Проектирование микроконтроллеров

Если же что-то было нажато, то перед возвратом командой SETB Сустанавливается флаг переноса.Итак, если после выполнения подпрограммы KL_PRESSфлаг переноса оказывается установлен, то это означает, что нажата какая-либо из информационных клавиш. Сброшенный флаг переноса свидетельствует об отсутствии нажатия.[7, с.189]Подпрограмма определения, какая из клавиш нажатаKL_KLAV:MOVР2,#11101111В;НУЛЬ НА Р2.4MOVС,Р1.0;ПРОВЕРЯЕМ ВОЗВРАТНУЮ ЛИНИЮ Р2.0JCPR01;ПЕРЕХОД НА ПРОВЕРКУ Р2.1, ЕСЛИ;Р2.0=1MOVA,#0H;КОД 0Н В АККУМУЛЯТОР, ЕСЛИ P2.0=0LJMPCTALTSHF;НА ВЫХОДPR01:MOVC,P2.l;ПРОВЕРЯЕМ ВОЗВРАТНУЮ ЛИНИЮ Р2.1JCPR02MOVA,#1HLJMPCTALTSHFPR02:MOVC,P2.2;ПРОВЕРЯЕМ ВОЗВРАТНУЮ ЛИНИЮ Р2.2JCPR03MOVA,#2HLJMPCTALTSHFPR03:MOVC,P2.3;ПРОВЕРЯЕМ ВОЗВРАТНУЮ ЛИНИЮ Р2.0JCPR10MOVA,#3HLJMPCTALTSHFPR10:MOVP2,#11011111B;НУЛЬ HA P2.5MOVC,P2.0JCPR11MOVA,#4HLJMP CTALTSHFPR11:MOVC,P2.1JCPR12MOVA,#5HLJMP CTALTSHFPR12:MOVC,P2.2JCPR13MOVA,#6HLJMP CTALTSHFPR13:MOVC,P2.3JCPR20MOVA,#7HLJMP CTALTSHFPR20:MOVP2,#10111111B;НУЛЬ HA P2.6MOVC,P2.0JCPR21MOVA,#8HLJMP CTALTSHFPR21:MOVC,P2.1JCPR22MOVA,#9HLJMP CTALTSHFPR22:MOVC,P2.2JCPR23MOVA,#0AHLJMP CTALTSHFPR23:MOVC,P2.3JCPR30MOVA,#0BHLJMP CTALTSHFPR30:MOVP2,#01111111B;НУЛЬ HA P2.7MOVC,P2.0JCPR31MOVA,#0CHLJMP CTALTSHFPR31:MOVC,P2.1JCPR32MOVA,#0DHLJMP CTALTSHFPR32:MOVC,P2.2JCPR33MOVA,#0EHLJMP CTALTSHFPR33:MOVC,P2.3JCCTALTSHFMOVA,#0FHCTALTSHF:RETОбычно каждой клавише ставится в соответствие определенный код. Чаще всего этим кодом является число от 0 до 0FFH. То есть, если нажата клавиша 0, то при завершении подпрограммы KL_KLAV в младших битах аккумулятора должен быть код 00Н (это и есть код клавиши 0). Если нажата клавиша 1, то в младших битах аккумулятора после завершения KL_KLAV должен быть код 01Н и т. д. вплоть до 0FH.Итак, после завершения подпрограммы KL_KLAV в аккумуляторе должен быть код нажатой клавиши. Сначала командой MOV Р2,#11101111В мы настраиваем возвратные линии на ввод информации и устанавливаем сигнальную линию с Р2.4 в 0, а остальные три — в 1. Далее командой MOV С,Р2.0 записываем в бит (флаг) переноса CY состояние возвратной линии с Р2.0. Если после этого бит оказывается установлен (т. е. равен 1), то это значит, что клавиша 0 не нажата, и мы переходим к метке PR01, где будем определять, нажата ли клавиша 1. Если флаг CY сброшен, т.е. его значение равно 0, то клавиша 0 нажата. В этом случае помещаем в аккумулятор код клавиши 0 (т.е. 0) и переходим к завершению программы.Если клавиша 0 не нажата, анализируем следующую. Командой MOV С,P2.1 мы записываем в бит CY состояние возвратной линии с Р2.1. Если после этого бит оказывается установлен (т. е. равен 1), то клавиша 1 не нажата, и переходим к метке PR02, где будем определять, нажата ли клавиша 2. Если CY сброшен, т. е. равен 0, то клавиша 1 нажата. В этом случае мы помещаем в аккумулятор код клавиши 1 и переходим к завершению программы.