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마이크로프로세서
구금서 교수
경상대학교 대학원 컴퓨터과학과 석사과정
경상대학교 대학원 컴퓨터과학과 박사졸업
경상대학교 대학원 컴퓨터과학과 석사과정
경상대학교 대학원 컴퓨터과학과 박사졸업
부산대학교
현) 유니와이즈 전임교수
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총 15개 챕터, 28강으로 구성되어 있습니다.
| 제목 | 강의시간 | 상세내용 |
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[1강] 마이크로프로세서 오리엔테이션
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마이크로 프로세서 8051 이론 및 임베디드 제어 기초
• 8051 마이크로 프로세서: 아키텍처 분석 및 일반 CPU와 차별화된 임베디드 처리기의 구조적 동작 원리 정의 • 임베디드 교차 개발 환경: PC 기반 타겟 시스템 제어를 위한 C 언어 확장 문법 및 레지스터 설정 체계화 • 하드웨어 인터페이스 및 응용 제어: I/O 포트·인터럽트·타이머 제어와 센서·모터 기반 실무 시스템 구현 기술 습득 |
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| 1장. 마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러 | ||
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[2강] 마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러 (1)
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마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러 개요 및 구조 비교
• 마이크로프로세서 및 마이크로컨트롤러: 임베디드 자원 제약 환경에 따른 시스템 정의 및 단일칩 기반 제어 특성 분류 • 폰노이만·하버드 및 CISC·RISC 구조: 버스 분리 여부와 명령어 처리 방식에 따른 데이터 병렬 처리 및 연산 효율성 비교 • 시스템 버스 및 비트별 응용 분야: 주소·데이터·제어 신호 체계 정의와 제어 목적별 비트 단위 시스템 활용 범위 정리 |
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[3강] 마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러 (2)
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마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러 발달 과정 및 MCS-51 특징
• 마이크로프로세서 및 마이크로컨트롤러 진화: 8비트에서 32비트까지의 발전 과정과 RISC(ARM)·CISC(8051) 아키텍처별 성능 및 전력 효율 특성 비교 • 마이크로컨트롤러 하드웨어 구성 및 프로그래밍: CPU·메모리·I/O 통합 구조, ISP 기능을 통한 시스템 내 프로그래밍 및 펌웨어 기반 하드웨어 제어 원리 정리 • MCS-51 계열 구조와 특징: 하버드 구조의 데이터·명령어 버스 분리 체계 및 세부 모델별(8051·8031·8751) 메모리 구성과 확장성 분석 |
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| 2장. 8051 구조 | ||
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[4강] 8051 구조 (1)
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8051 마이크로프로세서 기본 구조 및 메모리 인터페이스 요약
• 8051 아키텍처 및 핀 인터페이스: 8비트 CPU 기반 내부 메모리(ROM/RAM/SFR) 구조와 포트별(P0~P3) 입출력·버스·특수 기능 제어 체계 • 메모리 맵 및 레지스터 운용: 내부 데이터 RAM 분할 구조와 연산 상태 플래그(PSW), 스택(SP), 데이터 포인터(DPTR) 등 특수 기능 레지스터(SFR)의 시스템 제어 원리 • 외부 메모리 확장 기술: EA·ALE·PSEN 신호 기반 프로그램 및 데이터 메모리 확장 인터페이스와 읽기·쓰기 타이밍 및 하드웨어 설계 기초 요약 |
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[5강] 8051 구조 (2)
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8051 마이크로컨트롤러 회로도 규칙 및 저항·커패시터 활용
• 회로도 구성 요소 및 표기법: 부품 명칭·정수·접속 식별과 전원($V_{CC}$)/접지(GND) 및 단위 생략 관례 분석 • 수동 소자 특성 및 판독: 저항(탄소·금속·어레이)과 커패시터(전해·세라믹)의 컬러·숫자 코드 판독 및 바이패스 활용 원리 요약 • 8051 마이크로컨트롤러 구조: 내부 메모리 제원, P0 포트 풀업 저항 필요성 및 주소 라인 기반 메모리 용량 계산 체계 정리 |
