માઈક્રોપ્રોસેસર અને માઈક્રોકંટ્રોલર સિસ્ટમ્સ (1333202) - ઉનાળો 2025 સોલ્યુશન

પ્રશ્ન 1(અ) [3 ગુણ]

8085 નું બસ ઓર્ગેનાઈઝેશન દોરો.

જવાબ:

goat

બસના પ્રકારો:

• Address Bus: મેમરી એડ્રેસિંગ માટે 16-bit એકદિશીય બસ
• Data Bus: ડેટા ટ્રાન્સફર માટે 8-bit દ્વિદિશીય બસ
• Control Bus: RD, WR, ALE, IO/M જેવા કંટ્રોલ સિગ્નલ્સ

મેમરી ટ્રીક: "ADC - Address, Data, Control"

પ્રશ્ન 1(બ) [4 ગુણ]

માઈક્રોપ્રોસેસરની માઈક્રોકંટ્રોલર સાથે સરખામણી કરો.

જવાબ:

મુખ્ય મુદ્દાઓ:

• માઈક્રોપ્રોસેસર: માત્ર CPU, બાહ્ય સપોર્ટ ચિપ્સ જરૂરી
• માઈક્રોકંટ્રોલર: ચિપ પર સંપૂર્ણ કમ્પ્યુટર સિસ્ટમ

મેમરી ટ્રીક: "MICRO - Memory Internal, Compact, Reduced cost, Optimized"

પ્રશ્ન 1(ક) [7 ગુણ]

8085 માઈક્રોપ્રોસેસરના દરેક બ્લોક દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

બ્લોકના કાર્યો:

• ALU: અંકગણિત અને તાર્કિક ઓપરેશન કરે છે
• Accumulator: ડેટા પ્રોસેસિંગ માટે પ્રાથમિક કામકાજ રજિસ્ટર
• Register Array: B, C, D, E, H, L સામાન્ય હેતુ રજિસ્ટરો
• Program Counter: આગળના instruction નું address ધરાવે છે
• Stack Pointer: મેમરીમાં stack ના ટોપને પોઈન્ટ કરે છે
• Control Unit: પ્રોસેસરના એકંદર ઓપરેશનને કંટ્રોલ કરે છે

મેમરી ટ્રીક: "APRIL - ALU, Program counter, Registers, Instruction decoder, Logic control"

પ્રશ્ન 1(ક) OR [7 ગુણ]

8085 માઈક્રોપ્રોસેસરનો પીન ડાયાગ્રામ દોરો અને કોઈ પણ 4 પીન સમજાવો.

જવાબ:

goat

પીન સમજાવટ:

• ALE (Pin 30): Address Latch Enable - multiplexed bus પર address અને data અલગ કરે છે
• RD (Pin 32): Read control signal - active low, read operation દર્શાવે છે
• WR (Pin 31): Write control signal - active low, write operation દર્શાવે છે
• RESET (Pin 36): Reset input - low થાય ત્યારે processor initialize કરે છે

મેમરી ટ્રીક: "ARWA - ALE, Read, Write, rAset"

પ્રશ્ન 2(અ) [3 ગુણ]

વ્યાખ્યા આપો: (1) Opcode (2) Operand

જવાબ:

વ્યાખ્યાઓ:

• Opcode: Operation Code - કરવાનું operation સ્પષ્ટ કરે છે (ADD, MOV, JMP)
• Operand: જે ડેટા અથવા address પર operation કરવાનું છે

ઉદાહરણ:

MOV A, B
|   |  |
|   |  +-- Operand 2 (Source)  
|   +-- Operand 1 (Destination)
+-- Opcode

મેમરી ટ્રીક: "OO - Operation + Operand"

પ્રશ્ન 2(બ) [4 ગુણ]

RISC અને CISC વચ્ચે તફાવત આપો.

જવાબ:

મુખ્ય મુદ્દાઓ:

• RISC: Reduced Instruction Set Computer - સરળ, ઝડપી
• CISC: Complex Instruction Set Computer - feature rich

મેમરી ટ્રીક: "RISC is SLIM - Simple, Load-store, Instruction reduced, Memory efficient"

પ્રશ્ન 2(ક) [7 ગુણ]

Von-Neumann અને Harvard Architecture વચ્ચે તફાવત આપો.

