moduł mikrokontrolera

moduł mikrokontrolera, schematy

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Moduł mikrokontrolera PIC16C84
Moduł mikrokontrolera
PIC16C84
AVT−873
Dawno na ³amach EP
nie PICowaliúmy. Poniewaø
wielu CzytelnikÛw upomina
siÍ o†projekty na
mikrokontrolerach tej rodziny,
a†takøe o†krÛtki kurs
pos³ugiwania siÍ nimi,
opracowaliúmy modu³, ktÛry
moøna wykorzystaÊ zarÛwno
do eksperymentÛw, jak i†do
realizacji praktycznych
sterownikÛw.
Zaczynamy od prezentacji
modu³u. Kurs PICowania od
nastÍpnego numeru!
Modu³, ktÛrego schemat przed-
stawiamy na
rys. 1
, pozwala
zarÛwno na przeprowadzanie pros-
tych eksperymentÛw, jak i†wyko-
rzystanie go jako sterownika
w†bardziej zaawansowanych kon-
strukcjach.
Wszystkie linie portu PORTA
oraz linie RB4..RB7 portu PORTB
doprowadzone s¹ do prze³¹czni-
kÛw oznaczonych J1..J9. Prze³¹cz-
nik taki to nic innego jak trzy
poz³acane piny zwierane zworka-
mi. Rozwi¹zanie takie jest dosko-
nale znane chociaøby z†ustawia-
nia czÍstotliwoúci zegara w†p³y-
tach g³Ûwnych komputerÛw. Usta-
wienie zworek tak jak na rysunku
powoduje po³¹czenie linii portÛw
ze z³¹czem ZL1 (20-pinowe z³¹cze
typu IDC do zaciskania na kab-
lach wst¹økowych). Do tego z³¹-
cza pod³¹czone jest rÛwnieø za-
silanie oraz ewentualnie pin OSC1
mikrokontrolera (J10).
Poprzez przestawienie zworek
moøna do³¹czyÊ do linii RA0..RA3
diody úwiec¹ce LED D1..D4. Re-
zystory R1..R4 ograniczaj¹ pr¹d
tych diod. Linie portÛw mikro-
kontrolera moøna bez obawy ob-
ci¹øyÊ pr¹dem do 20mA. Moøliwe
jest wiÍc bezpoúrednie sterowanie
LED-Ûw z†linii portÛw. Przy za-
stosowanych wartoúciach rezysto-
rÛw ograniczaj¹cych dobrze úwie-
c¹ diody czerwone o†podwyøszo-
nej jasnoúci. Nieco dalej pokazany
zostanie prosty program umoøli-
wiaj¹cy zaúwiecenie jednej lub
kilku diod. Do linii RA4 pod³¹-
czony jest ma³y brzÍczyk. Ponie-
waø RA4 ma wyjúcie typu otwarty
dren, to druga koÒcÛwka brzÍczy-
ka musi byÊ pod³¹czona do plusa
zasilania. Wystawienie na RA4
stanu niskiego powoduje podanie
zasilania i†zadzia³anie brzÍczyka.
Do linii RB4..RB7 moøna do-
³¹czyÊ cztery klawisze SW1..SW4.
PrzyciúniÍcie klawisza powoduje
pojawienie siÍ na linii portu
stanu niskiego. Rezystory R5..R8
wymuszaj¹ stan wysoki na liniach
w†momencie, kiedy klawisze nie
s¹ przyciúniÍte. Zrezygnowano tu-
taj z†podci¹gania do plusa zasi-
lania w†strukturze portu poprzez
zerowanie bitu RBPU w†OP-
TION_REGISTER.
Do³¹czenie klawiszy w³aúnie
do linii RB4..RB7 nie jest przy-
padkowe. Wiadomo, øe zmiany
stanÛw na tych liniach mog¹
generowaÊ przerwanie. Moøna wy-
korzystaÊ to w programie obs³ugi
klawiatury wykorzystuj¹cym w³aú-
nie to przerwanie. Pozosta³e linie
Elektronika Praktyczna 6/2000
73
P R O J E K T Y
Moduł mikrokontrolera PIC16C84
Rys. 1. Schemat elektryczny modułu mikrokontrolera.
portu PORTB po³¹czone s¹ bez-
poúrednio do z³¹cza ZL1.