Аналогично определяется нажатие остальных клавиш.5.2 Программное обеспечение дисплеяКак уже упоминалось, индикатор может вести обмен информацией с микроконтроллером как по 4-разрядной, так и по 8-разрядной шине данных. Следовательно, мы должны указать ему, по какой же шине мы планируем передавать ему информацию. Далее, индикатор может быть как однострочным, так и многострочным, и мы должны сообщить ему, с каким количеством строк он работает. Мы должны также выбрать размер матрицы, формирующей символы на индикаторе – 5*7 или 5*9 точек. Также подлежит уточнению наличие и форма отображения курсора — в виде линии подчеркивания или в виде мигающего символа. Все эти (и некоторые другие) настройки осуществляются соответствующими командами, посылаемыми индикатору от МК.Перечень этих команд приведен на рисунке 5.1. Рисунок 5.1Передача каждой из них осуществляется записью в индикатор (при RS=0) соответствующего ей байта, в котором в зависимости от требуемых нам настроек установлены в нули или в единицы биты I/D, S, D, С, В, S/C, R/L, DL, N, F.I/D=l означает, что после записи в видеопамять каждого байта данных АС должен увеличиваться на 1. S=l разрешает сдвиг окошка дисплея, S=0 – запрещает сдвиг. D=l включает дисплей, С= 1 включает курсор в виде символа подчеркивания, В=1 – в виде мигающего символа. Установка D, С и Вв 0 отключает соответственно дисплей и отображение всех видов курсора.DL=1 устанавливает режим работы с 8-разрядной шиной данных, N=0 предписывает дисплею работать с одной строкой, F=l – с матрицей 5*9 точек, F=0 – 5*7 точек. Биты S/C, R/L относятся к одновременным сдвигам курсора и дисплея.AD — это адрес ячейки видеопамяти. В последней команде вместо 7 битов AD мы должны разместить адрес ячейки видеопамяти, на которую будет указывать счетчик АС. Этот адрес должен быть в пределах от 0 до 79 (от 0000000В до 1001111В).Обычно команды настройки посылают индикатору сразу после подачи на него напряжения питания. Мы пошлем ему следующие команды: команду установки функций, команду управления включением/выключением дисплея и команду автоинкремента. При этом мы зададим 8-разрядную шину данных (DL=1), работу индикатора с одной строкой (N=0) с матрицей 5*7 точек (F=0), с отключенным изображением курсора (С=0, В=0). Также установим I/D=l (после записи в видеопамять каждого байта данных АС должен увеличиваться на 1) и S=0 — запретим сдвиг окошка дисплея. Все это выполнит подпрограмма INICDV16, которую при использовании DV-16100 нужно вызвать в самом начале нашей программы, до того, как микроконтроллер должен будет начать отображать результаты выполнения каких-то действий, вычислений или измерений.Подпрограмма инициализации индикатора DV-1610;INICDV16;MOVР1,#11111111В;УСТАНОВИЛИ ПОРТ Р1MOVР3,#11111111В;УСТАНОВИЛИ ПОРТ Р3;;КОМАНДА УСТАНОВКИ ФУНКЦИЙ С DL=1, N=0, F=0;MOV P3,#11000111B;RS=0, E=0, R/W=0MOVP1,#00110000B;DL=1, N=0, F=0LCALL IMPULS1 ;ИМПУЛЬС E;;KОМАНДА УПРАВЛЕНИЯ ВКЛЮЧЕНИЕМ/ВЫКЛЮЧЕНИЕМ ДИСПЛЕЯ ;С D=1, C=0, В=0;MOVP3,#11000111B;RS=0, Е=0, R/W=0MOVР1,#00001100В;D=1, С=0, В=0LCALLIMPULS1 ;ИМПУЛЬС Е;; КОМАНДА АВТОИНКРЕМЕНТА С I/D=1, S=0;MOV P3,#11000111B;RS=0, Е=0, R/W=0MOV P1,#00000110В;I/D=1, S=0LCALL IMPULS1 ;ИМПУЛЬС E;LCALL DEL16MS ;ЗАДЕРЖКА 16 MC;RET;; ПОДПРОГРАММАЗАДЕРЖКИ 64 MC;DEL64MS:LCALLDEL16MS;ЗАДЕРЖКА 64 MCLCALL DEL16MSLCALL DEL16MSLCALL DEL16MS RET;; ПОДПРОГРАММАЗАДЕРЖКИ 16 MC;DEL16MS:LCALL DEL4MS ;ЗАДЕРЖКА 16 MCLCALL DEL4MSLCALL DEL4MSLCALL DEL4MSRET;; ПОДПРОГРАММА ЗАДЕРЖКИ 4 MC;DEL4MS:LCALL DEL1MS ;ЗАДЕРЖКА 4 MCLCALL DEL1MS LCALL DEL1MS LCALL DEL1MS RET;; ПОДПРОГРАММА ЗАДЕРЖКИ 1 MC;DEL1MS:;ЗАДЕРЖКА 1 MCMOVR1,#25 ;ПОВТОРЯЕМ 25 РАЗ;LREX: MOVR2,#18LRIN: DJNZR2,LRIN ;36+1 МКС HA 12 МГЦ;DJNZR1,LREXRET;;ПОДПРОГРАММА, ФОРМИРУЮЩАЯ ИМПУЛЬС НА ВХОДЕ Е IMPULS:;SETBР3.5 ;ИМПУЛЬС ЕNOPNOPNOPNOPCLRP3.5 RET;; ПОДПРОГРАММА ИМПУЛЬСА НА E; С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ЗАДЕРЖКОЙ 1 MC;IMPULS1:ACALLIMPULS ;ИМПУЛЬС EACALL DEL1MS ;ПОСЛЕД.ЗАДЕРЖКА 1 MCRET;Первыми командами (MOV Р1,#11111111В и MOV РЗ,#11000111В) мы устанавливаем в 1 все линии портов Р1 и РЗ, кроме Р3.5, Р3.4 и РЗ.З. Далее этими же командами выводим на линии порта РЗ нули на все тех же Р3.5, Р3.4 и РЗ.З, а на Р1 — коды, соответствующие командам установки функций, управления включением/выключением дисплея и автоинкремента с выбранными значениями DL, N, F, D, С, В, I/D, S. После вывода на линии Р1 кода каждой из упомянутых команд вызываем подпрограмму IMPULS1, формирующую на входе Е индикатора положительный импульс длительностью несколько микросекунд с последующей миллисекундной задержкой. Собственно импульс формирует подпрограмма IMPULS, а далее стоящая команда (ACALL DEL1MS) вызывает формирующую миллисекундную задержку подпрограмму DEL1MS.Рассмотрим работу подпрограммы DEL1MS. Первая команда, идущая после метки LPEX — занесение в регистр R2 числа 18. Вторая — DJNZ. Аббревиатура этой команды состоит из первых букв словосочетания DecrementandJumpNotZero, что в переводе означает декрементировать (т. е. уменьшить на 1) и перейти, если то, что мы декрементировали, не равно 0. Команда DJNZ R2, LRIN означает буквально следующее: уменьшить R2 на 1, и если содержимое этого регистра после уменьшения не равно 0, то перейти на выполнение команды, идущей после метки, имя которой (LRIN) стоит через запятую после наименования нашего регистра (R2).[8, с.112]Следовательно, уменьшив R2 на 1 и обнаружив, что регистр содержит все еще ненулевой результат, микроконтроллер снова вернется к выполнению этой же самой команды. Выполнив ее еще раз, и вновь получив ненулевой R2, МК вынужден будет повторять команду до тех пор, пока R2 не станет равным 0. Таких повторений будет 18 — ведь именно это число мы поместили в R2 перед тем, как заставили контроллер выполнять команду DJNZ R2,LRIN.Рассмотрим команды подпрограммы миллисекундной задержки. Первая заносит в регистр R1 число 25. А вот четвертая заставляет МК именно эти 25 раз выполнить фрагмент из второй и третьей команды.Далее выполняем вторую и третью команды – их выполнение длится до тех пор, пока R2 не стане равным 0, и будет это продолжаться 37 мкс. После того, как R2 достигнет нуля, наступит черед выполнения последней команды. Она уменьшит R1 на 1 (т. е. до 24), и поскольку 24 не равно 0, то отправит МК на выполнение команды, идущей после метки LREX. И так будет продолжаться, пока R1 не достигнет 0, т. е. 25 раз.Обратим внимание на то, что каждое выполнение фрагмента, состоящего из второй и третьей команды, занимает 37 мкс. Далее, каждый раз после этого фрагмента МК выполняет четвертую команду, длительность которой 2 мкс. Итого, 25-кратное выполнение блока из второй, третьей и четвертой команд отнимет у микроконтроллера 25x37+25x2=975 мкс. Приплюсуем сюда 1 мкс на выполнение первой команды, 2 мкс на выполнение команды RET и 2 мкс, которые микроконтроллер тратит на выполнение команды вызова подпрограммы миллисекундной задержки (ACALL DEL1MS). В сумме получаем 980 мкс. Это чуть меньше обещанной миллисекунды, но 980-и микросекунд вполне достаточно, чтобы индикатор гарантированно завершил процесс записи. По этой причине я не стал добиваться того, чтобы выполнение подпрограммы DEL1MS занимало ровно миллисекунду, ни микросекундой больше или меньше. Подпрограммы 4-, 16- и 64-миллисекундной функционируют аналогично подпрограмме, представленной выше.Подпрограмма вывода информации на индикатор DV-1610Для вывода информации на экран используется приведенная ниже программа.;;ИНДИКАТОР НАСТРОЕН;ОТВ: MOVРЗ,#11000111В; CleardisplayMOVР1,#00000001ВLCALL IMPULS1;LCALL DEL16MS;MOVРЗ,#11000111В; «В»MOVР1,#10100011ВLCALL IMPULS1;LCALL DEL16MS;MOVРЗ, #11000111В; «Ы»MOVР1,#10111110ВLCALL IMPULS1;LCALL DEL16MS;MOVРЗ,#11000111В; «В»MOVР1,#10100011ВLCALL IMPULS1;LCALL DEL16MS;MOVРЗ,#11000111В; «О»MOVР1,#10110001ВLCALL IMPULS1;LCALL DEL16MS;MOVРЗ,#11000111В; «Д»MOVР1,#10100101ВLCALL IMPULS1;LCALL DEL16MS;MOVРЗ,#11000111В; «Пробел»MOVР1,#00100000BLCALL