માઇક્રોપ્રોસેસર અને માઇક્રોકન્ટ્રોલર (4341101) - વિન્ટર 2024 સોલ્યુશન

પ્રશ્ન 1(અ) [3 ગુણ]

માઇક્રોકંટ્રોલર્સનાં સામાન્ય ફીચર્સની સૂચિ બનાવો.

જવાબ:

યાદ રાખવા માટે: "CPU-TIS: CPU-RAM-I/O-ટાઇમર-ઇન્ટરપ્ટ-સીરિયલ"

પ્રશ્ન 1(બ) [4 ગુણ]

ALU ના કાર્યો સમજાવો.

જવાબ:

ડાયાગ્રામ:

goat

યાદ રાખવા માટે: "ALFS: અરિથમેટિક લોજિક ફ્લેગ સ્ટેટસ"

પ્રશ્ન 1(ક) [7 ગુણ]

વ્યાખ્યાયિત કરો: મેમરી, ઓપરેન્ડ, ઈન્સ્ટ્રક્શન સાયકલ, ઓપકોડ, CU, મશીન સાયકલ, CISC

જવાબ:

• મેમરી: યુનિક એડ્રેસ સાથે સ્ટોરેજ સેલનો વ્યવસ્થિત એરે
• ઓપરેન્ડ: સૂચનાઓ જેના પર ક્રિયા કરે છે તે ડેટા એલિમેન્ટ
• ઈન્સ્ટ્રક્શન સાયકલ: દરેક સૂચના માટે ફેચ-ડિકોડ-એક્ઝિક્યુટ સિક્વન્સ
• ઓપકોડ: પ્રોસેસરને કયું ઓપરેશન કરવાનું છે તે જણાવતો બાઇનરી કોડ

ડાયાગ્રામ:

goat

યાદ રાખવા માટે: "MO-ICO-MC: મેમરી-ઓપરેન્ડ-ઈન્સ્ટ્રક્શન-કંટ્રોલ-ઓપરેશન-મશીન-કોમ્પ્લેક્સ"

પ્રશ્ન 1(ક OR) [7 ગુણ]

i) વ્યાખ્યાયિત કરો: માઇક્રોપ્રોસેસર ii) વોન-ન્યુમેન અને હાર્વર્ડ આર્કિટેક્ચરની તુલના કરો.

જવાબ:

i) માઇક્રોપ્રોસેસર વ્યાખ્યા:

એક ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ કે જેમાં કમ્પ્યુટરના CPU ફંક્શનાલિટી સમાવિષ્ટ હોય છે,
જે સૂચનાઓને ફેચ, ડિકોડ અને એક્ઝિક્યુટ કરવા સક્ષમ છે અને ALU અને
કંટ્રોલ સર્કિટરી એક જ ચિપ પર ધરાવે છે.

ii) વોન-ન્યુમેન vs હાર્વર્ડ આર્કિટેક્ચર:

ડાયાગ્રામ:

goat

યાદ રાખવા માટે: "હાર્વર્ડ પાસે અલગ જગ્યાઓ છે"

પ્રશ્ન 2(અ) [3 ગુણ]

8085 માઇક્રોપ્રોસેસરના વિવિધ રજીસ્ટરો સમજાવો.

જવાબ:

યાદ રાખવા માટે: "AGSF: એક્યુમુલેટર-જનરલ-સ્ટેક-ફ્લેગ્સ"

પ્રશ્ન 2(બ) [4 ગુણ]

ઈન્સ્ટ્રક્શનનું ફેચિંગ, ડીકોડિંગ અને એક્ઝેક્યુશન સમજાવો.