W sk³ad obwodu oscylatora
wchodz¹ elementy C2, C3 i†X1.
Dla czÍstotliwoúci 2MHz bity
konfiguracyjne FOSC1 i†FOSC0
powinny byÊ ustawione na tryb
XT. Istnieje teø moøliwoúÊ tak-
towania mikrokontrolera zewnÍt-
rznym sygna³em zegarowym.
W†takim przypadku naleøy usta-
wiÊ zworkÍ w†J10 tak jak poka-
zano na rys. 1. Nie naleøy
lutowaÊ wtedy elementÛw obwo-
du oscylatora.
ZewnÍtrzny obwÛd zerowania
sk³ada siÍ z elementÛw R9, R10,
C1, SW5, oraz J11. Jeøeli zwora
J11 jest zwarta, to po w³¹czeniu
zasilania na wejúciu MCLR wys-
tÍpuje stan 0 o†czasie trwania
zaleønym od wartoúci elementÛw
R9, C1. Takie rozwi¹zanie daje
pewnoúÊ poprawnego zerowania
niezaleønie od szybkoúci narasta-
nia napiÍcia zasilaj¹cego. Rozwar-
cie J11 powoduje po³¹czenie
MCLR z†plusem zasilania przez
szeregowo po³¹czone rezystory R9
i†R10. Daje to moøliwoúÊ spraw-
dzenia poprawnoúci generowania
wewnÍtrznego impulsu zeruj¹cego
po w³¹czeniu zasilania (POR).
RÍczne zerowanie jest moøliwe po
przyciúniÍciu przycisku SW5.
NapiÍcie sta³e zasilaj¹ce modu³
powinno byÊ odfiltrowane i†mieÊ
wartoúÊ 8..12V.
Jak widaÊ z†tego krÛtkiego opi-
su, budowa modu³u nie jest skom-
plikowana. Daje jednak kilka wa-
riantÛw wykorzystania linii por-
tÛw, taktowania i†zerowania mik-
rokontrolera. Rozmieszczenie ele-
mentÛw pokazane jest na
rys. 2
.
........
;definicja zmiennych bitowych
;rejestr STATUS
#define C 0
#define DC 1
#define Z 2
..........
ZbiÛr ten nazwiemy np.
16c84.h i†bÍdziemy do³¹czaÊ na
pocz¹tku pliku ürÛd³owego za
pomoc¹
include <16c84.h>
. Moø-
na wtedy bez obawy napisaÊ
bcf
STATUS,RP0
, a†kompilator
Program przyk³adowy
- test i†uruchomienie
Teraz mamy wszystko co
potrzebne, aby zacz¹Ê prÛby.
We wszystkich programach
bÍdziemy uøywaÊ rejestrÛw
obszaru SFR. Wygodnie jest
pos³ugiwaÊ siÍ ich symbo-
licznymi nazwami. Dobrze
jest wiÍc na samym pocz¹tku
stworzyÊ sobie zbiÛr definiu-
j¹cy nazwy rejestrÛw oraz
bitÛw w†tych rejestrach. Mo-
øe on wygl¹daÊ np. tak:
;definicja rejestrow SFR
INDF
equ 0
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na
płytce drukowanej modułu
mikrokontrolera.
TMR0
equ 1
PCL
equ 2
74
Elektronika Praktyczna 6/2000
Moduł mikrokontrolera PIC16C84
Rys. 3. Schemat elektryczny układu wyświetlacza dynamicznego.
BÍdzie ona zapalaÊ siÍ i†gas-
n¹Ê co 1s. w†trakcie odlicza-
nia czasu.
Pozostaje uk³ad wyúwietla-
nia czasu. Do tego celu zosta³
zaprojektowany uk³ad wy-
úwietlacza (schemat na
rys.
3
). Uk³ad scalony U1 to kon-
werter kodu BCD na kod 7-
segmentowego wyúwietlacza
LED (wspÛlna anoda). Tran-
zystory T1..T3 za³¹czaj¹ pr¹d
anod wyúwietlaczy. Dla uk³adu
wyúwietlacza zosta³a zaprojekto-
wana p³ytka - rozmieszczenie ele-
mentÛw przedstawione jest na
rys. 4
. Po³¹czenie miÍdzy p³ytka-
mi wykonane jest za pomoc¹
dwÛch z³¹cz 20-pinowych typu
IDC. Anodami wyúwietlaczy ste-
ruj¹ linie RA0..RA2. Zworki J1..J3
musz¹ ³¹czyÊ te linie portu POR-
TA z†odpowiednimi pinami z³¹-
cza ZL1. Wejúcia A..D uk³adu
4543 po³¹czone s¹ z†liniami
RB0..RB3 portu PORTB. Teraz juø
jest wszystko gotowe i†nie pozo-
staje nic innego jak rozpocz¹Ê
pisanie programu.
Podstawow¹ funkcj¹ urz¹dze-
nia jest odmierzanie czasu. BÍdzie
to robi³ licznik TMR0. èrÛd³em
zliczanych impulsÛw jest przebieg
o†czÍstotliwoúci
fxtal
/4. CzÍstotli-
woúÊ ta podzielona bÍdzie wstÍp-
nie za pomoc¹ preskalera przez
32. Do TMR0 wpisujemy tak¹
wartoúÊ, aby nast¹pi³o przepe³nie-
nie licznika po up³ywie 5ms.
Przepe³nienie to generuje prze-
rwanie (T0IE=1 w†INTCON). W†ob-
s³udze przerwania ³adowany jest
ponownie licznik TMR0 oraz wy-
wo³ywane s¹ procedury
_timer
,
_czas
i†
_wyúwietlacz
(ürÛd³owa
wersja programu znajduje siÍ na
p³ycie CD-EP6/2000 oraz w Inter-
necie pod adresem www.ep.com.-
pl/programy/programy.html). Pro-
cedura
_timer
jest wykonywana,
mpasm
przyjmie to ze stoickim
spokojem i†nie wygeneruje przy-
krego komunikatu o†b³Ídach.
SprÛbujmy teraz napisaÊ przy-
k³adowy program, ktÛry bÍdzie
zapala³ diodÍ D1 (pozosta³e bÍd¹
zgaszone). Musimy zdefiniowaÊ
linie RA0..RA3 jako wyjúciowe.
Linia RA0 powinna byÊ w†stanie
zero, a†pozosta³e w†stanie jeden.
Proponowany przeze mnie pro-
gram pokazano na
list. 1
.
Trzeba teraz zaprogramowaÊ
mikrokontroler, w³oøyÊ w†pod-
stawkÍ i†w³¹czyÊ zasilanie. Jeøeli
zapali siÍ dioda D1, to mamy za
sob¹ pierwszy ma³y sukces. Pra-
wid³owo dzia³a kompilator asem-
blera, programator, uk³ad zasila-
nia, obwÛd oscylatora, obwÛd re-
setu i†sam mikrokontroler.
SprÛbujmy teraz wykorzystaÊ
nasz modu³ do budowy trochÍ
bardziej skomplikowanego urz¹-
dzenia - timera kuchennego. Od-
mierzany czas bÍdzie ustawiany
w†zakresie od 1†do 60 min. Usta-
wianie odbywa siÍ za pomoc¹
dwÛch klawiszy:
plus
i†
minus
.
Naciskanie klawisza
plus
powo-
duje zwiÍkszanie liczby odlicza-
nych minut aø do wartoúci 60.
Dalsze przyciskanie tego klawi-
sza nie powoduje øadnego dzia-
³ania. Naciskanie klawisza
minus
powoduje zmniejszanie liczby
minut aø do wartoúci 1. I†teraz
teø dalsze przyciskanie tego kla-
wisza nie zmienia ustawieÒ licz-
by odliczanych minut. Po usta-
wieniu licznika minut trzeba
nacisn¹Ê klawisz start. NastÍpuje
wtedy wpisanie nastawionej war-
toúci do pamiÍci EEPROM i†uru-
chomienie procesu odliczania
minut. Po w³¹czeniu zasilania
zapisana w†pamiÍci EEPROM
wartoúÊ jest przepisywana do
licznika minut. Jest to bardzo
wygodne, poniewaø nie trzeba
po kaødym w³¹czeniu urz¹dzenia
ustawiaÊ na nowo odliczanej
wartoúci. Oczywiúcie dotyczy to
przypadku, kiedy czÍsto odlicza-
my ten sam czas, np. przy
gotowaniu jajek.
RolÍ klawiszy pe³ni¹
SW1..SW4. SW4 to
start
, SW3 -
minus
, a†SW2 -
plus
. Zworki
J5..J8 trzeba ustawiÊ tak, by do-
³¹czyÊ klawisze do linii RB4..RB7.
Takøe zwork¹ J9 do³¹czamy BU1
do linii RA4. J11 musi byÊ
zwarta, a†J10 ³¹czy X1 i†C3
z†OSC1. Zworka J4 powinna ³¹-
czyÊ liniÍ RA3 z†diod¹ LED D4.
List. 1.
processor 16c84
include <16c84.h>
org 0000
goto start
org 0010
start
bsf STATUS,RP0 ;bank 1 w nim znajduje
;się rejestr konfiguracji TRISA
movlw b 00010000 ;linia RA4 wejściowa,
;RA0-RA3 wyjściowe
movwf TRISA ;przepisanie z W do TRISA
bcf STATUS,RP0 ;bank 0 w nim znajduje
;się rejestr portu PORTA
movlw b 00011110 ;bit 0 ma wartość 0
;pozostałe jedynki
movwf PORTA
;wpisanie do portu
et nop
;pętla nieskończona
goto et
Elektronika Praktyczna 6/2000
75
Moduł mikrokontrolera PIC16C84
Ostatni¹ procedur¹ wy-
wo³ywan¹ w†obs³udze prze-
rwania jest
_czas
. S³uøy
ona do odliczania opÛü-
nieÒ potrzebnych do obs³u-
gi klawiatury. Jeøeli bit
startu ma wartoúÊ 1, to jest
dekrementowana wartoúÊ
licznika
msekczas
. Kiedy
msekczas
osi¹gnie wartoúÊ
0, to automatycznie zeruje
sie bit
msekczas
i†odlicza-
nie opÛünienia jest zatrzy-
mywane.
Zobaczmy teraz, jak nasz
program bÍdzie siÍ zacho-
wywa³ po w³¹czeniu zasila-
nia lub wyzerowaniu mikrokont-
rolera. Pierwszym rozkazem jest
skok do etykiety
_inic
. NastÍpuje
tam zaprogramowanie portÛw.
Wszystkie linie PORTA s¹ usta-
wione jako wyjúciowe. W†PORTB
linie RB0..RB3 to linie wyjúciowe,
natomiast RB4..RB7 to linie wej-
úciowe. Po zaprogramowaniu por-
tÛw inicjowane s¹ liczniki mili-
sekund, sekund i†minut uøywane
przez procedurÍ
_timer
, ³adowany
jest licznik TMR0 oraz odbloko-
wywane jest przerwanie od prze-
pe³nienia licznika i†ca³y system
przerwaÒ (bit GIE). Po tych czyn-
noúciach zeruje siÍ bit
start
(za-
trzymanie zliczania) i†wywo³ywa-
na jest procedura odczytu komÛr-
ki pamiÍci EEPROM
o†adresie
00hex mikrokontrolera (
_rdeep-
rom
). Zapisana tam wartoúÊ licz-
nika minut wpisywana jest do
zmiennej
min
i†wyúwietlana (
_wy-
sczas
).
Od etykiety
_petlagl
program
wchodzi w†pÍtlÍ g³Ûwn¹. Proce-
dura
_klawiatura
obs³uguje kla-
wiaturÍ. Po przyciúniÍciu klawi-
sza nastÍpuje wyjúcie z†procedu-
ry, a†kod klawisza umieszczany
jest w†zmiennej
pom
i†rejestrze
W. Dzia³anie klawiszy
plus
i†
mi-
nus
zosta³o juø opisane wyøej.
