Оренбург 2004
Аннотация
Пояснительная записка содержит 30 страниц, в том числе 5 рисунков и два приложения. Графическая часть выполнена на одном листе формата А4. Так же приведен листинг трансляции полученной программы
Содержание
1. Неформальное описание задачи
2. Обоснование выбора используемых ресурсов микроконтроллера и схемы включения
3. Разработка схемы алгоритма
4. Описание программы
5. Отладка программы
Список использованных источников
Приложение
1. Неформальное описание задачи
Устройство отображения информации предназначено для отображения медленно меняющегося входного сигнала (от 0 до 5 В) на трех цифровых индикаторах (от 0 до 255 соответственно), с возможностью ручного выбора режима индикации. Выбор режима индикации производится последовательно Р(t)/Pmах/Pmin/Pср с помощью кнопок " > " (прямое направление) и " < " (обратное направление). Pср определяется как:
информация микроконтроллер программа листинг
Pср = (Pmin + Pmax) /2
где Pср - среднее значение входного сигнала;
Pmin - минимальное значение входного сигнала;
Pmax - максимальное значение входного сигнала.
Для отображения текущего режима предусмотрены четыре светодиода, свечение каждого из них соответствует выбранному режиму.
Для реализации данного устройства выбран микроконтроллер на базе семейства PIC.
Обоснование выбора используемых ресурсов микроконтроллера и схемы включения
Для выполнения задания потребуется АЦП (или микроконтроллер со встроенным АЦП), три семисегментных индикатора, две кнопки и четыре светодиода. Для организации динамической индикации выберем специализированную микросхему-драйвер, которая возьмет на себя эти функции.
Исходя из этого выбираем микроконтроллер серии PIC 16F877 со встроенным АЦП, а в качестве драйвера микросхему фирмы Motorola MC14489. В качестве источника тактовой частоты выберем внутренний генератор с внешним кварцевым резонатор (на 3,6864 МГц), все остальные элементы стандартные.
Так же для работы устройства необходим источник стабилизированного напряжения +5 В, и программатор совместимый с PIC 16F877.
Для выполнения поставленной задачи потребуются следующие ресурсы микроконтроллера:
- АЦП;
- порты ввода-вывода PortB, PortD, PortE;
регистры общего назначения;
регистры специального назначения.
В данном микроконтроллере десятиразрядное быстродействующее АЦП (вывод AN0). Для выполнения задания хватит восьми разрядов, поэтому используется верхнее выравнивание и один регистр ADRESH.
Для организации протокола работы МС14489 задействованы вывод 3 порта В и 0 1 порта Е.
Светодиоды, информирующие о текущем режиме работы подключены к выводам 0, 1, 2, 3 порта В.
Кнопки выбора режима индикации соединены с выводами 1 и 2 порта В.
Внешний кварцевый резонатор подключен к выводам OSC1,OSC2, выводы RB6, RB7 и VPP занимаются для внутрисхемного программирования и отладки. Для хранения промежуточных данных использовано девять регистров общего назначения, для хранения программы использовано 245 слов FLACH памяти программы, а так же ряд регистров специального назначения. Трансляция и отладка программы выполнена в среде MPLAB-ICD версии 5.70.40.
3. Разработка схемы алгоритма
Работа программы описывается алгоритмом представленным на рисунке 1, а на рисунке2, рисунке3, рисунке4, рисунке 5 алгоритмы использованных подпрограмм.
Описание программы
Программа состоит из 4 подпрограмм и одного макроса:
- Init - подпрограмма инициализации микроконтроллера (настраивает порты ввода-вывода, прерывания, изначальное состояние переменных и драйвер индикаторов);
- ACP - подпрограмма обработки результатов преобразований АЦП (определение текущего, максимального и минимального значений);
- Data_7 - подпрограмма вывода на информации (вывод информации на драйвер семисегментных индикаторов в поддерживаемом протоколе;
- Del1- подпрограмма задержки на 500 мкс;
- HexToDec - макрос перехода из двоичного кода в двоично-десятичный.
Отладка программы
Отладка программы выполнялась в двух режимах:
- автономная отладка;
- комплексная отладка.
При автономной отладке используется программа MPLAB, позволяющая эмулировать микроконтроллер, а так же производить пошаговый прогон программы. В этом режиме были обнаружены и после устранены ряд ошибок, но не все. Для этого в основной текст программы было введено ряд дополнительных команд, которые работу ряда периферийных устройств (таких как АЦП).
Полную проверку на работоспособность удалось произвести при комплексной отладке. При этом были выполнены следующие шаги:
- проверка блока вывода информации на семисегментные индикаторы (наличие свечения, изменение отображаемой информации, соответствие выводимой информации и исходной);
- проверка работоспособности, а так же истинности работы АЦП (факт преобразования напряжения в код, соответствие входного сигнала выходному коду);
проверка работоспособности кнопок управления;
проверка истинности работы информационных светодиодов;
проверка работоспособности всего устройства.
На основании полученных данных произведена отладка и после этого был сделан вывод о работоспособности устройства.