IMPULS1;LCALL DEL16MS;MOVРЗ,#11000111В; «Н»MOVР1,#10101111ВLCALL IMPULS1;LCALL DEL16MS;MOVРЗ,#11000111В; «А»MOVР1,#10100001ВLCALL IMPULS1;LCALL DEL16MS;MOVРЗ,#11000111В; «Пробел»MOVР1,#00100000BLCALL IMPULS1;LCALL DEL16MS;MOVРЗ,#11000111В; «Д»MOVР1,#10100101ВLCALL IMPULS1;LCALL DEL16MS;MOVРЗ,#11000111В; «И»MOVР1,#10101010ВLCALL IMPULS1;LCALL DEL16MS;MOVРЗ,#11000111В; «С»MOVР1,#10110100ВLCALL IMPULS1;LCALL DEL16MS;MOVРЗ,#11000111В; «П»MOVР1,#10110010 ВLCALL IMPULS1;LCALL DEL16MS;MOVРЗ,#11000111В; «Л»MOVР1,#10101101ВLCALL IMPULS1;LCALL DEL16MS;MOVРЗ,#11000111В; «Е»MOVР1,#10100111BLCALL IMPULS1;LCALL DEL16MS;MOVРЗ,#11000111В; «Й»MOVР1,#10101011ВLCALLIMPULS1;LCALLDEL16MSRETДанная программа реализует вывод на дисплей надписи «Вывод на дисплей». Аналогичные программы (в которых будет изменен лишь байт, записываемый в порт P1, которому ставится в соответствие определенная буква русского алфавита или цифра из таблицы кодировки) будут использоваться для вывода на дисплей аналогичных фраз. 5.3 Программное обеспечение работы АЦПКак было отмечено выше, для работы каждого АЦП необходимо использовать три линии. Для АЦП №1 будем использовать линии 0, 1, 2 порта P4.Для этого в самом начале текста программы необходимо вставить следующий блок:;CS1.EQUP4.0DCLOCK1.EQUP4.1DOUT1.EQUP4.2;CS2.EQUP4.3DCLOCK2.EQUP4.4DOUT2.EQUP4.5;CS3.EQUP4.6DCLOCK3.EQUP4.7DOUT3.EQUP0.0;CS4.EQUP0.1DCLOCK4.EQUP0.2DOUT4.EQUP0.3;CS5.EQUP0.4DCLOCK5.EQUP0.5DOUT5.EQUP0.6;Данный блок дает соответствие между символическими названиями сигналов, поступающих от АЦП, и конкретными линиями портов ввода/вывода МК.Разработаем подпрограмму, реализующую алгоритм, изложенный в пункте 5.2. Данная подпрограмма необходима для работы с АЦП №1. Подпрограмма преобразования АЦП и последующего чтенияPREOBR_1:;L7816:;СОБСТВЕННО ЧТЕНИЕ;CLRCS1 ;ИМПУЛЬС СТАРТА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ;SETBDCLOCK1;1-Й ТАКТОВЫЙ ИМПУЛЬСCLRDCLOCK1;SETBDCLOCK1;2-Й ТАКТОВЫЙ ИМПУЛЬСCLRDCLOCK1;SETBDCLOCK1;3-Й ТАКТОВЫЙ ИМПУЛЬСCLRDCLOCK1;MOVC,DOUT1MOVB.3,CSETB DCLOCK1;ТАКТОВЫЙИМПУЛЬСCLRDCLOCK1;MOVC,DOUT1MOVB.2,CSETB DCLOCK1;ТАКТОВЫЙИМПУЛЬСCLRDCLOCK1;MOVC,DOUT1MOVB.1,CSETB DCLOCK1;ТАКТОВЫЙИМПУЛЬСCLRDCLOCK1;MOVC,DOUT1MOVB.0,CSETB DCLOCK1;ТАКТОВЫЙИМПУЛЬСCLRDCLOCK1;MOVC,DOUT1MOVACC.7,CSETB DCLOCK1;ТАКТОВЫЙИМПУЛЬСCLRDCLOCK1;MOVC,DOUT1MOVACC.6,CSETB DCLOCK1;ТАКТОВЫЙИМПУЛЬСCLRDCLOCK1;MOVC,DOUT1MOVACC.5,CSETB DCLOCK1;ТАКТОВЫЙИМПУЛЬСCLRDCLOCK1;MOVC,DOUT1MOVACC.4,CSETB DCLOCK1;ТАКТОВЫЙИМПУЛЬСCLRDCLOCK1;MOVC,DOUT1MOVACC.3,CSETB DCLOCK1;ТАКТОВЫЙИМПУЛЬСCLRDCLOCK1;MOVC,DOUT1MOVACC.2,CSETB DCLOCK1;ТАКТОВЫЙИМПУЛЬСCLRDCLOCK1;MOVC,DOUT1MOVACC.1,CSETB DCLOCK1;ТАКТОВЫЙИМПУЛЬСCLRDCLOCK1;SETBCS1;ЗАВЕРШЕНИЕ СЧИТЫВАНИЯ;MOVR4,A; СОХРАНЯЕМ МЛ. И СР. ТЕТРАДЫ В R4;MOV А,В;ЧИТАЕМ ИЗ РЕГИСТРА В СТ. ТЕТРАДУANL А,#00001111В ;ЗАНУЛЯЕМ СТАРШИЕ 4 БИТАMOV R5,A ;В R5R4 - РЕЗУЛЬТАТ;SJMPL7816;ЗАЦИКЛИВАНИЕ;RETРегистр В иначе называют расширителем аккумулятора. В основном его используют при выполнении команды умножения — перед операцией в нем хранится один из сомножителей (второй – в аккумуляторе), а после выполнения — старший байт произведения. Главное достоинство этого регистра в сравнении с регистрами R0-R7 заключается в том, что мы можем осуществлять обмен между каждым битом этого регистра и уже упоминавшимся битом переноса. Команда MOV С,DOUT1 перенесет нолик или единичку с линии Р0.2 в бит переноса. Далее команда MOV В.х,С или МОVА.х,С перенесет этот ноль, или единицу в бит В.х (х=0-3) или А.х (х=0-7) соответственно. Таким образом, в рассматриваемой подпрограмме в процессе чтения на входе Dout1 МК последовательно возникают биты результата DB11, DB10, DB9,..., DB0, а он считывает их и размещает соответственно в 3-м, 2-м, 1-м, 0-м битах регистра В, далее в 7-м, 6-м и т. д. битах аккумулятора. Команда ANL А,#00001111В осуществляет функцию логического И между битами аккумулятора и числа 00001111В. Следовательно, в результате выполнения этой команды старшие 4 бита аккумулятора зануляются, а младшие – останутся без изменений. ЗАКЛЮЧЕНИЕПо полученному заданию была проделана работа в полном объеме, разработано устройство контроля освещения и написана программа для него. При выполнении данной работы был получен ценный опыт разработки подобных устройств, получены навыки в разработке программ на языке ассемблер, также были закреплены знания, полученные на занятиях.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫТрамперт В. Измерение, управление и регулирование с помощью AVR–микроконтроллеров.: Пер. с нем.– Киев.: «МК-Пресс», 2006. – 208с.; ил.Кестер У. Аналогово-цифровое преобразование: Под ред. У. Кестера М.: Техносфера, 2007. 1016 с.; ил.Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств.– М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005.–528 с.Интегральные микросхемы: Микросхемы для линейных источников питания и их применение. Издание второе, исправленное и дополненное – М. ДОДЭКА, 1998 г., 400 с.Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя. – М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2007.– 592 с.: ил.Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. –М.: Высшая школа, 1988. – 448 с.Фрунзе А.В. Микроконтроллеры? Это же просто! Т.1. – М.: ООО «ИД СКИМЕН», 2002. – 336 с., илл.Фрунзе А.В. Микроконтроллеры? Это же просто! Т.3. – М.: ООО «ИД СКИМЕН», 2003. – 224 с., илл.Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ – 2000.-528 с.: ил.