NaciúniÍcie klawisza start powo-
duje skok do etykiety
_start
. Bit
start
jest ustawiany na 1†i†timer
zaczyna odliczaÊ czas. Procedura
_wreeprom
zapisuje zawartoúÊ
min
do pamiÍci EEPROM pod adres
00hex. NastÍpnie w†pÍtli spraw-
dzany jest warunek skoÒczenia
odliczania - skok do etykiety
estart1
oraz warunek naciúniÍcia
dowolnego klawisza - skok na
pocz¹tek do etykiety
_pocz
. Po
zakoÒczonym odliczaniu urucha-
WYKAZ ELEMENTÓW
Płytka sterownika
Rezystory
R1..R4, R11: 910
R5..R8: 3,3k
Ω
R10: 100
Ω
Kondensatory
C1, C5: 1
F/35V
C2, C3: 33pF
C4: 100nF
Półprzewodniki
D1..D4: LED 3mm czerwone
D5: LED 3mm zielona
M1: mostek 1A/150V
U1: PIC16C84−04/P
U2: 7805
Różne
BU1: brzęczyk piezoelektryczny
J1..J11: listwa goldpin plus zworki
SW1..SW4: przyciski
SW5: przycisk reset
X1: rezonator kwarcowy 2MHz
Zl1: złącze IDC 20pin
Zl2: złącze śrubowe podwójne do
druku
Podstawka DIL18
Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na
płytce drukowanej modułu wyświetlacza.
kiedy bit
start
ma wartoúÊ 1.
Modyfikowane s¹ wtedy liczniki
milisekund (ms), sekund (s) oraz
minut (min). Przy kaødej zmianie
zawartoúci licznika minut wywo-
³ywana jest procedura
_wysczas
.
Licznik minut przepisuje siÍ wÛw-
czas do zmiennej
lhex
i†nastÍpuje
zamiana binarnej wartoúci tej
zmiennej na liczbÍ dziesi¹tek
(zmienna
dzies
) i†liczbÍ jednostek
(zmienna
jedn
). Zamiany tej do-
konuje procedura
_konw
. Zawar-
toúÊ zmiennych
dzies
i†
jedn
jest
nastÍpnie wpisywana do bufora
wyúwietlacza. W†momencie, kiedy
licznik minut osi¹gnie wartoúÊ
zerow¹, zeruje siÍ bit start i†od-
liczanie jest zatrzymywane.
Przy kaødej zmianie licznika
sekund wywo³ywana jest procedu-
ra
_migled
. Powoduje ona cyklicz-
ne zapalanie i†gaszenie co jedn¹
sekundÍ diody D4. Jest to sygna-
lizacja uruchomienia odliczania
czasu.
Procedura
_wyswietlacz
obs³u-
guje dynamiczne wyúwietlanie
trzech cyfr. Na linie RB0..RB3
wystawiana jest liczba w†kodzie
BCD. Na anodÍ wyúwietlacza np.
W1 podawane jest napiÍcie +5V
w†momencie, kiedy na linii RA0
jest stan niski. Poniewaø PORTA
oprÛcz sterowania anodami wy-
úwietlacza steruje miganiem diody
D4 i†brzÍczykiem BU1, wszystkie
operacje dotycz¹ce tego portu s¹
dokonywane na zmiennej
cporta
.
Procedura
_wyswietlacz
przepisuje
zawartoúÊ tej zmiennej do rejestru
PORTA co 5ms. Wystarczy zatem
np. odpowiednio ustawiÊ bit od-
powiadaj¹cy za sterowanie BU1
w†zmiennej
cporta
, a†w†obs³udze
wyúwietlacza zostanie on wpisany
do PORTA.
Płytka wyświetlacza
Rezystory
R1..R3: 3,3k
Ω
Półprzewodniki
T1..T3: BC307
U1: 4543
W1..W3: wyświetlacz WA
Różne
Zl1: złącze IDC 20pin
J1: listwa goldpin plus zworka
miana jest procedura
_pipi
, ktÛra
w³¹cza i†wy³¹cza cyklicznie co
250ms BU1. PrzyciúniÍcie dowol-
nego klawisza koÒczy sygnalizacjÍ
düwiÍkow¹ i†nastÍpuje powrÛt do
pocz¹tku.
Tomasz Jab³oñski, AVT
tomasz.jablonski@ep.com.pl
Wzory p³ytek drukowanych w for-
macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie
pod adresem:
pcb.html
oraz na p³ycie CD-EP06/
2000 w katalogu
PCB
.
èrÛd³owa wersja programu znaj-
duje siÍ na p³ycie CD-EP6/2000 oraz
w Internecie pod adresem www.ep.-
com.pl/programy/programy.html.
76
Elektronika Praktyczna 6/2000
R9: 33k
Ω
R4..R13: 330
[ Pobierz całość w formacie PDF ]