જવાબ:

મેમરી ટ્રીક: "VH - Von has one bus, Harvard has two"

પ્રશ્ન 2(અ) OR [3 ગુણ]

વ્યાખ્યા આપો: (1) T-State (2) Instruction Cycle (3) Machine Cycle

જવાબ:

વ્યાખ્યાઓ:

• T-State: Time state - મૂળભૂત timing unit, એક clock period
• Instruction Cycle: એક instruction નું સંપૂર્ણ execution
• Machine Cycle: એક memory operation માટે જરૂરી T-states નું જૂથ

સંબંધ:

Instruction Cycle = Multiple Machine Cycles
Machine Cycle = Multiple T-States (3-6 T-states)

મેમરી ટ્રીક: "TIM - T-state, Instruction cycle, Machine cycle"

પ્રશ્ન 2(બ) OR [4 ગુણ]

8085 ના Address અને Data Bus નું De-Multiplexing સમજાવો.

જવાબ:

પ્રક્રિયા:

• Step 1: T1 દરમિયાન, AD0-AD7 માં lower 8-bit address હોય છે
• Step 2: ALE high થાય છે, external latch માં address latch થાય છે
• Step 3: બાકીના T-states માટે AD0-AD7 data bus બને છે

જરૂરી ઘટકો:

• 74LS373: Address latching માટે Octal latch IC
• ALE: Timing માટે Address Latch Enable signal

મેમરી ટ્રીક: "LAD - Latch Address with Data separation"

પ્રશ્ન 2(ક) OR [7 ગુણ]

8085 નો Flag Register દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

goat

Flag વર્ણન:

• CY (D0): Carry flag - carry આવે ત્યારે set થાય છે
• P (D2): Parity flag - even parity માટે set થાય છે
• AC (D4): Auxiliary carry - BCD operations માટે set થાય છે
• Z (D6): Zero flag - પરિણામ zero હોય ત્યારે set થાય છે
• S (D7): Sign flag - પરિણામ negative હોય ત્યારે set થાય છે

Flag Operations:

• Conditional Jumps: Flag status પર આધારિત (JZ, JC, JP)
• Arithmetic Results: ALU operations પછી automatically update થાય છે

મેમરી ટ્રીક: "SZAPC - Sign, Zero, Auxiliary, Parity, Carry"

પ્રશ્ન 3(અ) [3 ગુણ]

SFR એટલે શું? કોઈ પણ ત્રણ SFR ની યાદી બનાવો.

જવાબ:

SFR વ્યાખ્યા: Special Function Register - microcontroller માં વિશિષ્ટ કાર્યો સાથે dedicated registers

ત્રણ SFRs:

• ACC (E0H): Accumulator register
• PSW (D0H): Program Status Word
• SP (81H): Stack Pointer register

લાક્ષણિકતાઓ:

• Address Range: Internal RAM માં 80H થી FFH
• Bit Addressable: કેટલાક SFRs individual bit access આપે છે
• Function Specific: દરેકનું dedicated hardware function હોય છે

મેમરી ટ્રીક: "APS - ACC, PSW, Stack Pointer"

પ્રશ્ન 3(બ) [4 ગુણ]

Program Counter (PC) અને Data Pointer (DPTR) Register સમજાવો.

જવાબ:

Program Counter (PC):

• Size: 16-bit register
• Function: આગળના instruction નું address ધરાવે છે
• Auto-increment: Instruction fetch પછી automatically increment થાય છે
• Range: 0000H થી FFFFH

Data Pointer (DPTR):

• Size: 16-bit register (DPH + DPL)
• Function: External data memory locations ને point કરે છે
• Usage: External memory access માટે MOVX instructions સાથે વપરાય છે
• Components: DPH (83H) અને DPL (82H)

goat

મેમરી ટ્રીક: "PD - PC Points to Program, DPTR Points to Data"

પ્રશ્ન 3(ક) [7 ગુણ]

8051 નું આર્કિટેક્ચર દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

આર્કિટેક્ચર ઘટકો:

• CPU: Accumulator અને B register સાથે 8-bit ALU
• Memory: 4KB internal ROM, 128B internal RAM
• I/O Ports: ચાર 8-bit bidirectional ports (P0-P3)
• Timers: બે 16-bit timers/counters (T0, T1)
• Serial Port: Communication માટે full duplex UART
• Interrupts: Priority levels સાથે 5 interrupt sources

વિશેષ લક્ષણો:

• Boolean Processor: Bit manipulation capabilities
• Addressing Modes: 8 અલગ addressing modes
• Power Management: Idle અને power-down modes

મેમરી ટ્રીક: "MIPTIS - Memory, I/O, Processor, Timers, Interrupts, Serial"

પ્રશ્ન 3(અ) OR [3 ગુણ]