જવાબ:

ડાયાગ્રામ:

goat

• ફેચિંગ: PC મેમરીને એડ્રેસ મોકલે, સૂચના IR માં લોડ થાય
• ડીકોડિંગ: કંટ્રોલ યુનિટ સૂચના ઓપકોડ અને એડ્રેસિંગ મોડ સમજે
• એક્ઝેક્યુશન: ALU ગાણિતિક/લોજિક કાર્ય કરે, રજિસ્ટર/મેમરી વચ્ચે ડેટા ફેરફાર થાય

યાદ રાખવા માટે: "FDE: પહેલા લે, પછી સમજે, અંતે કરે"

પ્રશ્ન 2(ક) [7 ગુણ] (ચાલુ)

આકૃતિની મદદથી 8085 માઇક્રોપ્રોસેસરના બ્લોક ડાયાગ્રામનું વર્ણન કરો.

જવાબ:

ડાયાગ્રામ:

goat

• મુખ્ય કમ્પોનન્ટ્સ: ALU અને રજિસ્ટર્સ પ્રોસેસિંગ કોર બનાવે છે
• કંટ્રોલ પાથ: સૂચનાઓ રજિસ્ટર, ડિકોડર, કંટ્રોલ યુનિટ મારફતે વહે છે
• ડેટા પાથ: ડેટા બફર્સથી બાહ્ય બસ સુધી/થી ફેરફાર થાય છે
• ટાઇમિંગ: આંતરિક ક્લોક દ્વારા બધા ઓપરેશન્સનું સિંક્રોનાઇઝેશન

યાદ રાખવા માટે: "RAID: રજિસ્ટર્સ-ALU-ઈન્સ્ટ્રક્શન્સ-ડિકોડર્સ"

પ્રશ્ન 2(અ OR) [3 ગુણ]

માઇક્રોપ્રોસેસર અને માઇક્રોકંટ્રોલરની સરખામણી કરો.

જવાબ:

યાદ રાખવા માટે: "માઇક્રો-P પ્રોસેસ કરે, માઇક્રો-C કંટ્રોલ કરે"

પ્રશ્ન 2(બ OR) [4 ગુણ]

8085 માઇક્રોપ્રોસેસર માટે એડ્રેસ અને ડેટા બસોનું ડી-મલ્ટીપ્લેક્સીંગ સમજાવો.

જવાબ:

ડાયાગ્રામ:

goat

• મલ્ટિપ્લેક્સિંગ: AD0-AD7 પિન્સ અલગ-અલગ સમયે એડ્રેસ અને ડેટા ટ્રાન્સફર કરે છે
• ALE સિગ્નલ: એડ્રેસ લેચ એનેબલ એડ્રેસ ક્યારે પકડવું તે નિયંત્રિત કરે છે
• 8-બિટ લેચ: આખા મશીન સાયકલ દરમિયાન લોઅર એડ્રેસ બિટ્સ રાખે છે
• ટાઇમિંગ: ALE પલ્સના હાઈ સ્ટેટ દરમિયાન જ એડ્રેસ માન્ય રહે છે

યાદ રાખવા માટે: "ALAD: ALE ડેટા પહેલા એડ્રેસ લેચ કરે"

પ્રશ્ન 2(ક OR) [7 ગુણ]

આકૃતિની મદદથી 8085 માઇક્રોપ્રોસેસરના પિન ડાયાગ્રામનું વર્ણન કરો.

જવાબ:

ડાયાગ્રામ:

goat

• એડ્રેસ પિન્સ: A8-A15 (8) અને મલ્ટિપ્લેક્સ્ડ AD0-AD7 (8) 16-બિટ એડ્રેસિંગ માટે
• કંટ્રોલ પિન્સ: પેરિફેરલ ડિવાઇસ માટે ટાઇમિંગ અને કંટ્રોલ સિગ્નલ્સ જનરેટ કરે
• ઇન્ટરપ્ટ પિન્સ: પ્રાયોરિટી લેવલ સાથે હાર્ડવેર ઇન્ટરપ્ટ હેન્ડલિંગ
• ક્લોક: ક્રિસ્ટલ કનેક્શન માટે X1, X2, સિંક્રોનાઇઝેશન માટે CLK
• પાવર: Vcc (+5V) અને Vss (ગ્રાઉન્ડ) પાવર સપ્લાય માટે

યાદ રાખવા માટે: "ACID-PS: એડ્રેસ-કંટ્રોલ-ઇન્ટરપ્ટ-DMA-પાવર-સીરિયલ"

પ્રશ્ન 3(અ) [3 ગુણ]

8051 માઇક્રોકંટ્રોલરનાં ઇંટરપ્ટ્સ સમજાવો.