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| 3장. 8051 C 프로그래밍 | ||
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[6강] 8051 C 프로그래밍 (1)
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8051 마이크로컨트롤러 C 언어 프로그래밍 기초 및 제어
• 8051 프로그래밍 언어 구조: 저급·고급 언어 특성 비교 및 하드웨어 제어용 ANSI C 확장 기능 활용 원리 정의 • 하드웨어 전용 데이터형 및 메모리 모델: bit·sbit·sfr 기반 레지스터 접근과 data·xdata·code 키워드를 통한 메모리 최적화 배치 • 비트 연산 및 제어 구조: 마스킹·쉬프트 연산 기반 레지스터 제어와 조건·반복문을 통한 임베디드 시스템 로직 구현 |
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[7강] 8051 C 프로그래밍 (2)
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8051 C 언어 포인터 함수 인터럽트 및 헤더 파일 활용 • 8051 메모리 포인터 체계: 일반 포인터와 메모리 지정 포인터(idata·xdata·code)의 메모리 점유 차이 분석 및 처리 속도 최적화 원리 • 함수 구조 및 인수 전달 방식: 레지스터(R1~R7) 기반 데이터 전송 프로세스와 재진입성(reentrant) 및 메모리 모델별 효율적 구현 방법 • 인터럽트 서비스 루틴 및 하드웨어 정의: ISR 벡터 번호별 작성 규칙과 sfr·sbit 키워드를 활용한 REG51.H 기반 레지스터 직접 제어 구조 --- |
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[8강] 8051 C 프로그래밍 (3)
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8051 마이크로컨트롤러 유용한 프로그래밍 기법 및 C 언어 요약
• 시스템 운영 제어: 머신 사이클 기반 시간 지연 루틴 산출 및 OS 미탑재 환경을 위한 무한 루프 필수 구조 설계 • 하드웨어 인터페이스 최적화: 7-세그먼트 제어용 룩업 테이블 활용 및 스위치 바운싱 제거를 위한 소프트웨어 디바운싱 기법 • 8051 전용 C 프로그래밍: sbit·sfr 등 하드웨어 직접 제어용 키워드 활용 및 시스템 규모에 따른 메모리 모델 적용 분석 |
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| 4장. 마이크로컨트롤러 시스템 개발 환경 | ||
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[9강] 마이크로컨트롤러 시스템 개발 환경 (1)
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마이크로컨트롤러 시스템 개발 환경 및 절차 요약
• 교차 개발 환경: PC(개발)와 타깃 보드(실행) 간의 이원적 구성 이해와 하드웨어 제작부터 실행까지의 전반적인 시스템 개발 프로세스 정립 • 프로그램 설계 및 디버깅: 순서도를 활용한 알고리즘 도식화와 문법적·논리적 오류 구분을 통한 코드 최적화 및 유지보수를 위한 문서화 절차 • 개발 툴체인 및 ISP 로드: 크로스 컴파일러·링커를 통한 절대 파일 생성과 ISP(In-System Programmer) 방식을 활용한 타깃 메모리 다운로드 기술 요약 |
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[10강] 마이크로컨트롤러 시스템 개발 환경 (2)
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8051 컴파일러 및 ROM화 작업의 이해
• 8051 통합 개발 환경(IDE): Keil·IAR·SDCC 컴파일러의 특징과 칩 모델 설정 및 실행 파일(HEX) 빌드를 위한 소스 그룹 구성 절차 • ROM화 및 디버깅 기술: ICE의 레지스터 확인·브레이크포인트 기능과 ISP 방식의 플래시 메모리 직접 기록 원리 및 방식별 특징 비교 • 시스템 개발 및 작성 절차: 하드웨어 설계부터 순서도 기반 코딩 및 컴파일러별 인터럽트 서비스 루틴(ISR) 문법 차이와 적용 기준 |
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| 5장. 입출력 포트 | ||
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[11강] 입출력 포트 (1)
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8051 마이크로컨트롤러 입출력 포트 기능과 LED 제어 실습
• 8051 입출력 포트(P0~P3) 및 SFR 정의: 포트별 전기적 특성(P0 외부 풀업 필수), 복합 기능(P3 특수 기능), SFR 기반 개별 비트(sbit) 제어 체계 • Read-Modify-Write(RMW) 및 제어 알고리즘: 래치(Latch) 기반 데이터 연산 메커니즘, 비트 시프트 및 논리 연산을 활용한 하드웨어 제어 로직 구현 • LED 구동 회로 및 전력 제어 방식: 싱크(Sink) 및 소스(Source) 전류 구동 원리, 전류 제한 저항 설계 및 논리값 기반 실습 환경 구성 |
