заканчивается, как только Лр(/+1) ста-
нет равным нулю. Операции деления и вычитания выполняются по прави-
лам исходной Р-ичной арифметики, и в этой же системе формируются ис-
комые коэффициенты aRi. Например, перевод 10 -> 2 числа 13 имеет вид
л0= 13 - (13/2) х 2 = 1; а{ = 6 - (6/2) х 2 = 0; а2 = 3 - (3/2) х 2 = 1; а3 = 1 -
— (1/2) х 2 = 1 и, следовательно, 1310 = П012. Данный метод применим и
для обратного перевода R Р Например, преобразование 2 -> 10 для чис-
ла 11012 имеет вид aQ = 1101 — (1101/1010) х 1010 = 1101 - 1 х 1010 = 0011;
а{ = 0001 - (0001/1010) х 1010 = 0001 -0х 1010 = 0001. Для окончательной
записи числа необходимо коэффициенты я0, ai изобразить в десятичной
системе: 11012 = 1310.
В основе метода перевода Р R для дробных чисел лежит та же идея
представления Р-ичного числа эквивалентным Р-ичным полиномом, что и
для целых чисел:
=	+б7я2'^ + ...+aRnR ,	(1.43)
где АРф — значение дроби в Р-ичной системе; aRl- — коэффициенты Р-ич-
ного представления, подлежащие определению. Очевидно, что эти коэф-
фициенты можно получить путём последовательного умножения на Р сна-
чала исходного числа АРф, а затем дробной части очередного
произведения, причём целая часть произведения соответствует очередно-
му Р-ичному коэффициенту, записанному в Р-ичной системе. Метод оп-
ределяется рекуррентными выражениями:
aRi = №p(j_!) • Р]; APi = {АР^_!) • Р}; ЛР0 = Акф, i = 1, 2,..., л, (1.44)
где скобки [ ] и {} обозначают соответственно целую и дробную части чис-
ла. Умножение выполняется по правилам Р-ичной арифметики и заканчи-
вается, как только APi станет равным нулю или будет достигнута требуемая
точность R-whqvq представления числа АРф, определяемая количеством
разрядов п. Например, преобразование 10->2 для дроби 0.75 имеет вид
= [0.75 х 2] = [1.5] = 1; а2 = [0.5 х 2] = 1 и, следовательно, 0.7510 = 0.112.
-66-
1.3. Программы преобразования чисел с плавающей точкой
Данный метод, как и предыдущие, применим и для обратного перевода
R -> Р. Например, преобразование 2 -> 10 для дроби 0.112 имеет вид:
а{ = [0.11 х 1010] = [111.1] =0111; а2 = [0.1 х 1010] = [101.0] =0101.
Преобразуя двоичные значения ах и а2 в эквивалентные десятичные, полу-
чим 0.112 = 0.7510.
Заметим, что процесс трансформации дробей в отличие от процесса
трансформации целых чисел, который всегда оканчивается через конеч-
ное число шагов, может быть бесконечным, т. е. представление Р-ичной
дроби в Р-ичной системе (или наоборот) может иметь бесконечное коли-
чество цифр. Поэтому переводы дробей в общем случае выполнимы лишь
приближённо. Число цифр в представлении Р-ичного числа необходимо
определять по условию соответствия его точности исходному Р-ичному
числу: Р~пР — R~nR, откуда
nR = «p/logpP,	(1.45)
где пР, nR — количество цифр в изображении Р-ичного и Р-ичного чисел.
На практике используют целую часть выражения (1.45), увеличенную на
единицу. Например, если точность исходного десятичного числа с четырь-
мя значащими цифрами равна 5Г = 0.5 х 1000“1 = 0.05% (при симметричном
округлении), то его двоичное представление той же точности должно содер-
жать п = [4 х (log102)_1] + 1 = [13.3] + 1 = 14 двоичных разрядов (битов).
Для уменьшения погрешности преобразования целесообразно вычислить
также цифру следующего, 15-го разряда, но не сохранять её, а использо-
вать для округления двоичного числа.
Остановимся на методах преобразования чисел с плавающей точкой.
Пусть Ar = RmR-AR^ и АР = PmP‘Ap^ — эквивалентные числа с плавающей
точкой, представленные соответственно в Р-ичной и Р-ичной системах
счисления. Один из методов перевода Р -> Р заключается в предваритель-
ном преобразовании числа с плавающей точкой АР в число с фиксирован-
ной точкой, выделении целой и дробной частей этого числа, переводе их в
соответствии с рассмотренными выше методами в Р-ичную систему и пе-
реходе к числу с плавающей точкой АР. Так, преобразование 10 -> 2 для
числа Л10 = 102-0.1375 имеет вид: Л10 = 13.75; 1310 = 11012; 0.7510 = 0.112;
А2 = 1101.11 и, наконец, А2 = 24-0.110111. Данный метод применим лишь
для значений порядков, соизмеримых с разрядностью мантиссы, в против-
ном случае резко возрастают временные и аппаратные (объём используе-
мой памяти микроконтроллера) затраты на хранение и обработку нулей.
Общий метод преобразования заключается в том, что при переводе
Р~> Р числа АР отдельно преобразуют мантиссу АР$ и характеристику РтР
этого числа, причём каждое из этих чисел в Р-ичной системе формируется
-67-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
как число с плавающей точкой, а затем выполняются их умножение и нор-
мализация с окончательным получением мантиссы AR$ и характеристики
ЯтЛ, т.е. значения числа AR. Так, преобразование 10-> 2 для числа
Л10 = 102-0.1375 имеет вид
1О2о = 27-0.1100102; 0.137510 = 0.00100011... = (0.100011...)-2"2;
(1.46)
А2 = 27-0.110010-2“2 • (0.100011...) = 25-(0.011010...) = 24-(0.11010...).
Заметим, что в данном примере для получения двоичного числа А2 с
точностью числа Л10 надо брать 14 битов мантиссы. Подробности метода
преобразования поясняются далее при рассмотрении конкретных про-
грамм.
1.3.2.	Преобразование дробных двоичных чисел в дробные
десятичные
Программам преобразования целых чисел из одной системы счисле-
ния в другую была посвящена вторая глава третьего тома нашей книги
«Микроконтроллеры? Это же просто!». Поэтому здесь мы не будем терять
время на повторное знакомство с уже рассмотренными там алгоритмами и
сразу перейдём к программам, работающим с дробными числами.
Подпрограмма PF16 преобразует двухбайтную двоичную дробь Л2 из
диапазона (0.0000...0.FFFFH) в эквивалентную пятиразрядную десяти-
чную дробь А10 из диапазона (0.00000...0.99999) по формуле (1.44). Моди-
фицируя (1.44) для случая преобразования из двоичной системы в десяти-
чную, получим
+ •••+ арпР~п-	(Ь47)
Таким образом, умножив AR$ на Ю10= Ю102 и выделив целую часть
произведения, получим старший коэффициент аР1 в двоичном представле-
нии. Повторив операцию с оставшейся дробной частью, получим второй
коэффициент аР2в двоичном представлении и т. д. Как уже было показано
на примере выше, перевод двоичной дроби 0.112 в десятичное представле-
ние осуществляется в соответствии с этим алгоритмом так:
а, = [0.11 х 1010] = [111.1] = 0111 (выделили целую часть произведения);
а2 = [0.1 х 1010] = [101.0] = 0101 (снова выделили целую часть произведе-
ния, при этом дробная на этом шаге оказалась равной нулю, что свиде-
тельствует о завершении преобразования). Преобразуя двоичные значения
а, = 01112 = 7,о и а2 = 01012 = 510в эквивалентные десятичные, получим
0.112 = 0.75,0.
— 68 —
1.3. Программы преобразования чисел с плавающей точкой
Подпрограмма PF16
1137 0Е39
1138 0Е39
1139 0Е39
1140 0Е39
1141 0Е39
1142 0Е39
1143 0Е39
1144 0Е39
1145 0Е39
1146 0Е39
1147 0Е39
1148 0Е39
1149 0Е39
1150 0Е39
1151 0Е39
1152 0Е39
1153 0Е39
1154 0Е39
1155 0Е39
1156 0Е39
1157 0Е39
1158 0Е39
1159 0Е39
1160 0Е39
1161 0Е39 12 Е 11
1162 ОЕЗС СО Е0
1163 ОЕЗЕ 12 0Е 11
1164 0Е41 СО Е0
1165 0Е43 12 0Е 11
1166 0Е46 СО Е0
1167 0Е48 12 0Е 11
1168 0Е4В СО Е0
1169 0E4D 12 0Е И
1170 0Е50 FE
1171 0Е51 DO Е0
1172 0Е53 С4
1173 0Е54 4Е
1174 0Е55 FE
1175 0Е56 DO Е0
1176 0Е58 FF
1177 0Е59 DO Е0
1178 0Е5В С4
1179 0Е5С 4F
1180 0E5D FF
PF16 :
;Подпрограмма преобразования
/двоичного беззнакового числа с
/фиксированной перед старшим
/битом точкой формата 16 в
/двоично-десятичное число с фикси-
рованной точкой (.Р1Р2РЗР4Р5)
/формата 5x4.
/Входной параметр: R3,R2 - двоичное
/число.
/Выходной параметр: A,R7,R6 -
/эквивалентное двоично-десятичное
/число.
/Используются все регистры.
/Глубина стека - 6 байт.
/Используется подпрограмма
/UFC10.
LCALL	UFC10
PUSH	ACC
LCALL	UFC10
PUSH	ACC
LCALL	UFC10
PUSH	ACC
LCALL	UFC10
PUSH	ACC
LCALL	UFC10
MOV	R6,A
POP	ACC
SWAP	A
ORL	A,R6
MOV	R6,A
POP	ACC
MOV	R7,A
POP	ACC
SWAP	A
ORL	A,R7
MOV	R7,A
/Сохранение цифры Pl
/Сохранение цифры P2
/Сохранение цифры РЗ
/Сохранение цифры Р4
;R6 - цифра Р5.
;А - цифра Р4.
;R6 - цифры Р5 и Р4.
/R7 - цифра РЗ.
/А - цифра Р2.
/R7 - цифры РЗ и Р2.
-69-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
1181	0Е5Е D0 ЕО	POP	ACC	/А - цифра Pl
1182	0Е60 22	RET		
1183	0Е61	/END PF16.		
1184	0Е61	/		
Подпрограмма PF16 выполняет последовательное умножение исход-
ной двоичной дроби на основание десятичной системы и выделение оче-
редной двоично-десятичной цифры с помощью подпрограммы UFC10:
1077	0E11
1078	0E11	UFC10:
1079	0E11	/Подпрограмма умножения двоич-
1080	0E11	/ного беззнакового числа с фикси-
1081	0Е11	;рованной перед старшим разрядом
1082	0Е11	/точкой формата 16 на основание
1083	0Е11	/десятичной системы: 10.
1084	0Е11
1085	0Е11	/Входной параметр: R3,R2 - число
1086	0Е11	/С ФТ.
1087	0Е11
1088	0Е11	/Выходные параметры: А - целая
1089	0Е11	/часть произведения (двоично-деся-
1090	0Е11	/тичная цифра), R3,R2 - дробная
1091	0Е11	/часть произведения.
1092	0Е11
1093	0Е11	/Используются все регистры.
1094	0Е11
1095	0Е11 7D 00	MOV R5,#0	/Обнуление Ст.байта
1096	0Е13 СЗ	CLR С
1097	0Е14 ЕА	MOV A,R2
1098	0Е15 33	RLC А
1099	0Е16 FA	MOV R2-,A
1100	0E17 FE	MOV R6,A
1101	0E18 EB	MOV A,R3
1102	0E19 33	RLC A
1103	0E1A FB	MOV R3,A
1104	0E1B FF	MOV R7,A
1105	0E1C ED	MOV A,R5
1106	0E1D 33	RLC A
1107	0E1E FD	MOV R5,A
1108	0E1F FC	MOV R4,A	/R5,R3,R2 умножили на 2,
1109	0E20	/R4,R7,R6 - копия произведения
1110	0E20 75 F0 02	MOV В,#2	/В - счётчик для умножения.
1111	0Е23	PLOOP:
1112	0Е23 ЕА	MOV A,R2
1113	0Е24 33	RLC А
1114	0Е25 FA	MOV R2,A
1115	0E26 EB	MOV A,R3
— 70 —
1.3. Программы преобразования чисел с плавающей точкой
1116	0Е27	33	RLC	A	
1117	0Е28	FB	MOV	R3,A	
1118	0Е29	ED	MOV	A,R5	
1119	0Е2А	33	RLC	A	
1120	0Е2В	FD	MOV	R5,A	
1121	0Е2С	D5 F0	F4	DJNZ	B,PLOOP	/Зацикливание.
1122	0E2F				;R5,R3,R2 умножено на 8.
1123	0E2F	ЕА	MOV	A,R2	
1124	ОЕЗО	2Е	ADD	A,R6	
1125	0Е31	FA	MOV	R2,A	
1126	0Е32	ЕВ	MOV	A,R3	
1127	ОЕЗЗ	3F	ADDC	A,R7	
1128	0Е34	FB	MOV	R3,A	
1129	0Е35	ED	MOV	A,R5	
ИЗО	0Е36	ЗС	ADDC	A,R4	
1131	0Е37	FD	MOV	R5,A	;R5 (A)ZR3ZR2 - сумма произведе-
1132	0Е38				ний, т.е. исходное число, умно-
1133	0Е38				женное на 10.
1134	0Е38	22	RET		
1135	0Е39		;END UFC10.		
1136	0Е39				
Подпрограмма UFC10 умножает дробь на 10 по методу 10 = 8 + 2, ис-
пользуя команды сдвига и сложения. Целая часть произведения, т. е. иско-
мая цифра в двоично-десятичном представлении, находится в аккумуля-
торе. После выполнения подпрограммой PF16 очередного умножения
каждая очередная двоично-десятичная цифра сохраняется в стеке, а после
завершения цикла из пяти умножений, т. е. по достижении требуемой точ-
ности преобразований, эти данные извлекаются из стека и упаковываются
в формат результата.
Тестовые данные для подпрограммы PF16 можно взять из Табл. 1.4.
Таблица 1.4. Дробные числа Л16->Л10
Лб	Лю
0.8000	0.50000
0.4000	0.25000
0.2000	0.12500
0.1000	0.06250
0.0800	0.03125
0.0400	0.01562
0.0200	0.00781
0.0100	0.00390
0.0080	0.00195
0.0040	0.00097
-71-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
1.3.3.	Преобразование двоичных чисел с плавающей точкой
в десятичные числа с плавающей точкой
Подпрограмма PDPZ2 преобразует двоичное знаковое число с плаваю-
щей точкой А2 = ±2",М2ф в эквивалентное двоично-десятичное число с
плавающей точкой Л10 = ±Ю'л,о-Л1Оф (Рис. 1.7). Эта программа необходима,
если результаты обработки нужно вывести для считывания оператором,
ибо человек лучше воспринимает числа в десятичной системе счисления,
нежели в двоичной (а тем более дробные или в формате с плавающей точ-
кой).
А2______
sJ т^+40Н)
__ I..L..1—1--1.1
А2ф(СтБ)
__I. 1.1.1.11.1
А2ф(МлБ)
__I_I,.i-J-
Рис. 1.7. Форматы двоичного А2 и десятичного А10 чисел в программе перевода PDPZ2.
Сначала программа проверяет значение преобразуемого числа и в слу-
чае равенства его нулю обнуляет область результата и завершает работу.
Если преобразуемое число отлично от нуля, программа переводит мантис-
су в прямой код и определяет модуль и знак несмещённого порядка. Далее
двоичная мантисса преобразуется при помощи уже рассмотренной выше
подпрограммы PF16 в эквивалентную пятиразрядную двоично-десяти-
чную мантиссу, которая затем сдвигается на один десятичный разряд влево
для выравнивания по границе байта, т. е. старший десятичный разряд ман-
тиссы оказывается в старшей тетраде байта.
Если двоичный несмещённый порядок оказывается равным нулю, пре-
образование числа в целом заканчивается: оно округляется, нормализуется
и записывается в память. При ненулевом порядке,в зависимости от его
знака выполняется либо умножение десятичной мантиссы на двоичную
характеристику подпрограммой UF102 (если знак порядка был «+»), либо
деление десятичной мантиссы на двоичную характеристику подпрограм-
мой DF102 (если знак порядка был «—»).
После умножения или деления десятичной мантиссы на двоичную ха-
рактеристику подпрограмма PDPZ2 осуществляет округление шестизнач-
ной мантиссы до четырёхзначной по симметричному способу, устраняет
— 72 —
1.3. Программы преобразования чисел с плавающей точкой
возможное после округления переполнение мантиссы при помощи под-
программы PMAN6 и записывает результат в память. Тестовые данные для
подпрограммы PDPZ2 можно взять из Табл. 1.5.
Таблица 1.5. Числа с плавающей точкой Я10->Я16
Лю	Лю
0.1 000-10°	3DCCCC
0.1200-10°	3DF5C2
0.1800-10°	ЗЕВ852
0.1200-101	419999
О.ЮОО-Ю2	449FFF
О.ЮОО-Ю3	47C7FF
О.ЮОО-Ю"5	2D8637
О.ЮОО-Ю"14	0F901D
О.ЮОО-Ю"18	01EC1F
О.ЮОО-Ю18	79В1 АО
Подпрограмма PDPZ2		
1452	0F40	
1453	0F40	PDPZ2:
1454	0F40	/Подпрограмма преобразования
1455	0F40	;3-байтного двоичного числа в
1456	0F40	/дополнительном коде с плавающей
1457	0F40	/точкой формата [8, 16]=[Пор, Ман]
1458	0F40	/в 3-байтное двоично-десятичное
1459	0F40	/число с плавающей точкой в прямом
1460	0F40	/коде формата (+-0.P1P2P3P4*1OAN),
1461	0F40	/где байт порядка содержит бит
1462	0F40	/знака мантиссы и целочисленный
1463	0F40	/двоичный порядок со смещением
1464	0F40	/+40Н, а два байта мантиссы - дроб-
1465	0F40	/ное двоичное нормализованное число
1466	0F40	/в дополнительном коде, двоично-
1467	0F40	;десятичное число содержит байт
1468	0F40	/порядка, в котором старший бит-
1469	0F40	/бит знака числа, 6-й бит - бит
1470	0F40	/знака порядка, а биты с 4-го по
1471	0F40	/0-й - порядок N в двоично-десятич-
1472	0F40	/ной форме, и 2 байта двоично-
1473	0F40	;десятичной мантиссы.
— 73 —
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
1474	0F40
1475	0F40	/Входные параметры: R0 - адрес
1476	0F40	/двоичного числа,R1 - адрес резуль-
1477	0F40	,-тата.
1478	0F40
1479	0F40	/Сохраняются регистры R0 и R1.
1480	0F40
1481	0F40	/Используются подпрограммы:
1482	0F40	/UFC10, PF16, UF102, DF102, PMAN6.
1483	0F40
1484	0F40	/Глубина стека - 9 байт.
1485	0F40
1486	0F40
1487	0F40 Е6	MOV A,@R0
1488	0F41 08	INC R0
1489	0F42 46	ORL A,@R0
1490	0F43 08	INC R0
1491	0F44 46	ORL A,@R0
1492	0F45 18	DEC R0
1493	0F46 18	DEC R0	/Восстановили R0.
1494	0F47 70 08	JNZ PPER1	/Если число не равно нулю.
1495	0F49 F7	MOV @R1,A
1496	0F4A 09	INC R1
1497	0F4B F7	MOV @R1,A
1498	0F4C 09	INC R1
1499	0F4D F7	MOV @R1,A	/Обнулили результат.
1500	0F4E 19	DEC R1
1501	0F4F 19	DEC R1	/Восстановили R1.
1502	0F50 22	RET
1503	0F51	PPER1:
1504	0F51 08	INC R0
1505	0F52 E6	MOV A,@R0
1506	0F53 FB	MOV R3,A
1507	0F54 08	INC R0
1508	0F55 E6	MOV A,@R0
1509	0F56 FA	MOV R2,A
1510	0F57 18	DEC R0	/R3,R2 - двоичн. мантисса числа
1511	0F58 18	DEC R0	/Восстановили R0.
1512	0F59 E6	MOV A,@R0
1513	0F5A 30 E7 0A	JNB ACC.7,PPER2
1514	0F5D	/Если число больше нуля.
1515	0F5D ЕА	MOV A,R2
1516	0F5E F4	CPL A
1517	0F5F 24 01	ADD A,#l
1518	0F61 FA	MOV R2,A
1519	0F62 EB	MOV A,R3
-74-
1.3. Программы преобразования чисел с плавающей точкой
1520	0F63 F4			CPL		A	
1521	0F64	34	00		ADDC	A,#0	
1522	0F66	FB			MOV	R3,A	/Мантисса в R3,R2 дополнена.
1523	0F67			PPER2:			
1524	0F67	Е6			MOV	A,@R0	
1525	0F68	54	7F		ANL	A,#7FH	
1526	0F6A	СЗ			CLR	C	
1527	0F6B	94	40		SUBB	A,#40H	/А - порядок числа.
1528	0F6D	20	Е7	04	JB	ACC.7,PPER3	
1529	0F70						/Если порядок меньше нуля.
1530	0F70	СО	Е0		PUSH	ACC	/Модуль двоичн. порядка в стеке
1531	0F72	80	04		SJMP	PPER4	
1532	0F74			PPER3:			
1533	0F74	F4			CPL	A	
1534	0F75	04			INC	A	
1535	0F76	СО	Е0		PUSH	ACC	/Модуль двоичн. порядка в стеке
1536	0F78			PPER4:			
1537	0F78	12	0Е	39	LCALLPF16		
1538	0F7B	FB			MOV	R3,A	/R3,R7,R6 - дес. мантисса.
1539	0F7C	ЕВ			MOV	A,R3	
1540	0F7D	54	0F		ANL	A,#0FH	
1541	0F7F	С4			SWAP	A	
1542	0F80	FB			MOV	R3,A	
1543	0F81	EF			MOV	A,R7	
1544	0F82	54	F0		ANL	A,#0F0H	
1545	0F84	С4			SWAP	A	
1546	0F85	4В			ORL	A,R3	
1547	0F86	FB			MOV	R3,A	
1548	0F87	EF			MOV	A,R7	
1549	0F88	54	OF		ANL	A,#0FH	
1550	0F8A	С4			SWAP	A	
1551	0F8B	FF			MOV	R7,A	
1552	0F8C	ЕЕ			MOV	A,R6	
1553	0F8D	54	FO		ANL	A,#0F0H	
1554	0F8F	С4			SWAP	A	
1555	0F90	4F			ORL	A,R7	
1556	0F91	FF			MOV	R7,A	
1557	0F92	ЕЕ			MOV	A,R6	
1558	0F93	54	OF		ANL	A,#0FH	
1559	0F95	С4			SWAP	A	
1560	0F96	FE			MOV	R6,A	/R3,R7,R6 - нормализованное
1561	0F97						/число.
1562	0F97	D0	ЕО		POP	ACC	/А - модуль двоичн. порядка.
1563	0F99	FD			MOV	R5,A	/Если дв. порядок - 0, то и дес
1564	0F9A	60	12		JZ	PPER5	/Если дв. порядок равен нулю.
1565	0F9C	FC			MOV	R4,A	/R4 - модуль дв. порядка.
-75-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
1566	0F9D Е6	MOV	A,@R0
1567	0F9E 54 7F	ANL	A,#7FH
1568	0FA0 СЗ	CLR	C
1569	0FA1 94 40	SUBB	A,#40H
1570	0FA3 20 Е7 05	JB	ACC.7,PPER6
1571	0FA6		/Если дв. порядок меньше нуля.
1572	0FA6 12 0Е 61	LCALLUF102	/Умножили дес. мантиссу.	
1573	0FA9 80 03	SJMP	PPER5
1574	OFAB	PPER6:		
1575	0FAB 12 ОЕ 96	LCALLDF102	/Разделили дес. мантиссу.	
1576	OFAE	PPER5:		
1577	0FAE ЕЕ	MOV	A,R6
1578	0FAF СЗ	CLR	С
1579	0FB0 94 50	SUBB	А,#50Н
1580	0FB2 20 Е7 0F	JB	ACC.7,PPER7
1581	0FB5		/Если не нужно округлять
1582	0FB5		/мантиссу.
1583	0FB5 EF	MOV	A,R7
1584	0FB6 24 01	ADD	А,#1
1585	0FB8 D4	DA	А
1586	0FB9 FF	MOV	R7,A
1587	0FBA ЕВ	MOV	A,R3
1588	0FBB 34 00	ADDC	А##0
1589	OFBD D4	DA	А
1590	OFBE FB	MOV	R3,A	/Округлили мантиссу.
1591	OFBF 50 03	JNC	PPER7	/Если нет переполнен, мантиссы
1592	0FC1 12 OF 00	LCALLPMAN6	/Нормализовали мантиссу.	
1593	0FC4	PPER7:		
1594	0FC4 E6	MOV	A,@R0
1595	0FC5 54 80	ANL	А,#80Н
1596	0FC7 F7	MOV	@R1,A
1597	0FC8 ED	MOV	A,R5
1598	0FC9 54 80	ANL	А,#80Н
1599	OFCB 03	RR	А
1600	OFCC 47	ORL	a,@ri
1601	OFCD F7	MOV	@R1,A
1602	OFCE ED	MOV	A,R5
1603	OFCF 54 7F	ANL	A,#7FH
1604	0FD1 47	ORL	a,@R1
1605	0FD2 F7	MOV	@R1,A
1606	0FD3 09	INC	R1
1607	0FD4 EB	MOV	A,R3
1608	0FD5 F7	MOV	@R1,A
1609	0FD6 09	INC	R1
1610	0FD7 EF	MOV	A,R7
1611	0FD8 F7	MOV	@R1,A	/Результат записан в память.
-76
1.3. Программы преобразования чисел с плавающей точкой
1612	0FD9 19	DEC	R1
1613	0FDA 19	DEC	R1
1614	0FDB 22	RET	
1615	0FDC	/END PDPZ2.	
1616	0FDC	/	
;Восстановили R1.
Подпрограмма UF102 выполняет умножение шестиразрядной двоично-
десятичной беззнаковой мантиссы на двоичную характеристику 2^2 - 40Н1 с
формированием двоично-десятичной мантиссы и двоично-десятичного
Порядка. Умножение мантиссы осуществляется методом двоично-десяти-
чного сложения с накоплением. Если при сложении мантиссы самой с со-
бой и последующей десятичной коррекцией результата возникает перепол-
нение, то мантисса сдвигается на 1 десятичный разряд вправо, в старший
десятичный разряд помещается 1, а двоично-десятичный порядок на еди-
ницу увеличивается. Операция повторяется столько раз, каков порядок
двоичной характеристики.
Подпрограмма UF102
1185	0E61
1186	0E61	UF102:
1187	0E61	/Подпрограмма умножения 6-знач-
1188	0E61	;ного беззнакового двоично-десятич-
1189	0Е61	;ного числа с фиксированной перед
1190	0Е61	/старшим битом точкой на двоичную
1191	0Е61	/степень формата ,Р1Р2РЗР4Р5Р6*2ЛК=
1192	0Е61	/.R1R2R3R4R5R6*1OAM, где P(I),R(I)-
1193	0Е61	/двоично-десятич. цифра, К - двоич-
1194	0Е61	,-ный порядок, М - двоично-десятич.
1195	0Е61	/порядок.
1196	0Е61
1197	0Е61	/Входные параметры: R3,R7,R6 -
£198	0Е61	/исходное число, R4 - двоичный
1199	0Е61	/порядок.
1200	0Е61
1201	0Е61	/Выходные параметры: R3,R7,R6 -
£202	0Е61	/результирующее десятичное число,
1203	0Е61	/R5 - десятичный порядок.
1204	0Е61
1205	0Е61	/Используются все регистры, кроме
1206	0Е61	/В, R0, R1.
1207	0Е61
£208	0Е61 7D 00	MOV R5,#0	/Обнуление дес.порядка
1209	0Е63	UFCYCLE:
J.210	0Е63 ЕЕ	MOV A,R6
-Т1-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
1211	0Е64 2Е	ADD	A,R6
1212	0Е65 D4	DA	A
1213	0Е66 FE	MOV	R6,A
1214	0Е67 EF	MOV	A,R7
1215	0Е68 3F	ADDC	A,R7
1216	0Е69 D4	DA	A
1217	0Е6А FF	MOV	R7ZA
1218	0Е6В ЕВ	MOV	A,R3
1219	0Е6С ЗВ	ADDC	A,R3
1220	0E6D D4	DA	A
1221	0Е6Е FB	MOV	R3,A	;R3,R7,R6 умножено на 2
1222	0E6F		;в дес. виде.
1223	0E6F 50 22	JNC	UFLP1	;Если нет переполнения.
1224	0Е71 ЕЕ	MOV	A,R6
1225	0Е72 54 F0	ANL	A,#0F0H
1226	0Е74 С4	SWAP	А
1227	0Е75 FE	MOV	R6,A
1228	0Е76 EF	MOV	A,R7
1229	0Е77 54 0F	ANL	A,#0FH
1230	0Е79 С4	SWAP	A
1231	0Е7А 4Е	ORL	A,R6
1232	0Е7В FE	MOV	R6,A
1233	0Е7С EF	MOV	A,R7
1234	0E7D 54 F0	ANL	A,#0F0H
1235	0E7F С4	SWAP	A
1236	0Е80 FF	MOV	R7,A
1237	0Е81 ЕВ	MOV	A,R3
1238	0Е82 54 0F	ANL	A,#0FH
1239	0Е84 С4	SWAP	A
1240	0Е85 4F	ORL	A,R7
1241	0Е86 FF	MOV	R7,A
1242	0Е87 ЕВ	MOV	A,R3
1243	0Е88 54 F0	ANL	A,#0F0H
1244	0Е8А С4	SWAP	A
1245	0Е8В 44 10	ORL	A,#10H
1246	0E8D FB	MOV	R3ZA	;R3ZR7ZR6 сдвинуто на дес ..разряд
1247	0Е8Е		;вправо, его старший дес.
1248	0Е8Е		;разряд установлен в 1.
1249	0Е8Е ED	MOV	A,R5
1250	0E8F 24 01	ADD	А,#1
1251	0Е91 D4	DA	А
1252	0Е92 FD	MOV	R5,A	;Дес. порядок скорректирован.
1253	0Е93	UFLP1:	
1254	0Е93 DC СЕ	DJNZ	R4,UFCYCLE
1255	0Е95		;Зацикливание.
1256	0Е95 22	RET	
-78-
1.3. Программы преобразования чисел с плавающей точкой
1257 0Е96	/END UF102.
1258 0Е96
Подпрограмма PMAN6 в случае переполнения двоично-десятичной ман-
тиссы в программе PDPZ2 сдвигает мантиссу на один десятичный разряд
вправо и должным образом корректирует десятичный порядок. Если знак
порядка «+», то коррекция порядка осуществляется увеличением его на 1 с
последующей десятичной коррекцией результата. При отрицательном по-
рядке он переводится в дополнительный код (вычитается из 100), корректи-
руется как положительный и затем снова переводится в дополнительный
код.
Подпрограмма PMAN6
1375	0F00			
1376	0F00			PMAN6:
1377	0F00			/Подпрограмма устранения пере-
1378	0F00			полнения 6-значной беззнаковой
1379	0F00			/двоично-десятичной мантиссы с пла-
1380	0F00			вающей точкой.
1381	0F00			;
1382	0F00			;Входные параметры: R3,R7,R6 -
1383	0F00			/десятичная мантисса, R5-десятичный
1384	0F00			/порядок со знаком (модуль порядка
1385	0F00			/меньше 79).
1386	0F00			/
1387	0F00			/Выходные параметры: R3,R7,R6 -
1388	0F00			/нормализованная мантисса, R5 -
1389	0F00			/десятичный порядок со знаком.
1390	0F00			/
1391	0F00			/Сохраняются регистры В, R0, R1,
1392	0F00			/ R2, R4.
1393	0F00			/
1394	0F00	ЕЕ		MOV A,R6
1395	0F01	54	F0	ANL A,#0F0H
1396	0F03	С4		SWAP A
1397	0F04	FE		MOV R6, A
1398	0F05	EF		MOV A,R7
1399	0F06	54	0F	ANL A,#0FH
1400	0F08	С4		SWAP A
1401	0F09	4Е		ORL A,R6
1402	0F0A	FE		MOV R6,A
1403	0F0B	EF		MOV A,R7
1404	0F0C	54	F0	ANL A,#0F0H
1405	0F0E	С4		SWAP A
1406	0F0F	FF		MOV R7,A
— 79
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
1407	0F10 ЕВ	MOV	A,R3
1408	0F11 54 0F	ANL	A,#0FH
1409	0F13 С4	SWAP	A
1410	0F14 4F	ORL	A,R7
1411	0F15 FF	MOV	R7,A
1412	0F16 ЕВ	MOV	A,R3
1413	0F17 54 F0	ANL	A,#0F0H
1414	0F19 С4	SWAP	A
1415	0F1A 44 10	ORL	A,#10H
1416	0F1C FB	MOV	R3,A	/R3,R7,R6 сдвинуто на дес.разряд
1417	0F1D		/вправо, его старший дес.
1418	0F1D		/разряд установлен в 1.
1419	0F1D		
1420	0F1D ED	MOV	A,R5
1421	0F1E 20 Е7 05	JB	ACC.7,MINUS
1422	0F21		/Если порядок меньше нуля.
1423	0F21 24 01	ADD	А,#1
1424	0F23 D4	DA	А
1425	0F24 FD	MOV	R5,A	/Положительный порядок
1426	0F25		/скорректирован.
1427	0F25 22	RET	
1428	0F26	MINUS		
1429	0F26 54 7F	ANL	A,#7FH
1430	0F28 FD	MOV	R5,A
1431	0F29 74 99	MOV	А,#99Н
1432	0F2B СЗ	CLR	С
1433	0F2C 9D	SUBB	A,R5
1434	0F2D 24 02	ADD	А,#2
1435	0F2F D4	DA	А
1436	0F30 FD	MOV	R5,A
1437	0F31 74 99	MOV	А,#99Н
1438	0F33 СЗ	CLR	С
1439	0F34 9D	SUBB	A,R5
1440	0F35 24 01	ADD	А,#1
1441	0F37 D4	DA	А
1442	0F38 FD	MOV	R5,A	/Отрицательный порядок
1443	0F39		/скорректирован.
1444	0F39 70 01	JNZ	WM	/Если порядок не равен нулю.
1445	0F3B 22	RET	/Если порядок равен нулю.
1446	0F3C	WM:		
1447	0F3C 44 80	ORL	А,#80Н
1448	0F3E FD	MOV	R5,A	/Знак порядка вставлен.
1449	0F3F 22	RET	
1450	0F40	/END	PMAN6.	
1451	0F40		
-80-
1.3. Программы преобразования чисел с плавающей точкой
Деление двоично-десятичной мантиссы на двоичную характеристику
2|m2-40H| ВЫПолняется подпрограммой DF102. Подпрограмма осуществля-
ет деление методом последовательной выборки десятичных цифр делимо-
го, начиная со старшей цифры, и деления их на 2 путём сдвига выбранной
цифры на один двоичный бит (разряд) вправо. При этом формируются де-
сятичная цифра частного и остаток отделения, равный 0 или 1. Этот оста-
ток умножается на Ю10 = 10102 и в сумме со следующей цифрой делимого
служит основой для получения после очередного деления следующей циф-
ры частного. За 6 циклов сдвига формируется 6-разрядное десятичное час-
тное от деления мантиссы на 2 и одноразрядный десятичный остаток. Да-
лее частное нормализуется влево и производится коррекция десятичного
порядка. Этот процесс повторяется 2^ “40Н* раз, после чего деление закан-
чивается.
Подпрограмма DF102
1259	0Е96
1260	0Е96	DF102:
1261	0Е96	;Подпрограмма деления 6-значного
1262	0Е96	;беззнакового двоично-десятичного
1263	0Е96	;числа с фиксированной перед старш.
1264	0Е96	/разрядом точкой на двоичную сте-
1265	0Е96	;пень формата .Р1Р2РЗР4Р5Р6/2АК =
1266	0Е96	;.R1R2R3R4R5R6*1OAM, где P(I),R(I)-
1267	0Е96	/двоично-десятич. цифра, К - двоич-
1268	0Е96	/ный порядок, М - двоично-десятич.
1269	0Е96	/порядок.
1270	0Е96
1271	0Е96	/Входные параметры: R3,R7,R6 -
1272	0Е96	/исходное число, R4 - двоичный
1273	0Е96	/порядок.
1274	0Е96
1275	0Е96	/Выходные параметры: R3,R7,R6 -
1276	0Е96	/результирующее десятичное число,
1277	0Е96	;R5 - десятичный порядок.
1278	0Е96
1279	0Е96	/Используются все регистры, кроме
1280	0Е96	/RO, R1.
1281	0Е96
1282	0Е96 7D 00	MOV R5,#0	/Обнуление дес.порядка.
1283	0Е98	DFCYCLE1:
1284	0Е98 75 F0 06	MOV В,#6	/Счётчик десятичных цифр
1285	0Е9В Е4	CLR А	/А=0 - первый остаток.
1286	0Е9С	DFCYCLE2:
— 81
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
1287	0Е9С FA	MOV	R2ZA	;R2 - остаток.
1288	0E9D ЕВ	MOV	A,R3	
1289	0Е9Е 54 F0	ANL	A,#0F0H	
1290	0EA0 С4	SWAP	A	
1291	0ЕА1 2А	ADD	A,R2	
1292	0ЕА2 FA	MOV	R2,A	;R2 - цифра + остаток,умноженный
1293	ОЕАЗ			;на 10.
1294	ОЕАЗ ЕВ	MOV	A,R3	
1295	0ЕА4 54 0F	ANL	A,#0FH	
1296	0ЕА6 С4	SWAP	A	
1297	0ЕА7 FB	MOV	R3,A	
1298	0ЕА8 EF	MOV	AZR7	
1299	0ЕА9 54 F0	ANL	A,#0F0H	
1300	0EAB С4	SWAP	A	
1301	ОЕАС 4В	ORL	A,R3	
1302	OEAD FB	MOV	R3,A	
1303	ОЕАЕ EF	MOV	A,R7	
1304	0EAF 54 OF	ANL	A,#0FH	
1305	0ЕВ1 С4	SWAP	A	
1306	0ЕВ2 FF	MOV	R7,A	
1307	ОЕВЗ ЕЕ	MOV	A,R6	
1308	0ЕВ4 54 F0	ANL	Az#0F0H	
1309	0ЕВ6 С4	SWAP	A	
1310	0ЕВ7 4F	ORL	A,R7	
1311	0ЕВ8 FF	MOV	R7,A	
1312	0ЕВ9 ЕЕ	MOV	AZR6	
1313	ОЕВА 54 OF	ANL	AZ#OFH	
1314	ОЕВС С4	SWAP	A	
1315	OEBD FE	MOV	R6ZA	;R3ZR7ZR6 сдвинуто на дес.разряд
1316	ОЕВЕ			;влево.
1317	ОЕВЕ ЕА	MOV	AZR2	
1318	0EBF СЗ	CLR	C	
1319	ОЕСО 13	RRC	A	;CY - следующий остаток.
1320	0ЕС1 4Е	ORL	AZR6	
1321	0ЕС2 FE	MOV	R6ZA	/Запись цифры частного.
1322	ОЕСЗ Е4	CLR	A	
1323	0ЕС4 92 ЕЗ	MOV	ACC.3ZC	
1324	0ЕС6 92 Е1	MOV	ACC.1,C	/А-остаток.умноженный на 10.
1325	0ЕС8 D5 FO D1	DJNZ	В,DFCYCLE2	
1326	ОЕСВ			/Зацикливание.
1327	ОЕСВ ЕВ	MOV	AZR3	
1328	ОЕСС 54 F0	ANL	Az#0F0H	
1329	ОЕСЕ 70 26	JNZ	DFLP1	/Если старшая цифра не равна
				нулю.
1330	0ED0 ЕВ	MOV	AZR3	
-82
1.3. Программы преобразования чисел с плавающей точкой
1331	0ED1 54 0F	ANL	A,#0FH
1332	0ED3 С4	SWAP	A
1333	0ED4 FB	MOV	R3,A
1334	0ED5 EF	MOV	A,R7
1335	0ED6 54 F0	ANL	A,#0F0H
1336	0ED8 С4	SWAP	A
1337	0ED9 4В	ORL	A,R3
1338	OEDA FB	MOV	R3,A
1339	OEDB EF	MOV	A,R7
1340	0EDC 54 0F	ANL	A,#0FH
1341	0EDE С4	SWAP	A
1342	OEDF FF	MOV	R7,A
1343	0EE0 ЕЕ	MOV	A,R6
1344	0ЕЕ1 54 F0	ANL	A,#0F0H
1345	ОЕЕЗ С4	SWAP	A
1346	0ЕЕ4 4F	ORL	A,R7
1347	0ЕЕ5 FF	MOV	R7,A
1348	0ЕЕ6 ЕЕ	MOV	A,R6
1349	0ЕЕ7 54 0F	ANL	A,#0FH
1350	0ЕЕ9 С4	SWAP	A
1351	ОЕЕА FE	MOV	R6,A	;R3,R7,R6 - нормализованное
1352	ОЕЕВ		;число.
1353	ОЕЕВ 50 04	JNC	DFLP2	/Если остаток равен нулю.
1354	0EED 74 05	MOV	А,#5	;А - десятичный остаток.
1355	OEEF 4Е	ORL	A,R6
1356	OEFO FE	MOV	R6,A	/Запись остатка в частное.
1357	0EF1	DFLP2:	
1358	0EF1 ED	MOV	A,R5
1359	0EF2 24 01	ADD	А,#1
1360	0EF4 D4	DA	А
1361	0EF5 FD	MOV	R5,А	;Порядок скорректирован.
1362	0EF6	DFLP1:	
1363	0EF6 DC АО	DJNZ	R4,DFCYCLE1
1364	0EF8		/Зацикливание.
1365	0EF8 ED	MOV	A,R5
1366	0EF9 70 01	JNZ	CL	/Если дес. порядок меньше нуля.
1367	0EFB 22	RET	/Если дес. порядок равен нулю.
1368	0EFC	CL:	
1369	0EFC 44 80	ORL	А,#80Н
1370	OEFE FD	MOV	R5,A	/Знак порядка вставлен.
1371	0EFF 22	RET	/Если десятичный порядок меньше
1372	0F00		/нуля.
1373	0F00	/END DF102.	
1374	0F00		
-83
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
1.3.4.	Преобразование целых двоичных чисел в двоичные числа
с плавающей точкой
Подпрограмма CDPZ3 преобразует целое двоичное беззнаковое число в
двоичное число с плавающей точкой формата А2 = +2'”: Л2ф. Это необходимо
в том случае, когда исходными данными для расчёта являются сигналы с
тех или иных датчиков, обслуживаемых микроконтроллером.
В большинстве практических случаев разрядность датчиков ограниче-
на шестнадцатью битами, поэтому данная подпрограмма ориентирована
на перевод в форму с плавающей точкой именно 16-битного целого числа.
Если же вы изучите работу CDPZ3, то вам не составит большого труда на-
писать программу и для чисел большей разрядности.
Данный метод преобразования основан на том, что максимальное це-
лое 16-битное число 0FFFFH в форме с плавающей точкой имеет вид:
0FFFFH = 250H 0.FFFFH. Поэтому подпрограмма запоминает максималь-
ный порядок (50Н) и начинает анализ старших битов преобразуемого цело-
го числа. Если старший бит равен 0, то преобразуемое число сдвигается на
1 бит влево, а порядок уменьшается на 1. Операция повторяется до тех пор,
пока в старшем бите мантиссы не окажется 1.
Подпрограмма CDPZ3
1617	0FDC
1618	OFDC	CDPZ3:
1619	0FDC	/Подпрограмма преобразования
1620	0FDC	;целого двоичного 2-байтного числа
1621	0FDC	;в число с плавающей точкой.
1622	0FDC	;Входные параметры: R0 - адрес МлБ
1623	0FDC	/целого числа,R1 - адрес результата.
1624	0FDC	/Используются регистры A, PSW, R3,
1625	OFDC	/R2.
1626	0FDC
1627	OFDC Е6	MOV A,@R0
1628	OFDD FA	MOV R2,A
1629	OFDE 08	INC RO
1630	OFDF E6	MOV A,@R0
1631	0FE0 FB	MOV R3,A	/Поместили число в R3,R2.
1632	0FE1 18	DEC RO	/Восстановили RO.
1633	0FE2 77 50	MOV @Rl,#50H	/Помест.нач.порядок в память
1634	0FE4 ЕВ	MOV A,R3	/A-СтБ Ман.
1635	0FE5 4А	ORL A,R2
1636	0FE6 70 0А	JNZ CCONT	/Если мантисса не равна нулю
1637	0FE8 F7	MOV @R1,A	/Обнуление порядка.
1638	0FE9	CEND:
-84-
1.3. Программы преобразования чисел с плавающей точкой
1639	0FE9	09		INC	R1	
1640	0FEA	ЕВ		MOV	A,R3	
1641	0FEB	F7		MOV	@R1,A	
1642	0FEC	09		INC	R1	
1643	0FED	ЕА		MOV	A,R2	
1644	0FEE	F7		MOV	@R1,A	/Записали мантиссу.
1645	0FEF	19		DEC	R1	
1646	0FF0	19		DEC	R1	/Восстановили Rl.
1647	0FF1	22		RET		
1648	0FF2		CCONT:			
1649	0FF2	ЕВ		MOV	A,R3	/А-СтБ Ман.
1650	0FF3	20 Е7	F3	JB	ACC.7,CEND	
1651	0FF6					/Если число нормализовано.
1652	0FF6	СЗ		CLR	C	
1653	0FF7	ЕА		MOV	A,R2	
1654	0FF8	33		RLC	A	
1655	0FF9	FA		MOV	R2,A	
1656	0FFA	ЕВ		MOV	A,R3	
1657	0FFB	33		RLC	A	
1658	0FFC	FB		MOV	R3,A	/Мантисса R3,R2 сдвинута влево
1659	0FFD	17		DEC	@R1	/Уменьшили порядок.
1660	0FFE	80 F2		SJMP	CCONT	/Зацикливание.
1661	1000		/END CDPZ3.			
1662	1000		/			
1663	1000		/			
1.3.5.	Преобразование двоичного числа с плавающей точкой
в целое двоичное число
Подпрограмма UCDPZ3 преобразует положительное двоичное число с
плавающей точкой формата Л2 = +2"’2-Л2ф в целое двоичное 16-битное без-
знаковое число. Это необходимо в том случае, когда выходной сигнал, по-
лученный в результате расчёта, будет использован в системе управления,
основным элементом которой будет управляемый микроконтроллером
цифро-аналоговый преобразователь (ЦАЩ-
В большинстве практических случаев разрядность ЦАП ограничена
12... 14 битами, поэтому данная подпрограмма ориентирована на перевод в
целочисленную форму положительных чисел с плавающей точкой, не пре-
вышающих 250h-0.3FFFH. Переписать программу для чисел большей раз-
рядности не представляет особого труда.
Суть преобразования заключается в том, что мантисса числа сдвигает-
ся вправо (с одновременным увеличением порядка при каждом сдвиге на
1) до тех пор, пока порядок числа не достигнет значения 50Н. Если преоб-
разуемое число не превышает 1, то результат преобразования выбирается
-85-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
равным 1. Если преобразуемое число больше или равно 16384, то результат
преобразования выбирается равным 16383.
Подпрограмма UCDPZ3
1068	0А42
1069	0А42	UCDPZ3:
1070	0А42	/Программа преобразования числа из
1071	0А42	/формы с ПТ в целочисленное двух-
1072	0А42	/байтовое значение с ограничением
1073	0А42	/0001... 16383. Мантисса преобразу-
1074	0А42	/емого числа сдвигается вправо (с
1075	0А42	/одновременным увеличением порядка
1076	0А42	/на 1) до тех пор, пока порядок не
1077	0А42	/достигнет 5ОН.
1078	0А42
1079	0А42	/Входные параметры: R1 - преобра-
1080	0А42	/зуемое число в формате с ПТ.
1081	0А42
1082	0А42	/Выходные параметры: R0 - ко-
1083	0А42	/нечный результат.
1084	0А42
1085	0А42	/Используются регистры A, R5, R4,
1086	0А42	/R0, R1
1087	0А42
1088	0А42	/Глубина стека -2+3=5 байт
1089	0А42
1090	0А42	/R0 и R1 сохраняются.
1091	0А42
1092	0А42
1093	0А42
1094	0А42
1095	0А42
1096	0А42
1097	0А42	/Анализируем знаковый бит, если
1098	0А42	/он = 0, переходим на метку NXT1
1099	0А42 Е7	MOV A,@R1
1100	0А43 54 80	ANL А,#10000000В
1101	0А45 60 0В	JZ NXT1
1102	0A47	/Действия для числа <1 (в т.ч. <0)
1103	0А47	NEGAT:
1104	0А47 74 01	MOV А, #01
1105	0А49 F6	MOV @R0,A
1106	0А4А 08	INC R0
1107	0A4B 74 00	MOV A,#0
1108	0A4D F6	MOV ORO,A
-86-
1.3. Программы преобразования чисел с плавающей точкой
1109	0А4Е 18	DEC R0
1110 1111 1112	0A4F 02 0А 0А52 0А52	87	LJMP EUCPZ3	/рез.=0001 /Проверяем порядок преобразуемого числа NXT1:
1113	0А52 Е7	MOV A,@R1
1114	0А53 СЗ	CLR С
1115	0А54 94 41	SUBB А,#41Н	/сравним с 41Н
1116 1117	0А56 40 EF 0А58	JC NEGAT	/при CY = 1, 0<П<1, /переходим на NEGAT
1118	0А58 Е7	MOV A,@R1
1119	0А59 СЗ	CLR С
1120	0А5А 94 4F	SUBB A,#4FH	/сравним c 4FH
1121 1122 1123 1124 1125	0А5С 40 0В 0А5Е 0А5Е 0А5Е 0А5Е	JC NXT2	/при CY = 1 /п < 16383, /переходим на NXT2 /Действия для числа, большего 16383 BIG:
1126	0А5Е 74 FF	MOV A,#0FFH
1127	0А60 F6	MOV ORO, A
1128	0А61 08	INC R0
1129	0А62 74 3F	MOV A,#03FH
ИЗО	0А64 F6	MOV ORO, A
1131	0А65 18	DEC R0
1132 1133 1134	0А66 02 0А 0А69 0А69	87	LJMP EUCPZ3	/рез.= 16383 NXT2:
1135	0А69 09	INC R1
1136	0А6А Е7	MOV A,OR1
1137	0А6В FD	MOV R5,A
1138	0А6С 09	INC R1
1139	0A6D Е7	MOV A,OR1
1140	0А6Е FC	MOV R4,A	/мант, в R5R4
1141	0A6F 19	DEC R1
1142	0А70 19	DEC R1	,-coxp. R1
1143 1144 1145 1146 1147 1148 1149 1150	0А71 Е7 0А72 0А72 0А72 0А72 0А72 0А72 0А72	MOV A,@R1	/в аккумуляторе - порядок /числа, его значение лежит /между 41 и 47 /Сдвиг мантиссы на 1 бит вправо /с одновременным увеличением порядка /на 1. Действие повторяем до тех пор, /пока порядок не достигнет 5ОН NXT3:
1151	0А72 В4 50	02	CJNE A,#50H,NXT4/= 50Н ?
1152	0А75 80 0А	SJMP NXT5	/да, вых.
1153	0А77 СО Е0	NXT4:	PUSH ACC
1154	0А79 12 ОА	88	LCALLPOSD	/сдвиг
-87-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
1155	0А7С D0 ЕО	POP	ACC
1156	0А7Е 04	INC	А	/разр.= разр.+1
1157	0A7F 80 F1	SJMP	NXT3
1158	0А81	/Запись результата в память	
1159	0А81	NXT5:	
1160	0А81 ЕС	MOV	A,R4
1161	0А82 F6	MOV	@R0,A	/МлБ
1162	0А83 08	INC	R0
1163	0А84 ED	MOV	A,R5
1164	0А85 F6	MOV	@R0,А	/СтБ
1165	0А86 18	DEC	R0	/восст. R0
1166	0А87		
1167	0А87	EUCPZ3:	
1168	0А87 22	RET	
1169	0А88	/Подпрограмма сдвига числа в R5R4	
1170	0А88	/на 1 бит вправо	
1171	0А88	POSD:	
1172	0А88 СЗ	CLR	C
1173	0А89 ED	MOV	A,R5
1174	0А8А 13	RRC	A
1175	0А8В FD	MOV	R5,A
1176	0А8С ЕС	MOV	A,R4
1177	0A8D 13	RRC	A
1178	0А8Е FC	MOV	R4,A
1179	0A8F 22	RET	
1180	0А90	/	
1181	0А90	/	
1182	0А90	/	
1183	0А90	9	
1184	0А90	9	
1.4.	Программы вычисления элементарных функций
1.4.1.	Общие сведения
Настоящий раздел посвящен применению описанных в предыдущих
разделах арифметических подпрограмм для решения более сложных задач
численной обработки данных, к которым относятся, в частности, задачи
вычисления некоторых основных элементарных функций и факториала.
Существует много различных методов вычисления элементарных функ-
ций, использующих представления их в виде степенных рядов, цепных
дробей, итерационных процессов, разложений по ортогональным много-
членам, рациональных приближений, бесконечных произведений и др.
Применение того или иного метода зависит от ряда условий, в том числе
— 88 —
1.4. Программы вычисления элементарных функций
от требуемой точности, допустимых аппаратных (используемой памяти
микроконтроллера) и временных затрат на выполнение программ. Мы ог-
раничимся основными вопросами вычисления элементарных функций
преимущественно в рамках их наиболее простого и универсального пред-
ставления в виде степенных рядов Тейлора (как исключение, для вычисле-
ния квадратного корня мы будем использовать итерационный метод).
Рассмотрим классификацию элементарных функций. Самые простые
элементарные функции принадлежат к классу целых рациональных функ-
ций, которые в общем виде можно представить полиномом (многочленом)
я-й степени:
п
у = F(x) = '^aix ,	(1.48)
i = 0
где п — натуральное число или нуль; ah х — действительные числа.
В рамках класса выделяют обычно функции: постоянную у = а; линей-
ную у = ах 4- Ь; квадратичную у = ах2 + Ьх + с, а также функции л-й степе-
ни. Важный частный случай у = х" задает степенную функцию с целочис-
ленным показателем. Данный класс образуется в результате выполнения
конечного числа сложений (вычитаний) и умножений двух простых функ-
ций: постоянной у = а и линейной у —х.
Добавление к классу целых рациональных функций операции деления
полиномов порождает класс дробно-рациональных функций'.
F(r\ апх + ...+Д.Х +л0
У =	= —п----------Ц----Е(х) * 0.	(1.49)
^(х) bnx + ...+bxx + bQ
В рамках класса выделяют функции: обратной пропорциональности
у = а/х, дробно-линейную у = (ах + b)/(cx + J) и нелинейную дробно-ра-
циональную у — а + Ь/х 4- с/х2. Сложная функция, т. е. вида у = F [у(х)], со-
ставленная из дробно-рациональных функций, также принадлежит к это-
му классу.
Добавление к классу целых или дробно-рациональных функций опера-
ции отыскания обратной функции, те. х=Ф(у) для y = F(x), порождает
класс иррациональных функций. Типичными представителями этого класса
являются функция извлечения корня y=x1/w (обратная для степенной
Функции У=хЛ) и степенная функция с рациональным показателем у =х\
где к = т/п (т, п — взаимно простые числа). Рассмотренные три класса
Функций в целом образуют более широкий класс алгебраических функций.
Функции, не являющиеся алгебраическими, принадлежат к классу
Трансцендентных. К ним относятся: показательная у = а* (я > 0), логариф-
мическая у = 1о&рс, тригонометрические, гиперболические и обратные к ним
-89-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
функции. Перечисленные алгебраические и трансцендентные функции
образуют множество основных элементарных функций — аналитически за-
данных в виде единых формул, использующих конечное число алгебраи-
ческих операций и операций образования сложных функций, причём сами
операции, их число и порядок выполнения не зависят от значений аргу-
мента. Все остальные функции называют неэлементарными. Если функция
неэлементарна, то число операций над аргументом, либо сами операции,
либо те и другие изменяются в зависимости от значения аргумента. При-
мером неэлементарной функции является факториал у =п\ = 1-2-3-...77.
Здесь количество операций зависит от значения аргумента.
Вычисление рациональных и дробно-рациональных алгебраических
функций осуществляется на основе точных аналитических записей этих
функций, определяющих количество, тип и последовательность выполне-
ния арифметических операций. Для минимизации вычислительных ресур-
сов аналитическая запись функции может быть эквивалентно преобразо-
вана, но в любом случае она остается точной в том смысле, что если точно
заданы значения аргумента, точно выполнены арифметические операции,
то гарантированно получается точное значение функции в виде рацио-
нального числа. Аналогичный способ вычисления неприменим в случае
трансцендентных функций, так как их аналитическая запись, например
у = sin х, не позволяет непосредственно вычислять значение функции по
значению аргумента с помощью арифметических операций. Трансценден-
тные функции определяются, как правило, приближённо на основе таб-
лиц соответствующей точности. Программная реализация табличного вы-
числения этих функций очень громоздка, поэтому основной способ их вы-
числения заключается в замене (аппроксимации) исходной
трансцендентной функции некоторой другой, алгебраической функцией,
близкой к исходной по своим значениям в определенном диапазоне изме-
нения аргумента и вычисляемой достаточно экономичным способом с по-
мощью арифметических операций. Рассмотрим этот способ.
Пусть F(x) — точная элементарная функция; S(x) — её приближение
(аппроксимирующая функция) на интервале х е (а, Ь). Заметим, что аппрок-
симация выполняется, как правило, не для всей области определения фун-
кции, а только для сравнительно небольшой её части, что облегчает выбор
подходящей функции S(x). Для вычисления F(x) на ином интервале могут
потребоваться либо другая аппроксимирующая функция, либо специаль-
ные формулы перерасчёта значений функции с одного интервала её зада-
ния на другой интервал. Замена функции F(x) на S(x) порождает ошибку
метода вычисления r(x) = F(x) — S(x). Для оценки точности такого при-
ближения вводят некоторые числовые характеристики ошибки г(х) на ин-
тервале (а, Ь) — нормы функции г(х). В качестве одной из таких норм ис-
пользуют равномерную норму — верхнюю границу, аналогичную гранич-
-90-
1.4. Программы вычисления элементарных функций
ной абсолютной ошибке г(х) < г, где г = max |г(х)| на (а, Ь). Относительная
ошибка метода 5(х) = r(x)/F(x), а граничная 6(х)г = |г/5(х)|.
Элементарные функции принадлежат к классу функций, точно пред-
ставимых степенными рядами:
Г(х) = ^o/x-Xq)',	(1.50)
1 = 0
гдех0 — постоянная величина. Выражение (1.50) представляет собой раз-
ложение функции Р(х) в степенной ряд по степеням (х - х0). При х0 = 0 ряд
из выражения (1.50) преобразуется к более простому виду:
Дх) = ^\х1.	(1.51)
i = 0
Ряд вида (1.51) всегда сходится при х = 0, т. е. имеет конечный предел
своих частичных сумм. Возможны три случая сходимости этого ряда в дру-
гих точках:
1.	Ряд расходится во всех точках, кроме х = 0.
2.	Ряд сходится во всех точках.
3.	Ряд сходится в одних точках и расходится в других.
Последний вариант наиболее типичен.
В общем случае область сходимости степенного ряда есть некоторый
промежуток — интервал сходимости (-R, R), симметричный относительно
точки х = 0, где R — радиус сходимости. Если ряд сходится во всех точках,
то R = оо; если сходится только в точке х = 0, то R = 0. Для ряда (1.50) ин-
тервал сходимости имеет вид (х0 - R, х0 + R). Элементарные функции
представляются степенными рядами, у которых радиус сходимости отли-
чается от нуля, а сумма тождественно равна данной функции всюду внутри
интервала сходимости.
Согласно известной теореме, если функция разлагается в степенной
ряд, то разложение (1.50) единственно и ряд совпадает с рядом Тейлора,
расположенным по степеням (х - х0):
»/°(х0)	,
Лх) = 2^—— (х“хо) ,	(1-52)
/• = 0
где /*)(х0) — производная z-го порядка функции F(x) в точке х =х0. В фор-
муле (1.52) коэффициенты я, степенного ряда (1.50) определены через зна-
чения функции F(x) и её производных в начальной точке х — х0. Обрывая
Ряд (1.52) на п-м члене, получаем полином Тейлора Sn(x) п-й степени:
-91-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
ЗД = £^^(х-х0)'\	(1.53)
/ = 0
который позволяет вычислять значения функции F(x) с определённой точ-
ностью, т. е. F(x)« Sn(x). Ошибка метода гя(х) = F(x) — Sn(x), а гп(х) можно
рассматривать как дополнительный член ряда: F(x) = Sn(x) + rw(x).
Если функция F(x) имеет производную (п + 1)-го порядка в некоторой
промежуточной точке С е (х, х0), то дополнительный член можно предста-
вить в виде остаточного члена в форме Лагранжа:
f<n+,)(C)	.и+1	.. ...
Г"(Х) = (и+1)!(Х”*о)	’	( -54)
который позволяет оценивать сходимость ряда и погрешность метода.
Для сходимости ряда Sn(x) при R > 0 в интервале (х0 - R, х0 + R) к фун-
кции F(x) необходимо, чтобы lim гп(х) = 0 при п -> оо в указанном интерва-
ле. При сходимости ряда ошибка гп(х) уменьшается по абсолютному значе-
нию по мере увеличения числа членов. Число членов ряда, обеспечиваю-
щее требуемую точность, существенно зависит от того, как велико
расстояние |х — х0| от начальной точки х0 до точки х. Чем больше это рас-
стояние, тем больше членов ряда приходится брать в расчёт.
В общем случае полином Тейлора (1.53) пригоден для вычисления Г(х)
лишь на ограниченном расстоянии от начальной точки. Поэтому при ис-
пользовании Sn(x) для вычисления конкретной функции необходимо чёт-
ко уяснить ответы на следующие вопросы: пригоден ли Sn(x) для вычисле-
ния Г(х) на данном расстоянии |х — х0| от начальной точки х0 и если приго-
ден, то сколько его членов надо брать для достижения требуемой
точности! Ответы на эти вопросы даёт исследование остаточного члена в
форме Лагранжа. Однако его далеко не всегда удается получить в аналити-
ческом виде. Для знакочередующегося сходящегося ряда оценка остатка
может быть выполнена по признаку Лейбница:
остаток имеет знак своего первого члена, и абсолютная величина
остатка меньше абсолютной величины первого его члена.
В качестве иллюстрации применения полинома Тейлора вычислим по-
казательную функцию у = ё*. Все её производные совпадают с самой функ-
цией: y(w) = ё*.
Примем точку х0 = 0 за начальную. Тогда е° = 1 и y(w) = 1. Следователь-
но, функция (с учётом выражения (1.53)) представляется полиномом Тей-
лора вида
— 92 —
1.4. Программы вычисления элементарных функций
п
х	1	/	1 . 1	, 1 2 ,	. 1 и	/л сг\
е =L^X=1 + PX+2!X+-+^X’	(L55)
7 = 0
Остаточный член в форме Лагранжа имеет вид
<156)
где 0 < с < х; е° = 1 < ес < ех. Определим пригодность выражения (1.55) для
вычисления у = ех в точке х = 1/2. Так как 2 < е < 3, то е1/2 < 2 и ес < 2
(О < с < 1/2). С учётом этого формулу (1.56) можно записать так:
КН <r== 77TTJ 2	=-----—7-	<L57>
(и+!)!^	(w+l)!2"
Величина г -> 0 при и -> оо. Следовательно, многочлен (1.55) пригоден
для вычисления у = е1/2 с любой точностью.
Пусть необходимо обеспечить точность суммы до 4-го десятичного
знака, т. е. А = 0.510-4. Подставляя в неравенство (1.57) последовательно
значения п — 1, 2, 3,..., получим следующие значения г:
И = 1/(2! х 2) = 1/4 = 0.25; г2 = 1/(3! х 22) = 1/24 « 0.4-10"1;
г3 = 1/(4! х 23) = 1/192 « 0.5-10-2; г4 = 1/(5! х 24) = 1/1920 « 0.5-10~3;
г5 = 1/(6! х 25) = 1/23040 « 0.4-10“4.
Для обеспечения заданной точности с запасом достаточно взять пер-
вые 6 членов выражения (1.55). Аналогично определим пригодность выраже-
ния (1.55) для вычисления у = ех в точке х = 1. Поскольку 1 = е° < ес < е1 < 3,
то г(х) < г = 3/(п + 1)! и г-> 0 при п -> оо. Значит, и в этой точке возможно
вычисление функции у —ех с любой точностью. Для обеспечения той же
точности А = 0.5-10“4 необходимо взять уже 8 членов. На Рис. 1.8 изображе-
ны графики функции у = ех и её многочленов Тейлора. Из рисунка видно,
что с ростом числа членов аппроксимирующего полинома растёт его «бли-
зость» к исходной функции на большем участке графика.
Полином Тейлора даёт наилучшее приближение вычисляемой функции
в малой окрестности точки х =Хо, но его погрешность быстро возрастает
по мере удаления от этой точки, что требует для обеспечения заданной
точности существенного увеличения числа членов полинома и соответс-
твенно затрат памяти и времени на его программное вычисление. Поэтому
данный метод аппроксимации элементарных функций применим при отно-
сительно невысоких требованиях к точности и диапазону аргументов вы-
-93-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
Рис. 1.8. Графики показательной функции и её многочленов Тейлора.
числяемых функций. При более высоких требованиях необходимо исполь-
зовать иные способы приближений функции, в частности наилучшие
(в смысле наименьшей нормы) полиномиальные приближения, обеспечи-
вающие более быструю и равномерную сходимость на заданном интервале,
чем полином Тейлора. Однако рассмотрение этих и других методов выхо-
дит за рамки книги.
Далее будут приведены конкретные алгоритмы и программы вычисле-
ния некоторых основных элементарных функций и факториала. Все вход-
ные, промежуточные и результирующие данные представлены в коротком
формате двоичного числа с плавающей точкой (см. Рис. 1.6а). Программы
используют подпрограммы арифметики с плавающей точкой (АПТ), рас-
смотренные выше.
1.4.2. Обратная пропорциональность
Дробно-рациональная функция обратной пропорциональности у = а/х,
в частности у = 1/х, определена на множестве всех действительных нену-
левых чисел. Поскольку функция является нечётной, её график симметри-
чен относительно начала координат и содержит две ветви, расположенные
в первом и третьем квадрантах декартовых координат, если а > 0, и во вто-
ром и четвёртом квадрантах, если а < 0, Рис. 1.9. График функции пред-
ставляет собой гиперболу, асимптотами которой являются оси координат
хи у.
-94-
1.4. Программы вычисления элементарных функций
Подпрограмма OBRAT вычисляет функцию у = 1/х путём деления еди-
ницы в формате числа с плавающей точкой 110 = 41800016 на значение аргу-
мента:
0135	0760	
0136	0760	
0137	0760	OBRAT:
0138	0760	/Программа вычисления обратной
0139	0760	/функции у = 1/х
0140	0760	t
0141	0760	/Входные параметры: R0 - аргумент
Q142	0760	/х в трёхбайтном формате с плава-
0143	0760	/ющей точкой ,R1 - трёхбайтный
Q144	0760	/буфер, куда программой заносится
9145	0760	/единица в том же формате.
0146	0760	/
9147	0760	/Выходные параметры: R0 - значе-
0148	0760	ние функции. CY = 1 - признак не-
0149	0760	корректно завершённой операции.
0150	0760	/
6151	0760	/Используются все регистры, а так-
0152	0760	ие шесть байтов оперативной памя-
-95-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0153	0760	ти (адресуемый регистром R1 и
0154	0760	два, следующих за ним, и адресу-
0155	0760	емый регистром R0 и два, следую-
0156	0760	щих за ним.
0157	0760	
0158	0760	Глубина стека -2+2=4 байта.
0159	0760	
0160	0760	Регистры R0 и R1 сохраняются.
0161	0760	
0162	0760	
0163	0760	
0164	0760	
0165	0760	
0166	0760	
0167	0760	Заносим единицу в ячейки, адресуе-
0168	0760	мые регистром R1
0169	0760 77 41	MOV @R1,#41H
0170	0762 09	INC R1
0171	0763 77 80	MOV @R1,#8OH
0172	0765 09	INC R1
0173	0766 77 00	MOV @Rl,#00H
0174	0768 19	DEC R1
0175	0769 19	DEC R1
0176	07 6А	;Делим единицу на аргумент	
0177	076А 12 ОС 9F	LCALL DDPZ3
0178	07 6D	; Выход из программы	
0179	076D 22	RET
0180	076Е	;	
Если операция деления прошла без переполнения или антипереполне-
ния, CY = 0. В противном случае, т. е. если результат ошибочен, бит CY ус-
танавливается в 1. Выявлять подобные ошибки — обязанность програм-
миста, его программа, вызывающая подпрограмму OBRAT, должна контро-
лировать корректность работы последней.
Рассматриваемые ниже программы расчёта функций, как и OBRAT, воз-
вращают CY= 1 при некорректном завершении. Как нетрудно догадаться,
программист, использующий их в своей программе, также должен следить
за состоянием флага CY и предусмотреть прерывание вычислений с выво-
дом какой-то диагностики, чтобы исключить получение заведомо невер-
ных результатов.
Тестовые данные для проверки корректности работы программы вы-
числения обратной функции приведены в Табл. 1.6.
-96-
1.4. Программы вычисления элементарных функций
Таблица 1.6, Тестовые данные для функции у = 1/х
X		У= Ух	
Лю	Ли	Лю	Ай
0.2468-10-'°	1DD916	0.4052-10+"	6496F1
0.8642-10"5	3090FC	0.1157-10+6	51Е202
0.1379 10-'	ЗАЕ1ЕЕ	0.7252-10+2	479109
0.1379-10+|	41В082	0.7252-10°	40В9А5
0.1000-10+'8	79В1 АО	О.ЮОО-Ю*16	08В87А
1.4.3. Степенная функция
Рациональная степенная функцияу = хп, п>2 определена на множестве
всех действительных чисел и является чётной либо нечётной соответствен-
но при чётном п=2к или нечётном п = 2к + 1 показателе. График чётной
функции симметричен относительно оси ординат, расположен выше оси
абсцисс и касается её в точке (х, у) = (0,0), Рис. 1.10а. Точка (0,0) считается
точкой w-кратного касания, или /i-кратным нулем: в этой точке функция
имеет минимум. График нечётной функции симметричен относительно на-
чала координат, Рис. 1.100. Точка (0, 0) является точкой перегиба графика.
Графики степенной функции называют параболами п-го порядка, все они
проходят через точки (0, 0) и (1, 1). Графики степенной функции более об-
щего вида у = ах” образуются при а > 0 растяжением ординат, а при а < 0 —
растяжением и зеркальным отображением относительно оси абсцисс.
—97—
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
Подпрограмма STEP вычисляет степенную функцию у =хя «в лоб», т. е.
путём л-кратного умножения аргумента х. Использование этого метода
«экономит» оперативную память микроконтроллера, зато существенно
увеличивается время вычислений, особенно при больших значениях п.
0134	0760
0181	076Е
0182	076Е	STEP:
0183	076Е	/Программа вычисления степенной
0184	076Е	/функции у = хлп
0185	076Е
0186	076Е	/Входные параметры: R1 - аргумент
0187	076Е	/х в трёхбайтном формате с плава-
0188	07 6Е	/ющей точкой. В аккумуляторе по-
0189	076Е	/рядок степени в виде целого числа
0190	076Е	/без знака (напр. для хл2 аккуму-
0191	07 6Е	,-лятор должен быть равен 2).
0192	076Е
0193	076Е	/Выходные параметры: R0 - значе-
0194	076Е	/ние функции. CY=1 - признак не-
0195	076Е	/корректно завершённой операции.
0196	076Е
0197	076Е	/Используются все регистры, а так-
0198	07 6Е	/же шесть байт оперативной памя-
0199	076Е	/ти (адресуемый регистром R1 и
0200	076Е	/два, следующих за ним, и адресу-
0201	07 6Е	,-емый регистром R0 и два, следую-
0202	076Е	/щих за ним.
0203	076Е
0204	076Е	/Глубина стека -3+2=5 байт.
0205	076Е
0206	076Е	/Аргумент, R0 и R1 сохраняются.
0207	076Е
0208	07 6Е
0209	076Е
0210	076Е
0211	076Е
0212	076Е
0213	076Е	/Проверяем порядок степени на нуль
0214	076Е 70 0В	JNZ STEP1	/если не 0
0215	0770	/Если порядок =0, то результат =1
0216	0770	/заносим его в область результата
0217	0770 76 41	MOV @R0,#41H
0218	0772 08	INC R0
-98-
1.4. Программы вычисления элементарных функций
0219	0773 76 80	MOV @R0,#80H
0220	0775 08	INC RO
0221	0776 76 00	MOV @R0,#00H
0222	0778 18	DEC RO
0223 0224	0779 18 077А	DEC RO STEP10:
0225 0226 0227	077А 22 077В 077В	RET	;выход из прогр ;Если порядок ненулевой, заносим в /область результата аргумент
0228	077В СО ЕО	STEP1: PUSH ACC	;сохр.порядок
0229	077D Е7	MOV A,@R1
0230	077Е F6	MOV @R0,A
0231	077F 09	INC R1
0232	0780 08	INC R0
0233	0781 Е7	MOV A,@R1
0234	0782 F6	MOV @R0,A
0235	0783 09	INC R1
0236	0784 08	INC R0
0237	0785 Е7	MOV A,@R1
0238	0786 F6	MOV @R0,A	;арг. в @R0
0239	0787 19	DEC R1
0240	0788 19	DEC R1
0241	0789 18	DEC R0
0242 0243 0244 0245	078А 18 078В 078В 078В	DEC R0	;bocct. per. /Восстановим порядок, уменьшим его /на 1, если результат =0, на выход STEP14:
0246	078В D0 ЕО	POP ACC	/восст.порядок
0247	078D 14	DEC А
0248	078Е СО ЕО	PUSH ACC
0249	0790 70 04	JNZ STEP12
0250	0792 DO ЕО	POP ACC	/баланс стека
0251 0252 0253 0254	0794 80 Е4 0796 0796 0796	SJMP STEP10	/на выход /В аккумуляторе еще не 0, умножим /результат на аргумент STEP12:
0255	0796 12 ОВ	DO	LCALLUDPZ3
0256	0799 50 04	JNC STEP13
0257	079В DO ЕО	POP ACC	/баланс стека
0258 0259	079D 80 DB 079F	SJMP STEP10	/авар.выход STEP13:
0260 0261	079F 80 ЕА 07А1	SJMP STEP14	/зацикливаем /
99-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
Подпрограмма работает следующим образом. Аргумент в трёхбайтном
формате с плавающей точкой расположен в трёх последовательно распо-
ложенных ячейках памяти, адресуемых регистром R0 (т. е. в регистре со-
держится адрес первой из этих трёх ячеек). Порядок степени — в аккуму-
ляторе, содержимое аккумулятора трактуется как целое беззнаковое число
от 0 до 255. Конечный результат расположен в трёх последовательно рас-
положенных ячейках памяти, адресуемых регистром R1. Как упоминалось
выше, если вычисления прошли без переполнения или антипереполнения,
CY = 0. В противном случае, если результат ошибочен, бит CY устанавли-
вается в 1. Программа, вызывающая STEP, должна контролировать кор-
ректность работы последней и прекращать вычисления, если вызов под-
программы STEP завершился установкой бита CY.
Строго говоря, показатель степенной функции должен быть не меньше
2. Но подпрограмма STEP возвращает корректный результат и при п = 0, и
при п = 1. В первом случае в качестве результата возвращается единица, во
втором, как несложно догадаться, — сам аргумент. Если порядок больше 1,
то программа последовательно умножает накапливаемый результат на ар-
гумент, уменьшая значение показателя на 1 после каждого умножения, и
этот процесс продолжается до тех пор, пока либо не обнулится показатель,
либо не произойдет переполнение или антипереполнение результата. В
последнем случае, как упоминалось, вычисления будут прерваны, и бит
CY будет установлен в единицу.
Тестовые данные для проверки корректности работы программы вы-
числения степенной функции приведены в Табл. 1.7.
Таблица 1.7. Тестовые данные для степенной функции у = Xя
^10	Л16	Лю	Лю
21О = 0.1024-104	4В8000	0.1 «0.1000-10-’	1FDBE0
2“° = 0.1100-Ю13	698000	0.115 = 0.1000 10~14	0F9014
105 = 0.1000-Ю6	51С350	0.5'°« 0.9766-Ю"3	378000
—Ю5 = —0.1000-Ю6	D13CB0	(0.1248)’ = 0.4715-10"6	2BFD2A
Ю,0 = 0.1000-Ю11	629504	(0.9731)12 = 0.7209-10°	40В894
1.4.4. Полином
п
Полином у =	-х‘ определён на множестве всех действительных чи-
/=о
сел х, О/ и изображается на графике кривой без особых точек и без асимп-
тот, причём кривая имеет не более п точек пересечения с осью абсцисс, не
более п — 1 экстремумов и не более п — 2 точек перегиба. Конкретный вид
— 100 —
1.4. Программы вычисления элементарных функций
кривой существенно зависит от значений л, tzz и х. Например, если az = 1
для всех /, то графики полиномов любой степени подобны графикам сте-
пенной функции, но с иным размещением относительно начала коорди-
нат и с дополнительной деформацией ординат.
Подпрограмма POLIN вычисляет значение полинома по схеме Горнера
(1.40):
0262	07А1	
0263	07А1	POLIN:
0264	07А1	/Программа вычисления полинома
0265	07А1	/АО + А1*х + А2*хЛ2 + ... + Ап*хАп
0266	07А1	;где коэффициенты полинома хранят-
0267	07А1	ся в оперативной памяти с адреса
0268	07А1	/в регистре R0, вначале Ап в трёх-
0269	07А1	;байтном формате с плавающей за-
0270	07А1	нятой, за ним Ап-1, и т.д. до АО,
0271	07А1	/первым идет байт порядка, затем
0272	07А1	/СтБ и МлБ мантиссы.
0273	07А1	/
0274	07А1	/Входные параметры: R1 - аргумент
0275	07А1	/х в трёхбайтном формате с плава-
0276	07А1	/ющей точкой , R0 - старший коэф-
0277	07А1	фициент. В аккумуляторе порядок
0278	07А1	/полинома в виде целого числа без
0279	07А1	/знака (напр., для хЛ2+х-1 аккуму-
0280	07А1	;лятор должен быть равен 2) .
0281	07А1	/
0282	07А1	/Выходные параметры: R1 - аргу-
0283	07А1	мент х (остается неизменным), R0-
0284	07А1	;конечный результат. CY=1 - приз-
0285	07А1	нак некорректно завершённой опе-
0286	07А1	;рации.
0287	07А1	/
0288	07А1	/Используются все регистры, а так-
0289	07А1	/же 3*(п+1) байт оперативной памя-
0290	07А1	,-ти (адресуемый регистром R1 и
0291	07А1	/два, следующих за ним, и адресу-
0292	07А1	емый регистром R0 и (3*п)-1, сле-
0293	07А1	;дующих за ним, n-порядок полино-
0294	07А1	ма) . Глубина стека - 3+2=5 байт.
0295	07А1	/
0296	07А1	/Регистры R0 и R1 сохраняются.
0297	07А1	9
-101-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0298	07А1
0299	07А1
0300	07А1
0301	07А1
0302	07А1
0303	07А1	/Вначале проверяем порядок полино-
0304	07А1	;ма на 0, если он =0, то на выход,
0305	07А1	/результат равен АО
0306	07А1 70 01	JNZ	POLIN2
0307	07АЗ	POLINI:
0308	07АЗ 22	RET	/выход
0309	07А4	/Если порядок не 0, сохраним его и
0310	07А4	/умножим коэффициент на аргумент
0311	07А4	POLIN2:
0312	07А4 88 F0	MOV	В,R0
0313	07А6	POLIN3:
0314	07А6 05 F0	INC	В
0315	07А8 05 F0	INC	В
0316	07АА 05 F0	INC	В
0317	07АС СО Е0	PUSH ACC	/сохраняем порядок
0318	07АЕ 12 0В DO	LCALL UDPZ3	/умножаем на аргумент
0319	07В1 50 04	JNC	POLIN4
0320	07ВЗ DO Е0	POP	ACC	/баланс стека
0321	07В5 80 ЕС	SJMP POLINI	;аварийн.выход
0322	07В7	/Сложим результат с коэффициентом
0323	07В7	/более низкого порядка
0324	07В7	POLIN4:
0325	07В7 СО F0	PUSH В
0326	07В9 СО 01	PUSH R1
0327	07ВВ DO F0	POP	В
0328	07BD DO 01	POP	R1
0329	07BF CO 00	PUSH R0
0330	07C1 CO 01	PUSH R1
0331	07C3 DO 00	POP	R0
0332	07C5 DO 01	POP	R1	/обмен слагаемыми
0333	07C7 CO F0	PUSH В
0334	07C9 12 0A 90	LCALL SDPZ3	/слож.со след.
0335	07CC 50 06	JNC	POLIN5	/коэффициент
0336	07CE DO F0	POP	В
0337	07D0 DO E0	POP	ACC	/баланс стека
0338	07D2 80 CF	SJMP POLINI	;аварийн.выход
0339	07D4	POLIN5:
0340	07D4 CO 00	PUSH R0
-102-
1.4. Программы вычисления элементарных функций
0341	07D6 СО 01	PUSH	R1
0342	07D8 D0 00	POP	R0
0343	07DA DO 01	POP	R1	;восст. слагаемых
0344	07DC DO F0	POP	В
0345	07DE CO F0	PUSH	В
0346	07E0 CO 01	PUSH	R1
0347	07E2 DO F0	POP	В
0348	07E4 DO 01	POP	R1
0349	07E6		;Восстановим порядок, уменьшив его на
0350	07E6		;1, если = 0 - на выход, иначе на
0351	07E6		/следующее умножение со сложением
0352	07E6 DO E0	POP	АСС
0353	07E8 D5 E0 BB	DJNZ	АСС,POLIN3 ;зацикливание
0354	07EB 80 B6	SJMP	POLINI	;на выход
0355	07 ED		
Показатель степени полинома и перед работой программы записывают
в аккумулятор, коэффициенты полинома ап, an_it..., л0 в виде трёхбайтных
чисел с плавающей точкой последовательно размещают в области памяти,
начальный адрес которой задается в регистре R0, а значение аргумента — в
область памяти по адресу, задаваемому в регистре R1. При переполнении
или антипереполнении порядка результата в программе устанавливается
признак (флаг) переноса CY= 1. В этом случае результат ошибочен.
Поскольку к моменту вызова каждой из подпрограмм SDPZ3 и UDPZ3 в
стеке уже находятся две переменные, то при аварийном выходе из подпро-
граммы POLIN (когда CY= 1) перед самим выходом осуществляется извле-
чение переменных из стека для предотвращения сбоев в работе микрокон-
троллера, обусловленных некорректной работой с SP.
Подпрограмма работает следующим образом. Коэффициент полинома
ап расположен в области памяти результата, поэтому если порядок полинома
равен 0, то этот коэффициент и есть конечный результат, работа програм-
мы завершается. Если порядок полинома больше 0, то коэффициент поли-
нома ап умножается на значение аргумента, после чего к нему прибавляется
коэффициент ап_{. Одновременно с этим порядок уменьшается на 1, после
чего происходит проверка: равен ли он 0. Если 0 достигнут, то вычисления
завершаются, если нет, то повторяются действия, описанные в двух послед-
них предложениях, и так до получения нулевого значения порядка.
В регистре В хранится адрес байта порядка коэффициента полинома,
следующего за тем, который был суммирован с результатом. Осуществляе-
мые через стек обмены содержимого регистров В и R1 необходимы для то-
го, чтобы правильно адресовать слагаемые и сомножители без переноса их
самих из одной области памяти в другую (к сожалению, у микроконтрол-
леров семейства х51 косвенное обращение возможно лишь к двум адресам
- ЮЗ -
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
памяти, через R0 и R1, а программе приходится обращаться к трём адре-
сам: туда, где расположен накапливаемый результат, он же один из операн-
дов, к аргументу и к следующему коэффициенту полинома). Соответс-
твенно обмены содержимого регистров R0 и R1 перед сложением необхо-
димы для того, чтобы накапливаемая сумма оставалась на месте, а не
перемещалась по адресу второго операнда (подробнее см. входные и вы-
ходные параметры программ SDPZ3 и UDPZ3).
В качестве тестового примера выполним вычисление полинома
F(x) = аух3 + a2x? + а{х + aQ = 4*3 + Зх2 - 2х + 1. В Табл. 1.8 приведены соот-
ветствующие тестовые данные, а на Рис. 1.11 — график полинома.
Таблица 1.8. Тестовые данные полинома
X		У = Р(х)	
^10	^16	^10	^16
0	000000	0.1000-10'	418000
0.2	ЗЕСССС	0.7520-10°	40С083
0.4	3FCCCC	0.9360-10°	40EF9D
0.6	40999А	0.1744-10‘	41DF3B
-0.2	ВЕ3334	0.1488-10*	41ВЕ77
-0.4	BF3334	0.2024-10'	428189
-0.6	СО6666	0.2416-10'	429АА0
- 104
1.4. Программы вычисления элементарных функций
1.4.5.	Квадратный корень
Иррациональная функция извлечения квадратного корня у =х-0 5 явля-
ется обратной по отношению к функции возведения в квадрат у ~х2 и оп-
ределена для всех неотрицательных действительных чисел х. График функ-
ции представляет собой монотонно возрастающую кривую, расположен-
ную вдоль оси абсцисс (Рис. 1.12).
Известны различные методы вычисления квадратного корня, основан-
ные на многочленных и рациональных приближениях, разложениях в би-
номиальный ряд и т. п. Чаще всего для вычислений используется итераци-
онная формула Герона (частный случай формулы Ньютона):
y/+1=0.5(yz + x/yz),	(1.58)
где i = 0, 1,у0 ~х~°'5 — начальное приближение, значение которого вы-
бирается по условиям: несложность вычисления (константа или линейная
функция) и максимальная близость к искомому значению корня, что поз-
воляет уменьшить число итераций. Обычно это приближение выбирается
на основе эмпирической формулы, зависящей от диапазона изменения ар-
гумента. Так, например, при 0.5 <х < 1 наилучшим приближением счита-
ется у0 ~ 0.5903 х х + 0.4173. В простейшем случае в качестве значения у0
можно использовать непосредственно значение х, т. е. у0 Итерацион-
ный процесс вычисления корня заканчивается, когда значения двух сосед-
них приближений у/ и у/+1 совпадают с требуемой точностью.
Пусть, например, необходимо вычислить с четырьмя значащими циф-
рами у = -728.34 « 5.324. Примем у0 = 5. Тогда у] = 0.5(5 + 28.34/5) « 5.33,
У2 = 0.5(5.33 + 28.34/5.33) « 5.324, у3 = 0.5(5.324 + 28.34/5.324) « 5.324. Так
как у2« Уз, то процесс закончен. Сходимость итерационного процесса хо-
рошая, и в каждом шаге число верных цифр примерно удваивается.
— 105 —
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
Рассмотренный метод реализован в подпрограмме вычисления квад-
ратного корня KKOR:
0909	0D78		
0910	0D78		KKOR:
0911	0D78		;Подпрограмма вычисления
0912	0D78		/квадратного корня у=хл(1/2).
0913	0D78		/
0914	0D78		/Входные параметры: R0 - адрес
0915	0D78		/аргумента х, представленного в
0916	0D78		/форме 3-байтного двоичного в
0917	0D78		/прямом коде числа с плавающей
0918	0D78		/точкой, R1 - адрес результата,
0919	0D78		/за тремя байтами которого следуют
0920	0D78		/3 байта, используемые подпрограм-
0921	0D78		,-мой для промежуточных вычислений,
0922	0D78		/R3 и R2 - СтБ и МлБ маски
0923	0D78		/точности, определяющей точность
0924	0D78		/вычисления функции у (содержит
0925	0D78		/нули в младших незначащих и еди-
0926	0D78		ницы в старших значащих битах).
0927	0D78		/
0928	0D78		/Выходные параметры: R0 - адрес
0929	0D78		/аргумента х, R1 - адрес кв. корня
0930	0D78		/аргумента, В - кол-во итераций.
0931	0D78		/СУ=1 - признак переполнения или
0932	0D78		/антипереполнения порядка
0933	0D78		/результата.
0934	0D78		/
0935	0D78		/Используются все регистры, кро-
0936	0D78		,-ме R0, Rl, R2, R3. Глубина стека-
0937	0D78		/7 байт. Используются подпрограм-
0938	0D78		/мы SDPZ3 и DDPZ3.
0939	0D78		/
0940	0D78		/
0941	0D78		/
0942	0D78		/
0943	0D78		/
0944	0D78		
0945	0D78	Е6	MOV	A, 0R0
0946	0D79	08	INC	R0
0947	0D7A	66	XRL	A,ORO
0948	0D7B	08	INC	R0
0949	0D7C	66	XRL	A,ORO
0950	0D7D	18	DEC	R0
0951	0D7E	18	DEC	R0	/Восстановили R0
106-
1.4. Программы вычисления элементарных функций
0952	0D7F 70	ОС	JNZ	CONT	/Если x не равен 0.
0953	0D81 F7		MOV	@R1,A	
0954	0D82 09		INC	R1	
0955	0D83 F7		MOV	@R1,A	
0956	0D84 09		INC	R1	
0957	0D85 F7		MOV	@R1,A	/Обнулили результат.
0958	0D86 19		DEC	R1	
0959	0D87 19		DEC	R1	/Восстановили R1.
0960	0D88 75	F0 01	MOV	B,#l	/Кол-во итераций.
0961	0D8B СЗ		CLR	c	;CY=0, ошибок нет
0962	0D8C 22		RET		
0963	0D8D	CONT:			
0964	0D8D ЕА		MOV	A,R2	
0965	0D8E СО	ЕО	PUSH	ACC	
0966	0D90 ЕВ		MOV	A,R3	
0967	0D91 СО	ЕО	PUSH	ACC	
0968	0D93 Е8		MOV	A,R0	/Сохранили в стеке
0969	0D94 СО	ЕО	PUSH	ACC	/регистры R2, R3, R0.
0970	0D96 Е6		MOV	A,@R0	/Начальное приближение
0971	0D97 14		DEC	A	/у(0) = х/2.
0972	0D98 F7		MOV	@R1,A	
0973	0D99 08		INC	R0	
0974	0D9A 09		INC	R1	
0975	0D9B Е6		MOV	A,@R0	
0976	0D9C F7		MOV	@R1,A	
0977	0D90D 0£	3	INC	R0	
0978	0D9E 09		INC	R1	
0979	0D9F Е6		MOV	A,@R0	
0980	0DA0 F7		MOV	@R1,A	
0981	0DA1 19		DEC	R1	
0982	0DA2 19		DEC	R1	/Восстановили R1.
0983	0DA3 75	FO FF	MOV	B,#0FFH	/Счётчик итераций.
0984	0DA6	KCYCLE:			
0985	0DA6 05	F0	INC	В	/Увеличение счётчика.
0986	0DA8 Е9		MOV	A,R1	
0987	0DA9 F8		MOV	R0,A	/ R0 - адрес у(i).
0988	0DAA 09		INC	R1	
0989	0DAB 09		INC	R1	
0990	0DAC 09		INC	R1	;R1 - адрес буфера.
0991	ODAD Е6		MOV	A,@R0	
0992	ODAE F7		MOV	@R1ZA	
0993	0DAF 08		INC	R0	
0994	0DB0 09		INC	R1	
0995	0DB1 Е6		MOV	A, ORO	
0996	0DB2 F7		MOV	@R1ZA	
0997	0DB3 08		INC	R0	
— 107 —
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0998	0DB4 09			INC	R1	
0999	0DB5	E6		MOV	A,@R0	
1000	0DB6	F7		MOV	@R1,A	;y(i) в буфере.
1001	0DB7	08		INC	RO	/RO - адрес буфера.
1002	0DB8	DO	EO	POP	ACC	
1003	0DBA	CO	EO	PUSH	ACC	/Баланс стека.
1004	ODBC	F9		MOV	R1,A	;R1 - адрес х.
1005	0DBD	12	ОС 9F	LCALL	DDPZ3	;х/у(i) в буфере.
1006	0DC0	40	42	JC	L3	/Если переполнение.
1007	0DC2	E8		MOV	A,RO	
1008	0DC3	F9		MOV	R1,A	/R1 - адрес буфера.
1009	0DC4	18		DEC	RO	
1010	0DC5	18		DEC	RO	
1011	0DC6	18		DEC	RO	/R0-адрес у(i).
1012	0DC7	12	OA 90	LCALL	SDPZ3	/у(i) + x/y(i) в буфере.
1013	0DCA	40	3B	JC	ERR	/Если переполнение.
1014	0DCC	17		DEC	@R1	/у(i+1) в буфере.
1015	0DCD	E6		MOV	A,@R0	
1016	0DCE	67		XRL	A,@R1	
1017	0DCF	70	23	JNZ	KMOVE	/Если Пор у(i) <> Пор у(i+1)
1018	0DD1	DO	EO	POP	ACC	
1019	0DD3	FE		MOV	R6,A	
1020	0DD4	DO	EO	POP	ACC	
1021	0DD6	FB		MOV	R3,A	
1022	0DD7	DO	EO	POP	ACC	
1023	0DD9	FA		MOV	R2,A	/Восстановили маску точности
1024	ODDA	CO	EO	PUSH	ACC	
1025	ODDC	EB		MOV	A,R3	
1026	ODDD	CO	EO	PUSH	ACC	
1027	ODDF	EE		MOV	A,R6	
1028	ODEO	CO	EO	PUSH	ACC	/Баланс стека.
1029	0DE2	08		INC	RO	
1030	0DE3	09		INC	R1	
1031	0DE4	E6		MOV	A,@R0	
1032	0DE5	67		XRL	A,@R1	
1033	0DE6	5B		ANL	A,R3	
1034	0DE7	70	09	JNZ	KMOVEB	/Если СтБ у(i) о СтБ у(i+1)
1035	0DE9	08		INC	RO	
1036	ODEA	09		INC	R1	
1037	ODEB	E6		MOV	A,@R0	
1038	ODEC	67		XRL	A,@R1	
1039	ODED	5A		ANL	A,R2	
1040	ODEE	60	15	JZ	L4	/Если у(i) = у(i+1).
1041	ODFO	18		DEC	RO	
1042	0DF1	19		DEC	R1	
1043	0DF2		KMOVEB:			

1.4. Программы вычисления элементарных функций
1044	0DF2	18	DEC	R0	/R0 - адрес у(i).
1045	0DF3	19	DEC	R1	;R1 - адрес буфера.
