Универсальный, программируемый пульт дистанционного управления на PIC контроллере
Техническое задание
Тема курсового проекта звучит так:
“Универсальный, программируемый пульт дистанционного управления на PIC
контроллере”, то есть нужно разработать пульт ДУ которым можно было бы
управлять различными типами бытовой аппаратуры, и при необходимости
перепрограммировать память пульта (это означает, что мы можем сохранить команды
«родного» пульта управления от какого - либо устройства в наш универсальный,
причем можно проделать такую операцию для нескольких устройств). Пульт оснащен
кнопкой принудительного сброса, который приводит устройство к начальным
параметрам. Пульт при программировании принимает команды размером 64 байта и
сохраняет их в энергонезависимой памяти для дальнейшего использования (для
последующей передачи этой же команды на управляемое оборудование).
Универсальный пульт также оснащен диодом, который загорается при входе в режим
программирования.
Введение
Использование микроэлектронных средств в
изделиях производственного и культурно-бытового назначения приводит не только к
повышению технико-экономических показателей изделия (стоимости, потребляемой
мощности, габаритных размеров) и позволяет многократно сократить сроки
разработки и отодвинуть сроки «морального старения» изделий, но придает им
принципиально новые потребительские качества (расширенные функциональные
возможности, модифицируемость, адаптивность и т.д.).Развитие микроэлектроники и
широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и
системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в
настоящее время одним из основных направлений научно-технического прогресса.За
последние годы микроэлектроники бурное развитие получило направление, связанное
с выпуском однокристальных микроконтроллеров (ОМК), которые предназначены для
«интеллектуализации» оборудования различного назначения. ОМК представляют собой
приборы, конструктивно выполненные в виде БИС, и включающие в себя все
составные части «голой» микроЭВМ: микропроцессор, память программы, память
данных, также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой.
Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение
исключительно высоких показателей эффективности при столь низкой стоимости (во
многих применениях система может состоять только из одной БИС
микроконтроллера), что микроконтроллерам, видимо, нет разумной альтернативной
базы для построения управляющих и регулирующих систем. К настоящему времени
более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно
ОМК.
1. Краткое описание микроконтроллера
.1 Общее описание микроконтроллера
Для решения поставленной задачи, прежде всего,
необходимо выбрать микроконтроллер. Для выбора микроконтроллера необходимо
чтобы он обладал следующими техническими характеристиками:
наличие достаточного количества портов
ввода-вывода, для возможности подключения к микроконтроллеру клавиатуры,
LCD-дисплея, датчиков, блока управления сигналом тревоги.
наличие встроенного АЦП.
наличие счетчиков/таймеров.
достаточная изученность.
Микроконтроллер ADuC812 удовлетворяет
вышеперечисленным требованиям, и подходит для реализации поставленной задачи.
Он является аналогом микро-ЭВМ 51-й серии, с которой он совместим программно и
аппаратно, но имеет более развитую архитектуру. Данный микроконтроллер
представляет собой следующую архитектуру:
16-ти разрядных счетчика/таймера;
-ми канальный 12-ти разрядный АЦП;
двенадцати разрядных ЦАП;
Кб FLASH ПЗУ;
байт FLASH данных;
Байт внутреннего ОЗУ;
позволяет адресовать 16 Мб внешнего ОЗУ;
позволяет адресовать 64 Кб памяти программ;
система прерываний имеет 9 источников, 2 уровня
приоритетов;
Поддерживается последовательный канал стандарта
I2C;
восьми разрядных порта ввода/вывода
Данный контроллер реализован в виде одноплатного
модуля, имеющего в своем составе не только буферные элементы, но и внешнее ОЗУ,
в которое производиться загрузка программы с персонального компьютера.
Рис. 1
|
Название
|
Вывод
|
Тип
|
Назначение
|
|
AGND
|
22
|
I
|
Аналоговая
земля.
|
|
DVdd
|
44
|
I
|
Питание
+5V
|
|
P0.0-P0.7
|
43-46,
49-52
|
I/O
|
Порт
P0. Двунаправленный порт с открытым стоком.
|
|
P1.0-P1.7
|
1-4,
11-14
|
I
|
Порт
P1, только ввод, по умолчанию настраивается на ввод аналоговых сигналов,.
|
|
P2.0-P2.7
|
28-31,
36-39
|
I/O
|
Порт
P2. Двунаправленный порт с внутренними подтягивающими резисторами.
|
|
P3.0-P3.7
|
16-19,
22-25
|
I/O
|
Порт
P3. Двунаправленный порт с внутренними подтягивающими резисторами.
|
|
XTAL1
|
21
|
I
|
Вход
тактового генератора
|
|
XTAL2
|
20
|
O
|
Выход
тактового генератора
|
1.2 Описание периферийных устройств
Таймеры/счётчики: содержит три 16-ти разрядных
счетчика таймера: Таймер0, Таймер1 и Таймер2. Каждый таймер/счетчик состоит из
двух 8-ми разрядных регистров THx и TLx (х = 0, 1 и 2). Все три можно
сконфигурировать как таймеры, либо как счетчики событий.
