પ્રશ્ન 1(અ) [3 ગુણ]

8051 માઇક્રોકંટ્રોલરના સામાન્ય ફીચર્સની યાદી બનાવો.

જવાબ:

ટેબલ: 8051 માઇક્રોકંટ્રોલરના સામાન્ય ફીચર્સ

ફીચર	વર્ણન
On-chip Oscillator	બિલ્ટ-ઇન ક્લોક જનરેટર સર્કિટ
Program Memory	કોડ સ્ટોરેજ માટે 4KB આંતરિક ROM
Data Memory	128 bytes આંતરિક RAM
I/O Ports	4 દ્વિદિશીય 8-bit પોર્ટ્સ (P0-P3)
Timers/Counters	બે 16-bit Timer/Counter યુનિટ્સ
Serial Port	Full duplex UART કમ્યુનિકેશન
Interrupts	પ્રાથમિકતા સાથે 5 interrupt સ્રોતો
SFRs	કંટ્રોલ માટે Special Function Registers

મેમરી ટ્રીક: "On Program Data I/O Timers Serial Interrupts SFRs"

પ્રશ્ન 1(બ) [4 ગુણ]

T-State, Machine Cycle, Instruction Cycle અને Opcode ની વ્યાખ્યા આપો.

જવાબ:

ટેબલ: માઇક્રોપ્રોસેસર ટાઇમિંગ વ્યાખ્યાઓ

શબ્દ	વ્યાખ્યા	અવધિ
T-State	સિસ્ટમ ક્લોકનો એક સમયગાળો	મૂળભૂત ટાઇમિંગ યુનિટ
Machine Cycle	એક મેમરી ઓપરેશન પૂરું કરવાનો સમય	3-6 T-states
Instruction Cycle	instruction fetch, decode અને execute કરવાનો સમય	1-4 Machine cycles
Opcode	instruction પ્રકાર દર્શાવતો operation કોડ	1-3 bytes

T-State: માઇક્રોપ્રોસેસર ઓપરેશનનો સૌથી નાનો સમય એકમ
Machine Cycle: મેમરી એક્સેસ માટે અનેક T-states ધરાવે છે
Instruction Cycle: સંપૂર્ણ instruction execution નો સમય
Opcode: વિશિષ્ટ instruction ઓળખતો બાઇનરી કોડ

મેમરી ટ્રીક: "Time Machine Instruction Operation"

પ્રશ્ન 1(ક) [7 ગુણ]

Von-Neumann અને Harvard Architecture ની સરખામણી કરો.

જવાબ:

ટેબલ: Von-Neumann vs Harvard Architecture સરખામણી

પરિમાણ	Von-Neumann	Harvard
Memory Organization	કોડ અને ડેટા માટે એક જ મેમરી	કોડ અને ડેટા માટે અલગ મેમરી
Bus Structure	એક જ bus સિસ્ટમ	ડ્યુઅલ bus સિસ્ટમ
Speed	bus sharing થી ધીમી	parallel access થી ઝડપી
Cost	ઓછી કિંમતે અમલીકરણ	ડ્યુઅલ મેમરી થી વધારે કિંમત
Flexibility	વધારે flexible મેમરી ઉપયોગ	ઓછી flexibility, નિશ્ચિત allocation
Examples	8085, x86 processors	8051, DSP processors

graph TB
    subgraph "Von-Neumann Architecture"
        CPU1[CPU] <--> MEM1[Single Memory<br/>Code + Data]
    end
    
    subgraph "Harvard Architecture"
        CPU2[CPU] <--> PMEM[Program Memory]
        CPU2 <--> DMEM[Data Memory]
    end

મુખ્ય તફાવતો:

Memory Access: Von-Neumann sequential access, Harvard simultaneous access
Performance: embedded applications માટે Harvard ઝડપી છે
Applications: general computing માટે Von-Neumann, real-time systems માટે Harvard

મેમરી ટ્રીક: "Von-Single Harvard-Dual"

પ્રશ્ન 1(ક) OR [7 ગુણ]

Microcomputer System ને block diagram સાથે સમજાવો.

જવાબ:

Microcomputer System ના ઘટકો:

graph TB
    subgraph "Microcomputer System"
    direction TB
        CPU[Central Processing Unit<br/>- Control Unit<br/>- ALU<br/>- Registers] 
        MEM[Memory Unit<br/>- RAM<br/>- ROM]
        IO[Input/Output Unit<br/>- Keyboard<br/>- Display<br/>- Ports]
        SYS[System Bus<br/>- Address Bus<br/>- Data Bus<br/>- Control Bus]
        
        CPU <--> SYS
        MEM <--> SYS
        IO <--> SYS
    end

ટેબલ: Microcomputer System ના ઘટકો

ઘટક	કાર્ય	ઉદાહરણો
CPU	કેન્દ્રીય પ્રોસેસિંગ અને નિયંત્રણ	8085, 8086
Memory	પ્રોગ્રામ અને ડેટા સ્ટોરેજ	RAM, ROM, EPROM
I/O Unit	બાહ્ય દુનિયા સાથે interface	Keyboard, Display
System Bus	ડેટા ટ્રાન્સફર માર્ગ	Address, Data, Control

CPU: instructions execute કરે છે અને સિસ્ટમ ઓપરેશન control કરે છે
Memory: પ્રોસેસિંગ માટે programs અને data store કરે છે
I/O: બાહ્ય devices સાથે કમ્યુનિકેશન પૂરું પાડે છે
Bus: ડેટા ટ્રાન્સફર માટે બધા components ને જોડે છે

મેમરી ટ્રીક: "CPU Memory I/O Bus"

પ્રશ્ન 2(અ) [3 ગુણ]

8085 Microprocessor માં Bus organization દોરો.

જવાબ:

    +----------+
    |   8085   |
    |   CPU    |
    +----------+
         |
    +----+----+
    |         |
    v         v
+--------+ +--------+
|Address | |  Data  |
|  Bus   | |  Bus   |
|16-bit  | | 8-bit  |
+--------+ +--------+
    |         |
    v         v
+--------+ +--------+
|Memory  | |  I/O   |
|System  | |Devices |
+--------+ +--------+

ટેબલ: 8085 Bus Organization

Bus પ્રકાર	Width	કાર્ય
Address Bus	16-bit	મેમરી addressing (64KB)
Data Bus	8-bit	ડેટા ટ્રાન્સફર
Control Bus	Multiple	કંટ્રોલ સિગ્નલ્સ

મેમરી ટ્રીક: "Address Data Control"

પ્રશ્ન 2(બ) [4 ગુણ]

8085 માં ઉપયોગમાં લેવાતા Flags ની સૂચી બનાવો અને દરેક flag નું કાર્ય સમજાવો.

જવાબ:

ટેબલ: 8085 Flags Register

Flag	નામ	Bit Position	કાર્ય
S	Sign	D7	પરિણામ નકારાત્મક હોય તો set
Z	Zero	D6	પરિણામ શૂન્ય હોય તો set
AC	Auxiliary Carry	D4	bit 3 થી 4 માં carry હોય તો set
P	Parity	D2	પરિણામમાં even parity હોય તો set
CY	Carry	D0	carry/borrow થાય તો set

D7  D6  D5  D4  D3  D2  D1  D0
+---+---+---+---+---+---+---+---+
| S | Z | - |AC | - | P | - |CY |
+---+---+---+---+---+---+---+---+

Sign Flag: નકારાત્મક પરિણામ દર્શાવે છે (MSB = 1)
Zero Flag: arithmetic પરિણામ શૂન્ય થાય ત્યારે set થાય છે
Auxiliary Carry: BCD arithmetic operations માટે ઉપયોગ થાય છે
Parity Flag: પરિણામમાં 1's ની સમ સંખ્યા તપાસે છે
Carry Flag: arithmetic operations માં overflow દર્શાવે છે

મેમરી ટ્રીક: "Sign Zero Auxiliary Parity Carry"

પ્રશ્ન 2(ક) [7 ગુણ]

8085 નો Block Diagram દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

graph TB
    subgraph "8085 Microprocessor"
        ALU[Arithmetic Logic Unit<br/>8-bit operations]
        ACC[Accumulator<br/>Register A]
        REG[General Purpose<br/>Registers B,C,D,E,H,L]
        PC[Program Counter<br/>16-bit]
        SP[Stack Pointer<br/>16-bit]
        FLAGS[Flag Register<br/>5 flags]
        CU[Control Unit<br/>Instruction decode]
        
        ALU <--> ACC
        REG <--> ALU
        PC --> CU
        CU --> ALU
        FLAGS <--> ALU
    end
    
    EXT["External Buses<br/>Address(16), Data(8), Control"]
    8085 <--> EXT

ટેબલ: 8085 Block Components

Block	કાર્ય	Size
ALU	Arithmetic અને logical operations	8-bit
Accumulator	operations માટે પ્રાથમિક register	8-bit
Registers	ડેટા સ્ટોરેજ (B,C,D,E,H,L)	દરેક 8-bit
Program Counter	આગલી instruction તરફ point કરે છે	16-bit
Stack Pointer	stack ના top તરફ point કરે છે	16-bit
Control Unit	Instruction decode અને control	-

Data Flow: PC દ્વારા instructions fetch, CU દ્વારા decode, ALU માં execute
Register Operations: Accumulator ALU સાથે કાર્ય કરે છે, બીજા registers ડેટા store કરે છે
Address Generation: PC અને SP 16-bit addresses આપે છે
Control Signals: CU timing અને control signals generate કરે છે

મેમરી ટ્રીક: "ALU Accumulator Registers Program Stack Control"

પ્રશ્ન 2(અ) OR [3 ગુણ]

Microprocessor માં Instruction Fetching, Decoding અને Execution Operation સમજાવો.

જવાબ:

sequenceDiagram
    participant PC as Program Counter
    participant MEM as Memory
    participant IR as Instruction Register
    participant CU as Control Unit
    participant ALU as ALU
    
    PC->>MEM: Send address
    MEM->>IR: Fetch instruction
    IR->>CU: Send opcode
    CU->>ALU: Generate control signals
    ALU->>ALU: Execute operation

ટેબલ: Instruction Cycle Phases

Phase	Operation	Duration
Fetch	મેમરીમાંથી instruction મેળવો	1 machine cycle
Decode	Instruction opcode નું અર્થઘટન	Execute નો ભાગ
Execute	જરૂરી operation કરો	1-3 machine cycles

મેમરી ટ્રીક: "Fetch Decode Execute"

પ્રશ્ન 2(બ) OR [4 ગુણ]

8085 માં Lower order Address અને Data lines નું Demultiplexing શું છે? આકૃતિની મદદથી સમજાવો.