1046	0DF4	KMOVE:			
1047	0DF4	Е7	MOV	A,@R1	
1048	0DF5	F6	MOV	@R0,A	
1049	0DF6	08	INC	R0	
1050	0DF7	09	INC	R1	
1051	0DF8	Е7	MOV	A,@R1	
1052	0DF9	F6	MOV	@R0,A	
1053	0DFA	08	INC	R0	
1054	0DFB	09	INC	R1	
1055	0DFC	Е7	MOV	A,@R1	
1056	0DFD	F6	MOV	@R0,A	;y (i) = у(i+1) .
1057	0DFE	18	DEC	R0	
1058	0DFF	18	DEC	R0	
1059	0Е00	Е8	MOV	A,R0	
1060	0Е01	F9	MOV	R1,A	;R1 - адрес у(i).
1061	0Е02	80 А2	SJMP	KCYCLE	/Зацикливание.
1062	0Е04	L3:			
1063	0Е04	18	DEC	R0	
1064	0Е05	L4:			
1065	0Е05	18	DEC	R0	
1066	0Е06	18	DEC	R0	
1067	0Е07	ERR:			
1068	0Е07	Е8	MOV	A,R0	
1069	0Е08	F9	MOV	R1,A	;R1 - адрес у(i).
1070	0Е09	DO Е0	POP	ACC	
1071	0E0B	F8	MOV	R0,A	/R0 - адрес x.
1072	0E0C	DO Е0	POP	ACC	
1073	0E0E	DO Е0	POP	ACC	/Баланс стека.
1074	0Е10	22	RET		/СУ=1,Если переполнение
1075	0Е11	/END KKOR.			
1076	0Е11				
1077	0Е11				
Эта программа носит исследовательский характер, поскольку, во-пер-
вых, область значений аргумента неограничена и в качестве начального
приближения выбрано у0 = 0-5х; во-вторых, имеется возможность задавать
в качестве параметра точность вычисления результата (количество знача-
щих цифр) и, в-третьих, можно проверять количество выполненных ите-
раций, зависящее как от требуемой точности вычислений, так и от значе-
ний аргумента. В программе используется дополнительная трёхбайтная
область памяти, расположенная сразу за областью результата, адресуемой
регистром R1. Эта дополнительная область памяти необходима для хране-
ния промежуточных результатов.
-U09-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
Программа сравнивает у, и yi+1 в формате с плавающей точкой, причём
сравнение мантисс выполняется лишь в случае равенства порядков чисел.
Сам процесс сравнения мантисс производится с маскированием их млад-
ших битов, что позволяет управлять точностью получения результата и ко-
личеством выполняемых итераций.
В результате выполнения подпрограммы KKOR определяется только
положительный корень из исходного числа. Если необходим отрицатель-
ный корень, результат вычисления нужно умножить на — 1 = С18000.
Тестовые данные для подпрограммы KKOR при маске FFFF приведены
в Табл. 1.9, где к — количество итераций.
Таблица 1.9. Тестовые данные у = х 0 5
X		у = >1х		к
^10	^16	^10	^16	
0.2000-10°	ЗЕСССС	0.4472-10"	3FE4F9	5
0.2000-10'	428000	0.1414-10*	41В505	3
0.2000-102	459FFF	0.4472-101	438F1B	4
0.2000-103	48C7FF	0.1414-102	44Е246	6
0.1000-106	51C34F	0.3162-103	499Е19	10
В случае использования маски F000, сохраняющей лишь две старшие
значащие десятичные цифры результата, вычисление, например, у = л/(Х2
требует двух итераций вместо пяти. Заметим, что искомый результат полу-
чается на предпоследней итерации, а последняя итерация лишь контроли-
рует его правильность.
1.4.6.	Факториал
Программа FACT вычисляет факториал у = NI табличным методом.
В памяти программ, начиная с метки TABFACT, хранятся значения факто-
риала от 1! до 20! (для большего значения аргумента значение функции
превышает верхний предел представления чисел, см. Табл. 1.1).
Это самый быстрый способ вычислений, к тому же не требующий за-
метных затрат оперативной памяти, которой у микроконтроллеров се-
мейства х51 и без того мало. Но в памяти программ дополнительно прихо-
дится размещать 60-байтную таблицу со значениями функции.
-ПО-
1.4. Программы вычисления элементарных функций
Программа FACT
0965
0966
0967
0968
0969
0970
0971
0972
0973
0974
0975
0976
0977
0978
0979
0980
0981
0982
0983
0984
0985
0986
0987
0988
0989
0990
0991
0992
0993
0994
0995
0996
0997
0998
0999
1000
1001
1002
1003
1004
1005
1006
1007
1008
1009
1010
1011
09D9
09D9
09D9	FACT:
09D9
09D9	/Программа вычисления факториала
09D9	/табличным способом. Значения фун-
09D9	,-кции для аргумента от 1 до 20 за-
09D9	/несены в таблицу, расположенную в
09D9	/конце этой программы. При входе в
09D9	/программу аргумент в виде целого
09D9	/беззнакового числа должен быть в
09D9	/аккумуляторе, по его величине
09D9	/программа найдет в таблице три
09D9	/байта значения функции и поместит
09D9	/их в соответствующие ячейки памя-
09D9	/ти, где должен находиться резуль-
09D9	/тат.
09D9
09D9	/Входные параметры: аккумулятор -
09D9	/должен содержать аргумент от 1 до
09D9	/20.
09D9
09D9	/Выходные параметры: R0	-	ко-
09D9	/нечный результат. CY=1	-	приз-
09D9	/нак некорректно завершённой опе-
09D9	/рации (аргумент равен 0 или >20).
09D9
09D9
09D9	/Используются регистры	А,	В, DPTR,
09D9	/R0, и 3 байта оперативной памяти
09D9	/(адресуемой регистром	R0	и два,
09D9	/следующих за ним).
09D9
09D9	/Глубина стека - 2 байта.
09D9
09D9	/ R0 сохраняется.
09D9
09D9
09D9
09D9
09D9
09D9
09D9
09D9	/Вначале проверим аргумент - он не
09D9	/должен быть равен 0 и не должен
09D9	/быть более 20
09D9 F5 F0	MOV В,А
-111-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
1012	09DB 60 26	JZ	FACTEND0	;авар.выход
1013	09DD СЗ	CLR	C	
1014	09DE 94 15	SUBB	A,#21	
1015	09Е0 50 21	JNC	FACTEND0	;авар.выход
1016	09Е2	;аргумент в		допуске, считаем функцию	
1017	09Е2 15 F0	DEC	В	
1018	09Е4 Е5 F0	MOV	А,В	
1019	09Е6 25 F0	ADD	А,В	;АСС = 2*ACC
1020	09Е8 25 F0	ADD	А,В	;АСС = 3*АСС
1021	09ЕА F5 F0	MOV	В,А	;сохр. акк.
1022	09ЕС 90 0А 06	MOV	DPTR,#TABFACT	
1023	09EF 93	MOVC	A,@A+DPTR	;байт порядка
1024	09F0 F6	MOV	@R0,A	
1025	09F1 05 F0	INC	В	
1026	09F3 08	INC	R0	
1027	09F4 Е5 F0	MOV	А,В	
1028	09F6 93	MOVC	A,@A+DPTR	;СТБ мантиссы
1029	09F7 F6	MOV	@R0,A	
1030	09F8 05 F0	INC	В	
1031	09FA 08	INC	R0	
1032	09FB Е5 F0	MOV	А,В	
1033	09FD 93	MOVC	A,@A+DPTR	;МлБ мантиссы
1034	09FE F6	MOV	@R0,A	
1035	09FF 18	DEC	R0	
1036	0А00 18	DEC	R0	;восст. R0
1037	0А01 СЗ	CLR	C	
1038	0А02	FACTEND			
1039	0А02 22	RET		;выход
1040	0А03	FACTEND0:			
1041	ОАОЗ D3	SETB	C	
1042	0А04 80 FC	SJMP	FACTEND	
1043	ОАО 6			
1044	ОАО6	TABFACT	.EQU	$	
1045	ОАО 6			
1046	0А06 41 80 00.DB	041H,	,080H,000H	;1!=1=418000Н
1047	0А09 42 80 00.DB	042H(	,080H,000H	;2!=2=428000Н
1048	0A0C 43 СО 00.DB	043H,	,0C0H,000H	;3’=6=43С000Н
1049	0A0F 45 СО 00.DB	045H(	,0C0H,000H	;4!=24=45С000Н
1050	0А12 47 F0 00.DB	047H,	,0F0H,000H	;5!=120=47F000H
1051	0А15 4А В4 00.DB	04AH,	,0B4H,000H	;6!=720=4АВ400Н
1052	0А18 4D 9D 80.DB	04DH,	,09DH,080H	;7!=5040=4D9D80H
1053	0А1В 50 9D 80.DB	050H,	,09DH,080H	;8!=4.0320*E+4=509D80H
1054	0А1Е 53 В1 30.DB	053H,	,OB1H,O3OH	;9!=3.6288*Е+5=53В130Н
1055	0А21 56 DD 7C.DB	056H,	,0DDH,07CH	;101=3.6288*E+6=56DD7CH
1056	0А24 5А 98 45.DB	05AH,	,098H,045H	;11!=3.9917*Е+7=5А9845Н
1057	0А27 5D Е4 68.DB	05DH,	,0E4H,068H	;12!=4.7900*E+8=5DE468H
1058	0А2А 61 В9 94.DB	061H,	,0B9H,094H	;13!=6.2270*Е+9=61В994Н
1059	0A2D 65 А2 62.DB	065H,	,0A2H,062H	;14!=8.7178*Е+10=65А262Н
1060	ОАЗО 69 98 3C.DB	069H,	,098H,03CH	;15!=1.3077*Е+12=69983СН
-112-
1.4. Программы вычисления элементарных функций
1061	ОАЗЗ 6D 98 3C.DB	06DH,098Н,ОЗСН	/16!=2.0923*E+13=6D983CH
1062	0А36 71 Al C0.DB	071Н,0А1Н,0C0H	;17’=3.5569*Е+14=71А1С0Н
1063	0А39 75 В5 F8.DB	075Н,0В5Н,0F8H	;18!=6.4024*E+15=75B5F8H
1064	ОАЗС 79 D8 18.DB	079Н,0D8H,018Н	;19!=1.2165*E+17=79D819H
1065	0A3F 7Е 87 0E.DB	07ЕН,087Н,00EH	/20!=2.4329*Е+18=7Е870ЕН
1066	0А42		
1067	0А42		
Подпрограмма FACT2, в отличие от FACT, вычисляет факториал у = 7V!
методом последовательного перемножения сомножителей:
0882	09А2	/
0883	09А2	
0884	09А2	FACT2:
0885	09А2	/Программа вычисления факториала
0886	09А2	/методом умножениия. Вначале в па-
0887	09А2	/мять результата заносится единица
0888	09А2	/в формате с ПТ, и затем она умно-
0889	09А2	/жается по мере необходимости на
0890	09А2	;2, 3, ... до тех пор, пока этот
0891	09А2	/множитель, увеличиваемый после
0892	09А2	/каждого умножения на 1, не дости-
0893	09А2	/гнет значения аргумента.
0894	09А2	/
0895	09А2	/Входные параметры: аккумулятор -
0896	09А2	/должен содержать аргумент от 1 до
0897	09А2	/20.
0898	09А2	/
0899	09А2	/Выходные параметры: R0 - ко-
0900	09А2	,-нечный результат. CY=1 - приз-
0901	09А2	нак некорректно завершённой опе-
0902	09А2	/рации (аргумент равен 0 или >20).
0903	09А2	г
0904	09А2	/Используются все регистры, 9 байт
0905	09А2	/оперативной памяти (адресуемый
0906	09А2	/регистром R1 и два, следующих за
0907	09А2	/ним, и адресуемый регистром R0 и
0908	09А2	/пять, следующих за ним). Глубина
0909	09А2	/стека -2+3=5 байт.
0910	09А2	9
0911	09А2	/ R0 и R1 сохраняются.
0912	09А2	/
0913	09А2	9
0914	09А2	9
0915	09А2	9
0916	09А2	9

Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0917	09А2
0918 0919 0920 0921 0922	09А2 09А2	/вначале проверим аргумент - он не 09А2	/должен быть равен 0 и не должен 09А2	/быть более 20 09А2 F5 F0	MOV	В,А
0923	09А4 60 30	JZ	FACT2EN0 /авар.выход
0924	09А6 СЗ	CLR	С
0925	09А7 94 15	SUBB А,#21
0926	09А9 50 2В	JNC	FACT2EN0 /авар.выход
0927 0928	09АВ	/аргумент в допуске, считаем функцию 09АВ 76 41	MOV	@R0,#041H
0929	09AD 08	INC	R0
0930	09AE 76 80	MOV	@R0,#080H
0931	09B0 08	INC	R0
0932	09B1 76 00	MOV	@R0,#000H
0933	09B3 18	DEC	R0
0934	09B4 18	DEC	R0
0935 0936	09B5 09B5 05 F0	INC	В
0937	09B7 74 00	MOV	A,#0
0938 0939	09B9	FACT20: 09B9 04	INC	A
0940	09BA B5 F0 02	CJNE A,B,FACT21
0941	09BD C3	CLR	C
0942 0943	09BE	FACT2END: 09BE 22	RET
0944 0945	09BF	FACT21: 09BF CO E0	PUSH ACC
0946	09C1 08	INC	R0
0947	09C2 08	INC	R0
0948	09C3 08	INC	R0
0949	09C4 F6	MOV	@R0,A
0950	09C5 08	INC	R0
0951	09C6 76 00	MOV	@R0,#0
0952	09C8 18	DEC	R0
0953	09C9 12 OF DC	LCALL CDPZ3	; в @R1 - n с ПТ
0954	09CC 18	DEC	R0
0955	09CD 18	DEC	R0
0956	09CE 18	DEC	R0
0957	09CF 12 0B DO	LCALL UDPZ3	/@R0 = @RO*@R1
0958	09D2 DO E0	POP	ACC
0959	09D4 80 E3	SJMP FACT20
0960	09D6	FACT2EN0:
-114-
1.4. Программы вычисления элементарных функций
0961	09D6 D3	SETB	С
0962	09D7 80 Е5	SJMP	FACT2END
0963	09D9		
0964	09D9		
Вторая программа короче, но требует больше оперативной памяти и
выполняется заметно дольше, особенно для больших значений аргумента.
Поэтому здесь она приведена скорее в качестве иллюстрации.
Тестовые данные для программ вычисления факториала приведены в
Табл. 1.10.
Таблица 1.10. Тестовые данные для факториала у = 7V!
N	^10	Л16	N	^10	^16
1	0.1000 10*	418000	6	0.7200-103	4АВ400
2	0.2000-101	428000	7	0.5040-104	4D9D80
3	0.6000 10'	43С000	8	0.4032-105	509D80
4	0.2400-102	45С000	9	0.3629 106	53В130
5	0.1200-103	47EFFF	10	0.3629-107	56DD7C
1.4.7.	Показательная функция
Показательной называется функция вида у = 0х, где а > 0 и а * 1. Функ-
ция определена на всём множестве действительных чисел и принимает
только положительные значения, ограничена снизу, не имеет нулей и экс-
тремумов, выпукла и непрерывна. При а > 1 она монотонно возрастает,
при а < 1 монотонно убывает. График функции расположен выше оси абс-
цисс и пересекает ось ординат в точке у = 1 (Рис. 1.13). Графики функций
у — 0х и у = а~х симметричны относительно оси ординат. Показательную
функцию с основанием а можно свести к показательной функции с нату-
ральным основанием е. Обозначим а = еь (Ь * 0). Тогда у = 0х = (еь)х = еЬх =
= exp(Z>x). Функцию полученного вида называют экспоненциальной или экс-
понентой. Взяв натуральный логарифм от обеих частей последнего равенс-
тва, получим b = In а. Таким образом, вычисление 0х можно свести к вы-
числению exp(Z>x), где b = In а, или к вычислению ехр г, где z = bx. График
функции у = е* расположен между графиками функций у = 2х и у = 3х.
Экспоненциальная функция у = е*, как было показано выше, хорошо
аппроксимируется рядом Тейлора (1.55). Для обеспечения точности при-
ближения порядка 0.5-10-4 на сегменте [—1, +1] достаточно взять первые 8
членов ряда с коэффициентами 1, 1/1! = 1; 1/2! = 0.5; 1/3! = 0.1667;
1/4! = 0.416710-1; 1/5! = 0.8333-10”2; 1/6! = 0.1389-10-2 и 1/7! = 0.1984-10~3.
Этот метод вычисления экспоненты реализует подпрограмма FUNC1:
— 115 —
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0356
0357
0358
0359
0360
0361
0362
0363
0364
0365
0366
0367
0368
0369
0370
0371
0372
0373
0374
0375
0376
0377
0378
0379
0380
07ED
07ED
07ED
07ED
07ED
07ED
07ED
07ED
07ED
07ED
07ED
07ED
07ED
07 ED
07ED
07ED
07ED
07ED
07ED
07ED
07ED
07 ED
07ED
07ED
07 ED
Рис. 1.13. Графики показательной функции.
FUNC1:
/•Программа вычисления функций/
/•представленных в виде полинома
;А0 + А1*х + А2*хл2 + ... + Ап*хлп,
;где коэффициенты полинома хранят-
ся в одной из таблиц в конце
,-программы в трёхбайтном формате
;с плавающей точкой/ начиная со
/•старшего Ап и кончая младшим АО,
,-первым идет байт порядка, затем
;СтБ и МлБ мантиссы.
9
/•Входные параметры: R1 - аргумент
;х в трёхбайтном формате с плава-
ющей точкой, R0 - накапливаемая
;сумма. В аккумуляторе порядок по-
линома в виде целого числа без
;знака (напр. для хА2+х-1 аккуму-
лятор должен быть равен 2), в ре-
гистре DPTR - адрес байта порядка
,-старшего коэффициента полинома.
,-Выходные параметры: R1 - аргу-
мент х (остается неизменным), R0-
-116 -
1.4. Программы вычисления элементарных функций
0381	07ED	/конечный результат. CY=1 - приз-
0382	07ED	нак некорректно завершённой опе-
0383	07ED	;рации.
0384	07ED	;
0385	07ED	/Используются все регистры, 9 байт
0386	07ED	/оперативной памяти (адресуемый
0387	07ED	/регистром R1 и два, следующих за
0388	07ED	/ним, и адресуемый регистром R0 и
0389	07ED	/пять, следующих за ней). Глубина
0390	07ED	/стека -3+2=5 байт.
0391	07ED	
0392	07ED	/Аргумент, R0 и R1 сохраняются.
0393	07ED	/
0394	07ED	/
0395	07ED	/
0396	07ED	9
0397	07ED	9
0398	07ED	9
0399	07ED	/Вначале занулим накапливаемую сумму и
0400	07ED	/вычислим значение указателя В, где будут
0401	07ED	/храниться промежуточные результаты
0402	07ED 76 00	MOV @R0,#0	/R0 - накапливаемая сумма
0403	07EF 08	INC R0	/и первое слагаемое.
0404	07F0 76 00	MOV @R0,#0
0405	07F2 08	INC R0
0406	07F3 76 00	MOV @R0,#0
0407	07F5 88 F0	MOV B,R0
0408	07F7 05 F0	INC В	/(B)=(R0+3) второе слаг.
0409	07F9 18	DEC R0
0410	07FA 18	DEC R0
0411	07FB	/Сохраним порядок полинома в стеке
0412	07FB СО ЕО	PUSH АСС /сохр.порядок полинома
0413	07FD	/Перенесем в ячейку, на которую указывает В,
0414	07FD	/коэффициент полинома из памяти программ
0415	07FD	/Для этого обменяем содержимое В и R1
0416	07FD	FUNC10:
0417	07FD СО F0	PUSH В
0418	07FF СО 01	PUSH R1
0419	0801 DO F0	POP В
0420	0803 DO 01	POP R1	/обмен указателей
0421	0805 74 00	MOV А,#0	/множит, и слагаемого
0422	0807 93	MOVC A,@A+DPTR /байт порядка
0423	0808 F7	MOV @R1,A
0424	0809 АЗ	INC DPTR
0425	080А 09	INC R1
0426	080В 74 00	MOV A,#0
117 —
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0427	080D 93	MOVC	A,@A+DPTR	/СтБ мантиссы
0428	080Е F7	MOV	@R1,A	
0429	080F АЗ	INC	DPTR	
0430	0810 09	INC	R1	
0431	0811 74 00	MOV	A,#0	
0432	0813 93	MOVC	A,@A+DPTR	/МлБ мантиссы
0433	0814 F7	MOV	@R1,A	
0434	0815 АЗ	INC	DPTR	
0435	0816 19	DEC	R1	
0436	0817 19	DEC	R1	/восстановили R1
0437	0818	/Поменяем порядок слагаемых		
0438	0818 СО 00	PUSH	R0	
0439	081А СО 01	PUSH	R1	
0440	081С D0 00	POP	R0	
0441	081Е DO 01	POP	R1	/обмен адресов слаг.
0442	0820 СО F0	PUSH	В	/сохр. в стеке per. В
0443	0822 12 ОА	90	LCALL SDPZ3		/(@R1) = (@R0)+(@Rl)
0444	0825 50 06	JNC	FUNC11	
0445	0827 DO F0	POP	В	
0446	0829 DO ЕО	POP	ACC	/баланс стека
0447	082В 80 2А	SJMP	EFUNI	;авар.выход
0448	082D	FUNCI1:		
0449	082D DO F0	POP	В	
0450	082F СО 00	PUSH	R0	
0451	0831 СО 01	PUSH	R1	
0452	0833 DO 00	POP	R0	
0453	0835 DO 01	POP	R1	/вернули адреса слаг.
0454	0837	/Восстановим	содержимое	: В и R1
0455	0837 СО F0	PUSH	В	
0456	0839 СО 01	PUSH	R1	
0457	083В DO F0	POP	В	
0458	083D DO 01	POP	R1	/восстановили R1
0459	083F	/Восстановим	порядок полинома	
0460	083F DO ЕО	POP	ACC	/восст. порядок
0461	0841	/Если порядок полинома		равен 0, то
0462	0841	/на выход из	программы,	если нет, то
0463	0841	/умножим на аргумент и		сложим со
0464	0841	/следующим коэффициентом полинома,		
0465	0841	/затем снова	проверим порядок полинома	
0466	0841 60 14	JZ	EFUN1	
0467	0843 14	DEC	А	
0468	0844 СО ЕО	PUSH	АСС	
0469	0846	/		
0470	0846 СО F0	PUSH	В	
0471	0848 12 ОВ	DO	LCALL UDPZ3		
0472	084В 50 06	JNC	FUNC12	
—=118 —
1.4. Программы вычисления элементарных функций
0473	084D DO F0	POP В
0474	084F DO ЕО	POP ACC	/баланс стека
0475	0851 80 04	SJMP EFUNI	/авар. выход
0476	0853	FUNC12:	
0477	0853 DO FO	POP В
0478	0855	
0479	0855 80 А6	SJMP FUNCI0	/зацикливаем
0480	0857	
0481	0857	/Выход	из программы
0482	0857	
0483	0857	EFUNI:	
0484	0857 22	RET
0485	0858	
0486	0858	/Таблицы коэффициентов полиномов функций	
0487	0858	
0488	0858	
0489	0858	/Для экспоненты	
0490	0858	
0491	0858	ТАВЕХР	• EQU $
0492	0858	
0493	0858 34 D0 09.DB	034Н,0D0H,009Н	/ А (7) =0.1984*E-3=34D009H
0494	085В 37 В6 0E.DB	037Н,0В6Н,00EH /А(6)=0.1389*Е-2=37В60ЕН
0495	085Е ЗА 88 87.DB	ОЗАН,088Н,087Н	/ А (5) =0.8333*E-2=3A8887H
0496	0861 ЗС АА AD.DB	ОЗСН,0AAH,0ADH / А (4) =0.4167*E-1=3CAAADH
0497	0864 ЗЕ АА B4.DB	ОЗЕН,0AAH,0В4Н / А(3 ) =0.1667=ЗЕААВ4Н
0498	0867 40 80 00.DB	040Н,080Н,000Н	/ А (2)=0.5=4080ООН
0499	086А 41 80 00.DB	041Н,080Н,000Н	/А(1)=1=418000Н
0500	086D 41 80 00.DB	041Н,080Н,000Н	/А(0)=1=418000Н
0501	0870	
0502	0870	
0503	0870	/Для синуса обычного	
0504	0870	
0505	0870	TABSINT	. EQU $
0506	0870	
0507	0870 В4 2F F7.DB	0В4Н,02FH,0F7H /А(7)=-0.1984*E-3=B42FF7H
0508	0873 00 00 00.DB	000Н,000Н,000Н	/А(6)=0=000000Н
0509	0876 ЗА 88 87.DB	ОЗАН,088Н,087Н	/ А (5)=0.8333*E-2=3A8887H
0510	0879 00 00 00.DB	000Н,000Н,000Н	/А(4)=0=000000Н
0511	087С BE 55 4C.DB	ОВЕН,055Н,04СН / А (3) =-0.1667=ВЕ554СН
0512	087F 00 00 00.DB	000Н,000Н,000Н	/А(2)=0=000000Н
0513	0882 41 80 00.DB	041Н,080Н,000Н	/А(1)=1=418000Н
0514	0885 00 00 00.DB	000Н,000Н,000Н	/А(0)=0=000000Н
0515	0888	
0516	0888	
0517	0888	/Для косинуса обычного	
0518	0888	
-119-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0519	0888			TABCOST .EQU $			
0520	0888						
0521	0888	В7	49	F2	.DB	0B7H,049H,0F2H	;А(6)=-0.1389*E-2=B749F2H
0522	088В	00	00	00	.DB	000H,000H,000H	;А(5)=0=000000Н
0523	088Е	ЗС	АА	AD	.DB	03CH,0AAH,0ADH	;А(4)=0.4167*E-1=3CAAADH
0524	0891	00	00	00	.DB	000H,000H,000H	;А(3)=0=000000Н
0525	0894	СО	80	00	.DB	0C0H,080H,000H	;А(2)=-0.5=С08000Н
0526	0897	00	00	00	.DB	000H,000H,000H	;А(1)=0=000000Н
0527	089А	41	80	00	.DB	041H,080H,000H	;А(0)=1=418000Н
0528	089D				/		
0529	089D						
0530	089D				;Для	синуса гиперболического	
0531	089D				9		
0532	089D			TABSING .EQU $			
0533	089D						
0534	089D	34	D0	09	.DB	034H,0D0H,009H	;А(7)=0.1984*E-3=34D009H
0535	08А0	00	00	00	.DB	000H,000H,000H	;А(6)=0=000000Н
0536	08АЗ	ЗА	88	87	.DB	ОЗАН,088H,087H	;А(5)=0.8333*E-2=3A8887H
0537	08А6	00	00	00	.DB	000H,000H,000H	;А(4)=0=000000Н
0538	08А9	ЗЕ	АА	B4	.DB	03EH,0AAH,0B4H	; А(3) =0.16'67=ЗЕААВ4Н
0539	08 АС	00	00	00	.DB	000H,000H,000H	;А(2)=0=000000Н
0540	08AF	41	80	00	.DB	041H,080H,000H	;А(1)=1=418000Н
0541	08В2	00	00	00	.DB	000H,000H,000H	;А(0)=0=000000Н
0542	08В5				/		
0543	08В5						
0544	08В5				;Для	косинуса гиперболического	
0545	08В5				9		
0546	08В5			TABCOSG .EQU $			
0547	08В5						
0548	08В5	37	В6	0E	.DB	037H,0B6H,00EH	;А(6)=0.1389*Е-2=37В60ЕН
0549	08В8	00	00	00	.DB	ооон,ооон,ооон	;А(5)=0=000000Н
0550	08ВВ	ЗС	АА	AD	.DB	ОЗСН,0AAH,0ADH	;А(4)=0.4167*E-l=3CAAADH
0551	08ВЕ	00	00	00	.DB	ооон,ооон,ооон	;А(3)=0=000000Н
0552	08С1	40	80	00	.DB	040Н,080Н,000Н	;А(2)=0.5=408000Н
0553	08С4	00	00	00	.DB	ооон,ооон,ооон	;А(1)=0=000000Н
0554	08С7	41	80	00	.DB	041Н,080Н,000Н	;А(0)=1=418000Н
0555	08СА				9		
Рассматриваемая программа предназначена для вычисления целого
ряда функций: экспоненциальной, тригонометрических синуса и косинуса
и гиперболических синуса и косинуса. Все эти функции рассчитываются
одинаковым методом, путём определения значения полинома 6, 7-го по-
рядка; различаются лишь коэффициенты их полиномов.
Конечно, для расчёта полиномов можно было бы воспользоваться
описанной выше подпрограммой POLIN. Однако в данном случае её при-
- 120 -
1.4. Программы вычисления элементарных функций
менение не очень желательно. Для программы POLIN необходимо, чтобы
коэффициенты полинома были расположены в оперативной памяти. Не-
трудно посчитать, что расчёт полинома 7-го порядка потребует
3 + 7 х 3 = 24 байта оперативной памяти. А у стандартных микроконтролле-
ров х51, если исключить пространство регистров специальных функций,
всего 96 Б оперативки. И в ней ещё нужно отвести место под стек, который
запросто может потребовать до 32 Б. То есть для расчёта экспоненты (и ря-
да других функций) с использованием подпрограммы POLIN вам придётся
затратить более трети всей имеющейся в вашем распоряжении оператив-
ной памяти. Очевидно то, что это излишняя расточительность.
Программа POLIN применима в случаях, когда коэффициенты поли-
нома получаются путём измерений или из каких-либо расчётов и неизвес-
тны заранее. В случае же расчёта значений экспоненциальной, тригоно-
метрических и гиперболических функций коэффициенты полинома из-
вестны и могут быть размещены в памяти программ в виде «готовых к
употреблению» констант, извлекаемых из программной памяти последо-
вательно, по мере необходимости. Именно так построена программа
FUNC1 — в ней, начиная С меток TABEXP, TABSINT, TABCOST,
TABSING, TABCOSG, хранятся коэффициенты полиномов для соответс-
твующих функций. Расчёт полинома, как и в программе POLIN, ведется по
схеме Горнера (1.40).
Для расчёта показательной функции необходимо поместить в аккумуля-
тор порядок полинома, в рассматриваемом случае — 7, в регистр DPTR —
адрес метки ТАВЕХР и вызвать программу FUNC1. Аргумент должен распо-
лагаться в памяти, адресуемой регистром R1, его значение после вызова
FUNC1 остается неизменным. Результат расчёта находится в памяти, адре-
суемой регистром R0. Как и ранее, флаг переноса CY = 1 — признак некор-
ректно завершённой операции, программа, вызвавшая FUNC1, должна вы-
являть подобную ситуацию и прерывать в этом случае вычисления.
Тестовые данные для подпрограммы вычисления экспоненты приведе-
ны в Табл. 1.11.
Таблица 1.11. Тестовые данные для экспоненты
X		У = ех	
Л10	Л16	^10	Л]6
0.1000-10°	3DCCCC	0.110510*	418D76
0.3000-10°	3F999A	0.1350-10*	41АСС9
0.8000-10°	40СССС	0.2226-10*	428Е70
0.1000-10*	418000	0.2718-10*	42ADF9
-0.8000-10°	С03334	0.4493-10“	3FE60C
— 121 —
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
Для вычисления экспоненты на более широком интервале значений ар-
гумента значение х можно представить в виде х = п + z, где п — целая часть
аргумента, a z~ дробная. Тогда вычисление ё* сводится к вычислению ez
на интервале (-1, 1), а также степенной функции ё1«(2.718)".
1.4.8.	Тригонометрические функции
Тригонометрические функции определяют трансцендентную зависи-
мость, т. е. зависимость, которая не может быть точно выражена в виде ко-
нечного алгебраического уравнения, между угловыми а и прямоугольны-
ми (х, у) координатами некоторой точки С окружности единичного радиу-
са х1 + у1 1 (см. Рис. 1.14). Ордината точки определяет функцию синуса
у = sin а, абсцисса — функцию косинуса х = cos а, отношение координат
у/х, или, что то же самое, величина отрезка касательной BD, — функцию
тангенса tg а = sin а/cos а, обратное отношение координат х/у, или вели-
чина отрезка касательной FD, — функцию котангенса etg а = cos а/sin а
(на Рис. 4.7 а = 45° и tg 45° = etg 45° = 1). Аналогично тригонометрические
функции определяются для любого угла а, отличающегося от острого угла
а. Аргумент а тригонометрической функции представляет собой действи-
тельное число, которое можно понимать не только как величину централь-
ного угла или длины дуги ВС, но и как площадь сектора круга с углом 2a:
площадь равна 0.5Я2 х 2a = а (на Рис. 1.14 сектор заштрихован). Именно
поэтому тригонометрические функции иногда называют круговыми.
Рис. 1.14. Интерпретация определений тригонометрических функций.
Функции у = sinx и у = cos х определены на всём множестве действи
тельных чисел, но область их значений ограниченна: у е [—1, 1]. Обефунк
-122-
1.4. Программы вычисления элементарных функций
ции являются периодическими с периодом Т = 2л, функция sinx — нечёт-
ная, a cosx — чётная. Графики функций sin х и cos х пересекаются с осью
абсцисс соответственно в точках х = кпих = л/2 + кп и имеют экстремумы
(максимум или минимум) в точках х = л/2 4- кп и х = кп, к = 0, ±1, ±2, ...
(Рис. 1.15л). Функции y = tgx и y = ctgx определены для всех х, кроме
х = л/2 + кп для тангенса и х = кп для котангенса, в которых соответствен-
но cosx и sinx обращаются в нуль. Обе функции периодические с перио-
дом Т= п, нечётные и не ограниченные в области своих значений. Графи-
ки функций tg х и etg х пересекаются с осью абсцисс соответственно в точ-
ках х= л/2 4- кп их = кп (Рис. 1.156, в).
Функция у = sin х разлагается в степенной ряд Тейлора'.
3	5	7	9
sinx=fH+Wli--	(L59)
с радиусом сходимости R = оо. Определим количество членов ряда (1.59),
необходимое при вычислении функции, с точностью jyo четырёх значащих
десятичных цифр, т. е. А = 0.5-10-4,для диапазона аргументах е [-л/4, л/4].
Подставляя в ряд (1.59) значение х = л/4 « 0.7854, найдём, что отбрасыва-
ние члена х7/7! вносит погрешность 0.37-10-4 < А. Поэтому для вычисления
функции у = sin х в заданном диапазоне и с требуемой точностью достаточ-
но взять (с запасом) первые 4 члена ряда (1.59) с коэффициентами: 1/1! = 1;
-1/3! = -0.1667; 1/5! = 0.8333-10"2 и -1/7! = -0.1984-10"3.
Этот метод вычисления синуса аналогичен методу вычисления экспо-
ненты, описанному выше. Здесь нужно поместить в аккумулятор порядок
полинома (в рассматриваемом случае — 7), в регистр DPTR — адрес метки
TABSINT и вызвать программу FUNC1. Аргумент должен располагаться в
памяти, адресуемой регистром R1, его значение после вызова FUNC1 оста-
нется неизменным. Результат расчёта окажется в памяти, адресуемой ре-
гистром R0. Как и ранее, флаг переноса CY = 1 — признак некорректно за-
вершённой операции, программа, вызвавшая FUNC1, должна выявлять по-
добную ситуацию и прерывать в этом случае вычисления.
Для нахождения синуса при значениях аргумента вне диапазона [-л/4,
тс/4] полезны формулы приведения:
sinx = cos(tt/2 — х);
sinх = sin (л - х) = -sin (л 4- х) = -sin (2л - х);
sin х = sin (х 4- к х 2л).
Функция у = cos х разлагается в ряд Тейлора:
2	4	6	8
, X X , X X	/1
COSX=1-2!’4!+6!’8! -	(L60)
- 123-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
с радиусом сходимости R = оо. Для обеспечения той же точности
вычислений и в том же диапазоне, что и для функций синуса, достаточ-
но взять первые 4 члена ряда (1.60) с коэффициентами: 1; -1/2! = -0.5;
1/4! = 0.4167-10“1 и -1/6! =-0.1389-10"2. По-прежнему для вычислений
используем программу FUNC1. В аккумулятор нужно, как и раньше, по-
местить порядок полинома (в рассматриваемом случае равный 6), а в ре-
гистр DPTR — адрес метки TABCOST.
Для нахождения функции у = cosx при значениях аргумента вне диа-
пазона [—тс/4, тс/4] можно использовать формулы приведения:
cosx = sm(rc/2-x);
cos х — — cos(rc — х) = -cos(rc + х) = cos(2rc — х);
cos х = cos(x + к x 2тс).
Тестовые данные для расчёта тригонометрических синуса и косинуса
приведены в Табл. 1.12 и 1.13.
— 124 —
1.4. Программы вычисления элементарных функций
Таблица 1.12. Меры углов
Градусы	Радианы	
	Лю	Лю
45	0.7854-10°	40С910
20	0.3491-10°	3FB2BE
5	0.8727-10"'	3DB2BA
-5	-0.8727-IO"1	BD4D46
-20	-0.3491-10°	BF4D42
-45	—0.7854-10°	C036F0
Таблица 1.13. Тестовые данные для функций синуса и косинуса
хП	у = sinx		у = cosx	
	Лю	Л16	Лю	Л16
45	0.7071-10°	40В504	0.7071-10’	40В505
20	0.3420-10°	3FAF22	0.9397-10°	40F08F
•5	0.8716-10-'	3DB280	0.9962-10°	40FF07
-5	- 0.871610-'	BD4D80	0.9962-10°	40FF07
-20	—0.3420-10°	BF50DE	0.9397-10°	40F08F
-45	-0.7071-10°	CO4AFC	0.7071-10°	40В505
Функция у = tg х, как и функции синуса или косинуса, может быть
представлена рядом Тейлора. Однако этот ряд сходится гораздо медленнее,
чем ряды (1.59), (1.60), и, следовательно, требует много членов для обеспе-
чения точности и необходимого диапазона аргумента. Поэтому для вычис-
ления функций у = tg х и у = ctg х целесообразно воспользоваться их опре-
делением посредством функции синуса и косинуса: tgx = sinx/cosx,
ctgx = cosx/sinx. Программы TANT и COTANT вычисляют функции триго-
нометрических тангенса и котангенса на основе этих определений:
0637	0900	
0638	0900	TANT:
0639	0900	;Программа вычисления тангенса,
0640	0900	;как отношения синуса к косинусу,
0641	0900	/рассчитываемых с помощью программы
0642	0900	/FUNC1. Вначале рассчитывается синус,
0643	0900	/результат сохраняется в стеке.
’0644	0900	/После этого рассчитывается косинус,
0645	0900	/синус пересылается в ячейки,
0646	0900	/адресуемые регистром R1, и затем
0647	0900	/делится на косинус.
-125-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0648	0900			
0649	0900			/Входные параметры: R1 - аргумент
0650	0900			;х в трёхбайтном формате с плава-
0651	0900			/ющей точкой, R0 - трёхбайтный
0652	0900			/буфер для промежуточных вычисле-
0653	0900			; ний.
0654	0900			/
0655	0900			/Выходные параметры: R0 - ко-
0656	0900			нечный результат. CY=1 - приз-
0657	0900			/нак некорректно завершённой опе-
0658	0900			;рации.
0659	0900			/
0660	0900			/Используются все регистры, 6 байт
0661	0900			/оперативной памяти (адресуемый
0662	0900			/регистром R1 и два, следующих за
0663	0900			/ним, и адресуемый регистром R0 и
0664	0900			/два, следующих за ним). Глубина
0665	0900			/стека -2+2=4 байта.
0666	0900			/
0667	0900			/R0 и R1 сохраняются.
0668	0900			/
0669	0900			/
0670	0900			/
0671	0900			/
0672	0900			/
0673	0900			/считаем синус и сохраняем его в
0674	0900			/ячейках, адресуемых регистром R0
0675	0900	90	08	70	MOV DPTR,#TABSINT
0676	0903	74	07	MOV А,#7
0677	0905	12	07	ED	LCALL FUNCI	/в R0 sin x
0678	0908	50	02	JNC TANT10
0679	090А	80	29	SJMP TANT12	/авар.выход
0680	090С			/сохраняем в стеке
0681	090С			TANT10:
0682	090С	Е6		MOV А,@R0	/порядок
0683	090D	СО	Е0	PUSH ACC
0684	090F	08		INC R0
0685	0910	Е6		MOV A,@R0	/СтБ мантиссы
0686	0911	СО	Е0	PUSH ACC
0687	0913	08		INC R0
0688	0914	Е6		MOV A,@R0	/МлБ мантиссы
0689	0915	СО	Е0	PUSH ACC
0690	0917	18		DEC R0
0691	0918	18		DEC R0	/восст. R0
0692	0919			/считаем косинус и сохраняем его в
0693	0919			/ячейках, адресуемых регистром R0
-126-
1.4. Программы вычисления элементарных функций
0694	0919 90 08 88				MOV	DPTR,hTABCOST	
0695	091С	74	06		MOV	A,#6	
0696	091Е	12	07	ED	LCALL	FUNCI	;В R0 COS X
0697	0921	50	02		JNC	TANT11	
0698	0923	80	10		SJMP	TANT12	;авар.выход
0699	0925			/восстанавливаем синус в			ячейках,
0700	0925			/адресуемых регистром R1			
0701	0925			TANT11:			
0702	0925	09			INC	R1	
0703	0926	09			INC	R1	
0704	0927	D0	Е0		POP	ACC	
0705	0929	F7			MOV	@R1,A	/МлБ мантиссы
0706	092А	19			DEC	R1	
0707	092В	DO	Е0		POP	ACC	
0708	092D	F7			MOV	@R1,A	/СтБ мантиссы
0709	092Е	19			DEC	R1	
0710	092F	DO	Е0		POP	ACC	
0711	0931	F7			MOV	@R1,A	;порядок
0712	0932			/деление синуса на косинус			
0713	0932			/и завершение			
0714	0932	12	ОС	9F	LCALL	DDPZ3	/@R0:= @Rl:@R0
0715	0935			TANT12:			
0716	0935	22			RET		
0717	0936						
Котангенс считаем аналогично тангенсу, меняется только порядок вы-
числения синуса и косинуса:
Р556	08СА	/
057	08СА	COTANT:
D558	08СА	/Программа вычисления котангенса,
059	08СА	/как отношения косинуса к синусу,
060	08СА	/рассчитываемых с помощью программы
061	08СА	/FUNC1. Вначале рассчитывается косинус,
062	08СА	/результат сохраняется в стеке.
063	08СА	/После этого рассчитывается синус,
*0564	08СА	/косинус пересылается в ячейки,
065	08СА	/адресуемые регистром R1, и затем
®5б6	08СА	/делится на синус.
Р567	08СА	/
J0568	08СА	/Входные параметры: R1 - аогумент
069	08СА	/х в трёхбайтном формате с плана-
0570	08СА	/ющей точкой, R0 - трёхбайтный
0571	08СА	/буфер для промежуточных вычисле-
0572	08СА	/ НИЙ.
0573	08СА	/
-127-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0574	08СА		/Выходные параметры: R0 - ко-
0575	08СА		,-нечный результат. CY=1 - приз-
0576	08СА		нак некорректно завершённой опе-
0577	08СА		;рации.
0578	08СА		/
0579	08СА		/Используются все регистры, 6 байт
0580	08СА		/оперативной памяти (адресуемый
0581	08СА		/регистром R1 и два, следующих за
0582	08СА		/ним, и адресуемый регистром R0 и
0583	08СА		/два, следующих за ним). Глубина
0584	08СА		/стека -2+2=4 байта.
0585	08СА		/
0586	08СА		/R0 и R1 сохраняются.
0587	08СА		/
0588	08СА		/
0589	08СА		/
0590	08СА		;
0591	08СА		
0592	08СА		/Считаем косинус и сохраняем его в
0593	08СА		/ячейках, адресуемых регистром R0
0594	08СА	90	08 88	MOV DPTR,#TABCOST
0595	08CD	74	06	MOV A, #6
0596	08CF	12	07 ED	LCALL FUNCI	/в R0 COS X
0597	08D2	50	02	JNC CTANT10
0598	08D4	80	29	SJMP CTANT12 /авар.выход
0599	08D6		/сохраняем в стеке
0600	08D6		CTANT10:
0601	08D6	Е6	MOV A,@R0	/порядок
0602	08D7	СО	Е0	PUSH ACC
0603	08D9	08	INC R0
0604	08DA	Е6	MOV A,@R0	/СтБ мантиссы
0605	08DB	СО	E0	PUSH ACC
0606	08DD	08	INC R0
0607	08DE	Е6	MOV A,@R0	/МлБ мантиссы
0608	08DF	СО	E0	PUSH ACC
0609	08Е1	18	DEC R0
0610	08Е2	18	DEC R0	/восст. R0
0611	08ЕЗ		/считаем синус и сохраняем его в
0612	08ЕЗ		/ячейках, адресуемых регистром R0
0613	08ЕЗ	90	08 70	MOV DPTR,#TABSINT
0614	08Е6	74	07	MOV A, #7
0615	08Е8	12	07 ED	LCALL FUNCI	/В R0 sin X
0616	08ЕВ	50	02	JNC CTANT11
0617	08ED	80	10	SJMP CTANT12 /авар.выход
0618	08EF		/восстанавливаем косинус в ячейках,
-128 -
1.4. Программы вычисления элементарных функций
0619	08EF	/адресуемых регистром R1
0620	08EF	CTANT11:
0621	08EF 09	INC R1
0622	08F0 09	INC R1
0623	08F1 D0	E0	POP ACC
0624	08F3 F7	MOV @R1,A	;МлБ мантиссы
0625	08F4 19	DEC R1
0626	08F5 DO	E0	POP ACC
0627	08F7 F7	MOV @R1,A	;СтБ мантиссы
0628	08F8 19	DEC R1
0629	08F9 DO	E0	POP ACC
0630	08FB F7	MOV @R1,A	/порядок
0631	08FC	/деление косинуса на синус
0632	08FC	/и завершение
0633	08FC 12	ОС 9F	LCALL DDPZ3	/@R0:= @R1:@R0
0634	08FF	CTANT12:
0635	08FF 22	RET
0636	0900	/
Для нахождения функций при других значениях аргумента, отличных
от диапазона [—л/4, л/4], полезны формулы приведения:
tgx = ctg(n/2-х);
ctgx = tg(n/2-x);
tgx = -tg (л - x) = tg (л + x) = -tg (л - x);
ctg x = —ctg (л — x) = ctg (л + x) = —ctg (л — x);
tgx = tg(x + Л-л);
ctgx = ctg(x + £-n).
Тестовые данные для программ TANT и COTANT приведены в Табл. 1.14.
Таблица 1.14. Тестовые данные для функций тангенса и котангенса
Xf]	y = tgx		j^ = ctgx	
	^10	^16	Л10	Л]6
45	0.100010*	418000	0.10000-10'	418000
20	0.3640-10°	3FBA5E	0.2747-10'	42AFCE
5	0.8749-10-'	3DB32D	0.1143-102	44B6E1
-5	-0.8749-10-'	BD4CD3	—0.1143-102	C44A1F
-20	-0.3640-10°	BF45A2	-0.2747-10'	C25032
-45	-0.1000-10'	C18000	—0.10000-10'	Cl 8000
129-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
1.4.9.	Гиперболические функции
Гиперболические функции, как и тригонометрические, определяют
трансцендентную зависимость между прямоугольными координатами (х,
у) некоторой точки С гиперболы х2 - у2 = 1 (а не окружности х2 + у2 = 1,
как в случае тригонометрических функций), с одной стороны, и аргумен-
том /, представляющим площадь гиперболического сектора, с другой сто-
роны (Рис. 1.16). Ордината точки С определяет гиперболический синус
у = sh /, а её абсцисса — гиперболический косинус у = ch Г, где величина t
представляет площадь гиперболического сектора OCD. Вычислив эту пло-
щадь как разность площадей ху треугольника OCD и криволинейного ин-
теграла 2\ydx, можно определить, например, гиперболический косинус
chZ=(ez+e"z)/2.
Рис. 1.16. Интерпретация определений гиперболических функций.
Гиперболические функции выражаются линейными комбинациями
показательных функций ё* и е~х и их отношениями: sh t = (ez — e-z)/2 и
ch t — (et + e-z)/2. Гиперболические тангенс (thx) и котангенс (cthx) опре-
деляются аналогично одноимённым тригонометрическим функциям как
отношения: th х = sh x/ch х и cth х = ch x/sh х. Функция sh х определена для
всех х, не ограничена в области значений, нечётна и равна нулю в точке
-130-
1.4. Программы вычисления элементарных функций
х = 0. Её график подобен графику нечётной степенной функции. Функция
chx также определена для всех х, изменяется в области значений (1, оо),
чётна и равна единице в точке х = 0. Её график подобен графику чётной
степенной функции. Функция th х определена для всех х, изменяется в
диапазоне (-1, 1), нечётна и равна нулю в точкех= 0. Функция сОгхопреде-
лена для всех ненулевых х, изменяется в области значений (-оо, -1) и (1, +оо),
нечётна.
Функции y = shxny = chx разлагаются в степенной ряд Тейлора'.
3	5	7
shx = A + *. + eL + ?L
1! 3! 5! 7!
(1.61)
(1.62)
2	4	6
C"V ' '	' Й! '
с радиусом сходимости R = оо. Легко заметить, что разложения гиперболи-
ческих функций отличаются от разложений одноимённых тригонометри-
ческих функций (1.59) и (1.60) только знаками. Поэтому для вычисления
этих функций можно воспользоваться программой FUNC1, задавая в ре-
гистре DPTR соответственно адреса меток TABSING и TABCOSG и порядки
полинома 7 и 6. Для вычисления гиперболических тангенса и котангенса
используются программы TANG и COTANG, отличающиеся от вышеописан-
ных TANT и COTANT лишь тем, что в них сначала определяются не триго-
нометрические, а гиперболические синус и косинус.
0800 096С
0801 096С	TANG:
0802	096С	/Программа вычисления гиперболи-
0803	096С	ческого тангенса как отношения
0804	096С	/гиперболических синуса к косину-
0805	096С	/су, рассчитываемых с помощью программы
0806	096С	/FUNC1. Вначале рассчитывается синус,
0807	096С	/результат сохраняется в стеке.
0808	096С	/После этого рассчитывается косинус,
0809	096С	/синус пересылается в ячейки,
0810	096С	/адресуемые регистром R1, и затем
0811	096С	/делится на косинус.
0812	096С	;
0813	096С	/Входные параметры: R1 - аргумент
0814	096С	;х в трёхбайтном формате с плава-
0815	096С	/ющей точкой, R0 - трёхбайтный
0816	096С	/буфер для промежуточных вычисле-
0817	096С	; ний.
0818	096С	
— 131 —
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0819	096С			/Выходные параметры: R0		- ко-
0820	096С			/нечный результат. CY=1		- приз-
0821	096С			;нак некорректно завершённой one-		
0822	096С			;рации.		
0823	096С			/		
0824	096С			;Используются	все регистры, 6 байт	
0825	096С			/оперативной :	памяти (адресуемый	
0826	096С			/регистром R1	и два, следующих за	
0827	096С			/ним, и адресуемый регистром R0 и		
0828	096С			/два, следующих за ним).		Глубина
0829	096С			/стека - 2 + :	2=4 байта	
0830	096С			9		
0831	096С			;R0 и R1 сохраняются.		
0832	096С			9		
0833	096С			9		
0834	096С			9		
0835	096С			9		
0836	096С			9		
0837	096С			/рассчитываем	синус и сохраняем его в	
0838	096С			/ячейках, адресуемых регистром R0		
0839	096С	90	08 9D	MOV	DPTR,#TABSING	
0840	096F	74	07	MOV	А,#7	
0841	0971	12	07 ED	LCALL	FUNC1	/в R0 shin х
0842	0974	50	02	JNC	TANG10	
0843	0976	80	29	SJMP	TANG12	/авар.выход
0844	0978			/сохраняем в <	зтеке	
0845	0978		TANG10:			
0846	0978	Е6		MOV	A,@R0	/порядок
0847	0979	СО	Е0	PUSH	АСС	
0848	097В	08		INC	R0	
0849	097С	Е6		MOV	A,@R0	/СтБ мантиссы
0850	097D	СО	Е0	PUSH	АСС	
0851	097F	08		INC	R0	
0852	0980	Е6		MOV	A,@R0	/МлБ мантиссы
0853	0981	СО	Е0	PUSH	АСС	
0854	0983	18		DEC	R0	
0855	0984	18		DEC	R0	/восст. R0
0856	0985			/рассчитываем	косинус и сохраняем его в	
0857	0985			/ячейках, адресуемых регистром R0		
0858	0985	90	08 В5	MOV	DPTR,#TABCOSG	
0859	0988	74	06	MOV	А,#6	
0860	098А	12	07 ED	LCALL	FUNC1	/в R0 cosh х
0861	098D	50	02	JNC	TANG11	
0862	098F	80	10	SJMP	TANG12	/авар.выход
0863	0991			/восстанавливаем синус в		ячейках,
0864	0991			/адресуемых регистром R1		
-132
1.4. Программы вычисления элементарных функций
0865	0991		TANG11:			
0866	0991	09		INC	R1	
0867	0992	09		INC	R1	
0868	0993	D0	E0	POP	ACC	
0869	0995	F7		MOV	@R1,A	;МлБ мантиссы
0870	0996	19		DEC	R1	
0871	0997	DO	E0	POP	ACC	
0872	0999	F7		MOV	@R1,A	/СтБ мантиссы
0873	099А	19		DEC	R1	
0874	099В	DO	Е0	POP	ACC	
0875	099D	F7		MOV	@R1,A	;порядок
0876	099Е			/деление синуса на косинус		
0877	099Е			/и завершение		
0878	099Е	12	ОС	9F	LCALL	DDPZ3	/@R0:= @Rl:@R0
0879	09А1			TANG12:		
0880	09А1	22		RET		
0881	09А2			/		
Гиперболический котангенс считаем аналогично гиперболическому
тангенсу, меняется только порядок вычисления гиперболических синуса и
косинуса:
0718	0936	
0719	0936	COTANG:
0720	0936	/Программа вычисления гиперболи-
0721	0936	/ческого котангенса как отношения
0722	0936	/гиперболических косинуса к сину-
0723	0936	/су, рассчитываемых с помощью программы
0724	0936	/FUNC1. Вначале рассчитывается косинус,
0725	0936	/результат сохраняется в стеке.
0726	0936	/После этого рассчитывается синус,
0727	0936	/косинус пересылается в ячейки,
0728	0936	/адресуемые регистром R1, и затем
0729	0936	/делится на синус.
0730	0936	/
0731	0936	/Входные параметры: R1 - аргумент
0732	0936	/х в трёхбайтном формате с плава-
0733	0936	/ющей точкой, R0 - трёхбайтный
0734	0936	/буфер для промежуточных вычисле-
0735	0936	; ний.
0736	0936	f
0737	0936	/Выходные параметры: R0 - ко-
0738	0936	нечный результат. CY=1 - приз-
0739	0936	нак некорректно завершённой опе-
0740	0936	;рации.
0741	0936	/
0742	0936	/Используются все регистры, 6 байт
133 -
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
0743	0936			/оперативной памяти (адресуемый
0744 0745 0746 0747 0748 0749 0750 0751 0752 0753 0754 0755 0756 0757	0936 0936 0936 0936 0936 0936 0936 0936 0936 0936 0936 0936 0936 0936	90	08	/регистром R1 и два, следующих за /ним, и адресуемый регистром R0 и /два, следующих за ним). Глубина /стека -2+2=4 байта. ;R0 и R1 сохраняются. / 7 / /рассчитываем косинус и сохраняем его в /ячейках, адресуемых регистром R0 В5	MOV	DPTR,ttTABCOSG
0758	0939	74	06	MOV	А, #6
0759	093В	12	07	ED	LCALL FUNCI	/в R0 ch x
0760	093Е	50	02	JNC	CTANG10
0761	0940	80	29	SJMP CTANG12	/авар.выход
0762 0763 0764	0942 0942 0942	Е6		/сохраняем в стеке CTANG10: MOV	A,@R0	/порядок
0765	0943	СО	Е0	PUSH ACC
0766	0945	08		INC	R0
0767	0946	Е6		MOV	A,@R0	/СтБ мантиссы
0768	0947	СО	Е0	PUSH ACC
0769	0949	08		INC	R0
0770	094А	Е6		MOV	A,@R0	/МлБ мантиссы
0771	094В	СО	ЕО	PUSH ACC
0772	094D	18		DEC	R0
0773	094Е	18		DEC	R0	,-bocct. R0
0774 0775 0776	094F 094F 094F	90	08	/рассчитываем синус и сохраняем его в /ячейках, адресуемых регистром R0 9D	MOV	DPTR,ttTABSING
0777	0952	74	07	MOV	A,#7
0778	0954	12	07	ED	LCALL FUNCI	/в R0 sh x
0779	0957	50	02	JNC	CTANG11
0780	0959	80	10	SJMP CTANG12	/авар.выход
0781 0782 0783 0784	095В 095В 095В 095В	09		/восстанавливаем косинус в ячейках, /адресуемых регистром R1 CTANG11: INC	R1
0785	095С	09		INC	R1
0786	095D	D0	ЕО	POP	ACC
0787	095F	F7		MOV	@R1,A	/МлБ мантиссы
0788	0960	19		DEC	R1
-134
1.4. Программы вычисления элементарных функций
0789	0961 DO Е0	POP	ACC
0790	0963 F7	MOV	@R1,A	/СтБ мантиссы
0791	0964 19	DEC	R1
0792	0965 DO Е0	POP	ACC
0793	0967 F7	MOV	@R1,A	/порядок
0794	0968	/деление косинуса на синус	
0795	0968	/и завершение	
0796	0968 12 ОС	9F	LCALL	DDPZ3	,-@R0: = @Rl:@R0
0797	096В	CTANG12:	
0798	096В 22	RET	
0799	096С	/	
1.4.10.	Логарифм, обратные тригонометрические функции
Логарифм, как и тригонометрические функции, может быть представ-
лен степенным рядом Тейлора'.
1пх = (х-1)-—(х-1)2 +-(х-1)3 - ...,
V ' 2V ' 3V '	(1.63)
| X -11 < 1, X;*0.
Однако этот ряд сходится гораздо медленнее, чем ряды (1.59), (1.60), и,
следовательно, требуется много членов для обеспечения требуемой точ-
ности.
Аналогично обстоит дело и для обратных тригонометрических функций'.
х3	1-Зх5	1-3 -5х7
arcsin х = х +----+------+---------
2-3	2-4-5 2-4-6-7
х х	х	х
arctg х = х---+----------+ ...,
3	5	7
|х-1|<1.
(1.64)
(1.65)
Остальные обратные тригонометрические функции рассчитываются
через арксинус и арктангенс с использованием относительно простых
формул, которые будут приведены ниже.
Во всех рассматриваемых случаях для обеспечения точности до четы-
рёх значащих десятичных цифр, т. е. А = 0.5-10~4, необходимо взять более
десятка членов рядов (1.63...1.65). Очевидно, что подобные расчётные за-
траты не всегда приемлемы, поэтому ниже будет рассмотрен один из аль-
тернативных методов расчёта этих (и ряда других) функций.
— 135 —
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
1.4.11.	Аппроксимация функций многочленами с конечным числом
членов
Рассмотренные в предыдущих разделах разложения функций в степен-
ной ряд Тейлора характеризуются тем, что каждый из этих рядов бесконе-
чен. Для достижения заданной точности вычислений мы берём лишь оп-
ределённое число членов того или иного ряда, отбрасывая остальные, сум-
марный вклад которых меньше допустимой погрешности. При этом в
одном случае нам удаётся обойтись первыми пятью—восемью членами ря-
да, в другом их нужно взять в 2—3 раза больше. Но во всех случаях исход-
ные разложения содержат бесконечное число членов ряда.
Однако для многих функций существуют аппроксимации полиномами,
содержащими конечное число членов. Коэффициенты полиномов подобра-
ны таким образом, что заявленная точность расчётов достигается во всём
диапазоне оговоренных значений аргумента. В настоящем разделе мы рас-
смотрим подобные аппроксимации для логарифмических и обратных три-
гонометрических функций. Эти аппроксимации взяты из [3].
Для аппроксимации логарифмических функций рекомендуется исполь-
зовать следующие соотношения:
1п(1 + х) = а1х + а2х2 +л3х3 + а4х4 + я5х5 + с(х);
|е(х)|<110 ; 0<х<1;	(1.66)
ах = 0.99949556; а2 = -0.49190896; а3 = 0.28947478;
а4 =-0.13606275; а5 =0.03215845.
х — 1
1g х = a{t + a3t3 + в (х); t =---;
х + 1
| е (х) | < 6-10 ~4; 1Л/йГ< х < л/ЙГ;	<L67)
а, = 0.86304; а3 = 0.36415.
Пересчёт между десятичными и натуральными логарифмами осущест-
вляется по формулам
log10х =	= 1°ёю е ’ 1пх = (0.434294...) 1пх;	(1.68)
ш10
Inx = In 10 • log10 х = (2.302585...)log10 х.	(1.69)
Очевидно, что аналогичные соотношения связывают десятичные и на-
туральные логарифмы с логарифмами по произвольному основанию.
-136-
1.4. Программы вычисления элементарных функций
Для арксинуса и арктангенса возможно использование следующих
формул:
|Е(х)|<5-10-5; 0<х<1;	(J 70)
ай =1.5707288; а, = -0.2121144; а2 = 0.0742610;
а3 =-0.0187293.
arctg х = ахх + а3х3 + а5х5 + а7х7 + а9х9 + е(х);
| е(х)|< 1-10 5; -1 <х< 1;
а, =0.9998660; а3 =-0.3302995; а5 =0.1801410;
а7 = -0.0851330; а9 = 0.0208351.
Остальные обратные тригонометрические функции можно найти через
арксинус и арктангенс при помощи соотношений
arccosecx = arcsin^,
arcsec х = arccos^,
arcctgx = arctg ,
n
arcsec x+ arccosecx = —.
2
Программы, осуществляющие расчёт значений функций, рассматри-
ваемых в настоящем разделе, предлагаем написать читателям самостоя-
тельно — приведённой в предыдущих разделах информации для этого
вполне достаточно.
Если указанная выше точность окажется недостаточной, в упомянутом
ранее справочнике [3] можно найти соотношения, обеспечивающие ещё
меньшую погрешность аппроксимации. Естественно, в этом случае поря-
док аппроксимирующих полиномов будет выше, чем у полимов (1.66),
(1.67), (1.69) и (1.70).
Мы рассмотрели полиномиальные аппроксимации для логарифмичес-
ких и обратных тригонометрических функций. Но есть ещё один важный
случай, когда аппроксимация функциональной зависимости полиномом с
конечным числом членов позволяет упростить решение сложной вычис-
лительной задачи.
В практике использования микроконтроллеров у разработчика не-
редко возникает необходимость расчёта функции, аналитическое выраже-
— 137 —
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
ние которой неизвестно, а есть лишь полтора-два десятка точек её кривой,
полученных экспериментальным путём.
В этом случае одним из вариантов решения проблемы определения
требуемой функции является нахождение коэффициентов аппроксимиру-
ющего её полинома вида
у(х) = я0 + а{*х + а2’Х2 + а3-х? + ... + аух”.	(1-72)
Порядок полинома (1.72) должен быть как минимум на единицу ниже
числа экспериментальных точек. Процедура нахождения коэффициентов
полинома носит название полиномиальной регрессии. Она подробно опи-
сана во многих изданиях, в частности в [4], поэтому останавливаться на
программе для PC, реализующей её, мы не будем.
Обычно для гладкой, без резких выбросов, зависимости достаточно ап-
проксимирующего полинома 7...9 порядка, при этом желательно, чтобы
число исходных точек было не менее 12...15. Если полином указанного по-
рядка обеспечивает аппроксимацию экспериментальных точек с приемле-
мой точностью (например, не хуже 0.1...0.3%), то задачу нахождения ана-
литического вида искомой функции с заданной погрешностью можно
считать решённой. Тогда расчёт значений функции можно осуществить
при помощи программы FUNC1, с использованием найденных коэффици-
ентов aQ, а{... ап.
1.5. ПИД-регулятор на МК с использованием
программ АПТ
1.5.1. Общие сведения
В конце главы, посвященной программам арифметики с плавающей
точкой (АПТ), ознакомимся с примером практической реализации
ПИД-регулятора на микроконтроллере, в программе которого использу-
ются рассмотренные выше подпрограммы. Но сначала обсудим некото-
рые основные положения, касающиеся систем автоматического регули-
рования.
Назначение регуляторов состоит в том, чтобы устанавливать и поддер-
живать на заданном уровне FK (задающий параметр) определенную физи-
ческую константу X(регулируемую величину). Для этого регулятор должен
определенным образом противодействовать воздействию возмущений.
Блок-схема простого контура регулирования представлена на
Рис. 1.17. Регулятор влияет на регулируемую величину X с помощью регу-
лирующего воздействия Ктак, чтобы значение рассогласования W— %было
— 138 —
1.5. ПИД-регулятор на МК с использованием программ АЛТ
сование
Рис. 1.17. Блок-схема контура регулирования.
как можно меньшим. Воздействующее на объект регулирования возмуще-
ние формально можно представить как аддитивную помеху Z, аддитивно
накладывающуюся на задающий параметр. Ниже мы будем исходить из
предположения, что регулируемая величина является электрическим на-
пряжением и что объект управляется электрическим способом. Поэтому
можно использовать электронный регулятор.
Простейшим примером такого регулятора служит усилитель, на вход
которого подается отклонение регулируемой величины W—X. Если регу-
лируемая величина Xпревышает заданное значение разность И7- Xста-
новится отрицательной. Благодаря этому значение регулирующего воз-
действия У уменьшается, что компенсирует разность W— X. В установив-
шемся состоянии остаточное рассогласование W— X тем меньше, чем
выше коэффициент усиления AR регулятора. Для линейной системы, пред-
ставленной на Рис. 1.17, справедливы соотношения
Y=Ar(W-X),X = A£Y+Z).	(1.73)
Отсюда получаем выражение для определения регулируемой величины X:
X = ArXAs..w +----------Z-	(1 -74)
\ + AR*As	1 + Ar*As
Понятно, что способность системы следовать за изменением задающе-
го параметра тем ближе к 1, чем выше коэффициент усиления цепи
dZ
обратной связи:
лу
g = AR*As=——-----.	(1.75)
* R s d(W-X)
Переходная характеристика при возмущении — тем ближе к нулю,
dZ
чем больше коэффициент усиления AR регулятора. Однако следует учиты-
- *39 -
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
вать то обстоятельство, что коэффициент усиления цепи обратной связи
нельзя сделать сколь угодно большим, поскольку в этом случае неизбеж-
ный сдвиг фазы в контуре регулирования приведет к возникновению коле-
баний (система самовозбудится). Задача регулирования заключается в том,
чтобы, несмотря на указанные ограничения, обеспечить возможно мень-
шее рассогласование регулирования и хорошую переходную характерис-
тику. С этой целью к линейному усилителю добавляют интегратор и диф-
ференциатор и получают таким образом вместо пропорционального регу-
лятора (П-регулятора) ПИ- или ПИД-регулятор.
П- и ПИ-регуляторы в настоящем обзоре мы рассматривать не
будем — читатели найдут необходимую информацию в [5]. Нас интересует
только ПИД-регулятор.
Блок-схема ПИД-регулятора приведена на Рис. 1.18. На частотах выше
граничной частоты дифференциатора fD устройство ведет себя как диффе-
ренцирующее звено. На частотах ниже граничной частоты интегратора /7
оно ведет себя как интегрирующее звено, а в диапазоне между этими час-
тотами — как линейный усилитель с пренебрежимо малым фазовым сдви-
гом. Диаграмма Боде ПИД-регулятора приведена на Рис. 1.19.
Рис. 1.18. Блок-схема ПИД-регулятора.
На частотах выше fD фазовый сдвиг возрастает вплоть до +90°. Это фа-
зовое опережение обычно используют для того, чтобы частично скомпен-
сировать фазовое отставание, вносимое объектом регулирования на часто-
тах вблизи критической частоты fK. При этом можно получить более высо-
кую, чем для П- или ПИ-регулятора, критическую частоту, благодаря чему
уменьшается длительность переходного процесса.
-140-
1.5. ПИД-регулятор на МК с использованием программ АПТ
Рис. 1.19. Диаграмма Боде ПИД-регулятора.
На частотах ниже fj фазовый сдвиг регулятора падает до значения -90°.
Благодаря этому общее запаздывание в системе «объект-регулятор» умень-
шается. Это даёт возможность установить большой коэффициент усиления
регулятора на низких частотах, в то время как на частотах выше граничной
частоты// максимальная величина коэффициента усиления обусловлива-
ется отсутствием автоколебаний. Переходная характеристика, таким обра-
зом, определяется дифференцирующим звеном, а остаточное рассогласо-
вание стремится к нулю, поскольку
*?т|^=°°.	(1.76)
Из анализа блок-схемы регулятора, приведённой на Рис. 1.18, следует,
что комплексный коэффициент усиления ПИД-регулятора определяется
соотношением
AR = Ap+JwtD+-----= Ар
.7 СОТ/
(1.77)
При этом
f = __f — i
Jd 2mD ’ Jl 2tct7 ’
Введём обозначение e = W— X. Тогда для выходного сигнала ПИД-ре-
гулятора можно записать:
U(f) = AP (e(t)+^]e(t)dt + zD^\.	(1.78)
< Т/ 0	J
Запишем соотношение (1.78) в конечных разностях, заменив произ-
водную на отношение разности сигналов рассогласования в моменты вре-
мени, разделённые конечным временным интервалом (периодом кванто-
— 141 —
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
вания), к величине этого интервала, а интеграл — суммой произведений
сигналов рассогласования на величину временного интервала:
и(к) = АР е(к)+— *£е(П*Тк + тй
L	/=1	тк
(1.79)
где t = kxTk, к = 1, 2, 3, ... — номер периода квантования, Тк — период
квантования.
В принципе уже этим соотношением можно было бы воспользоваться
для численного расчёта выходного сигнала регулятора. Однако на практи-
ке поступают иначе — находят разность сигналов \и(к) = и(к) — и(к — 1),
определяемых в соответствии с (1.79) для двух моментов времени, разде-
ленных периодом квантования Тк9 и суммируют эти приращения Аи(к). В
результате получается скоростной алгоритм управления, полностью экви-
валентный исходному:
Аи(к) = и(к) - и(к -1) = AFx
Г	т	т	1	(1.80)
x\e(Jc)-e(k-\)+— е(к) + -^- {е(к)-е(к-\)-(е{к-\)-е(к-2))]\.
I	*1	Тк	J
Или, приведя подобные члены, получим
и(к) = и(к- 1) + Лр[б/0 х е(к) + хе(к- 1) + d2 х е(к - 2)], (1.81а)
где
4> = 1 + — + ^-, 4=-1-2^, d2=^-.	(1.816)
' к	* к	' к
Для того чтобы эффект квантования по времени мало сказывался на
динамике системы цифрового регулирования, рекомендуется выбрать пе-
риод квантования из соотношения Г95/15 < Тк< Т95/5, где Г95 — время до-
стижения выходным сигналом уровня 95% от установившегося значения
при подаче на вход объекта ступенчатого сигнала. Если объект первого по-
рядка, то 7*95« т + 3 Т.
Другой подход к выбору величины периода квантования основан на ре-
комендациях американских ученых Зиглера и Николса, согласно которым
Тк = 0.1- Ткр, где Ткр — период критических колебаний объекта управления.
С целью упрощения процедуры настройки цифрового ПИД-регулято-
ра рекомендуется (всё теми же Зиглером и Николсом) выбирать следую-
щие значения отношений при Тк = 0.1 -Ткр:
— = 0.2; — = 1.25-	П-82)
Тк
-142-
1.5. ПИД-регулятор на МК с использованием программ АПТ
В этом случае, согласно (1.81), соответствующие коэффициенты будут
равны:
^о = 2.45; ^ = -3.5; б/2=1.25.	(1.83)
Таким образом, в нашем алгоритме настраиваемым параметром оста-
ется лишь один коэффициент усиления регулятора AR. Его достаточно прос-
то подобрать экспериментально, так, чтобы декремент затухания в системе
был равен 1/4.
1.5.2.	Принципиальная схема устройства
В качестве основного элемента выберем микроконтроллер фирмы
Philips P89LPC915. Выбор обусловлен следующими обстоятельствами.
Этот микроконтроллер с 2-килобайтной флэш-памятью программ от-
носится к семейству LPC второго поколения и характеризуется высоким
быстродействием (в 6 раз более высоким, чем у стандартного микроконт-
роллера х51 при равной тактовой частоте), небольшими габаритами, мини-
мальным числом выводов (всего 14) и удивительно низкой ценой (менее 2
долларов в розницу).
Далее, при его программировании вы можете задать тактирование от
встроенного (не требующего внешних элементов!) RC-генератора с часто-
той около 7.37 МГц. Это означает, что микроконтроллер будет работать
примерно в 3.7 раза быстрее обычного 12-мегагерцового х51. С внешним
кварцевым резонатором этот микроконтроллер может работать на частотах
до 18 МГц (в 9 раз быстрее обычного х51 на 12 МГц!), но, поскольку в дан-
ном примере такая высокая скорость не требуется, лучше использовать
встроенный RC-генератор, сэкономить можно на внешних элементах.
Цепь сброса микроконтроллера не требует внешних элементов (супер-
визора питания или 7?С-цепи), по крайней мере до частоты 12 МГц.
Таким образом, из 14 выводов 12 (за исключением Vss и Vdd) могут быть
задействованы пользователем по своему усмотрению. Правда, надо иметь
в виду, что 3 вывода из этих 12 используются при программировании, поэ-
тому на момент программирования они должны быть отсоединены от
пользовательских цепей.
Микроконтроллер имеет также встроенный счетверённый 8-битный
АЦП последовательного приближения, ЦАП и два аналоговых компарато-
ра, 12С-интерфейс, таймер реального времени, сторожевой таймер, тради-
ционный для Philips второй DPTR, 20-миллиамперные выводы портов, че-
тырёхуровневую систему прерываний и несколько режимов пониженного
энергопотребления. Правда, в нашем примере эти богатейшие возможнос-
ти маленькой 14-выводной микросхемы использованы не будут, но пом-
нить о них разработчику полезно. Как и о том, что выбранный нами конт-
роллер отнюдь не является самым производительным из всего семейства
- 143-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
LPC9xx или самым насыщенным периферией, скорее даже наоборот. Но
при этом — такие возможности!
Принципиальная схема устройства приведена на Рис. 1.20.
Использован внешний 12-битный АЦП ADS7816, хорошо знакомый
читателям по первым томам настоящего издания, и 16-битный ЦАП
AD420 от Analog Devices. Устройство питается от 12 В, для получения 5-
вольтового напряжения используется стандартная микросхема 7805.
Выводы АЦП DA1 и ЦАП DA3 подсоединены к линиям порта Р0 мик-
роконтроллера DD1. Линии порта Р1, три из которых используются при
программировании микросхемы, оставлены незадействованными. Термо-
резистор R2 с отрицательным температурным коэффициентом и номи-
нальным сопротивлением 5.1 кОм включен в нижнее плечо делителя
R1R2, сопротивление резистора верхнего плеча выбрано равным сопро-
тивлению R2 на заданной температуре стабилизации (в данном случае
2.2 кОм).
Объект регулирования — металлическая пластина площадью примерно
50 см2, на которой помимо терморезистора R2 закреплён некий датчик,
температуру которого нужно стабилизировать, и транзистор VT1 (КТ815А).
Резистор R4 в цепи эмиттера используется для контроля тока через тран-
зистор. Терморезистор R2 и транзистор VT1 гальванически изолированы от
пластины и находятся как можно ближе друг к другу. Необходимо также
обеспечить им как можно лучший тепловой контакт с пластиной.
На опорный вход АЦП подаётся напряжение питания Vdd. В данном
случае это допустимо, поскольку пульсации опорного напряжения приво-
дят, благодаря использованию резистивного делителя, к пропорциональ-
ному уменьшению или увеличению сигнала на входе АЦП.
ЦАП DA3 включён по стандартной схеме. Необходимо отметить, что
использование такого ЦАП в данном устройстве нетипично, так как он яв-
ляется не обычным ЦАП, а полнофункциональным устройством преобра-
зования «код-выходной ток» (в данном случае — 0...20 мА). В качестве
цифро-аналогового преобразователя с формирователем сигнала токовой це-
пи ЦАП AD420, по моему мнению, является на сегодняшний день лучшим
из всех производимых в мире изделий подобного назначения, поскольку
заявленную точность преобразования он полностью обеспечивает за счёт
заводской калибровки и не требует использования каких-либо подстроеч-
ных резисторов. При этом микросхема проста и очень многофункциональ-
на. Именно поэтому я и решил использовать её в данном примере, чтобы
подробно описать методы работы с такой замечательной микросхемой,
как AD420.
Дополнительным преимуществом использования AD420 в исполни-
тельной части устройства является предельная простота управления тран-
зистором VT1 — напрямую, без каких-либо согласующих элементов.
-144-
С4 С5
С6
R3
Vdd РО.О Р0.1 Р0.2	CPU Р89 LPC 915	РО.З РОД Р0.5 GND
DD1
OUT
#
7805
DA2
10 нФ 10 нФ	3.3 нФ +12в
+IN
GND
20
7
8
9
2
Е
5
С2
С1
LAT
CLC
DAT
+V
RS1
RS2
#
AD
420
СЗ
Vdd
RFO
RF1
OUT
23
14
7?
18
GND
GND
6
11
DA3
Рис. 1.20. Принципиальная схема ПИД-регулятора на микроконтроллере P89LPC915.
1.5. ПИД-регулятор на МК с использованием программ АПТ
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
1.5.3.	Работа устройства
Работа устройства, как и его схема, очень проста. Сопротивления ре-
зисторов делителя R1R2 выбраны так, что при достижении регулируемым
параметром требуемой величины сигнал на входе Ini АЦП будет равен по-
ловине опорного напряжения (или 2048). Поэтому в качестве сигнала рас-
согласования е = W— X (см. выражение (1.78)) примем разность между
сигналом с АЦП и числом 2048 (при этом обе эти величины представлены
в форме с плавающей точкой). Микроконтроллер опрашивает АЦП, рас-
считывает и запоминает значение рассогласования и вычисляет сигнал для
вывода в ЦАП. После вывода в ЦАП реализуется 2-секундная задержка, и
всё повторяется сначала.
Сигнал для вывода в ЦАП рассчитывается в соответствии с соотноше-
нием (1.81) и с учётом (1.83). Период дискретизации, как упоминалось,
выбран равным 2 с. Токовый сигнал программно ограничивается значени-
ем 5 мА, что обеспечивает максимальную мощность нагревательного эле-
мента (которым в данном случае является VT1), равную 2.4 Вт (при усло-
вии, что у VT1 коэффициент усиления рст = 40). Это примерно вдвое вы-
ше, чем мощность, необходимая для нагрева объекта до требуемой
температуры.
1.5.4.	Программа для микроконтроллера устройства
Программа, реализующая описанные действия, приведена ниже.
R7 .EQU 7
R6	. EQU	6
R5	. EQU	5
R4	. EQU	4
R3	. EQU	3
R2	. EQU	2
R1	. EQU	1
R0	. EQU	0
АСС	. EQU	ОЕОН
В	. EQU	0F0H
PSW	. EQU	0D0H
SP	. EQU	81Н
DPL	. EQU	82Н
DPH	. EQU	83Н
РО	. EQU	80Н
Р1	. EQU	90Н
Р2	. EQU	0A0H
РЗ	. EQU	ОВОН
В.О	. EQU	0F0H
В.1	. EQU	0F1H
-146-
1.5. ПИД-регулятор на МК с использованием программ АПТ
В.2	• EQU	0F2H
в.з	. EQU	0F3H
В.4	. EQU	0F4H
В.5	. EQU	0F5H
В.6	. EQU	0F6H
В.7	. EQU	0F7H
АСС.О	. EQU	ОЕОН
АСС.1	. EQU	0Е1Н
АСС.2	. EQU	0Е2Н
АСС.З	. EQU	ОЕЗН
АСС.4	. EQU	0Е4Н
АСС.5	. EQU	0Е5Н
АСС.6	. EQU	0Е6Н
АСС.7	. EQU	0Е7Н
PSW.1	• EQU	0D0H
PSW.1	. EQU	0D1H
PSW.2	. EQU	0D2H
PSW.3	. EQU	0D3H
PSW.4	. EQU	0D4H
PSW.5	. EQU	0D5H
PSW.6	. EQU	0D6H
PSW.7	• EQU	0D7H
GF0	. EQU	PSW.5
РО.О	. EQU	080Н
Р0.1	. EQU	081Н
Р0.2	. EQU	082Н
РО.З	. EQU	083Н
Р0.4	. EQU	084Н
Р0.5	. EQU	085Н
РО.б	. EQU	086Н
РОЛ	. EQU	087Н
Р1.0	. EQU	090Н
Р1.1	. EQU	091Н
Р1.2	. EQU	092Н
Р1.3	. EQU	093Н
Р1.4	. EQU	094Н
Р1.5	. EQU	095Н
Р1.6	• EQU	096Н
Р1.7	. EQU	097Н
Р2.0	. EQU	ОАОН
Р2.1	. EQU	0А1Н
Р2.2	. EQU	0А2Н
Р2.3	. EQU	ОАЗН
Р2.4	. EQU	0А4Н
Р2.5	• EQU	0А5Н
Р2.6	. EQU	0А6Н
-147-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
Р2.7	. EQU	0А7Н
РЗ.О	.EQU	ОВОН
Р3.1	. EQU	0В1Н
Р3.2	. EQU	0В2Н
РЗ.З	. EQU	ОВЗН
Р3.4	. EQU	0В4Н
Р3.5	. EQU	0В5Н
РЗ.б	. EQU	0В6Н
Р3.7 Р0М1 Р0М2 Р1М1 Р1М2	.EQU .EQU .EQU .EQU .EQU	0В7Н 084Н 085Н 091Н 092Н
CSADC	.EQU	Р1.7
CLKADC	.EQU	Р1.5
DATADC	.EQU	Р1. б
LATDAC0	. EQU	Р1.4
CLKDAC0	.EQU	Р1.3
DATDAC0 CLKIND1 DATIND1	.EQU .EQU .EQU	Р1.2 Р1.1 Р1.0
К	.EQU	40Н	/КОЭФ. УСИЛ. 1...255 В ВИДЕ ЦЕЛОГО ЧИСЛА
KPZ	. EQU	41Н	/КОЭФ. УСИЛ. В ФОРМЕ С ПТ
E2PZ	.EQU	44Н	;E(i-2) В ФОРМЕ С ПТ
E1PZ	. EQU	47Н	;E(i-l) В ФОРМЕ С ПТ
E0PZ	. EQU	4АН	;E(i) В ФОРМЕ С ПТ
U1PZ	. EQU	4DH	;U(i-l) В ФОРМЕ С ПТ
U0PZ	. EQU	50Н	;U(i) В ФОРМЕ С ПТ
ио	.EQU	53Н	/ВЫХОДНОЙ СИГНАЛ U(i), ДВУХБАЙТНОЕ ЦЕЛОЕ
ADS	. EQU	55Н	/РЕЗУЛЬТАТ ОЦИФРОВКИ АЦП, ДВУХБАЙТНОЕ ЦЕЛОЕ
OPER1	. EQU	57Н	/ТРИ БАЙТА ОЗУ ДЛЯ ОДНОГО ИЗ ОПЕРАНДОВ
OPER2	.EQU	БАН	/ТРИ БАЙТА ОЗУ ДЛЯ ОДНОГО ИЗ ОПЕРАНДОВ
OPER3	.EQU	5DH	/ТРИ БАЙТА ОЗУ ДЛЯ ОДНОГО ИЗ ОПЕРАНДОВ
KU CONST1L CONST1M	. EQU . EQU .EQU	05	/ЗНАЧЕНИЕ КОЭФ. УСИЛ. Аг 042Н 09СН
CONST1H CONST2L CONST2M	.EQU .EQU .EQU	OCDH	/CONST1 = 429CCD = 2.45 0С2Н 020Н
CONST2H CONST3L CONST3M	.EQU . EQU . EQU	000Н	/CONST2 = С22000 = -3.5 041Н 0A0H
-г 148 —
1.5. ПИД-регулятор на МК с использованием программ АПТ
CONST3H .EQU	000H	/CONST3 = 41A000 =	1.25
C2048L .EQU	OCCH		
C2048M .EQU	080H		
C2048H .EQU	000H	/С2048 = CC8000 =	-2048
.ORG 0000Н
SS3:
MOV	Р0М1,#0
MOV	Р0М2,#0
MOV	Р1М1,#0
MOV	Р1М2,#0
MOV	Pl,#0FFH
MOV	P2,#0FFH
MOV	P3,#0FFH
MOV	P0,#0FFH
LJMP	SS4
SS31:
LCALL	IZMN256
LCALL	AD420E
SJMP	SS31
/АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ВЫХОДНОГО СИГНАЛА ЦИФРОВОГО ПИД-РЕГУЛЯТОРА СЛЕДУЮЩИЙ.
/ВЫХОДНОЙ СИГНАЛ РАССЧИТЫВАЕТСЯ ПО ФОРМУЛЕ
;U(i) = U(i-l) + Kx(CONSTl*E(i) + CONST2*E(i-l) + CONST3*E(i-2)),
/ГДЕ U(i), U(i-l) - ВЫХОДНОЙ СИГНАЛ РЕГУЛЯТОРА В МОМЕНТЫ i И i-1 СООТВЕТСТВЕННО,
/CONST1, CONST2, CONST3 - КОНСТАНТЫ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ПОСТОЯННЫМИ ВРЕМЕНИ
/РЕГУЛЯТОРА И ПЕРИОДОМ ОЦИФРОВКИ/ВЫВОДА СИГНАЛА РЕГУЛИРОВАНИЯ, E(i),
/E(i-l), E(i-2) - СИГНАЛЫ РАССОГЛАСОВАНИЯ (ОШИБКИ) В МОМЕНТЫ i, i-1, i-2
.ORG 0100H
/ЗДЕСЬ КУСОК ПРОГРАММЫ С НАСТРОЙКОЙ ОЗУ
SS4:
MOV R0,#4ОН
MOV	Rl,#32
MOV	A,#0
SS41:
MOV	@R0,A
INC	RO
DJNZ R1,SS41
-4 149-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
/ПРЕОБРАЗОВАНИЕ КОЭФ.УСИЛЕНИЯ В ФОРМУ С ПТ
MOV	K,#KU
MOV	К+1,#0	/ЗНАЧЕНИЕ К ЗАГРУЗИЛИ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В Ф-МУ С ПТ
MOV	R0,#K
MOV	R1,#KPZ
LCALL	CDPZ3	/К В Ф-МЕ С ПТ В KPZ+0..2
/ОСНОВНОЙ ЦИКЛ
MAINCYCL:
LCALL IZMN256	/ОПРОС АЦП, РЕЗУЛЬТАТ В R5,R4
MOV ADS,R4
MOV	ADS+1,R5	/СОХРАНИЛИ РЕЗУЛЬТАТ В ADS+0.,	.1
MOV MOV MOV	E2PZ,ElPz' E2PZ+1,E1PZ+1 E2PZ+2,E1PZ+2	/ПЕРЕСЫЛКА СОДЕРЖИМОГО E1PZ В	E2PZ
MOV MOV MOV	E1PZ,EOPZ E1PZ+1,EOPZ+1 E1PZ+2,EOPZ+2	/ПЕРЕСЫЛКА СОДЕРЖИМОГО E0PZ В	E1PZ
MOV MOV LCALL	RO,#ADS R1,#EOPZ CDPZ3	/РЕЗУЛЬТАТ ОЦИФРОВКИ В Ф-МЕ С	ПТ В E0PZ+0..2
MOV	OPER2,#C2048L
MOV	OPER2 + 1ЛС2048М
MOV	OPER2+2,ЯС2048Н
MOV	RO,#OPER2
MOV	R1,#EOPZ
LCALL	SDPZ3	/СИГНАЛ	ОШИБКИ	(РАВНЫЙ РЕЗ.АЦП - 2048) В E0PZ+0..2
MOV	OPER1,#CONST1L
MOV	OPER1+1,#CONST1M
MOV	OPER1+2,#CONST1H
MOV	RO,#OPER1
MOV	Rl,#E0PZ
LCALL UDPZ3	/BOPER1+0..2 CONSTl*E(i)
MOV	OPER2,#CONST2L
MOV	OPER2+1,#CONST2M
MOV	OPER2+2,#CONST2H
MOV	RO,#OPER2
150-
1.5. ПИД-ре1улятор на МК с использованием программ АПТ
MOV LCALL	R1,#E1PZ UDPZ3	;B OPER2+0..2 CONST2*E(i-1)
MOV MOV MOV MOV MOV LCALL	OPER3,#CONST3L OPER3+1,#CONST3M OPER3+2,#CONST3H RO,#OPER3 R1,#E2PZ UDPZ3	;B OPER3+0..2 CONST3*E(i-2)
MOV MOV LCALL MOV MOV LCALL	R1,#OPER1 RO, #OPER2 SDPZ3	;B OPER1 CONSTl*E(i) + CONST2*E(i-1) R1,#OPER1 RO,#OPER3 SDPZ3	;B 0PER1 CONSTl*E(i) + CONST2*E(i-l) + C0NST3*E(i-2)
MOV MOV LCALL	RO,#OPER1 R1,#KPZ UDPZ3	;B 0PER1 K*(CONSTl*E(i)+CONST2*E(i-l)+CONST3*E(i-2))
MOV MOV MOV	UIPZ'UOPZ UIPZ+l'UOPZ+l U1PZ+2,U0PZ+2 /ПЕРЕСЫЛКА СОДЕРЖИМОГО UOPZ В U1PZ
MOV MOV LCALL	RO,#OPER1 Rl,#U0PZ SDPZ3	;B UOPZ U(i-l) + Kx (	)
MOV MOV LCALL	RO,#U0 Rl,#U0PZ UPZTOU	/ВЫХОДНОЙ СИГНАЛ В U0+0..1 ЦЕЛЫЙ, В ДИАП. 0..16383
MOV MOV LCALL	R4,U0 R5,U0+l AD420E	/ВЫВОД СИГНАЛА РЕГУЛИРОВАНИЯ В ЦАП
LCALL LCALL LJMP	DEL1S DEL1S MAINCYCL
/ПРОГРАММА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА ИЗ ФОРМЫ С ПТ В ЦЕЛОЧИСЛЕННОЕ
'•ДВУХБАЙТНОЕ ЗНАЧЕНИЕ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ ОГРАНИЧЕНИЕМ 0001... 16383
UPZTOU:
ypV
A,
- 151-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
	ANL JZ	А,#Ю000000В NXT1	/АНАЛИЗИРУЕМ ЗНАКОВЫЙ РАЗРЯД /ЕСЛИ ОН = 0 (ЧИСЛО НЕОТРИЦАТЕЛЬНОЕ), ИДЕМ НА NXT1
NEGAT:			/ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ЧИСЛА, МЕНЬШЕГО 1 (ВТ. Ч. <0)
	MOV	A,#01	
	MOV	@R0,A	
	INC	RO	
	MOV	A,#0	
	MOV	@R0,A	
	DEC	RO	
	LJMP	EUPZTOU	/В КАЧЕСТВЕ РЕЗУЛЬТАТА ВЫВОДИМ 0001
NXT1:			
	MOV	A,@R1	
	CLR	C	
	SUBB	A,#41H	/ПОРЯДОК БОЛЬШЕ ИЛИ РАВЕН 41Н?
	JC	NEGAT	/ПРИ CY=1 ЧИСЛО ПОЛОЖИТЕЛЬНОЕ, НО <1, НА NEGAT
	MOV	A,@R1	
	CLR	C	
	SUBB	A,#4FH	/ПОРЯДОК БОЛЬШЕ ИЛИ РАВЕН 4FH?