8051 ની નીચેની પીન સમજાવો: (1) ALE (2) PSEN (3) XTAL1 & XTAL2

જવાબ:

પીન કાર્યો:

• ALE (Pin 30): Address Latch Enable

  • Lower address byte latch કરવા માટે output pulse
  • Oscillator frequency ના 1/6 પર active high signal

• PSEN (Pin 29): Program Store Enable

  • External program memory read માટે active low output
  • External EPROM ના OE pin સાથે જોડાય છે

• XTAL1 & XTAL2 (Pins 19, 18): Crystal connections

  • Clock generation માટે external crystal જોડાય છે
  • સામાન્ય frequency: 11.0592 MHz અથવા 12 MHz

goat

મેમરી ટ્રીક: "APX - ALE latches Address, PSEN enables Program, XTAL generates clocK"

પ્રશ્ન 3(બ) OR [4 ગુણ]

8051 માઈક્રોકંટ્રોલરનું આંતરિક RAM ઓર્ગેનાઈઝેશન સમજાવો.

જવાબ:

goat

RAM વિભાગો:

• Register Banks: 4 banks × 8 registers દરેક (00H-1FH)
• Bit Addressable: Individual bit access સાથે 16 bytes (20H-2FH)
• General Purpose: User data માટે 80 bytes (30H-7FH)
• Stack Area: સામાન્યતે 08H થી ઉપર શરૂ થાય છે

Addressing:

• Direct: વાસ્તવિક address વાપરીને (MOV 30H, A)
• Indirect: Register pointer વાપરીને (MOV @R0, A)

મેમરી ટ્રીક: "RBGS - Register banks, Bit addressable, General purpose, Stack"

પ્રશ્ન 3(ક) OR [7 ગુણ]

8051 નો પીન ડાયાગ્રામ દોરો અને કોઈ પણ 4 પીન સમજાવો.

જવાબ:

goat

પીન સમજાવટ:

• RESET (Pin 9): Reset input - Active high, microcontroller initialize કરે છે
• EA/VPP (Pin 31): External Access - Program memory selection control કરે છે
• P0 (Pins 32-39): Port 0 - External memory માટે multiplexed address/data bus
• P2 (Pins 21-28): Port 2 - External memory માટે high-order address bus

મેમરી ટ્રીક: "REPP - REset, External Access, Port 0, Port 2"

પ્રશ્ન 4(અ) [3 ગુણ]

R0 રજિસ્ટરમાં સ્ટોર થયેલ ડેટાને R1 રજિસ્ટરમાં સ્ટોર થયેલ ડેટા સાથે ગુણાકાર કરો અને પરિણામ R2 રજિસ્ટરમાં(LSB) અને R3 રજિસ્ટરમાં(MSB) સ્ટોર કરવાનો પ્રોગ્રામ લખો.

જવાબ:

Assembly

પ્રોગ્રામ ફ્લો:

• Operands લોડ કરો R0 અને R1 માં
• ટ્રાન્સફર કરો ગુણાકાર માટે A અને B registers માં
• Execute કરો MUL AB instruction
• સ્ટોર કરો 16-bit પરિણામ (A=LSB, B=MSB)

પરિણામ સ્ટોરેજ:

• R2: Product ના lower 8 bits
• R3: Product ના upper 8 bits

મેમરી ટ્રીક: "LTSE - Load, Transfer, multiply, Store result"

પ્રશ્ન 4(બ) [4 ગુણ]

ડેટા ટ્રાન્સફર ઇન્સ્ટ્રકશનની યાદી આપો. કોઈ પણ બે ડેટા ટ્રાન્સફર ઇન્સ્ટ્રકશન ઉદાહરણ સહિત સમજાવો.

જવાબ:

ડેટા ટ્રાન્સફર ઇન્સ્ટ્રકશન:

વિગતવાર ઉદાહરણો:

1. MOV Instruction:

Assembly

2. PUSH/POP Instructions:

Assembly

મેમરી ટ્રીક: "Move Makes Programs Possible - MOV, MOVX, PUSH, POP"

પ્રશ્ન 4(ક) [7 ગુણ]

8051 ના એડ્રેસિંગ મોડ્સને વ્યાખ્યાયિત કરો અને સમજાવો.

જવાબ:

8051 એડ્રેસિંગ મોડ્સ:

વિગતવાર ઉદાહરણો:

Assembly

મેમરી ટ્રીક: "IRIDRAB - Immediate, Register, Indirect, Direct, Relative, Absolute, Bit"

પ્રશ્ન 4(અ) OR [3 ગુણ]

R0 રજિસ્ટરમાં સ્ટોર થયેલ ડેટાનું 2's Complement શોધવાનો પ્રોગ્રામ લખો.

