Mictrocontroller Week 03 (0)

Mictrocontroller Week 03 
Numbering systems 
1. Convert the decimal number 123.456 to the  following  formats, taking   whole numbers and 
fractions into account . Show calculations. 
a) binary  
b) hexadecimal 
c) base -5 
d) BCD 
=== 
1. a) 0111 1011.0111 01002 
b) 7B.7416 
c) 443.2125 
d) 0001 0010 0011.0100 0101 01102 
=== 
2. Extend the following unsigned 8-bit binary numbers to their 16-bit equivalents and convert 
the result  to hexadecimal. 
a) 011010112 
b) 101101012 
=== 
2. a) 006B 
b) 00B5 
=== 
3. Extend the following signed two’s complement 8-bit binary numbers to their 16-bit 
equivalents and convert the result to hexadecimal. 
a) 011010112 
b) 101101012 
=== 
3. a) 006B 
b) FFB5 
=== 
Logic and arithmetic 
4. Using two’s complement arithmetic, calculate the following ( choose  a  suitable  number of 
bits for the representation): 
a) 121 – 185 
b) -70 – 88 
== 
4. Convert back to verify  answer 
== 
5. Calculate the following  without  converting the number base. Show calculations. 
a) 3A916 + 24D16 
== 
5.   
5F616 
== 
6. Variable X contains the number of bytes to be read from an external device. Using a binary 
shift , write one line of pseudocode to calculate the number of bits to be read and store  the 
result in Y. 
== 
6. Y = X shl 3  // shifts left by 3 bits, filling the emply bits on the right with zeros (3 bits) 
== 
7. You have two Boolean variables A and B. Write down a logic expression using only the 
operators AND, OR and NOT that will evaluate to true if A and B are equal and to false  
otherwise. 
== 
7. (A and B) or ((not A) and (not B)) 
== 
8. You have two strings stored in variables S1 and S2. Both strings are stored in ASCII  format  
and contain 8 bits per  character and 20  characters  per string . Write pseudocode that will 
compare the strings without  case  sensitivity and return a Boolean result in variable Y 
indicating whether the strings match or not. 
== 
8. Y = true 
for i from 1 to 20 
for j from 1 to 8, excluding 3 //  first bit is spared (omitted) and the second (third) bit for  upper  
bitindex = j + (i-1)*8  
if S1[bitindex] ≠ S2[bitindex] 
Y = false 
Exit  loop  
end 
end 
end 
 
== 
 
 
 
 
 
 
CPU architecture  
9. Suppose a microprocessor adds the numbers shown below respectively. In each instance  
explain the influence  of the computation on the flag  register in terms of each of the flag bits Z, 
N, C, and V. Assume the processor can handle  8-bit binary values using a two’s compliment 
representation. 
a) 60 + 80 
b) 60 – 80 
== 
The N, Z, C, and V bits are the  condition   code  flags, conditions code flags to be set or cleared (0 or 1). 
1. N = 0; Z = 0; C = 0; V = 0 
2. N = 0; Z = 1; C = 0; V = 0 
3. N = 0; Z = 1; C = 1; V = 0 
4. N = 1; Z = 0; C = 0; V = 0 
5. N = 0; Z = 0; C = 1; V = 0 
6. N = 1; Z = 0; C = 1; V = 0 
7. N = 1; Z = 0; C = 0; V = 1 
8. N = 0; Z = 0; C = 1; V = 1 
9. N = 0; Z = 1; C = 1; V = 1 
9. a) V and C 
b) N 
== 
 
Input and output 
10. You have  four  PROM modules like the below figure and a sufficient collection of logic 
gates . Draw a  circuit   diagram showing how you can implement  4 kB of MP addressable 
memory  to your Microprocessor with12 address bits. 
 
PROM (Programmable Read Only Memory) scheme has 10 address pins  
== 
10. There  was an  error in the question. Assume the PROM module  to be used has only 10 
address pins. The input consists of 12 address bits. Use the most significant 2 bits to select a 
memory  chip and the  least significant 10 bits to select an address within the chip. The least 
significant 10 bits of the input address are thus connected to the 10 address bits of each 
memory module and the most significant 2 bits are connected to NOT and AND gates and 
then to the chip select pins, such that only one chip will be  active  for each input combination 
and all  chips are used. The data output pins of the memory modules are connected to OR 
gates to provide  the final  8-bit output. 
 
PROM (Programmable Read Only Memory) 
With 10 pins or 10 bits, a PROM can address 210 which is 1024 memory locations = 1 kB 
Four PROM chips will have 4 kB of addressable memory 
 
Microprocessor (12 address bits) can  access  212 = 4096 = 4 kB locations (0x1000) 
Connect MP address lines A9-A0 to PROM's A9-A0 pins 
But what do we do with MP's A11 and A10 address lines?  
Connect by the below    ==> each PROM chip will be selected  upon  the state (1 or 
0) of MP's A11 and A10 lines  
     So addresses 00  00 0000 0000 - 00  11  1111  1111 (0x000-0x3FF)  
                           01  00 0000 0000 - 01  11 1111 1111 (0x400-0x7FF)  
                           10  00 0000 0000 - 10  11 1111 1111 (0x800-0xBFF)  
                           11  00 0000 0000 - 11  11 1111 1111 (0xC00-0xFFF)  
 
 
 
 
Three inputs NAND  chip and scheme 
Scheme used four of the PROM chips and four three-input NAND gates (CS = 
chip select pins) 
 
Scheme to coonect 12 input pins MP address to four PROM 10 address pins 
== MEMR (Merory Read) 
 
11. You are designing a  multi - user   interface  that stores user preference data on external 
memory. You decided to use a PIC18F45K20 microcontroller and 24C02C  EEPROM  
memory. Your microcontroller needs to  generate a block wave  that will act as a  clock signal  
to synchronize data  transfer to and from the memory. 
a) Choose a suitable clock frequency , based on the capabilities of the EEPROM module 
and the PIC. 
b) Assume the clock frequency of the PIC is 16 MHz and one instruction cycle  lasts 4 
clock periods.  Further  assume that one loop of your algorithm requires 4 
instruction cycles. Determine the total delay  time for completing a command cycle sent to 
EEPROM, assuming the clock in EEPROM is 100 kHz. 
== 
11. a) Choose 0 – 400 kHz 
Check   internet : PIC18F45K20 clock modes up to 64 MHz 
Check internet : 24C02C EEPROM maximum  clock frequency 0.4 MHz 
 
b) Assume a 100 kHz EEPROM clock = 1/100,000 sec = 10 μs. 
PIC clock is 16 MHz=1/16,000,000 = 1/16 μs. 
One instruction to PIC lasts 4*1/16 μs = ¼ μs 
One loop command to PIC lasts 4*4*1/16 = 1 μs  
The delay for one cycle of EEPROM should be 0.5 cycle (for the signal changing state) or 
needs 10*0.5 = 5 μs 
Delay time for completing one command cycle is 5 μs + 1 μs = 6 μs. 
== 
 
12. You are designing an embedded system and need to communicate with a computer 
motherboard using an RS-232 interface. You decided to use a MAX232 driver to convert 
between the voltage  levels used by the PIC and those used by the RS-232 port ( find a 
MAX232 datasheet on the internet). You are using a PIC18F45K20. Indicate, on the 
following diagram, how you would connect the PIC, the MAX232 and the RS-232 port. 
 
== 
12. Connect the following pins: