Устройство координатной защиты

 

       Сформируем  константы для загрузки в управляющие  регистры:

       Init_PE EQU b’00000100’ (биты 1,0 – вывод)

       Init_AD1 EQU b' 00001110' (включены линии PORTE, результат АЦП влево)

       Диаграммы сигналов CS, CLK, а также форматы слова конфигурации  для MC14489BP и слов данных приведены на рисунке 3. Слово конфигурации длиной один байт определяет:

       - режим потребляемой мощности (C0);

       - режимы декодирования разрядов (С1 – С7). Иницилизация MC14489 выполняется подпрограммой «подпрограмма инициализации MC14489» 
 

       

 

                              Рисунок 3 – Диаграммы сигналов 

       В соответствии с электрической схемой МПУ кнопки «Установка/снятие защиты» подключена к линиии 1 порта PORTB . Обозначим соответствующий разряд порта RB1. Активному (нажатому) состоянию кнопки соответствует низкий потенциал на линии порта PORTB. Пассивному (отжатому) состоянию кнопки соответствует высокий потенциал, который обеспечивается встроенными подтягивающими резисторами. Включаются подтягивающие резисторы установкой разряда –RBPU=0 в регистре OPTION_REG. Для настройки модуля PORTB  воспользуемся таблицей 2. Настройка линий определяется содержимым управляющего регистра TRISB. 

       Таблица 2 – Регистры и биты, связанные  с работой PORTB

 

       Сформируем  константы для загрузки в управляющие  регистры:

       Init_OPT EQU b’01000000’ (включение подтягивающего резистора);

       Init_PB EQU b’11110111’ (бит 3 вывод); 

       В качестве индикации включения /отключения защиты и сигнализации о срабатывании защиты будем использовать светодиоды, которые в

соответствии  с электрической схемой МПУ, подключены к 0 – 1 линиям порта PORTD. Для настройки модуля PORTD  воспользуемся таблицей 4. Настройка линий определяется содержимым управляющего регистра TRISD. 

       Таблица 4 – Регистры и биты, связанные с работой PORTD

 

       Сформируем  константу для загрузки в управляющий регистр:

       INIT_PD  EQU b’00000000’ (все линии порта на вывод).

       Кроме трех портов в проекте используется встроенный модуль 10-разрядного АЦП. Для работы с модулем АЦП в микроконтроллере используется 4 регистра:

       - регистр результата ADRESH (старший  байт);

       - регистр результата ADRESL (младший  байт);

       - регистр управления ADCON0;

       - регистр управления ADCON1.

       Для настройки модуля АЦП  воспользуемся таблицей 5 . Настройка работы определяется содержимым управляющих регистров ADCON0 и ADCON1. 

       Таблица 5 – Регистры и биты, связанные с работой модуля АЦП

       

         

       Сформируем  константы для загрузки в управляющие  регистры:

       Init_PA  EQU   b'00111111' ;все линии ввод

         Init_ACP  EQU b' 01000001' (Fosc/8, канал AN0, включить модуль АЦП);

         Init_AD1  EQU b' 00000100' (результат A/D преобразования влево, канал AN0 и AN1 аналоговые). 

       4 Разработка программы 

       Сначала следует принять принципиальные решения, определяющие структуру программы. Прежде всего, необходимо определиться, как должен реагировать МК на основные события:

       а) ввод данных с модуля АЦП;

       б) формирование выходных сигналов;

       в) нажатие кнопки S1 в произвольные моменты времени.

       Для всех основных событий подходит программная  реализация.

Представим  принятые решения в виде схемы  представленной на рисунке 4.

       Алгоритмизацию  и программирование отдельных функций  можно выполнять совместно. Но сначала  необходимо выбрать язык

программирования. Языки программирования низкого  уровня в настоящее время называются ассемблерами. Основу ассемблера составляют машинные команды процессора в мнемоническом  представлении. Кроме машинных команд современные языки ассемблера, как  правило, включат директивы, определяющие ход трансляции, а также средства создания макрофункций. Рассмотрим вариант  программирования на языке ассемблера.