જવાબ:

     8085
+-------------+
|  AD7-AD0    |  Multiplexed
+------+------+  Address/Data
       |
       v
+------+------+
|    ALE      |  Address Latch Enable
+------+------+
       |
       v
+------+------+
|   74LS373   |  Latch IC
+------+------+
   |       |
   v       v
A7-A0    D7-D0
Address   Data

Demultiplexing Process:

ALE Signal: address અને data ના વિભાજનને control કરે છે
Latch IC: ALE high હોય ત્યારે 74LS373 address store કરે છે
Timing: પહેલા address આવે છે, પછી same lines પર data આવે છે

ટેબલ: Demultiplexing Components

Component	કાર્ય	Timing
ALE	Address Latch Enable signal	T1 દરમિયાન high
74LS373	Octal latch IC	A7-A0 store કરે છે
AD7-AD0	Multiplexed lines	પહેલા Address પછી Data

મેમરી ટ્રીક: "Address Latch Enable Demultiplexes Lines"

પ્રશ્ન 2(ક) OR [7 ગુણ]

8085 નો Pin Diagram દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

        8085 PIN DIAGRAM
    +-------------------+
X1  |1               40| VCC
X2  |2               39| HOLD
RST |3               38| HLDA
SOD |4               37| CLK
SID |5               36| RESET IN
TRAP|6               35| READY
RST7|7               34| IO/M
RST6|8               33| S1
RST5|9               32| RD
INTR|10              31| WR
INTA|11              30| ALE
AD0 |12              29| S0
AD1 |13              28| A15
AD2 |14              27| A14
AD3 |15              26| A13
AD4 |16              25| A12
AD5 |17              24| A11
AD6 |18              23| A10
AD7 |19              22| A9
VSS |20              21| A8
    +-------------------+

ટેબલ: 8085 Pin કાર્યો

Pin Group	કાર્ય	Count
Address Bus	A8-A15 (ઉચ્ચ ક્રમ)	8 pins
Address/Data	AD0-AD7 (Multiplexed)	8 pins
Control Signals	ALE, RD, WR, IO/M	4 pins
Interrupts	TRAP, RST7.5, RST6.5, RST5.5, INTR	5 pins
Power	VCC, VSS	2 pins
Clock	X1, X2, CLK	3 pins

Address Lines: 16-bit addressing ક્ષમતા (64KB)
Data Lines: 8-bit ડેટા ટ્રાન્સફર
Control Lines: મેમરી અને I/O ઓપરેશન કંટ્રોલ
Interrupt Lines: હાર્ડવેર interrupt handling

મેમરી ટ્રીક: "Address Data Control Interrupt Power Clock"

પ્રશ્ન 3(અ) [3 ગુણ]

8051 નો IP SFR દોરો અને દરેક bit નું કાર્ય સમજાવો.

જવાબ:

IP Register (Interrupt Priority) - Address B8H
MSB                           LSB
+---+---+---+----+---+----+----+----+
| - | - | - | PT2| PS| PT1| PX1| PX0|
+---+---+---+----+---+----+----+----+
 D7  D6  D5  D4  D3  D2  D1  D0

ટેબલ: IP Register Bit કાર્યો

Bit	નામ	કાર્ય
D4	PT2	Timer 2 interrupt priority
D3	PS	Serial port interrupt priority
D2	PT1	Timer 1 interrupt priority
D1	PX1	External interrupt 1 priority
D0	PX0	External interrupt 0 priority

Priority Levels: 1 = High priority, 0 = Low priority
Default: બધા interrupts low priority (00H)
Usage: High priority interrupt માટે bit 1 કરો

મેમરી ટ્રીક: "Timer2 Serial Timer1 External1 External0"

પ્રશ્ન 3(બ) [4 ગુણ]

8051 માટે Timer/Counter Logic diagram દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

graph TB
    subgraph "Timer/Counter Logic"
        OSC[System Clock<br/>÷12] --> MUX1{Timer/Counter<br/>Mode Select}
        T0PIN[T0 Pin<br/>External] --> MUX1
        MUX1 --> TH0[TH0 Register<br/>High Byte]
        TH0 --> TL0[TL0 Register<br/>Low Byte]
        TL0 --> OVF[Overflow<br/>Flag TF0]
        
        TMOD[TMOD Register<br/>Mode Control] --> MUX1
        TCON[TCON Register<br/>Control Bits] --> MUX1
    end

ટેબલ: Timer Components

Component	કાર્ય	Size
TH0/TL0	Timer 0 high/low byte registers	દરેક 8-bit
TMOD	Timer mode register	8-bit
TCON	Timer control register	8-bit
TF0	Timer 0 overflow flag	1-bit

Clock Source: આંતરિક (system clock/12) અથવા બાહ્ય (T0 pin)
Operation: લોડ કરેલા મૂલ્યથી FFH સુધી count કરે છે
Overflow: TF0 flag set કરે છે અને interrupt generate કરે છે
Modes: 4 અલગ અલગ timer modes ઉપલબ્ધ છે

મેમરી ટ્રીક: "Timer High-Low Mode Control Flag"