	JC	NXT2	/ПРИ CY=1 ЧИСЛО <16383, НА NXT2
BIG:			/ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ЧИСЛА, БОЛЬШЕГО 16383
	MOV	A,#0FFH	
	MOV	@R0,A	
	INC	RO	
	MOV	A,#03FH	
	MOV	@R0,A	
	DEC	RO	
	LJMP	EUPZTOU	/В КАЧЕСТВЕ РЕЗУЛЬТАТА ВЫВОДИМ 16383
NXT2:			
	INC	R1	
	MOV	A,@R1	
	MOV	R5,A	
	INC	R1	
	MOV	A,@R1	
	MOV	R4,A	/МАНТИССА ЧИСЛА В R5R4
	DEC	R1	
	DEC	R1	
	MOV	a,@ri	/В АККУМУЛЯТОРЕ - ПОРЯДОК ЧИСЛА, ОН МЕЖДУ 41 И 47
NXT3:			
	CJNE	A,#50H,NXT4	
	SJMP	NXT5	
NXT4:	PUSH	ACC	
	LCALL	POSD	
— 152
1.5. ПИД-регулятор на МК с использованием программ АПТ
POP	ACC
INC	А
SJMP NXT3
NXT5:
MOV	A,R4
MOV	@R0,A
INC	RO
MOV	A,R5
MOV	@R0,A
DEC	RO
EUPZTOU:
RET
;ЗАДЕРЖКА 20 MC
DEL20:	
MOV	R1,#44H
LPEX: MOV	R2,#26H
LPIN: DJNZ	R2,LPIN
DJNZ	ri,lpex
RET	
DEL05S:	
ACALL	DEL01S
ACALL	DEL02S
ACALL RET	DEL02S
DEL02S:	
ACALL	DEL20
ACALL	DEL20
ACALL	DEL20
ACALL	DEL20
ACALL	DEL20
DEL01S:	
ACALL	DEL20
ACALL	DEL20
ACALL	DEL20
ACALL	DEL20
ACALL RET	DEL20
DEL5S:	
ACALL	DEL05S
153_
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
ACALL ACALL	DEL05S DEL05S
ACALL	DEL05S
ACALL	DEL05S
ACALL	DELO5S
DEL2S:	
ACALL	DEL05S
ACALL	DEL05S
DELIS:	
ACALL	DEL05S
ACALL	DEL05S
RET	
POSD: CLR	C
MOV	A,R5
RRC	A
MOV	R5,A
MOV	A,R4
RRC	A
MOV	R4,A
RET	
/ПОДПРОГРАММА ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАЛА С АЦП С УСРЕДНЕНИЕМ ПО 256
/ИЗМЕРЕНИЯМ
IZMN256:
MOV	R7,#0
MOV	R6,#0
MOV	R3,#0
MOV	R2,#0
IZMN256C:
LCALL	IZMNAP3
MOV	A,R6
ADD	A,R4
MOV	R6,A
MOV	A,R7
ADDC	A,R5
MOV	R7,A
MOV	A,R3
ADDC	A##0
MOV	R3,A
DJNZ	R2,IZMN256C
MOV	R4, R7
MOV	R5,R3
RET
-154
1.5. ПИД-ре1улятор на МК с использованием программ АПТ
IZMNAP3:		
SETB	DATADC	; P3.6
SETB	CSADC	/Р3.5
CLR	CLKADC	; P3.4
ADC_12:		
CLR	CSADC	;CS=0 - START
MUL	AB	/4 МКС HA 12 МГц
MUL	AB	/4 MKC
MUL	AB	/4 MKC
MUL	AB	/4 MKC
MOV	A,#0	
MOV	B,A	
SETB	CLKADC	/МИНУС ПЕРВЫЙ ИМПУЛЬС
NOP		
NOP		
CLR	CLKADC	
NOP		
NOP		
SETB	CLKADC	/НУЛЕВОЙ ИМПУЛЬС
NOP		
NOP		
CLR	CLKADC	
NOP		
NOP		
SETB	CLKADC	/ПЕРВЫЙ ИМПУЛЬС
NOP		
NOP		
CLR	CLKADC	
NOP		
NOP		
ACALL	CLK.ADC	
MOV	B.3,C	
ACALL	CLK_ADC	
MOV	B.2,C	
ACALL	CLK.ADC	
MOV t	B.1,C	
ACALL	CLK_ADC	
MOV	B.0,C	

Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
ACALL	CLK.ADC	
MOV	ACC.7,C	
ACALL	CLK.ADC	
MOV	ACC.6,C	
ACALL	CLK.ADC	
MOV	ACC.5,C	
ACALL	CLK.ADC	
MOV	ACC.4,C	
ACALL	CLK.ADC	
MOV	ACC.3,C	
ACALL	CLK.ADC	
MOV	ACC.2,C	
ACALL	CLK.ADC	
MOV	ACC.1,C	
ACALL	CLK.ADC	
MOV	ACC.0,C	
MOV	R4,A	
MOV	R5,B	
SETB	CSADC	;CS=1 - END
MUL	AB	;4 МКС HA 12 МГц
MUL	AB	;4 MKC
MUL	AB	;4 MKC
MUL	AB	;4 MKC
RET		
CLK.ADC:		
SETB	CLKADC	
MOV	C,DATADC	;ЧТЕНИЕ МЛАДШЕГО(1-ГО) БИТА
CLR	CLKADC	
RET		
AD420E:		
MOV	A,R4	
MOV	R6,A	
MOV	A,R5	
MOV	R7,A	
156
1.5. ПИД-регулятор на МК с использованием программ АПТ
/ТЕПЕРЬ ВЫВЕДЕМ ИЗ HL В ЦАП
CLR	LATDACO	/СБРОС В 0 LATCH
/ВЫВОД	ИНФОРМАЦИИ	
LCALL	VIVDHO	
LCALL	VIVDHO	
LCALL	VIVDHO	
LCALL	VIVDHO	
LCALL	VIVDHO	
LCALL	VIVDHO	
LCALL	VIVDHO	
LCALL	VIVDHO	
MOV	A,R7	
RLC	A	
MOV	R7,A	
LCALL	VIVDLO	
LCALL	VIVDLO	
LCALL	VIVDLO	
LCALL	VIVDLO	
LCALL	VIVDLO	
LCALL	VIVDLO	
LCALL	VIVDLO	
LCALL	VIVDLO	
MOV	A,R6	
RLC	A	
MOV	R6,A	
(ИМПУЛЬС ЗАЩЁЛКИВАНИЯ		
1		
SETB	LATDACO	
CLR	LATDACO	/СБРОС В 0 LATCH
RET		
VIVDHO: MOV	A,R7	
RLC	A	
MOV	R7,A	
EVIVDHO:MOV	DATDAC0,C	
SETB	CLKDACO	
CLR	CLKDACO	
RET		
VIVDLO: MOV	A,R6	
RLC	A	
-157-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
MOV R6,A
SJMP EVIVDHO
SDPZ3:
/Подпрограмма сложения 3-байтных
/двоичных чисел с плавающей точкой
/в дополнительном коде формата
/ (8,16) = (Пор,Ман), где байт порядка
/содержит бит знака мантиссы и
/целочисленный двоичный порядок
/со смещением +4ОН, а два 'байта
/мантиссы (СтБ и МлБ) - двоичное
/дробное нормализованное число в
/дополнительном коде.
f
/Входные параметры: R1 - адрес
/слагаемого 1, R0 - адрес слагаемо-
;го 2.
/
/Выходные параметры: R1 - адрес
/суммы (сумма на месте слагаемого
/1). CY=1 - признак переполнения
/или антипереполнения порядка
/суммы.
/Используются все регистры, кроме
/B,RO,R1. Глубина стека - 2 байта.
/Проверка слагаемого 2 (сл2)			на нуль.
MOV	A,@R0		
INC	RO		
ORL	A,@R0		
INC	RO		
ORL	A,@R0	;A=0,	если сл2=0.
DEC	RO		
DEC	RO	/Восстановление RO	
JZ	LOOP1	/ Если	сл2 = 0.
/Проверка слагаемого		1 (СЛ1)	на нуль.
MOV	A,@R1		
INC	R1		
ORL	A,@R1		
INC	R1		
ORL	A,@R1	/А=0,	если сл1=0.
-158-
1.5. ПИД-регулятор на МК с использованием программ АПТ
LOOP1:
PER1:
DEC	R1
DEC	R1	/Восстановление R1.
JNZ	PERI	/Если cnj v.'. 0.
/Перемещение сл2 на место сл1.	
MOV	A,@R0
MOV	@R1,A
INC	RO
INC	R1
MOV	A, @R0
MOV	@R1,A
INC	RO
INC	R1
MOV	A,ORO
MOV	OR1,A
DEC	RO
DEC	RO
DEC	R1
DEC	R1	/Восстановление RO и Rl.
CLR	C	/CY-'O, адрес результата в R1
RET
/Установка признака обмена
/адресами слагаемых PSW.5 в 0.
CLR PSW.5
/Оба слагаемые не нуль.
/Получение модифицированных
/кодов знаков слагаемых в стек:
;00 = " + ’’, 11="-".
MOV	A,@R1
ANL	А,#80Н	/Выделение	знака	сл1.
MOV	С,ACC.7
RL	А
RLC	А
PUSH	ACC	/Код сл1.
MOV	A,@R0
ANL	A,#8ОН	/Выделение	знака	сл2.
MOV	С,АСС.7
RL	А
RLC	А
PUSH	ACC	/Код	сл2.
/Определение разности порядков.
MOV	A,@R0	/А-пор2.
ANL	A,#7FH	/Исключение	знака.
MOV	R3,A	/R3-nop2.
MOV	A,@R1	/A-nopl.
-159-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
ANL	A,#7FH	/Исключение знака.
CLR	С SUBB	A,R3	/А=пор1-пор2. JZ	PER2	/Если пор1=пор2. JNC	PER3	/Если пор1>пор2. CPL	А	/Дополнение при пор2>пор1. INC	А	/А=1nopl-nop21. MOV	R6,A	/Сохранили А в R6. /Обмен адресами слагаемых: сл2 на сл1. MOV	A,R0 ХСН	A,R1 MOV	RO, А SETB	PSW.5	/Установка признака обмена MOV	A,R6	/Восстановление А иЗ R6. PER3: /Проверка величины разности порядков: <16? MOV	R6,A	/Сохранили А в R6. CLR	С SUBB А, #16 JB	ACC.7,PER4 /Если разность < 16. POP	АСС POP	АСС	/Баланс стека. CLR	С	/СУ=0. JNB	PSW.5,PER31 /Если не было обмена. MOV	A, R0 ХСН	A,R1 MOV	R0,А	/Обмен регистров R0 и R1. PER31: RET PER4: /Загрузка сл2 в регистры и денормализация мантиссы сл2.		
MOV	A,R6	/Восстановление А из R6.
/DMAN2:
;Подпрограмма денормализации
/двухбайтной мантиссы числа с пла-
вающей точкой. Входные пара-
метры: А - разность порядков N,
/определяющая величину денорма-
/лизации (N<16), R0 - адрес числа
/с плавающей точкой. Выходные
/параметры:R3, R2 - денормализо-
/ванная мантисса, R5 - выдвинутые

1.5. ПИД-регулятор на МК с использованием программ АПТ
;разряды мантиссы. Не используются
'•регистры В, R0z Rl, R6.
;3агрузка слагаемого в регистры
;R7'R3,R2.			
	MOV	R4,A	;R4=A=N=величина
			/нормализации мантиссы.
	INC	RO	
	MOV	A,@R0	
	MOV	R3,A	/R3-CTB Ман.
	INC	RO	
	MOV	A,@R0	
	MOV	R2,A	/R2 - МлБ Ман.
	DEC	RO	
	DEC	RO	/Заодно и восстановили R0
	MOV	A,@R0	/А - Пор.
	MOV	R7,A	/R7 - Пор.
	MOV	R5,#0	
	;Сдвиг	мантиссы R3,	R2, R5 вправо на N битов.
LOOP2:	MOV	A,R7	/А - Пор.
	RLC	A	/CY - Знак мантиссы.
	MOV	A,R3	
	RRC	A	
	MOV	R3,A	
	MOV	A,R2	
	RRC	A	
	MOV	R2,A	
	MOV	A,R5	
	RRC	A	
	MOV	R5,A	
	DJNZ	R4,LOOP2	/Зацикливание.
	/END DMAN2.		
	SJMP	PER5	
PER2:
/Загрузка сл2 в регистры R3, R2, R5=0.
INC	RO	
MOV	A,@R0	
MOV	R3,A	/R3-CTB Ман.
INC	RO	
MOV	A,@R0	
MOV	R2,A	/R2 - МлБ Ман.
DEC	RO	
DEC	RO	/Восстановили RO

Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
PER5:
MOV	R5,#0
/Сложение мантисс.
INC	R1
INC	R1	/Адрес	МлБ	Ман1.
MOV	A,@R1
ADD	A,R2
MOV	R2,A
DEC	R1
MOV	A,@R1
ADDC	A,R3
MOV	R3, A	/R3,R2	-	Сумма	мантисс.
DEC	R1	/Восстановили R1.
/Анализ суммы на переполнение по модифицированным кодам.
SL1:
SL2:
PER51:
PER52:
POP	ACC	/A-код знака сл2.
MOV	R6,A	
POP	ACC	/A-код знака сл1.
ADDC	A,R6	/Сложение знаков и переноса
ANL	A,#3	/Выделение кода знака суммы
MOV	R6,A	/Сохранение знаков.
MOV	C,ACC.l	/CY-знак суммы.
MOV	A,@R1	/А-nopl со знаком сл1.
MOV	ACC.7,C	/А-nopl со знаком суммы.
JNB	PSW.5,SL1	/Если не было обмена.
MOV	@R0,A	
SJMP	SL2	
MOV	@R1,A	
MOV	AZR6	/Восстановление знаков.
		/JB PSW.0,PER8 /Если переполнение: /01 или 10.
/Это	аналог JB PSW.O,	,PER8 для глупого отладчика.
CJNE	A,#1,PER51	
SJMP	PER8	
CJNE	A,#2,PER52	
SJMP	PER8	
/Анализ особого случая переполнения
-162
1.5. ПИД-регулятор на МК с использованием программ АПТ
/ДЛЯ	кода знаков 11.	
CLR	С	
SUBB	А,#3	
JNZ	PER6	/Если не код 3.
MOV	A,R3	
ORL	A,R2	
JZ	PER7	/Если мантисса равна нулю
PER6:
/Нормализация мантиссы влево.
/NMAN2:
/Подпрограмма нормализации
/двухбайтной мантиссы числа с
/плавающей точкой. Входные пара-
метры: R3, R2 - нормализуемая
/мантисса, R5 - младшие биты
/денормализованной мантиссы.
;R1 - адрес порядка. Выходные
/параметры: R3, R2 - нормализован-
ная мантисса, R5 - дополнительные
/младшие биты мантиссы, CY=1 -
/признак антипереполнения порядка.
/Используются все регистры, кроме
/В, RO, Rl, R4, R6, R7.
/Проверка мантиссы на нуль.			
	MOV	A,R3	/A-СтБ Ман.
	ORL	A,R2	
	JNZ	LOOP5	/Если мантисса не равна нулю
	JNB	PSW.5,SL3	/Если не было обмена.
	MOV	@R0,A	
	SJMP	LOOP3	
SL3:	MOV	@R1,A	/Обнуление порядка.
LOOP3:	CLR	C	/CY=0
LOOP4:	SJMP	LOOP6	
	/Проверка явно		
	/нормализованной мантиссы:		
	/знаковый и старший		бит различны ?
LOOP5:	MOV	A,R3	/A-СтБ Ман.
	XRL	A,@R1	
	JB	ACC.7,LOOP3	
-163-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
;Если явная нормализация.
/Проверка неявно
/нормализованной мантиссы.
MOV	A,R3	
ANL	A,#7FH	/Исключение старшего бита.
ORL	A,R2	
CLR	C	/CY=0.
JZ	LOOP6	/Если неявная нормализация.
/Нормализация мантиссы:
/сдвиг влево в R3,	R2,	R5.
MOV	A,R5 RLC	А MOV	R5,A MOV	A,R2 RLC	A MOV	R2,A MOV	A,R3 RLC	A		
MOV	R3,A		/Мантисса R5, R2, R3 сдвинута /влево.
/Контроль на антипереполнение
/порядка, его коррекция.
MOV	A,@R1	/А-порядок.
ANL	A,#7FH	/Исключение знака.
SETB	C	/CY=1.
JZ	LOOP6	/Если порядок минимален
JNB	PSW.5,SL4	
		/Если не было обмена.
DEC	@R0	
SJMP	LOOP5	
SL4:		
DEC	@R1	
SJMP	LOOP5	/Зацикливание.
/END NMAN2.
LOOP6:
JNC	PER9	/Нет антипереполнения.
SJMP PER10 /Переполнение:		/Антипереполнение порядка
/нормализация мантиссы вправо.
PER7:
MOV	A,R6	/Восстановить признаки.
PER8:
RRC	А	/CY-бит переполнения.
;PMAN2:
-164-
1.5. ПИД-регулятор на МК с использованием программ АПТ
.•Подпрограмма устранения пере-
;полнения двухбайтной мантиссы
/числа с плавающей точкой.
/Входные параметры: R3, R2 -
/мантисса, R5 - дополнительные
/младшие биты мантиссы, CY -
/бит переполнения, R1 - адрес
/порядка. Выходные параметры:
/R3,R2 - нормализованная мантисса,
/CY=1 - признак переполнения
/порядка. Используются регистры А,
/R2, R3, R5.
/Сдвиг вправо мантиссы R3, R2, R5 с учётом CY.
MOV	A,R3
RRC	А
MOV	R3,A
MOV	A,R2
RRC	A
MOV	R2,A
MOV	A,R5
RRC	A
MOV	R5,A
/Контроль порядка на
/переполнение и его коррекция.
MOV	A,@R1	/А-Порядок.
CPL	A	
ANL	A,#7FH	/Исключение знака.
SETB	C	/CY=1.
JZ	LOOP6	/Если порядок максимален
CLR	C	/CY=0.
JNB	PSW.5,SL5	
		/Если не было обмена.
INC	@R0	
SJMP	LOOP6	
SL5:		
INC	@R1	
SJMP	LOOP6	
/END	PMAN2.	
PER9:
/Округление результата. Нормализация мантиссы.
MOV	A,R5
JNB	АСС.7,PERIО
/Если коррекция равна нулю.
MOV	A,R2
-165-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
ADD	A,#l
MOV	R2,A
MOV	A,R3
ADDC	A,#0
MOV	R3,A
JNC	PER10
;PMAN2:
/Подпрограмма устранения пере-
полнения двухбайтной мантиссы
/числа с плавающей точкой.
/Входные параметры: R3, R2 -
/мантисса, R5 - дополнительные
/младшие биты мантиссы, CY -
/бит переполнения, R1 - адрес
/порядка. Выходные параметры:
/R3,R2 - нормализованная мантисса,
/СУ=1 - признак переполнения
/порядка. Используются регистры А,
/ R2, R3, R5.
/Сдвиг	вправо мантиссы R3,	R2, R5 с учётом CY
MOV	A,R3	
RRC	A	
MOV	R3,A	
MOV	A,R2	
RRC	A	
MOV	R2,A	
MOV	A,R5	
RRC	A	
MOV	R5,A	
/Контроль порядка MOV	A,@R1 CPL	A ANL	A,#7FH SETB	C JZ	PER10 CLR	C JNB	PSW.5,SL6 INC	@rq SJMP	PER10 SL6: INC	@R1 /END PMAN2.	на переполнение и его коррекция. /А-Порядок. /Исключение знака. ;CY=1. /Если порядок максимален. /CY=0. /Если не было обмена.
-166-
1.5. ПИД-регулятор на МК с использованием программ АПТ
PER10:
;Запись результата в память.
JNB PSW.5,PER101
;Если не было обмена.
MOV	A, R0
ХСН	A,R1
MOV	R0,А	/Обмен регистров R0 и R1.
PER101:
INC	Rl
MOV	A,R3
MOV	@R1,A
INC	Rl
MOV	A,R2
MOV	@R1, A
DEC	Rl
DEC	Rl	/Восстановление Rl.
RET	/CY=1, если ошибка порядка.
/END SDPZ3.
UDPZ3:
/Подпрограмма умножения 3-байтных
/двоичных чисел с плавающей точкой
/в дополнительном коде формата
/(8,16)=(Пор,Ман), где байт порядка
/содержит бит знака мантиссы и
/целочисленный двоичный порядок
/со смещением +4ОН, а два байта
/мантиссы (СтБ и МлБ) - двоичное
/дробное нормализованное число в
/дополнительном коде.
/Входные параметры: R0 - адрес
/множимого, R1 - адрес множителя.
/Выходные параметры: R0 - адрес
,-ПР (ПР на месте множимого) . R1 -
/адрес множителя, CY=1 - признак
/переполнения или антипереполнения
/порядка произ ведения.
/
/Используются все регистры, кроме
/В, RO, R1. Глубина стека - 0 байт.
-167 -
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
CLR	C	;Для нормального выхода.
MOV	A,@R0	
INC	RO	
ORL	A,@R0	
INC	RO	
ORL	A,@R0	
DEC	RO	
DEC	RO	'•Восстановили RO.
JNZ	ULOOP2	;Если ММоО.
ULOOP1:		
RET		;Если ММ=0, CY=0.
ULOOP2:		
MOV	a,@R1	
INC	R1	
ORL	a,@ri	
INC	R1	
ORL	A,@R1	
DEC	R1	
DEC	R1	^•Восстановили R1.
JNZ	UPER1	;Если МНоО.
MOV	@R0,A	
INC	RO	
MOV	@R0,A	
INC	RO	
MOV	@R0,A	'•Обнулили ПР (бывшее ММ).
DEC	RO	
DEC	RO	'•Восстановили R0.
RET		;Если МН=0' CY=0.
UPER1:		
MOV	A,@R0	;А-байт Пор ММ.
XRL	A,@R1	;@Е1-байт Пор МН.
ANL	АД80Н	'•Оставить знак произведения.
MOV	R7,A	;П7-знак произведения.
MOV	A,@R0	;А-байт Пор ММ.
ANL	A,#7FH	'•Исключение знака.
MOV	R6,A	'•Сохранили Пор ММ в R6.
MOV	A,@R1	;А-байт Пор МН.
ANL	A,#7FH	;
SUBB	A,#40H	'•Исключение смещения +40Н.
ADD	A,R6	;А=Пор ММ + Пор МН.
JNB	ACC.7,ULOOP3	
		;Если Пор ПР О.К.
SETB	C	;CY=1.
RET		;Если переполнение Пор ПР'СУ=1
ULOOP3:		
ORL	A,R7	/Вставка знака в байт Пор.
- 168
1.5. ПИД-регулятор на МК с использованием программ АПТ
	MOV	R7,A	;Н7-байт Пор ПР.
	MOV	A,@R0	/А-байт Пор ММ.
	JNB	ACC.7,UPER2	/Если ММ>0.
	INC	RO	
	INC	RO	
	MOV	A,@R0	
	CPL	A	
	ADD	A,#l	
	MOV	@R0,A	
	DEC	RO	
	MOV	A,@R0	
	CPL	A	
	ADDC	Ar#0	
	MOV	@R0,A	/Дополнили ММ.
	DEC	RO	/Восстановили R0.
UPER2:	MOV	a,@R1	/А-байт Пор МН.
	INC	Rl	
	INC	Rl	
	JB	ACC.7,ULOOP4	/Если МН<0.
	MOV	A,@R1	
	MOV	R4,A	
	DEC	Rl	
	MOV	a,@R1	
	MOV	R5,A	/Загрузили МН в R5,R4.
	DEC	Rl	/Восстановили R1.
	SJMP	UPER3	
ULOOP4:	MOV	a,@ri	
	CPL	A	
	ADD	A,#l	
	MOV	R4,A	
	DEC	Rl	
	MOV	a,@ri	
	CPL	A	
	ADDC	Ar#0	
	MOV	R5,A	/Дополнили и загрузили /МН в R5,R4.
	DEC	Rl	/Восстановили R1.
UPER3:	INC	RO	/Это для быстроты и удобства
	MOV	R3 Л0	
	MOV	R2 Л0	/Обнулили ст. биты ПР.
	MOV	Р6Л16	/Счётчик сдвигов.
-16»-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
UCYCLE1	CLR	C	
	MOV	A,R2	
	RLC	A	
	MOV	P2,A	
	MOV	A,R3	
	RLC	A	
	MOV	R3,A	
	MOV	A,R4	
	RLC	A	
	MOV	R4,A	
	MOV	A,R5	
	RLC	A	
	MOV	R5,A	;Сдвинули влево ПР.
	JNC	UPER4	/Если ст. бит МН=0.
	INC	RO	
	MOV	A,@R0	
	ADD	A,R2	
	MOV	R2ZA	
	DEC	RO	
	MOV	A,@R0	
	ADDC	A,R3	
	MOV	R3,A	
	JNC	UPER4	/Если нет заема.
	MOV	A,R4	
	ADDC	A,#0	
	MOV	R4,A	;Сложили ПР с МН.
UPER4:	DJNZ	R6,UCYCLE1	;Зацикливание.
	DEC	RO	;Восстановили R0.
	MOV	A,R3	
	JNB	ACC.7,UPER5	;Не нужно округлять.
	MOV	A,R4	
	ADD	A,#l	
	MOV	R4,A	
	MOV	A,R5	
	ADDC	A,#0	
	MOV	R5,A	/Округлили ПР.
UPER5:	MOV	A,R7	
	JNB	ACC.7,UPER6	/Не нужно дополнять ПР
	MOV	A,R4	
	CPL	A	
-170-
1.5. ПИД-регулятор на МК с использованием программ АПТ
	ADD	A,#l	
	MOV	R4,A	
	MOV	A,R5	
	CPL	A	
	ADDC	A,#0	
	MOV	R5,A	/Дополнили ПР.
UPER6:	MOV	A,R5	
	ORL	A,R4	
	JNZ	UCYCLE2	;Если МаноО.
	MOV	R7,A	;Обнуление Пор.
	SJMP	UPER7	
UCYCLE2	MOV	A,R5	
	XRL	A,R7	
	CLR	C	
	JB	ACC.7,UPER7	;Если явная нормализация,CY=0
	MOV	A,R5	
	ANL	A,#7FH	;Исключение старшего бита.
	ORL	A,R4	
	JZ	UPER7	;Если неявная нормализация.
	MOV	A,R4	
	RLC	A	
	MOV	R4,A	
	MOV	A,R5	
	RLC	A	
	MOV	R5,A	;Ман сдвинута влево.
	MOV	A,R7	/A-Пор ПР.
	ANL	A,#7FH	/Исключение знака.
	SETB	C	;CY=1.
	JZ	UPER7	/Если Пор-min.
	DEC	R7	
	SJMP	UCYCLE2	/Зацикливание. /ПР нормализовано.
UPER7:	JNC	ULOOP5	/Если Пор О.К.
	RET		/Если ошибка Пор,СУ=1.
ULOOP5:	MOV	A,R7	
	MOV	(BRO, A	
	INC	RO	
	MOV	A,R5	
	MOV	(BRO,A	
	INC	RO	
	MOV	A,R4	
171 —
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
MOV	@R0,A	/ПР записано.
DEC	RO	
DEC	RO	/Восстанавливаем RO.
RET END UDPZ3.		/Успешный BHXOflzCY=0
CDPZ3:
/Подпрограмма преобразования
/целого двоичного 2-байтного числа
/в число с плавающей точкой.
/Входные параметры: R0 - адрес МлБ
/целого числа,R1 - адрес рез-тата.
/Используются регистры к, PSW, R3,
	/R2.		
	MOV	A,@R0	
	MOV	R2,A	
	INC	RO	
	MOV	A,@R0	
	MOV	R3,A	/Поместили число в R3,R2.
	DEC	RO	/Восстановили RO.
	MOV	@R1,#5OH	/Поместили начальный порядок в память
	MOV	A,R3	/A-СтБ Ман.
	ORL	A,R2	
	JNZ	CCONT	/Если мантисса не равна нулю.
	MOV	@R1,A	/Обнуление порядка.
CEND:	INC	R1	
	MOV	A,R3	
	MOV	@R1,A	
	INC	R1	
	MOV	A,R2	
	MOV	@R1,A	/Записали мантиссу.
	DEC	R1	
	DEC	R1	/Восстановили R1.
	RET		
CCONT:	MOV	A,R3	/А-СтБ Ман.
	JB	ACC.7,CEND	/Если число нормализовано.
	CLR	C	
	MOV	A,R2	
	RLC	A	
	MOV	R2,A	
	MOV	A,R3	
- 172-
1.5. ПИД-регулятор на МК с использованием программ АПТ
RLC	А
MOV	R3 , А
DEC	@R1
SJMP	CCONT
;END CDPZ3.
.END
/Мантисса R3, R2 сдвинута влево.
/Уменьшили порядок.
/Зацикливание.
Программа снабжена достаточным количеством комментариев, поэто-
му не требует детального описания. Первые 4 команды (сразу после метки
SS3 :) настраивают порты 0 и 1 в квазидвунаправленный режим, аналогич-
ный имеющемуся по умолчанию у портов 1...3 стандартных микроконт-
роллеров семейства х51. Далее в регистры-защёлки портов заносятся все 1,
после чего происходит либо переход на отладочную программу (если в на-
чале строки с командой LJMP SS4, стоящей непосредственно перед мет-
кой SS31:, стоит исключающая эту команду точка с запятой), либо на ос-
новную программу (если точки с запятой нет). При измерении сигнала с
АЦП осуществляется усреднение по 256 измеренным результатам. Вывод
информации в AD420 осуществляет подпрограмма AD420E, данные для
вывода находятся в регистрах R5R4. Всё остальное в программе очевидно.
Отмечу, что в программе отсутствуют проверки бита (флага) переноса
после выполнения программ сложения и умножения, хотя, по-хорошему,
эти проверки нужно делать и прерывать вычисления с остановкой про-
граммы и выводом какой-либо информации (зажиганием светодиода, со-
единённого с одной из линий порта Р1), если бит переноса после какого-
либо сложения или умножения установится в 1.
1.5.5.	Отладка аппаратной части устройства
Отладка устройства осуществляется следующим образом. Базу тран-
зистора VT1 отсоединяют от вывода 18 DA3 и через резистор 2.4 кОм со-
единяют с шиной +12 В. Вывод 18 DA3 соединяют с общим проводом че-
рез резистор сопротивлением 1 кОм ±1%. Вход In 1 АЦП DA1 отсоединяют
от делителя R1R2 с движком переменного резистора сопротивлением
5... 10 кОм, включённого между общим проводом и шиной 4-5 В.
Далее формируют отладочную программу — в приведённой выше про-
грамме в начале стоящей непосредственно перед меткой SS31: строки с
командой LJMP SS4 ставят исключающий эту команду символ коммента-
рия (точку с запятой), транслируют программу и загружают её в микрокон-
троллер. Далее подают питающее напряжение на устройство.
Отладочная программа осуществляет непрерывно повторяемое после-
довательное считывание сигнала с АЦП DA1 и выдачу результата этого
считывания в ЦАП DA3. Следовательно, перемещая движок переменного
— 173 —
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
резистора, с которым соединён вход Ini АЦП DA1, мы должны увидеть
синхронное изменение сигнала на выводе 18 ЦАП DA3. Минимальному
сигналу на входе АЦП должно соответствовать напряжение О В на выводе
18 ЦАП, максимальному — примерно 1.25 В. Если при подаче напряжения
питания в устройство так оно и происходит, а на выходе DA2 напряжение
находится в пределах 4.9...5.1 В, то DAI, DA2, DA3 и DD1 функционируют
правильно.
Напряжение на эмиттерном переходе VT1 при подаче напряжения пи-
тания должно быть в пределах 0.6...0.8 В, а на резисторе R3 — 0.1... 1 В, в за-
висимости от рст транзистора VT1. Величину рст можно оценить, разделив
падение напряжения на резисторе R3 (в вольтах) на 0.005. Так, падению
напряжения 0.1 В соответствует рст, равное 0.1/0.005 = 20, и т. д. VT1, уста-
новленный на пластине упомянутой выше площади, должен заметно
греться (до 50...80°).
1.5.6.	Окончательный запуск устройства
Если операции по отладке аппаратных средств прошли так, как описа-
но в предыдущем подразделе, отладку аппаратных средств можно считать
завершённой и приступить к окончательным процедурам. Снимите пита-
ние с устройства. Восстановите соединение базы VT1 с выходом DA3, уда-
лив резисторы, соединявшие во время отладки базу с шиной +12 В, а вы-
ход DA3 — с общим проводом. Отсоедините вход Ini АЦП DA1 отдвижка
подстроечного резистора и подключите его к точке соединения резисторов
R1 и R2 (подстроечный резистор также исключите из схемы). Восстанови-
те основную программу — уберите точку с запятой в начале стоящей не-
посредственно перед меткой SS31: строки с командой LJMP SS4, от-
транслируйте программу и загрузите её в микроконтроллер.
Подайте питающее напряжение на устройство и контролируйте паде-
ние напряжения на резисторе R3. Сначала вы должны увидеть, что вели-
чина этого напряжения в течение первых 30...60 с практически дойдёт до
значения, полученного на этапе отладки аппаратных средств при соедине-
нии базы транзистора VT1 с шиной +12 В через резистор 2.4 кОм. Затем
это напряжение будет снижаться (может даже дойти до 0 В и в течение не-
которого времени оставаться нулевым), после чего снова будет возрастать.
Однако величина напряжения второго, третьего и последующих (если они
будут наблюдаться) максимумов будет всё ниже, и затем напряжение вый-
дет на установившийся режим. Если описанных колебаний (от максимума
сигнала на R3 до минимума и обратно) будет больше 3—4, то система неус-
тойчива, и необходимо уменьшать коэффициент усиления KU в разделе объ-
явления констант и переменных программы (там сейчас стоит 5). Если
система выходит на установившееся значение падения напряжения на R3
-174-
1.6. Краткие выводы
без единого переколебания, то коэффициент усиления мал, и его надо уве-
личивать. Изменение коэффициента усиления в данном примере осущест-
вляется изменением соответствующей константы в программе, си пере-
трансляцией и перезашивкой в микроконтроллер.
Устройство, собранное по приведённой схеме автором данной книги,
обеспечило долговременное поддержание температуры пластины с уста-
новленным на ней датчиком с точностью чуть выше 0. ГС. Для дальнейше-
го повышения точности поддержания температуры необходимо более точ-
но подобрать постоянные времени интегратора и дифференциатора (вер-
нее, длительность периода квантования). Также необходимо иметь в виду,
что терморезистор R2 и транзистор VT1 должны быть размещены как мож-
но ближе друг к другу, так как увеличение расстояния между ними приво-
дит к возрастанию времени задержки между изменением регулирующего
воздействия и реакцией на это изменение термодатчика регулятора, что
ухудшает параметры регулятора.
1.6. Краткие выводы
Итак, мы завершили главу, посвящённую программам арифметики с
плавающей точкой. Подведём итоги. Для начала мы вспомнили различные
варианты представления знаковых двоичных чисел, как целых, так и дроб-
ных, проанализировали особенности как самой арифметики, так и чисел
ограниченной точности, вспомнили правила округления и оценили пог-
решности, возникающие при симметричном и несимметричном округле-
нии. Мы познакомились с такими понятиями, как «диапазон представле-
ния чисел» и «значность чисел».
Мы рассмотрели два различных формата, используемых для представ-
ления в микроконтроллерных системах чисел с плавающей точкой, и выбра-
ли в качестве основного трёхбайтный формат, когда число хранится в памя-
ти микроконтроллерной системы в виде последовательности трёх байтов,
размещённых в порядке возрастания адресов памяти. Первый байт числа в
старшем бите содержит знак мантиссы 5М и смещённый порядок (смещение
равно 6410 = 4016), а два остальных байта — СтБ и МлБ мантиссы.
Диапазон представления абсолютных величин ненулевых чисел в этом
случае:
0.27-10-19 < |Л| S0.92-1019.
Граничная относительная ошибка такого представления не превышает
величины
8Г < 2“l6+1 ~ 0.310"4.
-175-
Глава 1. АРИФМЕТИКА С ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
В большинстве случаев практического применения арифметики с пла-
вающей точкой нет особой необходимости в использовании форматов,
обеспечивающих повышенную точность, поскольку в микроконтроллер-
ных системах точность исходной информации, как правило, ограничена
классом точности первичных датчиков входных сигналов и составляет
0.1...0.05%, что заведомо ниже, чем точность представления чисел в трёх-
байтном формате.
Далее в этой главе нами были рассмотрены подпрограммы, реализую-
щие сложение, умножение и деление чисел с плавающей точкой. (Вычита-
ние реализуется умножением вычитаемого на минус единицу с последую-
щим сложением с уменьшаемым.) Сложение и умножение (быстрая вер-
сия) занимают в среднем 150... 180 тактов микроконтроллера или
150... 180 мкс на 12-мегагерцовом стандартном контроллере семейства х51.
Операция деления осуществляется в три с лишним раза медленнее.
При использовании контроллеров с более быстрым ядром время вы-
полнения этих подпрограмм, естественно, уменьшается. Самые быстрые
из имеющихся на момент написания данной книги микроконтроллеры х51
с однотактным RISC-подобным ядром произведут эти операции примерно
в 20 раз быстрее (7...9 мкс на умножение и 25...27 мкс на деление).
Среди рассмотренных нами подпрограмм преобразования чисел были
программа конверсии трёхбайтного формата чисел с ПТ в двоично-десяти-
чное представление (она позволяет отображать информацию на дисплее в
привычной для человека десятичной системе) и программа, которая пре-
образует в формат чисел с ПТ целые числа, получаемые микроконтролле-
ром в ходе опроса подключенных к нему первичных датчиков.
И наконец, мы познакомились с программами для расчёта значений
элементарных (алгебраических и некоторых трансцендентных) функций с
помощью вышеупомянутых подпрограмм сложения, умножения и деле-
ния чисел с плавающей точкой в трёхбайтном формате. Для этих «расчёт-
ных» программ были подробно описаны алгоритмы работы и приведены
числовые таблицы, позволяющие проверить правильность их функциони-
рования. Используя эти программы в качестве образца, читатель сможет
написать свою собственную программу для расчёта любой требуемой фун-
кции.
Завершает данную главу пример использования рассмотренных под-
программ в «практической» программе ПИД-регулятора на основе микро-
контроллера 51-го семейства P89LPC915 фирмы Philips. В последующих
главах книги приведён ряд примеров аппаратной и программной реализа-
ции различных устройств с использованием микроконтроллеров, что даёт
читателю возможность глубже изучить их практические возможности и
методы их программирования.
—176—
Глава 2. 1001-е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
2.1.	Описание устройства
2.1.1.	Введение
«1001-е зарядное устройство» — под таким названием в одном из жур-
налов «Схемотехника» за 2000 г. была опубликована моя статья, в которой
я описал, как должна быть реализована конструкция, позволяющая заря-
жать никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы боль-
шими токами, сокращающими время заряда до 1 часа. К сожалению, от-
сутствие времени не позволило мне тогда отмакетировать подобное уст-
ройство, и я ограничился лишь достаточно «сырой» схемой, которая, на
мой взгляд, была в состоянии выполнить требуемые действия. Я надеялся,
что кто-нибудь из читателей сумеет нужным образом доработать эту конс-
трукцию. Но, увы, этого не произошло. Более того, за несколько прошед-
ших после той публикации лет не появилось и серийно производимых уст-
ройств, реализующих подобные алгоритмы. Поэтому я постарался выбрать
время и завершить разработку, описание которой читатели найдут в насто-
ящей главе.
Прежде чем говорить о самом устройстве, необходимо подробно рас-
сказать о различных способах заряда никель-кадмиевых (NiCd) и никель-
металлогидридных (NiMH) аккумуляторов.
2.1.2.	Способы заряда NiCd- и NiMH-аккумуляторов
Самый простой (и надёжный) из них — это заряд малым током. Под
малым током понимают зарядный ток (в амперах), численно равный 0.1
от ёмкости аккумулятора в ампер-часах. В литературе этот способ часто
называют нормальным зарядом или зарядом с током величиной 0.1 С
(С — от «capacity», ёмкость). Как нетрудно сообразить, для аккумулятора
с ёмкостью 700 мА-ч ток 0.1С равен 70 мА, для 2.1 А-ч— 210 мА и т. д.
Именно такими токами (50... 150 мА) и заряжают аккумуляторы широко
— 177 —
Глава 2. 1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
распространенные зарядные устройства типов ЗУ-01, ЗУ-01 М, ЗУ-80 и им
подобные.
У подобного способа есть минимум два достоинства. Первое — это де-
шевизна (стоимость упомянутых зарядных устройств от 70 до 150 рублей).
Второе — безопасность для аккумуляторов, поскольку практически все
производимые сегодня аккумуляторы рассматриваемых классов позволя-
ют осуществлять заряд током 0.1 С неопределенно долго без риска повре-
дить аккумулятор. Поэтому, если забыть о заряжаемом аккумуляторе и он
простоит под зарядкой несколько суток — ничего страшного, из строя он
не выйдет (что, увы, не всегда можно сказать о зарядном устройстве).
Но у способа заряда 0.1С есть и один недостаток, являющийся прямым
следствием вышеупомянутых достоинств. Время заряда составляет обычно
14... 16 часов, и этот срок зачастую оказывается чересчур долгим. Поэтому
такой способ не стал доминирующим.
Второй часто применяемый сегодня способ заряда — быстрый заряд
(вернее, относительно быстрый). Алгоритм такого заряда — заряд током
0.2...0.3 С в течение 5...6 часов с последующим дозарядом (без контроля
времени, вплоть до выключения устройства) безопасным током 0.1 С.
Именно таков принцип работы предлагаемых в большом количестве ки-
тайских зарядных устройств для быстрого заряда.
Ещё один алгоритм быстрого заряда — заряд током 0.2...0.3 С до того
момента, когда падение напряжения на заряжаемом аккумуляторе достиг-
нет некоторого наперед заданного значения. Но поскольку аккумуляторы
даже от одного производителя часто имеют заметно различающиеся значе-
ния напряжений, соответствующих уровню 100%-го заряда (а уж аккуму-
ляторы от разных производителей — тем более), этот алгоритм также не
получил широкого распространения.
Устройства «быстрого» заряда частично избавлены от недостатка,
свойственного устройствам, заряжающим аккумуляторы током 0.1 С. Вре-
мя заряда сокращено примерно втрое (т. е. до 5...6 часов). Однако и это
слишком долго. Если вы собираетесь использовать заряжаемые аккумуля-
торы для питания фотоаппарата, то за эти несколько часов, допустим, экс-
курсия, которую вы хотите заснять, может закончиться. Так что всё равно
вам придётся заряжать аккумуляторы в ночное время накануне, а в этом
случае, что 5, что 15 часов — роли не играет.
Третий способ — скоростной заряд током 1С. Для аккумулятора
с ёмкостью 700 мА ч ток 1С равен 700 мА, для 2.1 Ач — 2100 мАи т. д. Вре-
мя заряда таким током — всего 1 час или чуть-чуть более. Однако подоб-
ные токи уже не являются безопасными для аккумуляторов, и при скоро-
стном заряде зарядное устройство должно контролировать целый ряд
параметров: температуру аккумулятора, падение напряжения на нём и вре-
- 178-
2.1. Описание устройства
мя заряда. Увы, это заметно усложняет конструкцию, в связи с чем подоб-
ные устройства пока ещё практически не производятся серийно.
И в завершение необходимо упомянуть ещё один способ — струйный
заряд. Обычно он применяется в случаях, когда аккумуляторы оказывают-
ся подзаряжающим напряжением гораздо более 14... 16 часов. Это типично
для систем хранения данных или систем аварийного освещения. В подоб-
ных случаях ток заряда выбирается на уровне 0.03...0.05С. Рассматривае-
мый способ очень похож на первый из упомянутых выше способов (нор-
мальный заряд). Различие состоит в том, что заряд в системах хранения
данных и аварийного освещения осуществляется не во внешнем зарядном
устройстве, а от источника основного питания этих систем, и в штатном
режиме работы аккумуляторы из упомянутых систем не извлекаются. Кро-
ме того, при струйном заряде ток ещё в 2...3 раза меньше, чем при нор-
мальном.
В Табл. 2.1 перечислены наиболее распространенные способы заряда
NiCd- и NiMH-аккумуляторов.
Таблица 2.1, Способы заряда NiCd- и NiMH-аккумуляторов
Основные параметры	Методы заряда					
	Нормальный	Быстрый		Скоростной		Струйный
	Отключение вручную	Отключение по таймеру	Отключе- ние по до- стижении заданного напряжения	Отключе- ние по сни- жению на- пряжения на 10...20 мВ (AV-заряд)	Отключение при росте температуры свыше 1°С/мин (АТ-заряд)	Без отключения
Время заряда [ч]	14...16	5...8	5...8	1...2	1...2	30 и более
Ток заряда	0.1С	0.2...0.3С	0.2...0.3С	0.5...1С	0.5...1С	0.03...0.05С
Степень заряда ба- тареи [%]	до 120	до 120	до 120	110...120	100...110	120
2.1.3.	Подробнее о скоростном заряде NiCd- и NiMH-
аккумуляторов
Рассмотрим более подробно, как должны быть реализованы устройства
заряда током 1С.
На Рис. 2.1 приведены типовые зарядные характеристики никель-кад-
миевых аккумуляторов фирмы GP (типовые зарядные характеристики ак-
кумуляторов других производителей совершенно такие же). По оси абс-
цисс отложена величина заряда аккумулятора (в процентах от номиналь-
- 179 -
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
ной ёмкости), а по оси ординат — падение напряжения на аккумуляторе в
процессе заряда. На рисунке приведены три зависимости — для токов за-
ряда 0.1С, 0.5С и 1С.
Рис. 2.1. Кривые заряда NiCd-аккумуляторов.
Обратите внимание на следующее обстоятельство. На зарядных харак-
теристиках вблизи 100%-ной ёмкости отчетливо заметен «горб», величина
которого обычно составляет не менее 20...50 мВ. При этом величина тако-
го горба максимальна для тока 1С и снижается в несколько раз по мере
снижения зарядного тока.
Именно наличие упомянутого «горба» позволяет в большинстве случа-
ев легко определить момент достижения полного заряда аккумулятора.
Этот момент соответствует снижению падения напряжения на аккумуля-
торе на 10...20 мВ в сравнении с максимумом. При этом заряд на аккуму-
ляторе примерно на 20% больше его номинала.
Очевидно, что если ваше зарядное устройство может контролировать
падение напряжения на заряжаемом аккумуляторе и определять момент,
когда оно снизится на 20 мВ в сравнении с максимумом, то сигнал, фор-
мируемый в этот момент, должен отключать заряд большим током. Значе-
ние 20 мВ соответствует зарядному току 1С. Для меньших токов заряда ве-
личина снижения должна быть выбрана меньшей. При токах 0.1...0.3С она
становится сопоставимой с шумами, в связи с чем подобный критерий за-
ряда не может быть использован при заряде малыми токами.
На Рис. 2.2 приведены типовые зарядные характеристики никель-ме-
таллогидридных аккумуляторов всё той же фирмы GP. Здесь нужно обра-
тить внимание на следующее обстоятельство. Структура кривых схожа с
приведёнными на Рис. 2.1, однако величина «горба» заметно меньше. Оче-
видно, что величину снижения напряжения в сравнении с максимумом
— 180 —
2.1. Описание устройства
Рис. 2.2. Кривые заряда NiMH-аккумуляторов.
для определения момента завершения заряда током 1С стоит выбирать на
уровне 10... 15 мВ. Соответственно для меньших токов её необходимо вы-
брать ещё меньшей. При этом заряд током, меньшим, чем 0.5С, для скоро-
стного заряда не рекомендуется. В общем логично: какой же это скоро-
стной заряд, если ток заряда менее 0.5С?
Упомянутый способ, характеризующийся завершением заряда в мо-
мент снижения напряжения на аккумуляторе на 10...20 мВ в сравнении с
максимумом, получил в англоязычной литературе название Negative
Delta V или сокращённо NDV. В отечественной литературе подобный спо-
соб именуют способом AV-заряда или способом отрицательного AV-заря-
да—кому как нравится. Название способа однозначно отражает его
суть — отключение зарядного тока в момент небольшого снижения напря-
жения на аккумуляторе в конце заряда. Ещё раз напомню, что речь идёт
только о никель-кадмиевых (NiCd) и никель-металлогидридных (NiMH)
аккумуляторах.
Вследствие быстроты отклика способ AV-заряда хорошо использовать
для определения времени конца заряда монолитных батарей, собранных
из нескольких последовательно включённых одиночных аккумуляторов.
Правда, при этом нужно иметь в виду, что входящие в состав батареи акку-
муляторы должны быть согласованы по ёмкости, причём не только по но-
минальной, но и по реальной — последняя у одинаковых по номиналу ак-
кумуляторов может различаться от образца к образцу до 20%. Если при
сборке батареи входящие в её состав аккумуляторы будут различаться по
реальной ёмкости, снижение напряжения в конце заряда на одном из ак-
кумуляторов будет маскироваться ростом на другом, в результате чего упо-
мянутый «горб» окажется размытым. Согласованные аккумуляторы обес-
— 181 —
Глава 2. 1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
печат синхронное снижение напряжения на каждом, в результате чего мо-
мент завершения заряда может быть четко выделен.
Ещё одно преимущество способа AV-заряда проявляется при попытке
зарядить частично или полностью заряженные аккумуляторы. При уста-
новке подобного аккумулятора в зарядное устройство, реализующее алго-
ритм скоростного AV-заряда, падение напряжения на таком аккумуляторе
сначала, как обычно, возрастает, а затем, спустя несколько минут (в зави-
симости от степени разряженности аккумулятора), падает. Таким образом,
исключается перезаряд аккумулятора, приводящий при заряде большим
током к деградации его внутренних электродов.
Существует ещё один способ скоростного заряда. В его основе лежит
известное свойство аккумуляторов разогреваться по мере приближения к
состоянию 100%-го заряда. Пока запасённая аккумулятором энергия дале-
ка от максимума, его температура остаётся неизменной. Когда уровень за-
ряда достигнет примерно 70%, скорость поглощения аккумулятором энер-
гии снижается, и её излишки нагревают корпус аккумулятора тем сильнее,
чем меньше способность аккумулятора к её поглощению. К моменту до-
стижения 100% заряда скорость разогрева аккумулятора достигает значе-
ний 0.8... Г/мин. что является критерием завершения заряда.
Таким образом, если зарядное устройство (или сам аккумулятор) имеет
термодатчик, а также узел, способный измерять скорость изменения тем-
пературы этого датчика, и может зафиксировать момент достижения зна-
чения 0.8... 1°/мин, то сигнал, формируемый в этот момент, должен отклю-
чать заряд большим током.
Подобный способ получил название способа ЛТ-заряда. При этом в от-
личие от способа AV-заряда уровень заряда составляет 100% от номиналь-
ной ёмкости, т. е. риск перезаряда аккумулятора практически полностью
исключен. Но у метода есть очевидный недостаток: в составе зарядного ус-
тройства должен быть датчик температуры аккумулятора, а это усложняет
и схему устройства, и его конструктивное исполнение. Поэтому подобные
зарядники всё ещё редкость.
После завершения заряда большим током, вне зависимости от того,
использовался ли способ AV-заряда или АТ-заряда, аккумуляторы с целью
компенсации саморазряда рекомендуется дозарядить малым током
(0.1...0.2С). Время дозаряда — 1...2 часа. Однако это требование, которое
без каких-либо комментариев можно встретить у всех производителей ак-
кумуляторов, весьма противоречиво. С одной стороны, практически все
они провозглашают возможность заряжать производимые ими аккумуля-
торы током 0.1С сколь угодно долго, десятки часов. С другой стороны, при
скоростном заряде аккумулятор запасает заряд, составляющий 100... 120%
от номинала, и осознать, о каком дозаряде идёт речь, весьма трудно. Мне,
во всяком случае, понять это без дополнительных разъяснений не удалось,
- 182 —
2.1. Описание устройства
а последние, увы, отсутствуют. Из всего сказанного я сделал вывод, чго
после завершения заряда током 1С нужно переключить аккумулятор на
дозаряд током 0.05...0.1С и держать его в таком состоянии вплоть до извле-
чения из зарядного устройства. При этом аккумулятор может быть исполь-
зован в любой момент, в том числе и сразу после переключения с заряда
большим током на заряд малым током.
И последнее, что необходимо отметить: в процессе заряда большим то-
ком необходимо контролировать температуру аккумулятора и ни в коем
случае не давать ей превысить 55°С (некоторые производители допускают
для своих изделий 60°С). Таким образом, это последнее замечание должно
окончательно убедить нас в необходимости иметь в составе устройства за-
ряда большим током термодатчик, контролирующий температуру заряжа-
емого аккумулятора.
2.1.4.	Характеристики разряда NiCd- и NiMH-аккумуляторов
Для никель-кадмиевых аккумуляторов крайне необходим полный пе-
риодический разряд. Если его не производить, на пластинах элементов
формируются крупные кристаллы, существенно снижающие ёмкость ак-
кумулятора. Этот феномен получил название эффект памяти. Для борьбы
с ним необходимо один раз в месяц производить так называемый конт-
рольно-тренировочный цикл (КТЦ) — полностью разряжать аккумулятор
током нормального разряда, а затем немедленно заряжать его.
Оставлять аккумуляторы в полностью разряженном состоянии катего-
рически не рекомендуется, так как при этом может произойти пере пол ю-
совка напряжения. Переполюсовка происходит при напряжениях на акку-
муляторе менее 0.2 В. При этом потенциал анода становится ниже потен-
циала катода. В таком состоянии элемент находится относительно
недолго, так как этот процесс связан с выделением водорода у анода. По
мере увеличения внутрикорпусного давления может сработать предохра-
нительный клапан, и часть внутреннего содержимого аккумулятора выде-
лится наружу. После этого аккумулятор, увы, придёт в негодность.
С упомянутым выше током нормального разряда не всё столь просто,
как кажется. Для никель-кадмиевых аккумуляторов нормальным разряд-
ным током является и ток величиной 1 С, и 0.1С. Но последний характери-
зуется более глубоким разрядом аккумулятора, и с этой точки зрения он
предпочтительнее для проведения КТЦ. С другой стороны, время разряда
током 0.1 С длится до 10 часов, что, как правило, слишком долго. Поэтому
выбор тока разряда определяется предпочтениями разработчика.
Величина напряжения, принимаемого за уровень полного разряда, для
никель-кадмиевых аккумуляторов составляет 1 В для тока разряда 0.1С и
0.9 В для разрядного тока 1С и более.
- 183-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
У никель-металлогидридных аккумуляторов эффект памяти выражен го-
раздо слабее, чем у никель-кадмиевых. Однако он всё-таки присутствует. По-
этому для них также рекомендуется периодически осуществлять КТЦ. Сооб-
ражения, из которых нужно выбирать разрядный ток и пороговое напряже-
ние завершения разряда, те же, что и для никель-кадмиевых аккумуляторов.
Как упоминалось, после завершения полного разряда аккумуляторы
немедленно следует зарядить. При этом рекомендуется сначала заряжать
их небольшим током, величиной 0.1...0.2С (иногда в литературе его назы-
вают инициирующим током), и только спустя несколько минут переклю-
чаться на заряд током 1С.
Рис. 2.3. Реальная зависимость напряжения
на заряжаемом аккумуляторе от времени заряда.
У некоторых аккумуляторов в начальный момент заряда большим током
происходит кратковременное снижение падения напряжения на них
(Рис. 2.3). Это снижение длится 1—2 минуты, после чего начинается рост на-
пряжения до достижения максимума, соответствующего 100%-му заряду ак-
кумулятора (см. Рис. 2.1,2.2). Из этого следует, что в первые 1—2 минуты
после начала заряда большим током ваше зарядное устройство, реализующее
алгоритм скоростного AV-заряда, не должно реагировать на снижение напря-
жения на аккумуляторе, даже если оно превысит заданные 15...20 мВ.
2.1.5.	Алгоритм работы устройства для скоростного AV-заряда
NiCd- и NiMH-аккумуляторов
Алгоритм работы устройства, реализующего скоростной AV-заряд ни-
кель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов, приведён на
Рис. 2.4.
Сначала устройство определяет, вставлен ли в гнездо ЗУ заряжаемый
аккумулятор, и если нет, то отслеживает момент установки аккумулятора в
-184-
2.1. Описание устройства
Рис. 2.4. Алгоритм работы устройства, реализующего скоростной AV-заряд.
— 185 —
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
ЗУ. Соответственно органы индикации, которыми могут быть два светоди-
ода (я выбрал диоды красного и зелёного свечения), должны отображать,
что устройство находится в ожидании установки аккумулятора. Пусть для
определённости этому состоянию соответствуют погашенные светодиоды.
Как только устройство обнаружило, что аккумулятор вставлен в гнездо,
оно тут же определяет, необходим ли предварительный разряд аккумулято-
ра. Обычно делают так, что эту информацию оно получает, опрашивая со-
стояние соответствующего тумблера. Выберем, что если он замкнут, то тре-
буется предварительный разряд, а если разомкнут, то необходимо только
зарядить аккумулятор.
При замкнутом тумблере включается соответствующая разрядная
цепь, и начинается разряд аккумулятора током 0.1...0.2С. О нахождении
устройства в этом режиме говорит состояние светодиодов индикации —
оба они, и красный, и зелёный, горят. Разряд продолжается до тех пор, по-
ка напряжение на аккумуляторе не снизится до 1 В. Когда это произойдет,
разрядная цепь отключится.
Как только разряд будет завершён, начнётся собственно цикл заряда
аккумулятора. Сначала включится соответствующая цепь, и в течение 1
минуты через аккумулятор будет пропущен инициирующий ток (0.1 С). За-
ряду током 0.1 С соответствует состояние, когда горит зелёный светодиод,
а красный погашен.
Спустя минуту после включения инициирующего тока цепь его про-
хождения отключается и включается цепь прохождения через аккумулятор
большого тока (1 С). Заряду током 1С соответствует состояние, когда горит
красный светодиод, а зелёный погашен.
В первые одну-две минуты заряда большим током устройство не конт-
ролирует напряжение на аккумуляторе. Затем, не изменяя величины заряд-
ного тока, оно начинает осуществлять контроль напряжения на аккумуля-
торе и его температуры. Помимо этого осуществляется контроль времени
заряда большим током. Процесс заряда большим током длится до тех пор,
пока либо не будет зафиксирован отрицательный AV-перепад (амплитудой
15 мВ), либо температура аккумулятора не достигнет 55°С, либо не закон-
чится отведённый лимит времени заряда (выберем его равным 140 мин.).
После отключения цепи заряда большим током снова включится цепь
заряда малым током и устройство перейдёт в режим дозаряда током 0.1 С.
При этом красный светодиод будет погашен, а горение зелёного индици-
рует, каким образом завершился заряд большим током. Если был зафикси-
рован отрицательный AV-перепад, то зелёный светодиод горит непрерыв-
но. При перегреве аккумулятора зелёный светодиод мигает с периодом
примерно 2 с, а если отключение произошло по достижении 140 минут, он
мигает с периодом примерно 8 с.
-186-
2.1. Описание устройства
Это состояние сохраняется вплоть до момента извлечения аккумулято-
ра из гнезда, после чего осуществляется переход в исходное состояние
(ожидание установки аккумулятора в ЗУ).
2.1.6.	Некоторые особенности построения программы зарядного
устройства
Описанный выше алгоритм предусматривает использование микро-
контроллера. Если устройство, реализующее этот алгоритм, будет иметь
только одно гнездо для заряжаемого аккумулятора, т. е. будет рассчитано
на работу только с одним аккумулятором, то написать программу, реализу-
ющую этот алгоритм, не составит особого труда никому, у кого есть за пле-
чами хотя бы две-три написанные и отлаженные оригинальные програм-
мы. Именно поэтому в упомянутой своей статье в «СХЕМОТЕХНИКЕ» за
2000 г. я не стал уделять особого внимания программе, ограничившись
лишь кратким описанием алгоритма.
Однако один заряжаемый аккумулятор — это мало. Как правило, их
требуется не менее двух. Поэтому лучше, если зарядное устройство будет
приспособлено для одновременной зарядки двух (или даже четырёх) акку-
муляторов. И вот здесь начинаются некоторые проблемы.
Если мы в устройстве используем один микроконтроллер, то на него
ложится нагрузка по обслуживанию двух (или четырёх) заряжаемых акку-
муляторов. Иными словами, он должен одновременно выполнять две (че-
тыре) совершенно независимые задачи. А подобная программа — это уже
не столь тривиальная вещь, как программа для обслуживания одного заря-
жаемого аккумулятора. В конце главы (см. подразд. 2.4.1) подробно описа-
на программа, которая была специально разработана Алексеем Фрунзе
под рассматриваемое в настоящей главе зарядное устройство, предназна-
ченное для одновременного заряда двух аккумуляторов. В упомянутой
программе микроконтроллер параллельно выполнял две независимые за-
дачи, корректно переключаясь с одной на другую. В том же подразделе
приведён и усовершенствованный под реальный микроконтроллер вари-
ант этой программы, в которой на выполнение каждой задачи отводилось
65 мс, после чего происходило переключение микроконтроллера на дру-
гую задачу, которая также выполнялась 65 мс, затем происходил возврат к
первой и т. д. В упомянутой программе в качестве независимых задач были
использованы тривиальные программки, осуществляющие «мигание» све-
тодиодов, соединённых с соответствующими линиями портов микроконт-
роллера. Как нетрудно догадаться, в программе зарядного устройства в ка-
честве этих независимых задач используются две программы, реализую-
щие алгоритм, описанный в предыдущем разделе.
- 187 —
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
Но и это ещё не всё. Поскольку микроконтроллер в ходе выполнения
алгоритма должен осуществлять измерение напряжений на двух аккумуля-
торах и на двух термодатчиках, а также отображать на индикаторе эти ре-
зультаты измерений (без отображения отладка экспериментального образ-
ца крайне сложна), нужно найти место в программе, где будут размещены
соответствующие подпрограммы. Причём если подпрограммы измерений
могли бы находиться каждая в своей независимой программе, то подпро-
грамма отображения, одновременно выводящая на индикатор данные из-
мерений на обоих аккумуляторах, не может находиться в той или иной не-
зависимой программе. Поэтому я поступил следующим образом. Микро-
контроллер осуществляет все измерения и отображения в каждом 16-м
цикле переключения с одной задачи на другую в теле самой подпрограммы
переключения. Поскольку длительность каждого цикла — 65 мс, то изме-
рения и вывод информации на индикатор происходят с интервалом при-
мерно в 16 х 65 мс = 1 с. Более высокое быстродействие для рассматривае-
мого устройства излишне.
2.1.7.	Принципиальная схема устройства для скоростного заряда
NiCd- и NiMH-аккумуляторов
Вышеописанный алгоритм необходим и достаточен для реализации
скоростного AV-заряда любого NiCd- или NiMH-аккумулятора. В не-
сколько упрощенном варианте он был описан в упомянутой моей статье
семилетней давности. Очевидно, что реализация алгоритма без использо-
вания микроконтроллера весьма затруднительна. Кроме того, для реализа-
ции этого алгоритма микроконтроллер должен иметь возможность изме-
рять напряжение и на аккумуляторе, и на термодатчике. Соответственно
если устройство предназначено для заряда двух аккумуляторов, то каналов
измерения напряжения должно быть четыре.
Далее, необходимы управляемые микроконтроллером цепи заряда ак-
кумулятора (аккумуляторов) токами 1С, 0.1С, цепи разряда, светодиоды
контроля режима работы и тумблеры задания предварительного разряда. В
экспериментальном устройстве крайне желательно иметь также многораз-
рядный цифровой индикатор, на котором отображались бы измеряемые
напряжения, — без этого отладка может оказаться весьма затруднительной.
Удовлетворяющая этим критериям схема устройства для заряда двух
аккумуляторов типоразмера ДА приведена на Рис. 2.5.
Основу её составляет микроконтроллер DD1 AT89S51 с АЦП DA3
ADS7816 и аналоговым мультиплексором DA2 ADG713. Последние две
микросхемы обеспечивают контроль напряжения на заряжаемых/разря-
жаемых аккумуляторах и на термодатчиках. Опорное напряжение 4.095 В
для АЦП формируется на делителе R27, R28.
-188-
11.5к
R5
4.3 к
|VT1
КТ3107Г
R3
1.5к
VT2
КТ3102Б
DA1
AD822
+9 В
-5 В
С1
0.1 мк
3
8
R7I
510
Ом
С2
0.1 мк
4
JJBaij^
R6
1.5 к
R8I
510|
Ом
R14
VT5 /
*КТ814А\
'5|DAlX
КТ3107Г
I VT10
1КТ3107П
R22
6.2 к I
R20
1.5 к
С80.1 мк
С11
10 мк
Ugl <-77 IN2
11 _ _LL inn
Ua2^T
Ug2<--
36 1
37 16
34 9
35 8
IN1
С1
С2
СЗ
С4
IN3
IN4
OUT1
OUT2
О1ГГЗ
О1ГГ4
VT4
1^3 KT825AM,
КГ3102Б
Uai Ugi л
G,f
R18
1.3 к
VT9
_КТ3102Б
^VD3
--КД503А
-5 В
R16 I
60м vVD4
КД503А
А1 :
А2
2
15
10
R274.7K noe<
,__।	R28 1 к
С510мк
8
СЗ
4 О.Нлк
2
3
Vref
+In
ADS
7816
C6 J-C7
ЮмкТ" 0.1 мк
----•—CZJ—
L____ R291 к
DA3
31
32
33
17
5
10
С4
0.1 мк
12
13
14
15
16
22
23
24
25
26
10____1_
JJ____2
12____3
13____4
14____5
15____6
16____7
17____8
31 11
32 12
33 13
34___14
35 15
36___16
37___17
22 23
23 24
24 25
25 26
26 27
27 28
-40
Р1.0		ЁА
Р1.1		
Р1.2		RST
Р1.3		
Р1.4		
Р1.5		
Р1.6		
Р1.7		
Р3.1		Х2
Р3.2		
РЗ.З	ю Q	
	о>	
Р3.4	£	
Р3.5		Х1
Р3.6		
Р3.7		
Р2.2		
Р2.3		
Р2.4		
Р2.5		
Р2.6	DD1	
Р2.7		
9
19
xcTF
10 мк
IN DA40UT
LM317L
R35
22 к
R36I
22 к!
R34
R32100 2400
R37 22K
R38 22K
HG1
НТ1610
Рис. 2.5. Принципиальная схема устройства скоростного заряда.
R39
100 к
40 С930ПФ
18 -_II__I
ZQ1
СЮ 30 пФ
2.1. Описание устройства
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
Микросхема DA4 (LM317L) вырабатывает напряжение 1.5 В, необхо-
димое для питания индикатора DD5 (НТ1610).
Переключатели S2 и S3 служат для информирования процессора о не-
обходимости предварительного разряда заряжаемого аккумулятора — при
замыкании на землю линии Р1.7 микроконтроллера в момент установки
аккумулятора 1 в соответствующее зарядное гнездо заряду будет предшест-
вовать разряд. Аналогично и для аккумулятора 2: чтобы он разряжался,
нужно в момент его установки в зарядное гнездо замкнуть на землю линию
Р2.7.
Заряд и разряд аккумулятора 1, а также индикацию состояния осу-
ществляют цепи, входящие в блок А1.
Заряд малым током осуществляет генератор тока на транзисторе VT6,
включает/отключает этот ток управляемый от микроконтроллера транзис-
тор VT8. Установка ВЫСОКОГО (1) уровня на линии Р1.5 микроконтрол-
лера разрешает прохождение через VT6 тока, равного 0.6 B/R15 (в данном
случае — примерно 100 мА). НИЗКИЙ (0) уровень на Р1.5 уменьшает этот
ток до единиц микроампер, т. е. фактически выключает VT6.
Разряд осуществляет генератор тока на транзисторе VT7, включает/от-
ключает этот ток управляемый от микроконтроллера транзистор VT9. Ус-
тановка ВЫСОКОГО уровня на линии Р1.4 микроконтроллера разрешает
прохождение через VT7 тока, равного 0.6 B/R16 (в данном случае — также
примерно 100 мА). НИЗКИЙ уровень на Р 1.4 уменьшает этот ток до еди-
ниц микроампер, т. е. фактически выключает VT7.
Несколько более сложной является цепь заряда аккумулятора боль-
шим током. Она состоит из генератора тока на транзисторе VT4 и операци-
онного усилителя DA1.2. Ток заряда равен отношению падения напряже-
ния на резисторе R7 (в данном случае — примерно 0.7 В) к сопротивлению
резистора в эмиттерной цепи VT4. Выбор резистора определяется положе-
нием движка сильноточного переключателя S1. Подключение резистора
R9 (0.91 Ом, 5 Вт) обеспечивает заряд током 0.8 A, R10 (0.7 Ом, 5 Вт) — то-
ком 1 A, R11 (0.47 Ом, 5 Вт) — током 1.5 A, R12 (0.39 Ом, 5 Вт) — током
1.8 A, R13 (0.3 Ом, 5 Вт) — током 2.2 А.
Величина падения напряжения на резисторе R7 задаётся подстроеч-
ным резистором R6. Включение/отключение тока в этой цепи обеспечива-
ется транзисторами VT1, VT2. Установка ВЫСОКОГО уровня на линии
Р1.6 микроконтроллера закрывает эти транзисторы, разрешая прохожде-
ние тока по цепи: плюс источника питания 4.9 В — один из резисторов в
эмиттерной цепи VT4 — собственно транзистор VT4 — аккумулятор
АСС1 — минус источника питания 4.9 В. НИЗКИЙ уровень на Р1.6 от-
крывает VT1, VT2, и последний шунтирует резистор R6. Правда, при шун-
тировании на R6 всё же остается небольшое падение напряжения, порядка
20...30 мВ. Чтобы это напряжение не вызвало прохождения нежелательно-
— 190 —
2.1. Описание устройства
го 20...50-миллиамперного тока, потенциал на верхнем (по схеме) выводе
резистора R7 должен быть на 50... 100 мВ выше, чем на объединённых вы-
водах резисторов R9...R13. Именно поэтому напряжение источника, кото-
рый заряжает аккумулятор большим током, выбрано равным 4.9 В, т. е. на
100 мВ меньше, чем напряжение на выходе 5-вольтового источника, пита-
ющего остальные цепи.
Описываемая цепь обеспечивает ступенчатое переключение токов за-
ряда при помощи S1. Если у кого-то возникнет желание более плавно пе-
реключать токи заряда, необходимо в каждом канале заряда установить уп-
равляемый от микроконтроллера ЦАП и соединить его выход с неинвер-
тирующим входом DA1.1. В этом случае можно исключить S1, оставив в
эмиттере VT4 только один одноомный резистор. Ток заряда будет опреде-
ляться отношением напряжения на выходе ЦАП к сопротивлению резис-
тора в эмиттере VT4 (1 Ом).
Кроме того, нужно ещё позаботиться о том, чтобы как-то вводить в
микроконтроллер значение тока заряда. Всё это заметно усложняет схему
устройства, ввиду чего мной был выбран её упрощенный вариант, с ис-
пользованием S1.
Индикаторные светодиоды VD5 (красный), VD6 (зелёный) управляют-
ся через соответствующие резисторы напрямую, от линий Р1.3 и Р1.2 мик-
роконтроллера.
В качестве термодатчика используется прямовключенный эмиттерный
переход транзистора VT5. Как известно, при постоянстве протекающего
через р-и-переход тока падение напряжения на нем линейно зависит от
температуры. Для большинства биполярных транзисторов крутизна пре-
образования составляет от 2 до 2.4 мВ/°С. При этом росту температуры со-
ответствует снижение падения напряжения на р-л-переходе, понижению
температуры — увеличение падения напряжения.
Ток через эмиттерный переход VT5 равен примерно 3 мА и определяет-
ся сопротивлением резистора R14. В программе при расчёте температуры я
использовал минимальное значение крутизны преобразования — 2 мВ/
градус. Это означает, что если падение напряжения на VT5 снизится на
20 мВ, то микроконтроллер будет считать, что температура возросла на
Ю°С. Реально, если коэффициент преобразования равен, например,
2.2 мВ/градус, рост будет составлять не 10, а 9 градусов. Но поскольку нам
нужно, чтобы нагрев аккумулятора не превысил заданной величины, луч-
ше пусть наша аппаратура будет несколько завышать результат измерения
в сравнении с истинным — в этом случае мы не рискуем перегреть аккуму-
лятор вследствие погрешностей измерений.
Контроль температуры с использованием VT5 осуществляется следую-
щим образом. В момент установки аккумулятора в гнездо микроконтрол-
лер измеряет (в милливольтах) падение напряжения на VT5 и запоминает
— 191 —
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
его. Далее, в процессе заряда аккумулятора микроконтроллер периодичес-
ки производит измерение напряжения на VT5, вычитает его из зафиксиро-
ванного в момент установки аккумулятора в гнездо и делит разность на 2.
Полученное значение и есть величина нагрева аккумулятора по отноше-
нию к температуре окружающей среды.
Перегревом считается снижение напряжения на VT5 в сравнении с
первоначальным на 60 мВ. Для микроконтроллера эта величина означает
возрастание температуры на 30 градусов. Таким образом, даже если воздух
нагрет до +30°С, 60-милливольтный спад даёт значение 30 + 30 = 60°С. Ре-
ально же значение температуры будет ниже из-за большего, чем 2 мВ/°С,
коэффициента температурного преобразования VT5. Кроме того, если
температура окружающей среды составит не +30°С, а +25°С, у нас оста-
нется ещё 5-градусный запас. Таким образом, выбранный способ измере-
ния температуры на аккумуляторе предельно прост и дёшев и при этом
вполне надёжно предохраняет аккумуляторы от перегрева.
Конструктивно термодатчик можно выполнить так, как описано в мо-
ей статье семилетней давности (Рис. 2.6).
Рис. 2.6. Конструктивное исполнение термодатчика.
Заряд и разряд аккумулятора 2, а также индикацию состояния осу-
ществляют цепи, входящие в блок А2, который полностью идентичен бло-
ку А1.
Блок питания особенностей не имеет — он содержит стабилизаторы
напряжения на +5 В и —5 В с допустимыми токами нагрузки до 500 мА и
стабилизатор напряжения +4.9 В с током нагрузки до 5 А (Рис. 2.7). Я ис-
пользовал трансформатор ТН50. Стабилизатор LT1083 установлен на ра-
диаторе площадью примерно 300 см2, стабилизаторы 7805 и 7905 — на ра-
диаторах площадью 100 см2.
Поскольку устройство содержит сильноточные цепи, монтаж его дол-
жен быть проведён достаточно аккуратно. Я это понял не сразу, когда об-
наружил, что зарядные токи 1.5 А и выше создают сильные помехи АЦП
(десятки милливольт), приводящие к ложным срабатываниям микроконт-

2.1. Описание устройства
Рис. 2.7. Блок питания устройства скоростного заряда.
роллера в процессе заряда большим током. При этом измерения с помо-
щью внешнего вольтметра (Щ300) показали, что реальные шумы на заря-
жаемом аккумуляторе не превышают 1 мВ. Так что происхождение этих
помех — результат неудачного монтажа.
К сожалению, перемонтировать устройство у меня уже не было ни вре-
мени, ни сил, поэтому его экспериментальное исследование я проводил на
токах заряда, меньших 1.5 А. С учётом появившегося опыта советую при
повторении устройства придерживаться следующих рекомендаций.
Минусовые выводы гнезд обоих аккумуляторов должны быть соедине-
ны проводником минимально возможного сопротивления. Точка этого со-
единения должна являться «меккой заземления» — к ней отдельными про-
водами, не пересекающимися в других точках, должны сходиться провод-
ники земли от АЦП с мультиплексором, от микроконтроллера с
индикатором, переключателями S2 и S3 и элементами обвязки, от блока
А1 и от блока А2 (т. е. 4 провода). Сюда же, в эту точку, должны приходить
земли от стабилизаторов питания, причём эти последние соединения (с
землями стабилизаторов) также должны иметь минимальное сопротивле-
ние. С целью выполнения последнего требования эти соединения нужно
выполнить многожильным проводом диаметром не менее 1...1.5 мм и дли-
ной не более 5... 10 см.
Транзисторы VT4, VT6 и VT7 каждого блока должны быть установлены
на общем (для них всех) радиаторе площадью примерно 300 см2. Посколь-
-193-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
ку у всех этих транзисторов коллекторы соединены с корпусом и по схеме
коллекторы всех этих транзисторов объединены, то устанавливать на об-
щем радиаторе их можно без изолирующих прокладок. Радиатор транзис-
торов VT4, VT6 и VT7 первого блока не должен иметь электрический кон-
такт с радиатором транзисторов VT4, VT6 и VT7 второго блока.
2.2.	Наладка устройства
2.2.1.	Имитатор напряжения на аккумуляторах и термодатчиках
На Рис. 2.8 приведена схема отладочного устройства, имитирующего
напряжения на заряжаемых аккумуляторах и на термодатчиках. В качестве
резисторов R2 и R6 используются сдвоенные переменные резисторы с ли-
нейной зависимостью сопротивления от угла поворота движка резистора.
В точках Б и Г формируются напряжения 0.7...2.2 В (именно те, которые
обычно бывают на аккумуляторах в процессе их заряда или разряда), в точ-
ках А и В — на 550...650 мВ выше, чем в точках Б и Г соответственно.
Рис. 2.8. Имитатор напряжения на аккумуляторах и термодатчиках.
Необходимость использовать для отладки подобное устройство проис-
текает из того, что реальный процесс заряда занимает один-два часа, и ес-
ли в монтаже что-либо не так, то вам придётся произвести несколько цик-
лов запуска устройства. А это потребует неоправданно много времени на
отладку. Использование же отладочного устройства позволит быстро сма-
— 194 —
2.2. Наладка устройства
котировать все возможные варианты поведения заряжаемых аккумулято-
ров и проверить правильность отработки микроконтроллером всех предус-
мотренных вариантов заряда.
Выводы 3, 6, 11 и 14 DA2 нужно сначала отсоединить от блоков А1 и
А2. Далее вывод 3 DA2 должен быть соединён с точкой Б имитатора,
вывод 6 DA2 — с точкой В имитатора, вывод 11 DA2 — с точкой Г имитато-
ра, вывод 14 DA2— с точкой А имитатора. Такое соединение имитирует
подключение обоих каналов зарядного устройства к плюсовым выводам
заряжаемых аккумуляторов и к эмиттерам транзисторов термодатчиков.
Вращение движков резисторов R2 и R6 позволяет имитировать изменение
напряжения на аккумуляторах в процессе работы с ними, а резисторов R3
и R7 — имитировать нагрев термодатчиков (уменьшение падения напря-
жения на каждом из этих резисторов на 2 мВ эквивалентно нагреву термо-
датчика на ГС).
2.2.2.	Отладка устройства по постоянному току
Отсоедините нижние (по схеме) выводы резисторов R2, R20 и R24 обо-
их блоков А1 и А2 от выводов микроконтроллера и соедините их все с об-
щим проводом, отключив таким образом все цепи заряда и разряда обоих
аккумуляторов. Соединения с общим проводом лучше осуществить через
нормально замкнутые контакты кнопочных переключателей (по переклю-
чателю на каждый резистор). Установите вместо аккумуляторов резисторы
типа С5-16 мощностью 5 Вт и сопротивлением 0.1...0.5 Ом.
Не устанавливая микроконтроллер с программой в панельку, подайте
на схему питание и установите движки переменных резисторов имитатора
R2 и R6 в такое положение, чтобы напряжения в точках Б и Г были макси-
мальными (более 2 В). Установите движки переменных резисторов имита-
тора R3 и R7 в положение, когда напряжения в точках А и В также будут
максимальными. Подстроечным резистором R27 установите на выводе 1
DA3 напряжение, равное 4.090...4.095 В, а резистором R32 на выходе
DA4— 1.55...1.6 В. Убедитесь в наличии питающих напряжений на выво-
дах 4 DA2 (-5 В), 13 DA2, 8 DA3, 40 DD1 (+5 В), а также сигнала ВЫСО-
КОГО уровня на выводе 31 DD1.
Убедитесь в том, что напряжения в точках соединения резисторов
R9...R13 блоков А1 и А2 на 100 мВ ниже, чем на верхних (по схеме) выво-
дах резисторов R7; если это не так, подстройте напряжение на выходе
микросхемы LT1083 в блоке питания. Следует также проверить, что ток
через резисторы, установленные вместо аккумуляторов, не превышает
2...4 мА (если это не так, найдите, какое из устройств заряда или разряда
не отключено, и устраните причину его включения). Убедитесь в наличии
напряжений +9 В на выводах 8 DA1 и —5 В на выводах 4 DA1 в обоих бло-
— 195 —
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
ках А1 и А2. Между эмиттерами и коллекторами транзисторов термодат-
чиков VT5 напряжение должно составлять примерно 0.6...0.7 В. Отключи-
те питание.
2.2.3.	Проверка функционирования токозадающих цепей
Проверка функционирования токозадающих цепей осуществляется
следующим образом. Включите питание и подайте 1 на нижний (по схеме)
вывод резистора R24 блока А1 (если этот вывод соединён с общим прово-
дом через нормально замкнутые контакты кнопочного выключателя,
просто нажмите и удерживайте кнопку). Транзисторы VT9 и VT10 при
этом должны закрыться, на базе VT7 установится напряжение в пределах
3.6...3.8 В, и через установленный вместо аккумулятора резистор потечёт
ток, равный примерно 100 мА (для измерения этого тока измерьте падение
напряжения на этом резисторе и разделите на его сопротивление). Снова
подайте 0 на нижний (по схеме) вывод резистора R24 блока А1 (отпустите
кнопку) — ток должен прекратиться.
Подайте 1 на нижний (по схеме) вывод резистора R20 блока А1. Тран-
зистор VT8 при этом должен закрыться, на базе VT6 установится напряже-
ние в пределах +3.6...3.8 В. Через установленный вместо аккумулятора ре-
зистор потечет ток, также равный примерно 100 мА, но направление его
протекания изменится на противоположное. Снова подайте 0 на нижний
(по схеме) вывод резистора R20 блока А1 — ток должен прекратиться.
Установите переключатель S1 блока А1 в такое положение, чтобы к
эмиттеру VT4 был подключен резистор R9. Подайте 1 на нижний (по схе-
ме) вывод резистора R2 блока А1. Транзисторы VT1 и VT2 при этом долж-
ны закрыться, а на неинвертирующем входе операционного усилителя
DA1.1 установится напряжение в пределах от 0 до +1.3 В. Вращением
движка подстроечного резистора R6 установите его равным 0.7...0.75 В.
Убедитесь в равенстве падений напряжений на резисторах R6, R7, R8, R9.
Транзистор VT4 при этом должен открыться, и через него потечёт ток,
равный примерно 0.8 А (он определяется отношением падения напряже-
ния на R9 к сопротивлению этого резистора). Подстроить величину этого
тока можно вращением движка подстроечного резистора R6. Измерение
этого тока, как и в предыдущих случаях, осуществляется измерением паде-
ния напряжения на резисторе, установленном вместо аккумулятора, и де-
лением измеренного напряжения на сопротивление резистора.
Переключая S1, убедитесь, что подключение резистора R10 обеспечи-
вает заряд током 1 A, R11 — током 1.5 A, R12 — током 1.8 A, R13 — током
2.2 А.
Снова подайте 0 на нижний (по схеме) вывод резистора R24 блока А1.
Ток через транзистор VT4 должен прекратиться.
— 196 —
2.2. Наладка устройства
Повторите описанную процедуру для токозадающих цепей блока А2.
Отключите питание.
2.2.4.	Проверка правильности функционирования алгоритма
Следующим этапом должна быть проверка правильности функциони-
рования алгоритма, записанного («прошитого») в микроконтроллер.
Установите переключатели S2 и S3 в верхнее (по схеме) положение.
Вставьте микроконтроллер с предварительно прошитой программой в па-
нельку и подайте питание. На индикаторе в первый момент должна отоб-
разиться последовательность цифр 3210 7654, которая будет оставаться не-
изменной в течение примерно 5 с. После этого на нём последовательно бу-
дут отображаться результаты измерения напряжения в точках Б и Г
имитатора, а вслед за ними — разности напряжений между точками (А—Б)
и (В—Г). Напряжения в точках Б и Г будут отображаться примерно в тече-
ние 3 с, а разности напряжений (А—Б) и (В—Г) — в течение 1 с. Первая па-
ра напряжений — это результаты измерений напряжений (в милливольтах)
на аккумуляторах, вторая — результаты измерений напряжений на термо-
датчиках. Измерьте эти напряжения при помощи цифрового вольтметра
или тестера и убедитесь, что показания на индикаторе расходятся с пока-
заниями вольтметра не более чем на 10...20 мВ. Если это не так, подстрой-
те опорное напряжение АЦП (резистор R27).
Поскольку напряжения в точках Б и Г имитатора выставлены больше
2 В, микроконтроллер трактует это как отсутствие аккумуляторов в гнездах
зарядного устройства. При этом он постоянно измеряет напряжения в
этих точках, ожидая момента, когда одно или оба этих напряжения ока-
жутся ниже 2В, — это будет означать, что аккумулятор (аккумуляторы)
вставлены в гнезда зарядного устройства и следует приступить к заряду.
Пока же они не вставлены, микроконтроллер поддерживает НИЗКИЕ (ну-
левые) уровни на своих выводах 5, 6, 7, 25, 26, 27, а также поддерживает в
выключенном состоянии светодиоды VD5, VD6 обоих блоков.
Поверните движок резистора R2 имитатора так, чтобы напряжение в
точке Б снизилось до 1.2...1.3 В. Микроконтроллер трактует это как уста-
новку в зарядное гнездо одного из аккумуляторов. Поскольку Р1.7 в еди-
ничном состоянии, он пропускает цикл разряда и сразу приступает к заря-
ду. На индикаторе при отображении результатов измерения в точках Б и Г
вы должны увидеть, что одно из напряжений снизится примерно с 2100 до
1200... 1300, а при отображении падения напряжения на термодатчиках в
той половине индикатора, на которой отображалось 1200... 1300, вместо
падения напряжения на термодатчике (550...700) будет отображаться при-
рост (в градусах Цельсия) температуры термодатчика. Как отмечалось ра-
нее, последняя определяется как делённая на 2 разность между падением
— 197 —
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
напряжения на термодатчике в момент установки аккумулятора (сниже-
ния напряжения в точке Б) и падением напряжения на нем в текущий мо-
мент. До тех пор пока не будет сдвинут движок резистора R3 имитатора,
это будет восприниматься как неизменность падения напряжения на тер-
модатчике, т. е. прирост температуры будет нулевым. На индикаторе этому
будут соответствовать показания ООО.
В первую минуту микроконтроллер пропускает через аккумулятор ма-
лый ток. При этом горит зелёный светодиод блока А1 и устанавливается в 1
вывод 6 микроконтроллера. По истечении минуты малый зарядный ток
отключается и включается большой ток. При этом зелёный светодиод гас-
нет, загорается красный, вывод 6 микроконтроллера возвращается в НИЗ-
КОЕ состояние, а в 1 устанавливается вывод 7.
В этом состоянии микроконтроллер будет находиться до тех пор, пока
не произойдет одно из трёх событий:
1.	Падение напряжения в точке Б снизится на 15 или более милливольт.
2.	Температура термодатчика возрастет на 30 или более градусов.
3.	Время заряда превысит 2 с небольшим часа.
В первом случае микроконтроллер выключит заряд большим током
(установит 0 на выводе 7), включит заряд малым током (установит 1 на вы-
воде 6), выключит красный светодиод и включит зелёный, который будет
гореть непрерывно. Во втором случае всё произойдет точно так же, за ис-
ключением того, что зелёный светодиод будет мигать с периодом пример-
но 2 с. В третьем случае всё также, но зелёный светодиод будет мигать с пе-
риодом примерно 8 с.
Первый случай макетируется таким поворотом движка резистора R2
имитатора, при котором напряжение в точке Б снизится ещё на 15 или бо-
лее милливольт в сравнении с текущим. Осуществив это действие, вы
должны увидеть, что красный светодиод погас, а зелёный — зажёгся и го-
рит непрерывно.
Второй случай макетируется таким поворотом движка резистора R3
имитатора (при неизменном R2), когда падение напряжения в точке А
снизится более чем на 60 мВ. Красный светодиод погаснет, зелёный на-
чнёт мигать с периодом 2 с.
Третий случай — вы не трогаете ни один из резисторов и просто ждёте 2
часа (примерно 2 ч 20 мин для 12-мегагерцовой частоты кварцевого резона-
тора). Красный светодиод погаснет, зелёный начнёт мигать с периодом 8 с.
Описанные выше вращения движков резисторов R2 или R3 имитатора
нужно производить не ранее чем через 2 минуты после включения заряда
большим током (загорания красного светодиода) — до этого момента мик-
роконтроллер не отреагирует на подобные изменения напряжения.
Давайте для определённости после того, как включится заряд большим
током (загорится красный светодиод), завершим его первым вариантом —
— 198 —
2.2. Наладка устройства
вращением движка резистора R2 имитатора, при котором напряжение в
точке Б снизится ещё на 15 или более милливольт. Осуществив это дейс-
твие, вы, как уже отмечалось, должны увидеть, что красный светодиод по-
гас, а зелёный — зажёгся и горит непрерывно.
Как только начнётся дозаряд малым током (погаснет красный светоди-
од и загорится или начнёт мигать зелёный), микроконтроллер перейдёт в
режим ожидания извлечения аккумулятора из гнезда, индикацией которо-
го будет возврат напряжения в точке Б к уровню более 2 В. Это достигается
соответствующим поворотом движка резистора R2 имитатора. Поверните
движок R2 в состояние максимального напряжения в точке Б. Оба свето-
диода погаснут, и на выводах 5, 6, 7, 25, 26, 27 снова установятся нулевые
уровни. Верните R2 и R3 имитатора в положения, соответствующие мак-
симумам напряжений в точках А и Б.
Таким образом, осуществив вышеописанные действия, вы смакетируе-
те полный нормальный цикл скоростного заряда — от установки аккумуля-
тора в гнездо до его извлечения. Завершение процесса заряда производит-
ся по спаду напряжения в конце заряда.
Далее повторите весь этот цикл, но завершение заряда осуществите по
перегреву аккумулятора (пункт 2, см. выше). После загорания красного
светодиода удостоверьтесь сначала в том, что при снижении (путём враще-
ния движка резистора R3 имитатора) напряжения в точке А на 20...30 мВ
на индикаторе отображается число от 010 до 015 («нагрев» аккумулятора
составляет 10... 15 градусов). Когда снижение превысит 60 мВ, заряд боль-
шим током прекратится, красный светодиод погаснет и начнёт мигать зе-
лёный светодиод. Поверните движок R2 имитатора в состояние макси-
мального напряжения в точке Б. Оба светодиода погаснут, и на выводах 5,
6, 7, 25, 26, 27 снова установятся НИЗКИЕ (нулевые) уровни. Верните
движки подстроечных резисторов R2 и R3 имитатора в положения, соот-
ветствующие максимумам напряжений в точках А и Б.
Вновь повторите этот цикл, но завершение заряда осуществите по пре-
вышению лимита времени (пункт 3, см. выше). Удостоверьтесь в том, что
через два с небольшим часа после начала заряда большим током при неиз-
менном положении движков резисторов R2 и R3 заряд большим током
прекратится, красный светодиод погаснет и начнёт мигать с периодом 8 с
зелёный светодиод. Поверните движок R2 имитатора в состояние макси-
мального напряжения в точке Б. Оба светодиода погаснут, и на выводах 5,
6, 7, 25, 26, 27 снова установятся НИЗКИЕ (нулевые) уровни. Верните
движки подстроечных резисторов R2 и R3 имитатора в положения, соот-
ветствующие максимумам напряжений в точках А и Б.
Теперь надо проверить отработку микроконтроллером разряда аккуму-
лятора. Установите S2 в положение, когда на выводе 8 (Р1.7) микроконт-
роллера будет уровень логического нуля. Поверните движок резистора R2
— 199 —
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
имитатора так, чтобы напряжение в точке Б снизилось до 1.2... 1.3 В. Мик-
роконтроллер трактует это как установку в зарядное гнездо одного из акку-
муляторов. Поскольку Р1.7 в нулевом состоянии, он начинает отрабаты-
вать цикл разряда. Загораются оба светодиода — и красный, и зелёный, —
и устанавливается ВЫСОКИЙ (единичный) уровень на выводе 5 микро-
контроллера (включается цепь разряда). В этом состоянии микроконтрол-
лер будет находиться до тех пор, пока напряжение в точке Б не опустится
ниже 1 В.
Поверните движок резистора R2 имитатора так, чтобы напряжение в
точке Б снизилось до 0.8...0.9 В. Микроконтроллер трактует это как то, что
достигнут требуемый уровень разряда, и завершит его. Оба светодиода на
несколько секунд погаснут, вывод 5 вернётся в 0.
Далее начнётся заряд. Как и ранее, в первую минуту микроконтроллер
пропускает через аккумулятор малый ток. При этом горит зелёный свето-
диод блока А1 и устанавливается в 1 вывод 6 микроконтроллера. По исте-
чении минуты малый зарядный ток отключается и включается большой
ток. При этом гаснет зелёный светодиод, загорается красный, вывод 6
микроконтроллера возвращается в НИЗКИЙ (0) уровень, а в 1 устанавли-
вается вывод 7. Поверните движок резистора R2 имитатора так, чтобы на-
пряжение в точке Б поднялось до 1.3... 1.6 В.
Давайте, как и ранее, заряд большим током завершим AV-перепа-
дом—таким вращением движка резистора R2 имитатора, при котором
напряжение в точке Б снизится на 15 или более милливольт в сравнении с
установленным. Осуществив это действие, вы, как отмечалось выше,
должны увидеть, что красный светодиод погас, а зелёный зажёгся и горит
непрерывно.
Как только начнётся дозаряд малым током (погаснет красный светоди-
од и загорится или начнёт мигать зелёный), микроконтроллер перейдёт в
режим ожидания извлечения аккумулятора из гнезда, индикацией чего бу-
дет возврат напряжения в точке Б к уровню более 2 В. Поверните движок
R2 имитатора в состояние максимального напряжения в точке Б. Оба све-
тодиода погаснут, и на выводах 5, 6, 7, 25, 26, 27 снова установятся НИЗ-
КИЕ уровни. Верните R2 и R3 имитатора в положения, соответствующие
максимумам напряжений в точках А и Б.
Таким образом, осуществив все описанные выше действия, вы смаке-
тируете полный нормальный цикл скоростного заряда— установку аккуму-
лятора в гнездо, его разряд до заданного уровня, инициирующий заряд ма-
лым током, заряд большим током, дозаряд малым током и извлечение ак-
кумулятора. Завершение процесса заряда производится по спаду
напряжения в конце заряда. Если этот цикл пройдет так, как описано,
проверять заряд с предварительным разрядом и завершением по перегреву
или по превышению лимита времени не нужно.
-200-
2.3. Экспериментальное исследование устройства
Далее повторите все описанные выше действия для второго аккумуля-
тора (точки В и Г вместо А и Б, резисторы имитатора R6, R7 вместо R2, R3,
переключатель S3 вместо S2, выводы 25, 26, 27 вместо 5, 6, 7). Затем про-
верьте независимость работы каналов заряда: начните заряд в одном из ка-
налов, остановитесь на каком-нибудь шаге (например, на разряде), начни-
те заряд на другом аккумуляторе, также прервитесь на каком-то этапе, вер-
нитесь к первому и т. д., до завершения заряда обоих. Убедитесь, что заряд
каждого из них происходит вне зависимости от того, в каком состоянии
находится второй.
2.2.5.	Завершающие операции
После того как вы убедитесь, что независимо друг от друга микроконт-
роллер и цепи формирования токов заряда и разряда функционируют пра-
вильно, отсоедините от входов DA3 устройство, изображённое на Рис. 2.8,
и соедините входы DA3 с эмиттерами термодатчиков VT5 и плюсовыми
выводами аккумуляторов, как указано на Рис. 2.5. Восстановите соедине-
ние нижних (по схеме) выводов резисторов R2, R20 и R24 обоих блоков А1
и А2 с выводами микроконтроллера (также см. Рис. 2.5). Удалите резисто-
ры, установленные вместо аккумуляторов.
Подайте питание на устройство. На индикаторе в течение 3 с будут
отображаться напряжения на коллекторах транзисторов VT4 каналов 1 и 2
(примерно по 3500...3600 мВ) и в течение 1 с — напряжения на транзисто-
рах термодатчиков VT5 каналов 1 и 2 (примерно по 600...700 мВ). Подне-
сите нагретый паяльник на расстояние 1...2 см к транзистору VT5 одного
из каналов и убедитесь в том, что на индикаторе падение напряжения на
этом транзисторе будет уменьшаться. Уберите паяльник — оно медленно
начнёт возвращаться к исходному значению. Повторите операцию для
транзистора VT5 второго канала и убедитесь в правильности функциони-
рования второго термодатчика.
На этом отладка устройства завершается. Зарядное устройство готово к
работе.
2.3.	Экспериментальное исследование устройства
2.3.1.	Заряд аккумулятора без предварительного разряда
На Рис. 2.9 приведена зависимость напряжения на заряжаемом акку-
муляторе от времени, а на Рис. 2.10 — изменение в процессе заряда его
температуры. По оси абсцисс на обоих рисунках отложено время в мину
тах. По оси ординат на первом рисунке отложено напряжение на аккуму
— 201 -
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
ляторе в милливольтах, а на втором — нагрев аккумулятора (в градусах
Цельсия) в сравнении с его исходной температурой.
В качестве заряжаемого в данном случае использовался NiMH-аккуму-
лятор GP номинальной ёмкостью 1.5 А-ч примерно трёхлетнего возраста,
прошедший от полусотни до сотни циклов заряда/разряда. Заряд осущест-
влялся током 0.8 А. Как видно из Рис. 2.9, заряд происходил в полном со-
ответствии с изложенным выше (см. Рис. 2.2). При пропускании через ак-
кумулятор большого зарядного тока напряжение на нем возросло с 1.25 до
1.55 В и далее плавно поднималось в течение примерно 110 мин до 1.7 В.