જવાબ:

ડાયાગ્રામ:

goat

યાદ રાખવા માટે: "ETTES: External-Timer-Timer-External-Serial"

પ્રશ્ન 3(બ) [4 ગુણ]

8051 માઇક્રોકંટ્રોલરનો પિન ડાયાગ્રામ દોરો.

જવાબ:

goat

યાદ રાખવા માટે: "PORT 0123: ડેટા-જનરલ-એડ્રેસ-સ્પેશિયલ"

પ્રશ્ન 3(ક) [7 ગુણ]

8051 માઇક્રોકંટ્રોલરનું આંતરિક રેમ ઓર્ગેનાઇઝેશન સમજાવો.

જવાબ:

ડાયાગ્રામ:

goat

• રજિસ્ટર બેન્ક્સ: 8 રજિસ્ટર્સ (R0-R7)ની 4 બેન્ક્સ PSW દ્વારા સિલેક્ટેબલ
• બિટ-એડ્રેસેબલ: 16 બાઇટ્સ (128 બિટ્સ) વ્યક્તિગત રીતે બિટ તરીકે એડ્રેસેબલ
• જનરલ પર્પઝ: યુઝર વેરિએબલ્સ અને સ્ટેક સ્પેસ
• SFRs: ઉચ્ચ એડ્રેસ પર કંટ્રોલ અને સ્ટેટસ રજિસ્ટર્સ

યાદ રાખવા માટે: "RBBS: રજિસ્ટર્સ બિટ્સ બફર સ્પેશિયલ"

પ્રશ્ન 3(અ OR) [3 ગુણ]

SFRs ને તેમના એડ્રેસ સાથે સૂચિબદ્ધ કરો.

જવાબ:

યાદ રાખવા માટે: "PDPT-SP: પોર્ટ્સ-ડેટા-પ્રોગ્રામ-ટાઇમર્સ-સીરિયલ-પ્રાયોરિટાઇઝ્ડ"

પ્રશ્ન 3(બ OR) [4 ગુણ]

8051 માઇક્રોકંટ્રોલરના ટાઇમર/કાઉન્ટર્સનો લોજિક ડાયાગ્રામ સમજાવો.

જવાબ:

ટાઇમર/કાઉન્ટર ડાયાગ્રામ:

goat

• ટાઇમર: આંતરિક ક્લોક વાપરે, મશીન સાયકલ ગણે
• કાઉન્ટર: T0/T1 પિન્સ પર બાહ્ય ઘટનાઓ ગણે
• કંટ્રોલ બિટ્સ: TMOD અને TCON રજિસ્ટર્સમાં સેટ થાય
• મોડ્સ: વિવિધ ટાઇમર કોન્ફિગરેશન (13/16/8-બિટ)

યાદ રાખવા માટે: "TCG: ટાઇમર-કાઉન્ટર-ગેટ"

પ્રશ્ન 3(ક OR) [7 ગુણ]

8051 માઇક્રોકંટ્રોલરનો બ્લોક ડાયાગ્રામ સમજાવો.

જવાબ:

ડાયાગ્રામ:

goat

• હાર્વર્ડ આર્કિટેક્ચર: અલગ પ્રોગ્રામ અને ડેટા મેમરી
• CISC ડિઝાઇન: સમૃદ્ધ ઇન્સ્ટ્રકશન સેટ (100થી વધુ સૂચનાઓ)
• બિલ્ટ-ઇન પેરિફેરલ્સ: બાહ્ય કમ્પોનન્ટ્સની જરૂર નથી
• સિંગલ-ચિપ સોલ્યુશન: એક જ ચિપ પર સંપૂર્ણ સિસ્ટમ

યાદ રાખવા માટે: "CAPITALS: CPU આર્કિટેક્ચર પોર્ટ્સ I/O ટાઇમર ALU ઇન્ટરફેસ સીરિયલ"

પ્રશ્ન 4(અ) [3 ગુણ] (ચાલુ)

ડેટાના બે બાઇટ ઉમેરીને પરિણામ R4 રજિસ્ટરમાં સંગ્રહિત કરવા માટે 8051 એસેમ્બલી લેંગ્વેજ પ્રોગ્રામ લખો.

