Book123

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contents

list of figures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v?

list of tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x?

list of programs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv

part ?the fundamentals

1. digital representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2. logic circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3. stored program processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

part the software

4. the pc16f84 microcontroller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

5. the nstruction set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

6. subroutines and modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

7. nterrupt handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

8. assembly language .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

9. high-level language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

part ?the outside world

10. the real world . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

11. one byte at a time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

v?contents

12. one bit at a time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305

13. time is of the essence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361

14. take the rough with the smooth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391

15. to have and to hold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431

16. a case study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455

appendices

a. 14-bit core nstruction set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475

b. special purpose register structure for the pc16c74b . . . . . . . . . 477

c. c nstruction set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479

d. acronyms and abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481

ndex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485

list of figures

1.1 the not operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1.2 the and function. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.3 the inclusive-or operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.4 the xor operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.5 detecting sign over& 64258;ow. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.1 the 74ls00 quad 2-?p nand package. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.2 output structures. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.3 open-collector bu& 64256;ers driving a party line. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.4 sharing a bus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.5 the 74ls138 and ?39 ms?natural decoders. . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.6 the 74ls688 octal equality detector. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.7 addition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.8 mplementing a programmable adder/subtractor. . . . . . . . . . . . 25

2.9 the 74ls382 alu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.10 a rom-implemented 1-bit adder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.11 the 2764 erasable prom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.12 floating-gate mosfet link . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.13 the rs latch.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

2.14 using a rs latch to debounce a switch. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

2.15 the d latch and & 64258;ip & 64258;op. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.16 the 74ls74 dual d & 64258;ip & 64258;op. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.17 the 74ls377 octal d & 64258;ip & 64258;op array. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.18 the 74ls373 octal d latch array. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.19 an 8-bit alu-accumulator processor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

2.20 the sso shift register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

2.21 the t & 64258;ip & 64258;op. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

2.22 a modulo-16 ripple counter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

2.23 generating timing waveforms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

2.24 the 6264 8196 ?8 ram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

3.1 an elementary von neumann computer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

3.2 an elementary harvard architecture computer. . . . . . . . . . . . . . . 44

3.3 executing the 1st instruction whilst fetching down the 2nd. . . 45

3.4 parallel fetch and execute streams. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

v?list of figures

3.5 programmers model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

3.6 the indirect mechanism. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

3.7 circular shifts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

3.8 the process. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

3.9 visualization of the taskprocess. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

3.10 division by repetitive subtracting. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

3.11 double-precision shifting. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

3.12 a 7-bit pseudo-random number generator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

4.1 an example of a system based on a microcontroller. . . . . . . . . . 81

4.2 architecture of the pc16f84 microcontroller . . . . . . . . . . . . . . . 85

4.3 showing how all of the pc are altered when writing to pcl. . . . 86

4.4 nternal clocksequencing waveforms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

4.5 the pc16f84 status register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

4.6 data store memory map. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

5.1 general 14-bit core status register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

5.2 the indirect mechanism. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

5.3 the ith section of the compare-update sequence. . . . . . . . . . . . . 112

5.4 generating a 13-bit program-store address. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

6.1 modular hardware implementing a pc. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

6.2 subroutine calling. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

6.3 using the hardware stackhold return addresses. . . . . . . . . . . . . 141

6.4 nested subroutines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

6.5 system view of k ?100ms delay subroutine. . . . . . . . . . . . . . . . . 145

6.6 the 7-segment display. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

6.7 system diagram for the byte multiplication subroutine. . . . . . . 150

6.8 the stackframe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

6.9 finding the square root of an integer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

7.1 detecting and measuring an external event. . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

7.2 responding to an interrupt request.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

7.3 the & 64258;ag:maskpair. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

7.4 the pc 16f84s interrupt logic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

7.5 oven safety hardware. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188

7.6 echo sounding hardware. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

8.1 conversion from assembly-level source to machine code. . . . . 198

8.2 absolute assembly-level code translation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

8.3 relocatable assembly-level code translation. . . . . . . . . . . . . . . . . . 211

8.4 linking three source & 64257;les. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

8.5 code building and testing tools. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

8.6 mplab window. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

8.7 mplab screen shot. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

list of figures x

9.1 conversion from high-level source code to machine code. . . . . 233

9.2 onion skin view of the steps leading to executable code. . . . . . 234

9.3 simulating our example program in mplab. . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