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[12강] 입출력 포트 (2)
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8051 마이크로컨트롤러 입출력 실습 및 포트 제어
• 8051 병렬 입출력 포트: 포트 0~3의 구조적 특징, 외부/내부 풀업 저항 유무 및 GPIO/특수 기능 할당 체계 정리 • 7-세그먼트 및 출력 제어: CA·CC 방식별 구동 원리, 배열 룩업 테이블 활용 및 비트 연산을 통한 데이터 출력 기법 요약 • 입출력 알고리즘 및 회로 설계: 스위치 입력 선행 조건, 입출력 혼용 제어 로직 및 LED 보호 저항 산출 공식 정의 |
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| 6장. 인터럽트 | ||
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[13강] 인터럽트 (1)
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8051 마이크로프로세서 인터럽트 구조와 타이머 카운터 동작 원리
• 인터럽트 제어 체계: 스택 기반 PC 보존과 ISR 분기, IE·IP·TCON 레지스터를 통한 우선순위 및 벡터 어드레스 관리 구조 • 타이머·카운터 구동 원리: 내부 클록 및 외부 이벤트 계수, TMOD 설정 기반 상향 카운팅 및 오버플로우 TF 플래그 감지 절차 • 상세 동작 모드(Mode 0-3): 13·16비트 연산, 8비트 자동 재장전(Auto-reload) 및 독립적 8비트 분리 제어 등 각 모드별 레지스터 구성 및 처리 방식 요약 |
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[14강] 인터럽트 (2)
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8051 마이크로컨트롤러 인터럽트 및 타이머 제어 실습
• 외부 인터럽트 설정: IE·TCON 레지스터 기반의 하강 에지 트리거 활성화 및 LED·7-세그먼트 제어 메커니즘 구축 • 타이머 인터럽트 구동: TMOD 모드 1 설정과 TH·TL 시정수 계산을 통한 정밀 시간 지연 및 주기적 상태 변화 구현 • 인터럽트 벡터 및 우선순위: IP 레지스터 기반의 우선순위 결정과 벡터 어드레스를 활용한 효율적 서비스 루틴 관리 |
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| 7장. 디스플레이 | ||
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[15강] 디스플레이 (1)
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8051 마이크로컨트롤러 7-세그먼트 정적 및 동적 구동 제어 원리
• 7-세그먼트 구동 방식: 정적 구동의 지속 점등 방식과 동적 구동의 잔상 효과 및 핀 효율성 중심의 제어 원리 비교 • 하드웨어 드라이버 및 회로 구성: 7447·MC14511 디코더 IC를 이용한 BCD 변환과 트랜지스터 기반의 FND 어레이 선택 구조 • 제어 알고리즘 및 타이머 응용: 산술 연산 기반의 자릿수 데이터 분리 및 타이머 인터럽트를 활용한 정밀 스캐닝 주기 구현 |
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[16강] 디스플레이 (2)
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전자주사위 및 도트매트릭스 디스플레이 구동 원리와 실습
• 전자주사위 제어 시스템: 8051 마이크로컨트롤러 기반 랜덤 함수(`rand()`) 연산, LED/7-세그먼트 출력 및 싱크 전류 방식의 시각화 기술 • 도트매트릭스 동적 구동: 잔상 효과를 활용한 시분할(Time Sharing) 스캔 방식과 데이터·스캔 라인 제어를 통한 행렬 디스플레이 구조 분석 • 디스플레이 회로 및 로직: ULN2803 드라이버 IC를 이용한 전류 증폭과 비트 시프트 연산 기반의 폰트 데이터 출력 및 이동 디스플레이 구현 기술 |
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| 8장. 센서, 릴레이, 스위치 | ||
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[17강] 센서, 릴레이, 스위치 (1)
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센서 제어 기초 및 CdS 포토커플러 적외선 센서 활용
• CdS 광전도셀: 조도 변화에 따른 내부 저항 가변 특성을 활용한 8051 기반 가로등 자동 점등 및 감도 제어 시스템 구축 • 포토커플러: 발광부·수광부의 광학적 결합을 통한 전기적 절연과 물체 유무에 따른 디지털 신호 변환 및 카운팅 원리 적용 • 적외선 센서 및 인터럽트 제어: LM358 비교기를 통한 신호 정제와 8051 외부 인터럽트 레지스터(EA, EX1, IT1) 설정을 활용한 실시간 도난 경보 체계 구현 |
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[18강] 센서, 릴레이, 스위치 (2)
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01:
13
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8051 마이크로컨트롤러 릴레이 제어 및 4x4 키매트릭스 인터페이스 활용
• 릴레이 제어 및 절연 특성: 전자석 유도 기반 A·B·C 접점 구조와 8051 비트 제어를 활용한 고전압 회로 분리 및 원격 구동 원리 • 동적 스캐닝 및 키 매트릭스: 4x4 행렬 구조와 비트 마스킹 연산을 통한 포트 핀 사용 효율 극대화 및 다중 스위치 위치 검출 알고리즘 • 데이터 시각화 및 인터페이스: 폰트 데이터 룩업 테이블과 타이머 인터럽트를 결합한 키 입력 값의 7-세그먼트 16진수 출력 및 실시간 제어 기법 |
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| 9장. 사운드 | ||
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[19강] 사운드
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58
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8051 마이크로컨트롤러 활용 디지털 사운드 및 컴퓨터 음악 발생 원리
• 디지털 사운드 발생 원리: 8051 포트의 구형파 출력 및 주파수 조절을 통한 음의 고저 제어와 효과음 구현 • 타이머 시정수 설정: 타이머 0 인터럽트 기반 반주기 시간 동기화 및 16비트 모드 시정수 계산을 통한 정밀 음계 생성 • 컴퓨터 음악 제어 알고리즘: 톤 테이블(고저)과 타임 테이블(장단) 배열을 활용한 자동 연주 및 박자 제어 로직 구성 |
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| 10장. DC모터와 서보 모터 제어 | ||
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[20강] DC모터와 서보 모터 제어
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02
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DC 모터 및 서보모터 동작 원리와 제어 시스템 분석
• DC 모터 구동 기초: 전자력 기반 회전 원리, 전압-회전 선형성 및 역기전력 보호용 관성 다이오드 구조 • 제어 회로 및 PWM 시스템: 트랜지스터 컬렉터 부하 구동 효율화, 듀티비 조절을 통한 디지털 속도 제어 기법 • 드라이버 IC 및 서보모터: LB1630·BA6208 기반 양방향 논리 제어 및 펄스폭 변조(PWM) 기반 정밀 각도 제어 절차 |
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| 11장. 스테핑 모터 제어 | ||
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[21강] 스테핑 모터 제어
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51
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스테핑 모터의 동작 원리 및 제어 회로 설계
• 스테핑 모터 구동 원리: 입력 펄스 수·주파수 비례 회전각 및 속도 제어와 유니폴라·바이폴라 방식별 구동 특성 정리 • 여자 방식 및 제어 시퀀스: 1상·2상·1-2상 여자에 따른 토크·분해능 최적화 및 CW/CCW 방향 전환 논리 구성 • 제어 회로 및 전용 IC: 8051 타이머 인터럽트 기반 펄스 주기 계산과 SLA7024·74194·PMM8713 활용 인터페이스 설계 |
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| 12장. D/A와 A/D 변환기 | ||
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[22강] D/A와 A/D 변환기 (1)
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D/A 및 A/D 변환기의 원리와 사다리꼴 변환기 실습
• D/A 및 A/D 변환 원리: 아날로그-디지털 신호 상호 변환 체계와 R-2R 사다리꼴 회로망을 활용한 전압 분할 및 출력 구조 • A/D 변환 방식별 성능: 추종 비교형(저속/저가), 축차 비교형(중속/범용), 병렬 비교형(고속/대용량)의 동작 알고리즘 및 용도 분류 • 분해능 및 양자화 오차: 출력 비트 수와 정밀도 간 상관관계 분석 및 샘플링 데이터 배열 처리를 통한 아날로그 파형 복원 원리 |
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[23강] D/A와 A/D 변환기 (2)
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8051 기반 ADC0804 및 ADC0809 원리 및 실습 요약