જવાબ:

Assembly

મુખ્ય સ્ટેપ્સ:

• પ્રથમ ઓપરેન્ડ એક્યુમુલેટરમાં લોડ કરો
• બીજો ઓપરેન્ડ રજિસ્ટર R3માં લોડ કરો
• ADD સૂચનાનો ઉપયોગ કરી સરવાળો કરો
• એક્યુમુલેટરમાંથી પરિણામ R4માં સ્ટોર કરો

યાદ રાખવા માટે: "LLAS: લોડ-લોડ-એડ-સ્ટોર"

પ્રશ્ન 4(બ) [4 ગુણ]

પોર્ટ-1 અને પોર્ટ-2ના કન્ટેન્ટને OR કરીને પછી પરિણામને બાહ્ય RAM સ્થાન 0200H માં મૂકવા માટે 8051 એસેમ્બલી લેંગ્વેજ પ્રોગ્રામ લખો.

જવાબ:

Assembly

મુખ્ય સ્ટેપ્સ:

• પોર્ટ-1 એક્યુમુલેટરમાં વાંચો
• પોર્ટ-2 સાથે OR ઓપરેશન કરો
• બાહ્ય RAM માટે ડેટા પોઇન્ટર (DPTR) સેટ કરો
• પરિણામ બાહ્ય મેમરીમાં લખો

યાદ રાખવા માટે: "PORT: પોર્ટ-OR-રજિસ્ટર-ટ્રાન્સફર"

પ્રશ્ન 4(ક) [7 ગુણ]

8051 માઇક્રોકંટ્રોલરના એડ્રેસિંગ મોડ્સની યાદી બનાવો અને ઓછામાં ઓછા એક ઉદાહરણ સાથે તેમને સમજાવો.

જવાબ:

ઉદાહરણો:

• ઇમીડિયેટ: MOV A, #55H (A માં 55H લોડ કરો)
• રજિસ્ટર: ADD A, R3 (A માં R3 ઉમેરો)
• ડાયરેક્ટ: MOV 40H, A (A ને એડ્રેસ 40H પર સ્ટોર કરો)
• ઇનડાયરેક્ટ: MOV @R0, #5 (R0 માં રહેલા એડ્રેસ પર 5 સ્ટોર કરો)
• ઇન્ડેક્સ્ડ: MOVC A, @A+DPTR (કોડ મેમરી વાંચો)
• બિટ: CLR C (કેરી ફ્લેગ સાફ કરો)
• રિલેટિવ: JZ LOOP (જો A ઝીરો હોય તો જમ્પ કરો)

યાદ રાખવા માટે: "I'M DIRBI: ઇમીડિયેટ રજિસ્ટર ડાયરેક્ટ બિટ ઇન્ડેક્સ્ડ"

પ્રશ્ન 4(અ OR) [3 ગુણ]

નીચેની ઈન્સ્ટ્રક્શન્સ સમજાવો: (i) DJNZ (ii) POP (iii) CJNE.