После этого началось ожидаемое его снижение, и минут через 15 спад пре-
высил 15-милливольтовый порог. В этот момент микроконтроллер отклю-
чил заряд большим током и включил дозаряд малым током. Напряжение
на аккумуляторе при этом снизилось примерно до 1500 мВ и далее продол-
жало медленно снижаться.
Рост температуры аккумулятора начался примерно в момент снижения
напряжения на нем. Подъём её составил 10 градусов, т. е. аккумулятор на-
грелся примерно до 33...34°С. На ощупь он был чуть теплее руки (темпера-
тура ладоней и пальцев рук у большинства из нас лежит в пределах
27...29°С).
Запасённая аккумулятором ёмкость составила примерно 1.6 А-ч, что
хорошо согласуется с его номинальным значением.
Интересно, что на аккумуляторе было написано, что быстрый заряд
надо осуществлять током 0.375 А, и ни про какие амперные токи речи не
было. Тем не менее он прекрасно заряжался током 0.5С, а затем и — 0.7С
(но на больших токах, как я отмечал выше, устройство из-за погрешностей
в монтаже работало нестабильно).
Следует отметить, что в момент, когда я экспериментировал с первыми
NiMH-аккумуляторами, зарядное устройство не контролировало время
заряда. Контроль времени (о нём речь пойдет ниже) был введён позднее.
2.3.2.	Заряд аккумулятора с предварительным разрядом
На Рис. 2.11 и 2.12 приведены зависимости напряжения на заряжае-
мом аккумуляторе и его нагрева в процессе заряда, при этом заряду акку-
мулятора предшествовал разряд (контрольно-тренировочный цикл акку-
мулятора). Как и в предыдущем случае, по оси абсцисс на обоих рисунках
отложено время в минутах. По оси ординат на Рис. 2.11 отложено напря-
жение на аккумуляторе в милливольтах, а на Рис. 2.12 — нагрев аккумуля-
тора (в градусах Цельсия) в сравнении с его исходной температурой.
В качестве заряжаемого в данном случае использовался NiMH-аккуму-
лятор GP номинальной ёмкостью 1.5 А-ч из той же партии, что и описан-
ный выше.
-202-
203
Рис. 2.9. Напряжение на аккумуляторе при заряде без предварительного разряда.
2.3. Экспериментальное исследование устройства
204
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
Рис. 2.10. Температура аккумулятора при заряде без предварительного разряда.
205

Рб?с. 2.11. Напряжение на аккумуляторе при заряде с предварительным разрядом.
экспериментальное исследование устройства
206
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
Рис. 2.12. Температура аккумулятора при заряде с предварительным разрядом.
2.3. Экспериментальное исследование устройства
Как видно из Рис. 2.11, цикл заряда практически такой же, как и в пре-
дыдущем случае. Цикл разряда тоже без особенностей, напряжение на ак-
кумуляторе сначала медленно снижается до 1.2 В, а затем скорость сниже-
ния резко увеличивается, и минут через 5 аккумулятор полностью разря-
жается.
Этот аккумулятор при заряде нагрелся сильнее предыдущего (на 15
градусов). В остальном же картина заряда похожа на вышеописанную.
2.3.3.	Заряд уже заряженного аккумулятора
На Рис. 2.13 приведена зависимость напряжения на заряжаемом акку-
муляторе для аккумулятора, полностью заряженного за два с небольшим
часа до установки в зарядное устройство. Это аккумулятор, заряд которого
изображён на Рис. 2.9 и 2.10.
Как видно из рисунка, после установки аккумулятора в зарядное уст-
ройство напряжение на нем возросло до максимума за 4...5 мин и затем на-
чало снижаться. Заряд отключился через 12 мин — зарядное устройство
правильно отработало цикл заряда уже заряженного аккумулятора и не до-
пустило его перезаряда.
Температура на этом аккумуляторе в ходе заряда поднялась всего на 2
градуса, в связи с чем график её роста я не привожу.
Я пробовал заряжать пять или шесть NiMH-аккумуляторов ёмкостью
от 1.3 до 1.8 А-ч от GP и Sanyo, все они вели себя примерно так же, как и
описанные выше.
2.3.4.	Заряд аккумулятора без спада напряжения в конце заряда
На Рис. 2.14 и 2.15 приведены зависимости напряжения на заряжае-
мом аккумуляторе и его нагрева в процессе заряда для только что куплен-
ного и ещё ни разу не заряжавшегося NiCd-аккумулятора GP номиналь-
ной ёмкостью 700 мА-ч. Как и в предыдущем случае, по оси абсцисс на
обоих рисунках отложено время в минутах. По оси ординат на Рис. 2.14 от-
ложено напряжение на аккумуляторе в милливольтах, а на Рис. 2.15 — на-
грев аккумулятора (в градусах Цельсия) в сравнении с его исходной
температурой.
Картина заряда, как видно, не соответствует описанной выше. Напря-
жение на аккумуляторе довольно быстро возросло до 1.95 В, после чего на-
чался его медленный рост в течение почти двух часов. И это при том, что
аккумулятор заряжался током 1 С, т. е. уже через час после установки акку-
мулятора в ЗУ должен был бы начаться спад напряжения, индицирующий
100%-ный уровень заряда. Вместо этого напряжение на нем практически
вышло на некий неизменный уровень. Что удивительно, температура ак-
кумулятора при этом выросла незначительно (всего на 9 градусов) и не
-207-
208
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
Рис. 2.13. Напряжение при заряде уже заряженного аккумулятора.
209
Рис. 2.14. Напряжение на аккумуляторе при заряде с аномальной зарядной характеристикой.
2.3. Экспериментальное исследование устройства
210
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
Рис. 2.15. Температура при заряде аккумулятора с аномальной зарядной характеристикой.
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
проявляла каких-либо тенденций к заметному росту Не дождавшись мо-
мента автоматического отключения заряда большим током, я выключил
зарядное устройство принудительно.
Я предположил, что такое аномальное поведение заряжаемого аккуму-
лятора связано с тем, что его реальная ёмкость заметно больше номиналь-
ной (судя по литературе, такое бывает). Для проверки этого предположе-
ния я поставил аккумулятор разряжаться через 1-омный 5-ваттный резис-
тор. Разряд произошел чуть менее чем за полчаса, что однозначно
свидетельствует о том, что запасенная аккумулятором энергия менее 1 А-ч.
Таким образом, остается просто принять к сведению, что такое (отсутствие
AV-спада) также бывает. Тем более что совершенно аналогично вёл себя
ещё один аккумулятор из этой упаковки. При этом, однако, оба они заря-
дились до своего номинального уровня.
После этого я внес доработку в программу микроконтроллера ЗУ, от-
ключающую заряд большим током спустя два часа после его начала (если
за это время он не отключен перегревом аккумулятора или спадом напря-
жения в конце заряда).
Далее я попробовал снова зарядить один из вышеупомянутых NiCd-
аккумуляторов (после того, как он был разряжен). Результаты приведены
на Рис. 2.16 и 2.17. Как видно, после прохождения первого цикла заряд-
разряд поведение аккумулятора в зарядном устройстве заметно измени-
лось и стало именно таким, как и ожидалось. Заметный рост напряжения
на аккумуляторе начался через час после начала заряда, а ещё примерно
через 20 минут произошло отключение спадом напряжения. Следует от-
метить, что нагрев аккумулятора начался не в момент начала спада на-
пряжения на нем, а заметно раньше. Тем не менее величина нагрева не
превысила 10°С.
2.4.	Программа для микроконтроллера зарядного
устройства
2.4.1.	Основная идея
Настоящий раздел посвящен идеям, заложенным в программу рас-
смотренного зарядного устройства, а также последовательности действий
по написанию и отладке этой программы в реальном устройстве с мини-
мальным количеством внешних отладочных средств. Я умышленно пост-
роил этот раздел таким образом, чтобы показать, как можно написать и от-
ладить подобную (достаточно сложную) программу, даже не имея аппарат-
ного эмулятора (увы, типичная ситуация для многих читателей настоящей
книги...).
-211-
212
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
Рис. 2.16. Повторный заряд аккумулятора с аномальной зарядной характеристикой.
213
Рис. 2.17. Температура на аккумуляторе с аномальной зарядной характеристикой при повторном заряде.
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
Как уже упоминалось выше, лучшим вариантом построения програм-
мы является тот, в котором микроконтроллер осуществляет работу с каж-
дым из аккумуляторов независимо, т. е. так, как будто эта задача — единс-
твенная, и при этом с приемлемой частотой переключаясь между этими
(как бы единственными) задачами. Иными словами, в программе должен
быть предусмотрен режим переключения задач, или многозадачный ре-
жим, известный всем сколь-нибудь подготовленным пользователям совре-
менных компьютеров.
Действительно, когда речь заходит о многозадачном режиме, все тут же
вспоминают Windows — классический пример реализации подобного ре-
жима. Но трудно сразу привыкнуть к мысли, что многозадачность — это не
привилегия могучих процессоров, работающих на частотах свыше тысячи
мегагерц и имеющих сотни мегабайт памяти. Как это ни удивительно на
первый взгляд, но многозадачный режим без особых затрат реализуется и
на таком простом «думателе», как стандартный микроконтроллер семейс-
тва х51.
Итак, мы хотим сделать программы заряда каждого из аккумуляторов
независимыми, как будто каждая из них единственная, отладить их и пос-
ле этого объединить в главной программе, где микроконтроллер работает с
первой из этих «частных» программ фиксированный промежуток времени,
например 50...60 мс, после чего аккуратно сохраняет содержимое регист-
ров и переходит ко второй программе. Спустя те же 50...60 мс он корректно
завершает работу со второй программой и возвращается к первой (я гово-
рю о случае переключения между двумя задачами). И так далее, пока не
выключится питание...
Как это реализовать? Вспомним, что в архитектуре х51 предусмотрено
4 комплекта регистров общего назначения. То, с каким именно комплек-
том регистров мы работаем, определяет состояние битов RS1 и RS0 регист-
ра PSW (соответственно PSW.4 и PSW.3). Изменяя состояние RS1 и RS0,
мы можем выбирать тот или иной комплект рабочих регистров. При этом
содержимое регистров того комплекта, который в данный момент не за-
действован, сохраняется неизменным (если вы не «портите» его, исполь-
зуя эти регистры как обычные ячейки внутреннего ОЗУ). Иными словами,
некая часть механизма переключения между двумя, тремя или четырьмя
задачами в микроконтроллерах семейства х51 уже предусмотрена.
Что ещё надо сохранять? Как правило, аккумулятор, регистры В, PSW
и DPTR. В вашем конкретном случае, возможно, потребуется сохранять
что-то ещё, но это будет несложно сделать по аналогии с тем, как это сде-
лано в приведённом ниже тексте программы-примера. Очевидно, что для
сохранения каждого из комплектов регистров нужно несколько стеков, по
числу задач. Но так как переключения стеков в микроконтроллере х51 не
предусмотрено, нам просто нужно организовать эти несколько стеков где-
-214-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
то в ОЗУ, и осуществлять переключение стеков простым изменением со-
держимого регистра SP.
Переключение с одной задачи на другую легче всего осуществить при
помощи прерывания от таймера. Подпрограмма прерывания сохраняет в
стеке завершаемой программы её регистры, осуществляет переключение
со стека одной задачи на стек другой и восстанавливает регистры задачи, с
которой ей предстоит работать в ближайшие 50...60 мс. Далее таймер на-
страивается на вызов прерывания через эти 50...60мс, запускается, и на
этом прерывание завершается.
Ниже приведена конкретная программа, осуществляющая параллель-
ное независимое выполнение двух различных задач. Программа написана
и отлажена Алексеем Фрунзе.
Программа, осуществляющая параллельное независимое
выполнение двух различных задач
	. ORG	0					
	#INCLUDE	U'DEFS.INC"					
SP.NEXT	.EQU	4FH	;next task's !		SP holder	(04FH)	
SP1	.EQU	4FH	;24 bytes	for	stack 1	(050H..	.067H)
SP2	.EQU	67H	;24 bytes	for	stack 2	(068H..	.07FH)
/Startup and initialization;
START:
MOV	SP,	#SP2
MOV	DPTR	, #TASK2
PUSH	DPL	
PUSH	DPH	;push TASK2 (will return from ISR to TASK2)
XRL	PSW,	#8
PUSH	PSW	;push PSW (register bank = 1 for task 2)
XRL	PSW,	#8
PUSH	ACC	;push A
PUSH	В	;push В
PUSH	DPL	
PUSH	DPH	;push DPTR
MOV	SP_NEXT, SP	;ISR will get SP from SP_NEXT	
-215-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
MOV	SP, #SP1	/done with task 2, now task 1	
ACALL	SETUP-TIMER	/setup	timer and enable timer interrupt
AJMP	TASK1	/go to	task 1!
SETUP-TIMER: ;SETUP TIMER /ENABLE TIMER RET	SPEED INTERRUPT		
/Timer ISR/			
TIMER,	_ISR:		
	PUSH	PSW	
	PUSH	ACC	
	PUSH	в	
	PUSH	DPL	
	PUSH	DPH	/pushed everything
	MOV	A, SP_NEXT	
	MOV	SP_NEXT, SP	
	MOV	SP, A	/swapped SPs
	POP	DPH	
	POP	DPL	
	POP	В	
	POP	ACC	
	POP	PSW	/poped everything
	RETI		/continue other task
/Task	1/		
999999 TASK1:	9 9		
	MOV	RO, #00H	
	MOV	Rl, #11H	
	MOV	R2, #22H	
	MOV	R3, #33H	
	MOV	R4, #44H	
	MOV	R5, #55H	
	MOV	R6, #66H	
	MOV	R7, #77H	
-216-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
	MOV MOV MOV SETB CLR	DPTR, #1234H A, #0AH
		B, #0BH
		c
		ov
TASKl.	_1: NOP NOP NOP	
	ACALL NOP NOP NOP	TIMER_ISR	/simulate timer interrupt
;Task i»111 i TASK2:	AJMP 2; ' / /	TASK1_1
	MOV	RO, #77H
	MOV	Rl, #66H
	MOV	R2, #55H
	MOV	R3, #44H
	MOV	R4, #33H
	MOV	R5, #22H
	MOV	R6, #11H
	MOV	R7, #00H
	MOV	DPTR, #4321H
	MOV	A, #0A0H
	MOV	B, #0B0H
	CLR	c
	SETB	ov
3ASK2-1:
NOP
NOP
NOP
ACALL
NOP
NOP
NOP
AJMP
.END
TIMER.ISR
TASK2_1
;simulate timer interrupt
-217-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
Рассмотрим эту программу подробнее.
С метки START: начинается собственно программа. Первые 11 команд
формируют стек второй задачи. Сначала в регистр SP записывается на-
чальный адрес 24-байтного массива ячеек ОЗУ, в котором будет находить-
ся стек второй задачи (точнее, стек будет располагаться в ячейках
68H...7FH, а в SP заносится 67Н). Далее в стек заносится стартовый адрес
второй задачи (т. е. адрес, куда надо будет перейти после завершения пер-
вого выполнения фрагмента первой задачи, на него осуществится переход
по команде RETI). Затем устанавливается в 1 бит PSW.3 — он указывает на
то, что вторая задача будет работать со вторым банком регистров общего
назначения, и модифицированный таким образом регистр PSW также со-
храняется в стеке. Затем в стеке последовательно сохраняются аккумуля-
тор, регистры В и DPTR.
После этого полученное значение указателя стека сохраняется в
SP_NEXT, а в регистр SP записывается начальный адрес 24-байтного мас-
сива ячеек ОЗУ, в котором будет находиться стек первой задачи (точнее,
стек будет располагаться в ячейках 50Н...67Н, а в SP заносится значение
4FH). Далее следует вызов подпрограммы-«заглушки» SETUP_TIMER. Эта
подпрограмма не выполняет никаких действий, но в дальнейшем вместо
неё будет вызываться подпрограмма, предназначенная для настройки тай-
мера-счётчика 0 (подробнее о том, как настраивать таймер-счётчик, см. в
первом томе, стр. 216...217) и запуска его на счёт. Завершает стартовый
блок команда перехода на выполнение задачи 1.
Собственно, задачи 1 и 2 в данном примере — демонстрационные, ил-
люстрирующие задержки с программным переходом на подпрограмму об-
работки таймерного прерывания. На месте этих задач вы впоследствии
разместите свои реальные задачи. На всякий случай обращаю ваше внима-
ние на то, что эти реальные задачи не должны использовать одни и те же
ячейки ОЗУ, не забудьте убедиться в этом после завершения сборки вашей
программы.
Основная изюминка — в подпрограмме обслуживания прерывания по
таймеру TIMER_ISR. Она осуществляет следующие действия. Сначала со-
храняет в стеке текущей задачи её регистры, о которых мы говорили вы-
ше (для контроля правильности сохранения в процессе последующей от-
ладки мы занесли в упомянутые регистры различные численные значе-
ния для каждой из задач). Далее осуществляется обмен содержимым
ячеек SP и SP_NEXT. Напомню, что в первой из них к моменту заверше-
ния первого выполнения фрагмента первой задачи хранится указатель
стека первой из задач, а во второй — соответственно второй задачи. Пос-
ле обмена SP указывает на стек второй задачи, и именно из него происхо-
дит загрузка аккумулятора и остальных регистров, а на хранящийся в
этом стеке адрес возврата микроконтроллер переходит по команде RETI.
-218-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
Таким образом, после завершения прерывания микроконтроллер оказы-
вается полностью во второй задаче и выполняет её до следующего преры-
вания. И так далее...
Файл с макроопределениями DEFS.INC можно найти во всё том же
первом томе, на стр. 218...220.
Отладка этого фрагмента осуществлялась в программном симуляторе
EMF52, описанном во втором томе настоящей книги. Поскольку програм-
мный симулятор не поддерживает прерывания, они просто-напросто ими-
тировались вызовами подпрограммы ACALL TIMER—I SR. Прокрутив эту
программу в симуляторе, убеждаемся в её работоспособности и в том, что
содержимое регистров при переходе из одной задачи в другую корректно
сохраняется.
Следующий шаг состоит в том, чтобы сделать программу, работающую
уже не в симуляторе, а в реальном устройстве с микроконтроллером, с ре-
альным переключением задач по таймерному прерыванию. Эта программа
приведена ниже. От только что рассмотренного нами прототипа она отли-
чается тем, что в ней настроены система прерываний и таймер, а конкрет-
ная задача заключается в том, чтобы обеспечить мигание светодиодов, со-
единённых с линиями портов Р1.0 и Р1.1 (см. Рис. 2.18). Процедуры на-
стройки таймера и системы прерываний аналогичны описанным в
соответствующих главах первого тома. Запустив эту программу на микро-
контроллере в схеме, приведённой на Рис. 2.18, убеждаемся в том, что оба
светодиода мигают, причём один с частотой 1 Гц, а другой — в 2 раза реже.
Пусть вас не смущает то, что в программе заложено переключение свето-
диодов спустя 0.5 и 1 с, а реально они переключаются через 1 и 2 с — так и
должно быть, ведь микроконтроллер работает с каждой из задач только по-
ловину своего времени, поэтому все задержки, реализованные програм-
мным способом, растягиваются ровно вдвое.
Программа с таймерным прерыванием, осуществляющая
параллельное независимое выполнение двух различных задач
.ORG 0
#INCLUDE"DEFS.INC"
SP_NEXT.EQU 4FH
SP1	.EQU	4FH
SP2	.EQU	67H
;next task's SP holder (04FH)
;24 bytes for stack 1 (050H...067H)
;24 bytes for stack 2 (068H...07FH)
Startup and initialization
-219-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
	.ORG	0
	LJMP	START
	.ORG	OBH
	LJMP	TIMER.ISR
	.ORG	100H
START;		
	MOV	SP, #SP2
	MOV	DPTR, #TASK2
	PUSH	DPL
	PUSH	DPH	;push TASK2 (will return from ISR to TASK2)
	XRL	PSW, #8
	PUSH	PSW	;push PSW (register bank - 1 for task 2)
	XRL	PSW, #8
	PUSH	ACC	;push A
	PUSH	В	;push В
	PUSH	DPL
	PUSH	DPH	;push DPTR
	MOV	SP_NEXT, SP	;ISR will get SP from SP_NEXT
	MOV	SP, #SP1	;done with task 2, now task 1
	ACALL	SETUP-TIMER ;setup timer and enable timer interrupt
	AJMP	TASK1	;go to task 1!
SETUP.	TIMER:	
	CLR	TRO
	CLR	TRI
	MOV	IP, #0
	MOV	IE, #0
	MOV	TMOD, #00000001B
	MOV	DPTR, #0
	MOV	TLO, DPL
	MOV	THO, DPH	;set timer registers
— 220 -
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
SETB	ETO	;enable timer int
SETB	EA	;enable interrupt
SETB	TRO	,-start timer
RET		
Delay;		
DEL20:	MOV	R1,#OFDH
LPEX:	MOV	R2 , #26H
LPIN:	DJNZ	R2,LPIN
DJNZ Rl,LPEX
RET
DELOIS:	
ACALL	DEL20
ACALL	DEL20
ACALL	DEL20
ACALL	DEL20
ACALL	DEL20
RET	
DEL05S:		
ACALL	DEL01S	
ACALL	DEL01S	
ACALL	DEL01S	
ACALL	DEL01S	
ACALL	DEL01S	
RET		
/Timer ISR;		
' ii ii t t i i i i TIMER_ISR:		
CLR	TRO	/stop timer
CLR	EA	;interrupt disable
PUSH	PSW	
PUSH	ACC	
PUSH	В	
PUSH	DPL	
PUSH	DPH	;pushed everything
- 221 -
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
	MOV	A, SP_NEXT	
	MOV	SP.NEXT, SP	
	MOV	SP, A	,-swapped SPs
	MOV	DPTR, #0	
	MOV	TLO, DPL	
	MOV	THO, DPH	/set timer registers
	POP	DPH	
	POP	DPL	
	POP	В	
	POP	ACC	
	POP	PSW	;poped everything
	SETB	EA	/enable interrupt
	SETB	TRO	/start timer
	RETI		/continue other task
i / i / / t /Task	1;		
/ t t 9 i t TASKl:	' 9 9		
	SETB	P1.0	
	LCALL	DEL05S	
	CLR	P1.0	
	LCALL	DEL05S	
	SJMP	TASKl	
9 9 9 9 9 9 ;Task	2;		
TASK2:			
	SETB	Pl.l	
	LCALL	DEL05S	
	LCALL	DEL05S	
	CLR	Pl.l	
	LCALL	DEL05S	
	LCALL	DEL05S	
	SJMP	TASK2	
.END
-222
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
О +5 В
R1
390
Ом
С1
0.1 мкФ
+ С2
“ 10.0 мкФ
2
3
4
5
6
7
8
10
12
13
14
15
16
17
21
22
23
24
20
Р1.0 Р1.1 Р1.2 Р1.3 Р1.4 Р1.5 Р1.6 Р1.7 РЗ.О Р3.1 Р3.2 РЗ.З Р3.4 Р3.5 Р3.6 Р3.7 Р2.0 Р2.1 Р2.2 Р2.3 Vss	CPU АТ89С 51
Vdd
— 31
ЕА Л—
9
RES
30
ALE —
____ 29
PSEMQ^-
XT 1
ХТ2
РО.О
Р0.1
Р0.2
РО.З
Р0.4
Р0.5
Р0.6
19
39
38
37
36
35
34
33
32
Р0.7 —
„о и 25
Р2.4 —
26
Р2.5 —
27
Р2.6 —
«0-7	28
Р2.7 —
СЗ
30 пФ
R4
hoo кОм
18
BZ1
12 МГц
Рис. 2.18. Схема с микроконтроллером и светодиодами.
Собственно, именно эта программа и является начальной в анализиру-
емом процессе отладки. При её выполнении мы видим, что режим пере-
ключения задач работает и переключения происходят без сбоев (програм-
— 223 —
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
ма без сбоев работала несколько часов — такие проверки необходимы для
того, чтобы удостовериться, что нигде не происходят какие-либо перепол-
нения: стеков, тех или иных регистров и т. д.).
2.4.2.	Программа с измерениями и отображением
при переключении между задачами
Как упоминалось выше, микроконтроллер в ходе выполнения алгорит-
ма заряда аккумуляторов должен осуществлять измерение напряжений на
этих двух аккумуляторах, а также на двух термодатчиках, после чего отоб-
ражать на индикаторе полученные результаты измерений. Эти измерения
и отображения микроконтроллер должен осуществлять в каждом 16-м
цикле переключения с одной задачи на другую в теле самой подпрограммы
переключения (а поскольку длительность каждого цикла — 65 мс, то изме-
рения и вывод информации на индикатор происходят с интервалом при-
мерно в 16 х 65 мс = 1 с). Некоторая сложность состоит в том, что внутри
подпрограммы обработки прерывания, в которой происходит переключе-
ние с одного банка регистров на другой, мы должны (для измерений и
отображений) воспользоваться регистрами R0...R7, при этом не нарушив
их содержимого ни для первой, ни для второй задачи, да ещё и вызывать
при этом те или иные подпрограммы. Как показано в следующей програм-
ме, эта задача выполнима, но требует внимательного анализа, какие регис-
тры в какой момент являются текущими регистрами общего назначения,
переключения на свободный (4-й) банк и возврата на нужный банк после
завершения программ измерения и отображения.
Программа с измерениями и отображением при переключении
между задачами
!&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&.	&
& ПРОГРАММА	ОТЛАДКИ	МНОГОЗАДАЧНОГО РЕЖИМА	&
& НА	КОНТРОЛЛЕРЕ	АТ89С51	&
&	&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&.&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&.&&&&
АДРЕСА И КОНСТАНТЫ
-224-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
АСС	.EQU	OEOH
В	.EQU	OFOH
PSW	.EQU	ODOH
SP	.EQU	81H
DPL	.EQU	82H
DPH	.EQU	83H
РО	.EQU	80H
Р1	• EQU	90H
Р2	.EQU	OAOH
РЗ	.EQU	OBOH
В.О	.EQU	OFOH
В.1	.EQU	0F1H
В.2	.EQU	0F2H
В.З	.EQU	0F3H
В.4	.EQU	0F4H
В.5	.EQU	0F5H
В.6	.EQU	0F6H
В.7	.EQU	0F7H
АСС.О	.EQU	OEOH
АСС.1	.EQU	0E1H
АСС.2	.EQU	0E2H
АСС.З	.EQU	0E3H
АСС. 4	.EQU	0E4H
АСС. 5	.EQU	0E5H
АСС. 6	.EQU	0E6H
АСС.7	.EQU	0E7H
PSW.0	• EQU	ODOH
PSW.1	.EQU	0D1H
PSW.2	.EQU	0D2H
PSW.3	.EQU	0D3H
PSW.4	.EQU	0D4H
PSW.5	.EQU	0D5H
PSW.6	.EQU	0D6H
PSW.7	.EQU	0D7H
РО.О	.EQU	080H
Р0.1	.EQU	081H
Р0.2	.EQU	082H
РО.З	• EQU	083H
Р0.4	.EQU	084H
Р0.5	• EQU	085H
Р0.6	• EQU	086H
Р0.7	.EQU	087H
Р1.0	.EQU	090H
Pl.l	.EQU	091H
Pl.2	.EQU	092H
Pl.3	.EQU	093H
-225-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
Р1.4	• EQU	094H		
Р1.5	.EQU	095H		
Р1.6	.EQU	096H		
Р1.7	.EQU	097H		
Р2.0	.EQU	OAOH		
Р2.1	.EQU	0A1H		
Р2.2	.EQU	0A2H		
Р2.3	• EQU	0A3H		
Р2.4	• EQU	0A4H	r	
Р2.5	• EQU	0A5H	!	
Р2.6	.EQU	0A6H	i	
Р2.7	.EQU	0A7H	!	
РЗ.О	.EQU	OBOH		
Р3.1	.EQU	0B1H		
Р3.2	• EQU	0B2H		
РЗ.З	.EQU	0B3H		
Р3.4	.EQU	0B4H		
Р3.5	.EQU	0B5H	;	
РЗ.б	.EQU	0B6H		
РЗ .7	.EQU	0B7H	•	
TMOD	.EQU	089H		
TCON	.EQU	088H		
TL0	.EQU	08 AH		
ТНО	.EQU	08CH		
IE	• EQU	0A8H		
IP	• EQU	0B8H		
TRO	• EQU	08CH		
TRI	.EQU	08EH		
ETO	.EQU	0A9H		
EA f	.EQU	OAFH		
CNT_T	.EQU	3EH	;СЧЁТЧИК 65-МИЛЛИСЕКУНДНЫХ ИНТЕРВАЛОВ	
SP_NEXT	.EQU	3FH	/	
SP1	• EQU	3FH	/	
SP2	• EQU	5FH	/	
ADOO	• EQU	ОЗОН	;8 БАЙТ ОЗУ ЭО	
CNT1	• EQU	038H	;2 БАЙТА - СЧЁТЧИК ДЛЯ AD00+0..	. .3
CNT2	.EQU	ОЗАН	;2 БАЙТА - СЧЁТЧИК ДЛЯ AD00+4..	. .7
CLKIND1	• EQU	Pl.l		
DATIND1	.EQU	P1.0		
CSADC	.EQU	P3.3	;АЦП ADS7816	
CLKADC	.EQU	P3.1	;АЦП ADS7816	
-226-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
DATADC	.EQU	P3.2	/АЦП ADS7816
L513_l	• EQU	P3.6	/МУЛЬТИПЛЕКСОР ADG513, УПР.КЛЮЧОМ 1
L513_8	.EQU	P3.5	/МУЛЬТИПЛЕКСОР ADG513, УПР.КЛЮЧОМ 2
L513_9	• EQU	P3.4	/МУЛЬТИПЛЕКСОР ADG513, УПР.КЛЮЧОМ 3
L513_16	• EQU	P3.7	/МУЛЬТИПЛЕКСОР ADG513, УПР.КЛЮЧОМ 4
MEANDR1S ZELEN_VD	• EQU .EQU	Pl. 7 Pl. 2	/ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
KRASN_VD	• EQU	Pl.3	/КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД
U_ACC1	• EQU	20H	/НАПР.НА 1-М АККУМУЛЯТОРЕ
UT_ACC1	.EQU	22H	/НАПР.НА 1-М АККУМ. И ТЕРМОДАТЧ.
U_ACC2	.EQU	24H	/НАПР.НА 2-М АККУМУЛЯТОРЕ
UT_ACC2	• EQU	26H	/НАПР.НА 2-М АККУМ. И ТЕРМОДАТЧ.
НАЧАЛО ПРОГРАММЫ:
/	.ORG	0
/	LUMP	START
/	.ORG	OBH
9	LUMP	TIMER_ISR
9	.ORG	100H
START:	MOV	AD00+0,#0
	MOV	AD00+1,#1
	MOV	AD00+2,#2
	MOV	AD00+3,#3
	MOV	AD00+4,#4
	MOV	AD00+5,#5
	MOV	AD00+6,#6
	MOV	AD00+7,#7
	LCALL	INDVIV
	LCALL	DEL4S
	MOV	P1,#OFFH
	MOV	P2,#0FFH
	MOV	P3,#0FFH
	MOV	CNT_T,#0
-227-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
MOV	DPTR,#0
MOV	CNT1,DPL
MOV	CNT1+1,DPH
MOV	DPTR,#1000
MOV	CNT2,DPL
MOV	CNT2+1,DPH
MOV	SP, #SP2
MOV	DPTR, #TASK2
PUSH	DPL
PUSH	DPH
XRL	PSW, #8
PUSH	PSW
XRL	PSW, #8
PUSH	ACC
PUSH	В
PUSH	DPL
PUSH	DPH
MOV	SP_NEXT, SP
MOV	SP, #SP1
ACALL	SETUP-TIMER
AJMP	TASK1
SETUP_TIMER:
CLR	TRO
CLR	TRI
MOV MOV	IP, #0 IE, #0
MOV	TMOD, #00000001B
MOV	DPTR, #0
MOV	TL0, DPL
MOV	TH0, DPH
SETB SETB SETB RET	ET0 EA TRO
-228-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
DEL20:			/ЗАДЕРЖКА 20 мс
LPEX: LPIN:	MOV MOV DJNZ DJNZ RET	R1,#OFDH R2,#26H R2,LPIN Rl,LPEX	
DEL01S:	ACALL	DEL20	
	ACALL	DEL20	
	ACALL	DEL20	
	ACALL	DEL20	
	ACALL	DEL20	
DEL05S:	RET ACALL	DEL01S	
	ACALL	DEL01S	
	ACALL	DEL01S	
	ACALL	DEL01S	
	ACALL	DEL01S	
DEL2S:	RET ACALL	DELO5S	
	ACALL	DEL05S	
DEL1S:	ACALL	DEL05S	
	ACALL	DEL05S	
DEL8S:	RET ACALL	DEL2S	
	ACALL	DEL2S	
DEL4S:	ACALL	DEL2S	
	ACALL	DEL2S	
TIMER_ISR:	RET		
	CLR	TRO	
	CLR	EA	
	PUSH	PSW	
	PUSH	ACC	
-229-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
PUSH PUSH PUSH	В DPL DPH
MOV	A, SP_NEXT
MOV	SP_NEXT, SP
MOV	SP, A
MOV	DPTR, #0
MOV	TLO, DPL
MOV	THO, DPH
MOV	A,CNT_T
INC	A
MOV	CNT_T,A	;ИНКРЕМЕНТИРОВАЛ CNT_T ПО МОДУЛЮ 256
ANL	A,#00111111B /ЗАНУЛИЛ 2 СТАРШИХ БИТА
JNZ	T_ISR_1
/ЭТО	ДЕЛАЕТСЯ РАЗ В 4 СЕКУНДЫ
MOV	C,MEANDR1S	/КОНТРОЛЬНЫЙ МЕАНДР НА ЛИНИИ
CPL	С
MOV	MEANDR1S,C
PUSH	PSW
SETB	PSW.3	/БАНК РОН НОМЕР 4
SETB	PSW.4
/ОТЛАДКА АЦП И МУЛЬТИПЛЕКСОРА
L7816513:
LCALL LCALL MOV MOV	A13_1_VK IZMN16 U_ACC1,R4 U_ACC1+1,R5
LCALL LCALL MOV MOV	A13_16_V IZMN16 UT_ACC1,R4 UT_ACC1+1,R5
LCALL LCALL MOV MOV	A13_9_VK IZMN16 U_ACC2,R4 U_ACC2+1,R5
-230-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
LCALL	A13_8_VK	
LCALL	IZMN16	
MOV	UT_ACC2,R4	
MOV	UT_ACC2+1,R5	
MOV	A,CNT_T	
ANL	A,#11000000B	/ОСТАВИЛ 2 СТАРШИХ БИТА
JZ	OTBUTACC	/ЕСЛИ CNT_T=0, ОТОБРАЖАТЬ UT_ACCi
;ОТОБРАЖАЕМ U_ACCi (ЕСЛИ ДВА СТАРШИХ БИТА CNT.T СОДЕРЖАТ ЧИСЛО 1, 2 ИЛИ 3)
MOV	R0,#AD00+0
MOV	R1,#U_ACC1
LCALL	UNPKQ	/U_ACC1+0..1 В AD00+0..3
MOV	RO,#AD00+4
MOV	Rl, #U_ACC2
LCALL	UNPKQ	/U_ACC2+O..l В AD00+4..7
SJMP	OTBNEXT
/ОТОБРАЖАЕМ UT_ACCi (ЕСЛИ ДВА СТАРШИХ БИТА CNT_T СОДЕРЖАТ ЧИСЛО 0)
OTBUTACC:
MOV	R0,#AD00+0
MOV	Rl,#UT_ACC1
LCALL	UNPKQ	;UT_ACC1+O.	.1 В AD00+0.	.3
MOV	R0,#AD00+4			
MOV	Rl,#UT_ACC2			
LCALL	UNPKQ	/UT-ACC2+0.	.1 В ADOO+4.	.7
OTBNEXT:
;LCALL A13.OTKL
	LCALL	INDVIV	/ВЫВЕЛИ НА ДИСПЛЕЙ
/	POP	PSW	
T_ISR_1:	POP	DPH	
	POP	DPL	
	POP	В	
	POP	ACC	
	POP	PSW	
/	SETB	EA	
— 231 -
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
SETB	TRO
RETI	
TASK1:
SETB	ZELEN_VD
LCALL	DEL05S
CLR	ZELEN_VD
LCALL	DEL05S
SJMP	TASK1
TASK2:
	SETB	KRASN__VD
	LCALL	DEL05S
	LCALL	DEL05S
	CLR	KRASN_VD
	LCALL	DEL05S
	LCALL	DEL05S
	SJMP	TASK2
	;ВЫВОД	ИНФОРМАЦИИ НА ЖК-ИНДИКАТОР HT-1610
INDVIV:	MOV	A,AD00+3
	ACALL	SIMBOL1
	MOV	A,AD00+2
	ACALL	SIMBOL1
	MOV	A,AD00+l
	ACALL	SIMBOL1
	MOV	A,AD00+0
	ACALL	SIMBOL1
	MOV	A,#0FH
	ACALL	SIMBOL1
	MOV	A,#0FH
	ACALL	SIMBOL1
	MOV	A,AD00+7
	ACALL	SIMBOL1
	MOV	A,AD00+6
	ACALL	SIMBOL1
	MOV	A,AD00+5
	ACALL	SIMBOL1
	MOV	A,AD00+4
	ACALL RET	SIMBOL1
232
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
SIMBOL1:			
	ANL	A,#00001111B	
	CJNE	A,#O,SIMB11	
	MOV	A,#10	
	SJMP	SIMB12	
SIMB11:	CJNE	A,#0FH,SIMB12	
	MOV	A,#0	
SIMB12:	CLR	CLKIND1	
	SWAP	A	
	ACALL	BIT1	
	ACALL	BIT1	
	ACALL	BIT1	
	ACALL	BIT1	
	RET		
BIT1:	RLC	A	
	MOV	DATIND1,C	;ВЫВ. ДАННЫХ В ЖК-ДИСПЛЕЙ
	SETB	CLKIND1	;ИМПУЛЬС ЗАЩЁЛКИВАНИЯ
	CLR	CLKIND1	
	RET		
/ПОДПРОГРАММА РАСПАКОВКИ В ОЗУ ЭО .*****		
UNPKQ:	MOV	A,@R1
	MOV	R2,A
	INC	R1
	MOV	A,@R1
	MOV	R3,A
	DEC	R1
	INC	RO
	INC	RO
	INC	RO
	LCALL	BN2BCD
LEVBIT:	MOV	A,R5
	ANL	A,#U110000B
	CJNE	A,#0,ENDPKQ
	MOV	A,R5
	ORL	A,#11110000B
	MOV	R5,A
ENDPKQ:	MOV	A,R5
-233
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
LCALL	RVIV
MOV	A,R5
LCALL	VIV
MOV	A,R4
LCALL	RVIV
MOV	A,R4
LCALL	VIV
INC RET	RO
RVIV:	SWAP	A
VIV:	ANL	A,#00001111B
CJNE	A,#00001111B,NEF
MOV	A,#0FFH
NEF:	MOV	@R0,A
DEC	RO
RET	
/ПОДПРОГРАММА УМНОЖЕНИЯ	
;П/П MUL21 ОСУЩЕСТВЛЯЕТ УМНОЖЕНИЕ ЦЕЛЫХ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ
/БЕЗ ЗНАКА ФОРМАТА 16x8=24 (БЕЗ ПРОВЕРКИ СОМНОЖИТЕЛЕЙ НА
/НОЛЬ.МНОЖИТЕЛЬ-В А,МНОЖИМОЕ-В DE,ПРОИЗВЕДЕНИЕ-В (A,H,L)
/ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ВСЕ РЕГИСТРЫ,СОХРАНЯЕТСЯ DE.
MUL21:			/R0*R5R4=R0R5R4,	RO И Rl COXP
	MOV	R2,#8		
	MOV	A,#0		
	MOV	R3,A		
	MOV	R6,A		
	MOV	R7,A		
LOOP67:	MOV	A,R6		
	ADD	A,R6		
	MOV	R6,A		
	MOV	A,R7		
	ADDC	A,R7		
	MOV	R7,A		
	MOV	A,R0		
	ADDC	A,RO		
	MOV	R0,A		
	JNC	LOOP68		
	MOV	A,R6		
	ADD	A,R4		
	MOV	R6,A		
	MOV	A,R7		
	ADDC	A,R5		
— 234 —
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
MOV	R7,A
MOV	A,RO
ADDC	A,R3
MOV	R0;A
LOOP68:	DJNZ	R2,LOOP67
MOV	A,R6
MOV	R4,A
MOV	A,R7
MOV	R5,A
RET	
;П/П BN2BCD - ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ДВОИЧНОГО ЧИСЛА В ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНОЕ
;ИСХОДНОЕ ЧИСЛО В(R2,R3),РЕЗУЛЬТАТ В (R4,R5,R6)
BN2BCD:	;R3R2 -> R6R5R4, RO И R1 COXP		
	MOV	R7,#10H	
	MOV	АД0	
	MOV	R4,A	
	MOV	R5,A	
	MOV	R6,A	
BN2CKL:	MOV	A,R2	
	ADD	A,R2	
	MOV	R2,A	
	MOV	A,R3	
	ADDC	A,R3	
	MOV	R3,A	
;ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНОЕ УДВОЕНИЕ			СУММЫ С УЧЁТОМ ПЕРЕНОСА:
MOV	A,R4
ADDC	A,R4
DA	A
MOV	R4,A
MOV	A,R5
ADDC	A,R5
DA	A
MOV	R5,A
MOV	A,R6
ADDC	A,R6
DA	A
MOV	R6,A
/’ПРОВЕРКА КОНЦА ЦИКЛА:
DJNZ	R7,BN2CKL
RET
₽OSD:	CLR C
MOV A,R5
— 235
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
RRC	А
MOV	R5, А
MOV	A,R4
RRC	А
MOV	R4, А
RET
INXD: INXDEN:RE1	MOV ADD MOV MOV ADDC MOV r>	A,R4 A,#l R4,A A,R5 A,#0 R5,A
A13_8_VK:		
	CLR	L513_l	/ОТКЛЮЧИЛИ
	SETB	L513_8	;ВКЛЮЧИЛИ !!’!!!
	SETB	L513_9	;ОТКЛЮЧИЛИ
	SETB	L513_16	/ОТКЛЮЧИЛИ
	RET	/НАСТРОИЛИ ADG513 НА ПРОПУСКАНИЕ СИГНАЛА L513_8
A13_1_VK:		
	SETB	L513_l	/ВКЛЮЧИЛИ !!!!!!
	CLR	L513_8	/ОТКЛЮЧИЛИ
	SETB	L513_9	/ОТКЛЮЧИЛИ
	SETB	L513_16	/ОТКЛЮЧИЛИ
	RET	/НАСТРОИЛИ ADG513 НА ПРОПУСКАНИЕ СИГНАЛА L513_l
A13_9_VK:		
	CLR	L513_l	/ОТКЛЮЧИЛИ
	CLR	L513_8	/ОТКЛЮЧИЛИ
	CLR	L513_9	/ВКЛЮЧИЛИ !’!!!!
	SETB	L513_16	/ОТКЛЮЧИЛИ
	RET	/НАСТРОИЛИ ADG513 НА ПРОПУСКАНИЕ СИГНАЛА L513_9
A13_16_V:	CLR	L513.1	/ОТКЛЮЧИЛИ
	CLR	L513_8	/ОТКЛЮЧИЛИ
	SETB	L513_9	/ОТКЛЮЧИЛИ
	CLR	L513_16	;ВКЛЮЧИЛИ !!!!!!
	RET		/НАСТРОИЛИ ADG513 НА ПРОПУСКАНИЕ СИГНАЛА ;L513_16
A13_OTKL:	CLR	L513_l	/ОТКЛЮЧИЛИ
— 236
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
CLR	L513_8	/ОТКЛЮЧИЛИ
SETB	L513.9	/отключили
SETB	L513_16	/ОТКЛЮЧИЛИ
RET		/НАСТРОИЛИ ADG513 НА ОТКЛЮЧЕНИЕ
/ОДИНОЧНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ADS7816
IZMNAP3:			
	SETB	DATADC	7
	SETB	CSADC	/
	CLR	CLKADC	
ADC_12:			
	CLR	CSADC	/CS=0 - START
	MOV	АД0	
	MOV	В,A	
7	SETB	CLKADC	/МИНУС ПЕРВЫЙ ИМПУЛЬС
	CLR	CLKADC	
7	SETB	CLKADC	/НУЛЕВОЙ ИМПУЛЬС
	CLR	CLKADC	
7	SETB	CLKADC	/ПЕРВЫЙ ИМПУЛЬС
	CLR	CLKADC	
7	SETB	CLKADC	
	MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ СТАРШЕГО (12-ГО) БИТА
	CLR	CLKADC	
	MOV	B.3,C	
7	SETB	CLKADC	
	MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 11-ГО БИТА
	CLR	CLKADC	
	MOV	B.2,C	
9	SETB	CLKADC	
	MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 10-ГО БИТА
	CLR	CLKADC	
	MOV	B.1,C	
9	SETB	CLKADC	
	MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 9-ГО БИТА
	CLR	CLKADC	
	MOV	B.0,C	
-137-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
SETB MOV CLR MOV	CLKADC C,DATADC CLKADC ACC.7,C	/ЧТЕНИЕ 8-ГО БИТА
SETB	CLKADC	
MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 7-ГО БИТА
CLR	CLKADC	
MOV	ACC.6,C	
SETB	CLKADC	
MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ б-ГО БИТА
CLR	CLKADC	
MOV	ACC . 5,C	
SETB	CLKADC	
MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 5-ГО БИТА
CLR	CLKADC	
MOV	ACC.4,C	
SETB	CLKADC	
MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 4-ГО БИТА
CLR	CLKADC	
MOV	ACC.3,0	
SETB	CLKADC	
MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 3-ГО БИТА
CLR	CLKADC	
MOV	ACC.2,C	
SETB	CLKADC	
MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 2-ГО БИТА
CLR	CLKADC	
MOV	ACC.1,C	
SETB	CLKADC	
MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ МЛАДШЕГО(1-ГО) БИТА
CLR	CLKADC	
MOV	ACC.0,C	
MOV	R4,A	
MOV	R5,B	
SETB	CSADC	,-CS=l - END
RET		
238-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
/ПОДПРОГРАММА ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАЛА С АЦП С УСРЕДНЕНИЕМ ПО 16
/ИЗМЕРЕНИЯМ
IZMN16:
MOV MOV MOV MOV IZMN16C:	R7 ,#0 R6,#0 R3,#0 R2,#16
LCALL MOV ADD MOV MOV ADDC MOV DJNZ MOV MOV MOV MOV LCALL LCALL LCALL LCALL RET	IZMNAP3 A,R6 A,R4 R6,A A,R7 A,R5 R7,A R2,IZMN16C A,R6 R4,A A,R7 R5,A POSD POSD POSD POSD
.END
Создавая этот (промежуточный) вариант программы, мы должны были
реализовать требуемые измерения и убедиться в том, что осуществляется
корректное измерение напряжений всех четырёх каналов (на обоих акку-
муляторах и на обоих термодатчиках), а также корректное отображение
этой информации на индикаторе (и всё это происходит, как мы договори-
лись, в процессе переключения с одной задачи на другую). Также, пос-
кольку в нашем распоряжении, как мы условились, отсутствуют внешние
аппаратные отладочные средства, мы должны при старте программы про-
дотировать хотя бы индикатор, т. к., если он будет в нерабочем состоянии
(неважно, из-за проблем с аппаратными средствами или из-за ошибок в
программе), оценить правильность измерений мы не сможем.
На этом этапе мы будем работать со схемой, приведённой на Рис. 2.5, к
которой подключен имитатор, изображённый на Рис. 2.8.
При старте рассматриваемая программа заносит в ячейки ОЗУ с име-
нами ADO 0+0...AD0 0+7 значения от 0 до 7, после чего отображает содержи-
— 239 —
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
мое этих ячеек на индикаторе в течение 4 с. Наличие упомянутых цифр на
индикаторе в течение первых четырёх секунд после включения питания
свидетельствует о корректной работе связанных с индикатором аппарат-
ных и программных средств. Если что-то не так, то, прежде чем двигаться
дальше, нужно найти, что мешает правильной работе индикатора, и устра-
нить эту помеху.
Настройка стеков для двух задач, таймера-счётчика, осуществляющего
прерывание, и системы прерывания, взята без каких-либо изменений из
корректно работавшей программы, приведённой на стр. 219...222. Обра-
щаю внимание тех, кто делает только первые шаги в программировании:
при написании программ в режиме с минимальными отладочными воз-
можностями нужно стремиться в каждую из уже работающих промежуточ-
ных программ вносить как можно меньшее количество изменений, и после
каждого изменения заносить программу в микроконтроллер и тестировать
её, проверяя, корректно ли она работает после доработки. Безусловно, что
при этом увеличивается количество промежуточных программ, но общее
количество ошибок, которые вы неизбежно делаете в процессе разработки
программы, в итоге оказывается меньшим, чем в случае, когда вы при каж-
дой доработке вносите большое количество изменений в отлаженные фраг-
менты. Да и искать ошибки в программах, минимально отличающихся от
тех, которые работали безошибочно, будет быстрее и проще. Таким обра-
зом, несмотря на большее количество промежуточных программ, общая за-
дача решается быстрее, чем в случае, когда вы пытаетесь все доработки в
программу внести за один или два раза.
Вернёмся к рассматриваемой программе. В подпрограмме обработки
таймерного прерывания, происходящей через каждые 65 мс, инкременти-
руется содержимое 8-битного счётчика CNT_T с последующим занулением
двух старших битов остающейся в аккумуляторе после инкрементирова-
ния копии этого счётчика. При этом упомянутая копия в данном случае
каждые 4 с обнуляется. Когда это происходит, программа изменяет на про-
тивоположный (с 0 на 1 и наоборот) уровень сигнала на линии порта
MEANDR1S, после чего осуществляет последовательное переключение
мультиплексора ADG513 с первого на четвёртый входы и измерения каж-
дого из подключенного сигналов. Измерения производятся с усреднением
по 16 результатам.
Таким образом, на линии Р1.7 (именно она имеет символическое имя
MEANDR1S) мы должны видеть переключение сигнала из единичного в ну-
левой уровень и наоборот с периодом в 4 с. Если это так, то таймер-счёт-
чик функционирует нормально, также корректно работает программа об-
работки прерывания и фрагмент, выделяющий момент, когда должны про-
изводиться измерения. Такая промежуточная проверка корректности
работы перечисленных аппаратных и программных средств необходима
— 240 —
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
для того, чтобы при некорректных измерениях (или вообще при отсутс-
твии результатов измерений на индикаторе) быстро определить место, ку-
да вкралась ошибка.
По завершении измерения программа записывает его результаты в
ячейки ОЗУ-с именами AD00+0...AD00+7 с последующим отображением
содержимого этих ячеек на индикаторе. При этом, если значение (в деся-
тичном виде) старших двух битов счётчика CNT_T равно 1, 2 или 3, на ин-
дикаторе отображаются результаты измерений в точках биг имитатора, а
если оба старших бита равны 0, то отображаются результаты измерений в
точках айв. Таким образом, по длительности отображения мы однозначно
понимаем, какие из результатов измерения мы видим на индикаторе в тот
или иной момент.
Если аппаратные средства работают корректно, то при запуске рас-
сматриваемой программы вы увидите результаты измерений сигналов с
имитатора, которые будут обновляться каждые 4 с, и при этом будет на-
блюдаться мигание светодиодов, по-прежнему «играющих роль» незави-
симых переключаемых задач. Таким образом, эта программа даёт нам воз-
можность убедиться в том, что мы реализовали требуемые измерения и
отображения в теле подпрограммы обработки прерывания и наши незави-
симые «частные» программы корректно функционируют, ничуть не «дога-
дываясь» о том, какие сложные действия осуществляются в момент пере-
ключения с одной из них на другую.
В завершение отмечу, что измерения в этой программе производятся не*
в каждом 16-м (как говорилось ранее), а в каждом 64-м цикле таймерного
прерывания, т. е. интервал между измерениями составляет не 1, а 4 с. Это
сделано умышленно, для увеличения промежутка времени между измере-
ниями настолько, чтобы результаты можно было легко записать на листок
бумаги (мы же договорились о минимуме отладочных средств...).
Ещё одно замечание: в сравнении с программами, описанными в пре-
дыдущем подразделе, глубина каждого из стеков для независимых задач
выбрана равной 32, а не 24 байтам — анализ с карандашом в руке показал,
что с учётом хранения адресов возврата при вызове предполагаемых в не-
зависимых программах подпрограмм 24-байтный стек будет использо-
ваться практически полностью, поэтому при отсутствии аппаратного от-
ладчика лучше подстраховаться и увеличить его глубину ещё на 8 байт.
2.4.3.	Синтез основной программы
Как бы ни была хороша программа, описанная в предыдущем подраз-
деле, в ней отсутствует главное, ради чего она была написана, — сами про-
граммы заряда/разряда аккумуляторов. Поэтому следующим этапом со-
здания программы для нашего зарядного устройства является замена под-
—ш
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
программ-«заглушек», управляющих светодиодами, на реальные
программы, соответствующие изображённому на Рис. 2.4 алгоритму.
Они были написаны отдельно и затем предварительно отлажены в про-
граммном симуляторе EMF52. После этого они были вставлены в про-
грамму, приведённую в подразд. 2.4.2. В результате получился черновой
вариант программы, действительно обеспечивающей работу устройства.
Первый вариант программы для устройства скоростного заряда
;&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
;&	&
;&	ПРОГРАММА	ДЛЯ	СКОРОСТНОГО ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА &
;&	НА КОНТРОЛЛЕРЕ	АТ89С51	&
;&	&
;&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
;АДРЕСА И КОНСТАНТЫ
АСС . EQU ОЕОН
В	. EQU 0F0H
PSW . EQU ODOH
SP	.EQU 81H
DPL	.EQU	82H
DPH	.EQU	83H
PO	• EQU	80H
Pl	• EQU	90H
P2	.EQU	OAOH
P3	.EQU	OBOH
B.O	.EQU	OFOH
B.l	.EQU	0F1H
B.2	.EQU	0F2H
B.3	.EQU	0F3H
B.4	.EQU	0F4H
B.5	.EQU	0F5H
B.6	.EQU	0F6H
B.7	.EQU	0F7H
ACC.O	.EQU	OEOH
ACC.l	.EQU	0E1H
ACC. 2	.EQU	0E2H
ACC.3	.EQU	0E3H
—242-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
АСС.4	. EQU	0Е4Н
АСС.5	. EQU	0Е5Н
АСС.6	. EQU	0Е6Н
АСС.7	. EQU	0Е7Н
PSW.0	. EQU	0D0H
PSW.1	. EQU	0D1H
PSW.2	. EQU	0D2H
PSW.3	. EQU	0D3H
PSW.4	.EQU	0D4H
PSW.5	.EQU	0D5H
PSW.6	. EQU	0D6H
PSW.7	. EQU	0D7H
РО.О	. EQU	080Н
РОЛ	. EQU	081Н
Р0.2	. EQU	082Н
РО.З	. EQU	083Н
Р0.4	. EQU	084Н
Р0.5	. EQU	085Н
Р0.6	. EQU	086Н
Р0.7	. EQU	087Н
Р1.0	. EQU	090Н
Р1.1	.EQU	091Н
Р1.2	. EQU	092Н
Р1.3	. EQU	093Н
Р1.4	. EQU	094Н
Р1.5	. EQU	095Н
Р1.6	. EQU	096Н
Р1.7	. EQU	097Н
Р2.0	. EQU	ОАОН
Р2.1	. EQU	0А1Н
Р2.2	.EQU	0А2Н
Р2.3	.EQU	ОАЗН
Р2.4	. EQU	0А4Н
Р2.5	.EQU	0А5Н
Р2.6	.EQU	0А6Н
Р2.7	. EQU	0А7Н
РЗ.О	. EQU	ОВОН
Р3.1	.EQU	0В1Н
Р3.2	. EQU	0В2Н
РЗ.З	. EQU	ОВЗН
Р3.4	.EQU	0В4Н
Р3.5	. EQU	0В5Н
Р3.6	.EQU	0В6Н
Р3.7	.EQU	0В7Н
TMOD	.EQU	089Н
-243-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
TCON	.EQU	088H
TL0	.EQU	08 AH
ТНО	.EQU	08CH
IE	.EQU	0A8H
IP	.EQU	0B8H
TRO	.EQU	08CH
TRI	.EQU	08EH
ETO	.EQU	0A9H
EA /	.EQU	OAFH
CNT-T	.EQU	3EH /СЧЁТЧИК 65-МИЛЛИСЕКУНДНЫХ ИНТЕРВАЛОВ
SP.NEXT	.EQU	3FH ;
SP1	.EQU	3FH ;
SP2	.EQU	5FH ;
ADOO	.EQU	ОЗОН /8 БАЙТ ОЗУ ЭО
CNT1	.EQU	038Н /2 БАЙТА - СЧЁТЧИК ДЛЯ AD00+0...3
CNT2	.EQU	ОЗАН /2 БАЙТА - СЧЁТЧИК ДЛЯ AD00+4...7
CLKIND1	.EQU	Р1.1
DATIND1	.EQU	Р1.0
CSADC	.EQU	РЗ.З ;
CLKADC	.EQU	Р3.1 ;
DATADC	.EQU	Р3.2 ;
L513_l	.EQU	РЗ.б
L513_8	.EQU	Р3.5
L513_9	.EQU	Р3.4
L513_16	.EQU	Р3.7
ZELEN-VD	.EQU	Р1.2
KRASN_VD	.EQU	Р1.3
U-ACC1	.EQU	20Н ;ПОТЕНЦИАЛ НА ПЛЮСЕ АККУМУЛЯТОРА ОТН. ЗЕМЛИ
UT_ACC1	.EQU	22Н /ПОТЕНЦИАЛ НА ЭМИТТЕРЕ VT8 ОТН. ЗЕМЛИ
U_ACC2	.EQU	24Н /ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА АККУМУЛЯТОРЕ 2
UT_ACC2	• EQU	26Н /ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА АККУМУЛЯТОРЕ 2 + ДИОДЕ 2
U_A1_MAX	.EQU	28Н /МАКСИМАЛЬНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ ИЗМЕРЕНИЯ U НА АККУМУЛЯТОРЕ 1
U_A2_MAX	.EQU	2АН /МАКСИМАЛЬНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ ИЗМЕРЕНИЯ U НА АККУМУЛЯТОРЕ 2
VD1ST	.EQU	2СН /ПАДЕНИЕ НАПР. НА ЭМИТТЕРЕ VT8 В МОМЕНТ НАЧАЛА ЗАРЯДА
VD2ST	.EQU	2ЕН /ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ДИОДЕ 2 В НАЧАЛЕ ЗАРЯДА
REDLED1	.EQU	Р1.3
GRNLED1	.EQU	Р1.2
UNCHI	.EQU	Р1.6
-244-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
CHBIG1 CHLIT1	.EQU .EQU	Р1.4 Р1.5
REDLED2	.EQU	Р2.5
GRNLED2	.EQU	Р2.6
UNCH2	.EQU	Р2.4
CHBIG2	. EQU	Р2.2
CHLIT2	. EQU	Р2.3
DELTAU	. EQU	15
DELTAT	.EQU	70
/НАЧАЛО ПРОГРАММЫ:
	.ORG	0
/	LJMP	START
7	.ORG	OBH
9	LJMP	TIMER_ISR
9	.ORG	100H
START:		
	MOV	AD00+0,#0
	MOV	AD00+l,#l
	MOV	AD00+2,#2
	MOV	AD00+3,#3
	MOV	AD00+4,#4
	MOV	AD00+5,#5
	MOV	AD00+6,#6
	MOV	AD00+7,#7
	LCALL	INDVIV
	LCALL	DEL4S
9	MOV	Pl,#0FFH
	MOV	P2,#0FFH
	MOV	P3,#0FFH
	CLR	UNCHI	/ОТКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД
	CLR	CHBIG1	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ
	CLR	CHLIT1	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ
	CLR	UNCH2	/ОТКЛЮЧИЛИ РАЗ РЯД
—245 -
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
CLR	CHBIG2	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД волыним током
CLR	CHLIT2	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ током
MOV	CNT—T,#0	
MOV	DPTR,#0	
MOV	VD1ST,DPL	
MOV	VD1ST+1,DPH	/ЗАНУЛИЛ VD1ST+0..1
MOV	VD2ST,DPL	
MOV	VD2ST+1,DPH	/ЗАНУЛИЛ VD2ST+0..1
MOV	SP, #SP2	
MOV	DPTR, #TASK2	
PUSH	DPL	
PUSH	DPH	9
XRL	PSW, #8	
PUSH	PSW	9
XRL	PSW, #8	
PUSH	ACC	9
PUSH	В	9
PUSH	DPL	
PUSH	DPH	9
MOV	SP-NEXT, SP	9
MOV	SP, #SP1	9
ACALL	SETUP-TIMER	9
AJMP	TASK1	9
SETUP_TIMER:
CLR	TRO
CLR	TRI
MOV	IP, #0
MOV	IE, #0
MOV	TMOD, #00000001B
MOV	DPTR, #0
MOV	TLO, DPL
MOV	THO, DPH
SETB	ETO
SETB	EA
— 246 —
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
SETB TRO
RET
DEL20:		
LPEX: LPIN:	MOV MOV DJNZ DJNZ RET	R1,#OFDH R2,#26H R2,LPIN R1,LPEX
DELOIS:		
	ACALL	DEL20
	ACALL	DEL20
	ACALL	DEL20
	ACALL	DEL20
	ACALL	DEL20
DEL05S:	RET	
	ACALL	DELOIS
	ACALL	DELOIS
DEL02S:	ACALL	DELOIS
	ACALL	DELOIS
	ACALL	DELOIS
DEL2S:	RET	
	ACALL	DEL05S
DELIS:	ACALL	DEL05S
	ACALL	DEL05S
	ACALL	DELO5S
DEL8S:	RET	
	ACALL	DEL2S
DEL4S:	ACALL	DEL2S
	ACALL	DEL2S
	ACALL	DEL2S
	RET	
TIMER_ISR:
CLR	TRO
CLR	EA
-047—
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
PUSH PUSH PUSH PUSH PUSH	PSW ACC В DPL DPH
MOV	A, SP.NEXT
MOV	SP.NEXT, SP
MOV	SP, A
MOV	DPTR, #0
MOV	TLO, DPL
MOV	THO, DPH
MOV	A,CNT_T
INC	A
MOV	CNT_T,A	/ИНКРЕМЕНТИРОВАЛ CNT.T ПО МОДУЛЮ 256
ANL	A,#00001111B /ЗАНУЛИЛ 4 СТАРШИХ БИТА
JZ	MNDR1S
LJMP	T.ISR.l
ЭТО ДЕЛАЕТСЯ	РАЗ В 1 СЕКУНДУ
MNDR1S:
PUSH	PSW	
SETB	PSW.3	/БАНК POH НОМЕР 4
SETB	PSW. 4	
L7816513:		
LCALL	A13.1.VK	
LCALL	IZMN16	
MOV	U_ACC1,R4	
MOV	U_ACC1+1,R5	
LCALL	A13.16.V	
LCALL	IZMN16	
MOV	UT.ACC1,R4	
MOV	UT_ACC1+1,R5	
LCALL	A13.9.VK	
LCALL	IZMN16	
MOV	U_ACC2,R4	
MOV	U.ACC2+1,R5	
- 248-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
LCALL LCALL MOV MOV	A13_8_VK IZMN16 UT_ACC2ZR4 UT_ACC2+1,R5
MOV ANL JZ	A,CNT_T A,#001100000B /ОСТАВИЛ 2 СТАРШИХ БИТА OTBUTACC	/ЕСЛИ CNT_T=0, ОТОБРАЖАТЬ UT.ACCi
/ОТОБРАЖАЕМ U.ACCi (ЕСЛИ ПЯТЫЙ И ЧЕТВЁРТЫЙ БИТЫ CNT.T СОДЕРЖАТ ЧИСЛО 1, 2 ИЛИ 3)
MOV	R0,#AD00+0
MOV	R1,#U_ACC1
LCALL	UNPKQ	/U_ACC1+O..l В AD00+0..3
MOV	R0,#AD00+4
MOV	R1,#U_ACC2
LCALL	UNPKQ	/U_ACC2+O..l В AD00+4..7
SJMP	OTBNEXT
/ОТОБРАЖАЕМ ТЕМПЕРАТУРУ (ЕСЛИ ПЯТЫЙ И ЧЕТВЁРТЫЙ БИТЫ CNT_T СОДЕРЖАТ ЧИСЛО 0)
OTBUTACC	MOV ORL JNZ	a,vdist a,vdist+i OTBUT2	/А = 0 ТОЛЬКО ПРИ VD1ST+0..1 = 0
t	MOV	R2,UT_ACC1	
	MOV	R3,UT_ACC1+1	
	MOV	R4,U_ACC1	
	MOV	R5,U_ACC1+1	
	LCALL	BCMNDE	/R3R2=(UT_ACC1+O..1 - U_ACC1+O..l)
	SJMP	OTBUT3	/НА РАСПАКОВКУ В AD00+0..3
OTBUT2:			
	MOV	R4,UT_ACC1	
	MOV	R5,UT-ACCl+l	
	MOV	R2,U_ACC1	
	MOV	R3,U_ACC1+1	
	LCALL	DEMNBC	/R5R4=(UT_ACC1+0..1 - U_ACC1+O..l)
	MOV	R2,VD1ST	
	MOV	R3,VD1ST+1	
	LCALL	BCMNDE	;R3R2=VD1ST+O..1 - (UT.ACC1+0..1 - U_ACC1+O..l)
	JNC	OTBUT30	/ЕСЛИ R3R2 HE < 0, НА РАСПАКОВКУ В AD00+0..3
	MOV	R2,#0	
	MOV	R3,#0	/ЗАНУЛИЛ ОТРИЦАТЕЛЬНУЮ РАЗНОСТЬ В R3R2
OTBUT30:			
-249
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
OTBUT3:	LCALL MOV LCALL	POSB	
		ro,#adoo+o LOOP3152	/РАСПАКОВАЛ ПЕРВЫЙ РЕЗУЛЬТАТ В AD00+0..3
Г	MOV	A,VD2ST	
	ORL	A,VD2ST+1	/А = 0 ТОЛЬКО ПРИ VD2ST+0..1 = 0
	JNZ	OTBUT4	
/	MOV	R2,UT_ACC2	
	MOV	R3,UT_ACC2+1	
	MOV	R4,U_ACC2	
	MOV	R5,U_ACC2+1	
	LCALL	BCMNDE	/R3R2=(UT_ACC2+0..1 - U_ACC2+O..l)
	SJMP	OTBUT5	/НА РАСПАКОВКУ В ADO0+4..7
OTBUT4:			
	MOV	R4,UT_ACC2	
	MOV	R5,UT_ACC2+1	
	MOV	R2,U_ACC2	
	MOV	R3,U_ACC2+1	
	LCALL	DEMNBC	;R5R4=(UT_ACC2+0..1 - U_ACC2+0..1)
	MOV	R2,VD2ST	
	MOV	R3,VD2ST+1	
	LCALL	BCMNDE	;R3R2=VD2ST+0..1 - (UT.ACC2+0..1 - U.ACC2+0..1)
	JNC	OTBUT50	/ЕСЛИ R3R2 HE < 0, НА РАСПАКОВКУ В AD00+4..7
	MOV	R2,#0	
	MOV	R3,#0	/ЗАНУЛИЛ ОТРИЦАТЕЛЬНУЮ РАЗНОСТЬ В R3R2
OTBUT50:			
	LCALL	POSB	
OTBUT5:			
	MOV	R0,#AD00+4	
	LCALL	LOOP3152	/РАСПАКОВАЛ ВТОРОЙ РЕЗУЛЬТАТ В AD00+4..7
OTBNEXT:			
/	LCALL	INDVIV	/ВЫВЕЛИ НА ДИСПЛЕЙ
/	POP	PSW	
T_ISR_1:			
	POP	DPH	
	POP	DPL	
	POP	В	
	POP	ACC	
	POP	PSW	
- 250 -
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
SETB ЕА
SETB TRO
RETI
ВЫВОД ИНФОРМАЦИИ НА ЖК-ИНДИКАТОР НТ-1610
INDVIV:
MOV	A,AD00+3
ACALL	SIMBOL1
MOV	A,AD00+2
ACALL	SIMBOL1
MOV	A,AD00+l
ACALL	SIMBOL1
MOV	a,adoo+o
ACALL	SIMBOL1
MOV	A,#0FH
ACALL	SIMBOL1
MOV	A,#0FH
ACALL	SIMBOL1
MOV	A,AD00+7
ACALL	SIMBOL1
MOV	A,AD00+6
ACALL	SIMBOL1
MOV	A,AD00+5
ACALL	SIMBOL1
MOV	A,AD00+4
ACALL	SIMBOL1
RET	
SIMBOL1:	
ANL	A,#00001111B
CJNE	A,#O,SIMB11
MOV	A,#10
SJMP	SIMB12
SIMB11: CJNE	A,#0FH,SIMB12
MOV	A,#0
SIMB12: CLR	CLKIND1
SWAP	A
ACALL	BIT1
ACALL	BIT1
ACALL	BIT1
ACALL	BIT1
RET	
251 -
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
BIT1:	RLC MOV SETB CLR RET	A DATIND1,C	;ВЫВ. ДАННЫХ В ЖК-ДИСПЛЕЙ CLKIND1	;ИМПУЛЬС ЗАЩЁЛКИВАНИЯ CLKIND1
UNPKQ:	MOV	A,@R1
	MOV	R2,A
	INC	Rl
	MOV	A,@R1
	MOV	R3,A
	DEC	Rl
LOOP3152		
	INC	RO
	INC	RO
	INC	RO
	LCALL	BN2BCD
LEVBIT:	MOV	A,R5
	ANL	A,#11110000B
	CJNE	A,#0,ENDPKQ
	MOV	A,R5
	ORL	A,#11110000B
	MOV	R5,A
ENDPKQ:	MOV	A,R5
	LCALL	RVIV
	MOV	A,R5
	LCALL	VIV
	MOV	A,R4
	LCALL	RVIV
	MOV	A,R4
	LCALL	VIV
	INC	RO
	RET	
RVIV:	SWAP	A
VIV:	ANL	A,#00001111B
	CJNE	A, #00001111B,NEF
	MOV	A,#0FFH
NEF:	MOV	@R0,A
	DEC RET	RO
.•ПОДПРОГРАММА УМНОЖЕНИЯ
-252-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
;П/П MUL21 ОСУЩЕСТВЛЯЕТ УМНОЖЕНИЕ ЦЕЛЫХ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ
;БЕЗ ЗНАКА ФОРМАТА 16x8=24 (БЕЗ ПРОВЕРКИ СОМНОЖИТЕЛЕЙ НА
;НОЛЬ.МНОЖИТЕЛЬ-В А,МНОЖИМОЕ-В DE,ПРОИЗВЕДЕНИЕ-В (A,H,L)
;ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ВСЕ РЕГИСТРЫ,СОХРАНЯЕТСЯ DE.
MUL21:	MOV MOV MOV MOV MOV	R2,#8 A,#0 R3,A R6,A R7,A	;RO*R5R4=ROR5R4,	RO И Rl COXP
LOOP67:	MOV	A,R6		
	ADD	A,R6		
	MOV	R6,A		
	MOV	A,R7		
	ADDC	A,R7		
	MOV	R7,A		
	MOV	A,RO		
	ADDC	A,RO		
	MOV	RO,A		
	JNC	LOOP68		
	MOV	A,R6		
	ADD	A,R4		
	MOV	R6,A		
	MOV	A,R7		
	ADDC	A,R5		
	MOV	R7,A		
	MOV	A,RO		
	ADDC	A,R3		
	MOV	RO,A		
LOOP68:	DJNZ	R2,LOOP67		
	MOV	A,R6		
	MOV	R4,A		
	MOV	A,R7		
	MOV	R5,A		
г	ЗЕТ			
BN2BCD:			;R3R2 -> R6R5R4,	RO И Rl COXP
	MOV	R7,#10H		
	MOV	A,#0		
	MOV	R4,A		
	MOV	R5,A		
	MOV	R6,A		
BN2CKL:	MOV	A,R2		
	ADD	A,R2		
	MOV	R2,A		
-253
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
MOV	AZR3
ADDC A,R3
MOV	R3,A
;ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНОЕ УДВОЕНИЕ СУММЫ С УЧЁТОМ ПЕРЕНОСА:
MOV	A,R4
ADDC	A,R4
DA	A
MOV	R4,A
MOV	A,R5
ADDC	AZR5
DA	A
MOV	R5,A
MOV	A,R6
ADDC	A,R6
DA	A
MOV	R6,A
;ПРОВЕРКА КОНЦА	ЦИКЛА:
DJNZ	R7,BN2CKL
RET	
DECMBC: CLR	C
MOV	AZR5
SUBB	A,R3
JNZ	RETDCB
MOV	AZR4
SUBB	A,R2
RETDCB: RET	
BCCMDE: CLR	C
MOV	A,R3
SUBB	A,R5
JNZ	RETBCD
MOV	A,R2
SUBB	A,R4
RETBCD: RET	
DEMNBC: CLR	C
MOV	A,R4
SUBB	A,R2
MOV	R4,A
MOV	A,R5
SUBB	AZR3
MOV RET	R5ZA
BCMNDE: CLR	C
MOV	AZR2
SUBB	AZR4
-Z54-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
	MOV MOV SUBB MOV RET	R2,A A,R3 A,R5 R3,A
POSB:	CLR	C
	MOV	A,R3
	RRC	A
	MOV	R3,A
	MOV	A,R2
	RRC	A
	MOV	R2,A
	RET	
POSD:	CLR	C
	MOV	A,R5
	RRC	A
	MOV	R5,A
	MOV	A,R4
	RRC	A
	MOV	R4,A
	RET	
A13_8_VK		
	CLR	L513_l	/ОТКЛЮЧИЛИ
	SETB	L513__8	;ВКЛЮЧИЛИ !!!!!!
	SETB	L513.9	/ОТКЛЮЧИЛИ
	SETB	L513_16	/ОТКЛЮЧИЛИ
	RET	/НАСТРОИЛИ ADG513 НА ПРОПУСКАНИЕ СИГНАЛА L513.8
A13_1_VK		
	SETB	L513.1	/ВКЛЮЧИЛИ
	CLR	L513_8	/ОТКЛЮЧИЛИ
	SETB	L513_9	/ОТКЛЮЧИЛИ
	SETB	L513-16	/ОТКЛЮЧИЛИ
	RET	/НАСТРОИЛИ ADG513 НА ПРОПУСКАНИЕ СИГНАЛА L513_l
A13_9_VK		
	CLR	L513_l	/ОТКЛЮЧИЛИ
	CLR	L513_8	/ОТКЛЮЧИЛИ
	CLR	L513_9	/ВКЛЮЧИЛИ И’!’’
	SETB	L513_16	/ОТКЛЮЧИЛИ
	RET	/НАСТРОИЛИ ADG513 НА ПРОПУСКАНИЕ СИГНАЛА L513_9
A13_16_V		
-255-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
	CLR	L513_l	/ОТКЛЮЧИЛИ
	CLR	L513_8	/ОТКЛЮЧИЛИ
	SETB	L513_9	/ОТКЛЮЧИЛИ
	CLR	L513_16	/ВКЛЮЧИЛИ
	RET		/НАСТРОИЛИ ADG513 НА ПРОПУСКАНИЕ СИГНАЛА L513.16
A13.0TKL			
	CLR	L513_l	/ОТКЛЮЧИЛИ
	CLR	L513_8	/ОТКЛЮЧИЛИ
	SETB	L513_9	/ОТКЛЮЧИЛИ
	SETB	L513_16	/ОТКЛЮЧИЛИ
/	RET		/НАСТРОИЛИ ADG513 НА ОТКЛЮЧЕНИЕ
IZMNAP3:			
	SETB	DATADC	/
	SETB	CSADC	9
	CLR	CLKADC	9
ADC_12:			
	CLR	CSADC	/CS=0 - START
	MOV	A,#0	
	MOV	B,A	
/	SETB	CLKADC	/МИНУС ПЕРВЫЙ ИМПУЛЬС
	CLR	CLKADC	
/	SETB	CLKADC	/НУЛЕВОЙ ИМПУЛЬС
	CLR	CLKADC	
/	SETB	CLKADC	/ПЕРВЫЙ ИМПУЛЬС
	CLR	CLKADC	
9	SETB	CLKADC	
	MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ СТАРШЕГО (12-ГО) БИТА
	CLR	CLKADC	
	MOV	B.3,C	
9	SETB	CLKADC	
	MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 11-ГО БИТА
	CLR	CLKADC	
	MOV	B.2,C	
9	SETB	CLKADC	
	MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 10-ГО БИТА
	CLR	CLKADC	
	MOV	B.1,C	
—256
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
SETB MOV CLR MOV	CLKADC C,DATADC CLKADC B.0,C	;ЧТЕНИЕ 9-ГО БИТА
SETB	CLKADC	
MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 8-ГО БИТА
CLR	CLKADC	
MOV	ACC.7,C	
SETB	CLKADC	
MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 7-ГО БИТА
CLR	CLKADC	
MOV	ACC.6,C	
SETB	CLKADC	
MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 6-ГО БИТА
CLR	CLKADC	
MOV	ACC.5,C	
SETB	CLKADC	
MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 5-ГО БИТА
CLR	CLKADC	
MOV	ACC.4,C	
SETB	CLKADC	
MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 4-ГО БИТА
CLR	CLKADC	
MOV	ACC.3,C	
SETB	CLKADC	
MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 3-ГО БИТА
CLR	CLKADC	
MOV	ACC.2,C	
SETB	CLKADC	
MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 2-ГО БИТА
CLR	CLKADC	
MOV	ACC.1,C	
SETB	CLKADC	
MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ МЛАДШЕГО(1-ГО) БИТА
CLR	CLKADC	
MOV	ACC.O/C	
-251-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
MOV	R4,A
MOV	R5,B
SETB	CSADC
RET	
;CS=1 - END
/ПОДПРОГРАММА ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАЛА С АЦП С УСРЕДНЕНИЕМ ПО 16
/ИЗМЕРЕНИЯМ
IZMN16:
MOV	R7,#0
MOV	R6,#0
MOV	R3,#0
MOV	R2,#16
IZMN16C:
LCALL	IZMNAP3
MOV A,R6
ADD A,R4
MOV R6,A
MOV A,R7
ADDC A,R5
MOV R7,A
DJNZ R2,IZMN16C
MOV A,R6
MOV R4,A
MOV A,R7
MOV R5,A
LCALL POSD
LCALL POSD
LCALL POSD
LCALL POSD
RET
/ОСНОВНОЙ ЦИКЛ КАНАЛА 1
TASK1:
CYCL1:
LCALL OFFALL1	/ОТКЛ. ОБА СВЕТОДИОДА И ВСЕ ЦЕПИ ЗАРЯД/РАЗРЯД
MOV	VD1ST,#O
MOV	VD1ST+1,#O
/ПРОВЕРКА, ВСТАВЛЕН ЛИ АККУМУЛЯТОР 1
— 258 —
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
LCALL	CHECKAC1
JNC	CYCL1
LCALL	DELIS
LCALL	CHECKAC1
JNC	CYCL1
;CY=1 - ВСТАВЛЕН
;CY=1 - ВСТАВЛЕН
/ОПРЕДЕЛЯЕМ ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЭМИТТЕРНОМ ПЕРЕХОДЕ VT8 КАНАЛА 1
/И ЗАНОСИМ РЕЗУЛЬТАТ В VD1ST
LCALL	UVD1	/В R5R4 - ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ПЕРЕХОДЕ
MOV	VD1ST,R4	
MOV	VD1ST+1,R5	
/ОПРЕДЕЛЯЕМ, НУЖЕН ЛИ РАЗРЯД АККУМУЛЯТОРА 1, ЕСЛИ НЕТ - НА ЗАРЯД		
MOV	A,Pl	
ANL	A,#10000000B	
JNZ	NERAZR1	/Pl.7=1 - СРАЗУ НА ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ
/РАЗРЯД 1-ГО АККУМУЛЯТОРА		
RAZR1:		
LCALL	UNCHARI	/ГОРЯТ ОБА СВЕТОДИОДА, ВКЛЮЧЕНА ЦЕПЬ /РАЗРЯДА, ОСТАЛЬНЫЕ ЦЕПИ ОТКЛЮЧЕНЫ
/ОПРЕДЕЛЯЕМ, ПОРА ЛИ ЗАВЕРШИТЬ		РАЗРЯД
LCALL	RDUACC1	/В R3R2 - U_ACC1+O..1
MOV	DPTR,#1000	
MOV	R4,DPL	
MOV	R5,DPH	
LCALL	BCCMDE	/СРАВНЕНИЕ (U-ACC1+0..1) - 1000
JNC	RAZR1	/CY=1-ЕЩЕ РАЗРЯЖАТЬ, Т.К. (U_ACCl+0..1)>1000
/ОТКЛЮЧАЕМ ЦЕПЬ	РАЗРЯДА	
LCALL	OFFALL1	/ОТКЛ. ОБА СВЕТОДИОДА И ВСЕ ЦЕПИ ЗАРЯД/РАЗРЯД
LCALL	DEL8S	/ЗАДЕРЖКА
/ДАЁМ ИНИЦИИРУЮЩИЙ МАЛЫЙ ТОК, ЗАТЕМ - БОЛЬШОЙ ТОК,
/ИЗМЕРЯЕМ U НА АККУМУЛЯТОРЕ 1 И ЗАНОСИМ ЕГО В U_A1_MAX+O. . 1
NERAZR1:
LCALL CHARGEL1	/ГОРИТ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ. ЦЕПЬ МАЛОГО I
LCALL DEL8S	/МИНУТНЫЙ ЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ, БЕЗ КОНТРОЛЯ U
259 —
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
LCALL	DEL8S	
LCALL	DEL8S	
LCALL	DEL8S	
;ВКЛЮЧАЕМ ЗАРЯД	ВОЛЫНИМ ТОКОМ	И ДЕРЖИМ ЕГО ПРИМЕРНО МИНУТУ
LCALL	CHARGEB1	;ГОРИТ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ.ЦЕПЬ БОЛЬШОГО I
LCALL	DEL8S	;МИНУТНЫЙ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ, БЕЗ КОНТРОЛЯ U
LCALL	DEL8S	
LCALL	DEL8S	
LCALL	DEL8S	
LCALL	RDUACC1	/В R3R2 - U-ACC1+0..1
MOV	U_A1_MAX,R2	
MOV	U_A1_MAX+1,R3	/НАЧАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ /НА АККУМУЛЯТОРЕ 1 В U_A1_MAX+O..1
/СОХРАНЯЕМ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ И		ПРОВЕРЯЕМ, ЕСТЬ ЛИ ПЕРЕГРЕВ ИЛИ ПЕРЕЗАРЯД
ZAR1:		
LCALL	CHARGEB1	/ГОРИТ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ.ЦЕПЬ БОЛЬШОГО I
LCALL	PEREGRV1	/СУ=1 - ПЕРЕГРЕВ
JC	DOZARD12	/ПРИ ПЕРЕГРЕВЕ НА ДОЗАРЯД С МИГАНИЕМ
LCALL	PEREZAR1	/СУ=1 - ПЕРЕЗАРЯД НАСТУПИЛ
JC	DOZARAD1	/ПРИ ОКОНЧАНИИ ЗАРЯДА НА ДОЗАРЯД МАЛЫМ I
;ИЗМЕРЯЕМ ТЕКУЩЕЕ	U НА АККУМУЛЯТОРЕ 1, И ЕСЛИ ОНО БОЛЬШЕ U_A1_MAX+O..1,	
;ЗАНОСИМ ТЕКУЩЕЕ В U_A1_MAX+O		. .1
LCALL	RDUACC1	/В R3R2 - U_ACC1+O..l
MOV	R4,U_A1_MAX	
MOV	R5,U_A1_MAX+1	/МАХ. ЗНАЧ. U НА АККУМУЛЯТОРЕ 1 В R5R4
LCALL	BCCMDE	/ТЕКУЩЕЕ МИНУС МАКСИМАЛЬНОЕ
JC	NOTMAX1	/ЕСЛИ ТЕКУЩЕЕ<МАКСИМАЛЬНОГО, НА NOTMAX1
MOV	U_A1_MAX,R2	
MOV	U_A1_MAX+1,R3	/НОВЫЙ МАХ.
NOTMAX1:		
SJMP ZAR1
;ТЕПЕРЬ ДОЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ С ОЖИДАНИЕМ ИЗВЛЕЧЕНИЯ И ВОЗВРАТОМ НА СТАРТ
;ПОСЛЕ ИЗВЛЕЧЕНИЯ
DOZARAD1:
LCALL	CHARGEL1	;ГОРИТ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ. ЦЕПЬ МАЛОГО	I
LCALL	СНЕСКАС1	;СУ=1 - ВСТАВЛЕН
JC	DOZARAD1	/ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД
-260-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
LCALL	DEL20	
LCALL	CHECKAC1	/CY=1 - ВСТАВЛЕН
JC	DOZARAD1	/ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД
LJMP	CYCL1	/ЕСЛИ ВЫНУТ - НА СТАРТ
/ТОЖЕ ДОЗАРЯД 1	ЧАЛЫМ ТОКОМ,	НО ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД МИГАЕТ
DOZARD12:		
LCALL	CHARGEL1	/ГОРИТ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ. ЦЕПЬ МАЛОГО I
LCALL	CHECKAC1	/CY=1 - ВСТАВЛЕН
JC	DOZARD13	/ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД
LCALL	DEL20	
LCALL	CHECKAC1	/CY=1 - ВСТАВЛЕН
JC	DOZARD13	/ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД
LJMP	CYCL1	/ЕСЛИ ВЫНУТ - НА СТАРТ
DOZARD13:		
LCALL	DEL05S	/ЗАДЕРЖКА 2*200 МС ЕСТЬ, К НЕЙ ЕЩЕ 500 МС
SETB	GRNLED1	/ПОГАСИЛ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
LCALL	DELIS	
SJMP	DOZARD12	
ПОДПРОГРАММЫ
/ПЕРЕНОС U_ACC1+O..l В R3R2, UT_ACC1+O..l В R5R4
RDUACC1:
LCALL DEL20	/ЗАДЕРЖКА, ЗА ЭТО ВРЕМЯ ЕСТЬ ИЗМЕРЕНИЕ
CLR	ЕА
MOV	R2,U_ACC1
MOV	R3,U_ACC1+1
MOV	R4,UT_ACC1
MOV	R5,UT_ACC1+1
SETB	EA
RET
/ВЫЧИСЛЕНИЕ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЭМИТТЕРНОМ ПЕРЕХОДЕ И СОХРАНЕНИЕ В R5R4
UVD1:
LCALL RDUACC1
LCALL DEMNBC	/R5R4 = (UT_ACC1+O..1) - (U_ACC1+O..1)
RET
/ОТКЛЮЧЕНИЕ СВЕТОДИОДОВ, КАНАЛОВ ЗАРЯДА И РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРА 1
OFFALL1:
SETB REDLED1	/ОТКЛЮЧИЛИ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД
-261-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
SETB	GRNLED1	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
CLR	UNCHI	/ОТКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД
CLR	CHBIG1	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ
CLR	CHLIT1	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ
RET		
.•УСТАНОВКА ЗАРЯДА БОЛЬШИМ ТОКОМ
CHARGEB1:
CLR	REDLED1	/ВКЛЮЧИЛИ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД
SETB	GRNLED1	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
CLR	UNCHI	/ОТКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД
CLR	CHLIT1	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ
SETB	CHBIG1	/ВКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ током
RET		
/УСТАНОВКА ЗАРЯДА МАЛЫМ ТОКОМ
CHARGEL1:
SETB	REDLED1	/ОТКЛЮЧИЛИ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД
CLR	GRNLED1	/ВКЛЮЧИЛИ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
CLR	UNCHI	/ОТКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД
CLR	CHBIG1	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ током
SETB	CHLIT1	/ВКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ током
RET
/УСТАНОВКА РАЗРЯДА
UNCHAR1:		
CLR	REDLED1	/ВКЛЮЧИЛИ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД
CLR	GRNLED1	/ВКЛЮЧИЛИ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
CLR	CHLIT1	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ
CLR	CHBIG1	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ током
SETB	UNCH1	/ВКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД
RET
/ПРОВЕРКА, ВСТАВЛЕН ЛИ АККУМУЛЯТОР
СНЕСКАС1:
LCALL	RDUACC1	/R3R2 - (U_ACC1+O..1)
MOV	DPTR,#2000	/2000 MB-ГРАНИЦА, МЕНЬШЕ - ВСТАВЛЕН, > - НЕТ
MOV	R4,DPL	
MOV	R5,DPH	
LCALL RET	BCCMDE	/(U_ACCl+0..1) - 2000, CY=1, ЕСЛИ ВСТАВЛЕН
-262
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
;ПРОВЕРКА НА ПЕРЕГРЕВ ТРАНЗИСТОРА КАНАЛА 1
PEREGRV1:		
LCALL	UVD1	;R5R4-ТЕКУЩЕЕ ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ПЕРЕХОДЕ
MOV	A,R4	
ADD	a,#deltat	
MOV	R4,A	
MOV	A,R5	
ADDC	A,#0	
MOV	R5,A	/R5R4 = (ТЕКУЩЕЕ U ДИОДА) +80
MOV	R2,VD1ST	
MOV	R3,VD1ST+1	/НЗК2=ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ДИОДЕ ПРИ СТАРТЕ
LCALL	DECMBC	;{(ТЕКУЩЕЕ U ДИОДА) + 80} - СТАРТОВОЕ, СУ=1 -
RET		/ПЕРЕГРЕВ
;ПРОВЕРКА НА ДОСТИЖЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО ЗАРЯДА НА АККУМУЛЯТОРЕ 1
PEREZAR1:
LCALL	RDUACC1 R4,U_A1_MAX R5 ,U_A1__MAX+1 C A,R4 A,#DELTAU R4,A A,R5 A,#0 R5,A BCCMDE	/R3R2 = U.ACC1+0..1 /R5R4 = U_A1_MAX+O..1			
MOV					
MOV					
CLR		/R5R4 = /{U_ACC /CY=1 -	(U_A1_MAX+O..1) - 20 1 + 0.. 1} - {(U-A1-MAX+0. ПЕРЕЗАРЯД	.1)	- 20}
MOV					
SUBB					
MOV					
MOV					
SUBB					
MOV					
LCALL					
RET i					
/ОСНОВНОЙ ЦИКЛ TASK2: CYCL2: LCALL	КАНАЛА 2 OFFALL2	/ОТКЛ.	ОБА СВЕТОДИОДА И ВСЕ ЦЕПИ ЗАРЯД/		
РАЗРЯД MOV	VD2ST,#0 MOV	VD2ST+l,#0 /ПРОВЕРКА, ВСТАВЛЕН ЛИ АККУМУЛЯТОР 2 LCALL СНЕСКАС2	;CY=1 - JNC	CYCL2 LCALL DELIS			ВСТАВЛЕН		
263-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
LCALL СНЕСКАС2 ;CY=1 - ВСТАВЛЕН
JNC CYCL2
/ОПРЕДЕЛЯЕМ ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЭМИТТЕРНОМ ПЕРЕХОДЕ VT8 КАНАЛА 2
/И ЗАНОСИМ РЕЗУЛЬТАТ В VD2ST
LCALL UVD2		/В R5R4 - ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ПЕРЕХОДЕ
MOV MOV	VD2ST,R4 VD2ST+1,R5	
ОПРЕДЕЛЯЕМ,	НУЖЕН ЛИ РАЗРЯД	АККУМУЛЯТОРА 2, ЕСЛИ НЕТ - НА ЗАРЯД
MOV	А,Р2	
ANL	А,#10000000В	
JNZ	NERAZR2	/Р2.7=1 - СРАЗУ НА ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ
РАЗРЯД 2-ГО	АККУМУЛЯТОРА	
RAZR2:
LCALL UNCHAR2	/ГОРЯТ ОБА СВЕТОДИОДА, ВКЛЮЧЕНА ЦЕПЬ
/РАЗРЯДА, ОСТАЛЬНЫЕ ЦЕПИ ОТКЛЮЧЕНЫ
/ОПРЕДЕЛЯЕМ, ПОРА ЛИ ЗАВЕРШИТЬ РАЗРЯД
LCALL RDUACC2 MOV	DPTR,#1000 MOV	R4,DPL MOV	R5,DPH LCALL	BCCMDE JNC	RAZR2 /ОТКЛЮЧАЕМ ЦЕПЬ РАЗРЯДА LCALL OFFALL2 LCALL DEL8S /ДАЁМ ИНИЦИИРУЮЩИЙ МАЛЫЙ ТОК, /ИЗМЕРЯЕМ U НА АККУМУЛЯТОРЕ 2 NERAZR2: LCALL CHARGEL2 LCALL DEL8S LCALL DEL8S LCALL DEL8S LCALL DEL8S	/В R3R2 - U_ACC2+O..l /СРАВНЕНИЕ (U_ACC2+0..1) - 1000 ,-CY=l-ЕЩЕ РАЗРЯЖАТЬ, Т.К. (U_ACC2+0..1)>1000 /ОТКЛ. ОБА СВЕТОДИОДА И ВСЕ ЦЕПИ ЗАРЯД/РАЗРЯД /ЗАДЕРЖКА ЗАТЕМ ДАЁМ БОЛЬШОЙ ТОК, И ЗАНОСИМ ЕГО В U_A2_MAX+0..1 /ГОРИТ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ. ЦЕПЬ МАЛОГО I /МИНУТНЫЙ ЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ, БЕЗ КОНТРОЛЯ U
-264
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
/ВКЛЮЧАЕМ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ И ДЕРЖИМ ЕГО ПРИМЕРНО МИНУТУ
LCALL CHARGEB2	/ГОРИТ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ.ЦЕПЬ БОЛЬШОГО I
LCALL DEL8S	/МИНУТНЫЙ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ, БЕЗ КОНТРОЛЯ U
LCALL	DEL8S
LCALL	DEL8S
LCALL	DEL8S
LCALL	RDUACC2	/В	R3R2	-	U_ACC2 + O..l
MOV	U_A2_MAX,R2
MOV	U_A2_MAX+1,R3	/НАЧАЛЬНОЕ	ЗНАЧЕНИЕ	ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
/НА АККУМУЛЯТОРЕ 1 В U_A1_MAX+O..1
/СОХРАНЯЕМ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ И ПРОВЕРЯЕМ, ЕСТЬ ЛИ ПЕРЕГРЕВ ИЛИ ПЕРЕЗАРЯД
ZAR2:
LCALL CHARGEB2 /ГОРИТ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ.ЦЕПЬ БОЛЬШОГО I
LCALL	PEREGRV2	/СУ=1 - ПЕРЕГРЕВ
JC	DOZARD22	/ПРИ ПЕРЕГРЕВЕ НА	ДОЗАРЯД С	МИГАНИЕМ
LCALL	PEREZAR2	/СУ=1 - ПЕРЕЗАРЯД	НАСТУПИЛ
JC	DOZARAD2	/ПРИ ОКОНЧАНИИ ЗАРЯДА НА ДОЗАРЯД	МАЛЫМ I
/ИЗМЕРЯЕМ ТЕКУЩЕЕ U НА АККУМУЛЯТОРЕ 2, И ЕСЛИ ОНО БОЛЬШЕ U_A2_MAX+0..1,
/ЗАНОСИМ ТЕКУЩЕЕ В U_A2_MAX+0..1
LCALL	RDUACC2	/В R3R2 - U_ACC2+O..l
MOV	R4,U_A2_MAX
MOV	R5,U_A2_MAX+1	/МАХ. ЗНАЧ. U НА АККУМУЛЯТОРЕ 2	В	R5R4
LCALL	BCCMDE	/ТЕКУЩЕЕ МИНУС МАКСИМАЛЬНОЕ
JC	NOTMAX2	/ЕСЛИ ТЕКУЩЕЕ<МАКСИМАЛЬНОГО, НА	NOTMAX2
MOV	U_A2_MAX,R2
MOV	U_A2_MAX+1,R3	/НОВЫЙ MAX.
NOTMAX2:
SJMP	ZAR2
/ТЕПЕРЬ ДОЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ С ОЖИДАНИЕМ ИЗВЛЕЧЕНИЯ И ВОЗВРАТОМ НА СТАРТ
;ПОСЛЕ ИЗВЛЕЧЕНИЯ
DOZARAD2:
LCALL	CHARGEL2	/ГОРИТ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ. ЦЕПЬ МАЛОГО I
LCALL	CHECKAC2	/СУ=1 - ВСТАВЛЕН
JC	DOZARAD2	/ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД
LCALL	DEL20	
LCALL	CHECKAC2	/СУ=1 - ВСТАВЛЕН
JC	DOZARAD2	/ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД
LJMP	CYCL2	/ЕСЛИ ВЫНУТ - НА СТАРТ
-265
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
/ТОЖЕ ДОЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ, НО ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД МИГАЕТ
DOZARD22:
LCALL	CHARGEL2	/ГОРИТ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ. ЦЕПЬ МАЛОГО
LCALL	CHECKAC2	/СУ=1 - ВСТАВЛЕН
JC	DOZARD23	/ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД
LCALL	DEL20	
LCALL	CHECKAC2	/СУ=1 - ВСТАВЛЕН
JC	DOZARD23	/ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД
LJMP	CYCL2	/ЕСЛИ ВЫНУТ - НА СТАРТ
DOZARD23:		
LCALL	DELO5S	/ЗАДЕРЖКА 2*200 МС ЕСТЬ, К НЕЙ ЕЩЕ 500 МС
SETB	GRNLED2	/ПОГАСИЛ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
LCALL	DELIS	
SJMP	DOZARD22	
/ПОДПРОГРАММЫ		
/ПЕРЕНОС U_ACC2+O..l В R3R2,		UT_ACC2+0..1 В R5R4
RDUACC2:		
LCALL	DEL20	/ЗАДЕРЖКА, ЗА ЭТО ВРЕМЯ ЕСТЬ ИЗМЕРЕНИЕ
CLR	EA	
MOV	R2,U_ACC2	
MOV	R3,U_ACC2+1	
MOV	R4,UT_ACC2	
MOV	R5,UT_ACC2+1	
SETB	EA	
RET		
/ВЫЧИСЛЕНИЕ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЭМИТТЕРНОМ ПЕРЕХОДЕ И СОХРАНЕНИЕ В R5R4
UVD2:
LCALL RDUACC2
LCALL DEMNBC	;R5R4 = (UT_ACC2+0..1) - (U_ACC2+0..1)
RET
/ОТКЛЮЧЕНИЕ СВЕТОДИОДОВ, КАНАЛОВ ЗАРЯДА И РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРА 2
OFFALL2:
SETB	REDLED2 SETB	GRNLED2 CLR	UNCH2 CLR	CHBIG2 CLR	CHLIT2	/ОТКЛЮЧИЛИ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД /ОТКЛЮЧИЛИ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД /ОТКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД /ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ током /ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ током -266-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
RET
ОСТАНОВКА ЗАРЯДА БОЛЬШИМ ТОКОМ
CHARGEB2:		
CLR	REDLED2	;ВКЛЮЧИЛИ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД
SETB	GRNLED2	'•ОТКЛЮЧИЛИ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
CLR	UNCH2	'•ОТКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД
CLR	CHLIT2	'•ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ током
SETB	CHBIG2	'•ВКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ током
RET
'•УСТАНОВКА ЗАРЯДА МАЛЫМ ТОКОМ
CHARGEL2:
SETB	REDLED2	/ОТКЛЮЧИЛИ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД
CLR	GRNLED2	;ВКЛЮЧИЛИ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
CLR	UNCH2	'•ОТКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД
CLR	CHBIG2	'•ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ током
SETB	CHLIT2	'•ВКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ током
RET		
'•УСТАНОВКА РАЗРЯДА
UNCHAR2:
CLR	REDLED2	/ВКЛЮЧИЛИ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД
CLR	GRNLED2	;ВКЛЮЧИЛИ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
CLR	CHLIT2	'•ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ
CLR	CHBIG2	'•ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ током
SETB	UNCH2	'•ВКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД
RET		
/ПРОВЕРКА' ВСТАВЛЕН ЛИ АККУМУЛЯТОР
СНЕСКАС2:
LCALL	RDUACC2	;R3R2 - (U_ACC2+0..1)
MOV	DPTR,#2000	;2000 MB-ГРАНИЦА, МЕНЬШЕ - ВСТАВЛЕН, > - НЕТ
MOV	R4'DPL	
MOV	R5,DPH	
LCALL	BCCMDE	;(U_ACC2+0..1) - 2000, CY=1, ЕСЛИ ВСТАВЛЕН
RET		
;ПРОВЕРКА НА ПЕРЕГРЕВ ТРАНЗИСТОРА КАНАЛА 2
PEREGRV2:
LCALL UVD2	;R5R4-ТЕКУЩЕЕ ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ПЕРЕХОДЕ
-267-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
MOV	A,R4	
ADD	A,#DELTAT	
MOV	R4,A	
MOV	A,R5	
ADDC	A,#0	
MOV	R5,A	;R5R4 = (ТЕКУЩЕЕ U ДИОДА) + 80
MOV	R2,VD2ST	
MOV	R3,VD2ST+1	/ПЗР2=ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ДИОДЕ ПРИ СТАРТЕ
LCALL	DECMBC	/{(ТЕКУЩЕЕ U ДИОДА) + 80} - СТАРТОВОЕ, CY=1
RET		/ПЕРЕГРЕВ
ПРОВЕРКА НА ДОСТИЖЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО ЗАРЯДА НА АККУМУЛЯТОРЕ 2
PEREZAR2:
LCALL	RDUACC2	/R3R2 = U_ACC2+O..l
MOV	R4,U_A2_MAX	
MOV	R5,U_A2_MAX+1	;R5R4 = U_A2_MAX+0..1
CLR	C	
MOV	A,R4	
SUBB	A,#DELTAU	
MOV	R4,A	
MOV	A,R5	
SUBB	A,#0	
MOV	R5,A	/R5R4 = (U_A2_MAX+0..1) - 20
LCALL	BCCMDE	/{U_ACC2+0..1} - {(U_A2_MAX+0..1) - 20}
RET		/CY=1 - ПЕРЕЗАРЯД
.END
От исходной (см. подразд. 2.4.2) эта программа отличается, как отмеча-
лось, лишь заменой подпрограмм мигания светодиодов на программы за-
ряда/разряда аккумуляторов, да добавлением в начало программы, где
осуществляется инициализация аппаратных средств, фрагмента, отключа-
ющего при старте все цепи заряда и разряда. Кроме того, измерение с
отображением в этой программе происходят не через каждые 4 с, а через
1 с. Остальные же фрагменты предыдущей программы не изменились.
Структура программы заряда/разряда аккумуляторов практически
полностью соответствует описанной в подразд. 2.1.5, за исключением од-
ного — в ней отсутствуют фрагменты, определяющие длительность заряда,
сравнивающие её с максимально допустимым временем заряда и иниции-
рующие прекращение заряда по превышению лимита времени. Эти фраг-
менты были введены позднее, и они описаны в следующей (окончатель-
ной) программе. А программа, рассматриваемая в настоящем разделе, бы-
ла запущена сначала со схемой, приведённой на Рис. 2.5, к которой
-268-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
подключался имитатор, изображённый на Рис. 2.8. С её помощью была
произведена отладка устройства, описанная в разд. 2.2.4 и 2.2.5 (за исклю-
чением проверки превышения лимита времени). Далее имитатор (Рис. 2.5)
был отключен, схема (Рис. 2.4) была восстановлена, и с помощью этой
программы были проведены исследования аккумуляторов, приведённые
на Рис. 2.9...2.15.
2.4.4.	Окончательная программа для микроконтроллера зарядного
устройства
Отсутствие горба на зарядной характеристике одного из аккумуляторов
в течение почти двух часов заряда, как уже упоминалось, побудило меня
включить в программу контроль времени заряда. Это сделано в приведён-
ной ниже программе, которая стала окончательной для зарядного устройс-
тва, рассматриваемого в настоящей главе.
В ячейках памяти с именами cntit, CNT1T+1, CNT2T, CNT2T+1 ор-
ганизованы двухбайтные счётчики секундных интервалов времени заряда
первого и второго аккумулятора соответственно. Содержимое счётчиков
инкрементируется ежесекундно и в процессе заряда сравнивается с пре-
дельным значением, задаваемым константой time (см. раздел перемен-
ных и констант программы). Величина отрицательного перепада задаётся
константой DELTAU, а максимально допустимого перегрева — константой
DELTAT (см. там же). При желании эти константы можно поварьировать.
Программа снабжена большим количеством комментариев и каких-
либо дополнительных разъяснений не требует.
Рабочая программа ZU611
;&	&
;&ПРОГРАММА	ДЛЯ	СКОРОСТНОГО ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА Sc
;ScHA КОНТРОЛЛЕРЕ	АТ89С51	Sc
;&	Sc
АДРЕСА И КОНСТАНТЫ
ACC
В
.EQU
.EQU
ОЕОН
OFOH
-269-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
PSW	. EQU	ODOH
SP	. EQU	81Н
DPL	. EQU	82Н
DPH	. EQU	83Н
РО	. EQU	80Н
Р1	. EQU	90Н
Р2	. EQU	ОАОН
РЗ	. EQU	ОВОН
В.О	. EQU	OFOH
В.1	. EQU	0F1H
В.2	. EQU	0F2H
В.З	. EQU	0F3H
В.4	. EQU	0F4H
В.5	. EQU	0F5H
В,6	. EQU	0F6H
В.7	. EQU	0F7H
АСС.О	. EQU	ОЕОН
АСС.1	. EQU	0Е1Н
АСС. 2	. EQU	0Е2Н
АСС.З	. EQU	ОЕЗН
АСС. 4	. EQU	0Е4Н
АСС. 5	. EQU	0Е5Н
АСС. 6	. EQU	0Е6Н
АСС. 7	. EQU	0Е7Н
PSW.0	. EQU	ODOH
PSW.1	. EQU	0D1H
PSW.2	. EQU	0D2H
PSW.3	. EQU	0D3H
PSW.4	. EQU	0D4H
PSW.5	. EQU	0D5H
PSW.6	. EQU	0D6H
PSW.7	. EQU	0D7H
РО.О	. EQU	080Н
Р0.1	. EQU	081Н
Р0.2	. EQU	082Н
РО.З	. EQU	083Н
Р0.4	. EQU	084Н
Р0.5	. EQU	085Н
Р0.6	. EQU	086Н
Р0.7	. EQU	087Н
Р1.0	. EQU	090Н
Р1.1	. EQU	091Н
Р1.2	. EQU	092Н
Р1.3	. EQU	093Н
Р1.4	. EQU	094Н
Р1.5	. EQU	095Н
— 270 —
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
Р1.6	.EQU	096H	
Р1.7	.EQU	097H	
Р2.0	.EQU	OAOH	
Р2.1	.EQU	0A1H	
Р2.2	.EQU	0A2H	
Р2.3	.EQU	0A3H	/
Р2.4	.EQU	0A4H	9
Р2.5	.EQU	0A5H	f
Р2.6	.EQU	0A6H	/
Р2.7	.EQU	0A7H	/
РЗ.О	.EQU	OBOH	9
Р3.1	.EQU	0B1H	9
Р3.2	.EQU	0B2H	9
РЗ.З	.EQU	0B3H	9
Р3.4	.EQU	0B4H	9
Р3.5	.EQU	0B5H	9
Р3.6	.EQU	0B6H	9
Р3.7	.EQU	0B7H	9
TMOD	.EQU	089H	
TCON	.EQU	088H	
TL0	.EQU	08 AH	
ТНО	.EQU	08CH	
IE	.EQU	0A8H	
lt>	.EQU	0B8H	
TRO	.EQU	08CH	
TRI	.EQU	08EH	
ETO	.EQU	0A9H	
EA 9	.EQU	OAFH	
CNT.T	.EQU	3EH	/СЧЁТЧИК 65-МИЛЛИСЕКУНДНЫХ ИНТЕРВАЛОВ
SP_NEXT	.EQU	3FH	9
SP1	.EQU	3FH	9
SP2	.EQU	5FH	9
ADOO	.EQU	ОЗОН	;8 БАЙТ ОЗУ ЭО
CNT1T	.EQU	038H	/2 БАЙТА-СЧЁТЧИК ВРЕМЕНИ ЗАРЯДА ПЕРВОГО
			/АККУМУЛЯТОРА
CNT2T	.EQU	ОЗАН	/2 БАЙТА-СЧЁТЧИК ВРЕМЕНИ ЗАРЯДА ВТОРОГО
			/АККУМУЛЯТОРА
CLKIND1	.EQU	Pl.l	/ТАКТОВЫЙ СИГНАЛ ИНДИКАТОРА НТ1610
datindi	.EQU	P1.0	/ДАННЫЕ НА ИНДИКАТОР НТ1610
CSADC	.EQU	P3.3	/СИГНАЛ CS АЦП
CLKADC	.EQU	P3.1	/ТАКТОВЫЙ СИГНАЛ АЦП
-271.
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
DATADC	.EQU	P3.2	/ДАННЫЕ С АЦП
L513_l	.EQU	P3.6	/УПРАВЛЕНИЕ 1-М КЛЮЧОМ МУЛЬТИПЛЕКСОРА
L513_8	.EQU	P3.5	/УПРАВЛЕНИЕ 2-М КЛЮЧОМ МУЛЬТИПЛЕКСОРА
L513_9	.EQU	P3.4	/УПРАВЛЕНИЕ 3-М КЛЮЧОМ МУЛЬТИПЛЕКСОРА
L513.16	.EQU	P3.7	/УПРАВЛЕНИЕ 4-М КЛЮЧОМ МУЛЬТИПЛЕКСОРА
ZELEN_VD	.EQU	Pl. 2	
KRASN.VD	.EQU	Pl.3	
U_ACC1	.EQU	20H	/ПОТЕНЦИАЛ НА ПЛЮСЕ АККУМУЛЯТОРА ОТН. ЗЕМЛИ
UT-ACC1	.EQU	22H	/ПОТЕНЦИАЛ НА ЭМИТТЕРЕ VT8 ОТН. ЗЕМЛИ
U_ACC2	.EQU	24H	/ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА АККУМУЛЯТОРЕ 2
UT.ACC2	.EQU	26H	/ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА АККУМУЛЯТОРЕ 2 + ДИОДЕ 2
U-A1-MAX	.EQU	28H	/МАКСИМАЛЬНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ ИЗМЕРЕНИЯ U НА /АККУМУЛЯТОРЕ 1
U_A2_MAX	.EQU	2AH	/МАКСИМАЛЬНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ ИЗМЕРЕНИЯ U НА /АККУМУЛЯТОРЕ 2
VD1ST	.EQU	2CH	/ПАДЕНИЕ НАПР. НА ЭМИТТЕРЕ VT8 В МОМЕНТ НАЧАЛА /ЗАРЯДА
VD2ST	.EQU	2 EH	/ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ДИОДЕ 2 В НАЧАЛЕ ЗАРЯДА
REDLED1	.EQU	Pl.3	/КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД КАНАЛА 1
GRNLED1	• EQU	Pl. 2	/ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД КАНАЛА 1
UNCHI	.EQU	Pl. 6	/ЦЕПЬ РАЗРЯДА КАНАЛА 1
CHBIG1	• EQU	Pl. 4	/ЦЕПЬ ЗАРЯДА БОЛЬШИМ ТОКОМ КАНАЛА 1
CHLIT1	.EQU	Pl. 5	/ЦЕПЬ ЗАРЯДА МАЛЫМ ТОКОМ КАНАЛА 1
REDLED2	.EQU	P2.5	/КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД КАНАЛА 2
GRNLED2	.EQU	P2.6	/ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД КАНАЛА 2
UNCH2	.EQU	P2.4	/ЦЕПЬ РАЗРЯДА КАНАЛА 2
CHBIG2	.EQU	P2.2	/ЦЕПЬ ЗАРЯДА БОЛЬШИМ ТОКОМ КАНАЛА 2
CHLIT2	• EQU	P2.3	/ЦЕПЬ ЗАРЯДА МАЛЫМ ТОКОМ КАНАЛА 2
DELTAU	.EQU	15	/ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ДЕЛЬТА V
DELTAT	• EQU	60	/ПРЕДЕЛ НАГРЕВА, РАВНЫЙ Токр+60/(2.2...2.4)
TIME	• EQU	3600	/ЛИМИТ ВРЕМЕНИ, РАВНЫЙ 2*3600 С
/НАЧАЛО ПРОГРАММЫ:
. *****
/
.ORG О
LJMP START
-272
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
	.ORG	OBH
/	LJMP	TIMER_ISR
7	.ORG	100H
START:		
	MOV	AD00+0,#0
	MOV	AD00+l,#l
	MOV	AD00+2,#2
	MOV	AD00+3,#3
	MOV	AD00+4,#4
	MOV	AD00+5,#5
	MOV	AD00+6,#6
	MOV	AD00+7,#7
	LCALL	INDVIV
	LCALL	DEL4S
7	MOV	P1,#OFFH
	MOV	P2,#0FFH
	MOV	P3,#0FFH
	CLR	UNCHI	/ОТКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД
	CLR	CHBIG1 /ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ
	CLR	CHLIT1 /ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ
	CLR	UNCH2	/ОТКЛЮЧИЛИ РАЗ РЯД
	CLR	CHBIG2 /ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ
	CLR	CHLIT2 /ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ
	MOV	CNT_T,#0
	MOV	DPTR,#0
	MOV	VD1ST,DPL
	MOV	VD1ST+1, DPH/ЗАНУЛИЛ VD1ST+0..1
	MOV	VD2ST,DPL
	MOV	VD2ST+1,DPH / ЗАНУЛИЛ VD2ST+0 . . 1
7	MOV	SP, #SP2
9	MOV	DPTR, #TASK2
	PUSH	DPL
	PUSH	DPH
9	XRL	PSW, #8
	PUSH	PSW
	XRL	PSW, #8
9	PUSH	ACC
	PUSH	в
- 273
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
PUSH	DPL
PUSH	DPH
MOV	SP.NEXT, SP;
MOV	SP, #SP1 ;
ACALL	SETUP.TIMER ;
AJMP	TASK1
SETUP_TIMER:
	CLR CLR	TRO TRI
	MOV	IP, #0
	MOV	IE, #0
	MOV	TMOD, #00000001B
	MOV	DPTR, #0
	MOV	TLO, DPL
	MOV	THO, DPH
	SETB	ETO
	SETB	EA
	SETB	TRO
	RET	
DEL20:	MOV	R1,#OFDH
LPEX:	MOV	R2,#26H
LPIN;	DJNZ	R2,LPIN
	DJNZ	R1,LPEX
	RET	
DEL01S;	ACALL	DEL20
	ACALL	DEL20
	ACALL	DEL20
	ACALL	DEL20
	ACALL RET	DEL20
DEL05S:	ACALL	DEL01S
	ACALL	DEL01S
-274-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
ACALL DELOIS
DEL02S:
ACALL DEL01S
ACALL DEL01S
RET
DEL2S:
ACALL DELO5S
ACALL DELO 5S
DELIS:
ACALL DEL05S
ACALL DELO5S
RET
DEL8S:
ACALL DEL2S
ACALL DEL2S
DEL4S:
ACALL DEL2S
ACALL DEL2S
RET
TIMER-ISR:	
CLR CLR	TRO EA
PUSH	PSW
PUSH	ACC
PUSH	В
PUSH	DPL
PUSH	DPH	/pushed everything
MOV	A, SP_NEXT
MOV	SPJNEXT, SP
MOV	SP, A	/swapped SPs
MOV	DPTR, #0
MOV	TLO, DPL
MOV	THO, DPH
MOV	A,CNT_T
INC	A
MOV	CNT_T,A	/ИНКРЕМЕНТИРОВАЛ CNT_T ПО МОДУЛЮ 256
ANL	A,#0000111IB	/ЗАНУЛИЛ 4 СТАРШИХ БИТА
JZ	MNDR1S
LJMP	T_ISR_1
-275-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
/ЭТО ДЕЛАЕТСЯ РАЗ	В СЕКУНДУ	
MNDR1S:		
PUSH	PSW	
SETB	PSW.3	/БАНК	POH НОМЕР 4
SETB	PSW. 4	
L7816513:		
LCALL	A13_1_VK	
LCALL	IZMN16	
MOV	U_ACC1,R4	
MOV	U_ACC1+1,R5	
LCALL	A13_16_V	
LCALL	IZMN16	
MOV	UT_ACC1,R4	
MOV	UT_ACC1+1,R5	
LCALL	A13_9_VK	
LCALL	IZMN16	
MOV	U_ACC2,R4	
MOV	U_ACC2+1,R5	
LCALL	A13_8_VK	
LCALL	IZMN16	
MOV	UT_ACC2,R4	
MOV	UT_ACC2+1,R5	
MOV	A,CNT_T	
ANL	A,#001100000B	/ОСТАВИЛ 2 СТАРШИХ БИТА
JZ	OTBUTACC	/ЕСЛИ CNT_T=0, ОТОБРАЖАТЬ UT.ACCi
/ОТОБРАЖАЕМ и_АССКЕСЛИ ПЯТЫЙ И ЧЕТВЁРТЫЙ БИТЫ CNT_T СОДЕРЖАТ 1, 2 ИЛИ 3)
MOV	ro,#adoo+o
MOV	Rl,#U_ACC1
LCALL	UNPKQ	,-U_ACCl+0. .1 BAD0O+0..3
MOV	R0,#AD00+4
MOV	Rl,#U_ACC2
LCALL	UNPKQ	/U_ACC2+O..l В AD00+4..7
SJMP	OTBNEXT
ОТОБРАЖАЕМ ТЕМПЕРАТУРУ (ЕСЛИ ПЯТЫЙ И ЧЕТВЁРТЫЙ БИТЫ CNT_T СОДЕРЖАТ ЧИСЛО 0)
-276-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
OTBUTACC:
	MOV ORL JNZ	A,VD1ST A,VD1ST+1 ;A = 0 ТОЛЬКО ПРИ VD1ST+0..1 = 0 OTBUT2
9	MOV	R2,UT_ACC1
	MOV	R3,UT_ACC1+1
	MOV	R4,U_ACC1
	MOV	R5,U_ACC1+1
	LCALL	BCMNDE /R3R2=(UT_ACC1+O..1 - U_ACC1+O..l)
	SJMP	OTBUT3 /НА РАСПАКОВКУ В AD00+0..3
OTBUT2:		
	MOV	R4,UT_ACC1
	MOV	R5,UT_ACC1+1
	MOV	R2,U_ACC1
	MOV	R3,U_ACC1+1
	LCALL	DEMNBC ;R5R4=(UT_ACC1+O..1 - U_ACC1+O..l)
	MOV	R2,VD1ST
	MOV	R3,VD1ST+1
	LCALL	BCMNDE ;R3R2=VD1ST+O..1 - (UT_ACC1+O..1 - U_ACC1+O..l)
	JNC	OTBUT30 /ЕСЛИ R3R2 HE < 0, НА РАСПАКОВКУ В AD00+0..3
	MOV	R2,#0
	MOV	R3,#0	/ЗАНУЛИЛ ОТРИЦАТЕЛЬНУЮ РАЗНОСТЬ В R3R2
OTBUT30:		
	LCALL	POSB
OTBUT3:		
	MOV	R0,#AD00+0
	LCALL	LOOP3152 /РАСПАКОВАЛ ПЕРВЫЙ РЕЗУЛЬТАТ В AD00+0..3
/	MOV	A,VD2ST
	ORL	A,VD2ST+1 /А = 0 ТОЛЬКО ПРИ VD2ST+0..1 = 0
	JNZ	OTBUT4
9	MOV	R2,UT_ACC2
	MOV	R3,UT_ACC2+1
	MOV	R4,U_ACC2
	MOV	R5,U_АСС2+1
	LCALL	BCMNDE /R3R2=(UT_ACC2+0..1 - U_ACC2+O..l)
	SJMP	OTBUT5 /НА РАСПАКОВКУ В AD00+4..7
OTBUT4:		
	MOV	R4,UT_ACC2
	MOV	R5,UT_ACC2+1
	MOV	R2,U_ACC2
	MOV	R3,U_ACC2+1
-277-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
	LCALL	DEMNBC ;	R5R4=(UT_ACC2+0..1 - U_ACC2+O..l)
	MOV	R2,VD2ST	
	MOV	R3,VD2ST+1	
	LCALL	BCMNDE ;R3R2=VD2ST+0..1 - (UT_ACC2+0..1 - U_ACC2+O..l)	
	JNC	OTBUT50 ;	ЕСЛИ R3R2 HE < 0z НА РАСПАКОВКУ В AD00+4..7
	MOV	R2,#0	
	MOV	R3,#0	;	•ЗАНУЛИЛ ОТРИЦАТЕЛЬНУЮ РАЗНОСТЬ В R3R2
OTBUT50:	LCALL	POSB	
OTBUT5:	MOV	RO,#AD00+4	
	LCALL	LOOP3152 ;	РАСПАКОВАЛ ВТОРОЙ РЕЗУЛЬТАТ В AD00+4..7
OTBNEXT:	LCALL	INDVIV	ВЫВЕЛИ НА ДИСПЛЕЙ
	POP	PSW	
T_ISR_1:	POP	DPH	
	POP	DPL	
	POP	В	
	POP	ACC	
	POP	PSW	
9	SETB	EA	
	SETB	TRO	
9	RETI		
;ВЫВОД ИНФОРМАЦИИ НА ЖК-ИНДИКАТОР НТ-1610
INDVIV:
MOV	A,AD00+3
ACALL	SIMBOL1
MOV	A,AD00+2
ACALL	SIMBOL1
MOV	a,adoo+i
ACALL	SIMBOL1
MOV	A,AD00+0
ACALL	SIMBOL1
MOV	A,#0FH
ACALL	SIMBOL1
MOV	A,#0FH
— 278 —
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
ACALL	SIMBOL1
MOV	A,AD00+7
ACALL	SIMBOL1
MOV	A,AD00+6
ACALL	SIMBOL1
MOV	A,AD00+5
ACALL	SIMBOL1
MOV	A,AD00+4
ACALL	SIMBOL1
RET SIMBOL1: ANL	A,#00001111B
CJNE	AZ#O,SIMB11
MOV	А,#Ю
SJMP	SIMB12
SIMB11:	CJNE	A,#0FH,SIMB12
MOV	АД0
SIMB12:	CLR	CLKIND1
SWAP	A
ACALL	BIT1
ACALL	BIT1
ACALL	BIT1
ACALL	BIT1
RET BIT1:	RLC	A
MOV	DATIND1,C ;ВЫВ. ДАННЫХ В ЖК-ДИСПЛЕЙ
SETB	CLKIND1 ;ИМПУЛЬС ЗАЩЁЛКИВАНИЯ
CLR	CLKIND1
RET UNPKQ:	MOV	A,@R1
MOV	R2,A
INC	R1
MOV	A,@R1
MOV	R3,A
DEC	R1
LOOP3152: INC	RO
INC	RO
INC	RO
LCALL	BN2BCD
LEVBIT:	MOV	A,R5
ANL	АЛ111Ю000В
-279-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
	CJNE	АД0, ENDPKQ
	MOV	A,R5
	ORL	A,#11110000B
	MOV	R5,A
ENDPKQ:	MOV	A,R5
	LCALL	RVIV
	MOV	A,R5
	LCALL	VIV
	MOV	A,R4
	LCALL	RVIV
	MOV	A,R4
	LCALL	VIV
	INC	RO
	RET	
RVIV:	SWAP	A
VIV:	ANL	АЛ00001111В
	CJNE	A,#00001111B,NEF
	MOV	A30FFH
NEF:	MOV	@R0,A
	DEC	RO
RET
/ПОДПРОГРАММА УМНОЖЕНИЯ
;П/П MUL21 ОСУЩЕСТВЛЯЕТ УМНОЖЕНИЕ ЦЕЛЫХ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ
/БЕЗ ЗНАКА ФОРМАТА 16x8=24 (БЕЗ ПРОВЕРКИ СОМНОЖИТЕЛЕЙ НА
/НОЛЬ.МНОЖИТЕЛЬ-В А,МНОЖИМОЕ-В DE,ПРОИЗВЕЛЕНИЕ-В (A,H,L)
/ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ВСЕ РЕГИСТРЫ,СОХРАНЯЕТСЯ DE.
MUL21:	;R0*R5R4=R0R5R4, R0 И Rl СОХР.
MOV	R2 Л8
MOV	АЛО
MOV	R3,A
MOV	R6,A
MOV	R7,A
LOOP67:	MOV	A,R6
ADD	A,R6
MOV	R6,A
MOV	A,R7
ADDC	A,R7
MOV	R7,A
MOV	A,RO
ADDC	A,RO
MOV	RO,A
JNC	LOOP68
-28ft
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
MOV	A,R6
ADD MOV MOV ADDC MOV MOV ADDC MOV LOOP68:	DJNZ MOV MOV MOV MOV RET / BN2BCD:	A,R4 R6,A A,R7 A,R5 R7,A A,RO A,R3 R0,A R2,LOOP67 A,R6 R4,A A,R7 R5,A ;R3R2 -> R6R5R4, RO И Rl COXP
MOV	R7,#10H MOV	A,#0 MOV	R4,A MOV	R5,A MOV	R6,A BN2CKL:	MOV	A,R2 ADD	A,R2 MOV	R2,A MOV	A,R3 ADDC	A,R3 MOV	R3,A ;ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНОЕ УДВОЕНИЕ СУММЫ С УЧЁТОМ ПЕРЕНОСА:	
MOV ADDC DA MOV MOV ADDC DA MOV MOV ADDC DA MOV ;ПРОВЕРКА КОНЦА DJNZ RET	A,R4 A,R4 A R4,A A,R5 A,R5 A R5,A A,R6 A,R6 A R6,A ЦИКЛА: R7,BN2CKL
281
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
DECMBC:	CLR	C
	MOV	A,R5
	SUBB	A,R3
	JNZ	RETDCB
	MOV	A,R4
	SUBB	A,R2
RETDCB:	RET	
BCCMDE:	CLR	C
	MOV	A,R3
	SUBB	A,R5
	JNZ	RETBCD
	MOV	A,R2
	SUBB	A,R4
RETBCD:	RET	
DEMNBC:	CLR	C
	MOV	A,R4
	SUBB	A,R2
	MOV	R4,A
	MOV	A,R5
	SUBB	A,R3
	MOV	R5,A
	RET	
BCMNDE:	CLR	C
	MOV	A,R2
	SUBB	A,R4
	MOV	R2ZA
	MOV	A,R3
	SUBB	A,R5
	MOV	R3,A
	RET	
POSB:	CLR	C
	MOV	A,R3
	RRC	A
	MOV	R3,A
	MOV	A,R2
	RRC	A
	MOV	R2,A
	RET	
POSD:	CLR	C
	MOV	A,R5
	RRC	A
-282-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
	MOV MOV RRC MOV RET	R5,A A,R4 A R4,A
INXB:	MOV	A,R2
	ADD	A,#l
	MOV	R2,A
	MOV	A,R3
	ADDC	A,#0
	MOV	R3,A
INXBEN: /	RET	
А13_8_VK:		
	CLR	L513_l /ОТКЛЮЧИЛИ
	SETB	L513_8 /ВКЛЮЧИЛИ !’!!!!
	SETB	L513_9 /ОТКЛЮЧИЛИ
	SETB	L513_16 /ОТКЛЮЧИЛИ
	RET	/НАСТРОИЛИ ADG513 НА ПРОПУСКАНИЕ СИГНАЛА L513.8
A13_1_VK:		
	SETB	L513_l /ВКЛЮЧИЛИ !!!!!!
	CLR	L513_8	/ОТКЛЮЧИЛИ
	SETB	L513_9 /ОТКЛЮЧИЛИ
	SETB	L513JL6 /ОТКЛЮЧИЛИ
	RET	/НАСТРОИЛИ ADG513 НА ПРОПУСКАНИЕ СИГНАЛА L513_l
A13_9_VK:		
	CLR	L513_l	/ОТКЛЮЧИЛИ
	CLR	L513_8	/ОТКЛЮЧИЛИ
	CLR	L513.9	/ВКЛЮЧИЛИ !!!!!!
	SETB	L513_16 /ОТКЛЮЧИЛИ
	RET	/НАСТРОИЛИ ADG513 НА ПРОПУСКАНИЕ СИГНАЛА L513_9
A13_16_V:		
	CLR	L513_l /ОТКЛЮЧИЛИ
	CLR	L513_8	/ОТКЛЮЧИЛИ
	SETB	L513.9 /ОТКЛЮЧИЛИ
	CLR	L513_16 /ВКЛЮЧИЛИ ’!!!!!
	RET	/НАСТРОИЛИ ADG513 НА ПРОПУСКАНИЕ СИГНАЛА L513_16
A13_OTKL:		
	CLR	L513_l /ОТКЛЮЧИЛИ
	CLR	L513_8	/ОТКЛЮЧИЛИ
-283-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
/	SETB SETB RET	L513.9 L513_16	/ОТКЛЮЧИЛИ /ОТКЛЮЧИЛИ /НАСТРОИЛИ ADG513 НА ОТКЛЮЧЕНИЕ
IZMNAP3:			
	SETB	DATADC	9
	SETB	CSADC	9
	CLR	CLKADC	9
ADC_12:			
	CLR	CSADC	/CS=0 - START
	MOV	A,#0	
	MOV	B,A	
9	SETB	CLKADC	/МИНУС ПЕРВЫЙ ИМПУЛЬС
	CLR	CLKADC	
9	SETB	CLKADC	/НУЛЕВОЙ ИМПУЛЬС
	CLR	CLKADC	
9	SETB	CLKADC	/ПЕРВЫЙ ИМПУЛЬС
	CLR	CLKADC	
9	SETB	CLKADC	:
	MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ СТАРШЕГО (12-ГО) БИТА
	CLR	CLKADC	
	MOV	B.3,C	
9	SETB	CLKADC	
	MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 11-ГО БИТА
	CLR	CLKADC	
	MOV	B.2,C	
9	*	SETB	CLKADC	
	MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ Ю-ГО БИТА
	CLR	CLKADC	
	MOV	B.1,C	
9	SETB	CLKADC	
	MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 9-ГО БИТА
	CLR	CLKADC	
	MOV	B.0,C	
9	SETB	CLKADC	
	MOV	C,DATADC	/ЧТЕНИЕ 8-ГО БИТА
	CLR	CLKADC	
-284-
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
MOV	ACC.7,C
SETB	CLKADC
MOV	C,DATADC /ЧТЕНИЕ 7-ГО БИТА
CLR	CLKADC
MOV	ACC.6 , C
SETB	CLKADC
MOV	C,DATADC /ЧТЕНИЕ б-ГО БИТА
CLR	CLKADC
MOV	ACC.5,С
SETB	CLKADC
MOV	C,DATADC /ЧТЕНИЕ 5-ГО БИТА
CLR	CLKADC
MOV	ACC.4,С
SETB	CLKADC
MOV	C,DATADC /ЧТЕНИЕ 4-ГО БИТА
CLR	CLKADC
MOV	ACC.3,C
SETB	CLKADC
MOV	C,DATADC /ЧТЕНИЕ 3-ГО БИТА
CLR	CLKADC
MOV	ACC.2,C
SETB	CLKADC
MOV	C,DATADC /ЧТЕНИЕ 2-ГО БИТА
CLR	CLKADC
MOV	ACC.1,C
SETB	CLKADC
MOV	C,DATADC /ЧТЕНИЕ МЛАДШЕГО(1-ГО) БИТА
CLR	CLKADC
MOV	АСС.О/С
MOV	R4,A
MOV	R5,B
SETB	CSADC	/CS=1 - END
RET	
—285-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
ПОДПРОГРАММА ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАЛА С АЦП С УСРЕДНЕНИЕМ ПО 16
;ИЗМЕРЕНИЯМ
IZMN16:
MOV	R7,#0
MOV	R6,#0
MOV	R3,#0
MOV	R2,#16
IZMN16C:
LCALL	IZMNAP3
MOV A,R6
ADD A,R4
MOV R6,A
MOV A,R7
ADDC A,R5
MOV R7,A
DJNZ R2,IZMN16C
MOV A,R6
MOV R4,A
MOV A,R7
MOV R5,A
LCALL POSD
LCALL POSD
LCALL POSD
LCALL POSD
RET
;ОСНОВНОЙ ЦИКЛ КАНАЛА 1
TASK1:
CYCL1:
LCALL OFFALL1 ;ОТКЛ. ОБА СВЕТОДИОДА И ВСЕ ЦЕПИ ЗАРЯД/РАЗРЯД
MOV	VD1ST,#O
MOV	VD1ST+1,#O
ПРОВЕРКА, ВСТАВЛЕН ЛИ АККУМУЛЯТОР 1
LCALL СНЕСКАС1 ;CY=1 - ВСТАВЛЕН
JNC CYCL1
LCALL DELIS
LCALL CHECKAC1 ;CY=1 - ВСТАВЛЕН
JNC CYCL1
;ОПРЕДЕЛЯЕМ ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЭМИТТЕРНОМ ПЕРЕХОДЕ VT8 КАНАЛА 1
;И ЗАНОСИМ РЕЗУЛЬТАТ В VD1ST
— 286 —
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
LCALL UVD1 /В R5R4 - ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ПЕРЕХОДЕ
MOV VD1ST,R4
MOV	VD1ST+1,R5
/ОПРЕДЕЛЯЕМ, НУЖЕН ЛИ РАЗРЯД АККУМУЛЯТОРА 1, ЕСЛИ НЕТ - НА ЗАРЯД	
MOV	A,Pl
ANL	A,#10000000B
JNZ	NERAZR1 /Pl.7=1 - СРАЗУ НА ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ
РАЗРЯД 1-ГО АККУМУЛЯТОРА
RAZR1:
LCALL UNCHAR1 ;ГОРЯТ ОБА СВЕТОДИОДА, ВКЛЮЧЕНА ЦЕПЬ
/РАЗРЯДА, ОСТАЛЬНЫЕ ЦЕПИ ОТКЛЮЧЕНЫ
/ОПРЕДЕЛЯЕМ, ПОРА	ЛИ ЗАВЕРШИТЬ РАЗРЯД
LCALL	RDUACC1 /В R3R2 - U-ACC1+0..1
MOV	DPTR,#1000
MOV	R4,DPL
MOV	R5,DPH
LCALL	BCCMDE /СРАВНЕНИЕ (U_ACC1+O..1) - 1000
JNC	RAZR1 /СУ=1-ЕЩЕ РАЗРЯЖАТЬ, T.K. (U_ACCl+0..1)>1000
/ОТКЛЮЧАЕМ ЦЕПЬ РАЗРЯДА
LCALL OFFALL1 /ОТКЛ. ОБА СВЕТОДИОДА И ВСЕ ЦЕПИ ЗАРЯД/РАЗРЯД
LCALL DEL8S /ЗАДЕРЖКА
/ДАЁМ ИНИЦИИРУЮЩИЙ МАЛЫЙ ТОК, ЗАТЕМ ДАЁМ БОЛЬШОЙ ТОК,
/ИЗМЕРЯЕМ U НА АККУМУЛЯТОРЕ 1 И ЗАНОСИМ ЕГО В U_Al_MAX+0..1
NERAZR1:
LCALL CHARGEL1 /ГОРИТ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ. ЦЕПЬ МАЛОГО I
LCALL DEL8S /МИНУТНЫЙ ЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ, БЕЗ КОНТРОЛЯ U
LCALL DEL8S
LCALL DEL8S
LCALL DEL8S
MOV	CNT1T,#O
MOV	CNT IT+1, #0/ЗАНУЛИЛИ СЧЁТЧИК ВРЕМЕНИ ЗАРЯДА
/ВКЛЮЧАЕМ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ И ДЕРЖИМ ЕГО ПРИМЕРНО МИНУТУ
LCALL CHARGEB1 /ГОРИТ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ.ЦЕПЬ БОЛЬШОГО I
-287-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
LCALL DEL8S /МИНУТНЫЙ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ, БЕЗ КОНТРОЛЯ U
LCALL DEL8S
LCALL DEL8S
LCALL DEL8S
LCALL RDUACC1 /В R3R2 - U_ACC1+O..l
MOV	U_A1_MAX,R2
MOV	U_A1_MAX+1,R3/НАЧАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
/НА АККУМУЛЯТОРЕ 1 В U_A1_MAX+O..1
/СОХРАНЯЕМ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ И ПРОВЕРЯЕМ, ЕСТЬ ЛИ ПЕРЕГРЕВ ИЛИ ПЕРЕЗАРЯД
ZAR1:
LCALL CHARGEB1 /ГОРИТ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ.ЦЕПЬ БОЛЬШОГО I
LCALL PEREGRV1 /СУ=1 - ПЕРЕГРЕВ
JC DOZARD12 /ПРИ ПЕРЕГРЕВЕ НА ДОЗАРЯД С МИГАНИЕМ
LCALL PEREZAR1 /СУ=1 - ПЕРЕЗАРЯД НАСТУПИЛ
JC DOZARAD1 /ПРИ ОКОНЧАНИИ ЗАРЯДА НА ДОЗАРЯД МАЛЫМ I
LCALL	DELIS
MOV	R2,CNT1T
MOV R3,CNT1T+1 /СЧЁТЧИК ВРЕМЕНИ В R3R2
LCALL INXB /ИНКРЕМЕНТ СЧЁТЧИКА ВРЕМЕНИ
MOV	CNT1T,R2
MOV	CNT1T+1,R3
MOV	DPTR, #Т1МЕ/ЛИМИТ	ВРЕМЕНИ	В	DPTR
MOV	R4,DPL
MOV	R5,DPH /ЛИМИТ	ВРЕМЕНИ	В	R5R4
LCALL DECMBC /TIME - ИНКРЕМЕНТИРОВАННОЕ CNT1T+0..1
JC DOZARD14 /ПРИ ЗАРЯДЕ ДОЛЬШЕ 2*3600 С НА ДОЗАРЯД
/С МИГАНИЕМ
/ИЗМЕРЯЕМ ТЕКУЩЕЕ U НА АККУМУЛЯТОРЕ 1, И ЕСЛИ ОНО БОЛЬШЕ U_A1_MAX+O..1,
/ЗАНОСИМ ТЕКУЩЕЕ В U_A1_MAX+O..1
LCALL	RDUACC1 /В R3R2 - U_ACC1+O..l
MOV	R4,U_A1_MAX
MOV	R5,U_A1_MAX+1/МАХ. ЗНАЧ. U НА АККУМУЛЯТОРЕ	1	В	R5R4
LCALL	BCCMDE /ТЕКУЩЕЕ МИНУС МАКСИМАЛЬНОЕ
JC	NOTMAX1 /ЕСЛИ ТЕКУЩЕЕ<МАКСИМАЛЬНОГО,	HA	NOTMAX1
MOV	U_A1_MAX,R2
MOV	U_A1_MAX+1,R3/НОВЫЙ MAX.
NOTMAX1:
SJMP	ZAR1
/ТЕПЕРЬ ДОЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ С ОЖИДАНИЕМ ИЗВЛЕЧЕНИЯ И ВОЗВРАТОМ НА СТАРТ
-288
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
;ПОСЛЕ ИЗВЛЕЧЕНИЯ
DOZARAD1:
LCALL	CHARGEL1	/ГОРИТ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ. ЦЕПЬ МАЛОГО I
LCALL	CHECKAC1	/CY=1 - ВСТАВЛЕН
JC	DOZARAD1	/ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД
LCALL	DEL20	
LCALL	CHECKAC1	/CY=1 - ВСТАВЛЕН
JC	DOZARAD1	/ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД
LJMP	CYCL1	/ЕСЛИ ВЫНУТ - НА СТАРТ
/ТОЖЕ ДОЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ, НО ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД МИГАЕТ
DOZARD12:
LCALL CHARGEL1 ;ГОРИТ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ. ЦЕПЬ МАЛОГО I
LCALL СНЕСКАС1 ;CY=1 - ВСТАВЛЕН
JC DOZARD13 /ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД
LCALL DEL20
LCALL СНЕСКАС1 ;CY=1 - ВСТАВЛЕН
JC DOZARD13 /ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД
LJMP CYCL1 /ЕСЛИ ВЫНУТ - НА СТАРТ
DOZARD13:
LCALL DEL05S ;ЗАДЕРЖКА 500 МС
SETB GRNLED1 ;ПОГАСИЛ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
LCALL DELO5S
SJMP DOZARD12
/ТОЖЕ ДОЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ, НО ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД МИГАЕТ РЕЖЕ
DOZARD14:
LCALL CHARGEL1 ;ГОРИТ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ. ЦЕПЬ МАЛОГО I
LCALL СНЕСКАС1 ;CY=1 - ВСТАВЛЕН
JC DOZARD15 /ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД
LCALL DEL20
LCALL СНЕСКАС1 ;CY=1 - ВСТАВЛЕН
JC DOZARD15 /ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД
LJMP CYCL1 /ЕСЛИ ВЫНУТ - НА СТАРТ
DOZARD15:
LCALL DEL2S ;ЗАДЕРЖКА 2 С
SETB GRNLED1 /ПОГАСИЛ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
LCALL DEL2S
SJMP DOZARD14
/ПОДПРОГРАММЫ
/ПЕРЕНОС U_ACC1+O..l В R3R2, UT_ACC1+O..l В R5R4
289-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
RDUACC1:
LCALL DEL20 /ЗАДЕРЖКА, ЗА ЭТО ВРЕМЯ ЕСТЬ ИЗМЕРЕНИЕ
CLR	ЕА
MOV	R2,U_ACC1
MOV	R3,U_ACC1+1
MOV	R4,UT_ACC1
MOV	R5,UT_ACC1+1
SETB	EA
RET
/ВЫЧИСЛЕНИЕ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЭМИТТЕРНОМ ПЕРЕХОДЕ И СОХРАНЕНИЕ В R5R4
UVD1:
LCALL RDUACC1
LCALL DEMNBC /R5R4 = (UT.ACC1+0..1) - (U_ACC1+O..1)
RET
/ОТКЛЮЧЕНИЕ СВЕТОДИОДОВ, КАНАЛОВ ЗАРЯДА И РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРА 1
OFFALL1:	REDLED1 GRNLED1 UNCHI CHBIG1 CHLIT1	/ОТКЛЮЧИЛИ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД /ОТКЛЮЧИЛИ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД /ОТКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД /ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ /ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ
SETB		
SETB		
CLR		
CLR		
CLR		
RET		
/УСТАНОВКА ЗАРЯДА	БОЛЬШИМ	ТОКОМ
CHARGEB1:		
CLR	REDLED1	/ВКЛЮЧИЛИ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД
SETB	GRNLED1	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
CLR	UNCHI	/ОТКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД
‘ CLR	CHLIT1	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ
SETB	CHBIG1	/ВКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ
RET		
/УСТАНОВКА ЗАРЯДА	МАЛЫМ ТОКОМ	
CHARGEL1:		
SETB	REDLED1	/ОТКЛЮЧИЛИ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД
CLR	GRNLED1	/ВКЛЮЧИЛИ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
CLR	UNCHI	/ОТКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД
CLR	CHBIG1	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ током
SETB	CHLIT1	/ВКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ током
—•290 —
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
	RET
УСТАНОВКА РАЗРЯДА
UNCHAR1:	CLR	REDLED1	;ВКЛЮЧИЛИ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД CLR	GRNLED1	;ВКЛЮЧИЛИ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД CLR	CHLIT1	;ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ CLR	CHBIG1	;ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ SETB	UNCH1	;ВКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД RET
ПРОВЕРКА, ВСТАВЛЕН ЛИ АККУМУЛЯТОР
СНЕСКАС1:	LCALL RDUACC1 ;R3R2 - (U_ACC1+O..1) MOV	DPTR,#200	;2000 MB-ГРАНИЦА, МЕНЬШЕ - ВСТАВЛЕН, > - НЕТ 0 MOV	R4,DPL MOV	R5,DPH LCALL BCCMDE ;(U_ACC1+O..1) - 2000, CY=1, ЕСЛИ ВСТАВЛЕН RET
;ПРОВЕРКА	НА ПЕРЕГРЕВ ТРАНЗИСТОРА КАНАЛА 1
PEREGRV1:	LCALL UVD1	;R5R4 - ТЕКУЩЕЕ ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ПЕРЕХОДЕ MOV	А, R4 ADD	A,#DELTAT MOV	R4, A MOV	A,R5 ADDC	A,#0 MOV	R5,A	;R5R4 = (ТЕКУЩЕЕ U ДИОДА) + 80 MOV	R2,VD1ST MOV	R3,VD1ST+1;НЗН2=ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ДИОДЕ ПРИ СТАРТЕ LCALL DECMBC	;{(ТЕКУЩЕЕ U ДИОДА) + 80} - СТАРТОВОЕ, CY=1 - RET	/ПЕРЕГРЕВ
;ПРОВЕРКА	НА ДОСТИЖЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО ЗАРЯДА НА АККУМУЛЯТОРЕ 1
PEREZAR1:	LCALL RDUACC1 ;R3R2 = U_ACCl+0..1 MOV	R4,U_A1_MAX MOV	R5,U_A1_MAX+1; R5R4	= U_Al_MAX+0 . . 1 CLR	C MOV	A,R4
— 291 —
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
SUBB A,#DELTAU
MOV	R4,A
MOV	A,R5
SUBB Az#0
MOV	R5,A	;R5R4 = (U_A1_MAX+O. . 1) - 20
LCALL BCCMDE	;{U_ACC1+O..1} - {(U_A1_MAX+O..1) - 20}
RET	;CY=1 - ПЕРЕЗАРЯД
/ОСНОВНОЙ ЦИКЛ КАНАЛА 2
TASK2:
CYCL2:
LCALL OFFALL2 ;ОТКЛ. ОБА СВЕТОДИОДА И ВСЕ ЦЕПИ ЗАРЯД/РАЗРЯД
MOV	VD2ST,#0
MOV	VD2ST+l,#0
/ПРОВЕРКА, ВСТАВЛЕН ЛИ АККУМУЛЯТОР 2
LCALL	CHECKAC2	/CY=1	- ВСТАВЛЕН
JNC	CYCL2		
LCALL	DELIS		
LCALL	CHECKAC2	/CY=1	- ВСТАВЛЕН
JNC	CYCL2		
/ОПРЕДЕЛЯЕМ ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЭМИТТЕРНОМ ПЕРЕХОДЕ VT8 КАНАЛА 2
/И ЗАНОСИМ РЕЗУЛЬТАТ В VD2ST
LCALL UVD2 /В R5R4 - ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ПЕРЕХОДЕ
MOV	VD2ST,R4
MOV	VD2ST+1,R5
/ОПРЕДЕЛЯЕМ, НУЖЕН ЛИ РАЗРЯД АККУМУЛЯТОРА 2, ЕСЛИ НЕТ - НА ЗАРЯД
MOV	А,Р2
ANL	А,#10000000В
JNZ	NERAZR2 /Р2.7=1 - СРАЗУ НА ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ
/РАЗРЯД 2-ГО АККУМУЛЯТОРА
RAZR2:
LCALL UNCHAR2 /ГОРЯТ ОБА СВЕТОДИОДА, ВКЛЮЧЕНА ЦЕПЬ
/РАЗРЯДА, ОСТАЛЬНЫЕ ЦЕПИ ОТКЛЮЧЕНЫ
/ОПРЕДЕЛЯЕМ, ПОРА ЛИ ЗАВЕРШИТЬ РАЗРЯД
— 292 —
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
LCALL	RDUACC2	/В R3R2 -	U-ACC2+0..1
MOV	DPTR,#1000
MOV	R4,DPL
MOV	R5,DPH
LCALL	BCCMDE	/СРАВНЕНИЕ (U_ACC2+0..1) - 1000
JNC	RAZR2	;СУ=1-ЕЩЕ	РАЗРЯЖАТЬ, T.K. (U_ACC2+0..1)>1000
;ОТКЛЮЧАЕМ ЦЕПЬ РАЗРЯДА
LCALL OFFALL2 ;ОТКЛ. ОБА СВЕТОДИОДА И ВСЕ ЦЕПИ ЗАРЯД/РАЗРЯД
LCALL DEL8S ;ЗАДЕРЖКА
/ДАЁМ ИНИЦИИРУЮЩИЙ МАЛЫЙ ТОК, ЗАТЕМ ДАЁМ БОЛЬШОЙ ТОК,
;ИЗМЕРЯЕМ U НА АККУМУЛЯТОРЕ 2 И ЗАНОСИМ ЕГО В U_A2_MAX+0..1
NERAZR2:
LCALL CHARGEL2 ;ГОРИТ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ. ЦЕПЬ МАЛОГО I
LCALL DEL8S ;МИНУТНЫЙ ЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ, БЕЗ КОНТРОЛЯ U
LCALL DEL8S
LCALL DEL8S
LCALL DEL8S
MOV	CNT2T,#0
MOV	CNT2T+l,#0/ЗАНУЛИЛИ СЧЁТЧИК ВРЕМЕНИ ЗАРЯДА
/ВКЛЮЧАЕМ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ И ДЕРЖИМ ЕГО ПРИМЕРНО МИНУТУ
LCALL CHARGEB2 /ГОРИТ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ.ЦЕПЬ БОЛЬШОГО I
LCALL DEL8S	/МИНУТНЫЙ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ, БЕЗ КОНТРОЛЯ U
LCALL	DEL8S
LCALL	DEL8S
LCALL	DEL8S
LCALL	RDUACC2	/В	R3R2	-	U.ACC2+0..1
MOV	U_A2_MAX,R2
MOV	U_A2_MAX+1,R3	/НАЧАЛЬНОЕ	ЗНАЧЕНИЕ	ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
/НА АККУМУЛЯТОРЕ 1 В U_Al_MAX+0..1
/СОХРАНЯЕМ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ И ПРОВЕРЯЕМ, ЕСТЬ ЛИ ПЕРЕГРЕВ ИЛИ ПЕРЕЗАРЯД
ZAR2:
LCALL	CHARGEB2	/ГОРИТ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ.ЦЕПЬ БОЛЬШОГО I
LCALL	PEREGRV2	?CY=1 - ПЕРЕГРЕВ
JC	DOZARD22	/ПРИ ПЕРЕГРЕВЕ НА ДОЗАРЯД С МИГАНИЕМ
LCALL	PEREZAR2	/С¥=1 - ПЕРЕЗАРЯД НАСТУПИЛ
JC	DOZARAD2	/ПРИ ОКОНЧАНИИ ЗАРЯДА НА ДОЗАРЯД МАЛЫМ I
-293-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
LCALL	DELIS
MOV R2,CNT2T
MOV R3,CNT2T+1 ;СЧЁТЧИК ВРЕМЕНИ В R3R2
LCALL INXB ;ИНКРЕМЕНТ СЧЁТЧИКА ВРЕМЕНИ
MOV	CNT2T,R2
MOV	CNT2T+1,R3
MOV	DPTR,#TIME	; ЛИМИТ	ВРЕМЕНИ	В	DPTR
MOV	R4,DPL
MOV	R5,DPH	;ЛИМИТ	ВРЕМЕНИ	В	R5R4
LCALL DECMBC ;TIME - ИНКРЕМЕНТИРОВАННОЕ CNT1T+0..1
JC DOZARD24 ;ПРИ ЗАРЯДЕ ДОЛЬШЕ 2*3600 С НА ДОЗАРЯД
;С МИГАНИЕМ
;ИЗМЕРЯЕМ ТЕКУЩЕЕ U НА АККУМУЛЯТОРЕ 2, И ЕСЛИ ОНО БОЛЬШЕ U_A2_MAX+0..1,
;ЗАНОСИМ ТЕКУЩЕЕ В U_A2_MAX+0..1
LCALL RDUACC2 ;В R3R2 - U_ACC2 + O..l
MOV	R4,U_A2_MAX
MOV	R5,U_A2_MAX+1	;MAX. ЗНАЧ. U НА АККУМУЛЯТОРЕ	2	В	R5R4
LCALL	BCCMDE	;ТЕКУЩЕЕ МИНУС МАКСИМАЛЬНОЕ
JC	NOTMAX2	;ЕСЛИ ТЕКУЩЕЕ<МАКСИМАЛЬНОГО,	НА	NOTMAX2
MOV	U_A2_MAX'R2
MOV	U_A2_MAX+1,R3	;НОВЫЙ MAX.
NOTMAX2:
SJMP	ZAR2
;ТЕПЕРЬ ДОЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ С ОЖИДАНИЕМ ИЗВЛЕЧЕНИЯ И ВОЗВРАТОМ НА СТАРТ
/ПОСЛЕ ИЗВЛЕЧЕНИЯ
DOZARAD2:
LCALL CHARGEL2 LCALL СНЕСКАС2 JC	DOZARAD2 LCALL DEL20 LCALL CHECKAC2 JC	DOZARAD2 LJMP CYCL2 ;ТОЖЕ ДОЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ, DOZARD22: LCALL CHARGEL2 LCALL CHECKAC2 JC	DOZARD23 LCALL DEL20 LCALL CHECKAC2	'•ГОРИТ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ. ЦЕПЬ МАЛОГО I ;CY=1 - ВСТАВЛЕН ;ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД ;CY=1 - ВСТАВЛЕН ;ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД ;ЕСЛИ ВЫНУТ - НА СТАРТ НО ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД МИГАЕТ ;ГОРИТ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ. ЦЕПЬ МАЛОГО I ;CY=1 - ВСТАВЛЕН ;ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД ;CY=1 - ВСТАВЛЕН
— 294 —
2.4. Программа для микроконтроллера зарядного устройства
JC DOZARD23 /ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД
LJMP CYCL2 /ЕСЛИ ВЫНУТ - НА СТАРТ
DOZARD23:
LCALL DELO5S /ЗАДЕРЖКА 500 МС
SETB GRNLED2 /ПОГАСИЛ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
LCALL DEL05S
SJMP DOZARD22
/ТОЖЕ ДОЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ, НО ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД МИГАЕТ РЕЖЕ
DOZARD24:
LCALL CHARGEL2 /ГОРИТ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД, ВКЛ. ЦЕПЬ МАЛОГО I
LCALL СНЕСКАС2 /CY=1 - ВСТАВЛЕН
JC DOZARD25 /ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД
LCALL DEL20
LCALL СНЕСКАС2 /CY=1 - ВСТАВЛЕН
JC DOZARD25 /ЕСЛИ ВСТАВЛЕН - ПРОДОЛЖИТЬ ДОЗАРЯД
LJMP CYCL2 /ЕСЛИ ВЫНУТ - НА СТАРТ
DOZARD25:
LCALL DEL2S /ЗАДЕРЖКА 2 С
SETB GRNLED2 /ПОГАСИЛ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
LCALL DEL2S
SJMP DOZARD24
/ПОДПРОГРАММЫ
/ПЕРЕНОС U_ACC2+O..l В R3R2, UT_ACC2+O..l В R5R4
RDUACC2:
LCALL DEL20 /ЗАДЕРЖКА, ЗА ЭТО ВРЕМЯ ЕСТЬ ИЗМЕРЕНИЕ
CLR	ЕА
MOV	R2,U_ACC2
MOV	R3,U_ACC2+1
MOV	R4,UT_ACC2
MOV	R5,UT_ACC2+1
SETB	EA
RET
/ВЫЧИСЛЕНИЕ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЭМИТТЕРНОМ ПЕРЕХОДЕ И СОХРАНЕНИЕ В R5R4
UVD2:
LCALL RDUACC2
LCALL DEMNBC /R5R4 = (UT_ACC2+0..1) - (U_ACC2+0..1)
RET
/ОТКЛЮЧЕНИЕ СВЕТОДИОДОВ, КАНАЛОВ ЗАРЯДА И РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРА 2
— 295 —
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
OFFALL2:	SETB SETB CLR CLR CLR RET	REDLED2 GRNLED2 UNCH2 CHBIG2 CHLIT2	/ОТКЛЮЧИЛИ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД /ОТКЛЮЧИЛИ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД /ОТКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД /ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ током /ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ током
/УСТАНОВКА ЗАРЯДА		БОЛЬШИМ	током
CHARGEB2:			
	CLR	REDLED2	/ВКЛЮЧИЛИ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД
	SETB	GRNLED2	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
	CLR	UNCH2	/ОТКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД
	CLR	CHLIT2	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ током
	SETB RET	CHBIG2	/ВКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ током
«•УСТАНОВКА ЗАРЯДА МАЛЫМ ТОКОМ
CHARGEL2:	SETB CLR CLR CLR SETB RET	REDLED2 GRNLED2 UNCH2 CHBIG2 CHLIT2	/ОТКЛЮЧИЛИ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД /ВКЛЮЧИЛИ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД /ОТКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД /ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ током /ВКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ током
/УСТАНОВКА РАЗРЯДА UNCHAR2: CLR	REDLED2			/ВКЛЮЧИЛИ КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД
	CLR	GRNLED2	/ВКЛЮЧИЛИ ЗЕЛЁНЫЙ СВЕТОДИОД
	CLR	CHLIT2	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД МАЛЫМ ТОКОМ
	CLR	CHBIG2	/ОТКЛЮЧИЛИ ЗАРЯД БОЛЬШИМ ТОКОМ
	SETB	UNCH2	/ВКЛЮЧИЛИ РАЗРЯД
	RET		
;ПРОВЕРКАt	, ВСТАВЛЕН ЛИ АККУМУЛЯТОР
СНЕСКАС2:	LCALL	RDUACC2	/R3R2	-	(U_ACC2+0..1) MOV	DPTR,#2000/2000	MB-ГРАНИЦА,	МЕНЬШЕ - ВСТАВЛЕН, > - НЕТ MOV	R4,DPL MOV	R5,DPH
-296-
2.5. Краткие выводы
LCALL BCCMDE	/(U.ACC2+0..1) - 2000, CY = 1, ЕСЛИ ВСТАВЛЕН
RET
;ПРОВЕРКА НА ПЕРЕГРЕВ ТРАНЗИСТОРА КАНАЛА 2
PEREGRV2:		
LCALL	UVD2	;R5R4-ТЕКУЩЕЕ ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ПЕРЕХОДЕ	
MOV	A,R4	
ADD	A,#DELTAT	
MOV	R4,A	
MOV	A,R5	
ADDC	A,#0	
MOV	R5,A	;R5R4 = (ТЕКУЩЕЕ U ДИОДА) +	80
MOV	R2,VD2ST	
MOV	R3, VD2ST+1/РЗР2=ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ HA	ДИОДЕ ПРИ СТАРТЕ
LCALL	DECMBC /{(ТЕКУЩЕЕ U ДИОДА) + 80} -	СТАРТОВОЕ, CY=1 -
RET	/ПЕРЕГРЕВ	
;ПРОВЕРКА НА ДОСТИЖЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО ЗАРЯДА НА АККУМУЛЯТОРЕ 2
PEREZAR2:						
	LCALL	RDUACC2	/R3R2	= U_ACC2+0..1		
	MOV	R4,U_A2_MAX				
	MOV	R5,U_A2_MAX+1	/R5R4	= U_A2_MAX+0..1		
	CLR	C				
	MOV	A,R4				
	SUBB	A,#DELTAU				
	MOV	R4,A				
	MOV	A,R5				
	SUBB	A,#0				
	MOV	R5,A	;R5R4 =	(U_A2_MAX+0..1) - 20		
	LCALL	BCCMDE ;	;{U_ACC2+0..1} - {(U_A2_MAX+0.		.1)	- 20}
	RET		;CY=1 -	ПЕРЕЗАРЯД		
.END
2.5.	Краткие выводы
Материал, приведённый в настоящей главе, многофункционален.
С одной стороны, я постарался показать, как надо решать довольно не-
простую задачу заряда аккумуляторов большим током. Страницы многих из-
даний переполнены схемами зарядных устройств, но зачастую их авторы даже
не удосужились посмотреть, как производители аккумуляторов рекомендуют
работать со своими изделиями. В итоге эти авторы оснащают свое детище
Массой ненужных сервисных функций, вплоть до голосового предупрежде-
-297-
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
ния о том, что аккумулятор заряжен, в то время как главное — методика заря-
да — реализуется почти так же, как и в устройствах двадцатилетней давности.
Многие производители — Maxim, Linear Technology и т. д. — выпуска-
ют специализированные микросхемы для создания зарядных устройств.
Но увы, задача обеспечения «правильности» заряда столь технически
сложна, что предлагаемые ими микросхемы решают её лишь частично. Да
и поскольку все функции у этих микросхем жёстко предопределены, про-
стора для творчества и эксперимента (в рамках дозволенного производите-
лями!) практически не остаётся. Поэтому, несмотря на многочисленные
попытки грандов электроники завоевать эту нишу, она по-прежнему не за-
нята. Отчасти и потому, что разработчику микросхем, как и каждому из
нас, иногда интереснее сотворить что-то новое самому, чем читать реко-
мендации каких-то там «аккумуляторщиков».
С другой стороны, на материале настоящей главы я постарался проде-
монстрировать разработчикам, как, не имея достаточного самостоятель-
ного опыта и практически без средств аппаратной отладки, можно создать
и отладить довольно сложное аппаратно-программное устройство. Как
уже говорилось выше, при написании программ в режиме с минимальны-
ми отладочными возможностями нужно стремиться в каждую из уже рабо-
тающих промежуточных программ вносить как можно меньшее количест-
во изменений. После каждого такого изменения следует «прошивать» про-
грамму в микроконтроллер, вставлять его в устройство и тестировать
программу, проверяя, корректно ли она работает после доработки. Безу-
словно, при этом увеличивается количество промежуточных программ, но
общее количество ошибок, которые вы неизбежно делаете в процессе раз-
работки программы, в итоге оказывается меньшим, чем в случае, когда вы
при каждой доработке вносите большое количество изменений в отлажен-
ные фрагменты. Да и искать ошибки в программах, минимально отличаю-
щихся от тех, которые работали безошибочно, легче и проще. Таким обра-
зом, несмотря на большее количество промежуточных программ, общая
задача решается быстрее, чем в том случае, когда вы пытаетесь отладить
программу за один или два приёма.
В настоящем разделе приведено пять промежуточных программ. Ре-
ально же у меня их было больше десятка. Например, прежде чем появилась
программа с измерениями в момент переключения между задачами (см.
подразд. 2.4.2), была написана ещё одна, которая позволила проверить
корректность работы аппаратных и программных средств индикатора, а
также корректность работы с регистрами общего назначения внутри под-
программы обработки таймерного прерывания. «Уши» от этой программы
«торчат» в программе с измерениями в момент переключения между зада-
чами в виде неиспользуемых переменных CNT1 и CNT2. Несколько проме-
жуточных программ «уместилось» между двумя последними — я экспери-
— 298 —
2.5. Краткие выводы
монтировал с константами DELTAT, DELTAU, менял длительность иниции-
рующего заряда, напряжение, определяющее момент завершения разряда
аккумулятора, и т. д. В общем я создавал программу именно таким мето-
дом, о котором я и веду рассказ в этой главе.
И третье, ради чего это устройство появилось на страницах настоящей
книги, — демонстрация режима переключения задач в столь слабом (по
сравнению с х86) вычислительном устройстве, как микроконтроллер. Ко-
нечно, подобные вещи реализованы в операционных системах для микро-
контроллеров, но они находятся «внутри» этих операционных систем, а раз-
работчики, лишь использующие эти ОС, сами уже ничего подобного, как
правило, не создают. Наверное, это и не удивительно — сейчас дешевле сде-
лать систему на четырёх двухдолларовых контроллерах, чем два-три месяца
отлаживать сложную программу для одного, переключающегося на четыре
разные задачи. Хотя если речь идёт о разработке устройства, предполагаемо-
го к выпуску миллионными тиражами, то приоритеты окажутся иными.
Пожалуй, на этом можно было бы поставить точку. Я подробно описал
алгоритм, привёл текст программы, которую можно изменять для тех или
иных экспериментов, описал аппаратные средства, последовательность их
отладки. Но предела совершенствованию нет, и в нашем распоряжении
появляются всё новые и новые микроконтроллеры. Так, например, не ус-
пели мы завершить разработку описанного выше зарядного устройства,
как напрашивается его продолжение — на более удобном для этого
микроконвертере. ADuC812, изделие производителя, имя которого ещё не-
давно даже не ассоциировалось с микроконтроллерами, имеет встроенный
12-битный АЦП (функционально аналогичный использовавшемуся нами
ASD7816) и мультиплексор 8/1, что позволяет создать зарядное устройство
на 4 аккумулятора, цифровая часть которого будет заметно проще цифро-
вой части его прототипа, изображенного на Рис. 2.5. Схема зарядного уст-
ройства на ADuC812 приведена на Рис. 2.19.
Что касается программы, то за основу можно взять программу из
подразд. 2.4.4. Естественно, в неё нужно внести изменения, в первую оче-
редь связанные с работой встроенных в микроконвертер АЦП и входного
мультиплексора. Далее, поскольку речь идёт о заряде уже не двух, а четырёх
аккумуляторов, нужны четыре независимых подпрограммы для обслужи-
вания каждого из них, четыре области стека для переключения задач и ме-
ханизм переключения, который бы переключал не с первой задачи на вто-
рую, а затем обратно, а с первой на вторую, со второй на третью, с третьей
на четвёртую и только затем с четвёртой на первую. Стек нужно разместить
в старших 128 байтах оперативной памяти. А содержимое регистров, ис-
пользуемых при измерении в подпрограмме прерывания, теперь придётся
хранить не в четвёртом банке регистров общего назначения, а в стеке, пос-
кольку этот банк будет занят обслуживанием четвёртого аккумулятора.
-299-
300
Cl
10.0
ЮмкГ
20
34
48
21
35
C5
R2 0.1
C6
C7
□VDO
DVDd
DVdo
DGND
DGND
DGND
AVdd
AGND
1	IU — —			
		и. 1	7
2	11		
3	12	10	1
4	13		11	2
5	14	12	3
6	15	13	4
7	16	14	11
1	20		15	12
2	21	16	13
3	22	17	14
4	23		
5	24	20	28
6	25	21	29
7	26	22	30
J	0		23	31
2	1		24	36
3	2	25	37
4	3	26	38
5	4	27	39
6	5		
7	6		
1	17			
2	27		
3	7		
4	32		
5	33		
6	34		
7	35		
CREF
AINO
AIN1
AIN2
AIN3
AIN4
AIN5
AIN6
AIN7
P2.0
P2.2
P2.3
CPU
ADuC
824
Рис. 2.19. ЗУ HaADuC812.
Глава 2.1001-Е ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО
ТОКА НА ADUC824
В первом номере журнала «Схемотехника» за 2002 г. я опубликовал ста-
тью, в которой описывался вольтметр постоянного тока на микросхеме
AD7714. Поработав с этой микросхемой, я обнаружил, что её программи-
рование весьма нетривиально, и решил облегчить задачу тем, кто, как и я,
захочет использовать её в своих разработках. Тем более что некоторые осо-
бенности запуска и монтажа этой микросхемы плохо документированы, и
как знать, сколько времени я потратил бы на их исследование, если бы не
подсказки друзей-разработчиков, уже помыкавшихся с запуском AD7714.
Впоследствии этот материал, слегка переработанный и дополненный,
вошел в последнюю главу первого тома настоящей книги.
Когда я готовил упомянутую статью, я даже и не мог предположить, сколь
востребованной она окажется. Поскольку на том сайте, где, как следовало из
статьи в «Схемотехнике», можно было найти программное обеспечение для
микроконтроллерного вольтметра, по ряду причин оно отсутствовало, чита-
тели обращались за ним ко мне напрямую. Так вот, с момента выхода статьи и
до сегодняшнего дня, когда я пишу эти строки, за программой ко мне обрати-
лось почти триста человек, и поток обращений ещё не иссяк. Я объясняю это
тем, что, во-первых, созданный на основе AD7714 вольтметр обладает превос-
ходными характеристиками, а во-вторых, работа с этой микросхемой отнима-
ет много времени даже у подготовленных специалистов.
Появление в продаже микроконвертера ADuC824 (и последовавших за
ним ADuC834, ADuC836, ADuC845...ADuC848), в состав которого входит
сигма-дельта АЦП, аналогичный AD7714, позволяет надеяться, что отны-
не создавать устройства, подобные вышеупомянутому вольтметру, станет
намного проще. В связи с этим мне представлялось интересным исследо-
вать характеристики вольтметра, выполненного на микроконвертере, и
сравнить их с теми, что были получены с использованием AD7714.
3.1.	Микроконвертеры от Analog Devices
Как уже отмечалось в первом томе, микроконвертеры — это не просто
микроконтроллеры со встроенным АЦП. При разработке этих изделий в
— 301 —
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
первую очередь ставилась задача не ухудшить характеристики АЦП при
встраивании в него микроконтроллера. Именно так: не АЦП встроить в
микроконтроллер, а микроконтроллер — в хороший АЦП, не добиваться
прекрасной производительности встроенного микроконтроллера, а сохра-
нить (или не ухудшить) отношение «сигнал/шум» этого АЦП.
Сначала эта идея, высказанная представителями Analog Devices, была
воспринята весьма осторожно, по крайней мере в нашей стране. Я хорошо
помню семинар, на котором представители AD провели презентацию
своего первого микроконвертера (это был ADuC812 с 8-канальным 12-
битным АЦП). Наши разработчики никак не могли понять, почему при
создании микроконвертера Analog Devices использовала морально уста-
ревшее ядро х51, которое в тот момент по производительности превосхо-
дило разве что только 4-битные микроконтроллеры. Представители Analog
Devices, в свою очередь, никак не могли взять в толк, чем же нас не удов-
летворяет ядро х51 — оно хоть и не шустрое, но и помех немного, а ведь
именно это — ключевой момент в вопросе выбора. Помнится, что выгля-
дели они под перекрёстным допросом наших любителей быстрых процес-
сорных ядер, как студенты на экзамене у строгого преподавателя.
Но уже спустя два года ситуация коренным образом изменилась. На
аналогичном семинаре представитель Analog Devices не без гордости сооб-
щил, что объёмы заказов на микроконвертеры минимум на порядок пре-
высили самые смелые предположения, и фирма с трудом успевает удовлет-
ворять заказы потребителей. Столь явное принятие рынком нового изде-
лия подсказало разработчикам, что они правильно спрогнозировали
потребность рынка, и начались проработки микроконвертеров следующе-
го семейства. Затем ещё и ещё, и в итоге сегодня семейство микроконвер-
теров от AD включает в себя 14 микросхем.
Надо заметить, что в эту гонку включились и другие крупнейшие про-
изводители полупроводниковой электроники. Свой аналог микроконвер-
тера выпустила сначала фирма Maxim, объединившая свои усилия с погло-
щенной ею Dallas Semiconductors. Практически одновременно с ней пред-
ставила свой микроконвертер и Texas Instruments, «съевшая» ещё одного
гранда аналоговой микроэлектроники — Burr Brown. Последний тандем
выпустил, как и AD, целую линейку подобных изделий, но это тема для
другой книги.
Перечень микроконвертеров от Analog Devices приведён в Табл. 3.1.
Как следует из таблицы, эти микроконвертеры условно разделяются на
две большие группы — изделия на основе 12-битных быстрых АЦП после-
довательного приближения с 8-входовыми мультиплексорами и изделия
на основе относительно медленных 16...24-битных сигма-дельта АЦП. Мы
рассмотрим типичного представителя второй группы — микроконвертер
ADuC824 с основным 24-битным и дополнительным 16-битным АЦП.
- 302-
Таблица 3.1. Микроконвертеры от Analog Devices
303
с f5	Ядро [MIPS] (пиковое значение)	ПЗУ [Б]	|Флэш [Б]	1	ОЗУ [Б]	Питание [В]	Порты вв./выв.	АЦП	ЦАП	Точность термо- датчика [°C]	ШИМ	НОИ	Последова- тельные порты	Тактирование	Таймеры	Температурный диапазон [°C]
Микроконвертеры на основе 12-битных АЦП последовательного приближения с ядром 8052															
ADuC812	8052 (1.3)	8К	640	256	2.7...5.5	32	12 бит, 8 кан., 200 KSPS	12 бит, 2 кан.	±3	Нет	Внут./ внеш.	UART, SPI, 12С	Внешнее	3x16-бит	-40...+ 125
ADuC814	8052 (1-3)	8К	640	256	2.7...5.5	16	12 бит, 8 кан., 247 KSPS	12 бит, 2 кан.	±1.5	Нет	Внут./ внеш.	UART, SPI, 12С	Внут. cPLL	3x16-бит IxTIC	-40...+ 125
ADuC831	8052 (1.3)	62К	4К	2К+256	2.7...5.5	32	12 бит, 8 кан., 200 KSPS	12 бит, 2 кан.	±1.5	2x16 бит	Внут./ внеш.	UART, SP1,12С	Внешнее	3x16-бит IxTIC IxBaud Rate	-40...+ 125
ADuC832	8052 (1.3)	62К	4К	2К+256	2.7...5.5	32	12 бит, 8 кан., 200 KSPS	12 бит, 2 кан.	±1.5	2x16 бит	Внут./ внеш.	UART, SP1,12С	Внут. cPLL	Зх16-бит IxTIC IxBaud Rate	-40...+125
ADUC841	8052 (20)	62К, 8К	4К	2К+256	2.7...5.5	32	12 бит, 8 кан., 400 KSPS	12 бит, 2 кан.	±1.5	2x16 бит	Внут. 20-Ю-6 /внеш.	UART, SPI, I2C	Внешнее	Зх 16-бит IxTIC IxBaud Rate	-40...+85
ADuC842	8052 (16)	62К, 32К, 8К	4К	2К+256	2.7...5.5	32	12 бит, 8 кан., 400 KSPS	12 бит, 2 кан.	±1.5	2x16 бит	Внут. 20-10-6 /внеш.	UART, SPI, I2C	Внут. cPLL	Зх 16-бит IxTIC IxBaud Rate	-40...+85
ADuC843	8052 (16)	62К, 32К, 8К	4К	2К+256	2.7...5.5	32	12 бит, 8 кан., 400 KSPS	Нет	±1.5	2x16 бит	Внут. 20-Ю-6 /внеш.	UART, SPI, I2C	Внут. cPLL	Зх16-бит IxTIC IxBaud Rate	-40...+85
3.1. Микроконвертеры от Analog Devices
(продолжение)
304
	Ядро [MIPS] (пиковое значение)	ПЗУ [Б]	1 Флэш [Б]	I	ОЗУ [Б	Питание [В]	Порты вв./выв.	АЦП	ЦАП	Точность термо- датчика [°C]	ШИМ	ИОН	Последова- тельные порты	Тактирование	Таймеры	Температурный диапазон [°C]
Микроконвертеры на основе сигма-дельта АЦП (24- и 16-битных) с ядром 8052															
ADuC816	8052 (1.0)	8К	640	256	2.7...5.25	32	16 бит, 2кан., 105SPS	12 бит, 1 кан.	±1.5	Нет	Внут./ внеш.	UART, SPI, 12С	Внут. cPLL	Зх 16-бит IxTIC	-40...+85
ADuC824	8052 (1-0)	8К	640	256	2.7...5.25	32	24 бита и 16 бит, I05SPS	12 бит, 1 кан.	±1.5	Нет	Внут./ внеш.	UART, SPI, 12С	Внут. cPLL	Зх16-бит IxTIC	-40...+85
ADuC834	8052 (1-0)	62К	4К	2К+256	2.7...5.25	32	24 бита и 16 бит, 105 SPS	12 бит, 1 кан.	±1.5	2x16 бит	Внут./ внеш.	UART, SPI, I2C	Внут. cPLL	3x16-бит IxTIC lx Baud Rate	-40...+ I25
ADuC836	8052 (1-0)	62К	4К	2К+256	2.7...5.25	32	16 бит, 2 кан., 105 SPS	12 бит, 1 кан.	±1.5	2x16 бит	Внут./ внеш.	UART, SPI, I2C	Внут. cPLL	3x16-бит IxTIC lx Baud Rate	-40...+ 125
Микроконвертеры на основе многоканальных сигма-дельта АЦП (24- и 16-битных) с ядром 8052															
ADuC845	8052 (12)	62К, 32К, 8К	4К	2К+256	2.7...5.5	32	24 бита, 2 кан., 1.3KSPS	12 бит, 1 кан.	±1.5	2x16 бит	Внут./ внеш.	UART, SPI, I2C	Внут. cPLL	Зх 16-бит IxTIC I xBaud Rate	-40...+ 125
ADuC847	8052 (12)	62К. 32К, 8К	4К	2К.+256	2.7...5.5	32	24 бита, 1.3KSPS	Нет	Нет	2x16 бит	Внут./ внеш.	UART, SPI, I2C	Внут. cPLL	Зх16-бит IxTIC I x Baud Rate	-40...+125
ADuC848	8052 (12)	62К, 32К, 8К	4К	2К+256	2.7...5.5	32	16 бит, 1.3 KSPS	Нет	Нет	2x16 бит	Внут./ внеш.	UART, SPI, I2C	Внут. cPLL	3x16-бит IxTIC lx Baud Rate	-40...+125
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
3.2. Микроконвертер ADUC824
3.2.	Микроконвертер ADUC824
Ядро этого микроконвертера — хорошо знакомое многим разработчи-
кам х52, дополненное целым рядом весьма полезных свойств. Перечислю
самые интересные из них.
Во-первых, у этого микроконвертера имеется 640 байт оперативной
флэш-памяти данных, содержимое которой остается неизменным даже при
выключении питания. Во-вторых, микроконвертер использует очень де-
шёвый (в сравнении с привычными мегагерцовыми) часовой кварц
с программно управляемым умножителем частоты, обеспечивающим ра-
боту ядра на тактовых частотах от чуть менее 100 кГц до чуть более
12 МГц. В-третьих, в микросхеме имеются ставшие уже стандартными
SPI-интерфейс, 12С-интерфейс, сторожевой таймер WDT и таймер реаль-
ного времени TIC. И, в-четвёртых, микроконвертер содержит последова-
тельный загрузчик, что в комплекте с разработанной самой Analog Devices
программой загрузки позволяет программировать микроконвертер от ком-
пьютера напрямую, без какого-либо дополнительного программатора. Пос-
леднее выгодно отличает семейство ADuC от позволяющих аналогичную
загрузку изделий Philips, Atmel, SiLabs и ряда других — чтобы их запрог-
раммировать, вам придётся или потратить силы на создание программато-
ра (если алгоритм последовательного программирования открыт для ко-
нечного пользователя), или потратить деньги на приобретение программа-
тора сторонних фирм.
Analog Devices предлагает также и свои средства разработки, отладки и
трансляции программ. Но я по привычке пользуюсь описанным в первом
томе ассемблером TASM. Не потому, что он лучше — скорее наоборот, он не
имеет ни редактора, ни отладочной среды, ни встроенного загрузчика (да и
много чего ещё!). Но за десять с лишним лет я не обнаружил в нём ни еди-
ной ошибки при трансляции своих программ, а это дорогого стоит.
3.3.	Принципиальная схема и работа устройства
Как я уже сказал, из всего многообразия имеющихся в ADuC824 ресур-
сов в данный момент нас интересует только его основной 24-битный АЦП.
Точнее, принципиальные схемы ADuC824 с элементами обвязки, а также
схема прецизионного формирователя входного (измеряемого) сигнала.
Естественно, нам нужна программа, обеспечивающая опрос АЦП, обра-
ботку результатов измерений и отображение их на дисплее. Также нас ин-
тересуют метрологические характеристики этого АЦП (для этого и нужен
прецизионный формирователь входного сигнала) и зависимость этих ха-
рактеристик от режима работы микроконвертера (если такая зависимость
проявится).
-305-
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
Принципиальная схема ADuC824 с элементами обвязки приведена на
Рис. 3.1.
Оптимальным вариантом прецизионного формирователя входного сиг-
нала является резистивный делитель из резисторов с минимальным значе-
нием ТКС (температурного коэффициента электрического сопротивления)
и минимальными шумами, подключенный к выходу используемого микро-
конвертером внешнего источника опорного напряжения. Наиболее инте-
ресно посмотреть характеристики АЦП при измерении больших сигналов
(от 1.5 до 2.5 В), чтобы исключить влияние шумов встроенного усилителя.
Для измерения малых сигналов можно использовать как встроенный,
так и внешний усилитель. Первый вариант проще в схемотехническом от-
ношении (и дешевле), второй обеспечивает (при использовании соответс-
твующих усилителей) лучшие шумовые и дрейфовые характеристики.
Источником опорного напряжения является превосходная микро-
схема AD780BR от фирмы Analog Devices. Она формирует напряжение
+(2.500 ±0.001) В, а типовое значение ТКН (температурного
коэффициента напряжения) этой величины составляет всего 3 ррт/°С!
На входы AIN3, AIN4 микроконвертера сигнал подается с резисторного
делителя R3R4, подключенного к выходу источника опорного напряже-
ния. В качестве R3 и R4 используются высокостабильные прецизионные
резисторы С2-29-0.1% с номиналами 3.92 кОм и 18 кОм, и ТКС, равным
25 ррт/°С. Шумовые и дрейфовые характеристики этих элементов чрез-
вычайно высоки. И кроме того, благодаря такому схемному решению (ког-
да входной сигнал «завязан» с источником опорного напряжения) откло-
нения от номинального значения, которые могут даже возникнуть в источ-
нике опорного напряжения, всё равно никак не скажутся на результате
измерения, так как величина измеряемого сигнала изменится пропорцио-
нально изменению опорного напряжения.
Питание +5 В на входы DVdd микроконвертера подается со стабилиза-
тора DA1 7805, используемого в стандартной схеме включения. Питание
аналоговой части осуществляется через фильтр L1C10R2R1. Для осущест-
вления корректного сброса использован супервизор питания DD4 DS1833
от Dallas Semiconductors.
Для отображения информации используется индикатор DD3 НТ1610,
хорошо известный читателям по первому тому. Питание +1.5 В для него
формируется источником DA3 на микросхеме LM317L.
Для загрузки программы в микроконвертер служит кнопка S1. Если
она нажата до подачи питания на микроконвертер, последний при вклю-
чении переходит в режим загрузки пользовательской программы по СОМ-
порту. Для формирования уровней RS-232 используется микросхема
ADM242 в стандартной схеме включения.
-306-
С1 СЗ
DA1
+IN GND	# 7805	OUT
DA2
2
IN
4
— GND
REF
A0780
С2 С4
307
6
OUT
Tnp ---
R4
C1,C2,C7,C8,C18 - 10.0 мкФ x 16 В
C3...C6, C9...C7
R1,R2
R3
— 1.0 мкФ
-2.2 0м
R4
R5...R9
-3.92 кОм ± 0.1%, C2-29
- 18 кОм ± 0.1%, C2-29
— ЮкОм
R11
- 240 Ом
R10
L1
-СПЗ-19А, 100 Ом
— 10 мкГн
DD1
21
35
47
5
6
8
7
12
4
3
2
9
10
43
44
45
46
49
50
51
52
34
48
C9 C11 C12	20
DVdd DVdd DVdd DGND DGND DGND ANDD AGND REFIN+ REFIN- AIN4 AIN3 AIN5 P1.2 P1.1 P1.0 AIN1 AIN2 PO.O P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7	CPU ADuC 824	P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 ALE EA( PSENc RES I SS( MISO SCLK SDAT XTAL1 XTAL2
28
29
30
31
36
37
38
39
16
17
18
19
22
23
24
25
42
I41
15
13
14
26
40
R5
18r=i
—QSHDN
12
C15
C13
< >
АРМ
242
СИ-
CI-
С2-
С2+
2 С16
4
5 С17
6
T1I
T2I
Т1О
15
Х1
R1O
T1O —
14
TxD
|- GND
R1I
RxD
13
10
R2O
R6 R7
CLK
Vdd
R2I —
DD3
hk BB0
DI
HT1610
DD4
RES	CPURES DS 1833	Vcc GND
27
32
32768 Гц R1°
Рис. 3.1. Принципиальная схема ADuC824 с элементами обвязки.
UN
ADJ
#
LM317
DA3
3
OUT
R11
3.3. Принципиальная схема и работа устройства
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
Работать устройство должно следующим образом. Напряжение с дели-
теля R3R4, равное примерно 1.8 В, подается на дифференциальные входы
AIN3, AIN4 микроконвертера. Микроконвертер измеряет его, преобразует
в двоично-десятичный формат, масштабирует и отображает на индикаторе.
Мы же фиксируем результаты измерений, после чего оцениваем разброс и
повторяемость этих результатов.
АЦП микроконвертера может работать в режиме одиночного измере-
ния и в непрерывном режиме. Мы рассмотрим вариант использования
одиночного измерения, причём как в режиме единичного измерения, так
и в режиме измерения с накоплением и усреднением. Перед каждым оди-
ночным измерением и перед каждой серией измерений мы будем осущест-
влять подстройку нуля АЦП и калибровку шкалы.
Также мы попробуем оценить результаты работы АЦП при различных
интервалах времени измерения и, кроме того, при различной скорости ра-
боты ядра процессора.
3.4.	Программирование микроконвертера
Теперь рассмотрим вопросы, связанные с программированием микро-
конвертера. Для начала отмечу, что Analog Devices снабдила выпускаемые
изделия большим количеством различной полезной документации, вклю-
чая ассемблерные примеры. Ниже приведён текст программы, демонстри-
рующей программирование основного АЦП.
Пример программы для основного АЦПАОиС824 от Analog Devices
1 2 3	; Author	: ADI - Apps
4		
5	; Date	: Sept. 1999
6		
7	; File	: adcconv.asm
8		
9	; Hardware	: ADUC824
10		
11	; Description	: example routine to continuosuly trigger
12	9	a single conversion on the ADC main channel
13	/	The Conversion result is written to ext. memory
14 15 16 17 18 19	7 9 9 9 9	P3.4 is toggled 5 times at 100ms delay The ADC result is written to external memory P3.4 is toggled 5 times at 500ms and the sequence repeats itself.
	t	
20	:	
21	$MOD824	; Use 8052 predefined Symbols
— 308 —
3.4. Программирование микроконвертера
22
0000 0000 0000	020060	23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69	FLAG CSEG ORG /	EQU ООООН	ООН JMP	; Define Bit ; Defines the following as a ; segment of code ; Load Code at '0’ START	; Jump to START
0033 0033 0035 0037 0039 003С 003Е 0041 0043 0044 0045 0047 0048 0049 004В 004С 004D 004F 0051 0053 0056 0058 005А	7401 7В0А В2В4 120079 DBF9 900000 E5D9 F0 АЗ E5DA F0 АЗ E5DB F0 АЗ 7405 7В0А В2В4 120079 DBF9 D200 32		г ORG 0033Н TIC1: TIC2: ! /		MOV MOV CPL CALL DJNZ MOV MOV MOVX INC MOV MOVX INC MOV MOVX INC MOV MOV CPL CALL DJNZ SETB RETI	; Read ADC Result H/M/L to ; external Memory ;	10 flashes at 100ms A,#01H	;	100msec delay R3,#0Ah	;	loop=5 P3.4	;	Toggle LED DELAY	;	Delay lOOmSec R3,TIC1	;	Dec loop DPTR, #00H	; DPTR=00 A,ADC0L	; read ADC low byte @DPTR,A ; write low byte to ; e^t memory DPTR	;	DPTR=01 A,ADC0M	;	read ADC Middle byte @DPTR,A	;	write Middle byte to ; ext mem. DPTR	;	DPTR=02 A,ADC0H	;	read ADC High byte @DPTR,A ; write low High byte ; to ext mem DPTR ; 5 flashes at 500ms A,#05H	;	500msec delay R3,#0Ah	;	loop=10 P3.4	;	Toggle LED Delay	;	Delay lOOmSec R3,TIC2	;	Dec loop Flag	;	Set Flag ; Return from Interrupt
0060 0060			/ ORG 0060Н START:			; Configure Interrupt System
-309-
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
0060 D288		70	SETB		ITO	; CONFIG EXT. INT. Falling Edge
0062	D2AF	71		SETB	EA	; Enable Global Interrupts
		72			
		73			; Configure ADC
0064	75D120	74	MOV	ADCMODE,#2OH	; ENABLE MAIN ADC; Mode- Power down
0067	75D240	75	MOV	ADC0CON,#40H	; 24 BITS
		76			; USE EXTERNAL REFERENCE
		77			; AIN1-AIN2
		78			; BIPOLAR MODE
		79			; RANGE = +/-20mV
006А	D2AE	80	SETB	EADC	; ENABLE ADC INTERRUPT
		81			
		82		; Looped single conversions	
006С	С200	83	CONV: CLR	FLAG	; Initial condition for FLAG ; variable
006Е	75D122	84	MOV	ADCMODE,#22H	; INITIATE A MAIN ADC SINGLE ; CONVERSION
0071	120079	85	CALL	DELAY	; Jump to subroutine DELAY
0074	3000FD	86	JNB	FLAG,$	; Stay here until FLAG=1 ;(wait for ADC Int.)
0077	80F3	87 88 89	JMP	CONV	; Next ADC Conversion
			/		
		90			:
		91			
0079		92	DELAY:		; Delays by A*100ms (def. Core ; Clk =1.57MHz)
0079	F8	93	MOV	R0, A	; Acc holds delay variable
007А	79FE	94	DLY0: MOV	Rl,#0FEh	; Set up delay loopO
007С	7А19	95	DLY1: MOV	R2,#019h	; Set up delay loopl
007Е	DAFE	96	DJNZ	R2,$	; Dec R2 & Jump here until R2 is 0
0080	D9FA	97	DJNZ	R1,DLY1	; Dec R1 & Jump DLY1 until R1 is 0
0082	D8F6	98	DJNZ	R0,DLY0	; Dec R0 & Jump DLY0 until R0 is 0
0084	22	99	RET		; Return from subroutine
		100			
		101	END		
		102			
		103			
		104			
VERSION 1.2h ASSEMBLY COMPLETE, 0 ERRORS FOUND
При анализе этой программы у меня возникло подозрение, что данный
пример разработчиками на реальной аппаратуре не проверялся. Поводом
для этого послужила малозаметная ошибка в тексте программы — при вы-
зове подпрограммы DELAY в строке 85 значение аккумулятора, в котором
должно находиться число, определяющее длительность задержки, не опре-
делено. В итоге задержка может быть от 0 до 255 мс и меняться от запуска к
запуску. Очевидно, разработчики написали вполне работоспособную про-
грамму, но просмотрели ошибку в ней, а тестирование, которое эту ошиб-
ку выявило бы, проведено не было.