• ADC0804 핀 인터페이스 및 8051 제어 타이밍: CS·WR·RD·INTR 신호를 통한 변환 개시와 종료 모니터링 및 8비트 데이터 버스 통신 절차 • ADC0809 멀티플렉싱 및 채널 선택 구조: 8채널 입력을 위한 ADD A/B/C 주소 지정과 ALE·START·EOC·OE 기반의 축차 비교형 변환 프로세스 • 센서 인터페이스 및 데이터 매핑 실습: 가변 저항과 CdS 조도 센서 기반 전압 분배 값을 8비트 디지털 수치로 변환하여 LED 레벨 미터 제어 구현 |
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| 13장. LCD 디스플레이 | ||
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[24강] LCD 디스플레이 (1)
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LCD 디스플레이 기본 원리 및 제어 실습
• HD44780 기반 LCD 모듈 구성: RS·R/W·E 제어 신호와 DB0~DB7 데이터 버스를 이용한 명령 및 데이터 전송 인터페이스 제어 • 내부 메모리 및 레지스터 관리: DD RAM(문자 주소), CG RAM(사용자 정의 패턴), IR/DR 레지스터를 통한 디스플레이 데이터 처리 구조 • LCD 제어 명령어 및 초기화: Function Set·Display Clear 등 핵심 명령어 체계와 Busy Flag 확인을 통한 시스템 초기화 시퀀스 구현 |
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[25강] LCD 디스플레이 (2)
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45:
09
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8051 기반 LCD 디스플레이 제어 및 실습
• HD44780 LCD 인터페이스: 8051 포트 연동, RS·RW·E 제어 신호 체계 및 Busy Flag(DB7) 기반 데이터 전송 타이밍 제어 • LCD 초기화 및 제어 함수: 기능 설정(0x38), DDRAM 주소 지정(0x80·0xC0), CMDWrite 및 DataWrite를 활용한 문자열 출력 최적화 • CGRAM 한글 비트맵 및 응용: 사용자 정의 폰트 구현 원리, 로또 번호 생성 알고리즘 연동 및 중복 검사 로직 기반 디스플레이 실습 |
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| 14장. 디지털 시계와 주파수 카운터 | ||
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[26강] 디지털 시계와 주파수 카운터 (1)
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인터럽트 기반 디지털 시계 동작 원리 및 제작
• 타이머 인터럽트 기반 1초 생성: 8051 프로세서의 4ms 주기 인터럽트 250회 카운팅을 통한 정밀 시간 산출 및 시·분·초 단위 롤오버 로직 구현 • 동적 구동(Dynamic Driving) 시스템: 7447·74138 디코더와 잔상 효과를 활용한 다수 FND의 순차 스캔 및 I/O 포트 자원 최적화 제어 • 데이터 처리 및 인터페이스 제어: 산술 연산을 이용한 자릿수 분리 및 디바운스 알고리즘 기반 스위치 설정과 알람·정밀도 보정 기능 실행 |
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[27강] 디지털 시계와 주파수 카운터 (2)
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DS1302 RTC 칩 활용 디지털 시계 설계 및 제어
• DS1302 RTC 하드웨어 구조: 3-선 직렬 인터페이스 기반의 시간·날짜 자동 계산 및 31바이트 비휘발성 RAM 탑재 특성 정의 • 제어 레지스터 및 명령어 프로토콜: BCD 데이터 처리 방식과 CH·WP·TCS 비트를 활용한 발진 제어·쓰기 보호·세류 충전 설정 관리 • 8051 MCU 인터페이스 시스템: SCLK 동기화 통신을 통한 실시간 데이터 입출력 및 LCD 출력과 스위치 기반 시간 조정 기능 구현 |
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| 15장. 온도계 | ||
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[28강] 온도계
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01:
11
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NTC 서미스터 및 DS1620 기반 온도 측정 및 제어 시스템
• NTC 서미스터 및 ADC0809: 음온도계수(NTC) 기반 저항-전압 분배 원리와 8비트 ADC를 활용한 아날로그 온도 데이터의 디지털 변환 및 FND 출력 프로세스 정리 • DS1620 디지털 온도 센서: 3-선 직렬 인터페이스와 9비트 2의 보수 형식을 이용한 정밀 온도 측정 및 별도 변환기 없는 디지털 데이터 전송 메커니즘 분석 • 온도 자동 제어 로직: 상·하한 임계값(TH, TL) 설정을 통한 냉난방 시스템 트리거 제어 및 8051 MCU 명령어를 활용한 상태 레지스터 운용 구조 요약 |
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구금서 교수님
마이크로프로세서