પ્રશ્ન 3(ક) [7 ગુણ]

8051 નો Block Diagram દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

graph TD
    subgraph "8051 Microcontroller"
    		direction TB
        CPU[8-bit CPU<br/>ALU + Control]
        ROM[Program Memory<br/>4KB ROM]
        RAM[Data Memory<br/>128B RAM]
        
        T0[Timer 0<br/>16-bit]
        T1[Timer 1<br/>16-bit]
        UART[Serial Port<br/>Full Duplex]
        
        P0[Port 0<br/>8-bit I/O]
        P1[Port 1<br/>8-bit I/O]
        P2[Port 2<br/>8-bit I/O]
        P3[Port 3<br/>8-bit I/O]
        
        INT[Interrupt<br/>System]
        OSC[Oscillator<br/>Clock Gen]
        
        CPU <--> ROM
        CPU <--> RAM
        CPU <--> T0
        CPU <--> T1
        CPU <--> UART
        CPU <--> P0
        CPU <--> P1
        CPU <--> P2
        CPU <--> P3
        CPU <--> INT
        OSC --> CPU
    end

ટેબલ: 8051 Block Components

Block	કાર્ય	વિશેષતા
CPU	કેન્દ્રીય પ્રોસેસિંગ યુનિટ	8-bit processor
Program Memory	કોડ સ્ટોરેજ	4KB આંતરિક ROM
Data Memory	વેરિયેબલ સ્ટોરેજ	128 bytes RAM
I/O Ports	બાહ્ય interface	4 ports (32 I/O lines)
Timers	ટાઇમિંગ ઓપરેશન્સ	2 × 16-bit timers
Serial Port	કમ્યુનિકેશન	Full duplex UART
Interrupts	Event handling	5 interrupt sources

Architecture: program/data મેમરી માટે અલગ Harvard architecture
I/O Capability: 32 દ્વિદિશીય I/O lines
On-chip Features: Timers, serial port, interrupt system
Memory: ડેટા માટે Von-Neumann, પ્રોગ્રામ માટે Harvard

મેમરી ટ્રીક: "CPU Program Data I/O Timer Serial Interrupt"

પ્રશ્ન 3(અ) OR [3 ગુણ]

8051 નો PCON SFR દોરો અને દરેક bit નું કાર્ય સમજાવો.

જવાબ:

PCON Register (Power Control) - Address 87H
MSB                           LSB
+---+---+---+---+---+---+---+---+
|SMOD| - | - | - |GF1|GF0| PD|IDL|
+---+---+---+---+---+---+---+---+
 D7  D6  D5  D4  D3  D2  D1  D0

ટેબલ: PCON Register Bit કાર્યો

Bit	નામ	કાર્ય
D7	SMOD	Serial port mode modifier
D3	GF1	General purpose flag bit 1
D2	GF0	General purpose flag bit 0
D1	PD	Power down mode control
D0	IDL	Idle mode control

SMOD: set થાય ત્યારે serial port baud rate બમણો કરે છે
GF1, GF0: યુઝર-ડિફાઇન્ડ flag bits
PD: power-down mode સક્રિય કરે છે
IDL: idle mode સક્રિય કરે છે

મેમરી ટ્રીક: "Serial General Power Idle"

પ્રશ્ન 3(બ) OR [4 ગુણ]

8051 Serial communication Mode 1 માં, XTAL=11.0592 MHz માટે, 9600 અને 4800 baud rate મેળવવા માટે TH1 ની કિંમત શોધો.

જવાબ:

Mode 1 Baud Rate માટે સૂત્ર:

Baud Rate = (2^SMOD/32) × (Timer1 Overflow Rate)
Timer1 Overflow Rate = XTAL/(12 × (256 - TH1))

9600 Baud Rate માટે:

9600 = (1/32) × (11059200/(12 × (256 - TH1)))
9600 = 28800/(256 - TH1)
256 - TH1 = 3
TH1 = 253 = FDH

4800 Baud Rate માટે:

4800 = (1/32) × (11059200/(12 × (256 - TH1)))
4800 = 28800/(256 - TH1)
256 - TH1 = 6
TH1 = 250 = FAH

ટેબલ: Baud Rates માટે TH1 મૂલ્યો

Baud Rate	TH1 મૂલ્ય (Hex)	TH1 મૂલ્ય (Decimal)
9600	FDH	253
4800	FAH	250

મેમરી ટ્રીક: "Higher Baud Higher TH1"

પ્રશ્ન 4(અ) [3 ગુણ]

8051 માં LCALL અને LJMP instructions માં શું ફરક છે?

જવાબ:

ટેબલ: LCALL vs LJMP સરખામણી

પરિમાણ	LCALL	LJMP
Function	Long subroutine call	Long jump
Stack Usage	Return address push કરે છે	કોઈ stack operation નથી
Return	RET instruction જરૂરી	ફક્ત direct jump
Bytes	3 bytes	3 bytes
Address Range	16-bit (64KB)	16-bit (64KB)
PC Action	Save પછી load	સીધું load

LCALL: subroutine call કરે છે, return address stack પર save કરે છે
LJMP: specified address પર unconditional jump
Stack Impact: LCALL 2 stack bytes વાપરે છે, LJMP કોઈ વાપરતું નથી
Usage: functions માટે LCALL, program flow control માટે LJMP

મેમરી ટ્રીક: "Call Saves Jump Goes"

પ્રશ્ન 4(બ) [4 ગુણ]

Timer0 વાપરીને port 1.0 પર square wave generate કરવા માટે 8051 Assembly Language Program લખો.