જવાબ:

ઉદાહરણો અને સમજૂતી:

• DJNZ R7, LOOP: R7 ઘટાડે અને જો R7≠0 તો LOOP પર જમ્પ કરે

  • લૂપ કાઉન્ટર અને ડિલે માટે વપરાય છે

• POP 30H: સ્ટેકમાંથી ડેટા એડ્રેસ 30H પર કોપી કરે

  • ડેટા રિટ્રીવલ પછી SP વધારે છે

• CJNE A, #25H, NOTEQUAL: A ને 25H સાથે સરખાવે, સમાન ન હોય તો જમ્પ કરે

  • જો A < ડેટા હોય તો કેરી ફ્લેગ પણ સેટ કરે

યાદ રાખવા માટે: "DPC: ડેક્રિમેન્ટ-પોપ-કમ્પેર"

પ્રશ્ન 4(બ OR) [4 ગુણ]

12 MHz ની ક્રિસ્ટલ ફ્રિકવન્સી સાથે 8051 માઇક્રોકંટ્રોલર માટે, 4ms નો ડિલેય જનરેટ કરો.

જવાબ:

Assembly

ગણતરી:

• દરેક ઇનર લૂપ: 4 સાયકલ × 250 ફેરા = 1000
• આઉટર લૂપ: 16 ફેરા × 1000 સાયકલ = 16,000 સાયકલ
• 12MHz પર, 1 મશીન સાયકલ = 1μs
• કુલ ડિલે = 4ms (4000 સાયકલ)

યાદ રાખવા માટે: "LNDD: લોડ-NOP-ડેક્રિમેન્ટ-ડેક્રિમેન્ટ"

પ્રશ્ન 4(ક OR) [7 ગુણ]

8051 માઇક્રોકંટ્રોલર માટે કોઈપણ સાત લોજીકલ ઈન્સ્ટ્રક્શન ઉદાહરણ સાથે સમજાવો.

જવાબ:

ઉદાહરણો સાથે સમજૂતી:

1. ANL A, #0FH: હાઈ નિબલ માસ્ક કરે (A = A AND 0FH)

   • પહેલાં: A = 95H, પછી: A = 05H

2. ORL 20H, A: મેમરીમાં બિટ્સ સેટ કરે (20H = 20H OR A)

   • પહેલાં: 20H = 55H, A = 0AH, પછી: 20H = 5FH

3. XRL A, #55H: ચોક્કસ બિટ્સ ટોગલ કરે (A = A XOR 55H)

   • પહેલાં: A = AAH, પછી: A = FFH

4. CLR C: કેરી ફ્લેગ સાફ કરે (C = 0)

   • સબટ્રેક્શન ઓપરેશન પહેલા વપરાય છે

5. CPL A: બધા બિટ્સ ઇન્વર્ટ કરે (A = NOT A)

   • પહેલાં: A = 55H, પછી: A = AAH

6. RL A: એક્યુમુલેટરને એક બિટ ડાબી તરફ રોટેટ કરે

   • પહેલાં: A = 85H (10000101), પછી: A = 0BH (00001011)

7. RR A: એક્યુમુલેટરને એક બિટ જમણી તરફ રોટેટ કરે

   • પહેલાં: A = 85H (10000101), પછી: A = C2H (11000010)

યાદ રાખવા માટે: "A-OX-CCR: AND OR XOR ક્લિયર કોમ્પ્લિમેન્ટ રોટેટ"

પ્રશ્ન 5(અ) [3 ગુણ]

વિવિધ ક્ષેત્રોમાં માઇક્રોકંટ્રોલરની એપ્લિકેશનોની સૂચિ બનાવો.

જવાબ:

યાદ રાખવા માટે: "I-MACS: ઇન્ડસ્ટ્રિયલ-મેડિકલ-ઓટોમોટિવ-કન્ઝ્યુમર-સિક્યુરિટી"

પ્રશ્ન 5(બ) [4 ગુણ]

8051 માઇક્રોકંટ્રોલર સાથે પુશ બટન સ્વિચ અને LED ઇન્ટરફેસ કરો.

જવાબ:

સર્કિટ ડાયાગ્રામ:

goat

પ્રોગ્રામ:

Assembly

યાદ રાખવા માટે: "PLIC: પુશ-LED-ઇનપુટ-કંટ્રોલ"

પ્રશ્ન 5(ક) [7 ગુણ]

માઇક્રોકંટ્રોલર સાથે LCD ઇન્ટરફેસ કરો અને "HELLO" દર્શાવવા માટે પ્રોગ્રામ લખો.