— 310 —
3.4. Программирование микроконвертера
Можно, конечно, предположить, что эта ошибка возникла на этапе
подготовки материалов к публикации. На мой взгляд, это маловероятно,
так как подобные материалы собираются стандартными Windows-проце-
дурами копирования/вставки, а при этом потерять строку из середины до-
кумента практически невозможно.
Но тем не менее даже программа с ошибкой полезна, когда впервые
пишешь свою программу аналогичного назначения. Во всяком случае, я
написание своей собственной программы начал со знакомства с вышепри-
ведённым примером.
3.4.1.	Регистры, обеспечивающие функционирование основного
АЦП
Режимы работы основного АЦП микроконвертера определяются со-
держимым следующих регистров:
•	ADCSTAT — статусный регистр АЦП, содержит биты состояния ос-
новного и дополнительного АЦП;
•	ADCMODE — регистр режима, управляет режимами работы обоих
АЦП;
•	ADCOCON — регистр управления основным АЦП;
•	SF — регистр «Sino-фильтра, задаёт быстродействие и частоты по-
давления;
•	ADC0L/M/H — три регистра, содержащих 24-битный результат из-
мерения.
Помимо них в микроконвертере имеется ещё ряд регистров, которые со-
держат калибровочные коэффициенты и управляют источниками тока, но
мы их не будем использовать, поэтому я и не упомянул о них при перечис-
лении регистров. Зато нас будет интересовать структура регистра управле-
ния ФАПЧ PLLCON — он задает тактовую частоту ядра микроконвертера.
Рассмотрим упомянутые регистры более подробно.
ADCSTAT — статусный регистр АЦП
Регистр ADCSTAT отражает состояние обоих каналов АЦП, включая
готовность данных, калибровку и различные относящиеся к АЦП ошибки
и предупреждения, в том числе ошибку отсутствия ИОН и флаг перепол-
нения.
•	Адрес SFR..................................0D8H
•	Значение по включению питания...............ООН
•	Адресация отдельных битов...............имеется
7	6	5	4	3	2	10
RDY0	RDY1 | CAL	NOXREF | ERR0	ERR1	—	—
— 311 —
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
Таблица 3.2. Назначение битов в ADCSTAT
Бит	Название	Описание
7	RDY0	Бит готовности основного АЦП. Устанавливается в 1 по завершении преобразования АЦП или по завер- шении цикла калибровки. Сбрасывается в 0 непосредственно пользователем или косвенно, путём записи битов запуска следующего цикла преобразования или калибровки основного АЦП (в регистре ADCMODE). Основному АЦП запрещается запись результатов в регистры данных или калибровки до тех пор, пока бит RDY0 не сброшен
6	RDY1	Бит готовности дополнительного АЦП. Все определения для RDY0 справедливы для RDY1
5	CAL	Бит состояния калибровки. Устанавливается в 1 аппаратно по завершении калибровки. Сбрасывается в 0 косвенно, путём записи битов запуска следующего цик- ла преобразования или калибровки (в регистре ADCMODE)
4	NOXREF	Бит отсутствия внешнего ИОН (активен в случае активности одного из АЦП). Устанавливается в 1 для индикации того, что один или оба контакта REFIN никуда не подключены (плавающие), или если напряжение вне- шнего источника ниже предельно допустимого. При использовании вне- шнего ИОН при NOXREF - 1 результатом преобразования будут едини- цы во всех битах регистров данных. Сбрасывается в 0, если величина опорного напряжения находится в до- пустимых пределах
3	ERR0	Бит ошибки основного АЦП. Устанавливается в 1 аппаратно в том случае, когда во всех битах регистров данных либо только нули, либо только единицы. После калибровки уста- новленный бит сигнализирует об ошибке, вызванной тем, что в регистры калибровки не произведено записи. Сбрасывается в 0 путём установки в 1 бита начала преобразования или ка- либровки (в регистре ADCMODE)
2	ERR1	Бит ошибки дополнительного АЦП. Все определения для ERR0 справедливы и для ERR1
1	—	Зарезервирован для дальнейшего использования
0	—	Зарезервирован для дальнейшего использования
ADCMODE — регистр режима АЦП
Этот регистр используется для управления работой обоих АЦП.
•	Адрес SFR..............................................0D1H
•	Значение по включению питания...........................ООН
•	Адресация отдельных битов.......................отсутствует
7	6	5	4	3	2	1	0
—	—	ADC0EN	ADC1EN	—	MD2	MD1	MD0
-312-
3.4. Программирование микроконвертера
Таблица 3.3. Назначение битов в ADCMODE
Бит	Название	Описание			
7	—	Зарезервирован для дальнейшего использования			
6	—	Зарезервирован для дальнейшего использования			
5	ADC0EN	Разрешение основного АЦП. Устанавливается в 1 пользователем для того, чтобы разрешить работу ос- новного АЦП и установить его в режим в соответствии с выбранными би- тами MD2...MD0. Сбрасывается в 0 пользователем для установки основного АЦП в режим «Power Down»			
4	ADC1EN	Разрешение дополнительного АЦП. Устанавливается в 1 пользователем для того, чтобы разрешить работу до- полнительного АЦП и установить его в режим в соответствии с выбран- ными битами MD2...MD0. Сбрасывается в 0 пользователем для установки дополнительного АЦП в режим «Power Down»			
3	—	Зарезервирован для дальнейшего использования			
2 1 0	MD2 MD1 MD0	Биты режима основного и дополнительного АЦП. Эти биты устанавливают режим работы выбранного АЦП следующим образом:			
		MD 2	MD 1	MD 0	Описание
		0	0	0	Питание (включенное по умолчанию) снято
		0	0	1	Холостой режим. Фильтр АЦП и его модулятор поддерживаются в сброшенном состоянии, хотя на модулятор подается тактовый сигнал
		0	1	0	Режим однократного преобразования. Выполняется однократное преобразование выбранным АЦП. По завершении преобразования регистры данных AD0L/M/H и/или AD1L/H модифицируются, записыва- ются соответствующие флаги в ADCSTAT, и снова снима- ется питание, биты MD2...MD0 сбрасываются в 0
		0	1	1	Циклическое преобразование. В режиме циклического преобразования регистры данных соответствующего АЦП постоянно модифицируются с частотой, определяемой содержимым регистра SF
		1	0	0	Внутренняя калибровка нуля. Автоматически осуществляется внутреннее короткое за- мыкание разрешённых входов
		1	0	1	Внутренняя калибровка верхнего предела (полной шка- лы).При выполнении этой калибровки к выбранным вхо- дам подключается внутренний или внешний ИОН
		1	1	0	Системная калибровка нуля. Пользователь должен подать на разрешённые входы на- пряжение системного нуля
		1	1	1	Системная калибровка внешнего предела (полной шкалы). Пользователь должен подать напряжение системной пол- ной шкалы на разрешённые входы
— 313 —
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
Примечания:
1.	Любое изменение битов MD немедленно сбросит оба АЦП. Запись в биты MD2...MD0 без
изменения их содержимого также рассматривается как сброс (за исключением п. 3 примечания).
2.	Если команда загружается в ADCOCON, когда ADC0EN = 1, или если ADC0EN изменяется
с 0 на 1, тогда оба АЦП также немедленно сбрасываются. Иными словами, основной АЦП имеет
приоритет над дополнительным, и любая команда, относящаяся к первому, воздействует и на вто-
рой.
3.	Если команда загружается в ADC1CON или если ADC1EN изменяется с 0 на 1, тогда сбра-
сывается только дополнительный АЦП. Например, если основной АЦП выполняет циклическое
преобразование, когда дополнительный АЦП запускается, то основной АЦП продолжает беспре-
пятственно работать, а дополнительный будет сфазирован с выходом основного. Результат будет
таким, что время выполнения первого цикла преобразования для дополнительного АЦП будет за-
держано на три такта, пока поток с дополнительного АЦП не синхронизируется с потоком основ-
ного.
4.	Как только в ADCMODE записываются значения битов, соответствующие выбору режима
калибровки, биты RDY0 и RDY1 в ADCSTAT немедленно сбрасываются, и запускается цикл ка-
либровки. По завершении цикла данные записываются в соответствующие регистры калибровки.
В ADCSTAT записываются соответствующие биты, а биты MD2...MD0 сбрасываются в 0, с тем
чтобы указать, что АЦП возвратился в состояние «питание снято».
5.	Любой запрос на калибровку дополнительного АЦП игнорируется до тех пор, пока выбран
температурный датчик.
6.	Калибровки выполняются при максимальном значении в SF (SF = 255), обеспечивая тем
самым оптимальное выполнение калибровки.
ADCOCON — регистр управления основным АЦП
Этот регистр используется для конфигурации основного АЦП с точки
зрения диапазона измерений, выбора канала, разрешению внешнего ИОН
и выбору режима униполярного/биполярного кодирования.
•	Адрес SFR...............................................0D2H
•	Значение по включению питания............................07Н
•	Адресация отдельных битов........................отсутствует
7	6	5	4	3	2	1	0
—	XREF0	СН1	СНО	UNI0	RN2	RN1	RN0
Таблица 3.4. Назначение битов в ADCOCON
Бит	Название	Описание
7	—	Зарезервирован для дальнейшего использования
6	XREF0	Бит выбора внешнего ИОН для основного АЦП. Устанавливается в 1 пользователем для того, чтобы разрешить использова- ние основным АЦП внешнего ИОН через контакты REFIN(+), REFIN(—). Сбрасывается пользователем в 0 для использования основным АЦП внут- реннего ИОН (Kref = 1-25 В)
-314-
3.4. Программирование микроконвертера
(продолжение)
Бит	Название	Описание						
5 4	СН1 СНО	Биты выбора канала для основного АЦП. Сбрасываются/устанавливаются пользователем для выбора пары диффе- ренциальных входов, используемых основным АЦП						
		СН1	СНО		Вход (+)		Вход (-)	Примечание
		0	0		AIN1		AIN2	
		0	1		AIN3		AIN4	
		1	0		AIN2		AIN2	Внутреннее замыкание
		1	1		AIN3		AIN2	
3	UNI0	Бит униполярного преобразования основного АЦП. Устанавливается пользователем в 1 для разрешения униполярного кодирова- ния (т. е. ноль на дифференциальном входе даст 000000Н на выходе АЦП). Сбрасывается пользователем в 0 для разрешения биполярного кодирова- ния (т. е. ноль на дифференциальном входе даст 800000Н на выходе АЦП)						
2 1 0	RN2 RN1 RN0	Биты диапазона основного АЦП. Эти биты устанавливают диапазон допустимых входных сигналов основ- ного АЦП следующим образом:						
		RN2	RN1	RN0		Входной диапазон основного АЦП при rREF = 2.5 В		
		0	0	0		±20 мВ		
		0	0	1		±40 мВ		
		0	1	0		±80 мВ		
		0	1	1		±160 мВ		
		1	0	0		±320 мВ		
		1	0	1		±640 мВ		
		1	1	0		±1.28 В		
		1	1	1		±2.56 В		
SF — регистр «8тс»-фильтра
•	Адрес SFR.............................................0D4H
•	Значение по включению питания..........................45Н
•	Адресация отдельных битов......................отсутствует
Число в этом регистре используется для установки коэффициента де-
ления основной частоты и, таким образом, частоты потока выходных дан-
ных основного и дополнительного АЦП. Этот регистр не может быть уста-
новлен пользователем до тех пор, пока любой из АЦП активен. Данный
— 315 —
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
основной поток одинаков как для основного, так и для дополнительного
АЦП и рассчитывается следующим образом:
где Дос “ поток данных на выходе АЦП (частота модификации выхода);
/mod” тактовая частота модулятора (32768 Гц);
SF — десятичное значение содержимого регистра SF.
Допустимый диапазон значений SF — от 0DH до FFH. Примеры вели-
чин SF и соответствующие им частоты (/дос)и время (/ADC) преобразования
АЦП приведены в Табл. 3.5; при подаче питания SF принимает значение по
умолчанию, равное 45Н, что даёт частоту модификации по умолчанию чуть
менее 20 Гц. Следует также отметить, что оба АЦП для минимизации оши-
бок смещения используют цикл стабилизирующего прерывания. Это озна-
чает, что время для однократного преобразования (или время первого цик-
ла при циклическом преобразовании) увеличивается в 2 раза.
Все циклы калибровки выполняются при максимальном значении SF
(SF = 0FFH) для гарантии наиболее надёжной калибровки. Как только
цикл калибровки закончится, в регистре SF восстанавливается величина,
записанная туда пользователем.
Таблица 3.5. Связь между содержимым SF и скоростью преобразования АЦП
SFio	SFI6	Adc (ОД	'adc lMCl
13	0D	103.3	9.52
69	45	19.79	50.34
255	FF	5.35	186.77
ADCOH/ ADCOM/ ADC0L — регистры данных основного АЦП
Эти три 8-битных регистра содержат результат 24-битного преобразо-
вания основного АЦП.
•	Адрес SFR ACD0H (старший байт данных).................0DBH
•	Адрес SFR ACD0M (средний байт данных).................0DAH
•	Адрес SFR ACD0L (младший байт данных)..................0D9H
•	Значение по включению питания (для всех трёх регистров).07Н
•	Адресация отдельных битов (для всех трёх регистров).отсутствует
PLLCON — регистр управления ФАПЧ
ADuC824 предназначен для использования с часовым кварцевым резона-
тором с частотой 32768 кГц. Система фазовой автоподстройки частоты
(ФАПЧ) умножает эту величину на 384 (32 раза по 12) для получения ста-
-316-
3.4. Программирование микроконвертера
бильной рабочей тактовой частоты системы 12.582912 МГц. Микропроцес-
сорное ядро может работать как на этой тактовой частоте, так и на более низ-
ких, в 2,4, 8,..., 128 раз меньших. Это позволяет экономить энергопотребле-
ние в тех случаях, когда не требуется максимума производительности ядра.
По умолчанию тактовая частота равна 1.572864 МГц.
Тактовые сигналы АЦП также получаются из сигналов синхронизации
ФАПЧ, причём частота сигналов, поступающих на модулятор, та же самая,
что и частота кварцевого резонатора. Такой выбор частот гарантирует, что
модулятор и ядро всегда будут синхронизированы вне зависимости от так-
товой частоты ядра.
Регистр PLLCON представляет собой регистр управления ФАПЧ.
•	Адрес SFR............................................  0D7H
•	Значение по включению питания.......................    ОЗН
•	Адресация отдельных битов.........................отсутствует
7	6	5	4	3	2	1	0
OSC.PD	LOCK	—	LTEA/	FINT	CD2	CD1	CDO
Таблица 3.6. Назначение битов в PLLCON
Бит	Название	Описание
7	OSC_PD	Бит снятия питания с осциллятора. Устанавливается в 1 пользователем для остановки осциллятора 32 кГц в режиме «Power Down». Сбрасывается в 0 пользователем для запуска осциллятора 32 кГц в режи- ме «Power Down». Это позволяет счётчику временного интервала (TIC) продолжать работу в режиме «Power Down»
6	LOCK	Бит прерывания при блокировке ФАПЧ (только для чтения). Устанавливается в 1 автоматически при подаче питания для индикации того, что система ФАПЧ правильно отслеживает частоту резонатора. Сбрасывается в 0 автоматически при подаче питания в случае, если сис- тема ФАПЧ не отслеживает частоту резонатора. Такое может происхо- дить при отсутствии резонатора или при его неисправности. При этом на выходе ФАПЧ может генерироваться частота 12.6 МГц ±20%
5	—	Зарезервирован для дальнейшего использования
4	LTEA/	Чтение этого бита возвращает логический уровень на выводе ЕА, зафик- сированный в момент подачи питания или сброса системы
3	FINT	Бит быстрой реакции на прерывание. Установка пользователем этого бита в 1 разрешает быструю реакцию на прерывание. Ускорение обеспечивается за счёт того, что обработка пре- рывания происходит на максимальной частоте (12.6 МГц) вне зависи- мости от состояния битов CD2...CD0. По возврату из прерывания выпол- нение программы продолжается на частоте, определяемой CD2...CD0. Сбрасывается пользователем в 0 для запрета быстрой реакции на прерывания
— 317 —
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
(продолжение)
Бит	Название	Описание				
2 1 0	CD2 CD1 CD0	Биты делителя рабочей частоты ЦПУ. Эти биты определяют частоту, на которой будет работать ядро микрокон- троллера:				
		CD2	CD1	CD0	Тактовая частота [МГц]	Примечание
		0	0	0	12.582912	
		0	0	1	6.291456	
		0	1	0	3.145728	
		0	1	1	1.572864	Частота по умолчанию
		1	0	0	0.786432	
		1	0	1	0.393216	
		1	1	0	0.196608	
		1	1	1	0.098304	
Это всё, остальные регистры микроконвертера (естественно, за исклю-
чением стандартных для семейства х51) нам в данном примере не понадо-
бятся.
3.4.2.	Программирование основного АЦП
Внимательно проанализировав программу, приведённую в начале дан-
ного раздела, можно сделать следующий вывод. Для того чтобы осущест-
вить измерение основным АЦП, достаточно сделать всего 3 записи в ре-
гистры микроконвертера. Сначала нужно записать 20Н в ADCMODE, раз-
решая работу основного АЦП. Затем (как это сделано в рассматриваемой
программе) записываем 40Н в ADCOCON, выбрав тем самым внешний
ИОН, входы AIN1...AIN2, униполярное кодирование и диапазон 20 мВ. И
наконец, остается записать 22Н в ADCMODE, что запустит одиночное из-
мерение основным АЦП с помещением 24-битового результата в ACD0H/
ACD0M/ACD0L.
Это действительно так, последовательность этих команд «оживит» ос-
новной АЦП. Но при этом не будут проведены основные калибровки (ну-
ля и полной шкалы), что может привести к заметной погрешности измере-
ний. Далее, записывая значение 22Н в ADCMODE, мы должны как-то оп-
ределить момент, когда завершится преобразование, или ждать его
завершения в течение промежутка времени, гарантированно более длин-
ного, чем самое медленное преобразование. Второй вариант хуже, поэтому
посмотрим, как реализовать первый.
— 318 —
3.4. Программирование микроконвертера
Вспомним, что в ADCSTAT 7-й бит является индикатором завершения
преобразования — пока он не установится после запуска преобразования в
1, процесс ещё не завершен. Таким образом, запустив преобразование, нам
нужно опрашивать состояние этого бита и дожидаться, пока он не устано-
вится в 1. Приведённый ниже фрагмент программы реализует эту последо-
вательность.
Запись 22Н в ADCMODE запускает одиночное измерение основным
АЦП. Далее опрашивается регистр ADCSTAT, все его биты, кроме старше-
го, зануляются. Если после этой процедуры результат нулевой, то интере-
сующий нас старший бит ADCSTAT также равен 0, и опрос нужно повто-
рить. Как только после зануления младших 7 бит результат окажется нену-
левым, преобразование считается завершённым, и его результат я
загружаю в регистры R2...R0.
Фрагмент программы запуска преобразования основного АЦП
;ОДИНОЧНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ
IZMER24:
MOV ADCMODE,#00100010В ;РАЗРЕШ.ОСН.АЦП, ОДИНОЧН.ИЗМЕР.
LF3:
MOV	A,ADCSTAT
ANL	А,#10000000В
JZ	LF3	;ЖДЕМ КОНЦА ИЗМЕРЕНИЯ
MOV R2,ADCОН
MOV R1,ADCOM
MOV R0,ADC0L	/РЕЗУЛЬТАТ ИЗМЕРЕНИЯ В R2-R0
RET
Далее обратимся к процедурам калибровки. Если мы разрабатываем
прецизионное оборудование, к тому же предназначенное для работы при
температурах, отличающихся от комнатной, то без них обойтись невоз-
можно.
Обычно нужно произвести калибровку нуля, а затем — калибровку
полной шкалы (именно в этой последовательности, а не наоборот!). Такие
калибровки в ADuC824 предусмотрены. Завершение калибровок опреде-
ляется так же, как и завершение процесса основного преобразования,
только в случае калибровок индикатором завершения будет выступать не
7-й (старший) бит регистра ADCSTST, а 5-й.
— 319 —
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
Следующий фрагмент демонстрирует, как можно реализовать процесс
упомянутых калибровок.
Фрагмент программы калибровки основного АЦП
/КАЛИБРОВКА НУЛЯ
KALIBR0:
MOV	ADCMODE,#00100100В	/РАЗРЕШ.ОСН.АЦП,	КАЛИБР.О
LF1:
MOV	A,ADCSTAT
ANL	А,#00100000В
JZ	LF1	/ЖДЕМ	КОНЦА	КАЛИБРОВКИ
RET
/КАЛИБРОВКА ШКАЛЫ
KALIBRSH:
MOV	ADCMODE,#00100101В /РАЗРЕШ.ОСН.АЦП,	КАЛИБР.ШКАЛЫ
LF2:
MOV	A,ADCSTAT
ANL	А,#00100000В
JZ	LF2	/ЖДЕМ	КОНЦА	КАЛИБРОВКИ
RET
Следующее, что необходимо учесть: по умолчанию ADuC824 стартует
с тактовой частотой ядра, равной примерно 1.57 МГц, и время измере-
ния по умолчанию равно 50 мс. Если эти параметры вас не устраивают, то
прежде чем заняться основным АЦП, вы должны записать информацию в
регистр PLLCON (задавая тем самым частоту работы ядра микроконтрол-
лера, см. Табл. 3.6) и в регистр SF (задавая скорость преобразования, см.
Табл. 3.5).
3.4.3.	Обработка и отображение результатов измерения основного
АЦП
Как отмечалось, результат измерения будет представлять собой трёх-
байтное (24-битное) двоичное число. Но прежде чем отобразить этот ре-
зультат на экране индикатора, нужно преобразовать его в понятный и зна-
комый нам, пользователям, десятичный формат.
Но и это ещё не всё. При измерении напряжения, равного опорному
(2.5 В), АЦП даст результат, равный 0FFFFFFH или 16777215. Этот деся-
тичный результат, как нетрудно заметить, заметно отличается от изме-
-320-
3.4. Программирование микроконвертера
ренных 2.5 В (или 2500 мВ, что то же самое). Для того чтобы превратить
измеритель сигнала на основе ADuC824 в цифровой вольтметр, нам нуж-
но результат измерения либо умножить на 1.4901162, либо разделить на
6.710886. В первом случае мы получим число 24999999, что после уста-
новки в нужное место десятичной точки даст 2.4999999 (сравните с тре-
буемыми 2.500). Во втором случае мы получим 2500000, или после уста-
новки точки — 2.500000 (тоже хорошо, но на один десятичный разряд
хуже).
Конечно, можно, что называется, решить задачу «в лоб» — умножить
друг на друга два многобайтных числа аналогично тому, как это показано в
третьем томе настоящего издания. Или разделить одно на другое два мно-
гобайтных числа (это чуть сложнее, чем умножить). Но гораздо быстрее
получить результат в результате операций сложения и вычитания.
Как нетрудно заметить, чтобы умножить число на 1.49, достаточно
прибавить к нему его половину и затем вычесть из суммы одну сотую ис-
ходного числа. Получить половину от исходного двоичного числа
просто — достаточно сдвинуть его на 1 бит вправо. С одной сотой несколь-
ко сложнее — простыми сдвигами её не получить. Однако можно из 1.5
вычесть одну шестьдесят четвёртую исходного числа — в результате полу-
чим 1.484375, что после умножения на 16777215 даст 24903679. Это чуть
меньше, чем требуемые 24999999, но всего на 0.4%, что может быть ском-
пенсировано аппаратными подстройками (подстроечным резистором
между входом ADuC и выходом предшествующего ему входного каскада на
операционном или инструментальном усилителе).
И ещё об одном аспекте, необходимом для понимания работы про-
граммы. Во многих случаях результаты измерений получаются с гораздо
меньшим разбросом, если есть возможность сделать серию измерений,
просуммировать результаты, а затем разделить сумму на число измерений.
Например, сделать серию из 16 измерений, просуммировать и разделить
на 16 (четырежды сдвинуть сумму на 1 бит вправо). Или сделать серию из
256 измерений с последующим делением суммы на 256 (простым отбрасы-
ванием младшего байта). Представляется интересным сравнить результаты
одиночных измерений с аналогичными результатами, но с усреднением по
16 и по 256 значениям. Для этого в описываемой ниже программе одиноч-
ного измерения, измерения с усреднением по 16 значениям и по 256 значе-
ниям сделаны так, что и в том, и в другом, и в третьем случаях трёхбайтный
результат расположен в одних и тех же регистрах R2...R0 в одном и том же
порядке (старший байт в R2, младший в R0). Вследствие этого модифика-
ция программы для замены одиночного измерения на серию и наоборот
выполняется простым изменением имени вызываемой подпрограммы в
одной из строк программы (с последующей перетрансляцией и загрузкой
её в микроконвертер, но об этом чуть позже).
-321 -
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
После всего сказанного обратимся к обещанной программе.
Программа для основного АЦП ADuC824
TASM	8051	Assembler. ADUC18 Speech Technology Incorporated.			
0001	0000				
0002	0000				
0003	0000	,’ &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&.&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&			
0004	0000	! &			&
0005	0000	;&ПРОГРАММА		ДЛЯ МИКРОПРОЦЕССОРА ADuC824	&	
0006	0000				&
0007	0000	i&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&			
0008	0000				
0009	0000	/			
0010	0000				
ООН	0000	;АДРЕСА	И КОНСТАНТЫ		
0012	0000	. * * * * *			
0013	0000				
0014	0000	;			
0015	0000	ADCSTAT	.EQU	0D8H	;БИТ 7 - RDY0(l - КОНЕЦ
					;ПРЕОБР), БИТ 5 - CAL (ТАКЖЕ)
0016	 0000	ADCMODE	.EQU	0D1H	;БИТ 5 - ADC0EN, БИТЫ 2-0 - РЕЖИМ
0017	0000				;(010-ИЗМ, 100-" 0", 101-ШКАЛА)
0018	0000	ADCOCON	.EQU	0D2H	;БИТ б-ВНЕШ.ИОН, БИТЫ 5,4- ;ВХОДЫ(AIN3&4),БИТ 3-УНИП.
0019	0000				;БИТЫ 2-0 - коэфф, усил. ;(МИН - 111, ;МАКС - 000)
0020	0000	ADC0H	.EQU	0DBH	
0021	0000	ADC0M	.EQU	0DAH	
0022	0000	ADC0L	.EQU	0D9H	
0023	0000	PLLCON	.EQU	0D7H	
0024	0000	SF	.EQU	0D4H	
0025	0000	R7	.EQU	7	
0026	0000	R6	.EQU	6	
0027	0000	R5	.EQU	5	
0028	0000	R4	.EQU	4	
0029	0000	R3	.EQU	3	
0030	0000	R2	.EQU	2	
0031	0000	Rl	.EQU	1	
0032	0000	R0	.EQU	0	
0033	0000	ACC	.EQU	0E0H	
0034	0000	В	.EQU	OFOH	
0035	0000	PSW	.EQU	ODOH	
0036	0000	SP	.EQU	81H	
0037	0000	DPL	.EQU	82H	
-322-
3.4. Программирование микроконвертера
0038	0000	DPH	.EQU 83Н
0039	0000	Р0	.EQU 8ОН
0040	0000	Pl	.EQU 9ОН
0041	0000	Р2	. EQU 0A0H
0042	0000	РЗ	.EQU 0B0H
0043	0000	в.о	.EQU 0F0H
0044	0000	В.1	.EQU 0F1H
0045	0000	В.2	.EQU 0F2H
0046	0000	в.з	.EQU 0F3H
0047	0000	В.4	.EQU 0F4H
0048	0000	В.5	.EQU 0F5H
0049	0000	В.6	.EQU 0F6H
0050	0000	В.7	.EQU 0F7H
0051	0000	АСС.О	.EQU ОЕОН
0052	0000	АСС.1	.EQU 0Е1Н
0053	0000	АСС.2	.EQU 0Е2Н
0054	0000	АСС.З	.EQU ОЕЗН
0055	0000	АСС.4	.EQU 0Е4Н
0056	0000	АСС.5	.EQU 0Е5Н
0057	0000	АСС.6	.EQU 0Е6Н
0058	0000	АСС.7	.EQU 0Е7Н
0059	0000	PSW.1	. EQU 0D0H
0060	0000	PSW.1	.EQU 0D1H
0061	0000	PSW.2	.EQU 0D2H
0062	0000	PSW.3	.EQU 0D3H
0063	0000	PSW.4	.EQU 0D4H
0064	0000	PSW.5	.EQU 0D5H
0065	0000	PSW.6	.EQU 0D6H
0066	0000	PSW.7	.EQU 0D7H
0067	0000	РО.О	.EQU 080Н
0068	0000	Р0.1	.EQU 081Н
0069	0000	Р0.2	.EQU 082Н
0070	0000	РО.З	.EQU 083Н
0071	0000	Р0.4	.EQU 084Н
0072	0000	Р0.5	.EQU 085Н
0073	0000	Р0.6	.EQU 086Н
0074	0000	Р0.7	.EQU 087Н
0075	0000	Р1.0	.EQU 090Н
0076	0000	Р1.1	.EQU 091Н
0077	0000	Р1.2	.EQU 092Н
0078	0000	Р1.3	.EQU 093Н
0079	0000	Р1.4	.EQU 094Н
0080	0000	Р1.5	. EQU 095Н
0081	0000	Р1.6	. EQU 096Н
0082	0000	Р1.7	. EQU 097Н
-323-
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКАНА ADUC824
0083	0000	Р2.0	.EQU OAOH
0084	0000	Р2.1	.EQU 0A1H
0085	0000	Р2.2	.EQU 0A2H
0086	0000	Р2.3	.EQU 0A3H
0087	0000	Р2.4	.EQU 0A4H
0088	0000	Р2.5	.EQU 0A5H
0089	0000	Р2.6	.EQU 0A6H
0090	0000	Р2.7	.EQU 0A7H
0091	0000	РЗ.О	.EQU 0B0H
0092	0000	Р3.1	.EQU 0B1H
0093	0000	Р3.2	.EQU 0B2H
0094	0000	РЗ.З	.EQU 0B3H
0095	0000	Р3.4	.EQU 0B4H
0096	0000	Р3.5	.EQU 0B5H
0097	0000	Р3.6	.EQU 0B6H
0098	0000	Р3.7	.EQU 0B7H
0099	0000	CLKIND1	.EQU P3.7
0100	0000	DATIND1	.EQU P2.7
0101	0000	AD00	.EQU 4OH
0102	0000		
0103	0000	;НАЧАЛО	ПРОГРАММЫ:
0104	0000	. *****	
0105	0000	/	
0106	0000		. ORG 0
0107	0000		
0108	0000	75 ВО FF	MOV P3,#11111111B
0109	0003	75 90 FF	MOV Р1Л11111111В
ОНО	0006	75 АО FF	MOV Р2Л11111111В
0111	0009	75 80 FF	MOV Р0Л11111111В
0112	ооос	75 D7 00	MOV PLLCON,#0
0113	000F	/MOV SF	,#245
0114	OOOF	/	
0115	OOOF	SFO:	
0116	000F	75 D8 00	MOV ADCSTAT,#000000008 /СБРОСИЛИ RDYO И CAL
0117	0012	75 D2 5F	MOV ADCOCON,#01011111B /ВНЕШ.REF, AIN3&4, УНИП., 2.5B
0118	0015		
0119	0015	12 00 64	LCALL KALIBRO	/КАЛИБРОВКА НУЛЯ
0120	0018	12 00 6Е	LCALL KALIBRSH /КАЛИБРОВКА ШКАЛЫ
0121	001В	;LCALL i	IZMN256, 256 ИЗМЕРЕНИЙ С УСРЕДНЕНИЕМ
0122	001В	12 00 78	LCALL IZMER24	/ОДИНОЧНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ В R2R1R0
0123	001Е		
0124	001Е	SF1:	
0125	001Е	12 01 39	LCALL POLTORA
0126	0021	12 01 65	LCALL BN2BCD32 /ПРЕОБРАЗОВАЛИ В ДВОИЧНО-
0127	0024		/ДЕСЯТИЧНЫЙ ФОРМАТ
-324-
3.4. Программирование микроконвертера
0128
0129
0130
0131
0132
0133
0134
0135
0136
0137
0138
0139
0140
0141
0142
0143
0144
0145
0146
0147
0148
0149
0150
0151
0152
0153
0154
0155
0156
0157
0158
0159
0160
0161
0162
0163
0164
0165
0166
0167
0168
0169
0170
0171
0172
0024 EF 0025 С4	MOV SWAP	AZR7 A
0026 54 OF	ANL	A,#00001111B
0028 F5 47	MOV	AD00+7,A
002А EF	MOV	A,R7
002В 54 OF	ANL	A,#00001111B
002D F5 46	MOV	AD00+6,A
002F		
002F ЕЕ	MOV	A,R6
0030 С4	SWAP	A
0031 54 OF	ANL	A,#00001111B
0033 F5 45	MOV	AD00+5,A
0035 ЕЕ	MOV	A,R6
0036 54 OF	ANL	A,#00001111B
0038 F5 44	MOV	AD00+4,A
003А		
003А ED	MOV	AZR5
003В С4	SWAP	A
003С 54 OF	ANL	A,#00001111B
ООЗЕ F5 43	MOV	AD00+3,A
0040 ED	MOV	A,R5
0041 54 OF	ANL	A,#00001111B
0043 F5 42	MOV	AD00+2zA
0045	;		
0045 ЕС	MOV	AZR4
0046 С4	SWAP	A
0047 54 OF	ANL	Az#00001111B
0049 F5 41	MOV	AD00+lzA
004В ЕС	MOV	AZR4
004С 54 OF	ANL	Az#00001111B
004Е F5 40	MOV	AD00+0zA
0050		
0050 12 00 88	LCALL	, INDVIV24
0053 12 01 АО	LCALL	, DELIS
0056 12 01 АО	LCALL	, DELIS
0059 12 01 АО	LCALL	. DELIS
005С 12 01 АО	LCALL	. DELIS
005F 12 01 АО	LCALL	, DELIS
0062		
0062 80 АВ	SJMP	SFO
0064	;		
0064	;	;КАЛИБРОВКА НУЛЯ	
0064		
0064	KALIBR0:		
0064 75 D1 24	MOV	ADCMODE, #0 010 010 0 В;PАЗ РЕШ.ОСН.АЦП, КАЛИБР.0
-325-
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
0173	0067			LF1:	
0174	0067	Е5	D8	MOV	A,ADCSTAT
0175	0069	54	20	ANL	A,#00100000B
0176	006В	60	FA	JZ	LF1	/ЖДЕМ КОНЦА КАЛИБРОВКИ
0177	006D	22		RET	
0178	006Е				
0179	006Е			;КАЛИБРОВКА ШКАЛЫ	
0180	006Е			/	
0181	006Е			KALIBRSH:	
0182	006Е	75	D1	25	MOV	ADCMODE,#00100101B ;РАЗРЕШ.ОСН.АЦП, КАЛИБР.ШКАЛЫ
0183	0071			LF2:	
0184	0071	Е5	D8	MOV	A,ADCSTAT
0185	0073	54	20	ANL	А,#00100000В
0186	0075	60	FA	JZ	LF2	/ЖДЕМ КОНЦА КАЛИБРОВКИ
0187	0077	22		RET	
0188	0078				
0189	0078			/ОДИНОЧНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ	
0190	0078				
0191	0078			IZMER24	
0192	0078	75	D1 ,	22	MOV	ADCMODE,#00100010В /РАЗРЕШ.ОСН.АЦП, ОДИНОЧН.ИЗМЕР.
0193	007В			LF3:	
0194	007В	Е5	D8	MOV	A,ADCSTAT
0195	007D	54	80	ANL	А,#10000000В
0196	007F	60	FA	JZ	LF3	/ЖДЕМ КОНЦА ИЗМЕРЕНИЯ
0197	0081			/	
0198	0081	АА	DB	MOV	R2,ADC0H
0199	0083	А9	DA	MOV	Rl,ADC0M
0200	0085	А8	D9	MOV	R0,ADC0L	/РЕЗУЛЬТАТ ИЗМЕРЕНИЯ В R2-R0
0201	0087			/	
0202	0087	22		RET	
0203	0088				
0204	0088			/	
0205	0088			/	
0206	0088			INDVIV24:	
0207	0088	74	0F	MOV	A,#0FH
0208	008А	11	Bl	ACALL	SIMBOL1
0209	008С	Е5	47	MOV	A,AD00+7
0210	008Е	11	Bl	ACALL	SIMBOL1
0211	0090	74	OF	MOV	A,#0FH
0212	0092	11	Bl	ACALL	SIMBOL1
0213	0094	Е5	46	MOV	A,AD00+6
0214	0096	11	Bl	ACALL	SIMBOL1
0215	0098	Е5	45	MOV	A,AD00+5
0216	009А	11	Bl	ACALL	SIMBOL1
-326-
3.4. Программирование микроконвертера
0217	009С Е5 44	MOV	A,AD00+4
0218	009Е 11 Bl	ACALL	SIMBOL1
0219	00А0 Е5 43	MOV	AzAD00+3
0220	00А2 11 Bl	ACALL	SIMBOL1
0221	00А4 Е5 42	MOV	A,AD00+2
0222	00А6 11 Bl	ACALL	SIMBOL1
0223	00А8 Е5 41	MOV	A,AD00+l
0224	00AA 11 Bl	ACALL	SIMBOL1
0225	00AC Е5 40	MOV	A,AD00+0
0226	00AE 11 Bl	ACALL	SIMBOL1
0227	00В0 22	RET	
0228	00В1		
0229	GOBI	SIMBOL1:	
0230	GOBI 54 OF	ANL	A,#00001111B
0231	ООВЗ B4 00	04	CJNE	A,#0,SIMBll
0232	00B6 74 OA	MOV	A,#10
0233	00B8 80 05	SJMP	SIMB12
0234	OOBA B4 OF	02SIMB11: CJNE	A,#0FH,SIMB12
0235	OOBD 74 00	MOV	A,#0
0236	OOBF C2 B7	SIMB12: CLR	CLKIND1
0237	00C1 C4	SWAP	A
0238	00C2 11 CB	ACALL	BIT1
0239	00C4 11 CB	ACALL	BIT1
0240	00C6 11 CB	ACALL	BIT1
0241	00C8 11 CB	ACALL	BIT1
0242	OOCA 22	RET	
0243	OOCB	/	
0244	OOCB 33	BIT1:	RLC	A
0245	OOCC 92 A7	MOV	DATIND1,C /ВЫВ. ДАННЫХ В ЖК-ДИСПЛЕЙ
0246	OOCE D2 B7	SETB	CLKIND1	/ИМПУЛЬС ЗАЩЁЛКИВАНИЯ
0247	OODO C2 B7	CLR	CLKIND1
0248	00D2 22	RET	
0249	00D3	/	
0250	00D3	/	
0251	00D3		
0252	00D3	/ПОДПРОГРАММА ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАЛА С АЦП С УСРЕДНЕНИЕМ ПО 16	
0253	00D3	/ИЗМЕРЕНИЯМ	
0254	00D3	/	
0255	00D3	IZMN16:	
0256	00D3 7F 00	MOV	R7,#0
0257	00D5 7E 00	MOV	R6,#0
0258	00D7 7D 00	MOV	R5,#0
0259	00D9 7C 00	MOV	R4,#0
0260	OODB 7B 10	MOV	R3,#16
-327-
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
0261	00DD	IZMN16C
0262	00DD 12	00 78	LCALL IZMER24
0263	00Е0 ЕС	MOV A,R4
0264	00Е1 28	ADD A, RO
0265	00Е2 FC	MOV R4, A
0266	00E3 ED	MOV A,R5
0267	00Е4 39	ADDC AZR1
0268	00Е5 FD	MOV R5, A
0269	00Е6 ЕЕ	MOV A,R6
0270	00Е7 ЗА	ADDC A,R2
0271	00Е8 FE	MOV R6,A
0272	00Е9 EF	MOV A,R7
0273	00EA 34	00	ADDC A,#0
0274	00EC FF	MOV R7, A
0275	00ED DB	EE	DJNZ R3,IZMN16C
0276	00EF	
0277	OOEF EF	MOV A,R7
0278	00F0 FB	MOV R3 , A
0279	00F1 ЕЕ	MOV A,R6
0280	00F2 FA	MOV R2, A
0281	00F3 ED	MOV A,R5
0282	00F4 F9	MOV R1,A
0283	00F5 ЕС	MOV A,R4
0284	00F6 F8	MOV R0, A
0285	00F7	
0286	00F7 12	01 06	LCALL POSR3_0
0287	00FA 12	01 06	LCALL POSR3_0
0288	00FD 12	01 06	LCALL POSR3_0
0289	0100 12	01 06	LCALL POSR3_0
0290	0103 7В	00	MOV R3,#0
0291	0105 22	RET
0292	0106	
0293	0106	POSR3_0:
0294	0106 СЗ	CLR C
0295	0107 ЕВ	MOV A, R3
0296	0108 13	RRC A
0297	0109 FB	MOV R3 , A
0298	010А ЕА	MOV A,R2
0299	010В 13	RRC A
0300	010С FA	MOV R2, A
0301	010D Е9	MOV A,R1
0302	010Е 13	RRC A
0303	010F F9	MOV Rl, A
0304	ОНО Е8	MOV A, R0
-328-
3.4. Программирование микроконвертера
0305	0111 13	RRC	А
0306	0112 F8	MOV	R0,А
0307	0113 22	RET	
0308	0114		
0309	0114		
0310	0114	'•ПОДПРОГРАММА	ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАЛА С АЦП С УСРЕДНЕНИЕМ ПО 256
0311	0114	'•ИЗМЕРЕНИЯМ	
0312	0114		
0313	0114	IZMN256:	
0314	0114 7F 00	MOV	R7'#0
0315	0116 7Е 00	MOV	R6'#0
0316	0118 7D 00	MOV	R5,#0
0317	ОНА 7С 00	MOV	R4,#0
0318	011С 7Б 00	MOV	R3,#0
0319	011Е	IZMN256C:	
0320	011Е 12 00	78	LCALL	IZMER24
0321	0121 ЕС	MOV	A,R4
0322	0122 28	ADD	A,R0
0323	0123 FC	MOV	R4ZA
0324	0124 ED	MOV	A,R5
0325	0125 39	ADDC	A'Rl
0326	0126 FD	MOV	R5,A
0327	0127 ЕЕ	MOV	A,R6
0328	0128 ЗА	ADDC	A,R2
0329	0129 FE	MOV	R6,A
0330	012А EF	MOV	A,R7
0331	012В 34 00	ADDC	A,#0
0332	012D FF	MOV	R7,A
0333	012Е DB ЕЕ	DJNZ	R3zIZMN256C
0334	0130		
0335	0130 EF	MOV	A,R7
0336	0131 FA	MOV	R2,A
0337	0132 ЕЕ	MOV	A,R6
0338	0133 F9	MOV	Rl'A
0339	0134 ED	MOV	A,R5
0340	0135 F8	MOV	R0,A
0341	0136 7В 00	MOV	R3,#0
0342	0138 22	RET	
0343	0139		
0344	0139	;ПРОГРАММА УМНОЖЕНИЯ ЧИСЛА В R2R1R0 НА 1.375. РЕЗУЛЬТАТ	
0345	0139	/МОЖЕТ БЫТЬ И ЧЕТЫРЕХБАЙТНЫМ, НО НЕ БОЛЕЕ 33 000 000 D	
0346	0139	/	
0347	0139	POLTORA:	
0348	0139 ЕА	MOV	A,R2
0349	013А FE	MOV	R6.A
-329-
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
0350	013В Е9	MOV	A,R1
0351	013С FD	MOV	R5,A
0352	013D Е8	MOV	A,R0
0353	013Е FC	MOV	R4ZA	;ПЕРЕНЕСЛИ ЧИСЛО В R6R5R4
0354	013F 7В 00	MOV	R3,#0
0355	0141 12 01 06	LCALL POSR3_0	;BCE ЧИСЛО В R3-R0 СДВИНУЛИ	
			/ВПРАВО НА 1 РАЗР.
0356	0144 Е8	MOV	A,R0
0357	0145 2С	ADD	A,R4
0358	0146 FC	MOV	R4,A
0359	0147 Е9	MOV	A,R1
0360	0148 3D	ADDC	A,R5
0361	0149 FD	MOV	R5,A
0362	014А ЕА	MOV	A,R2
0363	014В ЗЕ	ADDC	A,R6
0364	014С FE	MOV	R6,A
0365	014D ЕВ	MOV	A,R3
0366	014Е 34 00	ADDC	A,#0
0367	0150 FF	MOV	R7,A
0368	0151 12 01 06	LCALL POSR3_0	;BCE ЧИСЛО-В R3-R0 СДВИНУЛИ	
			/ВПРАВО HA 1 PA3P.
0369	0154 12 01 06	LCALL POSR3_0	;BCE ЧИСЛО В R3-R0 СДВИНУЛИ	
			/ВПРАВО HA 1 PA3P.
0370	0157 СЗ	CLR	C
0371	0158 EF	MOV	A,R7
0372	0159 9В	SUBB	A,R3
0373	015А FB	MOV	R3,A
0374	015В ЕЕ	MOV	A,R6
0375	015С 9А	SUBB	A,R2
0376	015D FA	MOV	R2,A
0377	015Е ED	MOV	A,R5
0378	015F 99	SUBB	A,R1
0379	0160 F9	MOV	R1,A
0380	0161 ЕС	MOV	A,R4
0381	0162 98	SUBB	A,R0
0382	0163 F8	MOV	R0,A
0383	0164 22	RET	
0384	0165	;		
0385	0165	;	;ПРОГРАММА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧЕТЫРЕХБАЙТНОГО ДВОИЧНОГО	
		:ЧИСЛА	
0386	0165	;	;В ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНОЕ. ВХОДНОЕ ЧЕТЫРЕХБАЙТНОЕ ЧИСЛО В	
		:R3R2R1RO,	
0387	0165	;	‘РЕЗУЛЬТАТ В	ТЕТРАДАХ DPLdO-Й И 9-Й PA3P.)Z R7R6R5R4
		;(ОСТАЛЬНЫЕ)	
0388	0165	;		
0389	0165	BN2BCD32:		
330-
3.4. Программирование микроконвертера
0390	0165 75 F0 20	MOV	В,#32
0391	0168 74 00	MOV	A,#0
0392	016А FC	MOV	R4,A
0393	016В FD	MOV	R5,A
0394	016С FE	MOV	R6,A
0395	-016D FF	MOV	R7,A
0396	016E F5 82	MOV	DPL, A
0397	0170	]	BN2CKL32:	
0398	0170 E8	MOV	A,R0
0399	0171 28	ADD	A,R0
0400	0172 F8	MOV	R0,A
0401	0173 E9	MOV	A,R1
0402	0174 39	ADDC	A,R1
0403	0175 F9	MOV	R1,A
0404	0176 ЕА	MOV	A,R2
0405	0177 ЗА	ADDC	A,R2
0406	0178 FA	MOV	R2,A
0407	0179 ЕВ	MOV	A,R3
0408	017А ЗВ	ADDC	A,R3
0409	017В FB	MOV	R3,A
0410	017С	;ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНОЕ УДВОЕНИЕ СУММЫ С УЧЁТОМ ПЕРЕНОСА	
0411	017С ЕС	MOV	A,R4
0412	017D ЗС	ADDC	A,R4
0413	017Е D4	DA	A
0414	017F FC	MOV	R4,A
0415	0180 ED	MOV	A,R5
0416	0181 3D	ADDC	A,R5
0417	0182 D4	DA	A
0418	0183 FD	MOV	R5,A
0419	0184 ЕЕ	MOV	A,R6
0420	0185 ЗЕ	ADDC	A,R6
0421	0186 D4	DA	A
0422	0187 FE	MOV	R6,A
0423	0188 EF	MOV	A,R7
0424	0189 3F	ADDC	A,R7
0425	018А D4	DA	A
0426	018В FF	MOV	R7,A
0427	018С Е5 82	MOV	A, DPL
0428	018Е 35 82	ADDC	A, DPL
0429	0190 D4	DA	A
0430	0191 F5 82	MOV	DPL, A
0431	0193	;ПРОВЕРКА КОНЦА ЦИКЛА:	
0432	0193 D5 F0 DA	DJNZ	B,BN2CKL32
0433	0196 22	RET	
0434	0197		
-331
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО TOKAHAADUC824
0435	0197				
0436	0197				
0437	0197				
0438	0197			;ЗАДЕРЖКА 20 мс	
0439	0197			« * * * * *	
0440	0197				
0441	0197			DEL20:	
0442	0197	79	FD	MOV	Rl,#0FDH
0443	0199	7А	26	LPEX: MOV	R2,#26H
0444	019В	DA	FE	LPIN: DJNZ	R2,LPIN
0445	019D	D9	FA	DJNZ	Rl, LPEX
0446	019F	22		RET	
0447	01А0				
0448	01А0				
0449	01А0			DELIS:	
0450	01А0	31	AD	ACALL	DEL02S
0451	01А2	31	AD	ACALL	DEL02S
0452	01А4	31	В7	ACALL	DEL01S
0453	01А6			DEL05S:	
0454	01А6	31	AD	ACALL	DEL02S
0455	01А8	31	AD	ACALL	DEL02S
0456	01АА	31	В7	ACALL	DEL01S
0457	01 АС	22		RET	
0458	01AD			,*	
0459	01AD			DEL02S:	
0460	01AD	31	97	ACALL	DEL20
0461	01AF	31	97	ACALL	DEL20
0462	01В1	31	97	ACALL	DEL20
0463	01ВЗ	31	97	ACALL	DEL20
0464	01В5	31	97	ACALL	DEL20
0465	01В7			DEL01S:	
0466	01В7	31	97	ACALL	DEL20
0467	01В9	31	97	ACALL	DEL20
0468	01ВВ	31	97	ACALL	DEL20
0469	01BD	31	97	ACALL	DEL20
0470	01BF	31	97	ACALL	DEL20
0471	01С1	22		RET	
0472	01С2				
0473	01С2			DEL5S:	
0474	01С2	31	А6	ACALL	DEL05S
0475	01С4	31	А6	ACALL	DEL05S
0476	01С6	31	А6	ACALL	DEL05S
0477	01С8	31	Аб	ACALL	DEL05S
0478	01СА	31	А6	ACALL	DEL05S
0479	01СС	31	А6	ACALL	DEL05S
0480	01СЕ			DEL2S:	
0481	01СЕ	31	Аб	ACALL	DEL05S
0482	01D0	31	Аб	ACALL	DEL05S
0483	01D2	31	Аб	ACALL	DEL05S
0484	01D4	31	Аб	ACALL	DEL05S
— 332 -
3.4. Программирование микроконвертера
0485	01D6 22	RET
0486	01D7	
0487	01D7	
0488	01D7	;.ORG 01000H
0489	0800	.ORG 00800H
0490	0800	.END
tasm:	Number of	errors = 0
Сначала для любимого мной ассемблера TASM я определяю адреса ре-
гистров и их отдельных битов, а также некоторые дополнительно исполь-
зуемые программой адреса и константы.
Собственно программа начинается с загрузки единиц во все выходные
регистры-защёлки портов РО...РЗ. Далее в регистр PLLCON я загружаю О,
что переводит ядро микроконтроллера на работу на тактовой частоте
12.58 МГц.
В шестой строке программы (строка 113 листинга) стоит отключенная
точкой с запятой команда MOV SF, #245. Пока перед ней стоит упомяну-
тая точка с запятой, значение SF по умолчанию равно 45Н — 69D. Послед-
нее обеспечивает скорость измерения около 20 Гц, или время измерения
порядка 50 мс.
Если убрать эту точку с запятой, то в SF будет записано число 245D, и
скорость измерения снизится ещё примерно в 4 раза, а время измерения
возрастёт до 200 мс. Ниже я буду сравнивать результаты измерения при
SF = 69 и SF = 245.
Дальше в программе идут описанные выше калибровка нуля и калиб-
ровка полной шкалы. После этого вызывается одна из подпрограмм
измерения — одиночного (в данном случае), с усреднением по 256 результа-
там (если убрать точку с запятой из начала строки с командой
LCALL IZMN256 и поставить её перед командой LCALL IZMER24) или с
усреднением по 16 результатам (LCALL IZMN256 заменить на
LCALL IZMN16, перенеся точку с запятой в строку с LCALL IZMER24).
Как уже упоминалось, после завершения любой из этих трёх подпрограмм
24-битный результат оказывается в регистрах R2...R0.
Далее командой LCALL POLTORA вызывается подпрограмма масшта-
бирования, необходимость которой была описана выше. Правда, реально
она умножает сигнал не в 1.49 раза, а в 1.375 раза. Необходимость измене-
ния коэффициента масштабирования выяснилась на этапе отладки уст-
ройства. Дело в том, что входное сопротивление ADuC824 хотя и довольно
высоко (порядка 20 кОм), но близко к сопротивлению резистора, с кото-
рого снимается измеряемый сигнал (18 кОм). В итоге этот резистор шун-
тируется входным каскадом ADuC824, и измеряемый сигнал оказывается
примерно равным 1.8 В (вместо 2 В по расчёту). В нашем случае это не иг-
рает никакой роли, но тем, кто собирается использовать эту микросхему в
-333 -
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
своих разработках, рекомендую помнить о её относительно невысоком
входном сопротивлении, которое может потребовать применения предва-
рительного каскада на ОУ или инструментальном усилителе.
Собственно умножение в 1.375 раза я осуществляю по вышеприведён-
ному рецепту — сначала сохраняю исходный результат в регистрах R6...R4,
затем содержимое R3...R0 подпрограммой POSR3_0 сдвигаю на 1 бит
вправо (делю на 2) и прибавляю к сохраненному (умножаю исходный ре-
зультат на 1.5). Затем содержимое R3...R0 ещё раз дважды сдвигаю вправо
(делю ещё на 4, т. е. в итоге на 8) и вычитаю его из хранящегося в R6...R4
увеличенного в 1.5 раза исходного результата. Увеличенный таким образом
в 1.375 раза исходный результат размещен в регистрах R3...R0. Отмечу, что
полученный после такого масштабирования результат вполне может быть
и четырёхбайтным, но в любом случае он не более 25000000, т. е. вписыва-
ется в 8 десятичных разрядов.
После процедуры масштабирования командой LCALL BN2BCD32 вы-
зывается подпрограмма преобразования результата из двоичного формата
в двоично-десятичный.
Упомянутая подпрограмма преобразовывает четырёхбайтное двоич-
ное число в 10-разрядное двоично-десятичное. Старший разряд двоично-
десятичного числа хранится в старшей тетраде регистра DPL, следующий
по старшинству разряд — в младшей тетраде DPL, следующий разряд — в
старшей тетраде R7, идущий за ним — в младшей тетраде R7 и т. д. Самый
младший разряд, как нетрудно вычислить, находится в младшей тетраде
регистра R4.
Подпрограмма преобразования построена аналогично описанной на
стр. 116...118 третьего тома подпрограмме B16BCDD, но в ней изменены
порядок расположения в теле подпрограммы операции выдвижения оче-
редного бита в CY и операции двоично-десятичного суммирования. В ре-
зультате подпрограмма избавилась от лишних переходов — на работоспо-
собности это никак не отразилось, но, с точки зрения программиста, она
стала, если хотите, элегантнее (новички, привыкайте!).
После преобразования 8-разрядное (см. выше) двоично-десятичное
число заносится в ОЗУ экранной области (ячейки с адресами
AD00+0...AD00+7, младший разряд в AD00+0). Содержимое этих ячеек
подпрограмма INDVIV24 отображает на экране любимого мной за свою
незамысловатость индикатора НТ1610.
После вызова этой подпрограммы стоят несколько вызовов подпро-
граммы задержки длительностью 1 с — они необходимы для того, чтобы
можно было считывать с индикатора результаты измерения. Если ваше ус-
тройство должно выдавать результаты измерения с максимально возмож-
ной скоростью не на индикатор, а в последовательный (или какой-либо
иной) порт, подобные задержки вам не нужны.
-334-
3.5. Запись программы пользователя в микроконвертер ADUC824
3.5.	Запись программы пользователя в микроконвертер
ADUC824
Теперь рассмотрим, каким образом программируются микроконверте-
ры от Analog Devices. На сайте фирмы я нашел инсталляционную програм-
му WSD_V6_06.exe, при запуске которой инсталлируется программа-за-
грузчик wsd.exe.
Микроконвертер должен быть подключен к последовательному порту
С0М1 или COM2 стандартным кабелем через разъём XI (Рис. 3.1). Доста-
точно всего трёх проводов — общий (земля), RxD и TxD. На плату с мик-
роконвертером должно подаваться питание от независимого источника.
Для того чтобы запрограммировать микроконвертер, перед подачей пита-
ния нужно замкнуть на землю вывод PSEN# микроконвертера, нажав
кнопку S1, а отпустить её через пару секунд после того, как питание будет
подано.
Окно программы при запуске выглядит, как показано на Рис. 3.2.
Далее нужно задать конфигурационные параметры, нажав кнопку
«Configuration». При этом появляется окно, показанное на Рис. 3.3. Боль-
Рис. 3.2. Основное окно программы wsd.exe.
-335-
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
шинство параметров установлено правильным образом по умолчанию, по-
этому я только лишь устанавливал номер СОМ-порта, к которому подклю-
чена плата с микроконвертером. Нажав «ОК», возвращаемся в основное
окно.
я
1 •:
Рис. 3.3. Окно выбора конфигурационных параметров.
а





Проверить правильность настройки можно нажатием кнопки
«Reset» — если всё хорошо, на экране высветится строка «RESETTING
PART ОК» с рядом параметров. В противном случае, помимо информации
о том, что сброс не прошел, появится окно, в котором будут описаны воз-
можные варианты неисправностей.
Если программа wsd.exe обнаружила подключенный микроконвертер,
кнопки «Download» и «Run» будут активными, если нет — недоступными.
Для того чтобы загрузить программу в микроконвертер, нужно нажать
«Download». Появится окно меню, в нём вы должны выбрать программу,
которую предстоит записать в микроконвертер (см. Рис. 3.4). Процедура
нахождения нужной папки — стандартная для Windows.
Загружаемая программа должна быть в НЕХ-формате. Для тех, кто
пользуется любимым мной ассемблером TASM, скажу, что информация о
том, как оттранслировать программу в НЕХ-формат, приведена на стр. 41
- 336 -
3.5. Запись программы пользователя в микроконвертер ADUC824

verter
jer (V6.06)
824 version 2.30
Jun Файнов: | Hex Files ( Hex|
Отмена
ADUC1 НЕа
м}АХ’С10Ь?<
MjAC’iJCll Ь»
*]ADUCl2he>;
*]ADUC1 Sliex
*]ADUC14hex
2*JADU(?.5hex
^ADUCZO hex
_*]ADUC3F«x
^.ADUClhex
*]ADUC5hex
^ADUCGhex
*]ADUC7hex
%]ADiJC8.hex
-hACUC151.hex
VtlLCIEhex
>i]ADllC17r.ex
4)APUC18hex
4]ADUC181 hex
^ADUCIShex
4)ADUC2 hex
Configuiaticn CC'W2.О’’-СЮ baud
RESETTING PART OFL
ERASING CODE AND DATA GFI
Рис. 3.4. Окно выбора НЕХ-файла для загрузки в микроконвертер.
первого тома настоящей книги. Добавлю только, что вне зависимости от
того, в какой из форматов будет оттранслирован исходный ассемблерный
файл, TASM присвоит ему расширение .obj, и переименовать его в *.hex
затем нужно вручную.
Выбрав НЕХ-файл для загрузки, нажимаем «Открыть» — и происходит
загрузка программы, сопровождаемая бегущей строкой и соответствую-
щей текстовой информацией в окне программы (см. Рис. 3.5). Если после
завершения этой операции нажать кнопку «Run», загруженная в микро-
конвертер программа запустится на выполнение.
Повторная загрузка потребует отключение питания от платы микро-
конвертера, нажатия перед подачей питания кнопки S1 и т. д., т. е. всех тех
действий, которые описаны в начале настоящего раздела.
В общем процедура программирования микроконвертера, как видите,
очень проста, и не требует приобретения новых аппаратных средств (в час-
тности, нового программатора). Это выгодно его отличает от остальных
известных мне микроконтроллеров семейства х51. К недостаткам ADuC я
бы отнес только отсутствие в нем хотя бы простейшего встроенного аппа-
ратного отладчика, общающегося с компьютером по тому же СОМ-порту.
-337-
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
Рис. 3.5. Программирование микроконвертера.
3.6.	Исследование 24-битного АЦП микроконвертера
ADUC824
Теперь давайте рассмотрим, как себя вёл основной АЦП микроконвер-
тера во время моего исследования.
Приведённая в подразд. 3.4.3 программа модифицировалась десяток
раз для того, чтобы осуществлять последовательные циклы измерений с
отображением со следующими параметрами:
•	одиночное измерение с длительностью измерения 50 мс при такто-
вой частоте ядра 12.6 МГц;
•	одиночное измерение с длительностью измерения 200 мс при такто-
вой частоте ядра 12.6 МГц;
•	измерение с усреднением по 16 результатам с длительностью каждо-
го измерения 50 мс при тактовой частоте ядра 12.6 МГц;
-338-
3.6. Исследование 24-битного АЦП микроконвертера ADUC824
•	измерение с усреднением по 16 результатам с длительностью каждо-
го измерения 200 мс при тактовой частоте ядра 12.6 МГц;
•	измерение с усреднением по 256 результатам с длительностью каж-
дого измерения 50 мс при тактовой частоте ядра 12.6 МГц;
•	измерение с усреднением по 256 результатам с длительностью каж-
дого измерения 200 мс при тактовой частоте ядра 12.6 МГц;
•	измерение с усреднением по 256 результатам с длительностью каж-
дого измерения 50 мс при тактовой частоте ядра 1.57 МГц;
•	одиночное измерение с длительностью каждого измерения 50 мс при
тактовой частоте ядра 98 кГц.
Как отмечалось, одиночное измерение реализовывалось вызовом под-
программы IZMER24, измерение с усреднением по 16 результатам — вызо-
вом подпрограммы IZMN16, измерение с усреднением по 256 результатам —
вызовом IZMN2 56. Функционирование ядра на частоте 12.6 МГц обеспечи-
валось командой MOV PLLCON,#0. Отключение («закомментирование»)
этой команды путём записи в тексте программы непосредственно перед ней
точки с запятой обеспечивало работу микроконвертера на частоте по умол-
чанию (см. Табл. 3.6), а загрузка в PLLCON числа #0FFH обеспечивала фун-
кционирование ядра на частоте 98 кГц.
Увеличение времени измерения до 200 мс осуществлялось путём запи-
си в регистр SF командой MOV SF, #245 числа 245 (для активирования ко-
манды убиралась точка с запятой, стоящая перед ней в тексте программы).
Как уже говорилось, пока команда MOV SF, #245 закомментирована, зна-
чение SF по умолчанию равно 45Н = 69d, что задает время измерения по-
рядка 50 мс.
На Рис. 3.6 и 3.7 приведены результаты одиночных измерений при час-
тоте ядра 12.6 МГц. В первом случае (время измерения 50 мс) результат из-
мерения колеблется в пределах 1.7910538...1.7910627 В, среднее значение
составляет 1.7910579 В. Во втором случае (время измерения 200 мс) резуль-
тат измерения колеблется в диапазоне 1.7910572...1.7910647 В, среднее
значение составляет 1.7910598 В. В обоих случаях между измерениями де-
лалась 5-секундная задержка.
Примечание. На Рис. 3.6...3.17 ось абсцисс представляет собой условную вре-
менную шкалу, а по оси ординат отложены результаты измерений АЦП (отсчё-
ты), масштабированные следующим образом: из результата измерения вычита-
ется 1.79 В, собственно умноженное на 1000 значение остатка и есть та величи-
на, которая приведена на графиках. Например, указанному на Рис. 3.6
значению 1.063 соответствует результат измерения АЦП 1.791063 В.
Из Рис. 3.6 и 3.7 видно, что в обоих случаях разброс результатов от из-
мерения к измерению достаточно велик — почти 10.0 мкВ в первом случае
и 7.4 мкВ — во втором. Если перевести эти величины (разделив на 1.375) в
-339-
340
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
Рис. 3.6. Одиночные измерения, частота ядра 12.6 МГц, время измерения 50 мс, интервал между измерениями 5 с.
Рис. 3.7. Одиночные измерения, частота ядра 12.6 МГц, время измерения 200 мс, интервал между измерениями 5 с.
•.6. Исследование 24-битного АЦП микроконвертера AJDUC82
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
единицы АЦП, то разброс составит 72 и 54 единицы соответственно.
С учётом того что изменение на 64 единицы означает разброс в шести
младших битах (26 = 64), можно сделать вывод, что разрешение в битах при
времени измерения 50 мс составляет чуть менее 24 - 6 = 18 бит, а при вре-
мени измерения 200 мс — чуть более 18 бит. Это очень близко к парамет-
рам, заявленным самой Analog Devices, — 18.5 и 19.2 бита соответственно.
Особенно с учётом того, что заявленные цифры специфицированы для ра-
боты в биполярном режиме, а в униполярном, если судить по характерис-
тикам дополнительного АЦП, результат оказывается на 1 бит хуже. Таким
образом, по результатам моих измерений я могу сделать по крайней мере
два вывода. Во-первых, получено ровно то, что Analog Devices нам обещает
в спецификации на микросхему (и это здорово, что цифрам в специфика-
ции можно доверять!). А во-вторых, несмотря на то что рассматриваемый
АЦП 24-битный, нужно помнить, что реальное его разрешение всего
18 бит или даже чуть хуже. Большего от ADuC824 Analog Devices нам, увы,
не обещала.
На Рис. 3.8...3.10 приведены результаты измерений с усреднением по
16 отсчётам при частоте ядра 12.6 МГц. В первом случае (время одиночного
измерения 50 мс) результат измерения колеблется в пределах от 1.7910553
до 1.7910622 В, среднее значение составляет 1.7910589 В. Во втором случае
(время одиночного измерения 200 мс) результат измерения колеблется в
пределах от 1.7910549 до 1.7910596 В, среднее значение составляет
1.7910571 В. В первом случае интервал между измерениями составлял 5 с,
во втором — 7 с.
Из Рис. 3.8 и 3.9 видно, что в обоих случаях разброс результатов от се-
рии к серии по-прежнему достаточно велик — почти 7 мкВ в первом слу-
чае и 4.7 мкВ — во втором. Если перевести эти величины (разделив на
1.375) в единицы АЦП, то разброс составит 50 и 34 единицы соответствен-
но. Сравнив это с предыдущими результатами, мы можем сделать вывод:
усреднение по 16 отсчётам улучшает разрешение АЦП примерно на
полбита.
На Рис. 3.10 приведены результаты измерений с усреднением по 16 от-
счётам при частоте ядра 12.6 МГц и времени одиночного измерения 50 мс.
Эти результаты получены при параметрах, соответствующих Рис. 3.9, но
спустя несколько дней после получения результатов, приведённых на
Рис. 3.9. Как видно, результат измерения колеблется в тех же пределах (от
1.7910547 до 1.7910610 В, среднее значение составляет 1.7910570 В — срав-
ните с полученным ранее 1.7910571 В!). Повторяемость, как мы видим, хо-
рошая, хотя разброс от измерения к измерению, как отмечалось, очень ве-
лик.
На Рис. 3.11, 3.12 приведены результаты измерений с усреднением по
256 отсчётам при частоте ядра 12.6 МГц. В первом случае (время одиночно-
-342-
343
Рис. 3.8. Измерения с усреднением по 16 результатам, частота ядра 12.6 МГц, время измерения 50 мс, интервал между измерениями 5 с.
3.6. Исследование 24-битного АЦП микроконвертера ADUC824
344
Рис. 3.9. Измерения с усреднением по 16 результатам, частота ядра 12.6 МГц, время измерения 200 мс,
интервал между измерениями 7 с.
Diana 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
Рис. 3.10. Повторные измерения с усреднением ио 16 результатам, частота ядра 12.6 МГц, время измерения 200 мс,
интервал между измерениями 7 с.
346
Рис. 3.11. Измерения с усреднением по 256 результатам, частота ядра 12.6 МГц, время измерения 50 мс,
интервал между запусками измерений 13 с.
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
347
Рис. 3.12. Измерения с усреднением по 256 результатам, частота ядра 12.6 МГц, время измерения 200 мс,
интервал между запусками измерений 47 с.
3.6. Исследование 24-битного АЦП микроконвертера ADUC824
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
го измерения 50 мс) результат измерения колеблется в пределах от
1.7910559 до 1.7910614 В, среднее значение составляет 1.7910585 В. Во вто-
ром случае (время одиночного измерения 200 мс) результат измерения ко-
леблется в пределах от 1.7910550 до 1.7910594 В, среднее значение состав-
ляет 1.7910577 В. В первом случае интервал между запусками серий изме-
рений составлял 13 с, во втором — 47 с.
Из Рис. 3.11,3.12 видно, что в обоих случаях разброс результатов от се-
рии к серии по-прежнему достаточно велик — 5.5 мкВ в первом случае и
4.4 мкВ — во втором. Если перевести эти величины (разделив на 1.375) в
единицы АЦП, то разброс составит 40 и 32 единицы соответственно.
Результат удивительный. При усреднении по 256 отсчётам внешнего (по
отношению к микроконтроллеру) АЦП, будь то обычный АЦП
последовательного приближения типа ADS7816 или сигма-дельта АЦП
AD7714, после усреднения по 256 отсчётам разброс результатов у меня
обычно не превышал 1...2 единиц. А здесь — более 30. И характер измене-
ний результатов таков, что дальнейшее накопление выглядит практически
бессмысленным, так как увеличение количества накапливаемых результа-
тов в 16 раз даёт в выигрыш в лучшем случае в 0.5 бита.
Объяснить это можно, наверное, тем, что АЦП и микроконтроллер ра-
ботают синхронно, а подавить синхронную помеху таким простым спосо-
бом, как усреднение, невозможно. Иными словами, это плата зато, что мы
вместо двух корпусов (AD7714 и х51) имеем один, в котором эти узлы рас-
положены очень близко друг к другу и питаются от одного источника.
Дальше мне представлялось интересным посмотреть, улучшится ли
разрешение АЦП при снижении тактовой частоты ADuC824. Известно,
что для КМОП-микросхем, к которым принадлежит микроконвертер, сни-
жение тактовой частоты приводит к уменьшению энергопотребления (а
следовательно, и возможного излучения от ядра микроконвертера). На
Рис. 3.13 приведены результаты измерений с усреднением по 256 отсчётам
при частоте ядра 1.57 МГц. Время одиночного измерения составляет 50 мс,
результат измерения колеблется в пределах от 1.7910885 до 1.7910922 В,
среднее значение составляет 1.7910907 В. Интервал между запусками се-
рий измерений составлял 26 с.
Разброс от показания к показанию ещё слегка уменьшился, но по-пре-
жнему велик. Характер изменений остался тем же. Но выявился ещё один
аспект — снижение тактовой частоты ядра привело к некоторому росту по-
казаний при неизменной величине входного сигнала. В общем это можно
объяснить тем, что при снижении частоты входная ёмкость заряжается до
большей величины, чем на высокой частоте. В остальном же поведение
АЦП микроконвертера осталось тем же, что хорошо видно из Рис. 3.14, на
котором приведены результаты измерения при частоте ядра 1.57 МГц (вер-
хняя кривая) и 12.6 МГц (нижняя кривая).
-348-
349
Рис. 3.13. Измерения с усреднением по 256 результатам, частота ядра 1.57 МГц, время измерения 50 мс,
интервал между запусками измерений 26 с.
3.6. Исследование 24-битного АЦП микроконвертера ADUC824
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
Как следует из Табл. 3.6, самой низкой из частот, на которых может ра-
ботать ADuC824, является 98 кГц. Естественно, для окончательного пони-
мания, каково влияние тактовой частоты ядра на разрешение основного
АЦП микроконвертера, было бы интересно оценить работу ADuC824 на
частоте 98 кГц.
На Рис. 3.15, 3.16 приведены результаты одиночных измерений при
частоте ядра 98 кГц, время измерения 50 мс. В первом случае результат из-
мерения колеблется в пределах 1.7910995...1.7911265 В, среднее значение
составляет 1.7911076 В. Во втором случае результат измерения колеблется
в пределах 1.7911104...1.7911285 В, среднее значение составляет
1.7911088 В. В обоих случаях интервал между сериями измерений состав-
лял 2 с.
Измерения, изображённые на Рис. 3.16, получены спустя 4 часа после
приведённых на Рис. 3.15. Обращает на себя внимание несколько различ-
ный характер кривых: первая — достаточно сильно изрезана, с одним зна-
чительным выбросом, превышающим остальные показания примерно на
20 мкВ; вторая более гладкая, но таких выбросов больше.
На высоких частотах ядра подобные выбросы отсутствовали. Как-либо
объяснить их происхождение я не могу. Очевидно, что это не могут быть
просто наводки на АЦП со стороны ядра — если мы их увидели на 98-ки-
логерцовой частоте ядра, на более высоких частотах мы должны были бы
увидеть их в не меньшем количестве, чем на 98 кГц.
Характер появления выбросов — нерегулярный. Иногда они проявля-
ются редко — раз в минуту, иногда идут в 5...7 раз чаще. Промежутки, когда
они учащаются, также весьма нерегулярны — от минуты до десятка и более
минут. Почти всегда пара таких выбросов наблюдается при старте про-
граммы сразу после подачи питания.
Столь нерегулярный характер таких выбросов и их обязательное нали-
чие при старте программы наводит на мысль, что причина их возникно-
вения связана с биениями, возникающими в системе с двумя близкими
частотами. Одна частота в 32 кГц фиксированна, другая, вырабатываемая
системой ФАПЧ, — кратна ей, но подвержена небольшим отклонениям
от основного значения в ту или иную сторону. Таким образом, 32-кило-
герцовая гармоника системы ФАПЧ также несколько «гуляет», и биения
между этими частотами каким-то образом сказываются на работе АЦП.
При этом на более высоких частотах система ФАПЧ работает устойчивее
(что вполне объяснимо), поэтому нет столь резких выбросов, как на
98 кГц. Также объясним и нерегулярный характер появления этих
биений — система ФАПЧ отрабатывает любые внешние и внутренние
возмущения, а моменты возникновения тех и других как-либо друг с дру-
гом не связаны.
-350-
Рис. 3.14. Измерения с усреднением по 256 результатам, частота ядра 1.57 МГц (вверху) и 12.6 МГц (внизу).
3.6. Исследование 24-битного АЦП микроконвертера ADUC824
352
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
Рис. 3.15. Одиночные измерения, частота ядра 98 кГц, время измерения 50 мс, интервал между измерениями 2 с.
Рис. 3.16. Повторные одиночные измерения, частота ядра 98 кГц, время измерения 50 мс, интервал между измерениями 2 с.
3.6. Исследование 24-битного АЦП микроконвертера ADUC824
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
Рис. 3.17. Одиночные измерения, частота ядра 98 кГц (вверху) и 12.6 МГц (внизу).
-354-
3.7. Цифровой вольтметр на ADUC824
На Рис. 3.17 приведены сравнительные результаты измерений на час-
тоте ядра 98 кГц (верхняя кривая) и 12.6 МГц (нижняя кривая). Как и в
предыдущем случае, снижение частоты ядра привело к росту показаний,
причём более значительному, чем снижение частоты с 12.6 до 1.57 МГц.
Это подтверждает вывод о влиянии на результат входной ёмкости. Также
видно, что нижняя кривая не имеет столь больших выбросов, как верхняя.
В то же время в промежутках между выбросами верхняя кривая более глад-
кая, чем нижняя. Это также может быть объяснено влиянием биений — на
более высокой частоте они возникают чаще, но их амплитуда (а следова-
тельно, и воздействие на АЦП) меньше.
Всё сказанное позволяет сделать следующий вывод. На ADuC824 не-
возможно добиться более высокого разрешения, чем специфицированное
самой Analog Devices значение 18...18.5 бит. Для расширения динамичес-
кого диапазона измеряемого сигнала нужно использовать внешний усили-
тель с шумовыми характеристиками, лучшими, чем у микроконвертера.
3.7.	Цифровой вольтметр на ADUC824
В завершение темы рассмотрим, как нужно дополнить схему, изобра-
женную на Рис. 3.1, и доработать программу к ней для получения про-
стейшего (но весьма качественного) цифрового вольтметра постоянного
тока.
Доработка аппаратных средств состоит в введении дополнительного
входного каскада на инструментальном усилителе PGA204 фирмы Вшт-
Brown/Texas Instruments. Этот усилитель имеет несколько замечательных
особенностей. Помимо очень хороших точностных характеристик (малое
напряжение смещения нуля, незначительный температурный дрейф вы-
ходного сигнала), он отличается тем, что имеет 4 предела усиления — в 1,
10, 100 и 1000 раз, причём переключение осуществляется не изменением
номиналов резисторов, а подачей соответствующей комбинации логичес-
ких уровней на цифровые входы усилителя АО и А1.
Ещё одна особенность этого усилителя — питать его необходимо на-
пряжением ±15 В. Хотя в спецификации усилителя и написано, что он ра-
ботоспособен от ±4 В, при таком питании его характеристики ухудшаются
настолько, что смысл в его использовании пропадает. Когда я впервые
имел дело с этим усилителем, я подал на него ±7 В и был поражён тем, что
вместо обещанного производителем напряжения смещения нуля порядка
50 мкВ наблюдалось милливольтовое смещение! Также не кратными 10
оказались и коэффициенты усиления при разных комбинациях логичес-
ких сигналов на АО и А1. Я долго возился со схемой, пытаясь понять при-
чину, почему всё настолько хуже, чем описано в спецификации произво-
дителя. И только повысив напряжение питания до номинального уровня
-355-
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
(а в спецификации все упомянутые превосходные характеристики огово-
рены именно при ±15 В), я получил то, на что рассчитывал.
Схема входного каскада вольтметра приведена на Рис. 3.18. Управле-
ние коэффициентом усиления в данном случае осуществляется при по-
мощи четырёхпозиционного переключателя S1. При желании можно
осуществлять управление и от микроконвертера, соединив входы АО и А1
с выбранными для управления выводами ADuC824 и соответствующим
образом доработав программу, что позволит снабдить вольтметр автома-
тическим выбором предела измерений. Естественно, при управлении от
микроконвертера переключатель S1 и диоды VD1, VD2 нужно исклю-
чить.
Рис. 3.18. Входной каскад вольтметра.
При соединении с микроконвертером сигнал с движка подстроечного
резистора R3 нужно подать на вход AIN3 микроконвертера, а сигнал с вы-
вода REF усилителя соединить с выходом источника опорного напряже-
ния DA2 (см. Рис. 3.1) и подать на AIN4. Перед этим нужно удалить из схе-
мы на Рис. 3.1 резисторы R3, R4 и отключить вход AIN4 от AGND.
Таким образом, после выполнения описанных подключений на входе
AIN4 будет присутствовать напряжение +2.500 В с выхода DA2. Благодаря
этому диапазон допустимых выходных сигналов PGA204 составляет
±2.49 В (ограничение со стороны входов микроконвертера, сам усилитель
способен выдать ±12.5 В).
-356-
3.7. Цифровой вольтметр на ADUC824
Поскольку описанное подключение входного каскада позволяет вольт-
метру измерять как положительные, так и отрицательные входные сигна-
лы без каких-либо переключений полярности, мы должны использовать
биполярный режим кодирования измеряемого сигнала. Для этого бит
3 UN 10 регистра ADCOCON должен быть установлен в 0. При этом нулево-
му входному сигналу будет соответствовать код 800000Н, сигналу, равному
-Vref, — К°Д 000000Н, а сигналу, равному +Vref, — код 0FFFFFFH.
Соответственно перед отображением результатов измерений, как это
было описано ранее, полученный код нужно масштабировать. В данном
случае масштабный коэффициент будет иным, нежели для униполярного
кодирования. Причина состоит в том, что диапазону кодов от 000000Н до
FFFFFFH теперь соответствует диапазон входных сигналов -2.5...+2.5 В.
И далее при биполярном кодировании самому большому по модулю отри-
цательному сигналу (-2.5 В) соответствует код 000000Н, а самому малому
(примерно —0.1 мкВ) — код 7FFFFFH. Для правильного отображения на
дисплее отрицательных напряжений результат перед масштабированием
нужно преобразовать в дополнительный код (инвертировать младшие 23
бита и затем увеличить полученное значение на 1). Старший, 24-й бит в
данном случае у нас играет роль знакового: когда он равен 0, измеряемое
напряжение отрицательно, когда равен 1 — положительно или равно 0.
Это отличается от общепринятых условий кодирования знаковых чисел,
когда отрицательному числу соответствует единичный знаковый бит, а ну-
левому и положительному — нулевой, но в данном случае это не играет ро-
ли, так как мы не собираемся производить каких-либо арифметических
операций в двоичном коде над отображаемыми на дисплее результатами со
знаком. Этим 24-м битом мы воспользуемся лишь для того, чтобы пра-
вильно отобразить на дисплее минус при измерении отрицательного на-
пряжения.
Ниже приведена программа для цифрового вольтметра.
Программа для цифрового вольтметра
TASM 8051 Assembler. ADUC194 page 1
Speech Technology Incorporated.
0001	0000	;ИЗ ADUC194
0002	0000	
0003	0000	
0004	0000	Sc	Sc
0005	0000	; ScTIPOFPAMMA ДЛЯ ЦИФРОВОГО ВОЛЬТМЕТРА HA ADuC824	Sc
0006	0000	; Sc	&
0007	0000	; Sc Sc Sr Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc &. Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc
0008	0000	
-357-
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО TOKAHAADUC824
0009	0000	/		
0010	0000			
ООН	0000	;АДРЕСА	И КОНСТАНТЫ	
0012	0000	• ***** 9		
0013	0000	9		
0014	0000			
0015	0000	ADCSTAT	.EQU 0D8H	;БИТ 7 - RDY0 (1-КОНЕЦ ПРЕОБР), ;БИТ 5 - CAL (ТАКЖЕ)
0016	0000	ADCMODE	.EQU 0D1H	;БИТ 5 - ADC0EN, БИТЫ 2-0 - ;РЕЖИМ
0017	0000			;(010-ИЗМ, 100--0",101-ШКАЛА)
0018	0000	ADC0CON	.EQU 0D2H	;БИТ 6-ВНЕШ.ИОН, БИТЫ 5,4- ;ВХОДЫ(AIN3&4),БИТ 3-УНИП.
0019	0000			;БИТЫ 2-0 - Кус (МИН - 111, МАКС ООО)
0020	0000	ADC0H	. EQU 0DBH	
0021	0000	ADC0M	.EQU 0DAH	
0022	0000	ADC0L	.EQU 0D9H	
0023	0000	PLLCON	.EQU 0D7H	
0024	0000	SF	.EQU 0D4H	
0025	0000	R7	. EQU 7	
0026	0000	R6	. EQU 6	
0027	0000	R5	. EQU 5	
0028	0000	R4	.EQU 4	
0029	0000	R3	. EQU 3	
0030	0000	R2	. EQU 2	
0031	0000	R1	.EQU 1	
0032	0000	R0	. EQU 0	
0033	0000	АСС	.EQU ОЕОН	
0034	0000	В	.EQU 0F0H	
0035	0000	PSW	.EQU 0D0H	
0036	0000	SP	.EQU 81Н	
0037	0000	DPL	.EQU 82Н	
0038	0000	DPH	.EQU 83Н	
0039	0000	Р0	.EQU 8ОН	
0040	0000	Р1	.EQU 90Н	
0041	0000	Р2	.EQU 0A0H	
0042	0000	РЗ	.EQU ОВОН	
0043	0000	В.О	.EQU 0F0H	
0044	0000	В.1	.EQU 0F1H	
0045	0000	В.2	.EQU 0F2H	
0046	0000	В.З	.EQU 0F3H	
0047	0000	В.4	.EQU 0F4H	
0048	0000	В.5	.EQU 0F5H	
0049	0000	В.6	.EQU 0F6H	
0050	0000	В.7	.EQU 0F7H	
-358-
3.7. Цифровой вольтметр на ADUC824
0051	0000	АСС.О	.EQU 0E0H
0052	0000	АСС.1	.EQU 0Е1Н
0053	0000	АСС. 2	.EQU 0Е2Н
0054	0000	АСС.З	.EQU ОЕЗН
0055	0000	АСС. 4	.EQU 0Е4Н
0056	0000	АСС. 5	.EQU 0Е5Н
0057	0000	АСС. 6	.EQU 0Е6Н
0058	0000	АСС. 7	.EQU 0Е7Н
0059	0000	PSW.1	.EQU 0D0H
0060	0000	PSW.1	.EQU 0D1H
0061	0000	PSW.2	.EQU 0D2H
0062	0000	PSW.3	.EQU 0D3H
0063	0000	PSW.4	.EQU 0D4H
0064	0000	PSW.5	.EQU 0D5H
0065	0000	PSW.6	.EQU 0D6H
0066	0000	PSW.7	.EQU 0D7H
0067	0000	РО.О	.EQU 080H
0068	0000	Р0.1	.EQU 081H
0069	0000	Р0.2	.EQU 082H
0070	0000	РО.З	.EQU 083H
0071	0000	Р0.4	.EQU 084H
0072	0000	Р0.5	.EQU 085H
0073	0000	РО.б	.EQU 086H
0074	0000	Р0.7	.EQU 087H
0075	0000	Р1.0	.EQU 090H
0076	0000	Р1.1	.EQU 091H
0077	0000	Р1.2	.EQU 092H
0078	0000	Р1.3	.EQU 093H
0079	0000	Р1.4	.EQU 094H
0080	0000	Р1.5	.EQU 095H
0081	0000	Р1.6	.EQU 096H
0082	0000	Р1.7	.EQU 097H
0083	0000	Р2.0	.EQU 0A0H
0084	0000	Р2.1	.EQU 0A1H
0085	0000	Р2.2	.EQU 0A2H
0086	0000	Р2.3	.EQU 0A3H
0087	0000	Р2.4	.EQU 0A4H
0088	0000	Р2.5	.EQU 0A5H
0089	0000	Р2.6	.EQU 0A6H
0090	0000	Р2.7	.EQU 0A7H
0091	0000	РЗ.О	.EQU OBOH
0092	0000	Р3.1	.EQU 0B1H
0093	0000	Р3.2	.EQU 0B2H
0094	0000	РЗ.З	.EQU 0B3H
0095	0000	Р3.4	.EQU 0B4H
0096	0000	Р3.5	.EQU 0B5H
359-
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
0097	0000	P3.6	.EQU 0B6H
0098 0099 0100 0101 0102 0103 0104 0105 0106 0107 0108 0109 ОНО 0111 0112	0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000	P3.7 CLKIND1 DATIND1 AD00 FLAG HCF MCF LCF /НАЧАЛО • ★ ★ ★ ★ ★ 9 9 75 BO FF	.EQU 0B7H .EQU P3.7 .EQU P2.7 .EQU 40H .EQU PSW. 5 .EQU 003H	/МАСШТАБИРУЮЩИЙ МНОЖИТЕЛЬ, .EQU 015H	/РАВНЫЙ 031500H .EQU 000H ПРОГРАММЫ: .ORG 0 MOV P3,#11111111B
0113	0003	75 90 FF	MOV P1,#U1111UB
0114	0006	75 AO FF	MOV Р2,ШШШВ
0115	0009	75 80 FF	MOV PO,#11111111B
0116	ооос	75 D7 00	MOV PLLCON,#0
0117 0118 0119 0120	000F 000F OOOF 000F	/MOV SF SFO: 75 D8 00	,#245 MOV ADCSTAT,#00000000B /СБРОСИЛИ RDY0 И CAL
0121	0012	75 D2 47	MOV ADCOCON,#01010111B	/ВНЕШ.REF, AIN3&4,
0122 0123	0015 0015	12 00 64	/БИП., 2.5 В LCALL KALIBRO /КАЛИБРОВКА НУЛЯ
0124	0018	12 00 6E	LCALL KALIBRSH /КАЛИБРОВКА ШКАЛЫ
0125	001В	12 00 EO	LCALL IZMN16	/16 ИЗМЕРЕНИЙ С УСРЕДНЕНИЕМ
0126 0127 0128 0129	001E 001E 001E 001E	;LCALL : SF1: 12 01 46	IZMER24 /ОДИНОЧНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ В R2R1R0 LCALL PREOBR
0130	0021	12 01 79	LCALL BN2BCD32 /ПРЕОБРАЗОВАЛИ В BCD-ФОРМАТ
0131 0132 0133 0134 0135 0136 0137 0138 0139 0140 0141	0024 0024 0025 0026 0028 002A 002B 002D 002F 002F 0030	EF C4 54 OF F5 47 EF 54 OF F5 46 EE C4	MOV A,R7 SWAP А ANL А,#00001111В MOV AD00+7,A MOV A,R7 ANL A,#00001111B MOV AD00+6,A MOV A,R6 SWAP A
-36в-
3.7. Цифровой вольтметр на ADUC824
0142	0031 54 0F	ANL	A,#00001111B
0143	0033 F5 45	MOV	AD00+5,A
0144	0035 ЕЕ	MOV	A,R6
0145	0036 54 0F	ANL	A,#00001111B
0146	0038 F5 44	MOV	AD00+4,A
0147	ООЗА		
0148	003А ED	MOV	A,R5
0149	003В С4	SWAP	A
0150	003С 54 OF	ANL	A,#00001111B
0151	003Е F5 43	MOV	AD00+3,A
0152	0040 ED	MOV	A,R5
0153	0041 54 OF	ANL	A,#00001111B
0154	0043 F5 42	MOV	AD00+2,A
0155	0045	/	
0156	0045 ЕС	MOV	A,R4
0157	0046 С4	SWAP	A
0158	0047 54 OF	ANL	АЛ00001111В
0159	0049 F5 41	MOV	AD00+l,A
0160	004В ЕС	MOV	A,R4
0161	004С 54 OF	ANL	A,#000011118
0162	004Е F5 40	MOV	AD00+0,A
0163	0050	/	
0164	0050 12 00	88	LCALL	. INDVIV24
0165	0053 12 01	B4	LCALL	. DELIS
0166	0056 12 01	B4	LCALL	. DELIS
0167	0059 12 01	B4	LCALL	, DELIS
0168	005С 12 01	B4	LCALL	. DELIS
0169	005F 12 01	B4	LCALL	. DELIS
0170	0062		
0171	0062 80 АВ	SJMP	SFO
0172	0064		
0173	0064	;КАЛИБРОВКА НУЛЯ	
0174	0064		
0175	0064	KALIBRO:	
0176	0064 75 D1	24	MOV	ADCMODE,#00100100B ;РАЗРЕШ.ОСН.АЦП, КАЛИБР. 0
0177	0067	LF1:	
0178	0067 Е5 D8	MOV	A,ADCSTAT
0179	0069 54 20	ANL	A,#00100000B
0180	006В 60 FA	JZ	LF1	/ЖДЕМ КОНЦА КАЛИБРОВКИ
0181	006D 22	RET	
0182	006Е	/	
0183	006Е	/КАЛИБРОВКА ШКАЛЫ	
0184	006Е		
0185	006Е	KALIBRSH:	
0186	006Е 75 D1	25	MOV	ADCMODE,#00100101B /РАЗРЕШ.ОСН.АЦП,
/КАЛИБР.ШКАЛЫ
361-
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
0187	0071	LF2:
0188	0071 Е5 D8	MOV A,ADCSTAT
0189	0073 54 20	ANL А,#00100000В
0190 0191 0192 0193 0194 0195	0075 60 FA 0077 22 0078 0078 0078 0078	JZ LF2	/ЖДЕМ КОНЦА КАЛИБРОВКИ RET /ОДИНОЧНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ IZMER24:
0196 0197	0078 75 D1 007В	22	MOV ADCMODE,#00 /РАЗРЕШ.ОСН.АЦП, ОДИНОЧН.ИЗМЕР. 100010В LF3:
0198	007В Е5 D8	MOV A,ADCSTAT
0199	007D 54 80	ANL А,#10000000 В
0200 0201	007F 60 FA 0081	JZ LF3	/ЖДЕМ КОНЦА ИЗМЕРЕНИЯ
0202	0081 АА DB	MOV R2,ADC0H
0203	0083 А9 DA	MOV Rl,ADC0M
0204 0205 0206 0207 0208 0209 0210	0085 А8 D9 0087 0087 22 0088 0088 0088 0088	MOV R0,ADC0L /РЕЗУЛЬТАТ ИЗМЕРЕНИЯ В R2-R0 RET INDVIV24:
0211	0088 74 0F	MOV A,#0FH
0212	008А А2 D5	MOV C,FLAG	/ЧИТАЕМ ИНДИКАТОР ЗНАКА
0213	008С 50 02	JNC INDVIV25 /ПЕРЕХОД ДЛЯ НЕОТРИЦ.РЕЗУЛЬТАТА
0214 0215	008Е 74 0Е 0090	MOV А,#0ЕН	/КОД ЗНАКА МИНУС НА ИНДИКАТОРЕ INDVIV25:
0216	0090 11 В7	ACALL SIMBOL1
0217	0092 Е5 47	MOV A,ADO0+7
0218	0094 11 В7	ACALL SIMBOL1
0219	0096 74 0F	MOV A,#0FH
0220	0098 11 В7	ACALL SIMBOL1
0221	009А Е5 46	MOV A,AD00+6
0222	009С 11 В7	ACALL SIMBOL1
0223	009Е Е5 45	MOV A,AD00+5
0224	00А0 11 В7	ACALL SIMBOL1
0225	00А2 Е5 44	MOV A,ADO0+4
0226	00А4 11 В7	ACALL SIMBOL1
0227	00А6 Е5 43	MOV A,ADO0+3
0228	00А8 11 В7	ACALL SIMBOL1
0229	00AA Е5 42	MOV A,AD00+2
0230	00AC 11 В7	ACALL SIMBOL1
-362
3.7. Цифровой вольтметр на ADUC824
0231	00AE Е5 41	MOV	A,AD00+l
0232	00В0 11 В7	ACALL	SIMBOL1
0233	00В2 Е5 40	MOV	a,adoo+o
0234	00В4 11 В7	ACALL	SIMBOL1
0235	00В6 22	RET	
0236	00В7		
0237	00В7	SIMBOL1:	
0238	00В7 54 0F	ANL	АЛ00001111В
0239	00В9 В4 00 04	CJNE	A,#0,SIMBll
0240	00BC 74 ОА	MOV	А,Ш
0241	00BE 80 ОС	SJMP	SIMB13
0242	00С0 В4 OF 04	SIMB11:CJNE	A,#0FH,SIMB12
0243	ООСЗ 74 00	MOV	A,#0
0244	00С5 80 05	SJMP	SIMB13
0245	00С7 В4 ОЕ 02	SIMB12:CJNE	A,#0EH,SIMB13
0246	ООСА 74 OF	MOV	A,#0FH
0247	ООСС	SIMB13:	
0248	ООСС С2 В7	CLR	CLKIND1
0249	ООСЕ С4	SWAP	A
0250	00CF 11 D8	ACALL	BIT1
0251	00D1 11 D8	ACALL	BIT1
0252	00D3 11 D8	ACALL	BIT1
0253	00D5 11 D8	ACALL	BIT1
0254	00D7 22	RET	
0255	00D8		
0256	00D8 33	BIT1:	RLC	A
0257	00D9 92 А7	MOV	DATIND1,C ;ВЫВ. ДАННЫХ В ЖК-ДИСПЛЕЙ
0258	00DB D2 В7	SETB	CLKIND1 /ИМПУЛЬС ЗАЩЁЛКИВАНИЯ
0259	00DD С2 В7	CLR	CLKIND1
0260	00DF 22	RET	
0261	ООЕО		
0262	ООЕО	;	
0263	ООЕО	;	
0264	ООЕО	;ПОДПРОГРАММА	. ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАЛА С АЦП С УСРЕДНЕНИЕМ ПО 16
0265	ООЕО	;ИЗМЕРЕНИЯМ	
0266	ООЕО		
0267	ООЕО	IZMN16:	
0268	ООЕО 7F 00	MOV	R7,#0
0269	00Е2 7Е 00	MOV	R6,#0
0270	00Е4 7D 00	MOV	R5,#0
0271	00Е6 7С 00	MOV	R4;#0
0272	00Е8 7В 10	MOV	R3,#16
0273	ООЕА	IZMN16C:	
0274	ООЕА 12 00 78	LCALL	IZMER24
0275	00ED ЕС	MOV	A,R4
0276	ООЕЕ 28	ADD	A,RO
- 363 -
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
0277	00EF FC	MOV	R4,A
0278	00F0 ED	MOV	A,R5
0279	00F1 39	ADDC	A,R1
0280	00F2 FD	MOV	R5,A
0281	00F3 ЕЕ	MOV	A,R6
0282	00F4 ЗА	ADDC	A,R2
0283	00F5 FE	MOV	R6,A
0284	00F6 EF	MOV	A,R7
0285	00F7 34 00	ADDC	A,#0
0286	00F9 FF	MOV	R7,A
0287	00FA DB ЕЕ	DJNZ	R3,IZMN16C
0288	00FC		
0289	00FC EF	MOV	A,R7
0290	00FD FB	MOV	R3,A
0291	00FE ЕЕ	MOV	A,R6
0292	00FF FA	MOV	R2,A
0293	0100 ED	MOV	A,R5
0294	0101 F9	MOV	R1,A
0295	0102 ЕС	MOV	A,R4
0296	0103 F8	MOV	R0,A
0297	0104		
0298	0104 12 01	13	LCALL	. POSR3_0
0299	0107 12 01	13	LCALL	. POSR3.0
0300	010А 12 01	13	LCALL	. POSR3_0
0301	010D 12 01	13	LCALL	, POSR3_0
0302	ОНО 7В 00	MOV	R3,#0
0303	0112 22	RET	
0304	0113		
0305	0113	POSR3_0:	
0306	0113 СЗ	CLR	C
0307	0114 ЕВ	MOV	A,R3
0308	0115 13	RRC	A
0309	0116 FB	MOV	R3,A
0310	0117 ЕА	MOV	A,R2
0311	0118 13	RRC	A
0312	0119 FA	MOV	R2,A
0313	ОНА Е9	MOV	A,R1
0314	011В 13	RRC	A
0315	011С F9	MOV	R1,A
0316	011D Е8	MOV	A,R0
0317	011Е 13	RRC	A
0318	011F F8	MOV	R0,A
0319	0120 22	RET	
0320	0121	/	
0321	0121	/	
0322	0121	/ПОДПРОГРАММА ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАЛА С АЦП С УСРЕДНЕНИЕМ ПО 256	
-364-
3.7. Цифровой вольтметр на ADUC824
0323	0121	;ИЗМЕРЕНИЯМ
0324	0121	/
0325	0121	IZMN256:
0326	0121 7F 00	MOV R7,#0
0327	0123 7Е 00	MOV R6,#0
0328	0125 7D 00	MOV R5,#0
0329	0127 7С 00	MOV R4,#0
0330	0129 7В 00	MOV R3,#0
0331	012В	IZMN256C:
0332	012В 12 00	78	LCALL IZMER24
0333	012Е ЕС	MOV A, R4
0334	012F 28	ADD A, R0
0335	0130 FC	MOV R4, A
0336	0131 ED	MOV A,R5
0337	0132 39	ADDC A,R1
0338	0133 FD	MOV R5,A
0339	0134 ЕЕ	MOV A,R6
0340	0135 ЗА	ADDC A,R2
0341	0136 FE	MOV R6,A
0342	0137 EF	MOV A,R7
0343	0138 34 00	ADDC A,#0
0344	013А FF	MOV R7,A
0345	013В DB ЕЕ	DJNZ R3,IZMN256C
0346	013D	/
0347	013D EF	MOV A,R7
0348	013Е FA	MOV R2,A
0349	013F ЕЕ	MOV A,R6
0350	0140 F9	MOV R1,A
0351	0141 ED	MOV A,R5
0352	0142 F8	MOV R0, A
0353	0143 7В 00	MOV R3,#0
0354	0145 22	RET
0355	0146	
0356	0146	/ПРОГРАММА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО РЕЗУЛЬ-
0357	0146	ТАТА, УСТАНОВКИ/СБРОСА ИНДИКАТОРА ЗНАКА, ПРЕОБ-
0358	0146	РАЗОВАНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО РЕЗУЛЬТАТА В ДОПОЛНИ-
0359	0146	ТЕЛЬНЫЙ КОД,УМНОЖЕНИЯ НА ТРЁХБАЙТНОЕ ЧИСЛО
0360	0146	;HCF,MCF,LCF И ДЕЛЕНИЯ НА 65536
0361	0146	/
0362	0146	PREOBR:
0363	0146 С2 D5	CLR FLAG	/СБРОС ИНДИКАТОРА ЗНАКА
0364	0148 ЕА	MOV A,R2
0365	0149 54 80	ANL А, #100000008/ВЫДЕЛЕНИЕ ЗНАКА
0366	014В 70 15	JNZ SF2	/ПЕРЕХОД ЕСЛИ НЕОТРИЦАТ.