9.4 the active-low die patterns. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250

10.1 pinout for a variety of pc family members. . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

10.2 typical supply current versus clocking frequency. . . . . . . . . . . . 256

10.3 equivalent output circuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257

10.4 typical oscillator con& 64257;gurations.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258

10.5 con& 64257;guration word for the pc16f83/4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

10.6 manually resetting the pc. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263

10.7 the sequence of events leading to startup on power-up. . . . . . 264

10.8 brown-out reset. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267

10.9 an alternative brown-out circuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269

11.1 the mid-range pc 16cxx series parallel portsa and b. . . . . . . 272

11.2 a simpli& 64257;ed typical ?o port line. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273

11.3 reading and writing to a port bit set to input or output. . . . . . 275

11.4 sinking and sourcing current. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276

11.5 porta ?o pin driver structure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278

11.6 nterfacing switches to a port line. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

11.7 port bs weakpull-up option. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

11.8 nterfacing to a keypad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281

11.9 the port b change feature. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285

11.10 a multi-zone intruder alarm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

11.11 source current against voltage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290

11.12 the stepper motor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294

11.13 using port expansion to drive three 7-segment displays. . . . . . 298

11.14 scanning a 3-digit 7-segment array. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299

11.15 low-level output voltage against sinkcurrent. . . . . . . . . . . . . . . . 304

12.1 the smart card. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305

12.2 se-ri-@l interface to a 3-digit 7-segment display. . . . . . . . . . . . . . . . 307

12.3 logic functional diagram of the 74hct595 octal shift register. 309

12.4 serially interfacing to a dac0800 digital to analog converter. 310

12.5 serially interfacing to the multi-zone intruder alarm. . . . . . . . . 311

12.6 the max549a sp?dual 8-bit dac. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314

12.7 sp?waveforms for the max549a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316

12.8 multiple max549as on the one sp?circuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316

12.9 the basic se-ri-@l synchronous port. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317

12.10 the ssp control and status registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318

12.11 ssp sp?mode master waveforms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321

12.12 a multidrop sp?communications network. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322

12.13 data transfer on the ?c bus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325

12.14 sharing the scl and sda bus lines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326

x list of figures

12.15 a ?c packet transmission. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327

12.16 the maxm max518 ?c dual digital to analog converter. . . . . 328

12.17 minimum timing relationships for the fast ?c mode. . . . . . . . . 329

12.18 transmitting the string "pc" in the asynchronous mode . . . . . 336

12.19 the pc usart con& 64257;gured for asynchronous communication. 342

12.20 some signalling con& 64257;gurations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

12.21 communicating with a pc via an rs-232 link. . . . . . . . . . . . . . . . . 349

12.22 the 24xxx series of ?c se-ri-@l eeproms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352

12.23 eeprom read and write waveforms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355

12.24 nterfacing the ds1820 1-wire digital thermometer. . . . . . . . . . 356

12.25 a lcd display. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360

13.1 the integral pc watchdog timer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362

13.2 the option register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

13.3 simpli& 64257;ed equivalent circuit for timer 0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365

13.4 counting cans of beans on a conveyer belt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366

13.5 functional equivalent circuit for timer 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372

13.6 the ccp1 module set to compare mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375

13.7 capturing the time of an event. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377

13.8 a simpli& 64257;ed equivalent circuit for timer 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379

13.9 pulse width modulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380

13.10 timer 2 and the pwm ccp mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381

13.11 an event manifesting itself as a pulse duration. . . . . . . . . . . . . . 387

14.1 analog world ?digital processing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391

14.2 the quantizing process. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393

14.3 the analogdigital process. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396

14.4 llustrating aliasing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397

14.5 nitializing the 8-4-2-1 capacitor network. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398

14.6 simpli& 64257;ed view of the a/d converter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400

14.7 the successive approximation process. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402

14.8 the 8-bit 8-channel analog to digital conversion module. . . . . 404

14.9 con& 64257;guring the analog inputs for porta and port e. . . . . . . . . . . 405

14.10 nterrupt control for the adc module. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408

14.11 r-2r digital-to-analog conversion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416

14.12 the maxim max506 quad 8-bit d/a converter. . . . . . . . . . . . . . . 418

14.13 generating a continuous sawtooth using a max506 dac. . . . . 419

14.14 bu& 64256;ered data acquisition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420

14.15 a level-shifting resistor network. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423

14.16 ecg detection strategy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426

14.17 a controllable external voltage circuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429

14.18 pinning for the pc16c71. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429

15.1 the pc16f8x data eeprom module. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433

15.2 the pc16f8x eecon1 register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434

list of figures x?

