Файл: План Введение Раздел Назначение и область применения, их архитектура Раздел Среды программирования. Схемы подключения микроконтроллера Раздел Практическая реализация .docx

Практически ни одно микропроцессорное устройство не обходится без кнопок и простейших датчиков на основе обычных контактов. При помощи этого вида периферийных элементов в микропроцессорное устройство поступает различная информация, которая используется для изменения алгоритма работы программы.

Примером может служить датчик поворота (Рис.2.2) - механические контакты, связанные с поворачиваемым устройством.


Рис.2.2 Простая схема подключения датчика на основе геркона
На вход микроконтроллера через резистор R1 подается напряжение от источника питания +5 В. Микросхема воспринимает это напряжение как сигнал логической единицы. При срабатывании датчика контакты замыкаются и соединяют вывод микроконтроллера с общим проводом. В результате напряжение на входе Р1.0 падает до нуля. В следствии микросхема воспринимает входной уровень сигнала как логический ноль. Резистор R1 при этом служит токоограничивающим элементом, предотвращая короткое замыкание между шиной питания и общим проводом.

Рассмотрим программу для обслуживания вышеупомянутого датчика (Листинг 2.3.), которая, постоянно опрашивает датчик и в зависимости от состояния запускает одну из двух специальных процедур.

1 2 3 4 5 6 7

; Программа обработки сигнала с датчика m1: mov p1.0,#1 ; Записываем 1 в соответствующий разряд порта mov c,p1.0 ; Читаем состояние датчика в битовый аккумулятор jc m2 ; Если контакты датчика разомкнуты, перейти к m2 call proc1 ; Вызов процедуры обработки нажатия контакта jmp m1 ; Возврат к началу (следующий цикл считывания) m2: call proc1 ; Вызов процедуры обработки размыкания контакта jmp m1 ; Возврат к началу (следующий цикл считывания)

Листинг 2.3.

Здесь явно видно, что программа записывает в линию Р1.0 сигнал логической единицы (строка 1). Это необходимо для того, чтобы данная линия могла работать на ввод информации.

Следующая команда считывает бит информации, поступающей от датчика, и помещает ее в регистр признака переноса (строка 2). В микропроцессорной технике принято ячейку признака переноса обозначать как CY. Ячейка CY используется как аккумулятор для битовых операций. Если в момент считывания сигнала контакты датчика были разомкнуты, то в ячейке

---

CY окажется логическая единица. Если контакты замкнуты, то там будет логический ноль.

Оператор условного перехода jc осуществляет оценку содержимого CY (строка 3). Если в CY логический ноль, то управление передается на метку m2, и выполняется команда call ргос2 (строка 6). В противном случае передача управления не происходит и выполняется команда call proc1 (строка 4). Оператор call - это вызов подпрограммы. Поэтому, в зависимости от состояния датчика вызывается одна из двух подпрограмм: proc1 или ргос2.

Раздел 3. Практическая реализация программы на микроконтроллере

Задача. Построить схему на микроконтроллере, в моем случае это микроконтроллер АТ89С2051 фирмы Atmel, который в зависимости от положения 4 переключателей зажигал бы 6 светодиодов (лампочек).

Решение: для реализации построил простейшую схему светодиодного индикатора (Рис.3.1.), которое используется не только в моем примере, а и в любом устройстве в качестве светового индикатора.


Рис.3.1 Простейшая схема светодиодного индикатора
Использовав схемы вышеупомянутых схем (Рис.2.1.,2.2.,3.1.), построил схему согласно поставленной задачи. Код программы написан на языке ассемблера для микроконтроллера АТ89С2051 (Cross-Assembler 8051, Version 1.2h).

Как видно из схемы порт Р1 работает как порт ввода. Шесть младших P3 работают на вывод. Возможен и обратный вариант (Р1 на вывод, Р3 на ввод).

Я же выбрал тот вариант, который наиболее рационален с точки зрения удобства составления программы.

Рассмотрим принцип работы построенной схемы.


Рис.4.5 Схема светодиодной индикации с переключателями
В исходном состоянии на выводы Р3.0…Р3.5 подается сигнал логической единицы. На все выводы порта Р1 (Р1.0…Р1.3) также поданы единицы. Но во втором случае единицы поданы для того, чтобы обеспечить возможность работы линий в режиме ввода. Контроллер периодически опрашивает состояние клавиш путем изменения сигнала на выходах Р3.0…Р3.5 и считывания сигнала из порта Р1. В случае обнаружения замыкания контакта одной из клавиш, программа выполняет закрепленные за этой клавишей действия.

Каким же образом осуществляется опрос клавиш? Процедура опроса клавиш поочередно переводит одну из линий Р3.0…Р3.5 в нулевое состояние. Сначала в нулевое состояние переводится линия Р3.5 Сразу после этого контроллер производит чтение числа из порта Р1. Если ни одна из клавиш не нажата, то все разряды считанного числа будут равны единице (считанное число будет равно 0FFH). Если хотя бы одна из клавиш К1…К4 окажется нажатой, то число, прочитанное из порта Р1, будет отличаться от значения 0FFH. Предположим, что нажали клавишу К1. Тогда сигнал логического нуля с выхода Р3.0 поступит на вход Р1.0 и младший разряд считанного числа окажется равным нулю. В этом случае процессор из порта прочитает 0FЕH. Нажатие любых других клавиш К2. К4 приведет к обнулению других разрядов считываемого числа. В результате для разных комбинаций получим разные коды.