જવાબ:

ORG 0000H           ; શરૂઆતી address
LJMP MAIN           ; મુખ્ય પ્રોગ્રામ પર jump

ORG 0030H           ; મુખ્ય પ્રોગ્રામ શરૂઆત
MAIN:
    MOV TMOD, #01H  ; Timer0 mode1 (16-bit)
    MOV TH0, #HIGH(-50000)  ; High byte લોડ કરો
    MOV TL0, #LOW(-50000)   ; Low byte લોડ કરો
    SETB TR0        ; Timer0 શરૂ કરો

LOOP:
    JNB TF0, LOOP   ; Overflow માટે રાહ જુઓ
    CLR TF0         ; Overflow flag clear કરો
    CPL P1.0        ; P1.0 toggle કરો
    MOV TH0, #HIGH(-50000)  ; Timer reload કરો
    MOV TL0, #LOW(-50000)   ; Timer reload કરો
    SJMP LOOP       ; પુનરાવર્તન

END

પ્રોગ્રામ સમજાવટ:

Timer Setup: Mode 1 (16-bit timer)
Count Value: વિશિષ્ટ delay માટે -50000
Square Wave: દરેક overflow પર P1.0 toggle કરો
Continuous: Loop square wave જાળવે છે

મેમરી ટ્રીક: "Mode Load Start Wait Toggle Reload"

પ્રશ્ન 4(ક) [7 ગુણ]

8051 ની કોઈપણ ત્રણ Logical અને ચાર Data Transfer Instructions ઉદાહરણ સાથે સમજાવો.

જવાબ:

ટેબલ: Logical Instructions

Instruction	કાર્ય	ઉદાહરણ	પરિણામ
ANL	Logical AND	ANL A, #0FH	A = A AND 0FH
ORL	Logical OR	ORL A, #F0H	A = A OR F0H
XRL	Logical XOR	XRL A, #FFH	A = A XOR FFH

ટેબલ: Data Transfer Instructions

Instruction	કાર્ય	ઉદાહરણ	ઓપરેશન
MOV	ડેટા move કરો	MOV A, #50H	A માં 50H લોડ કરો
MOVX	External move	MOVX A, @DPTR	External memory થી લોડ કરો
PUSH	Stack પર push	PUSH ACC	Accumulator stack પર push
POP	Stack થી pop	POP ACC	Stack થી accumulator માં pop

વિગતવાર ઉદાહરણો:

; Logical Instructions
ANL A, #0FH     ; Upper nibble mask કરો
ORL P1, #80H    ; Port1 નો bit 7 set કરો
XRL A, #FFH     ; Accumulator complement કરો

; Data Transfer Instructions
MOV R0, #30H    ; Immediate data લોડ કરો
MOVX @DPTR, A   ; External memory માં store કરો
PUSH B          ; B register save કરો
POP PSW         ; Status word restore કરો

મેમરી ટ્રીક: "AND OR XOR Move External Push Pop"

પ્રશ્ન 4(અ) OR [3 ગુણ]

Instructions સમજાવો: (i) RRC A (ii) POP (iii) CLR PSW.7

જવાબ:

ટેબલ: Instruction સમજાવટો

Instruction	કાર્ય	ઓપરેશન	ઉદાહરણ
RRC A	Carry દ્વારા જમણે rotate	A→C, C→A(MSB)	A=85H,C=0 → A=42H,C=1
POP	Stack થી pop	SP→Register, SP-1	POP ACC
CLR PSW.7	PSW નો bit 7 clear	PSW.7 = 0	CY flag clear

RRC A Operation:
પહેલાં: A = [D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0] C = [C]
પછી:   A = [C  D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1] C = [D0]

RRC A: Accumulator ને carry flag દ્વારા જમણે rotate કરે છે
POP: Top stack element ને specified register માં remove કરે છે
CLR PSW.7: Carry flag clear કરે છે (Program Status Word નો bit 7)

મેમરી ટ્રીક: "Rotate Pop Clear"

પ્રશ્ન 4(બ) OR [4 ગુણ]

30H લોકેશનમાં સેટોર ડેટાને 31H લોકેશનમાં સ્ટોર ડેટાવડે ભાગાકાર કરી શેષને 40h અને ભાગફળને 41h મેમરી લોકેશનમાં સ્ટોર કરવા માટે 8051 નો Assembly Language Program લખો.