15.3 the & 64257;rst 32 bytes of eeprom.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438

15.4 the pc16f87x & 64258;ash and data eeprom storage system. . . . . . . 440

15.5 the pc16f87x eeprom control register 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441

15.6 view of the & 64258;ash program module. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445

15.7 con& 64257;guration word for the pc16f87x devices. . . . . . . . . . . . . . . 445

15.8 watchdog timer period versus temperature. . . . . . . . . . . . . . . . . . 448

16.1 the annunciator hardware. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456

16.2 the modular software structure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458

16.3 the main process. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468

16.4 programming the pc from mplab.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472

16.5 the microchip pcstart plus programmer. . . . . . . . . . . . . . . . . . 473

list of tables

1.1 7-bit asc characters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2 some common bit groupings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.3 di& 64256;erent ways of representing the quantities decimal 0?0. . 7

3.1 our basc computers instruction set. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

5.1 move instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

5.2 arithmetic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

5.3 logic instructions.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

5.4 program counter instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

6.1 subroutine and interrupt handling instructions. . . . . . . . . . . . . . 139

6.2 the 7-segment lookup table showing byte being extracted. 149

8.1 the listing & 64257;le root.lst. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

8.2 the absolute 8-bit ntel format object-code & 64257;le root.hex. . . . 206

8.3 the error & 64257;le . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

8.4 part of microchips & 64257;le p16f84.inc. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

8.5 the pic16f84.lkr linker command & 64257;le. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

8.6 the output linker map & 64257;le rms.asm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

8.7 the resulting absolute object & 64257;le rms.hex. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

9.1 resulting assembly-level ccs compiler output after linking. . . 240

10.1 pc16f83/4 special-purpose register & 64257;le reset summary. . . . . 263

10.2 power-up reset and sleep timeouts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

10.3 reset conditions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266

11.1 summary of mid-range pc parallel ?o provision. . . . . . . . . . . . 272

11.2 energization pattern for the eight & 64257;eld directions. . . . . . . . . . . . 294

12.1 the ssp mode bits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

14.1 quantization parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394

14.2 adc clocking frequency versus device crystal frequency. . . . . 401

14.3 con& 64257;guring the adc port pins in the pc16c73/74 devices. . . 405

list of programs

3.1 clearing a blockof & 64257;les the linear way. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

3.2 clearing a blockof & 64257;les using a repeating loop. . . . . . . . . . . . . . . 57

3.3 simple single-precision addition of two byte variables. . . . . . . . 64

3.4 a more accurate single-precision addition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

3.5 the double-precision add program. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

3.6 dividing by ten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

3.7 multiplying by nine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

3.8 a 7-bit pseudo-random number generator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

4.1 ncrementing a packed bcd byte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

4.2 adding two packed bcd numbers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

5.1 finding the maximum temperature the linear way. . . . . . . . . . . . 111

5.2 finding the maximum temperature using a loop structure. . . . 113

5.3 division by repetitive subtraction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

5.4 shifting to & 64257;nd the highest set bit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

5.5 triple-precision shifting to & 64257;nd the number of set bits. . . . . . . 125

5.6 multiplying by three. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

5.7 double-precision decrement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

5.8 bi-quinary error detection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

5.9 binary to 2-digit bcd conversion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

5.10 average daily temperature. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

5.11 multiplication by ten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

6.1 a 100ms delay subroutine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

6.2 a k ?100ms delay subroutine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

6.3 an alternative k ?100ms delay subroutine. . . . . . . . . . . . . . . . . 147

6.4 the software 7-segment decoder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

6.5 the byte multiplication subroutine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

6.6 mplementing a byte multiply using a stackmodel. . . . . . . . . . . 157

6.7 dividing by three . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

6.8 coding a 208 s delay. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

6.9 a 1-second delay program. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

6.10 binary to 3-digit bcd conversion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

6.11 coding the square root subroutine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

6.12 using a software stackto pass parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