જવાબ:

Assembly

Algorithm:

• Step 1: R0 માંથી ડેટાને accumulator માં લોડ કરો
• Step 2: CPL A વાપરીને બધા bits complement કરો
• Step 3: 2's complement માટે INC A વાપરીને 1 ઉમેરો
• Step 4: પરિણામ પાછું સ્ટોર કરો

ચકાસણી:

મૂળ: 85H = 10000101B
1's Comp: 7AH = 01111010B  
2's Comp: 7BH = 01111011B

મેમરી ટ્રીક: "CCI - Complement, aCd 1, Include result"

પ્રશ્ન 4(બ) OR [4 ગુણ]

લોજિકલ ઇન્સ્ટ્રકશનની યાદી આપો. કોઈ પણ બે લોજિકલ ઇન્સ્ટ્રકશન ઉદાહરણ સહિત સમજાવો.

જવાબ:

લોજિકલ ઇન્સ્ટ્રકશન:

વિગતવાર ઉદાહરણો:

1. ANL (AND Logic):

Assembly

ઉપયોગ: વિશિષ્ટ bits masking, અનચાહતા bits clear કરવા

2. ORL (OR Logic):

Assembly

ઉપયોગ: વિશિષ્ટ bits setting, bit patterns combine કરવા

મેમરી ટ્રીક: "AXOR - AND masks, XOR toggles, OR sets, Rotate shifts"

પ્રશ્ન 4(ક) OR [7 ગુણ]

નીચેની ઇન્સ્ટ્રકશન સમજાવો: (1)ADDC (2) INC (3) DEC (4) JZ (5) SUBB (6) NOP (7) RET

જવાબ:

ઇન્સ્ટ્રકશન સમજાવટ:

1. ADDC (Add with Carry):

Assembly

કાર્ય: Source, destination, અને carry flag ઉમેરે છે

2. INC (Increment):

Assembly

કાર્ય: Operand માં 1 વધારે છે

3. DEC (Decrement):

Assembly

કાર્ય: Operand માંથી 1 ઓછું કરે છે

4. JZ (Jump on Zero):

Assembly

કાર્ય: Zero flag set હોય ત્યારે conditional jump

5. SUBB (Subtract with Borrow):

Assembly

કાર્ય: Accumulator માંથી source અને carry ઓછું કરે છે

6. NOP (No Operation):

Assembly

કાર્ય: Timing delay આપે છે, placeholder

7. RET (Return):

Assembly

કાર્ય: Subroutine માંથી calling address પર પાછા જાય છે

મેમરી ટ્રીક: "AIDS NR - Add, Increment, Decrement, Subtract, No-op, Return"

પ્રશ્ન 5(અ) [3 ગુણ]

DJNZ અને CJNE ઇન્સ્ટ્રકશન યોગ્ય ઉદાહરણ સહિત સમજાવો.

જવાબ:

DJNZ (Decrement and Jump if Not Zero):

Assembly

કાર્ય: Decrement અને conditional jump operations combine કરે છે

CJNE (Compare and Jump if Not Equal):

Assembly

કાર્ય: બે operands compare કરે છે અને સમાન નથી તો jump કરે છે

ઉપયોગો:

• DJNZ: Loop control, counting operations
• CJNE: Decision making, condition checking

મેમરી ટ્રીક: "DC - Decrement count, Compare jump"

પ્રશ્ન 5(બ) [4 ગુણ]

ટાઈમર 0 નો ઉપયોગ કરી 30 મિલી સેકંડનો ટાઈમ ડિલે જનરેટ કરવા માટે એસેમ્બલી પ્રોગ્રામ બનાવો. ક્રિસ્ટલ ફ્રિકવન્સી 12 મેગા હર્ટઝ ગણતરીમાં લેવી.

જવાબ:

Assembly

30ms delay માટે ગણતરી:

Crystal Frequency = 12 MHz
Machine Cycle = 12/12 MHz = 1 µs
30ms માટે = 30,000 µs = 30,000 machine cycles

Timer Count = 65536 - 30000 = 35536 = 8A23H
TH0 = 8AH, TL0 = 23H

Timer Configuration:

• TMOD: Timer mode register configuration
• TH0/TL0: Timer 0 high/low byte registers
• TR0: Timer 0 run control bit
• TF0: Timer 0 overflow flag

મેમરી ટ્રીક: "CLSW - Calculate, Load, Start, Wait"

પ્રશ્ન 5(ક) [7 ગુણ]

8051 માઈક્રોકંટ્રોલર સાથે LCD નો ઇન્ટરફેસિંગ ડાયાગ્રામ દોરો અને ઇન્ટરફેસિંગ માટે જરૂરી LCD ની તમામ પીનો સમજાવો.