જવાબ:

ORG 0000H           ; પ્રોગ્રામ શરૂઆત
LJMP MAIN

ORG 0030H
MAIN:
    MOV A, 30H      ; Dividend લોડ કરો
    MOV B, 31H      ; Divisor લોડ કરો
    DIV AB          ; A ને B વડે ભાગો
    MOV 41H, A      ; Quotient સ્ટોર કરો
    MOV 40H, B      ; Remainder સ્ટોર કરો
    SJMP $          ; અહીં રોકો

END

પ્રોગ્રામ સ્ટેપ્સ:

ડેટા લોડ: Dividend અને divisor ને A અને B માં move કરો
Division: DIV AB instruction વાપરો
પરિણામ સ્ટોર: A માં quotient, B માં remainder
Save: પરિણામો specified મેમરી લોકેશન્સમાં સ્ટોર કરો

ટેબલ: DIV AB Instruction

પહેલાં	પછી
A = Dividend	A = Quotient
B = Divisor	B = Remainder

મેમરી ટ્રીક: "Load Divide Store"

પ્રશ્ન 4(ક) OR [7 ગુણ]

8051 Microcontroller ના Addressing Modes ની યાદી બનાવો અને દરેકને ઉદાહરણ સાથે સમજાવો.

જવાબ:

ટેબલ: 8051 Addressing Modes

Mode	વર્ણન	ઉદાહરણ	સમજાવટ
Immediate	Instruction માં ડેટા	MOV A, #50H	A માં 50H લોડ કરો
Register	Register વાપરો	MOV A, R0	R0 નો content A માં move કરો
Direct	મેમરી address સ્પષ્ટ	MOV A, 30H	Address 30H થી લોડ કરો
Indirect	Register માં address	MOV A, @R0	R0 માં આવેલા address થી લોડ કરો
Indexed	Base + offset	MOVC A, @A+DPTR	A = content of (A+DPTR)
Relative	PC + offset	SJMP HERE	PC સાપેક્ષ jump
Bit	Bit address	SETB P1.0	Port 1 નો bit 0 set કરો

વિગતવાર ઉદાહરણો:

; Immediate Addressing
MOV A, #25H         ; તુરંત મૂલ્ય 25H લોડ કરો

; Register Addressing  
MOV A, R7           ; Register R7 ને A માં move કરો

; Direct Addressing
MOV A, 40H          ; મેમરી લોકેશન 40H થી લોડ કરો

; Indirect Addressing
MOV R0, #50H        ; R0 address 50H તરફ point કરે છે
MOV A, @R0          ; R0 દ્વારા પોઇન્ટ કરેલા address થી લોડ કરો

; Indexed Addressing
MOV DPTR, #TABLE    ; Lookup table તરફ point કરો
MOVC A, @A+DPTR     ; Table[A] થી લોડ કરો

; Relative Addressing
SJMP NEXT           ; Label NEXT પર jump કરો

; Bit Addressing
SETB P2.5           ; Port 2 નો bit 5 set કરો

મેમરી ટ્રીક: "Immediate Register Direct Indirect Indexed Relative Bit"

પ્રશ્ન 5(અ) [3 ગુણ]

8051 microcontroller સાથે Relay ઇન્ટરફેસિંગ દોરો.

જવાબ:

    8051 Port Pin
         |
         |
    +----+----+
    |  2.2K   |  Resistor
    +----+----+
         |
    +----+----+  Base
    |  NPN    |  Transistor
    |   BC547 |  
    +----+----+
         |     Collector
         |
    +----+----+
    |  Relay  |  12V Relay
    |  Coil   |
    +----+----+
         |
       +VCC (12V)
    
    Relay Contacts
    +----+----+
    | NO | NC |  Load Connection
    +----+----+

ટેબલ: Interface Components

Component	કાર્ય	મૂલ્ય
Transistor	Current amplifier	BC547 NPN
Resistor	Base current limiter	2.2KΩ
Relay	Electromagnetic switch	12V DC
Diode	Back EMF protection	1N4007

Operation: Port pin HIGH → Transistor ON → Relay energized
Protection: Diode back EMF damage અટકાવે છે
Isolation: Relay electrical isolation પૂરું પાડે છે

મેમરી ટ્રીક: "Transistor Resistor Relay Diode"

પ્રશ્ન 5(બ) [4 ગુણ]

8051 microcontroller સાથે 7-Segment display ઇન્ટરફેસ કરો અને "1" પ્રિન્ટ કરવાનો પ્રોગ્રામ લખો.

જવાબ:

    8051 Port 1
P1.0 ----[330Ω]---- a
P1.1 ----[330Ω]---- b  
P1.2 ----[330Ω]---- c
P1.3 ----[330Ω]---- d
P1.4 ----[330Ω]---- e
P1.5 ----[330Ω]---- f
P1.6 ----[330Ω]---- g
P1.7 ----[330Ω]---- dp

    7-Segment Display
     aaaa
    f    b
    f    b
     gggg
    e    c
    e    c
     dddd  dp

"1" Display કરવાનો પ્રોગ્રામ:

ORG 0000H
LJMP MAIN

ORG 0030H
MAIN:
    MOV P1, #06H    ; "1" display કરો (segments b,c ON)
    SJMP $          ; અહીં રોકો

; "1" માટે Pattern: 00000110 = 06H
; ફક્ત segments b અને c ON છે

END

ટેબલ: 7-Segment Display Components

Component	કાર્ય	મૂલ્ય
Current Limiting Resistor	LED segments ને protect કરે છે	330Ω
Port Connection	Digital output control	Port 1
Display Pattern	Segment control	Binary pattern

મેમરી ટ્રીક: "Current Limit Segment Pattern"

પ્રશ્ન 5(ક) [7 ગુણ]

8051 microcontroller સાથે DAC 0808 ઇન્ટરફેસ કરો અને Square wave generate કરવાનો પ્રોગ્રામ લખો.