       Перейдем  к формированию исходного текста программы. Текст программы должен начинаться с директивы установки адреса сброса 0x000. Чтобы использовать средства внутрисхемной отладки, следующей командой должна быть nop. Так как тексты всех подпрограмм принято размещать до ссылок на них в основной программе, то следующей должна быть команда перехода на начало программы. Здесь первой командой должна быть команда запрета прерываний на время инициализации. Необходимо выполнить инициализацию всех используемых встроенных модулей МК, контроллера MC14489 и ячеек памяти. Для вывода информации используем подпрограмму, которую назовем Display.

          Так как МПУ должен однократно реагировать на нажатие кнопоки, то переход на начало цикла возможен только после отпускания кнопки. Поэтому опрос кнопки должен выполняться дважды: сначала анализ на нажатое состояние, а затем анализ на отжатое состояние.

       Ниже  приводится текст основы программы, полученной с учетом принятых решений. 

       ORG               0x000                ;вектор сброса

       nop

       goto                Begin                 ;переход на начало программы

       Все используемые подпрограммы

       Операторы инициализации модулей МК

       Операторы инициализации MC14489

       Инициализация ячеек памяти

       Основной цикл

         END 

       Полный  текст программы приведен в приложении А. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       

 

       Рисунок 4 – Алгоритм программы 
 

       Информация,  выводимая в контроллер индикаторов, должна быть представлена в последовательном коде. Информационное слово, изображенное на рисунке 5, состоит из 24 разрядов, из них младшие 20 разрядов (D0 – D19) содержат пять тетрад кода отображаемых символов, разряды D20 – D22 управляют сегментами h (точка), разряд D23 – управляет яркостью свечения сегментов. Так как используются только четыре индикатора, то разряды D16-D19 можно задавать произвольно. 

       

 

       Рисунок 5 – Информационное слово 

       Для вывода на индикаторы необходимо показания значений подъема стрелы H упаковать в два байта (в BCD), для их хранения используем ячейки:

       - R0 – управление децимальными точками;

       - R1 – разряды 3-2 7сегм.;

       - R2 –разряды 1-0 7сегм..

       Так как данные должны передаваться в  последовательном коде, необходим буфер данных Indval, используемый как сдвигающий регистр, и счетчик разрядов Cntind. Тогда вывод одного байта можно свести к загрузке буфера Indval, инициализации счетчика Cntind и последовательности сдвигов буфера влево, пока Cntind ≠ 0. После сдвига выводимый разряд байта будет находиться в разряде STATUS<C>. При этом каждый сдвиг должен сопровождаться формированием фронта синхроимпульса Clk. При условии, что байт находится в аккумуляторе w, алгоритм вывода можно представить в виде подпрограммы Send8:

Send8       bcf              Clk

                       movwf        Indval

                       movlw         8

                       movwf       Cntind

SendLoop     bcf              Data_in

                       rlf               Indval,f

                       btfsc           STATUS,C

                      bsf               Data_in 

                   nop

                       bsf              Clk

                       nop

                       bcf              Clk

                       decfsz        CntInd,f

                       goto            SendLoop

                       return 

       Процесс вывода информации можно представить, как последовательный вывод трех восьмиразрядных слов при выборе контроллера MC14489 (CS=0): 

Display      bcf              Cs

             movlw        30h            

             call              Send8             

             movf           R1,w            

             call              Send8

             movf           R2,w                         

             call              Send8             

            bsf               Cs

             return 

       Все механические кнопки имеют одно негативное свойство, известное как “дребезг контактов”, которое обусловлено  колебаниями упругих контактов  при их замыкании и размыкании. Длительность колебаний составляет всего несколько миллисекунд. При этом вместо “чистого” прямоугольного импульса получается искаженный импульс или пачка импульсов. Идеальный и реальный сигналы, формируемые при нажатии и отпускании кнопки, представлены на рисунке 6.