0367	014D D2 D5	SETB FLAG	/УСТ. ИНДИК. - ЗНАК
0368	014F ЕА	MOV A,R2	/ИНВЕРТИРУЕМ РЕЗУЛЬТАТ И
365-
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
0369	0150 F4	CPL	A	/УВЕЛИЧИВАЕМ ЕГО НА 1
0370	0151 FA	MOV	R2,A	
0371	0152 Е9	MOV	A,R1	
0372	0153 F4	CPL	A	
0373	0154 F9	MOV	R1,A	
0374	0155 Е8	MOV	A,R0	
0375	0156 F4	CPL	A	
0376	0157 24 01	ADD	A,#l	
0377	0159 F8	MOV	R0,A	
0378	015А Е9	MOV	A,R1	
0379	015В 34 00	ADDC	A,#0	
0380	015D F9	MOV	R1,A	
0381	015Е ЕА	MOV	A,R2	
0382	015F 34 00	ADDC	A,#0	
0383	0161 FA	MOV	R2,A	
0384	0162	SF2:		
0385	0162 ЕА	MOV	A,R2	
0386	0163 54 7F	ANL	A,# 01111111В/ИСКЛ.3НАКОВОГО БИТА	
0387	0165 F5 F0	MOV	В,A	/РЕЗУЛЬТАТ В BR1R0
0388	0167			
0389	0167 7С 03	MOV	R4,#HCF	
0390	0169 7В 15	MOV	R3,#MCF	
0391	016В 7А 00	MOV	R2,#LCF	
0392	016D 12 01	EB	LCALL MUL 63		/ПРОИЗВЕДЕНИЕ В R7-R2
0393	0170 ЕС	MOV	A,R4	/ДЕЛИМ НА 65536,
0394	0171 F8	MOV	R0,A	/ОТБРАСЫВАЯ 2 МЛАДШИХ
0395	0172 ED	MOV	A,R5	/БИТА
0396	0173 F9	MOV	R1,A	
0397	0174 ЕЕ	MOV	A,R6	
0398	0175 FA	MOV	R2,A	
0399	0176 EF	MOV	A,R7	
0400	0177 FB	MOV	R3,A	/РЕЗУЛЬТАТ В R3-R0
0401	0178 22	RET		
0402	0179	/		
0403	0179	/ПРОГРАММА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧЕТЫРЕХБАЙТНОГО ДВОИЧНОГО		
		/ЧИСЛА		
0404	0179	/В ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНОЕ.		. ВХОДНОЕ ЧЕТЫРЕХБАЙТНОЕ ЧИСЛО В
		/R3R2R1R0,		
0405	0179	/РЕЗУЛЬТАТ В	ТЕТРАДАХ	DPLdO-Й И 9-Й РАЗР.), R7R6R5R4
		/(ОСТАЛЬНЫЕ)		
0406	0179			
0407	0179	BN2BCD32:		
0408	0179 75 F0	20	MOV	В,#32	
0409	017С 74 00	MOV	A,#0	
0410	017Е FC	MOV	R4,A	
0411	017F FD	MOV	R5,A	
-366-
3.7. Цифровой вольтметр на ADUC824
0412	0180 FE	MOV	R6,A
0413	0181 FF	MOV	R7,A
0414 0415	0182 F5 82 0184	MOV BN2CKL32:	DPL, A
0416	0184 Е8	MOV	A,R0
0417	0185 28	ADD	A,R0
0418	0186 F8	MOV	R0,A
0419	0187 Е9	MOV	A,R1
0420	0188 39	ADDC	A,R1
0421	0189 F9	MOV	R1,A
0422	018А ЕА	MOV	A,R2
0423	018В ЗА	ADDC	A,R2
0424	018С FA	MOV	R2,A
0425	018D ЕВ	MOV	A,R3
0426	018Е ЗВ	ADDC	A,R3
0427 0428	018F FB 0190	MOV R3,A ;ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНОЕ УДВОЕНИЕ СУММЫ С УЧЁТОМ ПЕРЕНОСА	
0429	0190 ЕС	MOV	A,R4
0430	0191 ЗС	ADDC	A,R4
0431	0192 D4	DA	A
0432	0193 FC	MOV	R4,A
0433	0194 ED	MOV	A,R5
0434	0195 3D	ADDC	A,R5
0435	0196 D4	DA	A
0436	0197 FD	MOV	R5,A
0437	0198 ЕЕ	MOV	A,R6
0438	0199 ЗЕ	ADDC	A,R6
0439	019А D4	DA	A
0440	019В FE	MOV	R6,A
0441	019С EF	MOV	A,R7
0442	019D 3F	ADDC	A,R7
0443	019Е D4	DA	A
0444	019F FF	MOV	R7,A
0445	01А0 Е5 82	MOV	A, DPL
0446	01А2 35 82	ADDC	A, DPL
0447	01А4 D4	DA	A
0448 0449	01А5 F5 82 01А7	MOV DPL, A /ПРОВЕРКА КОНЦА ЦИКЛА:	
0450 0451 0452 0453 0454 0455 0456 0457	01А7 D5 F0 01АА 22 01 АВ 01 АВ 01 АВ 01 АВ 01 АВ 01 АВ	DA	DJNZ RET / r /ЗАДЕРЖКА 20 ;*****	B,BN2CKL32 MC
-367
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
0458	01АВ			
0459	01АВ			DEL20:
0460	01АВ	79	FD	MOV Rl,#0FDH
0461	01AD	7А	26	LPEX: MOV R2,#26H
0462	01AF	DA	FE	LPIN:	DJNZ R2,LPIN
0463	01В1	D9	FA	DJNZ R1,LPEX
0464	01ВЗ	22		RET
0465	01В4			
0466	01В4			
0467	01В4			DELIS:
0468	01В4	31	С1	ACALL DEL02S
0469	01В6	31	С1	ACALL DELO2 S
0470	01В8	31	СВ	ACALL DELO IS
0471	01ВА			DEL05S:
0472	01ВА	31	С1	ACALL DELO2S
0473	01ВС	31	С1	ACALL DEL02S
0474	01ВЕ	31	СВ	ACALL DEL01S
0475	01С0	22		RET
0476	01С1			
0477	01С1			DEL02S:
0478	01С1	31	АВ	ACALL DEL20
0479	01СЗ	31	АВ	ACALL DEL20
0480	01С5	31	АВ	ACALL DEL20
0481	01С7	31	АВ	ACALL DEL20
0482	01С9	31	АВ	ACALL DEL20
0483	01СВ			DEL01S:
0484	01СВ	31	АВ	ACALL DEL20
0485	01CD	31	АВ	ACALL DEL20
0486	01CF	31	АВ	ACALL DEL20
0487	01D1	31	АВ	ACALL DEL20
0488	01D3	31	АВ	ACALL DEL20
0489	01D5	22		RET
0490	01D6			
0491	01D6			DEL5S:
0492	01D6	31	ВА	ACALL DEL05S
0493	01D8	31	ВА	ACALL DEL05S
0494	01DA	31	ВА	ACALL DELO5S
0495	01DC	31	ВА	ACALL DEL05S
0496	01DE	31	ВА	ACALL DELO 5S
0497	01Е0	31	ВА	ACALL DELO5S
0498	01Е2			DEL2S:
0499	01Е2	31	ВА	ACALL DEL05S
0500	01Е4	31	ВА	ACALL DEL05S
0501	01Е6	31	ВА	ACALL DELO5S
0502	01Е8	31	ВА	ACALL DELO5S
0503	01ЕА	22		RET
368—
3.7. Цифровой вольтметр на ADUC824
0504	01ЕВ					
0505	01ЕВ			/		
0506	01ЕВ					
0507	01ЕВ			/ПОДПРОГРАММА УМНОЖЕНИЯ		ДВУХ ТРЁХБАЙТНЫХ ЧИСЕЛ С
0508	01ЕВ			/ПОЛУЧЕНИЕМ ]	НА ВЫХОДЕ 6-	-БАЙТНОГО РЕЗУЛЬТАТА.
0509	01ЕВ			/СОМНОЖИТЕЛИ	В В(СТ.БАЙТ)R1R0 И В R4(СТ.БАЙТ)R3R2,	
0510	01ЕВ			/РЕЗУЛЬТАТ В	R7R6R5R4R3R2.	
0511	01ЕВ			/		
0512	01ЕВ			MUL63:		
0513	01ЕВ	74	18	MOV	А,#24	/МНОЖИТЕЛЬ ТРЁХБАЙТНЫЙ
0514	01ED	7F	00	MOV	R7,#0	/ПОСЛЕ 24 СДВИГОВ ЭТИ
0515	01EF	7Е	00	MOV	R6,#0	/3 БАЙТА БУДУТ ТРЕМЯ
0516	01F1	7D	00	MOV	R5,#0	/МЛАДШИМИ БАЙТАМИ ПРОИЗВЕДЕНИЯ
0517	01F3			MUL63_1:		
0518	01F3	СО	ЕО	PUSH	АСС	
0519	01F5	ЕА		MOV	A,R2	/В А - МЛ.БАЙТ МНОЖИТЕЛЯ
0520	01F6	13		RRC	А	/АНАЛИЗ ЕГО МЛ. БИТА
0521	01F7	50	0А	JNC	MUL63_2	/ЕСЛИ ОН НЕ 0, НЕ СУММИРОВАТЬ
0522	0F9 ED			MOV	A,R5	/ПЛЮСУЕМ МНОЖИМОЕ К НАКАПЛИВАЕМОЙ
0523	01FA	28		ADD	A,R0	/СУММЕ, КОТОРАЯ ПОСЛЕ ЗАВЕРШЕНИЯ
0524	01FB	FD		MOV	R5,A	/П/П И БУДЕТ ПРОИЗВЕДЕНИЕМ
0525	01FC	ЕЕ		MOV	A,R6	
0526	01FD	39		ADDC	A,R1	
0527	01FE	FE		MOV	R6,A	
0528	01FF	EF		MOV	A,R7	
0529	0200	35	F0	ADDC	A,В	
0530	0202	FF		MOV	R7,A	
0531	0203			MUL63_2:		
0532	0203	EF		MOV	A,R7	
0533	0204	13		RRC	A	
0534	0205	FF		MOV	R7,A	
0535	0206	ЕЕ		MOV	A,R6	
0536	0207	13		RRC	A	
0537	0208	FE		MOV	R6,A	
0538	0209	ED		MOV	A,R5	
0539	020А	13		RRC	A	
0540	020В	FD		MOV	R5,A	
0541	020С	ЕС		MOV	A,R4	
0542	020D	13		RRC	A	
0543	020Е	FC		MOV	R4,A	
0544	020F	ЕВ		MOV	A,R3	
0545	0210	13		RRC	A	
0546	0211	FB		MOV	R3,A	
0547	0212	ЕА		MOV	A,R2	/СДВИНУЛИ МНОЖИТЕЛЬ И
0548	0213	13		RRC	A	/НАКАПЛИВАЕМУЮ СУММУ
0549	0214	FA		MOV	R2,A	/НА 1 БИТ ВПРАВО
-369
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
0550	0215 DO Е0	POP	ACC
0551	0217 D5 Е0 D9	DJNZ	ACC,MUL63_1
0552	021А 22	RET	
0553	021В		
0554	021В	/ПОДПРОГРАММА		ДЕЛЕНИЯ ШЕСТИБАЙТНОГО ЧИСЛА ИЗ R7R6R5R4R3R2
0555	021В	; НА ТРЁХБАЙТНОЕ В BR1R0 С ПОЛУЧЕНИЕМ ТРЁХБАЙТНОГО ЧАСТНОГО		
0556	021В	;В R4R3R2		
0557	021В		
0558	021В	DIV63:		
0559	021В 74 18	MOV	А,#24
0560	021D	DCLK.63		
0561	021D СО Е0	PUSH	АСС
0562	021F СЗ	CLR	С
0563	0220 ЕА	MOV	A,R2
0564	0221 33	RLC	А
0565	0222 FA	MOV	R2,A
0566	0223 ЕВ	MOV	A,R3
0567	0224 33	RLC	А
0568	0225 FB	MOV	R3,A
0569	0226 ЕС	MOV	A,R4
0570	0227 33	RLC	А
0571	0228 FC	MOV	R4,A
0572	0229 ED	MOV	A,R5
0573	022А 33	RLC	A
0574	022В FD	MOV	R5,A
0575	022С ЕЕ	MOV	A,R6
0576	022D 33	RLC	A
0577	022Е FE	MOV	R6,A
0578	022F EF	MOV	A,R7
0579	0230 33	RLC	A
0580	0231 FF	MOV	R7,A
0581	0232 СО D0	PUSH	PSW
0582	0234	PER1_63		
0583	0234 СЗ	CLR	C
0584	0235 ED	MOV	A,R5
0585	0236 98	SUBB	AzR0
0586	0237 FD	MOV	R5,A
0587	0238 ЕЕ	MOV	A,R6
0588	0239 99	SUBB	A,R1
0589	023А FE	MOV	R6,A
0590	023В EF	MOV	A,R7
0591	023С 95 F0	SUBB	A,В
0592	023Е FF	MOV	R7,A
0593	023F 40 05	JC	PER2_63
0594	0241 DO DO	POP	PSW
0595	0243	PER3_63		
-370-
3.7. Цифровой вольтметр на ADUC824
0596	0243	0А	INC	R2
0597	0244	80 0Е	SJMP	PER4_63
0598	0246	PER2_63		
0599	0246	DO DO	POP	PSW
0600	0248	40 F9	JC	PER3_63
0601	024А	ED	MOV	A,R5
0602	024В	28	ADD	AzR0
0603	024С	FD	MOV	R5,A
0604	024D	EE	MOV	A,R6
0605	024Е	39	ADDC	A,R1
0606	024F	FE	MOV	R6,A
0607	0250	EF	MOV	A,R7
0608	0251	35 F0	ADDC	A,В
0609	0253	FF	MOV	R7,A
0610	0254	PER4_63		
0611	0254	DO E0	POP	ACC
0612	0256	D5 E0 C4	DJNZ	ACC,DCLK_63
0613	0259	22	RET	
0614	025А			
0615	025А			
0616	025А	;.ORG 01000H		
0617	0800		.ORG	00800H
0618	0800		.END	
tasm: Number of errors = О
От программы, приведённой в подразд. 3.4.3, она отличается следую-
щим. Во-первых, при измерении основным АЦП используется биполяр-
ный режим кодирования. Во-вторых, для масштабирования используется
программа MUL63 умножения двух беззнаковых трёхбайтных чисел с полу-
чением шестибайтного результата (с последующим делением произведе-
ния на 65536, осуществляемым простым отбрасыванием двух младших
байтов). В-третьих, для индикации знака результата измерения использу-
ется флаг FLAG в регистре PSW Если измеренный результат отрицатель-
ный, то FLAG устанавливается в 1, если положительный или нулевой, то
FLAG = 0. Этот флаг используется затем программой вывода на дисплей
INDVIV24.
Рассмотрим эти отличия более подробно. Как уже упоминалось, ре-
зультат измерения может быть и положительным, и отрицательным. Отри-
цательному результату соответствует нулевое значение старшего, 24-го би-
та результата. Поэтому программа PREOBR сначала анализирует этот бит, и
если он равен 0, то осуществляет следующие действия. Она устанавливает
в 1 FLAG и преобразовывает оставшийся 23-битный результат в дополни-
тельный код — инвертирует все биты и увеличивает инвертированный ре-
зультат на 1. После этого старший 24-й бит результата зануляется (как для
-371-
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
положительного, так и для отрицательного результата измерения) и произ-
водится масштабирование.
Масштабирование осуществляется умножением результата на трёхбай-
тное число, хранящееся в HCF, MCF, LCF, с последующим делением на
65536. В данном случае коэффициент масштабирования равен 3.082. Если
по каким-то причинам вам нужен иной коэффициент, то соответствующее
ему значение числа в HCF, MCF, LCF определяется умножением на этот
коэффициент числа 65536 и переводом произведения в шестнадцатерич-
ную форму (например, с использованием Windows-калькулятора).
Если измеренное напряжение отрицательно, то подпрограмма отобра-
жения INDVIV24 в крайний левый разряд индикатора выводит код ОЕН,
обеспечивающий отображение знака минус.
Отладка устройства проста — при правильном монтаже и исправных
деталях оно сразу начинает работать. Для калибровки вольтметра нужно
подать на вход инструментального усилителя PGA204 при единичном ко-
эффициенте усиления входной положительный или отрицательный сиг-
нал, равный по модулю примерно 2 В, измерить результат вольтметром
класса Щ300 или Щ31 и вращением подстроечного резистора на выходе
PGA204 добиться максимально возможного соответствия показаний
ЩЗОО и налаживаемого вольтметра.
3.8.	Краткие выводы
Итак, мы рассмотрели характеристики основного АЦП микроконвер-
тера ADuC824, получаемые на различных тактовых частотах ядра и с
различным временем измерения. Мы убедились, что реальное разрешение
этого АЦП составляет всего 18... 18.5 бит (что, правда, находится в полном
соответствии с теми характеристиками, которые заявлены на этот АЦП са-
мой Analog Devices). Как-либо уменьшить разброс показаний за счёт ус-
реднения не удалось, так как разброс от серии измерений к серии практи-
чески не уменьшается с ростом числа измерений в серии. Можно предпо-
ложить, что причина этого связана с биениями, возникающими в системе
с двумя близкими частотами. Одна частота в 32 кГц фиксированна, другая,
вырабатываемая системой ФАПЧ, кратна ей, но подвержена небольшим
отклонениям от основного значения в ту или иную сторону. Таким обра-
зом, 32-килогерцовая гармоника системы ФАПЧ также несколько «гуля-
ет», и биения между этими частотами каким-то образом сказываются на
работе АЦП. При этом на более высоких частотах система ФАПЧ работает
устойчивее (это вполне объяснимо), поэтому нет столь высоких выбросов,
как на частоте ядра, равной 98 кГц. Также объясним и нерегулярный ха-
рактер появления этих биений — система ФАПЧ отрабатывает любые вне-
-372-
3.8. Краткие выводы
шние и внутренние возмущения, а моменты возникновения тех и других
как-либо друг с другом не связаны.
К сожалению, все многобитные АЦП Analog Devices на основе сигма-
дельта преобразования имеют такую же систему тактирования ядра, поэто-
му проверить это предположение анализом работы АЦП на микроконвер-
тере с фиксированной тактовой частотой, задаваемой внешним кварцем,
без системы умножения частоты и ФАПЧ невозможно. В связи с этим при-
ходится сделать вывод, что разрешения в 22...23 бита можно достигнуть
лишь на микросхеме AD7714 и отдельном микроконтроллере, как описано
в первом томе настоящего издания. Но микроконвертер, безусловно, про-
ще и удобнее этой парочки, поэтому в тех случаях, когда 18-битного разре-
шения достаточно (а это, наверное, процентов 80 возможных применений
подобных изделий), имеет смысл использовать именно микроконвертер.
В целом же рассмотренный нами микроконвертер ADuC — чрезвычай-
но удачная микросхема. Ядро его — это хорошо знакомое многим разра-
ботчикам ядро х52, дополненное целым рядом весьма полезных свойств.
Вот самые интересные из них.
•	У этого микроконвертера имеется 640 байт оперативной флэш-памя-
ти данных, содержимое которой остается неизменной даже при вы-
ключении питания.
•	Микроконвертер использует очень дешёвый (по сравнению с при-
вычными мегагерцевыми) часовой кварц с программно управляе-
мым умножителем частоты, обеспечивающим работу ядра на часто-
тах от чуть менее 100 кГц до чуть более 12 МГц.
•	В микросхеме имеются ставшие уже стандартными SPI-интерфейс,
12С-интерфейс, сторожевой таймер WDT и таймер реального време-
ни TIC.
•	И микроконвертер содержит последовательный загрузчик, что в
комплекте с разработанной самой Analog Devices программой за-
грузки позволяет программировать микроконвертер от компьютера
напрямую, без какого-либо дополнительного программатора.
Последнее выгодно отличает семейство ADuC от позволяющих анало-
гичную загрузку изделий Philips, Atmel, SiLabs и ряда других — чтобы их
запрограммировать, вам придётся или потратить силы на создание про-
грамматора (если алгоритм последовательного программирования открыт
для конечного пользователя), или потратить деньги на приобретение про-
грамматора сторонних фирм.
К недостаткам ADuC я бы отнес лишь отсутствие в нём хотя бы про-
стейшего встроенного аппаратного отладчика, общающегося с компьюте-
ром по тому же СОМ-порту.
-373-
Глава 3. ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ADUC824
Работа с основным АЦП микроконвертера на удивление проста. Для
того чтобы осуществить, например, одиночное измерение основным
АЦП, достаточно сделать всего 3 записи в регистры микроконвертера.
Сначала нужно записать 20Н в ADCMODE, разрешая работу основного
АЦП. Затем требуется записать информацию в ADCOCON, выбрав тем са-
мым внешний или внутренний ИОН, входы AIN1...AIN2 или AIN3...AIN4,
униполярное или биполярное кодирование и диапазон от ±20 мВ до
±2.56 В. И наконец, записываем 22Н в ADCMODE, что запустит одиноч-
ное измерение основным АЦП с помещением 24-битового результата в
ACD0H/ACD0M/ACD0L.
Глава 4. ВСТРОЕННАЯ
В МИКРОКОНТРОЛЛЕР ФЛЭШ-
ПАМЯТЬ ДАННЫХ
4.1. Вступление
Исторически сложилось так, что поначалу микроконтроллеры распо-
лагали лишь двумя типами памяти. Память первого типа, именуемая
ROM (Read Only Memory), а в отечественной литературе — ПЗУ (посто-
янное запоминающее устройство), обладала тем свойством, что сохраня-
ла записанную в неё информацию даже при выключении питания. Па-
мять второго типа — RAM (Random Acsess Memory), а в отечественной
литературе — ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) при выклю-
чении питания не сохраняла информацию. Зато содержимое RAM микро-
контроллер мог изменять в любой момент. В ROM же информация запи-
сывалась («прошивалась») при помощи специального внешнего устройс-
тва — программатора.
Стирание содержимого ROM осуществлялось ультрафиолетовым из-
лучением (два десятилетия у отечественных специалистов-микроконт-
роллерщиков чрезвычайной популярностью пользовался бытовой уль-
трафиолетовый облучатель «ФОТОН», который покупался якобы для то-
го, чтобы супруга могла загорать даже зимой, а на деле использовался
лишь для стирания содержимого ПЗУ). Однако, для того чтобы ультра-
фиолетовое излучение могло достичь кристалла, в корпусе микросхемы
приходилось делать специальное окно из кварца, прозрачного для уль-
трафиолета. Процесс изготовления корпуса с кварцевым окном с течени-
ем времени превратился в самую дорогостоящую при создании микро-
контроллера операцию, чуть ли не на порядок более дорогую, чем всё ос-
тальное, вместе взятое. Поэтому фирмы-разработчики прилагали
огромные усилия для того, чтобы найти альтернативу ультрафиолетово-
му стиранию ROM.
И эти усилия увенчались успехом. В начале 90-х годов прошлого столе-
тия почти одновременно целый ряд фирм приступил к выпуску электри-
-375-
Глава 4. ВСТРОЕННАЯ В МИКРОКОНТРОЛЛЕР ФЛЭШ-ПАМЯТЬ ДАННЫХ
чески стираемых ПЗУ. Правда, поначалу их стирание и программирование
требовало повышенного напряжения питания (от 12 до 21 В). Но с течени-
ем времени разработчики сумели (видимо, за счёт внутренних преобразо-
вателей питания) избавиться от высоких напряжений, и для проведения
операции стирания/программирования стало хватать стандартных 5 В пи-
тающего напряжения.
После этого микроконтроллеры стали способны даже самостоятельно
модифицировать свою память программ (это свойство преподносится про-
изводителями как очень ценная опция). Я, правда, до сих пор так и не
осознал этой ценности, особенно с учётом того, что доступность измене-
ния ROM без аппаратных переключений снижает степень надёжности
системы в целом. Но это отдельный разговор.
А вот то, что в микроконтроллерах появилась оперативная память, ана-
логичная вышеописанной ROM, т. е. модифицируемая микроконтролле-
ром и в то же время сохраняющая свое содержимое при выключении пита-
ния, действительно заметно расширило возможности микроконтроллера.
Пример, наглядно это демонстрирующий, вы найдете в конце настоящей
главы.
Подобная память получила название флэш-память данных (оператив-
ная флэш-память). Сегодня большинство микроконтроллерных семейств
имеет в своем составе изделия с флэш-памятью объёмом от сотен байт до
десятков килобайт.
У вас может возникнуть вопрос: а чем флэш-память данных отличает-
ся от «породившей» её электрически стираемой ROM с подобной струк-
турой? Да почти ничем. Первое отличие — количество циклов перезапи-
си для ROM гарантируется сегодня на уровне 1...10 тысяч, а для флэш-па-
мяти данных — на два порядка больше (она ведь меняется чаще!). И
второе отличие — это организация доступа к ней, о чём мы поговорим
чуть ниже.
Не обошлись без флэш-памяти данных и микроконтроллеры семейства
х51. Однако в отличие от ПЗУ и ОЗУ, единых для всех представителей это-
го семейства, у различных 51-х контроллеров флэш-память организована
по-разному. Дело в том, что при проектировании микросхемы 8051 фирма
Intel не предполагала, что появится ещё какой-то вид памяти, отличаю-
щейся от стандартных для того времени ROM и RAM. Поэтому в адресном
пространстве х51 нет дополнительного места для флэш-памяти данных.
Как следствие, производители различных семейств х51 осуществляют до-
ступ к этой памяти каждый по-своему. Поэтому ниже мы рассмотрим два
различных варианта размещения на кристалле микроконтроллера флэш-
памяти данных и организации доступа к ней.
-376-
4.2. Флэш-память данных микроконвертера ADuC824 от Analog Devices
4.2. Флэш-память данных микроконвертера ADuC824
от Analog Devices
У рассмотренных в предыдущей главе микроконвертеров ADuC824
имеется 640 байт флэш-памяти данных. Она, как говорят программисты,
находится в своем собственном адресном пространстве, не пересекаю-
щемся ни с адресным пространством памяти программ, ни с пространс-
твом памяти данных. Сказанное означает, что доступ к флэш-памяти дан-
ных отличается от доступа к регистрам, оперативной памяти и памяти
программ.
У микроконвертеров ADuC824 флэш-память данных организована в
виде 160 4-байтных страниц. Схематически её структура приведена на
Рис. 4.1.
БАЙТ1	БАЙТ 2	БАЙТЗ	БАЙТ 4
L			
БАЙТ1	БАЙТ 2	БАЙТЗ	БАЙТ 4
Рис. 4.1. Конфигурация флэш-памяти данных.
Как и в рассмотренном выше случае, интерфейс к этой области па-
мяти осуществляется через SFR-регистры. Для хранения содержимого
4-байтной страницы последнего обращения используются 4 регистра
данных EDATA1...4. Для хранения 8-битового адреса страницы, к кото-
рой будет осуществляться доступ, используется регистр EADRL. И на-
конец, ECON — 8-битный регистр управления, в который можно запи-
сать одну из пяти команд доступа к флэш-памяти данных, обеспечиваю-
щих выполнение различных операций — чтения, записи, стирания,
верификации.
Эти регистры перечислены в Табл. 4.1.
-377-
Глава 4. ВСТРОЕННАЯ В МИКРОКОНТРОЛЛЕР ФЛЭШ-ПАМЯТЬ ДАННЫХ
Таблица 4.1. Регистры управления флэш-памятью данных
Название	Адрес	Функция	Значение по умолчанию
ECON	0В9Н	Управляет доступом к 640-байтному про- странству флэш-памяти данных	ООН
EADRL	0С6Н	Содержит адрес страницы пространства флэш-памяти данных (640 байт — 160 адресов страниц, от ООН до 9FH)	ООН
EDATA1...4	0BCH...0BFH	Содержат данные со страницы флэш-памяти данных для записи или после чтения	ООН
Блок-схема регистрового интерфейса к флэш-памяти данных микро-
конвертера приведена на Рис. 4.2.
Рис. 4.2. Блок-схема регистрового интерфейса к флэш-памяти данных
микроконвертера.
-378-
4.2. Флэш-память данных микроконвертера ADuC824 от Analog Devices
ECON — регистр управления флэш-памятью данных
Этот регистр используется в качестве интерпретатора команд; в него
можно записать одну из пяти команд для разрешения различных циклов
чтения, стирания и программирования, как показано в Табл. 4.2.
Таблица 4.2. Команды, активируемые через регистр ECON
Команда	Название	Описание
01Н	Команда чтения	Возвращает 4 байта данных, считываемых в регистры EDATA1...4 со страницы по адресу из EADRL
02Н	Команда записи	4 байта из EDATA1...4 записываются на страницу по ад- ресу из EADRL. Данная команда предполагает, что содержимое предназна- ченной для записи страницы было предварительно стёрто
ОЗН	Команда зарезер- вирована для внутренних целей	Пользователь не должен записывать значение ОЗН в ECON
04Н	Команда верификации	Позволяет пользователю провести верификацию данных, записанных перед этим из EDATA1...4, на страницу по ад- ресу из EADRL. Следующее после этой команды чтение регистра ECON даст ноль, если верификация завершена успешно, и ненулевое значение при несовпадении данных
05Н	Команда стирания	Производит стирание 4-байтной страницы памяти дан- ных по адресу из EADRL
06Н	Команда «Стереть все»	Производит стирание всех 640 байт флэш-памяти дан- ных
07H...0FFH	Резервные команды	Эти команды зарезервированы для использования в сле- дующих моделях
Типовое время программирования/стирания флэш-памяти данных:
•	Стирание всего массива (640 байт)....................2	мс
•	Стирание одной страницы (4 байта)....................2	мс
•	Программирование одной страницы (4 байта).........0.25	мс
•	Чтение страницы (4 байта)................1 командный цикл
Как и в большинстве других способов организации доступа к флэш-па-
мяти, загрузка данных в неё может осуществляться в системе на байтовом
уровне, при этом, разумеется, содержимое флэш-памяти должно быть
предварительно стёрто. Стирание выполняется блоками — в данном слу-
чае 4-байтными страницами.
Типовая последовательность доступа к массиву флэш-памяти данных
микроконвертера включает в себя: установку в регистре EADRL адреса
страницы флэш-памяти, к которой будет осуществляться обращение; за-
грузку данных в регистры EDATA1...4, если предполагается цикл записи во
— 379 —
Глава 4. ВСТРОЕННАЯ В МИКРОКОНТРОЛЛЕР ФЛЭШ-ПАМЯТЬ ДАННЫХ
флэш-память данных (в случае операции чтения, естественно, ничего за-
гружать в EDATA1...4 не нужно); запись управляющего слова в регистр
ECON, которое инициирует одну из команд в соответствии с Табл. 4.2.
После записи управляющего слова в ECON ядро микроконвертера пе-
реходит на работу в холостом режиме, автоматически выходя из него по за-
вершении указанной команды обращения к флэш-памяти данных.
На практике это означает, что, как только вы запишете в ECON инс-
трукцией MOV ту или иную команду записи/стирания, следующая за ней
инструкция не будет выполняться до тех пор, пока запись или стирание
флэш-памяти данных не будут завершены (соответственно через 0.25 или
2 мс). При этом в течение упомянутого промежутка времени ядро не будет
реагировать даже на запросы прерывания, хотя некоторые функции пери-
ферии, как, например, работа счётчиков/таймеров, будут функциониро-
вать в полном объёме.
Отметим, что при поставке с завода партии новых микросхем стирание
всех 640 Б флэш-памяти данных осуществляется ещё на предприятии-из-
готовителе (т. е. во всех ячейках памяти изначально содержится значение
0FFH). Тем не менее рекомендуется перед первым использованием флэш-
памяти данных произвести вызов подпрограммы стирания всего массива
из 640 байт. Впрочем, эта подпрограмма состоит из одной-единственной
команды, загружающей в регистр ECON код 06Н:
MOV	ECON,#06H	/команда стереть все
/длительность 2 мс
Запись во флэш-память, как уже говорилось, осуществляется после
стирания записанной туда ранее информации (т. е. загрузки в соответству-
ющие ячейки памяти значения 0FFH). В силу специфики микроконверте-
ра ADuC824 стирание информации производится одновременно во всех
четырёх байтах задаваемой в регистре EADRL страницы памяти. Следова-
тельно, если требуется изменить содержимое всего одного байта на стра-
нице, оставив три других неизменными, необходимо осуществить следую-
щую последовательность действий: сначала считать данные из флэш-па-
мяти данных в регистры EDATA1...4; затем модифицировать содержимое
регистра, в котором находится подлежащий изменению байт; после этого
стереть содержимое текущей страницы, и, наконец, записать в неё инфор-
мацию из EDATA1...4. Соответственно на ассемблере это выглядит таким
образом:
MOV	EADRLЛОЗН
MOV ECON,#01H
MOV EDATA2,#0F3H
MOV ECON,#05H
MOV ECON,#02H
/устанавливаем указатель адреса страницы
/читаем страницу флэш-памяти данных
/модифицируем байт
/стираем страницу флэш-памяти данных
/записываем страницу во флэш-память данных.
-380-
4.3. Флэш-память данных микроконтроллера AT89S8252 фирмы ATMEL
4.3.	Флэш-память данных микроконтроллера
AT89S8252 фирмы ATMEL
Теперь рассмотрим, как организован интерфейс доступа к флэш-памя-
ти данных у микроконтроллера AT89S8252 фирмы Atmel.
Как вы помните, стандартные х51 могут работать не только с внутрен-
ней, но и с внешней памятью данных, объём которой может достигать
64 КБ. Доступ к этой памяти осуществляется командами MOVX (подробнее
см. первый том данной книги). Многие производители, и Atmel в их числе,
размещают флэш-память данных в адресном пространстве внешней памя-
ти данных. Это означает, что обращение к флэш-памяти такое же, как к
стандартной внешней памяти данных, когда адрес записываемой/считы-
ваемой ячейки заносится в DPTR (или в R0, или в R1), а затем одна из
шести возможных команд MOVX либо пересылает данные из аккумулятора
в выбранную ячейку, либо наоборот.
Рассматриваемая флэш-память, объём которой у AT89S8252 достигает
2 КБ, располагается в младших (0000H...07FFH) адресах адресного про-
странства внешней памяти данных. Необходимо отметить, что она его за-
нимает не полностью, а как бы «квартирует» у законных представителей
внешней памяти данных. Последнее означает, что, загрузив в DPTR адрес
из диапазона (0000H...07FFH), мы командой MOVX можем обратиться как к
ячейке внешней памяти данных (если к микроконтроллеру правильным
образом подключена микросхема внешнего ОЗУ), так и к расположенной
внутри микроконтроллера ячейке флэш-памяти данных с тем же адресом.
Выбор конкретного модуля памяти (внешнего ОЗУ или встроенной флэш-
памяти) осуществляется в соответствии с состоянием бита EEMEN регис-
тра WMCON. Для того чтобы обратиться к флэш-памяти, перед выполне-
нием соответствующей команды MOVX нужно этот бит установить в 1.
Сброс его в 0 задает обращение именно к микросхеме внешнего ОЗУ.
Ещё один бит регистра WMCON, необходимый для организации рабо-
ты с флэш-памятью (точнее, для записи в неё), — это бит EEMWE. Он дол-
жен быть установлен пользователем в 1 перед записью байта во флэш-па-
мять данных, а после завершения записи должен быть сброшен в 0.
Таким образом, чтобы загрузить данные во флэш-память данных, уста-
новите биты EEMEN и EEMWE регистра WMCON в 1, после чего осущес-
твите требуемую пересылку. Обратите внимание: если, начиная с какого-
либо момента, ваша программа достаточно долго не будет осуществлять
обращение к флэш-памяти, Atmel рекомендует сбросить бит EEMWE в 0, а
не держать его всё время во «взведённом» состоянии. Видимо, сброс этого
бита управляет внутренними 12-вольтовыми преобразователями питания,
которые, естественно, лучше не активировать без надобности.
-381-
Глава 4. ВСТРОЕННАЯ В МИКРОКОНТРОЛЛЕР ФЛЭШ-ПАМЯТЬ ДАННЫХ
Сбрасывать EEMEN в 0 нужно только в том случае, если к микроконт-
роллеру подключена внешняя память данных (ОЗУ).
Индикатором завершения записи является флаг RDY/BSY#, находя-
щийся в том же регистре. При начальном старте микроконтроллера он ус-
танавливается в 1. Как только запускается процесс записи байта во флэш-
память данных, флаг автоматически сбрасывается в 0 и вновь устанавлива-
ется в 1, когда запись будет завершена. Таким образом, считывая содержи-
мое WMCON и анализируя состояние бита RDY/BSY#, можно определить
момент окончания записи байта во флэш-память данных.
Чтобы прочитать данные из флэш-памяти данных, установите в 1 толь-
ко EEMEN, после чего осуществите требуемую пересылку. Как и при запи-
си, сбрасывать его в 0 нужно только в том случае, если к микроконтролле-
ру подключена внешняя память данных (ОЗУ).
Рассмотрим подробнее регистр WMCON микроконтроллера.
WMCON — регистр управления флэш-памяти и сторожевого таймера
• Адрес SFR..............................................096Н
• Значение по включению питания...........................02Н
• Адресация отдельных битов.......................отсутствует
7	6	5	4	3	2	1	О
PS2	PS1	PS0	EEMWE	EEMEN	DPS	RDY/BSY#	WDTEN
Таблица 4.3. Назначение битов в WMCON
Бит	Название	Описание			
7 6 5	PS2 PSI PSO	Биты делителя времени пересброса контроллера сигналом от таймера-счётчика WDT. Соотношение между значениями битов и временем пересброса:			
		PS2	PS1	PS0	Время пересброса [мс]
		0	0	0	16
		0	0	1	32
		0	1	0	64
		0	1	1	128
		1	0	0	256
		1	0	1	512
		1	1	0	1024
		1	1	1	2048
-382-
4.4. Пример использования флэш-памяти данных МК AT89S8252 фирмы ATMEL
(продолжение)
Бит	Название	Описание
4	EEMWE	Бит разрешения записи во флэш-память данных. Должен быть установлен в 1 перед записью байта во флэш-память дан- ных командой MOVX. После завершения записи должен быть сброшен в 0
3	EEMEN	Бит разрешения доступа к флэш-памяти данных. Когда бит установлен в 1 и адрес памяти лежит в диапазоне от 000Н до 7FFH, инструкция MOVX обеспечивает обращение к флэш-памяти дан- ных, расположенной на кристалле. Когда бит сброшен в 0, вне зависи- мости от адреса происходит обращение к внешней памяти данных
2	DPS	Бит выбора указателя DPTR. Если бит сброшен в 0, то активен основной указатель DPTR, располо- женный в адресах 082Н, 083Н. Если бит установлен в 1, то активен дополнительный указатель DPTR1, расположенный в адресах 084Н, 085Н
1	RDY/ BSY#	При чтении — флаг, индицирующий завершение записи в ячейку флэш- памяти данных. Пока запись не завершена, он сброшен в 0 и автомати- чески устанавливается в 1, как только запись завершается. При записи — бит сброса содержимого счётчика сторожевого таймера. Установка его пользовательской программой в 1 сбрасывает сторожевой таймер, после чего бит автоматически устанавливается в 0 в следующем машинном цикле
0	WDTEN	Бит включения/выключения сторожевого таймера (0 — выключен)
Отметим, что запись во флэш-память занимает примерно 2.5 мс. Пока
запись не закончена, флаг RDY/BSY# в регистре WMCON будет сброшен.
Как только он установится в 1, это значит, что текущий цикл записи во
флэш-память данных завершён и можно осуществлять следующую запись.
Следует также отметить, что, пока запись во флэш-память не заверше-
на, попытка считать байт по записываемому адресу даёт значение, компле-
ментарное записываемому. Как только запись окончена, считывание даёт
правильное значение.
4.4.	Пример использования флэш-памяти
данных MKAT89S8252
фирмы ATMEL
Теперь рассмотрим обещанный пример, где использование флэш-памя-
ти данных позволяет наделить систему новой полезной функцией. Эта
функция (не удивляйтесь) — устройство защиты от... недобросовестного
дилера.
-383-
Глава 4. ВСТРОЕННАЯ В МИКРОКОНТРОЛЛЕР ФЛЭШ-ПАМЯТЬ ДАННЫХ
Как ни удивительно, но развитие системы дистрибьюции заставляет
задумываться о защите своих прав на интеллектуальную собственность не
только программистов, всегда озабоченных этой проблемой, но и разра-
ботчиков «железа». В самом деле, отдавая созданное изделие на реализа-
цию дилеру, вы имеете в качестве гарантий в лучшем случае порядочность
вашего партнера, а в худшем — лишь договор, обращение в суд с которым
отнюдь не гарантирует положительного решения. Так что, отдавая создан-
ные вами дорогостоящие продукты на реализацию в дилерскую сеть (осо-
бенно в другие регионы), неплохо бы снабдить их каким-либо механиз-
мом, дополнительно страхующим вас от того, что тот или иной партнёр
попросту «кинет» вас. И хотя это происходит не так уж часто, но бережёно-
го, как говорится, и Бог бережёт. К тому же замок — он ведь от честного
человека, чтобы не вводить его в ненужный соблазн...
Теперь собственно о защите, точнее, о том варианте, который был
мной реализован в одном из изделий. Сразу оговорюсь: для его реализации
в составе изделия должен присутствовать микроконтроллер, и созданная
защита — некое дополнение к его основной программе. Для изделий без
микроконтроллера всё приводимое ниже ценности не имеет.
Первое, что мне посоветовали в процессе обмена идеями по данному
вопросу, — прошить в микроконтроллер демоверсию основной програм-
мы, т. е. программу, так или иначе функционально урезанную в сравнении
с полной версией, а после окончательного завершения финансовых взаи-
моотношений (читай: после 100%-ной оплаты изделия) перепрошить в
контроллер вышеупомянутую полную версию. (То есть написать програм-
мку, с помощью которой дилер может самостоятельно, уже без вашего
присутствия, перепрограммировать микроконтроллер программой, кото-
рую вы ему перешлёте по e-mail после оплаты.) Для программирования,
естественно, должен использоваться компьютер и какой-либо из его пор-
тов, например COM-порт. Реализовать всё это несложно, многие контрол-
леры имеют встроенный механизм перепрограммирования из пользова-
тельской программы.
На первый взгляд идея, конечно, красивая. Красота её заключается в
том, что вы реализуете одну из нечасто используемых возможностей мик-
роконтроллеров. Да и реализовать её — это вам не «бегущие огни» на мик-
роконтроллере сваять, что по силам любому, кто хоть что-то в микроконт-
роллерах понимает. Такая «примочка» — это уже высший пилотаж в мик-
роконтроллерных изысках, гарантирующий греющее душу уважение со
стороны разработчиков-профессионалов.
Но давайте отвлечёмся от приятных мыслей об уважительных взглядах
коллег и подумаем о том, насколько при подобной реализации ваш про-
граммный продукт защищён от несанкционированного использования.
Думаю, вряд ли кто будет спорить с тем, что в рассмотренном случае сте-
— 384—
4.4. Пример использования флэш-памяти данных МК AT89S8252 фирмы ATMEL.
пень защиты невысока. Кто-то, помимо вас, будет иметь файл с работаю-
щими кодами. Да, информацию в нем можно зашифровать, а при пере-
программировании сделать обратное преобразование. Но любой опытный
программист скажет вам, что разобраться с алгоритмом расшифровки при
наличии программы, его реализующей, — вопрос времени, причём гораз-
до меньшего, чем вы предполагаете.
Можно пойти и другим путём. Во многих микроконтроллерах есть энер-
гонезависимое ОЗУ, или флэш-память данных микроконтроллера. В одной
из её ячеек должно храниться число, которое и определяет, должен ли мик-
роконтроллер исполнять полную версию своей программы или какой-либо
из её урезанных демовариантов. Снятием защиты является изменение зна-
чения этого числа, оно должно быть проведено микроконтроллером по со-
ответствующей команде извне. Например, после получения кода (опреде-
ленной последовательности заранее заданных чисел) с того же СОМ-порта.
Этот вариант гораздо лучше с точки зрения защищённости программы
вашего изделия. Но и здесь не всё безукоризненно. Если интерфейс связи
с компьютером в вашем изделии присутствовал изначально, т. е. до того,
как вы начали думать о реализации подобной защиты, то всё в порядке,
используйте этот интерфейс для её снятия. Но если ваше изделие по свое-
му назначению вовсе не требует обмена с компьютером, то встраивание в
него даже такого простого интерфейса, как RS-232 (например, на
МАХ202) с необходимыми разъёмами, — это напрасная трата денег. Ко-
нечно, если речь идёт об одном изделии, то лишние 200...300 рублей не в
счёт. А если речь о десятках или сотнях изделий? Тогда эти дополнитель-
ные 10 долларов выльются вам в потерю сотен, если не тысяч долларов.
Альтернативой здесь может быть использование имеющихся в изделии
аппаратных средств. Если в нем есть хотя бы одна пользовательская кноп-
ка и хотя бы трёхразрядный семисегментный знакосинтезирующий инди-
катор, то этих ресурсов уже достаточно. По крайней мере для реализации
описываемого ниже алгоритма защиты.
Внешне работа механизма защиты выглядит так. При включении изде-
лия на его индикаторе в первый момент появится число, значение которого
с каждым последующим включением будет уменьшаться на 1. Это — счёт-
чик числа включений, имеющихся в распоряжении дилера для демонстра-
ции изделия потенциальным покупателям. Начальное значение счётчика
определяется вами — вы можете предоставить дилеру возможность вклю-
чить прибор и полноценно поработать с ним 10, 20, 50 или 250 раз.
Через 1...2 с после появления на индикаторе упомянутое число пропа-
дёт, и изделие начнёт работать в полнофункциональном режиме вплоть до
своего выключения. При последующем включении на индикаторе снова в
течение первых 1...2 с отобразится значение счётчика числа включений,
оно, как отмечалось, будет на 1 меньше, чем в предыдущем случае. И так
Глава 4. ВСТРОЕННАЯ В МИКРОКОНТРОЛЛЕР ФЛЭШ-ПАМЯТЬ ДАННЫХ
процедура включения будет повторяться до тех пор, пока счётчик числа
включений не обнулится.
Как только значение счётчика дойдет до 0, функционирование изделия
изменится — оно будет по включении «висеть», отображая на индикаторе
нули во всех разрядах и никак не реагируя на нажатие кнопок управления.
Это будет свидетельствовать о полном использовании дилером отпущен-
ных ему возможностей и о необходимости либо вернуть изделие вам, либо
оплатить его и получить от вас информацию о том, как снять защиту.
Снятие описываемой защиты происходит следующим образом. Вы со-
общаете дилеру два числа (ключа) из диапазона от 1 до 252. Пусть для ка-
кого-либо конкретного изделия, например, снимающими защиту ключа-
ми будут числа 87 и 143. Запомнив эти числа, дилер должен проделать сле-
дующую последовательность действий.
Сначала нужно нажать упомянутую кнопку (в моём изделии она вы-
полнена в виде курка на рукоятке, поэтому далее я буду именовать её кур-
ком) и, не отпуская курка, включить питание изделия. Как только изделие
включится, на его индикаторе отобразится число ООО, затем, спустя секун-
ду — 001, ещё через секунду — 002 и т. д.
•	Продолжая удерживать курок нажатым, необходимо дождаться по-
явления на индикаторе первого из указанных выше чисел, 087. Как
только оно появится, нужно отпустить курок. Кратковременное по-
гасание цифры 087 на индикаторе и её восстановление свидетельс-
твуют о том, что микроконтроллер принял первое число (первый
ключ) и сравнил его с хранящимся в его памяти.
•	Далее значение описываемого счётчика секунд (не путать со счётчи-
ком числа включений!) продолжит расти (088, 089, 090 и т. д.), и нуж-
но дождаться, когда на индикаторе появится второе из заданных чи-
сел. С его появлением необходимо нажать курок и удерживать его в
течение 3...5 с, после чего его можно будет окончательно отпустить.
В момент нажатия курка отображаемая цифра (это должно быть 143)
кратковременно погаснет, затем снова восстановится, как и в преды-
дущем случае. Это будет свидетельствовать о том, что микроконт-
роллер принял второй ключ и сравнил его с имеющимся в памяти.
Если оба ключа введены верно, то после того, как счётчик секунд до-
считает до 255, его значение пропадёт с экрана, и изделие перейдёт в
нормальный режим работы. И далее при всех последующих включе-
ниях оно будет сразу стартовать в нормальный режим, без каких-ли-
бо счётчиков, как будто никакой защиты в изделии и не было.
Если ключи введены неправильно, изделие «зависнет», отображая на
индикаторе двойки во всех разрядах. Это будет свидетельствовать о том,
что снять защиту не удалось — или ключи были неверными, или отпуска-
ние/нажатие курка были несвоевременными.
— 386 —
4.4. Пример использования флэш-памяти данных МК AT89S8252 фирмы ATMEL.
Несомненным преимуществом такой системы защиты является её
универсальность — она может быть встроена в сотни приборов, от прибора
к прибору будут меняться лишь ключи. Поскольку все пересылки данных
происходят внутри микроконтроллера (флэш-память данных ОБЯЗА-
ТЕЛЬНО должна быть внутренней!), у пирата нет никакой возможности
контролировать пересылки данных и перехватить момент сравнения вве-
дённого ключа с хранящимся в памяти, когда можно было бы узнать его
правильное значение. Вариант перебора всех возможностей почти нереа-
лен — число возможных комбинаций свыше 32 тысяч, на проверку каждой
нужно почти пять минут, в течение 8-часового рабочего дня можно пере-
брать едва ли сотню комбинаций... Даже знание алгоритма не поможет
взломщику программы — нужны конкретные значения ключей, а они си-
дят во внутренней памяти программ микроконтроллера, под битами защи-
ты (естественно, если вы не забудете их установить).
Теперь о том, как прописывается во флэш-память данных информация
о количестве предоставленных дилеру возможностей включить изделие и
полноценно поработать с ним. Для этого желательно иметь внутри изде-
лия кнопку, недоступную пользователю. Вы нажимаете эту кнопку перед
включением питания и, удерживая её, включаете питание. На экране отоб-
ражается текущее значение ячейки, в которую будет записано количество
допустимых включений изделия. Как только кнопка будет отпущена, чис-
ло, соответствующее количеству возможных запусков, загружается в упо-
мянутую ячейку, и начнётся описанный выше старт с отображением и
уменьшением этого числа.
Можно обойтись и без дополнительной кнопки (более того, это даже
лучше). Вместо нажатия на кнопку можно поддерживать нужный потен-
циал на выбранном выводе при помощи щупа, соединённого с общим
проводом (если указанный вывод через резистор «подтянут» к логической
единице), или с плюсом питания (если вывод через резистор «сидит» на
земле). При этом достигается тот же результат, но в распоряжении зло-
умышленника отсутствует кнопка, при помощи которой можно и без ва-
шего ведома добавить ещё 10 (20, 50, 250) возможностей использовать ва-
ше изделие.
Теперь о том, как устроена программа защиты (её блок-схема приведе-
на на Рис. 4.3).
•	В ячейке 0 хранится количество возможных запусков. Если их коли-
чество равно 0, это свидетельствует о полном использовании диле-
ром отпущенных ему возможностей. 1 свидетельствует о наличии
ещё одной возможности включения, 2 — о наличии двух возможнос-
тей и т. д. вплоть до установленного вами максимума (но он не дол-
жен превышать 252). Если в ячейке 0 хранится число 254, то это ин-
-387-
Глава 4. ВСТРОЕННАЯ В МИКРОКОНТРОЛЛЕР ФЛЭШ-ПАМЯТЬ ДАННЫХ
дицирует, что защита снята и микроконтроллер сразу должен
переходить к нормальному исполнению основной программы.
•	В ячейке «счётчик» хранится значение счётчика секунд, отображае-
мого на индикаторе в процессе снятия защиты.
•	В ячейке «признак» хранится число, отражающее результаты сравне-
ния вводимых ключей с хранимыми в памяти программ эталонами.
Если значение ячейки «признак» равно ОААН, то оба ключа введены
верно; если — ОАН, то введён только первый ключ, и введён верно;
если — 05Н, то один из ключей введён неверно.
•	Chislol и Chislo2 — константы, хранимые в памяти программ, они
являются правильными для данного изделия значениями вводимых
ключей.
•	«Кнопка» и «курок» — однобитные порты ввода микроконтроллера,
в рассматриваемом случае это две линии порта Р1 микроконтролле-
ра AT89S8252 фирмы Atmel (например, Р1.2 и Р1.5, возможны и лю-
бые другие варианты). Через 20-килоомные резисторы (Рис. 4.4) они
подтянуты к потенциалу питания, нажатие же на кнопку или на ку-
рок сажает соответствующую линию порта на землю. Как отмеча-
лось, физически роль кнопки может выполнять заземлённый щуп,
нажатием является касание щупом вывода Р1.5.
Текст программы, написанной для AT89S8252, приведён в этом разде-
ле. В качестве индикатора в изделии используется индикатор НТ1610
(см. первый том, стр. 95), подпрограммы INDVIV и UNPKQ описаны там
же, на стр. 99. Подпрограммы READMEMO и WRMEM0 осуществляют чтение
числа из флэш-памяти программ (флэш-ОЗУ) и запись его во флэш-ОЗУ
соответственно.
При отладке программы я неожиданно столкнулся с неприятным фак-
том. Написанная и оттранслированная, она работала в основном правиль-
но, но в некоторых случаях (примерно в 1 из 5) количество включений,
имеющихся в распоряжении дилера для демонстрации изделия потенци-
альным покупателям, явно сбоило (т. е. за два включения до текущего их
оставалось, например, 17, при предыдущем включении — 16, а при теку-
щем — не 15, а 252). Какой-либо системы в этих сбоях обнаружить мне не
удалось, тем более что упомянутые READMEMO и WRMEM0 в основной про-
грамме работали с флэш-ОЗУ безукоризненно. Повозившись с этим глю-
ком два дня, я предположил, что флэш-ОЗУ требует для выхода на нор-
мальный режим гораздо больше времени, чем те микросекунды, которые
требуются программе для того, чтобы дойти от первой команды до первого
обращения к этой памяти, и поставил перед этим обращением секундную
задержку. Сбои прекратились.
— 388 —
4,4, Пример использования флэш-памяти данных МК AT89S8252 фирмы ATMEL
Рис. 4.3. Блок-схема программы защиты.
389
Глава 4. ВСТРОЕННАЯ В МИКРОКОНТРОЛЛЕР ФЛЭШ-ПАМЯТЬ ДАННЫХ
Рис. 4.4. Фрагмент принципиальной схемы изделия с элементами, участвующими
в схеме защиты.
В явном виде в документации на AT89S8252 даже каких-либо намёков
о необходимости подобной задержки я не увидел. И на старуху бывает про-
руха...
Каких-либо иных особенностей, требующих отдельного описания,
программа не имеет. Отмечу, что её необходимо транслировать для каждо-
го из защищаемых с её помощью изделий, устанавливая в каждом случае
свои значения для констант Chislol и Chislo2.
Программа защиты
CHISLO1	• EQU	012	/ПЕРВЫЙ КЛЮЧ
CHISLO2	• EQU	022	/ВТОРОЙ КЛЮЧ
AD00	• EQU	20H	/ОЗУ ЭКРАННОЙ ОБЛАСТИ ИНДИКАТОРА
COUNT	• EQU	ЗОН	/ОДНОБАЙТНЫЙ СЧЁТЧИК СЕКУНД ДЛЯ СНЯТИЯ ЗАЩИТЫ
PRIZN	• EQU	31H	/ОДНОБАЙТНЫЙ ПРИЗНАК СОВПАДЕНИЯ ВВЕДЕННЫХ ЧИСЕЛ
			/С КЛЮЧАМИ
KUROK	• EQU	Pl .2	
KNOPKA	• EQU	Pl. 5	
DATIND	• EQU	P1.0	
CLKIND	• EQU	Pl.l	
USER	• EQU	21	/ЧИСЛО ДОПУСТИМЫХ ДЕМОВКЛЮЧЕНИЙ
-39G-
4.4. Пример использования флэш-памяти данных МК AT89S8252 фирмы ATMEL
WMCON JACHO	.EQU • EQU	096H 001H	/РЕГИСТР ДЛЯ РАБОТЫ С ФЛЭШ-ОЗУ /ЯЧЕЙКА ФЛЭШКИ, КУДА ПИШЕТСЯ СЧЁТЧИК ДЕМОПУСКОВ
.ORG		0	
WORKOl:			
	MOV	SP,#ASTK	
	MOV	P3,#11111111B	
	MOV	pi Л11111111В	
/СТАРТ -	С ПРОВЕРКИ НАЖАТИЯ КНОПКИ		
LL252:			
	LCALL	DELIS	
	MOV	C,KNOPKA	
	JC	LSI	/ЕСЛИ НЕ НАЖАТА, ПРОВЕРЯТЬ КУРОК
	LCALL	DEL20	
	MOV	C,KNOPKA	
	JC	LSI	/ЕСЛИ НЕ НАЖАТА, ПРОВЕРЯТЬ КУРОК
/СЧИТАТЬ	БАЙТ ИЗ	ЯЧЕЙКИ 0 ФЛЭП1-	-ПАМЯТИ
•	LCALL	READMEMO	/А <- (ЯЧЕЙКА 0)
	MOV	T_IZM,A	
	MOV	T_IZM+1,#O	
	MOV	R0,#AD00+0	
	MOV	R1,#T_IZM	
	LCALL	UNPKQ	/В AD00+0..3 - ЧИСЛО ИЗ ЯЧЕЙКИ 0
	MOV	A,#USER	;#USER -> (ЯЧЕЙКА 0)
	LCALL	WRMEMO	
	MOV	T_IZM,#USER	
	MOV	T_IZM+1,#O	
	MOV	R0,#AD00+4	
	MOV	R1,#T_IZM	
	LCALL	UNPKQ	/В AD00+4..7 - ЧИСЛО USER
LL251:			
	LCALL	INDVIV	/ОТОБРАЗИМ НА ИНДИКАТОРЕ НТ1610
	LCALL	DELIS	/В ТЕЧЕНИЕ 1 СЕКУНДЫ
	MOV	C,KNOPKA	
	JNC	LL251	/ЕСЛИ НАЖАТА, ЖДАТЬ ОТПУСКАНИЯ
	SJMP	LSI	/НА ПРОВЕРКУ КУРКА, КАК ТОЛЬКО ОТПУСТЯТ КНОПКУ
/ПРОВЕРКА НАЖАТИЯ КУРКА
LSI:	MOV C,KUROK
-391-
Глава 4. ВСТРОЕННАЯ В МИКРОКОНТРОЛЛЕР ФЛЭШ-ПАМЯТЬ ДАННЫХ
	JC LCALL MOV JNC	LS2 DEL20 C,KUROK LS8	/ЕСЛИ HE НАЖАТ, ПРОВЕРЯТЬ ЧИСЛО ВО ФЛЭШКЕ /ЕСЛИ НАЖАТ, НА ЦИКЛ ЗАЩИТЫ
/ЭТО	ЕСЛИ ПРИ СТАРТЕ И КУРОК		НЕ НАЖАТ
LS2:	LCALL	DELIS	
	LCALL	READMEMO	/А <- (ЯЧЕЙКА 0)
	CJNE	A,#254,LS3	
	SJMP	LS5	/НА НОРМ. ИСП. ПРОГРАММЫ, ЕСЛИ (ЯЧЕЙКА 0)=254
LS3:	JZ	LS6	/ЕСЛИ 0 - ЗАВИСНУТЬ
LS4:	DEC	A	
	MOV	B,A	
	LCALL	WRMEMO	/DEC (ЯЧЕЙКА 0)
	MOV	A,В	
	MOV	T_IZM,A	
	MOV	T_IZM+1,#O	
	MOV	R0,#AD00+0	
	MOV	R1,#T_IZM	
	LCALL	UNPKQ	/В AD00+0..3 - ЧИСЛО USER-1
	LCALL	ANULAD4	/В AD00+4..7 - КОДЫ 0FH (ПРОБЕЛЫ)
	LCALL	INDVIV	/ОТОБРАЗИМ
	LCALL	DELIS	/В ТЕЧЕНИЕ 1 СЕКУНДЫ
LS5:	LJMP	START.OS	/НА НОРМАЛЬНЫЙ СТАРТ
/ЗАЦИКЛИВАНИЕ			
LS6:	MOV	АД0	
LS60:	MOV	AD00+0,A	
	MOV	AD00+l,A	
	MOV	AD00+2,A	
	MOV	AD00+3,A	
	MOV	AD00+4,A	
	MOV	AD00+5,A	
	MOV	AD00+6,A	
	MOV	AD00+7,A	/В AD00+0..3 - ВСЕ НУЛИ
LS7:	LCALL	INDVIV	/ОТОБРАЗИМ
	LCALL	DELIS	/В ТЕЧЕНИЕ 1 СЕКУНДЫ
	SJMP	LS7	/НА ЗАЦИКЛИВАНИЕ
/ЦИКЛ	ЗАЩИТЫ		
LS8:	MOV	PRIZN,#0	
	MOV	COUNT,#1	
LS9:	MOV	T_IZM,COUNT	
—392-
4.4. Пример использования флэш-памяти данных МК AT89S8252 фирмы ATMEL.
	MOV MOV MOV LCALL LCALL LCALL LCALL	T_IZM+l,#0 RO,#AD00+0 R1,#T_IZM UNPKQ ANULAD4 INDVIV DEL05S	/В AD00+0..3 - СЧЁТЧИК СЕКУНД /ОТОБРАЗИМ /В ТЕЧЕНИЕ 0.5 СЕКУНДЫ
/ПРОВЕРКИ БАЙТА		ПРИЗНАКА	
/	MOV	A,PRIZN	
	CJNE	A,#0AAH,LS10	
	SJMP	LS13	/ЕСЛИ ОААН - НА LS13
LS10:	CJNE	A,#O5H,LS11	
	SJMP	LS13	/ЕСЛИ 05Н - НА LS13
LS11:	CJNE	A,#0AH,LS12	
	SJMP	LS17	/ЕСЛИ ОАН - НА ПРОВЕРКУ РАВЕНСТВА С ЧИСЛОМ 2
LS12:	MOV	C,KUROK	
	JNC	LS13	/ЕСЛИ НАЖАТ, НА LS13
	LCALL	DEL20	
	MOV	C,KUROK	
	JC	LS22	/ЕСЛИ НЕ НАЖАТ, НА ПРОВЕРКУ РАВЕНСТВА С ЧИСЛОМ 1
/ВЫХОД Ис	1 ПРОВЕРОК НА РАВЕНСТВО		С ЧИСЛАМИ 1 И 2
LS13:	LCALL	DEL05S	/ЗАДЕРЖКА 0.5 С
	MOV	A,COUNT	
	INC	A	
	MOV	COUNT,A	
	JNZ	LS9	/ЕСЛИ НЕ ДОСЧИТАЛИ ДО 256, НА LS9
/СЧЁТЧИК	РАВЕН 0	, РЕЗЕРВ ДЕМОВЕРСИЙ ИСЧЕРПАН	
LS14:	MOV	A,PRIZN	
	CJNE	A,#0AAH,LS16	/ЕСЛИ ПРИЗНАК НЕ ОААН, ЗАЦИКЛИВАНИЕ С ДВОЙКАМИ
LS15:	MOV	A,#254	/254 -> (ЯЧЕЙКА 0)
	LCALL	WRMEMO	
	SJMP	LS5	/НА НОРМАЛЬНЫЙ СТАРТ
LS16:	MOV	A,#2	/ДВОЙКИ
	SJMP	LS60	/ЗАЦИКЛИВАЕМСЯ
/СРАВНЕНИЕ ПЕРВОГО ВВЕДЕННОГО ЧИСЛА С ПЕРВЫМ КЛЮЧОМ			
LS22:	MOV	AD00+8,AD00+0	
	MOV	ADOO+9,AD00+1	
	MOV	AD00+10,AD00+2	
-393
Глава 4. ВСТРОЕННАЯ В МИКРОКОНТРОЛЛЕР ФЛЭШ-ПАМЯТЬ ДАННЫХ
MOV	AD00+11,AD00+3 /СОХРАНИЛИ AD00+0..3 В AD00+8.	.11
MOV	AD00+0,#0FH	
MOV	AD00+1, #0FH	
MOV	AD00+2,#0FH	
MOV	AD00+3,#0FH	/ПОГАСИЛИ ADO0 + 0..3	
LCALL	INDVIV	/ОТОБРАЗИМ	
LCALL	DELO5S	/В ТЕЧЕНИЕ 0.5 СЕКУНДЫ	
MOV	AD00+0,AD00+8	
MOV	AD00+1,AD00+9	
MOV	AD00+2,AD00+10	
MOV	AD00+3,AD00+11 /ВОССТАНОВИЛИ AD00+0..3 ИЗ AD00+8..11	
MOV	A,COUNT	
CLR	C	
SUBB	A,#CHISLO1	/СРАВНИМ COUNT С ЧИСЛОМ 1	
JZ	LS24	/ЕСЛИ РАВНЫ - HA LS24	
LS23:	MOV	PRIZN,#05Н	/PRIZN СДЕЛАТЬ РАВНЫМ 05Н	
SJMP	LS13	/НА LS13	
LS24:	MOV	PRIZN,#0AH	/PRIZN СДЕЛАТЬ РАВНЫМ ОАН	
SJMP	LS13	/НА LS13	
;СРАВНЕНИЕ ВТОРОГО ВВЕДЁННОГО ЧИСЛА СО ВТОРЫМ КЛЮЧОМ
LS17:	MOV	C,KUROK
	JC	LS13	/ЕСЛИ HE НАЖАТ, HA LS13
	LCALL	DEL2 0
	MOV	C,KUROK
	JC	LS13	/ЕСЛИ HE НАЖАТ, HA LS13
LS19:	MOV	AD00+8,AD00+0
	MOV	AD00+9,AD00+1
	MOV	AD00+10,AD00+2
	MOV	AD00+11,AD00+3 /СОХРАНИЛИ AD00+0..3 В AD00+8..11
	MOV	AD00+0,#0FH
	MOV	AD00+l,#0FH
	MOV	AD00+2,#0FH
	MOV	AD00+3,#0FH	/ПОГАСИЛИ AD00+0..3
	LCALL	INDVIV	/ОТОБРАЗИМ
	LCALL	DEL05S	/В ТЕЧЕНИЕ 0.5 СЕКУНДЫ
	MOV	AD00+0,AD00+8
	MOV	AD00+1,AD00+9
	MOV	AD00+2,AD00+10
	MOV	AD00+3,AD00+11 /ВОССТАНОВИЛИ AD00+0..3 ИЗ AD00+8..11
	MOV	A,COUNT
	CLR	C
	SUBB	A,#CHISLO2	/СРАВНИМ COUNT С ЧИСЛОМ 2
	JZ	LS21	/ЕСЛИ РАВНЫ - HA LS21
LS20:	MOV	PRIZN,#05Н	/PRIZN СДЕЛАТЬ РАВНЫМ 05Н
394-
4.4. Пример использования флэш-памяти данных МК AT89S8252 фирмы ATMEL
LJMP	LS13	/НА LSI3
LS21:	MOV PRIZN,#OAAH /PRIZN СДЕЛАТЬ РАВНЫМ ОААН
LJMP	LS13	;НА LS13
/ДАЛЬШЕ ЖДЙМ ОТПУСКАНИЯ КУРКА И СТАРТ НОРМАЛЬНОЙ ОСНОВНОЙ ПРОГРАММЫ
START_OS:
LCALL	INDVIV	/ОТОБРАЗИМ
LCALL	DELIS	/В ТЕЧЕНИЕ	1 СЕКУНДЫ
MOV	С,KUROK
JNC	STARTjDS	/ЕСЛИ НАЖАТА,	ЖДАТЬ	ОТПУСКАНИЯ
LJMP	WORK
/ПОДПРОГРАММЫ
READMEMO:
MOV	DPTR,#JACHO	/ЧИТАЕМ ИЗ JACHO
MOV WMCON,#00001010B
NOP
LCALL READ	/РЕЗУЛЬТАТ В АККУМУЛЯТОРЕ
NOP
MOV wmcon,#ooooooiob
RET
READ:
MOVX A,@DPTR
RET
/БЫЛО ПРИ ОТЛАДКЕ С ВНУТРЕННИМ ОЗУ
WRMEM0:
MOV	DPTR,#JACHO	/ПИШЕМ В JACHO
MOV wmcon,#ooooioiob
NOP
LCALL WRITE
NOP
MOV wmcon,#ooooooiob
RET
WRITE:
MOV	WMCON,#00011010B
MOVX	@DPTR,A
LOOP:
MOV	A,WMCON
ANL	A,#00000010B
JZ	LOOP
MOV	wmcon,#ooooioiob
-395-
Глава 4. ВСТРОЕННАЯ В МИКРОКОНТРОЛЛЕР ФЛЭШ-ПАМЯТЬ ДАННЫХ
/	RET			
DEL20:			;ЗАДЕРЖКА	20 мс
	MOV	R1,#OFDH		
LPEX:	MOV	R2,#26H		
LPIN:	DJNZ	R2,LPIN		
	DJNZ	R1,LPEX		
9	RET			
DEL05S:			;ЗАДЕРЖКА	500 мс
	ACALL	DEL02S		
	ACALL	DELO2S		
	ACALL	DEL01S		
	RET			
DEL02S:				
	ACALL	DEL20		
	ACALL	DEL20		
	ACALL	DEL20		
	ACALL	DEL20		
	ACALL	DEL20		
DEL01S:				
	ACALL	DEL20		
	ACALL	DEL20		
	ACALL	DEL20		
	ACALL	DEL20		
	ACALL	DEL20		
	RET			
DEL5S:				
	ACALL	DEL05S		
	ACALL	DEL05S		
	ACALL	DELO5S		
	ACALL	DEL05S		
	ACALL	DELO5S		
	ACALL	DELO5S		
DEL2S:				
	ACALL	DELO5S		
	ACALL	DELO5S		
DELIS:				
	ACALL	DEL05S		
	ACALL	DELO5S		
	RET			
-3%-
4.5. Краткие выводы
WORK:	;ДАЛЬШЕ ИДЁТ ПРОГРАММА ДЛЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ИЗДЕЛИЯ
;В ПОЛНОМ ОБЪЁМЕ
Очевидно, что аналогичный алгоритм может быть легко реализован и
на любом другом микроконтроллере.
Добавлю, что программа может быть модифицирована и под три вво-
димых ключа, при этом число возможных комбинаций вырастет ещё на
полтора порядка. Но в подавляющем большинстве практических случаев и
двух ключей оказывается вполне достаточно.
4.5. Краткие выводы
Итак, мы познакомились с встроенной в микроконтроллеры электри-
чески стираемой флэш-памятъю данных, В отличие от памяти программ и
оперативной памяти данных, единых для всех микроконтроллеров семейс-
тва х51, флэш-память данных у них организована по-разному. Иными сло-
вами, хотя во всех случаях она физически размещена внутри микросхемы,
доступ к ней у различных контроллеров также различен.
В одном случае он осуществляется исключительно с помощью регист-
ров специальных функций (SFR). Типичными представителями такой ор-
ганизации являются микроконвертеры от Analog Devices. Они содержат 640
байт флэш-памяти данных, организованных в 160 4-байтных страниц. Для
хранения содержимого 4-байтной страницы последнего обращения ис-
пользуются 4 регистра данных EDATA1...4. Для хранения 8-битного адреса
страницы, к которой будет осуществляться доступ, используется регистр
EADRL. И наконец, ECON — 8-битный регистр управления, в который
можно записать одну из пяти команд доступа к флэш-памяти данных,
обеспечивающих выполнение различных операций, таких как чтение, за-
пись, стирание, верификация.
В другом случае флэш-память данных располагают в адресном про-
странстве внешней памяти данных. Это означает, что обращение к флэш-
памяти такое же, как к стандартной внешней памяти данных, когда адрес
записываемой/читаемой ячейки заносится в DPTR (или в R0, или в R1), а
затем одна из шести возможных команд MOVX либо пересылает данные из
аккумулятора в выбранную ячейку, либо наоборот. Примером такой адре-
сации флэш-памяти данных являются многие микроконтроллеры фирмы
Atmel.
Рассматриваемая флэш-память, объём которой, например, у
AT89S8252 достигает 2 КБ, располагается в младших (0000H...07FFH) ад-
ресах адресного пространства внешней памяти данных. Она его занимает
не полностью, а делит с внешней памятью данных. Последнее означает,
что, загрузив в DPTR адрес из диапазона (0000H...07FFH), мы командой
-Ж-
Глава 4. ВСТРОЕННАЯ В МИКРОКОНТРОЛЛЕР ФЛЭШ-ПАМЯТЬ ДАННЫХ
MOVX можем обратиться как к ячейке внешней памяти данных (если к
микроконтроллеру правильным образом подключена микросхема вне-
шнего ОЗУ), так и к расположенной внутри микроконтроллера ячейке
флэш-памяти данных с тем же адресом. Выбор конкретного модуля памя-
ти (внешнего ОЗУ или встроенной флэш-памяти) осуществляется в соот-
ветствии с состоянием бита EEMEN регистра WMCON. Для того чтобы
обратиться к флэш-памяти, перед выполнением соответствующей коман-
ды MOVX нужно этот бит установить в 1. Сброс его в 0 задает обращение
именно к микросхеме внешнего ОЗУ.
Ещё один бит регистра WMCON, необходимый для организации рабо-
ты с флэш-памятью (точнее, для записи в неё), — это бит EEMWE. Он дол-
жен быть установлен пользователем в 1 перед записью байта во флэш-па-
мять данных, а после завершения записи должен быть сброшен в 0.
Таким образом, чтобы загрузить данные во флэш-память данных, уста-
новите биты EEMEN и EEMWE регистра WMCON в 1, после чего осущес-
твите требуемую пересылку. Обратите внимание: если, начиная с какого-
либо момента, ваша программа достаточно долго не будет осуществлять
обращение к флэш-памяти, Atmel рекомендует сбросить бит EEMWE в 0, а
не держать его всё время во «взведённом» состоянии.
Сбрасывать EEMEN в 0 нужно только в том случае, если к микроконт-
роллеру подключена внешняя память данных.
Индикатором завершения записи является флаг RDY/BSY#, находя-
щийся в том же регистре. При начальном старте микроконтроллера он ус-
тановлен в 1. Как только запускается процесс записи байта во флэш-па-
мять данных, этот флаг автоматически сбрасывается в 0 и вновь устанавли-
вается в 1, когда запись будет завершена. Таким образом, считывая
содержимое WMCON и анализируя состояние бита RDY/BSY#, можно оп-
ределять момент окончания записи байта во флэш-память данных.
Чтобы прочитать данные из флэш-памяти данных, установите в 1 толь-
ко EEMEN, после чего осуществите требуемую пересылку. Как и при запи-
си, сбрасывать его в 0 нужно только в том случае, если к микроконтролле-
ру подключена внешняя память данных.
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ
ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
К сожалению, не всегда в микроконтроллере, оптимальным образом
подходящем для решения вашей задачи (или просто до боли знакомом, на-
столько, что на другие смотреть пока не хочется), есть встроенная флэш-
память данных. Если при этом возникла потребность в том, чтобы при вы-
ключении питания данные, содержащиеся в ОЗУ, сохранялись, вам помо-
жет внешняя флэш-память. Её выпускают, как минимум, с десяток крупных
фирм-производителей электронных компонентов. Микросхемы в высо-
кой степени стандартизованы (что особенно важно), достаточно дёшевы,
могут осуществлять обмен данными с микроконтроллером по двухпровод-
ной линии, а объём собранной на них внешней памяти может варьиро-
ваться в широком диапазоне — от 1 КБ до десятков МБ.
Мы рассмотрим эти микросхемы на примере 8-килобайтной
АТ24С64А от фирмы Atmel. Приведённой информации вполне достаточ-
но, чтобы любой из читателей, разобравшись с ней, был в состоянии ин-
тегрировать в свою систему любую аналогичную микросхему от любого
производителя.
Но, прежде чем мы займёмся упомянутой микросхемой, нужно позна-
комиться с интерфейсом, с помощью которого она общается с микроконт-
роллером. Тем более что этот интерфейс в последние годы получил очень
широкое распространение в микроконтроллерной технике. Этот интер-
фейс разработан фирмой Philips и носит название шина 12С.
5.1.	Шина12С
5.1.1.	Описание
Разработанная и запатентованная компанией Philips шина I2C (Inter-
Integrated Circuit) позволяет интегральным микросхемам поддерживать
связь непосредственно между собой по простой двунаправленной 2-про-
водной шине. Всеохватывающее семейство микросхем, как КМОП, так и
биполярных, со встроенным интерфейсом 12С заметно облегчает жизнь
-399-
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
разработчикам цифровых систем управления производственным, потре-
бительским и телекоммуникационным оборудованием. Типовая конфигу-
рация такой системы изображена на Рис. 5.1.
Рис. 5.1. Типовая конфигурация системы с шиной 12С.
Работать с устройствами в системе на основе 12С очень просто, потому
что все они присоединены непосредственно к двум линиям шины: после-
довательной линии данных SDA и последовательной линии тактового сиг-
нала SCL. Процесс конструирования системы от блок-схемы до принци-
пиальной электрической схемы может происходить очень быстро, пос-
кольку нет надобности конструировать интерфейсы шины, а
функциональные блоки на блок-схеме соответствуют реальным микросхе-
мам. Прототип системы, да и законченную версию продукта можно легко
модифицировать или обновить, подстыковывая микросхемы к шине или
отстыковывая их от неё. Простота разработки при использовании шины
12С не снижает её эффективность; это надёжная шина с интегрированны-
ми протоколами адресации и передачи данных (см. Рис. 5.2), поддержива-
ющая несколько ведущих устройств (multimaster). Кроме того, поскольку
многие микроконтроллеры имеют аппаратную реализацию интерфейса
12С, это резко упрощает готовые изделия, сокращает затраты на разводку
печатных плат и в конечном счёте позволяет производителям оборудова-
ния снизить цены на свои изделия.
Поддержка протоколом шины 12С нескольких ведущих устройств —
это весьма важное достоинство, но зачастую оно излишне. Во многих сис-
темах для инициирования всех обменов между устройствами достаточно
единственного ведущего процессора (обычно именуемого мастером). В
данном разделе мы рассматриваем именно такую конфигурацию, с одним
мастером шины 12С.

5.1. Шина I2C
Настоящий раздел ни в коей мере не исчерпывает тему о характеристи-
ках шины 12С. Дополнительные сведения о шине 12С и её аппаратной реа-
лизации теми или иными микроконтроллерами рекомендуется искать в
соответствующих руководствах пользователя этих микроконтроллеров.
5.1.2.	Линии шины Г2С
Две линии шины (12С) — это последовательная линия данных (SDA) и
последовательная линия тактового сигнала (SCL). Обе линии присоедине-
ны к плюсу источника питания через подтягивающий резистор, и при не-
занятой шине уровень сигнала в них остаётся ВЫСОКИМ. Каждое уст-
ройство, будь то микрокомпьютер, драйвер ЖК-дисплея, интерфейс па-
мяти или клавиатуры, идентифицируется по уникальному адресу и может
работать в роли передатчика или приёмника в зависимости от функции
данного устройства. Устройство, которое вырабатывает сообщение или
данные, есть передатчик, а устройство, получающее сообщение или дан-
ные, есть приёмник. Очевидно, что пассивные устройства, подобные
драйверу ЖК-дисплея, могут быть только приёмником, тогда как микро-
контроллер или память могут как передавать данные, так и принимать их.
5.1.3.	Ведущие и ведомые
Когда в шине производится передача данных, устройство может быть
либо ведущим (мастером), либо ведомым. Мастером является устройство,
которое инициирует передачу и генерирует тактовый сигнал для этой
передачи. В это время любое адресуемое устройство считается ведомым.
Важно отметить, что мастер может быть передатчиком или приёмником;
ведущий микроконтроллер может посылать данные в ОЗУ, работая в роли
передатчика, а затем опрашивать содержимое ОЗУ, действуя в роли
приёмника, но в обоих случаях являясь мастером, инициировавшим
передачу. Точно так же ведомое устройство может быть и приёмником, и
передатчиком.
В шине 12С возможны несколько ведущих устройств. В одной системе
может иметься более чем одно устройство, способное инициировать пере-
дачу и управлять шиной (Рис. 5.2). Микроконтроллер может работать как
ведущий при одной передаче, а затем быть ведомым при другой передаче,
инициированной другим процессором в сети. Деление устройств в сети на
ведущие и ведомые не постоянно и изменяется от передачи к передаче.
Поскольку к шине может быть подключено более одного мастера, то не
исключена ситуация, когда два устройства будут пытаться инициировать
передачу в один и тот же момент времени. Очевидно, что для предотвра-
щения конфликтов в шине и хаоса в процессе обмена необходима проце-
дура арбитража. В протоколе 12С предусмотрены внутренние процедуры
-401*—
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
Рис. 5.2. Соединение по шине 12С.
арбитража и синхронизации тактовых сигналов, которые основаны на со-
единении устройств по схеме «монтажное И» (wired-AND). В типовой сис-
теме с несколькими ведущими устройствами программа микроконтролле-
ра должна свободно переключаться между режимами ведущего и ведомого
устройства и предохранять целостность данных при утрате арбитража.
5.1.4.	Передачи данных
Во время каждого тактового импульса передаётся один бит данных (см.
Рис. 5.3). Данные в линии SDA, чтобы быть действительными, должны ос-
таваться стабильными в течение времени, когда уровень тактового им-
пульса сохраняется ВЫСОКИМ. Изменения в линии данных в этот интер-
вал времени будут интерпретироваться как сигналы управления. Переход
из ВЫСОКОГО уровня в НИЗКИЙ на линии данных (SDA) в то время,
как тактовый сигнал (SCL) сохраняет ВЫСОКИЙ уровень, идентифици-
рует условие Старта. Переход в линии SDA из НИЗКОГО уровня в ВЫСО-
КИЙ в то время, когда сигнал SCL сохраняет ВЫСОКИЙ уровень, иден-
тифицирует условие Стопа (Рис. 5.4). Шина считается занятой после появ-
ления условия Старта и снова свободной через некоторый интервал
времени после появления условия Стопа. Условия Старта и Стопа всегда
генерируются мастером.
SDA
SCL
Данные	|
на шине I Данные |
I установлены I на шине |
I и не должны I могут |
изменяться изменяться
Рис. 5.3. Передача бита по шине 12С.
-402-
5.1. Шина12С
Старта
Старта
Рис. 5.4. Условие Старта и Стопа на шине 12С.
Количество байтов данных, переданных передатчиком приёмнику за
время от условия Старта до условия Стопа, не ограничивается. Каждый
байт должен быть длиной 8 бит, передача выполняется последовательно,
при передаче первым идёт самый старший бит, передача байта заканчива-
ется битом подтверждения (acknowledge), см. Рис. 5.5. Тактовый импульс,
соответствующий биту подтверждения, генерируется мастером. Устройс-
тво подтверждения должно выставить сигнал НИЗКОГО уровня (удержа-
ния) на линии SDA вниз во время тактового импульса подтверждения, тог-
да как передающее устройство освобождает линию SDA (устанавливает на
своем выходе SDA ВЫСОКИЙ уровень) во время этого импульса,
см. Рис. 5.6.
Ведомый приёмник должен подавать сигнал подтверждения после полу-
чения каждого байта. Также и мастер должен подавать подтверждающий
сигнал после получения каждого байта, принятого от ведомого передатчика.
Если приёмное устройство не может немедленно принять байт данных,
оно может перевести передатчик в состояние ожидания удержанием ли-
нии тактового сигнала на линии SCL на НИЗКОМ уровне. При разработке
системы необходимо принять во внимание случаи, когда сигнал подтверж-
дения не получен. Например, когда устройство-адресат занято выполне-
нием операции, не допускающей отвлечений на иные действия. В подоб-
ном случае мастер после соответствующей временной задержки должен
отменить передачу, сгенерировав условие Стопа, чтобы разрешить выпол-
нение прочих передач. Эти прочие передачи могут быть инициированы
другими мастерами (в системе с несколькими мастерами) или же им
самим.
Есть два исключения из правила «подтверждения после каждого бай-
та». Первое имеет место, когда мастер является приёмником: он должен
просигнализировать о конце данных передатчику, НЕ ДАВ сигнала под-
тверждения для последнего байта, полученного от ведомого. При этом со-
ответствующий подтверждению тактовый импульс, сгенерированный мас-
тером, должен быть подан, но НИЗКИЙ уровень на линии SDA не будет
выставлен. Чтобы показать, что это есть активное и преднамеренное не-
— 403 —
Сигнал подтверждения приёма
___LZLZ
SDA ! Х
MSB
АСК
Бит подтверждения (АСК)
Условие Стоп
Условие
Старт
-----Тактовый сигнал отклоняется
на время обработки прерывания
Передача байта завершена,----
прерывание в приёмнике
Рис. 5.5. Передача данных по шине 12С.
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
5.1. Шина I2C
Данные
на выходе
передатчика
В то время,
когда активен
сигнал подтверждения
приёма,
передатчик
отключен от шины
Данные
на выходе
приёмника
Тактовый
сигнал SCL
от ведущего
устройства
Сигнал
подтверждения приёма
Условие Старт
Рис. 5.6. Подтверждение в шине 12С.
подтверждение, нам следует назвать такое специальное условие «отрица-
тельным подтверждением».
Второе исключение состоит в том, что ведомое устройство пошлёт от-
рицательное подтверждение, когда оно более не может принимать допол-
нительные байты данных. Это происходит после попытки передачи, кото-
рая не может быть принята.
Конструкция шины предусматривает специальное взаимодействие
(интерфейс) с микропроцессорами, которые только программно реализу-
ют весь обмен по 12С, — оно называется медленный режим (Slow Mode).
Медленный режим не нужен, когда все устройства в сети имеют встроен-
ную аппаратную поддержку 12С.
5.1.5.	Форматы адресации и передачи
Каждое устройство в сети имеет собственный уникальный адрес. Пе-
ред передачей данных по шине мастер передает по шине адрес ведомого
устройства, к которому будет обращение в данной транзакции. Ведомое
устройство, имеющее именно такой адрес (если оно существует в сети),
конечно же должно откликнуться на призыв мастера. Адресация выполня-
ется первым байтом, который мастер передает после условия Старта.
Адрес в сети имеет длину семь битов, в байте адреса они расположены
в самых старших битах. Последний бит — это бит направления (R/W).
Ноль означает, что мастер выполняет передачу (WRITE), а единица — что
мастер запрашивает данные (READ). Законченный цикл передачи дан-
ных, включающий в себя байт адреса с WRITE и два байта данных, пока-
зан на Рис. 5.7,
Когда послан адрес, каждое устройство в системе сравнивает первые
семь битов после Старта со своим собственным уникальным адресом. Уст-
ройство, которое обнаружило совпадение, будет считать, что мастер обра-
щается именно к нему, и пошлёт подтверждение. Также устройство может
— 405 —
406
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
Рис. 5.7. Полный цикл передачи данных по шине 12С.
5.1. Шина I2C
определить по биту R/W, какая роль ему назначена в данной транзакции —
ведомый приёмник или ведомый передатчик.
Каждый узел в сети 12С обладает уникальным семибитным адресом.
Разумеется, адрес микроконтроллера полностью программируемый, в то
же время адреса периферийных устройств имеют фиксированную и про-
граммируемую части. В дополнение к стандартной адресации, которая
здесь объяснена, протокол шины 12С предусматривает адресацию «общего
вызова» и интерфейс с устройствами CBUS.
Когда мастер занимается обменом только с одним устройством, пере-
дача данных происходит в формате, показанном на Рис. 5.7. При этом бит
R/W может указывать любое направление. По окончании передачи и пода-
чи условия Стопа, если мастер желает обратиться ещё к какому-нибудь ус-
тройству в сети, то, конечно, он начнёт ещё одну транзакцию, сгенериро-
вав новый Старт.
Существует ещё один способ связи мастера с несколькими различны-
ми устройствами — использование «повторного старта». Здесь после пере-
дачи последнего байта транзакции, включая его подтверждение (или отри-
цательное подтверждение), мастер подаёт ещё один Старт, с последующим
адресом и данными, без подачи Стопа. Мастер может общаться с несколь-
кими различными устройствами, с разной последовательностью операций
READ и WRITE (приёма и передачи). По завершении последней передачи
мастер подает Стоп и освобождает шину. Возможные варианты формата
данных изображены на Рис. 5.8. Обратите внимание, что повторный старт
допускает и смену ведомого, и смену направления без освобождения ши-
ны. Потом мы увидим, что возможность смены направления может быть
весьма кстати даже при обмене с единственным устройством.