6.13 the software 7-segment decoder revisited. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

xv?list of programs

7.1 background program for the pea canning packer. . . . . . . . . . . . . 181

7.2 event counting foreground software. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

7.3 oven safety.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

7.4 saving and restoring the context for the pc16c74 processor. 191

7.5 coding the real-time clocksr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

7.6 ncrementing a packed-bcd byte with maximum value of 99.. 194

8.1 absolute assembly-level code for our square-root module. . . . 200

8.2 the main relocatable source & 64257;le main.asm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214

8.3 the relocatable source & 64257;le sqr.asm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

8.4 the relocatable source & 64257;le root2.asm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216

9.1 a simple function coded in c.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236

9.2 coding the square root function. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

9.3 linearizing a k-type thermocouple. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246

9.4 generating the root-mean square value of two variables. . . . . . 247

11.1 scanning the keypad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283

11.2 noise & 64257;ltered keypad scanning. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284

11.3 nteracting with the intruder hardware. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288

11.4 a digital comparator with hysteresis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292

11.5 driving a stepper motor.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293

11.6 coding the keypad device driver in c. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

11.7 displaying the decimal equivalent of a binary byte. . . . . . . . . . . 301

11.8 displaying a 3-digit decimal number on a scanning readout. . 302

12.1 displaying the decimal equivalent of a binary byte. . . . . . . . . . . 308

12.2 nput se-ri-@l byte subroutine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312

12.3 nteracting with the max549a dual-channel sp?dac. . . . . . . . . 315

12.4 using the ssp for sp?data input and output. . . . . . . . . . . . . . . . . . 320

12.5 nterfacing to the max549a in c. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323

12.6 a crystal frequency-independent short delay macro. . . . . . . . . . 331

12.7 low-level ?c subroutines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

12.8 nteracting with the max518 dual-channel ?c dac. . . . . . . . . . 334

12.9 nterfacing to the max518 in c. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

12.10 a baud-rate delay macro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338

12.11 asynchronous formatted input and output subroutines. . . . . . 340

12.12 the usart-based ?o subroutines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345

12.13 updating program 11.4s trip value. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350

12.14 reading in a byte using the ?c protocol. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351

12.15 ncrementing the non-volatile odometer count. . . . . . . . . . . . . . . 354

12.16 reading and writing on a 1-wire system. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358

13.1 the bean counter nterrupt service routine. . . . . . . . . . . . . . . . . . 368

13.2 measuring the ecg waveform period to a resolution of 1ms. . 370

13.3 generating a 15 minute data logger timebase. . . . . . . . . . . . . . . . 374

13.4 capturing the instant of time an ecg r-point occurs. . . . . . . . . 378

13.5 pulse-width modulation using timer 0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384

13.6 tachometer software. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386

list of programs xv

13.7 measuring the duration of a pulse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388

14.1 taking a reading from channeln. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407

14.2 nterrupt-driven subroutine to read channel n. . . . . . . . . . . . . . . 410

14.3 the sr for our interrupt-driven adc software. . . . . . . . . . . . . . . 411

14.4 digitizing channel 1 of a pc16c71 device. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412

14.5 a digital/analog comparator with hysteresis. . . . . . . . . . . . . . . . . 414

14.6 bu& 64256;ered interrupt-driven data acquisition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421

14.7 sleep conversion in c. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422

14.8 ecg peakpick ing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425

14.9 an implementation of the ecg peakpick er in c. . . . . . . . . . . . . . 427

15.1 retrieving a byte from the eeprom data module. . . . . . . . . . . . . 434

15.2 putting a byte into the eeprom data module.. . . . . . . . . . . . . . . . 436

15.3 ncrementing the non-volatile odometer count in data eeprom. 437

15.4 reading a word from the & 64258;ash program store. . . . . . . . . . . . . . . . 442

15.5 writing to & 64258;ash program memory. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443

15.6 squaring an integer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444

15.7 c-based coding for the odometer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446

15.8 the sauna power-up reset sequence and sr. . . . . . . . . . . . . . . . . 450

15.9 reading a new period count. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451

15.10 updating the sauna eeprom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452

16.1 the timebase software. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461

16.2 the data display function. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463

16.3 the initialization code. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465

16.4 the diagnostic process. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466

16.5 the set-time process. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467

16.6 the main process. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

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