જવાબ:

    8051           DAC0808
Port 2     +---------------+
P2.0 ----->| D0        IOUT|---[10KΩ]---+---> Vout
P2.1 ----->| D1            |            |
P2.2 ----->| D2        IREF|---[10KΩ]---+
P2.3 ----->| D3            |            |
P2.4 ----->| D4         VCC|---(+5V)    |
P2.5 ----->| D5         VEE|---(-5V)    |
P2.6 ----->| D6            |            |
P2.7 ----->| D7         GND|---(GND)    |
           +---------------+            |
                                        |
                                 Op-Amp Buffer
                                      |
                                   Output

Square Wave Generate કરવાનો પ્રોગ્રામ:

ORG 0000H
LJMP MAIN

ORG 0030H
MAIN:
    MOV A, #00H     ; Minimum મૂલ્ય (0V)
    MOV P2, A       ; DAC પર output
    CALL DELAY      ; રાહ જુઓ
    
    MOV A, #0FFH    ; Maximum મૂલ્ય (લગભગ 5V)
    MOV P2, A       ; DAC પર output
    CALL DELAY      ; રાહ જુઓ
    
    SJMP MAIN       ; Square wave માટે પુનરાવર્તન

DELAY:
    MOV R0, #200    ; Delay counter
LOOP1:
    MOV R1, #250    ; Inner loop counter
LOOP2:
    DJNZ R1, LOOP2  ; Inner delay loop
    DJNZ R0, LOOP1  ; Outer delay loop
    RET

END

ટેબલ: DAC Interface Specifications

પરિમાણ	મૂલ્ય	કાર્ય
Resolution	8-bit	256 output levels
Reference Voltage	5V	Full scale output
Output Range	0-5V	Analog voltage range
Interface Type	Parallel	8-bit data bus

Square Wave Generation:

Low Level: 00H લગભગ 0V output પેદા કરે છે
High Level: FFH લગભગ 5V output પેદા કરે છે
Frequency: Delay routine ના duration દ્વારા નક્કી થાય છે
Output: DAC output પર સ્વચ્છ analog square wave

મેમરી ટ્રીક: "Digital Analog Convert Square"

પ્રશ્ન 5(અ) OR [3 ગુણ]

8051 microcontroller સાથે Push button Switch નું Interface.

જવાબ:

         +5V
          |
          |
     +----+----+
     |   10K   |  Pull-up Resistor
     +----+----+
          |
          +-------- P1.0 (8051 Port Pin)
          |
     +----+----+
     |   SW    |  Push Button Switch
     +----+----+
          |
         GND

ટેબલ: Push Button Interface Components

Component	મૂલ્ય	કાર્ય
Pull-up Resistor	10KΩ	Switch ખુલ્લું હોય ત્યારે logic HIGH સુનિશ્ચિત કરે છે
Push Button	SPST Momentary	User input device
Logic Levels	HIGH=1, LOW=0	Switch ખુલ્લું=1, દબાવ્યું=0

Sample Program:

CHECK_SWITCH:
    JB P1.0, SW_RELEASED    ; Switch દબાવ્યું નથી તો jump
    ; Switch દબાવેલું હોય ત્યારનો code અહીં
    CALL SWITCH_PRESSED
    SJMP CHECK_SWITCH

SW_RELEASED:
    ; Switch દબાવ્યું નથી ત્યારનો code અહીં
    SJMP CHECK_SWITCH

SWITCH_PRESSED:
    ; Switch દબાવેલું હોય ત્યારે action
    RET

Operation:

Switch ખુલ્લું: Pull-up resistor pin ને HIGH (logic 1) બનાવે છે
Switch દબાવ્યું: Pin GND સાથે જોડાય છે, LOW (logic 0) બને છે
Debouncing: વિશ્વસનીય operation માટે software debouncing જરૂરી હોઈ શકે છે

મેમરી ટ્રીક: "Pull-up Switch Ground"

પ્રશ્ન 5(બ) OR [4 ગુણ]

8051 microcontroller સાથે DC Motor ઇન્ટરફેસ કરો.

જવાબ:

    8051 Port Pin (P1.0)
         |
    +----+----+
    |   1K    |  Base Resistor
    +----+----+
         |
    +----+----+  Base
    |  NPN    |  Power Transistor
    | TIP122  |  (Darlington)
    +----+----+
         |     Collector
         |
    +----+----+
    |   DC    |  12V DC Motor
    |  Motor  |
    +----+----+
         |
       +VCC (12V)
    
    +----+----+  Freewheeling Diode
    | 1N4007  |  (Motor ની આર પાર)
    +----+----+

Motor Control Program:

MOTOR_ON:
    SETB P1.0       ; Motor ON કરો
    RET

MOTOR_OFF:
    CLR P1.0        ; Motor OFF કરો
    RET

MOTOR_SPEED_CONTROL:
    ; Speed control માટે PWM
    SETB P1.0       ; Motor ON
    CALL DELAY_ON   ; ON time duration
    CLR P1.0        ; Motor OFF  
    CALL DELAY_OFF  ; OFF time duration
    RET