જવાબ:

goat

LCD પીન કાર્યો:

• RS (Pin 4): Register Select - 0=Command, 1=Data
• RW (Pin 5): Read/Write - 0=Write, 1=Read
• EN (Pin 6): Enable - Data transfer માટે high to low pulse
• D4-D7 (Pins 11-14): Commands/data માટે 4-bit data lines

ઇન્ટરફેસ જરૂરિયાતો:

• Power Supply: VCC=+5V, VSS=GND, VEE=Contrast control
• Control Lines: LCD control માટે 3 pins (RS, RW, EN)
• Data Lines: 4-bit mode operation માટે 4 pins (D4-D7)

મૂળભૂત LCD Commands:

• 0x38: Function set (8-bit, 2 lines)
• 0x0E: Display ON, cursor ON
• 0x01: Clear display
• 0x80: Set cursor to first line

મેમરી ટ્રીક: "REED - RS selects, RW reads, EN enables, Data transfers"

પ્રશ્ન 5(અ) OR [3 ગુણ]

65h મેમરી લોકેશન પર સ્ટોર થયેલ ડેટાનું 75h મેમરી લોકેશન પર સ્ટોર થયેલ ડેટા સાથે OR ઓપરેશન કરો અને પરિણામ R6 રજિસ્ટરમાં સ્ટોર કરવાનો પ્રોગ્રામ લખો.

જવાબ:

Assembly

ઓપરેશન વિગતો:

• Load: Memory location 65H માંથી પહેલો operand
• OR: 75H પરના બીજા operand સાથે logical OR કરો
• Store: પરિણામ R6 register માં

ઉદાહરણ ગણતરી:

65H પરનો ડેટા: F0H = 11110000B
75H પરનો ડેટા: AAH = 10101010B  
OR પરિણામ:   FAH = 11111010B

મેમરી ટ્રીક: "LOS - Load, OR, Store result"

પ્રશ્ન 5(બ) OR [4 ગુણ]

P1.3 પર 2 કિલો હર્ટઝનો સ્કવેર વેવ જનરેટ કરવા માટે એસેમ્બલી પ્રોગ્રામ લખો. ક્રિસ્ટલ ફ્રિકવન્સી 11.0592 મેગા હર્ટઝ ગણતરીમાં લેવી.

જવાબ:

Assembly

2KHz Square Wave માટે ગણતરી:

Frequency = 2KHz, Period = 500µs
Half Period = 250µs

Crystal = 11.0592 MHz
Machine Cycle = 11.0592/12 = 0.921 MHz = 1.085µs

Timer Count = 250µs / 1.085µs = 230 cycles
Timer Value = 65536 - 230 = 65306 = FECBH
TH0 = FEH, TL0 = CBH

Square Wave Generation:

• High Period: Pin high કરો, 250µs રાહ જુઓ
• Low Period: Pin low કરો, 250µs રાહ જુઓ
• Frequency: 1/(250µs + 250µs) = 2KHz

મેમરી ટ્રીક: "SCDW - Set high, Clear low, Delay, Wait"

પ્રશ્ન 5(ક) OR [7 ગુણ]

8051 માઈક્રોકંટ્રોલર સાથે 7-Segment ડિસ્પ્લેનો ઇન્ટરફેસિંગ દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

goat

ડિસ્પ્લે કોન્ફિગરેશન:

નમૂના પ્રોગ્રામ:

Assembly

ઇન્ટરફેસ ઘટકો:

• Current Limiting Resistors: LED current મર્યાદિત કરવા 330Ω
• Common Connection: GND ને cathode અથવા +5V ને anode
• Data Lines: Segments a-g અને decimal point માટે 8 bits

મલ્ટિપલ ડિજિટ્સ માટે Multiplexing:

• Digit Select: Digit selection માટે વધારાના pins
• Time Division: Digits વચ્ચે ઝડપથી switch કરવું
• Persistence of Vision: એકસાથે display નો ભ્રમ બનાવે છે

મેમરી ટ્રીક: "CRAM - Common connection, Resistors limit, Address segments, Multiplex digits"