---

4 выключателя 6 светодиодов

K1 K2 K3 K4 HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 HL6

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 1 0 0 0 0 0

0 1 0 0 0 1 0 0 0 0

0 0 1 0 0 0 1 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 1 0 0

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 0 0 1 1 0 0 0 1 1

1 0 1 0 1 0 1 0 1 1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

$mod 2051 ;----------------------Определение констант bank0 EQU 000000000B ; Коды банков памяти bank1 EQU 00001000B bank2 EQU 00010000B bank3 EQU 00011000B ;-----------------Резервирование ячеек памяти DSEG ORG 20H ;Начинаем резервирование с адреса 20Н p3buf: DS 1 ;Буфер порта р3 ;-----------Начало программного кода CSEG ORG 00H ;Начинаем программный код с адреса 00Н ;---------------------------------------------------------------- ; В этом месте вы должны поместить основной текст вашей программы ;----------------------------------------------------------------- ;########################################### ;## Подпрограмма опроса клавиш ;########################################### klav: push psw ;Сохранение регистра флагов в стеке mov psw,#bank3 ;Переключение на Банк 3 регистров Р0Н mov p1,#0FFH ;Перевод Р1.0-Р1.3 в единичное состояние call clrU ;Перевод Р3.0-Р3.5 в единичное состояние kl1: call setU ;Вывод кода в порт Р3 mov a,p1 ;Считывание состояния клавиш cjne a,#0FFH,kl3 ;Если клавиша нажата, переходим к kl3 ;----------------------Окончание процедуры опроса клавиатуры klfin call clrU ;Переход в исходное состояние порта mov a,r0 ;Запись в аккумулятор кода клавиши pop psw ;Восстановление регистра флагов ret ;Выход из подпрограммы ;--------------------Вывод столбцов setU mov a,p3buf ;Считывание содержимого буфера порта Р3 orl a,#0FH ;Перевод разрядов Р3.0-Р3.5 в единицу anl a,r2 ;Вывод Р3.0-Р3.5 кода сканирования mov p3buf,a ;Запись результата назад в буфер mov p3,p3buf ;Вывод содержимого буфера в порт Р3 ret ;----------------------------------------------------------------- ;Сюда вы можете поместить другие подпрограммы ;----------------------------------------------------------------- end

Вывод

Рассмотренная выше практическая задача дает четкое представление о значимости представленного устройства. Трудно представить сферу современной деятельности человека, где не использовались бы данные устройства. Телефоны, телевизоры, жидкокристаллические мониторы, кондиционеры, холодильники, новогодние гирлянды, компьютеры и многое другое не могут работать без микроконтроллеров. Микроконтроллеры намного лучше своих предшественников: ламп и полупроводников. Они намного меньших размеров и обладают большей производительностью.

---

В процессе выполнения курсовой работы были рассмотрены практические примеры подключения микроконтроллеров и их программирование.

Применение микроконтроллеров в технике очень актуально. Так как они существенно ускоряют работу поставленной им задачи. Отсюда и важность их изучения и применения в устройствах.

Список использованных источников

1. 
   Белов А.Б. Конструирование устройств на микроконтроллерах / Наука и Техника, 2005. - 255 с.
   
2. 
   Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Том 1. / Пер. с англ. под ред.И. И. Шагурина и С.Б. Лужанского - М.: Постмаркет, 2001. - 416 с.
   
3. 
   Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Том 2. / Пер. с англ. под ред.И. И. Шагурина и С.Б. Лужанского - М.: Постмаркет, 2001. - 488 с.
   
4. 
   Вуд А. Микропроцессоры в вопросах и ответах. / Пер. с англ. под ред. Д.А. Поспелова. - М.: Энергоатомиздат. 1985. - 184 с.
   
5. 
   Уильямс Г.Б. Отладка микропроцессорных систем: / Пер. с. англ. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 253с.
   
6. 
   Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - Спб.: БВХ - Санкт-Петербург, 2000. - 528 с.
   
7. 
   Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника. - М.: Радио и связь, 1990. - 496 с.
   
8. 
   Бродин Б.В., Шагурин И.И. Микроконтроллеры: Справочник. - М.: ЭКОМ, 1999. - 395 с.
   
9. 
   Программируемые логические ИМС на КМОП-структурах и их применение. / П.П. Мальцев, Н.И. Гарбузов, А.П. Шарапов, А.А. Кнышев. - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 158 с.
   
10. 
    Соловьев В.В., Васильев А.Г. Программируемые логические интегральные схемы и их применение. - Мн.: Беларуская наука, 1998. - 270 с.
    
11. 
    Лаптев В. Цифровой измеритель температуры на базе AVR микроконтроллера и RC-цепочки. - Электронные компоненты, 2001. №2, с.46 - 49.
    

---