DELAY_ON:
    MOV R0, #100    ; ON time delay
    DJNZ R0, $
    RET

DELAY_OFF:
    MOV R0, #50     ; OFF time delay  
    DJNZ R0, $
    RET

ટેબલ: DC Motor Interface Components

Component	કાર્ય	વિશેષતા
Power Transistor	Current amplification	TIP122 (Darlington pair)
Base Resistor	Current limiting	1KΩ
Freewheeling Diode	Back EMF protection	1N4007
DC Motor	Load device	12V DC Motor

Operation Principle:

Motor ON: Port pin HIGH → Transistor saturated → Motor ચાલે છે
Motor OFF: Port pin LOW → Transistor cut-off → Motor અટકે છે
Speed Control: PWM technique motor ને average power બદલે છે
Protection: Diode transistor ને back EMF થી બચાવે છે

મેમરી ટ્રીક: "Transistor Resistor Diode Motor"

પ્રશ્ન 5(ક) OR [7 ગુણ]

8051 microcontroller સાથે LCD ઇન્ટરફેસ કરો અને "Hello" display કરવાનો પ્રોગ્રામ લખો.

જવાબ:

    8051        16x2 LCD Display
Port 2      +-------------------+
P2.0 ------>| D4          VCC   |---(+5V)
P2.1 ------>| D5          VDD   |---(GND)
P2.2 ------>| D6          V0    |---(Contrast Adj)
P2.3 ------>| D7          RS    |<--- P3.0
            |             EN    |<--- P3.1
            |             R/W   |---(GND)
            +-------------------+

સંપૂર્ણ LCD Interface Program:

ORG 0000H
LJMP MAIN

ORG 0030H
MAIN:
    CALL LCD_INIT       ; LCD initialize કરો
    MOV DPTR, #MESSAGE  ; Message string તરફ point કરો
    CALL DISPLAY_STRING ; Message display કરો
    SJMP $              ; Execution અટકાવો

LCD_INIT:
    CALL DELAY_15MS     ; Power on પછી 15ms રાહ જુઓ
    MOV A, #38H         ; Function set: 8-bit mode, 2 lines, 5x7 matrix
    CALL COMMAND_WRITE
    MOV A, #0EH         ; Display on, cursor on, blink off
    CALL COMMAND_WRITE
    MOV A, #01H         ; Display clear કરો
    CALL COMMAND_WRITE
    MOV A, #06H         ; Entry mode: cursor increment, no shift
    CALL COMMAND_WRITE
    RET

COMMAND_WRITE:
    MOV P2, A           ; Data lines (D4-D7) પર command મોકલો
    CLR P3.0            ; Command માટે RS = 0
    SETB P3.1           ; Enable pulse high
    CALL DELAY_1MS
    CLR P3.1            ; Enable pulse low
    CALL DELAY_1MS
    RET

DATA_WRITE:
    MOV P2, A           ; Data lines (D4-D7) પર data મોકલો
    SETB P3.0           ; Data માટે RS = 1
    SETB P3.1           ; Enable pulse high
    CALL DELAY_1MS
    CLR P3.1            ; Enable pulse low
    CALL DELAY_1MS
    RET

DISPLAY_STRING:
    CLR A
    MOVC A, @A+DPTR     ; String માંથી character મેળવો
    JZ STRING_END       ; Zero હોય તો string નો અંત
    CALL DATA_WRITE     ; Character display કરો
    INC DPTR            ; આગલા character તરફ point કરો
    SJMP DISPLAY_STRING ; અંત સુધી ચાલુ રાખો

STRING_END:
    RET

MESSAGE: DB "HELLO", 0  ; Null terminator સાથે message string

DELAY_1MS:
    MOV R0, #4          ; Outer loop counter
DEL1: 
    MOV R1, #250        ; Inner loop counter  
DEL2: 
    DJNZ R1, DEL2       ; Inner delay loop
    DJNZ R0, DEL1       ; Outer delay loop
    RET

DELAY_15MS:
    MOV R2, #15         ; 15ms delay counter
DEL15: 
    CALL DELAY_1MS      ; 1ms delay call કરો
    DJNZ R2, DEL15      ; 15 વખત repeat કરો
    RET

END

ટેબલ: LCD Control Signals

Signal	Pin	કાર્ય
RS	P3.0	Register Select (0=Command, 1=Data)
EN	P3.1	Data latch માટે enable pulse
R/W	GND	Read/Write (write માટે GND સાથે tied)
D4-D7	P2.0-P2.3	4-bit data bus (upper nibble)

ટેબલ: મહત્વપૂર્ણ LCD Commands

Command	Hex Code	કાર્ય
Function Set	38H	8-bit mode, 2 lines, 5x7 matrix
Display Control	0EH	Display ON, cursor ON, blink OFF
Clear Display	01H	સંપૂર્ણ display clear કરો
Entry Mode	06H	Cursor increment, no display shift

LCD Display Process:

Initialization: LCD parameters configure કરો અને display clear કરો
Command Mode: RS=0 સાથે commands મોકલો
Data Mode: RS=1 સાથે characters મોકલો
Enable Pulse: EN signal સાથે data/command latch કરો
String Display: Null terminator સુધી message characters માં loop કરો

Character Display Steps:

Data mode માટે RS=1 set કરો
Data bus પર character code મૂકો
Enable pulse generate કરો (HIGH થી LOW)
LCD ને process કરવા માટે રાહ જુઓ (1ms delay)
આગલા character માટે repeat કરો

મેમરી ટ્રીક: "Initialize Command Data Enable Display"