В системе с единственным мастером механизм повторного старта мо-
жет быть эффективнее, чем завершение каждой передачи Стопом и новым
Стартом. В системе с несколькими мастерами трудно сказать заранее, ка-
кой из форматов наиболее эффективен, потому что, когда один из масте-
ров осуществляет повторный старт и удерживает шину продолжительное
время, остальные устройства вынуждены ожидать своей очереди.
5.1.6.	Использование субадресов
Для некоторых микросхем, использующих для обмена данными шину
12С, наличия одного только адреса устройства недостаточно для эффек-
тивной коммуникации и имеется потребность в механизме адресации
внутренних частей устройства. Типичный пример, когда надо обратиться к
конкретному слову внутри устройства — это адресация микросхемы памя-
ти, содержащей последовательность ячеек памяти, начиная с конкретного
внутреннего адреса.
-407-
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
Передаваемые данные
(л байт + бит подтверждения)
Режим ведущего передатчика
S	Адрес ведомого	W	А	Данные	А	Данные	А	Р
Передаваемые данные
(л-байт + бит подтверждения)
Режим ведущего приёмника
S	Адрес ведомого	R	А	Данные	А	Данные	NA	Р
п байт + бит подтверждения
п байт + бит подтверждения
может быть изменено
S	—	Старт
Р	—	Стоп
W	—	Запись
R	—	Чтение
R/W	—	Чтение или запись
А	—	Подтверждение
NA — Отказ в подтверждении (отрицательное подтверждение)
Рис. 5.8. Формат данных 12С.
Такое типичное устройство памяти для 12С, как ОЗУ PCF8570, содер-
жит встроенный регистр адреса байта, содержимое которого автоматичес-
ки увеличивается на единицу после каждого байта, который является про-
читанным или записанным байтом данных. Когда мастер общается с
PCF8570, он должен послать субадрес (дополнительный адрес) в байте, ко-
торый следует за байтом адреса ведомого устройства. Этот субадрес есть
внутренний адрес байта, к которому мастер хочет обратиться для выполне-
ния однобайтной передачи, или адрес первой из последовательности яче-
ек, если передача многобайтная. Субадрес — это байт, состоящий из
8 битов. В отличие от адреса устройства он не содержит бита направления
(R/W) и, как для любого байта, передаваемого по шине, после него надо
подать подтверждение.
Цикл записи в память показан на Рис. 5.9а. За Стартом следует байт ад-
реса ведомого устройства, с установленным на WRITE битом направления,
байт субадреса, ряд байтов данных и сигнал Стопа. Субадрес загружается в
память адресов слов, а последующие байты данных будут записаны друг за
другом, начиная с ячейки, заданной субадресом, поскольку регистр инк-
рементируется автоматически.
— 408 —
5.1. Шина I2C
Цикл чтения из памяти (см. Рис. 5.90) начинается похожим образом:
мастер посылает адрес ведомого с битом направления, установленным в
WRITE, и с последующим субадресом. Далее, чтобы изменить направле-
ние передачи, мастер генерирует повторный Старт, за которым снова идёт
адрес устройства памяти, но на этот раз бит направления установлен в
READ. Байты данных, начиная с первого, расположение которого задано
субадресом, будут считаны из устройства, а после каждого из них мастер
подаст подтверждение. После приёма последнего байта цикла чтения бу-
дет подано отрицательное подтверждение, обозначающее конец передачи.
Цикл завершается сигналом Стопа.
Ведущий передаёт данные ведомому
Подтверждение
от ведомого
устройства
Подтверждение
от ведомого
устройства
Подтверждение
от ведомого
устройства
Рис. 5.9. Использование субадресов 12С:
а) цикл записи в память, б) цикл чтения из памяти.
— 409 —
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
5.2.	Микросхема АТ24С64А
После знакомства с шиной 12С рассмотрим теперь одну из типичных
микросхем внешней флэш-памяти, для обмена с которой эта шина исполь-
зуется. Речь пойдет о 8-килобайтной АТ24С64А от Atmel. Как уже упоми-
налось, она мало чем отличается от микросхем Atmel с другими объёмами
памяти, да и от подобных изделий иных производителей. Поэтому, под-
робно ознакомившись с одним из представителей этого семейства микро-
схем, всегда можно легко разобраться и в работе любого другого.
5.2.1.	Общее описание
АТ24С64А содержит 65536 ячеек электрически стираемой и програм-
мируемой ROM (иначе EEPROM). Её организация — 8192x8 бит. Микро-
схемы допускают каскадирование до 8 штук на одну общую двухпровод-
ную линию. Они оптимизированы для использования в промышленных и
бытовых изделиях, в первую очередь там, где актуальны малая потребляе-
мая мощность и низкое напряжение питания. Выпускаются микросхемы в
8-выводном корпусе (исполнение PDIP, SOIC, MAP, TSSOP). Кроме того,
они различаются по напряжению питания — 2.7-вольтовые (2.7...5.5 В) и
1.8-вольтовые (1.8...5.5 В). Цоколёвка микросхем приведена на Рис. 5.10.
Основные характеристики микросхемы АТ24С64А, на которые обра-
щает наше внимание её производитель, следующие:
8-выводной МАР
8-выводной SOIC
□	8	1Е
□	7	2Е
□	6	ЗЕ
□	5	4Е
VCC
WP
SCL
SDA
АО
А1
А2
GND
Вид снизу
8-выводной TSSOP
8-выводной PDIP
АОЕ 1
А1Е 2
А2Е 3
GNDE 4
8UVCC
7JWP
6 □SCL
5 □SDA
АОЕ 1
А1Е
А2Е
GNDE
8 □ VCC
7 □WP
6 □SCL
5 □SDA
2
3
4
Рис. 5.10. Цоколёвка АТ24С64А (для различных типов корпуса).
-410-
5.2. Микросхема АТ24С64А
1.	Наличие двух версий — низковольтной (1.8...5.5 В) и стандартной
(2.7...5.5 В).
2.	Малая потребляемая мощность (есть модификации, потребляющие
6 мкА при U= 5.5 В).
3.	Организация 8192x8.
4.	Двухпроводной интерфейс с двунаправленным обменом данными.
5.	Наличие входных триггеров Шмитта, улучшающих помехозащищён-
ность микросхем.
6.	Тактовая частота 100 кГц (низковольтные версии) и 400 кГц (стандар-
тные версии).
7.	Аппаратная защита от стирания/перезаписи.
8.	32-байтная страничная организация.
9.	Цикл записи — менее 5 мс.
10.	Способность к перезаписи — до 1000000 циклов.
11.	Время хранения информации — до 100 лет.
Предельно допустимые значения параметров
•	Рабочая температура..........................—55...+125 °C
•	Температура хранения.........................—65...+150 °C
•	Напряжение на любом и$ выводов
(относительно земли)...............................1.0...+7.0 В
•	Напряжение питания...........................не более 6.25 В
•	Выходной ток.................................не более 5.0 мА
Структурная схема микросхемы приведена на Рис. 5.11.
Внутренне микросхема организована в виде 256 32-байтных страниц.
При осуществлении записи/считывания произвольной ячейки использу-
ется 13-битный субадрес.
5.2.2.	Описание выводов
•	SCL (SERIAL CLOCK).
По перепаду из 0 в 1 на этом входе данные записываются в микро-
схему, а по перепаду из 1 в 0 — должны быть считаны.
•	SDA (SERIAL DATA).
Является двунаправленным входом/выходом. Представляет собой
вывод с открытым коллектором (стоком) и может объединяться с
аналогичными выводами других микросхем по схеме «монтажное
ИЛИ».
•	А2, А1 и АО (DEVICE ADRESSES).
Эти адресные входы могут быть оставлены незадействованными
(«висящими в воздухе») либо соединены с шиной питания или об-
щим проводом (землёй). Во втором случае возможно использование
-411-
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
Рис. 5.11. Структурная схема АТ24С64А.
до 8 микросхем памяти на одной двунаправленной линии (т. е. с од-
ним SCL и одним SDA). Способ адресации каждой микросхемы при
этом описан в разд. 5.2.4.
Даже если выводы А2...А0 оставлены «висящими в воздухе», они,
тем не менее заземлены через внутренний резистор. Однако, если
ёмкость монтажа превышает 5 пФ, Atmel рекомендует не оставлять
эти входы неподключенными, а соединять их с общим проводом.
•	WP (WRITE PROTECT).
Соединение этого входа с общим проводом обеспечивает функцио-
нирование микросхемы в полном объёме (т. е. с возможностью запи-
си и стирания). Если на этот вход подан ВЫСОКИЙ уровень, опера-
ции записи запрещены. Если вывод WP оставлен «висящим в
воздухе», он тем не менее заземлён через внутренний резистор и на
нем присутствует НИЗКИЙ уровень. Однако, если ёмкость монтажа
- 412 -
5.2. Микросхема АТ24С64А
превышает 5 пФ, Atmel рекомендует не оставлять его неподключен-
ным, а соединять с общим проводом или с шиной питания. Пере-
ключение WP из 0 в 1 перед операцией записи обеспечивает про-
граммную защиту от перезаписи.
5.2.3.	Функционирование микросхемы
•	SCLHSDA.
Линия SDA обычно «подтянута» внешним резистором к шине пита-
ния. Изменение данных на этом выводе возможно только в проме-
жуток времени, когда на линии SCL присутствует НИЗКИЙ уро-
вень. Изменения состояния линии SDA при высоком уровне на
линии SCL трактуются как условия Старта или Стопа.
•	УСЛОВИЕ СТАРТА.
Перепад из 1 в 0 на линии SDA при SCL = 1 является условием стар-
та. Оно должно предшествовать любой команде.
•	УСЛОВИЕ СТОПА.
Перепад из 0 в 1 на линии SDA при SCL = 1 является условием стопа.
После операции чтения по произвольному адресу условие стопа пе-
реводит микросхему в режим энергосбережения.
•	ПОДТВЕРЖДЕНИЕ (ACKNOWLEGE).
Все последовательные пересылки данных, как адресной информа-
ция, так и самих данных, осуществляются в 8-битном формате. Пос-
ле передачи 8-го бита в 9-м такте SCL микросхема EEPROM выстав-
ляет сигнал НИЗКОГО уровня (0) на линии SDA для подтверждения
того, что пересылка завершена. Микроконтроллер в этот момент
должен поддерживать ВЫСОКИЙ уровень сигнала на своем выводе
SDA и контролировать состояние линии SDA — если на ней 0, то
сигнал ACKNOWLEGE выдан ведомой микросхемой.
•	РЕЖИМ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ.
Режим энергосбережения наступает:
а)	после включения питания и
б)	после получения условия стопа и завершения внутренних опера-
ций.
• РЕЖИМ СБРОСА.
После любого нештатного завершения передачи (выключение пита-
ния и т. д.) сброс осуществляется одной из следующих операций:
а) в течение 9 циклов SCL;
б)	SDA=lnpn SCL=1;
в)	после идентификации условия стопа.
-413 -
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
5.2.4.	Адресация микросхемы
Выбор микросхемы осуществляется с использованием 8-битного адре-
са, передаваемого сразу после условия старта (см. Рис. 5.12). Этот адрес
микросхемы состоит из 4-битного фиксированного адреса, присвоенного
этому классу микросхем (старшие 4 бита на Рис. 5.12, содержащие 1010В),
а также из трёхбитного индивидуального адреса (биты А2, А1 и АО). Биты
А2...А0 сравниваются с логическими уровнями, предустановленными на
соответствующих входах каждой из входящих в систему микросхем. Если
для какой-нибудь из этих микросхем обнаруживается совпадение передан-
ного индивидуального адреса с кодом, заданным этими логическими уров-
нями, данная микросхема выбирается для чтения или записи. В против-
ном случае дальнейшая передаваемая от ведущего устройства информация
игнорируется.
Восьмой бит байта адреса микросхемы определяет тип выбранной опе-
рации — чтение из микросхемы или запись в неё. Если значение этого бита
равно единице, то производится операция чтения, если нуль — операция
записи.
В процессе сравнения битов А2...А0 с логическими уровнями на адрес-
ных входах выходные сигналы микросхем устанавливаются в 0. Если сов-
падения адресов не обнаружено, микросхема переходит в режим энерго-
сбережения.
Если адресные входы микросхемы оставлены неподключёнными, для
её выбора биты А2...А0 нужно устанавливать в 0.
1	0	1	0	А2	А,	А»	R/W
MSB	LSB
Рис. 5.12. Адрес, передаваемый после условия старта.
5.2.5.	Операции записи
Запись байта
Операция записи требует передачи двухбайтного адреса (субадреса)
требуемого байта сразу после передачи адреса микросхемы, описанного в
предыдущем разделе. Во время приёма этого двухбайтного субадреса вы-
ход микросхемы находится в неактивном (высокоимпендансном) состоя-
нии. По завершении приёма адресной информации микросхема памяти,
тактируемая ведущим микроконтроллером, принимает от последнего 8 бит
данных. Передав их, микроконтроллер должен выставить на линии усло-
вие стопа.
-414 -
5.2. Микросхема АТ24С64А
В это время микросхема памяти завершает свои внутренние операции,
связанные с записью. При этом все её входы недоступны для передачи ин-
формации, и до тех пор, пока операции записи не завершатся, микросхема
не отвечает на внешние сигналы.
Операция записи байта графически изображена на Рис. 5.13.
Уело-	Усло-
вие Адрес Запись 1-е слово	2-е слово	вие
«Старт» микросхемы / адреса	адреса	Данные «Стоп»
MSB LSB R/WASK MSB ASK	LSB ASK	ASK
Примечания: 1 .‘Этот бит может иметь любое значение.
2ЛЭтот бит может иметь любое значение при страничной записи.
3. АСК (ACKNOWLEDGE) — подтверждение, R/W — чтение/запись.
Рис. 5.13. Запись байта.
Запись страницы
Микросхемы АТ24С64А позволяют осуществлять постраничную 32-
байтную запись.
Начинается цикл записи страницы аналогично вышеописанной запи-
си байта, но после завершения передачи байта данных для записи в
EEPROM микроконтроллер не посылает условие стопа. Вместо этого,
дождавшись от микросхемы памяти сигнала подтверждения приёма этого
байта, микроконтроллер посылает вслед за ним ещё до 32 Б данных. При-
ём каждого байта микросхема памяти подтверждает выдачей сигнала
НИЗКОГО уровня ACKNOWLEGE. По завершении передачи микроконт-
роллер должен выставить условие Стопа.
Операция записи страницы графически изображена на Рис. 5.14.
Пять младших битов адреса аппаратно инкрементируются после при-
ёма каждого вновь посланного байта в цикле страничной записи. Осталь-
ные адресные биты остаются неизменными, определяя адрес текущей за-
писываемой страницы. Если микроконтроллер после посылки 32 Б не за-
вершит операцию условием стопа, а продолжит посылку следующего
байта, этот 33-й байт запишется на место первого и т. д. Естественно, пер-
вый, второй и т. д. байты после записи поверх них 33-го, 34-го и т. д. будут
утрачены.
После приёма данных микросхема памяти осуществляет запись их в
соответствующие ячейки, и до тех пор, пока внутренние операции записи
-4J5-
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
MSB
1-е слово
адреса
(для п-го
Условие Адрес Запись
«Старт» микросхемы \ байта данных)
SDA ЛИНИЯ
LSB R/W ASK
ASK
2-е слово
адреса
(для п-го
байта данных)
Данные
(байт/?)
Данные Условие
(байтп+х) «Стоп»
ASK
ASK
ASK
Примечания: 1 .‘Этот бит может иметь любое значение.
2ДЭтот бит может иметь любое значение при страничной записи.
3.	АСК (ACKNOWLEDGE) — подтверждение, R/W — чтение/запись.
Рис. 5.14. Запись страницы.
не будут завершены, микросхема не будет реагировать на внешние обра-
щения. Для того чтобы определить момент завершения внутренних опера-
ций записи, микроконтроллер может применить так называемый «опрос-
ожидание подтверждения» (звучит ужасно, но лучший перевод термина
ACKNOWLEGE POLLING я подобрать затрудняюсь). Суть его состоит в
том, что микроконтроллер посылает в шину условие старта и адрес микро-
схемы. Как только микроконтроллер получает подтверждение приёма ад-
реса микросхемы, операции внутренней записи считаются завершёнными
и можно осуществлять следующую операцию чтения или записи.
5.2.6.	Операции чтения
Чтение начинается аналогично записи, за исключением того, что вось-
мой бит в адресе микросхемы должен быть не нулём, а единицей.
Есть три типа операций чтения: чтение по текущему адресу, чтение по
произвольному адресу и последовательное чтение.
Чтение по текущему адресу
Внутренний счётчик адреса содержит увеличенный на единицу адрес
той ячейки, куда осуществлялась последняя операция чтения или записи.
Этот адрес может сохраняться до тех пор, пока не будет выключено напря-
жение питания либо пока в этот счётчик не будет занесена новая информа-
ция. Если считанной в предыдущем цикле была последняя ячейка послед-
ней страницы, счётчик «перекинется» на первую ячейку первой страницы.
Если записанной в предыдущем цикле была последняя ячейка той или иной
страницы, счётчик «перекинется» на первую ячейку этой же страницы.
После того как микросхема памяти была адресована с установленным в
1 битом R/W (чтения/записи) и подтвердила приём адреса сигналом
ACKNOWLEGE, она под управлением тактового сигнала от микроконт-
роллера передаёт ему содержимое ячейки памяти по текущему адресу.
-414—
5.2. Микросхема АТ24С64А
Приняв данные, микроконтроллер должен выставить условие стопа, не
подтверждая приём переданного байта своим сигналом ACKNOWLEGE
(см. Рис. 5.15).
Линия SDA
Условие Адрес Чтение
«Старт» микросхемы
MSB
Условие
«Стоп»
Данные
_	Нет
LSB R/W ASK	подтверждения
Рис. 5.15. Чтение по текущему адресу.
Чтение по произвольному адресу
Такое чтение требует предварительной записи в память адресной ин-
формации, при этом в байте адреса микросхемы бит «чтение/запись» дол-
жен быть нулевым.
За байтом адреса передаются два байта с субадресом ячейки памяти, ко-
торую требуется прочитать. Микросхема памяти отвечает на каждый при-
нятый байт сигналом подтверждения.
В справочных данных микросхемы АТ24С64А от фирмы-производите-
ля запись этих трёх байтов именуется как dummy write — холостая запись
(дословно — запись-дурилка).
Получив сигнал подтверждения после холостой записи, микроконт-
роллер должен сгенерировать ещё одно условие старта. Фактически после
этого полностью повторяется операция чтения по текущему адресу (см.
Рис. 5.16).
Условие «Старт*
1-е, 2-е слово ал
Условие Адресный Запись п'го байта дан!
«Старт» счётчик \ 
Адресный Чтение
счётчик /
Условие
«Стоп»
MSB
LSB R/W ASK
ASK
ASK
/ Данные
/ (п-й байт)
ASK
Нет
подтверж-
дения
Холостая запись
Примечание. *Этот бит может иметь любое значение.
Рис. 5.16. Чтение по произвольному адресу.

Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
Последовательное чтение
Такое чтение может быть продолжением как операции чтения по теку-
щему адресу, так и операции чтения по произвольному адресу. После полу-
чения байта от микросхемы памяти микроконтроллер должен выставить
сигнал ACKNOWLEGE. Получив этот сигнал подтверждения, микросхема
памяти увеличивает на 1 счётчик адреса ячейки, считывает из неё инфор-
мацию и посылает её в микроконтроллер вслед за предыдущим байтом.
Если при считывании счётчик адреса дойдет до максимума, произойдет
сброс его в 0, и следующее считывание будет из ячейки с адресом 0.
Считывание будет продолжаться до тех пор, пока микроконтроллер бу-
дет подтверждать каждый принятый байт сигналом ACKNOWLEGE. Как
только он не подтвердит считанный байт сигналом ACKNOWLEGE, а вы-
ставит вместо этого условие стопа, последовательное чтение завершится
(см. Рис. 5.17).
R/W ASK	подтверж-
дения
Рис. 5.17. Последовательное чтение.
5.3.	Подпрограммы для обмена микроконтроллера
CAT24C64A
И в завершение приведу набор подпрограмм, обеспечивающих обмен
информацией между микроконтроллером 51-го семейства и микросхемой
АТ24С64А. Этот набор подпрограмм в свое время был скачан с сайта фир-
мы Atmel.
Поддерживаются все пять типов операций с памятью, доступные
АТ24С64А. Запись байта, чтение по текущему адресу и чтение по произ-
вольному адресу производятся подпрограммами WRITE_BYTE,
READ__CURRENT и READ_RANDOM соответственно. Запись страницы и пос-
ледовательное чтение осуществляют подпрограммы WRITEJBLOCK и
- 418 -
5.3. Подпрограммы для обмена микроконтроллера с АТ24С64А
READ_BLOCK. Последние допускают работу с количеством от одного до 32
байт и обеспечивают пересылки между микроконтроллером и буфером
EEPROM.
Приведённые подпрограммы позволяют обслуживать по шине 12С до 8
микросхем памяти, имеющих уникальные адреса (от 0 до 7), определяемые
состоянием входов А2...А0 микросхем. Этот трёхбитный адрес (PADDR)
используется вместе с фиксированным адресом (FADDR) для формирова-
ния уникального адреса каждой из подключенных к шине микросхем. Бо-
лее подробно об этом сказано в предыдущих разделах.
Подпрограммы BYTE-FILL, VERIFY-BYTE_FILL, page_fill И
VERIFY—PAGE—FILL являются артефактами отладочного процесса и слу-
жат для иллюстрации использования подпрограмм чтения и записи
АТ24С64А. Чтобы модифицировать эти подпрограммы для работы с дру-
гими микросхемами 24-го семейства Atmel, достаточно переопределить
значение SIZE (количество байт в микросхеме EEPROM) и PSIZE (коли-
чество байт на странице). Для изменения значения константы заполнения
памяти в подпрограммах BYTE_fill, PAGE—fill переназначают конс-
танту FILL. Для изменения адреса микросхемы определяют в соответс-
твии с состоянием её входов А2...А0 константу PADDR (от 0 до 7).
Приведённые подпрограммы удовлетворяют требованиям временных
характеристик микросхем EEPROM 24-го семейства при использовании
их совместно со стандартными микроконтроллерами х51 на частоте
12 МГц. Для микроконтроллеров, функционирующих на более высоких
тактовых частотах, может потребоваться доработка этих подпрограмм.
Набор подпрограмм, обеспечивающих обмен информацией между
МК 51-го семейства и микросхемой АТ24С64А
DATA
FADDR	EQU	aOh	;fixed address for AT24Cxx EEPROMs
PADDR	EQU		;programmable address (0 ..7)
SIZE	EQU	2000h	;bytes per AT24C64
PSIZE	EQU	32	;bytes per page for AT24C64
FILL	EQU	55h	;example fill value
;Register definitions.
index REG	RO	/buffer pointer
kount REG	R1	;byte count register
zdata REG	R1	/data register
addr.lo REG	R2	/2-byte address register
addr_hi REG	R3	/
—4J9-
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
/Microcontroller connections to АТ24Схх serial bus lines.
SCL REG	pl.2	/serial clock
SDA REG	pl.3	/serial data
ORG	40H	
buffer EQU	PSIZE	/storage for read/write data
CODE		
ORG	000H	/power on/reset vector
jmp	on_reset	
on_reset:
/Initialize AT24Cxx serial bus lines.
setb	SDA	/high
setb	SCL	/ high
call	byte_fill
jc	fault
call	verify_byte_.fi 11
jc	fault
call	page_fill
jc	fault
call	verify_page_fill
jc	fault
fault:
jmp	$
byte_fill:
/Fill every byte in an AT24Cxx with the same value.
/Writes one address at a time (page mode is not used).
/Returns CY set to indicate write timeout.
/Destroys A, B, DPTR, XDATA, ADDR_HI:ADDR_LO.
-‘420-
5.3. Подпрограммы для обмена микроконтроллера с АТ24С64А
mov mov		zdata, #FILL dptr, #0 addr_lo, dpi addr_hi, dph	/set up fill data /initialize address pointer /set up address
x51:	mov mov		
	mov	b, #120	/retry counter
x52:	mov	a, #PADDR	/programmable address
	call	write_byte	/try to write
	jnc	x53	/jump if write OK
	djnz	b, x52	/try again
	setb	c	/set timeout error flag
	jmp	x54	/exit
x53:	inc	dptr	/advance address pointer
	/mov a,	dpi, check low byte	
	/cjne a	, #(< SIZE),	x51, jump if not last
	mov	a, dph	/check high byte
	cjne	a, #(> SIZE)(	, /jump if not last
	clr	x51 c	/clear error flag
х54:
ret
verify_byte_fill:
/Verify that all bytes in an AT24Cxx match a fill value.
/Reads and verifies one byte at a time (page mode is not used).
/Performs a Random Read function to initialize the internal
/address counter and checks the contents of the first address.
/Then performs multiple Current Address Read functions to step
/through the remaining addressess.
/Returns CY set to indicate read timeout or compare fail.
/Destroys kt B, DPTR.
mov
mov
mov
dptr, #0 /initialize address pointer/counter
addr_lo, dpi	/set up address
addr_hi, dph	/
mov	b, #120	/retry counter
x81:		
mov	a, #PADDR	/programmable address
call	read_random	/try to read
-421 -
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
jnc	x82	/jump if read OK
djnz	b, x81	/try again
jmp	x86	/set error flag and exit
x82: cjne	a, #FILL, x86	/jump if compare error
jmp	x85	/do remaining addresses
x83: mov call	a, #PADDR read_current	
jc	x87	/jump if read fails
cjne	a, #FILL, x86	/jump if compare error
x85: inc	dptr	/advance address pointer
mov	a, dph	/check high byte
cjne	a, #(> SIZE),	/jump if not last
clr	x83 c	/clear error flag
jmp	x87	/exit
x86: setb	c	/set error flag
x87: ret		
page_fill:
;Fill every byte in an AT24Cxx with the same value.
/Writes one page at a time.
/Returns CY set to indicate write timeout.
/Destroys A, B, DPTR, KOUNT, INDEX, ADDR_HI:ADDR.LO.
/First fill buffer.
mov	b, #PSIZE	/bytes per page
mov	index, #buffer /point to buffer
x61:
mov	@index,	#FILL	/put fill value in	buffer
inc	index	/advance pointer
djnz	b, x61	/next byte
/Copy buffer to device, one page at a time.
mov dptr, #0 /initialize address pointer
x62:
-422-
5.3. Подпрограммы для обмена микроконтроллера с АТ24С64А
mov	addr_lo, dpi	/set up address
mov	addr_hi, dph	/
mov	kount, #PSIZE	/bytes per page
mov	b, #120	/retry counter
x63:		
mov	a, #PADDR	/programmable address
call	write_block	/try to write
jnc	x64	/jump if write OK
djnz	b, x63	/try again
setb	c	/set timeout error flag
jmp	хбб	/exit
хб4:
/Add page size to address pointer.
mov	a, dpi	/get low byte
add	a, #PSIZE	/add page size
mov	dpi, a	/save low byte
jnc	x65	/jump if high byte not affected
inc	dph	/increment high byte
;cjne a, #(< SIZE), x62 ;jump if low byte not last
mov	a, dph	/check high byte
c jne	a, #(> SIZE),	x62 /jump if not last
clr	c	/clear error flag
x66:
ret
veri fy_page_fill:
;Verify that all bytes in an AT24Cxx match a fill value.
/Reads and verifies one page at a time.
/Returns CY set to indicate read timeout or compare fail.
/Destroys A, B, DPTR, KOUNT, INDEX, ADDR_HI:ADDR.LO.
/Copy device page to buffer.
mov
x71:
mov
mov
mov
dptr, #0	/initialize address pointer
addr_lo, dpi	/set up address
addr_hi, dph	/
kount, #PSIZE	/bytes per page
mov b, #120
/retry counter
-423-
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
х72:
	mov call jnc	a, #PADDR ; read_block ; x74 ;	programmable address try to read jump if read OK
	djnz	b, x72	try again
x73:	setb	c	set error flag
	jmp	x77	exit
x74:	/Verify buffer contents.		
mov mov	b, #PSIZE	/bytes per page index, #buffer /point to buffer
x75:	
cjne	@index, #FILL, /jump if compare fails x73
inc	index	/advance pointer
djnz	b, x75	/next byte
/Add page size to address pointer.
mov	a, dpi	/get low byte
add	a, #PSIZE	/add page size
mov	dpi, a	/save low byte
jnc	x76	/jump if high byte not affected
inc	dph	/increment high byte
/cjne a, #(< SIZE), x71, ;jump if low byte not last
x76:
mov	a, dph	/check high byte
cjne	a, #(> SIZE), x71	/jump if not last
clr x77: ret	c	/clear error flag
write_block:
;Write from one byte to one page of data to an AT24Cxx.
;Called with programmable address in A, address of first byte
;in register pair ADDR_HI:ADDR_LO, data in BUFFER, byte count
;in register KOUNT.
;Does not wait for write cycle to complete.
;Returns CY set to indicate that the bus is not available
;or that the addressed device failed to acknowledge.
/Destroys A, KOUNT, INDEX.
-424-
5.3. Подпрограммы для обмена микроконтроллера с АТ24С64А
	call jc	start x38	/abort if bus not available
	rl	a	/programmable address to REGs 3:1
	orl	a, #FADDR	/add fixed address
	clr	acc. 0	/specify write operation
	call	shout	/send device address
	jc	x37	/abort if no acknowledge
	mov	a, addr-hi	/send high byte of address
	call	shout	
	jc	x37	/abort if no acknowledge
	mov	a, addr_lo	/send low byte of address
	call	shout	/
	jc	x37	/abort if no acknowledge
x36:	mov	index, #buffer	/point to buffer
	mov	a, @index	/get data
	call	shout	/send data
	jc	x37	/abort if no acknowledge
	inc	index	/advance buffer pointer
	djnz	kount, x36	/next byte
x37:	clr	c	/clear error flag
x38:	call ret	stop	
read-block:
;Read from one byte to one page of data from an AT24Cxx.
/Performs a Random Read which is extended into a Sequential Read
/when more than one byte is read. Called with programmable address
/in A, address of first byte in register pair ADDR_HI:ADDR_LO,
/byte count in register KOUNT.
/Returns data in BUFFER. Returns CY set to indicate that the bus is
/not available or that the addressed device failed to acknowledge.
/Destroys A, KOUNT, INDEX.
/Send dummy write command to address first byte.
-425
1лава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
	call jc	start x35	;abort if bus not available
	rl	a	/programmable address to REGs 3:1
	orl	a, #FADDR	;add fixed address
	mov	index, a	/save copy of device address
	clr	acc. 0	/specify write operation
	call	shout	/send device address
	jc	x34	/abort if no acknowledge
	mov	a, addr_hi	/send high byte of address
	call	shout	/
	jc	x34	/abort if no acknowledge
	mov	a, addr_lo	/send low byte of address
	call	shout	/
	jc	x34	/abort if no acknowledge /Send read command and receive data
	call	start	/second start for read
	jc	x34	/abort if bus not available
	mov	a, index	/get device address
	setb	acc.O	/specify read operation
	call	shout	/send device address
	jc	x34	/abort if no acknowledge
х31:	mov	index, #buffer	/point to buffer
	call	shin	/receive data byte
	mov	©index, a	/save data
	cjne	kount, #1, x32	/jump if not last byte
	call	NAK	/do not acknowledge last byte
х32:	jmp	хЗЗ	/ done
	call	ACK	/acknowledge byte
	inc	index	/advance buffer pointer
хЗЗ:	djnz	kount, x31	/next byte
х34:	clr	c	/clear error flag
х35:	call ret	stop	
-426—
5.3. Подпрограммы для обмена микроконтроллера с АТ24С64А
write_byte:
/АТ24Схх Byte Write function.
/Called with programmable address in A, byte address in
/register pair ADDR_HI:ADDR_LO, data in register XDATA.
/Does not wait for write cycle to complete.
/Returns CY set to indicate that the bus is not available
/or that the addressed device failed to acknowledge.
/Destroys A.
call jc	start x49	/abort if bus not available
rl	a	/programmable address to REGs 3:1
orl	a, #FADDR	/add fixed address
clr	acc.O	/specify write operation
call	shout	/send device address
jc	x48	/abort if no acknowledge
mov	a, addr_hi	/send high byte of address
call	shout	/
jc	x48	/abort if no acknowledge
mov	a, addr_lo	/send low byte of address
call	shout	/
jc	x48	/abort if no acknowledge
mov	a, zdata	/get data
call	shout	/send data
jc	x48	/abort if no acknowledge
clr x48:	c	/clear error flag
call stop
x49:
ret
read_current:
/AT24Cxx Current Address Read function.
/Called with programmable address in A. Returns data in A.
/Returns CY set to indicate that the bus is not available
/or that the addressed device failed to acknowledge.
— 437 —
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
	call jc	start x45	/abort if bus not available
	rl	a	/programmable address to REGs 3:1
	orl	a, #FADDR	/add fixed address
	setb	acc. 0	/specify read operation
	call	shout	/send device address
	jc	x44	/abort if no acknowledge
	call	shin	/receive data byte
	call	NAK	/do not acknowledge byte
x44:	clr	c	/clear error flag
x45:	call ret	stop	
read_random:
/АТ24Схх Random Read function.
;Called with programmable address in A, byte address in
/register pair ADDR_HI:ADDR_LO. Returns data in A.
/Returns CY set to indicate that the bus is not available
/or that the addressed device failed to acknowledge.
push mov	b b, a	/save copy of programmable address /Send dummy write command to set internal address
call	start	
jc	x47	/abort if bus not available
rl	a	/programmable address to REGs 3:1
orl	a, #FADDR	/add fixed address
clr	acc.O	/specify write operation
call	shout	/send device address
jc	x46	/abort if no acknowledge
mov	a, addr_hi	/send high byte of address
call	shout	/
jc	x46	/abort if no acknowledge
mov a, addr_lo /send low byte of address
—428—
5.3. Подпрограммы для обмена микроконтроллера с АТ24С64А
call	shout	;
jc	х4б	;abort if no acknowledge
;Call Current Address Read function.
mov	a, b	;get programmable address
call	read_current	
jmp x46:	x47	;exit
call x47:	stop	
pop ret	b	
start:
;Send START, defined as high-to-low SDA with SCL high.
;Return with SCL, SDA low.
;Returns CY set if bus is not available.
	setb setb	SDA SCL
	/Verify	bus available.
	jnb	SDA, x40	/jump if not high
	jnb nop clr nop nop nop nop nop clr	SCL, x40	;jump if not high /enforce setup delay and cycle delay SDA /enforce hold delay 9 9 9 SCL
x40:	clr jmp	c	/clear error flag x41
x41:	setb ret	c	/set error flag
^^439 —
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
stop:
/Send STOP, defined as low-to-high SDA with SCL high.
/SCL expected low on entry. Return with SCL, SDA high.
clr SDA
nop	/enforce SCL low and data setup
nop
setb SCL
nop	/enforce setup delay
nop	/
nop
nop
nop
setb SDA
ret
shout:
/Shift out a byte to the AT24Cxx, most significant REG first.
/SCL, SDA expected low on entry. Return with SCL low.
/Called with data to send in A.
/Returns CY set to indicate failure by slave to acknowledge.
/Destroys A.
push mov	b b, #8	/REG counter
x42:		
rlc	a	/move REG into CY
mov	SDA, c	/output REG
nop		/enforce SCL low and data setup
setb	SCL	/raise clock
nop		/enforce SCL high
nop		/
nop		9
nop		9
clr	SCL	/drop clock
djnz	b, x42	/next REG
setb	SDA	/release SDA for ACK
nop		/enforce SCL low and tAA
nop		/
setb	SCL	/raise ACK clock
nop		/enforce SCL high
nop		/

5.3. Подпрограммы для обмена микроконтроллера с АТ24С64А
пор	;
ПОР	;
mov	с, SDA	;get АСК REG
clr	SCL	/drop ACK clock
pop	b
ret
shin:
;Shift in a byte from the AT24Cxx, most significant REG first.
/SCL expected low on entry. Return with SCL low.
;Returns received data byte in A.
setb	SDA	;make SDA an input
push	b	
mov	b, #8	/REG count
x43:		
nop		/enforce SCL low and data setup
nop		
nop		
setb	SCL	/raise clock
nop		/enforce SCL high
nop		/
mov	C, SDA	/input REG
rlc	a	/move REG into byte
clr	SCL	/drop clock
djnz	b, x43	/next REG
pop	b	
ret		
ACK:
;Clock out an acknowledge REG (low).
/SCL expected low on entry. Return with SCL, SDA low.
clr	SDA	/АСК REG
nop		/enforce SCL low and data setup
nop		/
setb	SCL	/raise clock
nop		/enforce SCL high
nop		9
nop		9
nop		9
-4Д1-
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ДАННЫХ
clr
ret
SCL
/drop clock
NAK:
;Clock out a negative acknowledge REG (high). /SCL expected low on entry. Return with SCL low,	SDA high
setb	SDA	/NAK REG nop	/enforce SCL low and data	setup
nop	; setb SCL	/raise	clock nop	/enforce	SCL high nop nop	; nop	/ clr	SCL	/drop clock ret	
END
5.4.	Краткие выводы
В этой главе мы рассмотрели одну из наиболее типичных микросхем
внешней флэш-памяти данных (EEPROM) — АТ24С64А фирмы Atmel. Она
имеет объём памяти 8Кх8 и для обмена с микроконтроллером использует
всего 2 линии: линию данных SDA и линию тактирования SCL. С помо-
щью различных кодовых комбинаций на входах А2...А0 можно адресовать
по одной шине до 8 таких микросхем.
Atmel производит целый ряд аналогичных микросхем EEPROM, отли-
чающихся от АТ24С64А общим объёмом памяти и страничной организа-
цией. Работа с этими микросхемами практически не отличается от работы
с рассмотренной АТ24С64А.
Многие ведущие мировые производители микросхем выпускают изде-
лия, аналогичные рассмотренным микросхемам Atmel. Работа с ними так-
же идентична работе с микросхемами Atmel.
Обмен данными с микросхемой осуществляется по шине 12С, разрабо-
танной фирмой Philips. В настоящей главе рассмотрены основные положе-
ния, определяющие работу этой шины с одним мастером. Более подроб-
ную информацию о работе шины 12С можно найти в книге [8].
В этой же главе приведён набор подпрограмм для микроконтроллеров
семейства х51, обеспечивающий все допустимые виды обмена информа-
цией между микроконтроллером и EEPROM АТ24С64А. Эти подпрограм-
мы разработаны специалистами Atmel и в течение долгого времени были
доступны на сайте фирмы.

Глава 6. ПРОСТАЯ КЛАВИАТУРА
НА ОСНОВЕ
МИКРОКОНТРОЛЛЕРА
После выхода в свет первых двух томов книги «Микроконтроллеры?
Это же просто!» я получил более двух десятков писем, содержащих один
вопрос: как в системе на основе микроконтроллера реализовать клавиату-
ру? В этой главе я даю ответ на этот вопрос.
Достаточно простую клавиатуру для системы на основе микроконтрол-
лера семейства х51 (конкретнее -- на AT89S51) можно реализовать следую-
щим образом. Предположим, что нам нужно иметь в ней 16 информацион-
ных клавиш (не будучи большими оригиналами, присвоим им названия О,
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, А, В, С, D, Е и F). Также давайте потребуем, чтобы в
составе клавиатуры было три управляющие клавиши — Alt, Shift и Ctrl, на-
жатие на которые позволяло бы изменять назначение информационных
клавиш, как это сделано в клавиатуре компьютера. В итоге подобная орга-
низация позволяет нам иметь по 4 различных функции на каждой инфор-
мационной клавише: одну — без нажатия на управляющие клавиши и
три — в комбинации с каждой из них. Иными словами, мы можем вводить
в систему при этом 64 различных информационных и управляющих сигна-
ла. Для большинства применений этого вполне достаточно. Если же кто-
то захочет реализовать клавиатуру большей функциональности, то, разо-
бравшись с тем, как реализована описываемая ниже клавиатура, он может
расширить её до любого разумного числа клавиш.
Итак, задача поставлена. Для её решения нам понадобятся некоторые
аппаратные ресурсы (причём достаточно простые) и относительно не-
сложная программа. Начнём с первого.
6.1.	Аппаратная реализация простой клавиатуры
Обычно клавиатуру организуют в виде матрицы, как показано на
Рис. 6.1 (остальные части системы: индикатор, АЦП, ЦАП и иные уст-
ройства, которые могут варьироваться, на схеме не приведены). Чтобы за-
действовать 16 клавиш, нам нужно 4 шины, на которых мы будем устанав-
ливать нулевые или единичные уровни при опросе клавиатуры (эти шины
Рис. 6.1. Аппаратные средства клавиатуры.
Глава 6. ПРОСТАЯ КЛАВИАТУРА НА ОСНОВЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА
6.1. Аппаратная реализация простой клавиатуры
нарисованы в виде горизонтальных линий, соединённых с выводами
Р1.4...Р1.7 микроконтроллера). Далее нам нужны 4 шины, состояние кото-
рых мы будем опрашивать (они изображены в виде вертикальных линий,
соединённых с выводами Р1.0...Р1.3 микроконтроллера; кроме того, они
соединены через резисторы R3...R6 с источником питания +5 В). Физи-
чески все линии выполнены в виде проводников на печатной плате, при-
чём ни одна из первых четырёх линий (их иногда называют сигнальными)
не имеет ни одной общей точки ни с одной из линий, соединённых с выво-
дами Р1.4...Р1.7 (последние получили название возвратных). Клавиши на-
шей клавиатуры привязаны на схеме к местам пересечения сигнальных и
возвратных линий. (Ещё раз обращаю внимание на то, что сигнальные и
возвратные линии пересекаются только на бумаге; в действительности же
ни одна из этих линий не соединена с какой-либо другой. Например,
представьте себе, что сигнальные линии выполнены в виде параллельных
проводников на одной стороне печатной платы, а возвратные — на другой.
Кстати, в реальных конструкциях чаще всего именно так и делают.)
Обычно в клавиатурах используют клавиши, работающие на замыкание.
Один из выводов такой клавиши соединяют с соответствующей сигнальной
линией, а другой — с возвратной. Таким образом, если ни одна из клавиш не
нажата, то ни одна из сигнальных линий не соединяется ни с одной из воз-
вратных. Нажатие же на какую-либо клавишу соединяет те сигнальную и
возвратную линии, к которым подпаяны выводы нажатой клавиши.
Как нетрудно заметить, 4 возвратных линии пересекаются на схеме с 4
сигнальными в 16 точках. Клавиши нашей клавиатуры, которых тоже 16,
однозначно привязаны к этим пересечениям. Если бы мы выбрали другое
количество сигнальных и возвратных линий, то и максимальное количест-
во клавиш было бы другим. Например, 5 сигнальных и 3 возвратных линии
дали бы 5 х 3 = 15 пересечений, что позволило бы управлять не более чем
15 клавишами (что на 1 клавишу меньше, чем в варианте с 4 сигнальными
и 4 возвратными линиями, требующий для работы те же 8 линий ввода/
вывода микроконтроллера). 8 сигнальных и 5 возвратных линий дадут нам
возможность управлять матрицей из 8 х 5 = 40 клавиш (вспомните знаме-
нитый Spectrum!), а 8 сигнальных и 8 возвратных — расширят наши воз-
можности до 64-клавишной клавиатуры. Платой за это будет то, что в слу-
чае 8x5 мы должны задействовать под клавиатуру 8 + 5=13 линий ввода/
вывода, а в случае 8x8 — уже 16 линий. Поэтому разработчики часто стре-
мятся не увеличивать число клавиш в клавиатуре, а минимизировать его —
свободных линий ввода/вывода нередко остается не так уж много.
Как подобная конструкция позволит нам узнать, нажата ли какая-ни-
будь из клавиш, и если да, то какая? Очень просто. Давайте предположим,
что наш микроконтроллер установил на своих линиях Р1.4...Р1.7 нули. Ка-
кие сигналы он обнаружит на возвратных линиях, если ни одна из клавиш
-435-
Глава 6. ПРОСТАЯ КЛАВИАТУРА НА ОСНОВЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА
не нажата? Правильно, единицы — ведь все возвратные линии подтянуты
соответствующими резисторами к потенциалу +5 В, именно для этого мы
и установили резисторы R3...R6. А что будет, если мы нажмём какую-либо
из клавиш, например клавишу 7? Она соединит между собой сигнальную
линию, идущую от Р1.5, и возвратную с Р1.3. Но ведь на Р1.5 у нас нуль!
Значит, и на Р1.3 у нас при чтении будет нулевой сигнал. То есть если на-
жата хоть одна из клавиш, то при чтении состояния возвратных линий мы
обнаружим, что какая-либо из них будет в 0. Таким образом, если мы вы-
ставим на сигнальных линиях нули, а прочитав состояние возвратных ли-
ний, увидим, что на всех них присутствуют единицы, это значит, что ни
одна из клавиш не нажата. Наличие нуля на какой-либо из возвратных ли-
ний служит сигналом, что нажата та или иная клавиша. Как видите, в вы-
явлении факта нажатия на клавишу нет ничего сложного.
А как определить, какая именно из клавиш нажата? Например, пусть у
нас нажата клавиша 7. Как, если мы знаем, что какая-то из клавиш нажата,
найти, что нажата семёрка?
Возможно, некоторые из вас уже догадались. Для тех, кто ещё не сооб-
разил, поясню. Нужно поочередно устанавливать нули на каждой из сиг-
нальных линий и смотреть состояние линий возврата. Давайте для начала
установим в 0 сигнальную линию Р1.4, а линии Р1.5...Р1.7 установим в 1.
Далее прочитаем состояние возвратных линий. Если не нажата ни одна из
клавиш, соединённых с установленной в 0 сигнальной линией (в нашем
случае это клавиши 0, 1, 2 и 3), то все 4 возвратные линии при чтении ока-
жутся в единичном состоянии. То есть единицы на возвратных линиях го-
ворят нам о том, что ни 0, ни 1, ни 2, ни 3 не нажаты.
Идём дальше. Установим в 0 сигнальную линию Р1.5 (естественно, ус-
тановив при этом остальные три в единицы). Прочитаем состояние воз-
вратных линий. Как нетрудно догадаться, если нажата клавиша 7, то на
возвратной линии Р1.3 будет 0, в то время как на Р1.0...Р1.2 мы обнаружим
единицы. Итак, комбинация «0 на Р1.5 и 0 на Р1.3» свидетельствует о на-
жатии именно клавиши 7! Для сравнения — нажатой клавише 6 будет соот-
ветствовать комбинация «0 на Р1.5 и 0 на Р1.2», клавише 5 — комбинация
«0 на Р1.5 и 0 на Р1.1» и т. д.
Естественно, что если нажата клавиша 7, а остальные отпущены, то ус-
тановка в 0 сигнальной линии Р1.6 с последующим анализом линий воз-
врата даст единичное состояние всех возвратных линий. Так же, как и в
случае с установкой в 0 сигнальной линии Р1.7.
Итак, для определения того, какая же из клавиш нажата, мы должны
проделать следующее. Поочередно установим в 0 каждую из сигнальных
линий — сначала с Р1.4, затем с Р1.5, затем с Р1.6, а после неё — с Р1.7.
После установки соответствующей сигнальной линии в 0 (напомню, три
остальные должны оставаться в 1) проанализируем состояние возвратных
— 436 —
6.2. Программное обеспечение работы клавиатуры
линий. Если на всех них присутствуют единицы, то ни одна из клавиш, со-
единённых с установленной в 0 сигнальной линией, не нажата. Если одна
из возвратных линий имеет нулевой потенциал, то нажата клавиша, нахо-
дящаяся (по схеме) на пересечении этой возвратной линии и нулевой сиг-
нальной. Не правда ли, просто?
Некоторые, быть может, зададут вопрос: а что будет, если нажать две
клавиши одновременно? Очевидно, возможны два варианта. В первом вы
получите нули на тех или иных возвратных линиях при нуле уже не на од-
ной из сигнальных линий, а на двух (тех, которые соединены с нажатыми
кнопками; например, если нажать клавиши 1 и 8, вы получите 0 на воз-
вратной линии Р1.1 при установке в 0 сигнальной линии Р1.4 и 0 на воз-
вратной линии Р1.0 при нуле на сигнальной линии Р1.6). Во втором вари-
анте (например, если нажаты 8 и 9) вы получите нули на возвратных лини-
ях Р1.0 и Р1.1 при нуле на сигнальной линии Р1.6. При этом в случае
зануления остальных сигнальных линий все возвратные линии будут оста-
ваться единичными.
Добавлю, что выявление нажатия на две и более клавиши — задача от-
носительно сложная, и начинающим я бы не рекомендовал пытаться ре-
шать её.
Управляющие клавиши соединены с линиями Р2.0 и Р2.1. При нажа-
тии клавиши Alt устанавливается в 0 линия ввода Р2.0. Shift устанавливает
в О Р2.1, a Ctrl — и ту, и другую.
Кстати, зачем сначала выявлять, нажата ли хотя бы одна из клавиш или
нет, а лишь после этого искать, какая именно из клавиш нажата? Не проще
ли сразу искать нажатую клавишу? Да, проще. Но гораздо дольше. Про-
цесс обнаружения нажатия займёт несколько десятков микросекунд, а
процесс выявления, что же конкретно нажато — несколько сот. Поскольку,
как правило, нажатия происходят относительно нечасто, а ваш микрокон-
троллер в цикле работы может опрашивать клавиатуру несколько раз в се-
кунду, не надо загружать его в каждом из таких опросов длинной подпро-
граммой определения нажатой клавиши. Лучше пусть он выполняет ко-
роткую, определяющую лишь факт нажатия клавиши подпрограмму и
только при необходимости переходит к длинной. Иначе если вы не будете
разумно экономить его ресурсы, то очень скоро столкнётесь с тем, что не
хватит производительности используемого микроконтроллера.
6.2.	Программное обеспечение работы клавиатуры
Теперь давайте рассмотрим подпрограммы, реализующие описанные
выше алгоритмы. Начнём с подпрограммы определения факта нажатия на
одну из клавиш.
— 437 —
Глава 6. ПРОСТАЯ КЛАВИАТУРА НА ОСНОВЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА
Подпрограмма определения факта нажатия на одну из клавиш
KL.PRESS:
MOV
MOV
CPL
ANL
CLR
JZ
SETB
ENDKLPR:
RET
Pl,#00001111B
A,P1
A
A,#00001111B
C
ENDKLPR
C
/НУЛИ НА СИГНАЛЬНЫХ ЛИНИЯХ
/A=****1111B, ЕСЛИ HE НАЖАТО
/ИНВЕРТИРОВАЛИ АККУМУЛЯТОР
/А=ОООООООOB, ЕСЛИ НЕ НАЖАТО
/НА ВЫХОД, ЕСЛИ НЕ НАЖАТО
/УСТАНАВЛИВАЕМ ФЛАГ
/ПЕРЕНОСА ПРИ НАЖАТИИ
Здесь всё просто. Первая команда (MOV Plz#00001111B) настраивает
младшие 4 линии порта Р1 на ввод (занесением единиц в соответствующие
биты регистра порта) и выводит нули на старшие 4 линии. Далее содержи-
мое порта считывается в аккумулятор, инвертируется командой CPL А, и
старшие 4 бита его зануляются командой ANL Az#00001111B.
Давайте теперь проанализируем содержимое аккумулятора после вы-
полнения этих четырёх команд. Если ни одна из клавиш не была нажата, то
возвратные линии были в единичном состоянии. Следовательно, в единич-
ном состоянии оказались и 4 младших бита аккумулятора после чтения в не-
го содержимого порта Р1. Инверсия аккумулятора занулила его 4 младших
бита, а последняя команда занулила 4 старших. Итого после выполнения
команды anl Az#00001111B содержимое аккумулятора будет нулевым,
если ни одна из клавиш не нажата, и отличным от 0, если что-то нажато.
Далее команда CLR С сбрасывает флаг переноса, и, если значение акку-
мулятора равно нулю, осуществляется выход из подпрограммы (сначала
переход JZ ENDKLPR, затем возврат из подпрограммы). Если же что-то
было нажато, то перед возвратом командой SETB С устанавливается флаг
переноса.
Итак, если после выполнения подпрограммы KL_PRESS флаг переноса
оказывается установлен, то это означает, что нажата какая-либо из инфор-
мационных клавиш. Сброшенный флаг переноса свидетельствует об от-
сутствии нажатия.
Подпрограмма определения, какая из клавиш нажата, несколько сложнее.
Подпрограмма определения, какая из клавиш нажата
KLJtUNz
MOV Р1,#11101111В /НУЛЬ НА Р1.4
MOV	С,Pl.О	/ПРОВЕРЯЕМ ВОЗВРАТНУЮ ЛИНИЮ Р1.О
JC	PR01	/ПЕРЕХОД НА ПРОВЕРКУ Pl.1, ЕСЛИ Р1.0=1
-438-
6.2. Программное обеспечение работы клавиатуры
MOV	А,#0Н	/КОД ОН В АККУМУЛЯТОР, ЕСЛИ Р1.0=0
LJMP	CTALTSHF	;НА ПРОВЕРКУ УПРАВЛЯЮЩИХ КЛАВИШ
PR01:
	MOV JC MOV LJMP	C,P1.1 PRO 2 A,#1H CTALTSHF	/ПРОВЕРЯЕМ ВОЗВРАТНУЮ ЛИНИЮ Pl.1
PR02:			
	MOV	C,P1.2	/ПРОВЕРЯЕМ ВОЗВРАТНУЮ ЛИНИЮ Pl.2
	JC	PR03	
	MOV	A,#2H	
	LJMP	CTALTSHF	
PR03:			
	MOV	C,P1.3	/ПРОВЕРЯЕМ ВОЗВРАТНУЮ ЛИНИЮ Р1.0
JC	PR10
MOV	А,#ЗН
LJMP CTALTSHF
PR10:
MOV Р1Л11011111В /НУЛЬ HA Pl. 5
MOV	C,Pl.О
JC	PR11
MOV	A,#4H
LJMP CTALTSHF
PR11:
MOV	C,P1.1
JC	PR12
MOV	A,#5H
LJMP CTALTSHF
PR12:
MOV	C,P1.2
JC	PR13
MOV	A,#6H
LJMP CTALTSHF
PR13:
MOV	C,P1.3
JC	PR20
MOV	A,#7H
LJMP CTALTSHF
PR20:
MOV Р1Л10111111В /НУЛЬ HA Pl. 6
MOV	C,P1.0
JC	PR21
MOV	A,#8H
LJMP CTALTSHF
PR21:
MOV C,P1.1
439-
Глава 6. ПРОСТАЯ КЛАВИАТУРА НА ОСНОВЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА
JC	PR22
MOV	A,#9H
LJMP	CTALTSHF
PR22:	
MOV	C,P1.2
JC	PR23
MOV	A,#0AH
LJMP	CTALTSHF
PR23:	
MOV	C,P1.3
JC	PR30
MOV	АД0ВН
LJMP	CTALTSHF
PR30:	
MOV	Р1Л01111111В ;НУЛЬ HA Pl.7
MOV	c,pi.o
JC	PR31
MOV	АЛ0СН
LJMP	CTALTSHF
PR31:	
MOV	c,pi.i
JC	PR32
MOV	АЛ0ОН
LJMP	CTALTSHF
PR32:	
MOV	C,P1.2
JC	PR33
MOV	АЛ0ЕН
LJMP	CTALTSHF
PR33:	
MOV	C,P1.3
JC	CTALTSHF
MOV	A 30FH
CTALTSH:	
MOV	C,P2.0
CPL	C
MOV	ACC.6,C	;ACC.6=1 при P2.0=0
MOV	C,P2.1
CPL	C
MOV	ACC.7,C	;ACC.7=1 при P2.1=0
RET	
Обычно каждой клавише ставится в соответствие определённый код.
Чаще всего этим кодом является число от 0 до 0FFH. То есть давайте дого-
воримся, что если нажата клавиша 0, то при завершении подпрограммы
KL_KLAV в младших битах аккумулятора должен быть код ООН (это и есть
-440л
6.2. Программное обеспечение работы клавиатуры
код клавиши 0). Если нажата клавиша 1, то в младших битах аккумулятора
после завершения KL_KLAV должен быть код 01Н и т. д. вплоть до 0FH.
Как видите, в нашем случае код клавиши (точнее, его часть) совпал с её
названием, т. е. с надписью на клавише. Однако, как нетрудно догадаться,
надписи на клавишах могут быть любыми — с равным успехом мы могли
бы назвать клавиши не 0, 1, 2, 3, ..., Е, F, а, например, А, Б, В, Г, ..., П, Р.
Если бы мы так поступили, то код ООН соответствовал бы клавише А, код
01Н — клавише Б и т. д. В самой же подпрограмме KL_KLAV при этом ни-
чего бы не изменилось. Изменения коснулись бы только таблицы соот-
ветствия названий клавиш кодам в аккумуляторе после окончания под-
программы KL_KLAV. Правда, в явном виде мы эту таблицу здесь не напи-
сали в силу того, что названия клавиш и коды совпадают друг с другом (мы
так выбрали). Если же в вашем случае это будет не так, рекомендую эту
табличку Обязательно составить — этим вы наверняка уменьшите количес-
тво ошибок в своей программе.
Итак, мы договорились, что после завершения подпрограммы
KL_KLAV в аккумуляторе должен быть код нажатой клавиши. Как этого
добиться? Конечно же очень просто. Смотрите, сначала командой
MOV Pl, #11101111В мы настраиваем возвратные линии на ввод инфор-
мации и устанавливаем сигнальную линию с Р1.4 в 0, а остальные три — в
1. Далее командой MOV С, Р1.0 записываем в бит (флаг) переноса CY состо-
яние возвратной линии с Р1.0. Если после этого бит оказывается установ-
лен (т. е. равен 1), то это значит, что клавиша 0 не нажата, и мы переходим
к метке PR01, где будем определять, нажата ли клавиша 1. Если флаг CY
сброшен, т. е. его значение равно 0, то клавиша 0 нажата. В этом случае по-
мещаем в аккумулятор код клавиши 0 (т. е. 0) и переходим к завершающей
части подпрограммы, анализирующей состояние управляющих клавиш
Ctrl, Alt и Shift (на метку CTALTSHF).
Если клавиша 0 не нажата, анализируем следующую. Командой
MOV С, Pl. 1 мы записываем в бит CY состояние возвратной линии с Р1.1.
Если после этого бит оказывается установлен (т. е. равен 1), то клавиша 1
не нажата, и переходим к метке PRO 2, где будем определять, нажата ли
клавиша 2. Если CY сброшен, т. е. равен 0, то клавиша 1 нажата. В этом
случае мы помещаем в аккумулятор код клавиши 1 (т. е. 1) и переходим к
завершающей части подпрограммы, на метку CTALTSHF.
Я надеюсь, что вряд ли кому нужно объяснять, как анализируется со-
стояние клавиш 2, 3, 4,..., F — очевидно, точно так же, как и клавиш 0 и 1,
рассмотренных в двух предыдущих абзацах. Если всё же кому что-то не яс-
но, внимательно прочтите эти абзацы ещё раз — там есть всё, что нужно
для понимания. А мы пока двинемся дальше.
Итак, к моменту, когда мы добрались до метки CTALTSHF, в аккумуля-
торе находится число от ОН до 0FH, в зависимости от того, какая из ин-
-441-
Глава 6. ПРОСТАЯ КЛАВИАТУРА НА ОСНОВЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА
формационных клавиш была нажата. Всё? Нет. Вспомним, что мы не про-
анализировали состояние трёх управляющих клавиш. Давайте посмотрим,
как это реализовано в подпрограмме KL_KLAV.
Собственно, и здесь всё просто. Мы записываем в бит (флаг) переноса
состояние линии Р2.0 порта Р2, инвертируем его и помещаем в шестой бит
аккумулятора. Затем повторяем эту процедуру для Р2.1, помещая результат
в старший, седьмой бит аккумулятора. На этом подпрограмма KL_KLAV
завершается.
Что же получилось после её выполнения? Если была нажата информа-
ционная клавиша 0 и при этом все три управляющие клавиши были отпу-
щены, то хранящийся в аккумуляторе код будет ОН. А что будет, если с ну-
лем была нажата управляющая клавиша Alt? Как нетрудно догадаться, код
в аккумуляторе будет 01000000В = 40Н. Управляющей клавише Shift будет
соответствовать код 10000000В = 80Н. Нажатию на Ctrl и 0 будет соответс-
твовать код 11000000В = 0С0Н. Аналогично клавише 1 без управляющих
клавиш будет соответствовать код 01Н, с Alt — 41Н, с Shift — 81Н, с Ctrl —
0С1Н, клавише 2 без управляющих клавиш будет соответствовать код 02Н,
с Alt — 42Н, с Shift — 82Н, с Ctrl — 0С2Н и т. д. Как видите, мы получили
именно то, о чём шла речь в начале главы: каждой из 16 информационных
клавиш, в зависимости от состояния Ctrl, Alt и Shift, соответствуют 4 раз-
ных кода. Иными словами, после завершения подпрограммы KL_KLAV в
аккумуляторе возможны 64 различных комбинации, и вы можете таким
образом ввести в систему, например, не только 10 цифр, но и весь русский
алфавит, и при этом останется ещё десяток кодов для тех или иных команд.
Как видите, опрос клавиатуры в микроконтроллерной технике осу-
ществляется весьма просто. Нужно иметь микроконтроллер с 8...10 сво-
бодными линиями ввода/вывода и две небольшие подпрограммы, которые
определят, есть ли нажатые клавиши в клавиатурной матрице, и если есть,
то какие. А дальше в основном цикле микроконтроллерной программы вы
должны осуществить обработку нажатий — вызов подпрограмм, связан-
ных с нажатием на ту или иную клавишу.
6.3.	Усовершенствование схемы клавиатуры
Иногда оказывается удобным разделить узел клавиатуры и основной
узел разрабатываемого устройства. Сейчас, когда стоимость самых дешё-
вых микроконтроллеров составляет 1...2 доллара за корпус, может быть,
выгоднее выполнить клавиатуру в виде отдельного блока со своим относи-
тельно маломощным микроконтроллером, а остальную часть устройства
выполнить на отдельном (возможно, более мощном) микроконтроллере,
обеспечивающем решение поставленной задачи. В такой конфигурации
первый из упомянутых микроконтроллеров будет осуществлять описан-
-442-
КД503
Рис. 6.2. Клавиатура на микроконтроллере P89LPC915 фирмы Philips.
6.3. Усовершенствование схемы клавиатуры
Глава 6. ПРОСТАЯ КЛАВИАТУРА НА ОСНОВЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА
ный выше опрос клавиатуры (освобождая второй от этих функций) и, об-
наружив факт нажатия, определять код нажатой клавиши и пересылать его
во второй микроконтроллер. Для пересылки логично использовать один
из последовательных интерфейсов, например RS-232 или 12С.
Если использовать RS-232, то можно обойтись только выводом пере-
датчика TxD, реализовав однонаправленный поток данных (от клавиатуры
к основному микроконтроллеру, без сигналов подтверждения). Тогда для
подобной клавиатуры нужно 10+1 = 11 линий ввода/вывода. А такое ко-
личество линий имеет уже описанный в гл. 1 микроконтроллер P89LPC915
фирмы Philips. Он практически идеально подходит для подобной цели,
поскольку может работать с внутренними тактированием и цепью сброса.
В итоге аппаратная реализация такого узла упрощается до предела, как это
видно из Рис. 6.2.
И последнее, о чём я хотел бы сказать. Как известно (подробнее см.
первый том данной книги, стр. 228), нажатие или переключение клавиш
обычно сопровождается дребезгом контактов. В связи с этим необходимо
принимать меры для его подавления. В микроконтроллерной технике это
обычно делают программным путём. В рассматриваемом случае для подав-
ления дребезга контактов достаточно после обнаружения факта нажатия
на одну из клавиш (при помощи подпрограммы KL_PRESS) сформировать
10...20-миллисекундную задержку, после чего снова вызвать KL_PRESS.
Если и во второй раз она проинформирует вас о том, что нажата какая-ли-
бо из клавиш, то так оно и есть, определяйте код нажатой клавиши при по-
мощи KL_KLAV и осуществляйте действия, соответствующие нажатой кла-
више. Если повторный вызов KL_PRESS не выявит нажатия, значит, тре-
вога была ложной, и ситуация может быть квалифицирована как дребезг,
не требующий определения кода нажатой клавиши.
-444-
Приложение.
Программирование микроконтроллеров
AT89S51, AT89S52, AT89S8252
фирмы ATMEL
Для многих читателей, самостоятельно занимающихся изучением мик-
роконтроллеров и разработкой на них своих первых устройств, весьма ост-
ро стоит вопрос программирования микроконтроллеров. Готовый про-
грамматор, стоимость которого может колебаться в пределах от трёх до
шести тысяч рублей (в ценах 2006 г.), по карману далеко не каждому. Поэ-
тому и обращаются — иногда ко мне, иногда в те или иные читательские
конференции — с просьбой выслать схему и программное обеспечение для
программатора, который легко сделать своими руками. Это приложение к
настоящему тому предназначено специально для этого.
Первый совет — стоит обратить внимание на микроконвертеры от
Analog Devices. В гл. 3 настоящего тома я подробно описал, как програм-
мируется их память программ при помощи бесплатно распространяемой
программы wsd.exe, находящейся на сайте фирмы разработчика
(www.analog.com). Здесь всё ясно и просто.
Но в ряде случаев пользователю хочется приобрести более дешёвый
микроконтроллер, чем ADuC. Особенно если ему не нужны ЦАП, АЦП,
таймер реального времени, флэш-память данных и т. д. В этом случае хо-
рошей альтернативой могут оказаться микроконтроллеры AT89S51 и
AT89S52 фирмы Atmel. В принципе опытные разработчики могут и само-
стоятельно сделать программатор для программирования этих микросхем,
благо алгоритмы их программирования приведены в документации на эти
микроконтроллеры. Но более дешёвым может оказаться следующий
вариант.
Бродя по бескрайним просторам Интернета, один из моих знакомых-
разработчиков наткнулся на условно-бесплатную программу для програм-
мирования этих микроконтроллеров от новозеландской фирмы АЕС
Electronics (wwwaec-electronics, со. nz). Обязательными условиями бесплат-
ности этого продукта являются его некоммерческое использование (в том
числе для целей образования, для любительского творчества) и сохранение
всего комплекта поставляемых с программой файлов (в первую очередь
файла aec_isp.pdf) в неизменном авторском варианте.
-4А5-
Приложение
В Табл. ПЛ приведена распайка кабеля, которым должен соединяться
принтерный порт компьютера (снабжённый стандартным разъёмом DB25)
с микроконтроллером AT89S51/AT89S52. Программирование осуществля-
ется по последовательному SPI-интерфейсу (более подробную информа-
цию о нем можно найти во втором томе данной книги, а также в фирмен-
ной документации на эти микроконтроллеры). Номера выводов микро-
контроллера в Табл. П.1 соответствуют 40-выводным корпусам.
Таблица П. 1. Распайка соединительного кабеля
Выводы порта принтера	Выводы микроконтроллера
6 (D4)	9 (Сброс)
7(D5)	6 (Р1.5 — MOSI)
8 (D6)	8(P1.7-SCK)
10 (АСК)	7(Р1.6 —MISO)
18...25 (GND)	20 (GND)
Разработчики рекомендуют использовать в кабеле витые пары, всего 4.
Каждая пара должна содержать сигнальный и земляной провода, причём
три из четырёх земляных шин должны быть подключены к общему прово-
ду только на разъёме DB25 со стороны принтерного порта, а их концы со
стороны программируемого микроконтроллера должны «висеть в возду-
хе». Четвёртый (любой из них) с одной стороны должен быть подключен к
общему проводу на разъёме принтерного порта, а с другой — к выводу
GND микроконтроллера. Для устойчивой работы программатора длина
упомянутых витых пар не должна быть более 50 см (разработчики реко-
мендуют не более 1 м, но реально с 50-сантиметровыми проводами про-
грамматор работает заметно устойчивее. На мой взгляд, чем короче эти
провода, тем лучше; я уменьшал их длину до 20 см).
Микроконтроллер должен тактироваться частотой 4...24 МГц. На плату
с программируемым микроконтроллером от внешнего источника должно
подаваться также 5-вольтовое питание. Не забудьте позаботиться о том,
чтобы используемые для программирования выводы микроконтроллера,
если к ним подключена его периферия, не конфликтовали с сигналами
программирования (лучше всего, если эти выводы соединяются
с периферией при помощи перемычек, размыкаемых на момент програм-
мирования).
Вход сброса (RESET) микроконтроллера должен подключаться к про-
воду, идущему от контакта 6 принтерного порта, в соответствии с Рис. П.2.
-446-
Приложение
--------------------------•----------+5 В
“Z 10 мкФ
К разъёму ISP •----------------------1 I-•-Сброс
1.5 кОм	I
П10 кОм
-------------•-----------------о В
Рис. П.2. Подключение входа сброса микроконтроллера.
Я несколько раз собирал эту схему, она устойчиво программировала
упомянутые микроконтроллеры, а также вместе с ними AT89S8252. К не-
достаткам этого программатора можно отнести то, что он не работает под
«продвинутыми» версиями Windows, такими как NT. С DOS-интерфейсом
программы вполне можно мириться в том случае, если покупка какого-ли-
бо программатора для вас затруднительна.
Краткий глоссарий
Baud Rate Datasheet DPTR EEPROM KSPS MIPS	—	скорость передачи данных (измеряется в бит/с) —	справочные данные, описание прибора или компонента —	Data Pointer — регистр-указатель данных —	электрически-стираемое программируемое ПЗУ (флэш-память) —	(kylo) samples per seconds — (тысяч) отсчетов в секунду —	миллионы инструкций в секунду — характеристика быстродействия процессора
PPm «Sinc»- фильтр SPI	—	Parts per Million — промил, количество частей на миллион —	электронный фильтр, который имеет прямоугольную АЧХ, а его им- пульсная характеристика описывается функцией sin х/х —	Serial Peripheral Interface — последовательный периферийный интер- фейс
UART	— Universal Asynchronous Receiver/Transmitter — интерфейс универсально- го асинхронного приёмопередатчика
TIC АЦП ШИМ ИОН КМОП ОЗУ (RAM)	—	Threshold Inverter Comparator — таймер-счётчик временных интервалов —	аналого-цифровой преобразователь —	широтно-импульсная модуляция —	источник опорного напряжения —	комплементарная структура «металл — оксид — полупроводник» —	Random-Access Memory — память (запоминающее устройство) с произ- вольной выборкой; оперативное запоминающее устройство
ПЗУ (ROM) ПИД TKH	—	Read Only Memory — постоянное запоминающее устройство —	пропорционально-интегрально-дифференциальное (регулирование) —	температурный коэффициент напряжения — относительная величина, измеряемая в ррт/°С
ткс	— температурный коэффициент электрического сопротивления — отно- сительная величина, измеряемая в ррт/’С
Транзакция	— цикл передачи данных от одного устройства к другому по шине 12С
ФАПЧ (PLL) — фазовая автоподстройка частоты
ЦАП	— цифро-аналоговый преобразователь
-448 -
Список литературы
1.	Гуртовцев А.Л., Гудыменко С. В. Программы для микропроцессоров:
Справ, пособие. Минск.: Высш, шк., 1989. 352 с.: ил.
2.	Фрунзе А, В., Фрунзе А. А. Микроконтроллеры? Это же просто! Т 3. М.:
ООО «ИД СКИМЕН», 2003. 224 с.: ил.
3.	Справочник по специальным функциям с формулами, графиками и ма-
тематическими таблицами/Под ред. М. Абрамовица и И. Стиган.
М.:Наука, 1979. 832 с.: ил.
4.	Дьяконов В. П. Справочник по алгоритмам и программам на языке
бейсик для персональных ЭВМ. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит.,
1987. 240 с.
5.	Титце У, Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное ру-
ководство/Пер. с нем. М.: Мир, 1982. 512 с.: ил.
6.	Фрунзе А. В. Микроконтроллеры? Это же просто! Т. 1. М.: Издательский
дом «Додэка-ХХ1», 2007. — 312 с.: ил.
7.	Фрунзе А. В, Микроконтроллеры? Это же просто! Т. 2. М.: ООО «ИД
СКИМЕН», 2002. 392 с.: ил.
8.	Фрунзе А. В. Микроконтроллеры фирмы «Филипс» семейства х51. Т. 1.
М.: ООО «ИД СКИМЕН», 2004. 336 с.: ил.
Предметный указатель
ДТ-заряд аккумулятора 182
ДУ-заряд аккумулятора (NDV) 181,
184
А
адресация косвенная^, 48, 100, юз,
109, 121, 123, 397
адресное пространство 376, 381, 397
алгоритм 94, 176, 184, 187, 197, 397
аналого-цифровой преобразователь
(АЦП) 144, 301, 305, 308, 311, 318, 338,
348
антипереполнение 13, 23, 43, 57, 96, 100
аппроксимация 90, 93, 115, 136-137
арбитраж 401
арифметика ограниченной точ-
ности 12
арифметика с плавающей точкой 18,
21, 94
арифметика с фиксированной точ-
кой 16-17, 43, 56
ассемблер TASM 305, ззз, ззб
ассоциативный закон 13
Б
байт 18
В
выравнивание порядков 28-29
вычитание чисел с плавающей
точкой 27
Г
граница числа 11
граничная частота регулятора 140
д
двоично-десятичные коды 10, 176, 308,
334
деление двоичных чисел с плаваю-
щей точкой 56
денормализация мантиссы 28-29
диапазон 13, 21-22, 175
дистрибутивный закон 13
дополнительный КОД 11, 21, 25, 49, 63,
79, 357, 371
—	модифицированный 40
3
заём 10
знак числа 8, 11, 25, 48, 62, 72, 79, 175, 371
знаковый бит 8, 11, 22, 357
значность 17
и
инициирующий ТОК 184, 186, 299
интервал сходимости 91
итерационный метод 89, 105, но
К
компенсация ошибок 16,18
коэффициент усиления
регулятора 139, 141, 143, 174
м
мантисса числа 21, 27, 43, 49, 56, 62, 72,
110, 175
мастер шины 12С 400-401, 403

Предметный указатель
машинный нуль 75, 23
медленный режим 405
микроконвертер 299, 301, 305, 308, 321,
335-336, 338, 348, 356, 372-373, 377, 397,
445
микроконтроллер семейства х51 55,
103, 121, 143, 176, 214, 376, 433
младший байт (МлБ) 25, 175
н
норма функции 90, 94
нормализация 49, 68
—	влево 29, 43, 81
—	вправо 28, 56
о
обратный КОД 77
округление чисел
—	несимметричное
(отбрасывание) 15-16, 23, 26
—	правило Гаусса 75
—	симметричное 15-17, 23, 26, 30,
42-43, 67, 72
освобождение линии 403
ошибка метода вычисления
функции 90, 92
ошибка округления
—	абсолютная 75
—	граничная 16
—	граничная абсолютная 18, 23, 30
—	граничная относительная 17-18,
20, 23, 26, 30, 43, 57, 175
—	относительная 15-16
п
память данных 377, 397
—	внешняя 381, 397-399, 410, 432
память программ 110, 121, 376-377, 387-
388, 397, 445
параболы n-го порядка 97
перенос ю
переполнение 75, 23, 28, 43, 57, 63, 77,
79, 96, 100
переходная характеристика регуля-
тора 139
период квантования 142, 175
подпрограмма юз
—	измерения ззз
позиционный вес 6, ю, 27
ПОЛИНОМ 6, 8-9, 65-66, 89, 91, 100, 120,
136-137
—	схема Горнера 65,101, 121
порядок операций 14
порядок полинома 103, 121, 123, 138
порядок числа 27, 23, 27, 41, 43, 48, 56,
62, 72, 84, 103, 110
потеря значности 75, 20, 57
представления нуля 77-72
прямой КОД 77, 72
р
разрядность 6, 67, 84-85
регулирующее воздействие 138, 175
С
система счисления
—	двоичная 7, 64
—	двоично-десятичная 10, 64, 77
—	десятичная 7
—	основание 65- 66
—	позиционная 6
—	смешанная 9
—	шестнадцатеричная 7
скоростной заряд аккумулятора 178,
182, 184, 199-200
сложение чисел с плавающей
ТОЧКОЙ 27, 29-30
смещённый порядок 24-25, 43, 57, 175
средний байт (СрБ) 26
старший байт (СтБ) 25, 775
стек 77, 103, 214, 218, 241, 299
степенной ряд Тейлора 89, 91-93, 123,
131, 135-136
субадрес 408, 411, 414
СХОДИМОСТЬ ряда 92, 94, 105, 123, 131
-451
Предметный указатель
Т
такт микроконтроллера 176
тактовая частота ядра микроконтрол-
лера 305, 311, 320, 333, 338, 350, 372
точка перегиба 97
точность результата 14, 17, 21-23, 29,
66-67, 71, 90, 92, 105, 109, 123, 135, 176
транзакция 405, 407
трансцендентная зависимость 122, 130
У
удержание шины 403
умножение чисел с плавающей
точкой 42-43, 56
Ф
факториал 90, по, 115
флаг переноса 43, юз, 121, 123, 173, 438,
441-442
флэш-память данных 305, 373, 376-377,
379, 381-383, 385, 387, 397, 399
флэш-память программ 143, 388
форма записи числа
—	развернутая 8
—	свернутая 8
формат повышенной точности 27
функция
—	алгебраическая 89,176
—	аппроксимирующая 90
—	гиперболическая 89, 120, 130
—	дробно-рациональная 89, 94
—	иррациональная 89,105
—	линейная 89
—	логарифмическая 89, 135-136
—	неэлементарная 90
—	обратная 89
—	обратная
тригонометрическая 135, 137
—	обратной
пропорциональности 89
—	периодическая 123
—	показательная 89, 115, 121,130
—	рациональная 89
—	сложная 89
—	степенная 89, 97
—	трансцендентальная 89
—	трансцендентная 176
—	тригонометрическая 89, 120, 122
—	экспоненциальная 115
—	элементарная 88, 90, 176
X
характеристика числа 6, 21, 77, 81
ц
цифро-аналоговый преобразователь
(ЦАП) 85, 144
ч
числа
—	беззнаковые 8, 13, 24, 64, 84-85,
371
—	дробные 7, 9, 64, 66, 68
—	нормализованные 22, 24, 26
—	ограниченной точности 12, 20,
27, 30
—	с плавающей точкой 20, 22, 24,
67, 72, 84-85, 95, ПО, 146, 175
—	с фиксированной точкой 7, 11,
20, 23, 64
—	смешанные 7
—	целые 7, 9, 65, 84-85
ш
шина 12С 399
э
экспонента 115, 122
эффект памяти 183-184
О диске
На компакт-диске помещены тексты всех приведённых в книге про-
грамм, а также полезная справочная информация по электронным компо-
нентам, схемам и протоколам.
Тексты программ, приведённых в книге
Название подпрограммы	Имя файла	Расположение в книге
Подпрограмма сложения чисел с плавающей точкой	SDPZ3.txt	Глава 1, подразд. 1.2.2
Подпрограмма умножения чисел с плавающей точкой	UDPZ3.txt	Глава 1, подразд. 1.2.3
Подпрограмма быстрого умножения чисел с плавающей точкой	UDPZ3F.txt	Глава 1, подразд. 1.2.3
Подпрограмма деления чисел с плавающей точкой	DDPZ3.txt	Глава 1, подразд. 1.2.4
Подпрограмма преобразования двоичных дробей в десятичные	PF16.txt	Глава 1, подразд. 1.3.2
Подпрограмма преобразования двоичных чисел с плавающей точкой в двоично-десятичные числа с плавающей точкой	PDPZ2.txt	Глава 1, подразд. 1.3.3
Подпрограмма преобразования целых двоичных беззнаковых чисел в двоичные числа с плавающей точкой	CDPZ3.txt	Глава 1, подразд. 1.3.4
Подпрограмма преобразования двоичных чисел с плавающей точкой в целые двоичные беззнако- вые числа	UCDPZ3.txt	Глава 1, подразд. 1.3.5
Подпрограмма вычисления обратной функции О'= 1/х)	OBRAT.txt	Глава 1, подразд. 1.4.2
Подпрограмма вычисления степенной функции О' = хл)	STEP.txt	Глава 1, подразд. 1.4.3
-453-
О диске
(продолжение)
Название подпрограммы	Имя файла	Расположение в книге
Подпрограмма вычисления полинома по схеме Горнера	POLIN.txt	Глава 1, подразд. 1.4.4
Подпрограмма вычисления квадратного корня	KKOR.txt	Глава 1, подразд. 1.4.5
Подпрограмма вычисления факториала таблич- ным способом	FACT.txt	Глава 1, подразд. 1.4.6
Подпрограмма вычисления факториала методом умножения	FACT2.txt	Глава 1, подразд. 1.4.6
Подпрограмма вычисления различных функций (экспоненты, тригонометрических и гиперболи- ческих синуса и косинуса) путём их аппроксима- ции рядом Тейлора	FUNCl.txt	Глава 1, подразд. 1.4.7
Подпрограмма вычисления тангенса	TANT.txt	Глава 1, подразд. 1.4.8
Подпрограмма вычисления котангенса	COTANT.txt	Глава 1, подразд. 1.4.8
Подпрограмма вычисления гиперболического тангенса	TANG.txt	Глава 1, подразд. 1.4.9
Подпрограмма вычисления гиперболического котангенса	COTANG.txt	Глава 1, подразд. 1.4.9
Программа для микроконтроллерного ПИД-регу- лятора	PIDl.txt	Глава 1, подразд. 1.5.4
Вспомогательная программа для схемы зарядного устройства осуществляющая параллельное неза- висимое выполнение двух различных задач	ZUPROGl.txt	Глава 2, подразд. 2.4.1
Вспомогательная программа для схемы зарядного устройства, осуществляющая параллельное неза- висимое выполнение двух различных задач с тай- мерным прерыванием	ZUPROG2.txt	Глава 2, подразд. 2.4.1
Вспомогательная программа для схемы зарядного устройства, (отладка многозадачного режима с из- мерениями и отображением при переключении между задачами)	ZUPROG3.txt	Глава 2, подразд. 2.4.2
Первый вариант программы для устройства скоростного заряда аккумулятора	ZUPROG4.txt	Глава 2, подразд. 2.4.3
Основная рабочая программа для устройства скоростного заряда аккумулятора	ZU611.txt	Глава 2, подразд. 2.4.4
-454-
О диске
(продолжение)
Название подпрограммы	Имя файла	Расположение в книге
Фрагмент программы для основного АЦП ADuC824 от Analog Devices	ADCCONV.txt	Глава 3, разд. 3.4
Программа для основного АЦП ADuC824	ADUC18.txt	Глава 3, разд. 3.4.3
Программа для цифрового вольтметра на АЦП ADuC824	ADUC194.txt	Глава 3, разд. 3.7
Программа защиты от копирования с использова- нием флэш-памяти микроконтроллера AT89S8252	FLASHGUARD.txt	Глава 4, разд. 4.4
Набор подпрограмм, обеспечивающих обмен ин- формацией между МК 51-го семейства и микро- схемой АТ24С64А	CPU_CONN_PROGS.txt	Глава 5, разд. 5.3
Подпрограммы для работы с клавиатурой	CLAV.txt	Глава 6
Справочные данные
Имя файла	Описание
7805_datasheet.pdf	Интегральный стабилизатор 7805 — подробное описание
AD420.pdf	16-битный ЦАП AD420 — руководство пользователя
ads7816.pdf	12-битный АЦП ADS7816 — руководство пользователя
aduc824_a_rus.pdf	Микроконвертер ADuC824 — 16- и 24-битный АЦП со встроенными микропроцессором и флэш-памятью (описание на русском языке)
AT24C64A.pdf	Микросхемы внешней флэш-памяти АТ24С32А и АТ24С64А
AT89xxx.doc	Программирование микроконтроллеров АТ89ххх (на русском языке)
AT89S8253.pdf	Микроконтроллер AT89S8253 — полное описание
DS1833.pdf	Микросхема супервизора (контроля) питания — краткое описание
P89LPC91 x_manual.pdf	Микроконтроллер Philips P89LPC915 — руководство пользователя
PGA204.pdf	Программируемый инструментальный усилитель PGA204 — руководс- тво пользователя
I2C_specification.pdf	Описание протокола 12С
ФРУНЗЕ АЛЕКСАНДР ВИЛЕНОВИЧ
Микроконтроллеры? Это же просто!
Том 4
Главный редактор В. М. Халикеев
Ответственный редактор И. А. Корабельникова
Научный редактор С. В. Турецкий
Технический редактор Н. В. Тищенко
Подписано в печать 28.05.08. Формат 60x90/16. Бумага офсетная.
Гарнитура «NewtonC». Печать офсетная.
Объем 29 п. л. Усл. п. л. 29.
Тираж 1500 экз. Код FR04. Заказ № 1752
Издательский дом «Додэка-ХХ1»
ОКП 95 3000
105318 Москва, а/я 70
Тел./факс: (495) 366-24-29,366-09-22
E-mail: books@dodeca.ru; red@dodeca.ru
Отпечатано с готовых диапозитивов в ОАО «Щербинская типография».
117623 Москва, ул. Типографская, д. 10
Тел. 659-23-27
Новинки Издательского дома «Додэка-ХХ1»
Титце У., Шенк К.
Полупроводниковая
схемотехника.
В2т.
Дата выпуска: 2008 г.
Формат: 70x100/16
Том 1:
Объем: 832 с.
ISBN: 978-5-94120-200-3
Том 2:
Объем: 942 с.
ISBN: 978-5-94120-201-0
«Полупроводниковая схемотехника» — перевод 12-го издания широко известной книги
Ульриха Титце и Кристофа Шенка (в 1982 году издательство «Мир» выпустило перевод 5-го
издания этой книги). Это фундаментальный труд, объединяющий принципы устройства по-
лупроводниковых элементов (диоды, биполярные и полевые транзисторы, интегральные
микросхемы) и основы создания из этих элементов различных функциональных узлов ана-
логовой техники (усилители, модуляторы, фильтры, радиоприемники) и цифровой (спуско-
вые схемы, счетчики, регистры, шифраторы и дешифраторы, устройства памяти и т. д.).
Книга разбита на два тома: первый посвящен основам схемотехники, второй — примене-
ниям функциональных узлов при создании более сложных устройств.
При изложении материала широко используются эквивалентные схемы как полупровод-
никовых элементов, так и функциональных узлов, соответствующие работе в области посто-
янного тока и низких/высоких частот. Особое внимание уделено также переходным процес-
сам цифровых схем. Описание каждого элемента или схемы сопровождается необходимым
количеством достаточно элементарных формул, служащих для их инженерного расчета.
Энциклопедическая полнота, обилие самых разных схем и доступное математическое
обоснование делают книгу полезной широкому кругу читателей: радиолюбителям, техникам
ремонтных предприятий, инженерам радиотехники и электроники и научным работникам.
Новинки Издательского дома «Додэка-ХХ1»
Редькин П. П.
32/16-битные микроконтроллеры ARM7
семейства АТ91SAM7 фирмы Atmel.
Руководство пользователя (+CD)
Дата выпуска: 2008 г.
Формат: 70x100/16
Объем: 704 с.
ISBN: 978-5-94120-157-0
Книга представляет собой практическое руководство и
подробное справочное пособие для изучения семейства
микроконтроллеров (МК) SAM7 фирмы Atmel и создания на
их основе пользовательских проектов.
Отличительной особенностью книги является то, что она не только содержит исчерпыва-
ющие сведения справочного характера (на примере наиболее функционально насыщенного
представителя данного семейства — AT91SAM7X128/256), но и охватывает все этапы про-
ектирования приложений на основе МК SAM7, что позволяет в короткие сроки овладеть на-
выками работы с микроконтроллерами даже начинающим разработчикам. После прочте-
ния книги им не надо думать о том, с чего начать работу с МК SAM7, как написать первую
программу, где взять примеры программных кодов, как адаптировать эти примеры под
свою задачу. Все эти и многие другие сведения имеются в предлагаемой книге и прилагае-
мом компакт-диске.
Книга предназначена для специалистов в области разработки электронной аппаратуры,
студентов технических вузов и лиц, интересующихся электроникой. Необходимый уровень
подготовки читателей предполагает знание основ цифровой и аналоговой схемотехники,
а также основ программирования на языке Си.
Новинки Издательского дома «Додэка-ХХ1»
Лебедев М. Б.
CodeVisionAVR:
Пособие для начинающих
Дата выпуска: 2008 г.
Формат: 70x100/16
Объем: 592 с.
ISBN: 978-5-94120-192-1
В книге изложены основные приемы работы в интегри-
рованной среде разработки CodeVisionAVR, предназначен-
ной для разработки программного обеспечения и програм-
мирования микроконтроллеров AVR на языке Си.
Автор постарался сделать описание программы
CodeVisionAVR максимально понятным: приводятся переводы всех меню и команд меню,
диалоговых окон, а также различного рода предупреждений. Кроме того, для облегчения
восприятия материала книга богато иллюстрирована и снабжена перекрестными ссылками.
Книга рассчитана на читателей, изучающих основы микроконтроллерной техники, и мо-
жет быть полезна студентам вузов соответствующих специальностей.
Новинки Издательского дома «Додэка-ХХ1»
БлумХ.
Схемотехника и применение мощных
импульсных устройств
Дата выпуска: 2008 г.
Формат: 70x100/16
Объем: 352 с.
ISBN: 978-5-94120-191-4
В книге изложены физические и технические основы
создания и применения импульсов высокого напряжения
с очень большой мощностью и энергией. В первой части
описаны компоненты, материалы и методы измерений, ис-
пользуемые в технике получения мощных импульсов. Во
второй части— некоторые из наиболее перспективных
применений этой техники в биоэлектрике, поверхностной обработке металлов, медицине,
селективном размельчении различных материалов и т. д., а именно: генераторы мощных
импульсов электрического и магнитного поля, источники интенсивного импульсного излуче-
ния и импульсных электрических разрядов.
Книга представляет собой, по сути, путеводитель по огромному количеству публикаций
по данной тематике, как классических, так и современных.
Книга предназначена широкому кругу читателей, которые хотят ближе ознакомиться
с основными идеями и методами, используемыми в сфере мощных импульсных устройств, а
особо будет полезна студентам, преподавателям вузов, инженерам и ученым.
Новинки Издательского дома «Додэка-ХХ1»
Катцен С.
PIC-микроконтроллеры.
Все, что вам необходимо знать
Дата выпуска: 2008 г.
Формат: 70x100/16
Объем: 656 с.
ISBN: 978-5-94120-134-1
Данная книга представляет собой исчерпывающее
руководство по микроконтроллерам семейства PIC ком-
пании Microchip, являющегося промышленным стандар-
том в области встраиваемых цифровых устройств. В кни-
ге подробно описывается архитектура и система команд
8-битных микроконтроллеров PIC, на конкретных приме-
рах изучается работа их периферийных модулей.
В первой части излагаются основы цифровой схемотехники, математической логики и
архитектуры вычислительных систем. Вторая часть посвящена различным аспектам про-
граммирования PIC-микроконтроллеров среднего уровня: описывается набор команд, рас-
сматривается написание программ на ассемблере и языке высокого уровня (Си), а также
поддержка подпрограмм и прерываний. В третьей части изучаются аппаратные аспекты
взаимодействия микроконтроллера с окружающим миром и обработки прерываний. Рас-
сматриваются такие вопросы, как параллельный и последовательный ввод/вывод данных,
временные соотношения, обработка аналоговых сигналов и использование EEPROM. В за-
ключение приводится пример разработки реального устройства. На этом примере также де-
монстрируются простейшие методики отладки и тестирования, применяемые при разработ-
ке реальных устройств.
Книга рассчитана на самый широкий круг читателей — от любителей до инженеров, при
этом для понимания содержащегося в ней материала вовсе не требуется каких-то специ-
альных знаний в области программирования, электроники или цифровой схемотехники. Эта
книга будет также полезна студентам, обучающимся по специальностям «Радиоэлектрони-
ка» и «Вычислительная техника», которые смогут использовать ее в качестве учебного посо-
бия при прослушивании соответствующих курсов или выполнении курсовых проектов.
Новинки Издательского дома «Додэка-ХХ1»
Финкенцеллер К.
Справочник по RFID
Дата выпуска: 2008 г.
Формат: 70x100/16
Объем: 496 с.
ISBN: 978-5-94120-151-8
Данный справочник представляет собой исчерпываю-
щий обзор систем RFID (систем радиочастотной иденти-
фикации), который, главным образом, ориентирован на
практические вопросы их применения. Основой подоб-
ных систем являются электронные носители данных, не
обладающие собственным источником питания (транс-
пондеры). Информация с такого носителя считывается
бесконтактным способом. Системы RFID находят приме-
нение в самых разнообразных областях, например, в системах контроля допуска на пред-
приятия или в гостиничные номера, в качестве электронных иммобилайзеров или же как
средства предотвращения краж в супермаркетах.
В книге описываются физические принципы работы систем радиочастотной идентифи-
кации, содержится информация по действующим в этой области стандартам и основным
областям практического применения RFID-систем. Представлены также материалы, касаю-
щиеся физических принципов функционирования СВЧ и микроволновых систем, которые
приобретают все большее значение в связи с открытием соответствующих частотных диа-
пазонов.
Для иллюстрации достаточно сложных понятий используются многочисленные рисунки.
Приводятся примеры, которые поясняют вопросы, связанные с практическим применением
систем радиочастотной идентификации. В приложении содержится контактная информа-
ция, а также обзор стандартов и рекомендаций, приводятся ссылки на литературу и на ис-
точники информации в сети Интернет.
Предназначена для разработчиков систем радиочастотной идентификации, инженеров,
студентов, а также будет полезна менеджерам, занимающимся вопросами применения уст-
ройств RFID.
Новинки Издательского дома «Додэка-ХХ1»
Евстифеев А. В.
Микроконтроллеры AVR
семейства Classic фирмы ATMEL
Электронное издание на CD-диске
Дата выпуска: 2008 г.
ISBN: 978-5-94120-219-5
Книга представляет собой справочное издание по приме-
нению микроконтроллеров AVR семейства Classic фирмы
ATMEL.
Рассмотрены особенности архитектуры, приведены основ-
ные электрические параметры. Подробно описаны система ко-
манд, периферия, а также способы программирования.
Предназначена для разработчиков радиоэлектронной аппаратуры, инженеров, студен-
тов технических вузов.
Евстифеев А. В.
Микроконтроллеры AVR
семейств Tiny и Меда
фирмы ATMEL
Электронное издание на CD-диске
Дата выпуска: 2008 г.
ISBN: 978-5-94120-220-1
Книга посвящена вопросам практического применения
однокристальных микроконтроллеров AVR семейств Tiny и
Меда фирмы ATMEL.
Рассмотрена архитектура микроконтроллеров, ее осо-
бенности. Приведены основные электрические параметры и
временные характеристики. Подробно описано внутреннее устройство микроконтроллеров,
системы команд, периферия, а также способы программирования с примерами реализации
некоторых алгоритмов для конктретных цифровых устройств.
Предназначена для разработчиков радиоэлектронной аппаратуры, инженеров, студен-
тов вузов и радиолюбителей.