જવાબ:

સર્કિટ ડાયાગ્રામ:

goat

પ્રોગ્રામ:

Assembly

• ઇનિશિયલાઇઝેશન: 8-બિટ, 2 લાઇન, કર્સર ઓપ્શન માટે LCD કોન્ફિગર
• ડેટા ટ્રાન્સફર: RS=0 સાથે કમાન્ડ, RS=1 સાથે કેરેક્ટર મોકલાય
• કેરેક્ટર્સ: ASCII વેલ્યુ એક પછી એક મોકલી ટેક્સ્ટ દર્શાવાય
• ટાઇમિંગ: યોગ્ય સિગ્નલ ટાઇમિંગ માટે ડિલે રૂટીન

યાદ રાખવા માટે: "DICE: ડેટા-ઇન્સ્ટ્રક્શન-કંટ્રોલ-એનેબલ"

પ્રશ્ન 5(અ OR) [3 ગુણ]

8051 માઇક્રોકંટ્રોલર સાથે LM35 નું ઇન્ટરફેસિંગ દોરો.

જવાબ:

સર્કિટ ડાયાગ્રામ:

goat

મુખ્ય પોઇન્ટ્સ:

• LM35 તાપમાનના પ્રમાણમાં એનાલોગ વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરે છે
• ADC0804 એનાલોગ વોલ્ટેજને ડિજિટલ વેલ્યુમાં રૂપાંતરિત કરે છે
• 8051 ADC નું નિયંત્રણ કરે છે અને તાપમાન ડેટા વાંચે છે
• રિઝોલ્યુશન: 10mV/°C → 8-બિટ ADC સાથે ~0.2°C રિઝોલ્યુશન

યાદ રાખવા માટે: "TAC: તાપમાન-એનાલોગ-કન્વર્ટ"

પ્રશ્ન 5(બ OR) [4 ગુણ]

8051 માઇક્રોકંટ્રોલર સાથે સ્ટેપર મોટર ઇન્ટરફેસ કરો.

જવાબ:

સર્કિટ ડાયાગ્રામ:

goat

પ્રોગ્રામ:

Assembly

મુખ્ય પોઇન્ટ્સ:

• સ્ટેપર મોટરને ફેરવવા માટે ચોક્કસ પલ્સ સિક્વન્સની જરૂર પડે છે
• ULN2003 મોટર કોઇલ માટે કરંટ એમ્પ્લિફિકેશન પ્રદાન કરે છે
• 8-સ્ટેપ સિક્વન્સ સ્મૂધર રોટેશન આપે છે
• સ્ટેપ્સ વચ્ચેનો ડિલે રોટેશન સ્પીડ નિયંત્રિત કરે છે

યાદ રાખવા માટે: "PDCS: પોર્ટ-ડ્રાઇવર-કરંટ-સિક્વન્સ"

પ્રશ્ન 5(ક OR) [7 ગુણ]

8051 માઇક્રોકંટ્રોલર સાથે ADC0804 ઇન્ટરફેસ કરો.

જવાબ:

સર્કિટ ડાયાગ્રામ:

goat

પ્રોગ્રામ:

Assembly

ADC0804 ફીચર્સ:

• 8-બિટ રિઝોલ્યુશન (256 સ્ટેપ્સ)
• 0-5V ઇનપુટ રેન્જ
• સિંગલ-ચેનલ ઓપરેશન
• ~100μs કન્વર્ઝન ટાઇમ
• ઇન્ટરફેસ પ્રોટોકોલ:
  1. CS એક્ટિવ કરો, કન્વર્ઝન શરૂ કરવા WR પલ્સ કરો
  2. INTR લો થાય ત્યાં સુધી રાહ જુઓ (કન્વર્ઝન પૂર્ણ)
  3. ડેટા વાંચવા RD એક્ટિવ કરો
  4. કામ પૂરું થયા પછી CS ડિએક્ટિવ કરો

યાદ રાખવા માટે: "CRIW: કંટ્રોલ-રીડ-ઇન્ટરપ્ટ-રાઇટ"