В режиме «Таймера» регистр TLx инкрементируется
в каждом машинном цикле. В этом режиме работу можно рассматривать как счет
машинных циклов. Так как машинный цикл состоит из 12 периодов осциллятора, то
максимальная скорость счета составляет 1/12 от частоты осциллятора. В режиме
«Счетчика» регистр TLx инкреминтируется по перепаду 1 - 0 на соответствующем
контакте микросхемы Т0, Т1 или Т2.
Счетчики/таймеры могут работать в 3-х основных
режимах:
Оставлен для совместимости с 48-й серией, на
таймер поступает OSC/32, разрядность 13 бит.
Работает как 16-ти разрядный счетчик. При
переполнении состояние изменяется с FFFFh на 0000h. При необходимости изменения
коэффициента деления после переполнения в каждом такте необходимо записывать
заданную константу.
Счетчик работает как 8-ми разрядный, причем
используется младшая часть - TL. В старшей части (TH) находится делитель,
который по переполнению TL автоматически перегружается из TH в TL.
Режимы работы таймеров Таймер0 и Таймер1 задают
два регистра специальных функций (SFR - Special Function Register): регистр
режима - TMOD, расположенный по адресу 89h в регистровой памяти и регистр
управления таймерами и внешними прерываниями - TCON (88h). Для управления
работой таймера Таймер2 служит регистр T2CON.
Распределение битов регистра TMOD следующее:
Бит0 - (М0) - Младший байт поля управления
режимом;
Бит1 - (М1) - Старший байт поля управления
режимом;
Бит2 - (С/Т0) - Выбор функции таймера или
счетчика для Таймера0: 0 - таймер; 1 - счетчик;
Бит3 - (GATE0) - Флаг управления входом:
- работа канала разрешается (INT0=1, TR=1)
- работа счетчика зависит только от TR0
Распределение битов регистра TCON следующее:
Бит0 - (IT0) - Управление типом входа INT0:
- вход прог-ся как динамич по зад фронту
импльса,
- статическое состояние входа.
Бит1 - (IE0) - Флаг запроса прерывания INT0 при
динамическом входе. Сбрасывается, когда происходит режим подтверждения
прерывания.;
Бит2,3 - (IT1/IE1) - Тоже, что и предыдущие
биты, но для Таймера0;
Бит4 - (TR0) - Флаг программного запуска
Таймера0
Бит5 - (TF0) - Флаг переполнения Таймера0,
который вызывает запрос прерывания. При подтверждении прерывания флаг
сбрасывается;
Бит6,7 - (TR1,TF1) - Для Таймра1;
Для работы с таймером используется механизм
прерываний, работой которого можно управлять через регистр маски прерываний IE
(Interrupt Enable). Назначение битов регистра IE следующее:
Бит0 - (EX0) - Бит разрешения внешнего
прерывания INT0.
Бит1 - (ET0) - Бит разрешения прерывания по
переполнению Таймера0;
Бит2 - (EX1) - Бит разрешения внешнего
прерывания INT1;
Бит3 - (ET1) - Бит разрешения прерывания по
переполнению Таймера1;
Бит4 - (ES) - Бит разрешения прерывания от
последовательного порта UART.
Бит5 - (ET2) - Бит разрешения прерывания по
переполнению Таймера 2
Бит6 - (EADC) - Бит разрешения прерывания АЦП
Бит7 - (EA) - Бит разрешения глобального
прерывания. Если EA=0, то все прерывания запрещены;
-ти разрядный 8-ми канальный АЦП;
Блок АЦП представляет собой восьмиканальный пяти
микросекундный преобразователь с однополярным питанием. АЦП позволяет работать
как в однократном режиме измерения, так и в циклическом. Запуск на
преобразование осуществляется или по внешнему сигналу, подаваемому на 23-й
контакт (CONVST/) или по сигналу переполнения Таймера2.
Для управления АЦП имеется 3 основных
SFR-регистра: ADCCON1, ADCCON2, ADCCON3.
Регистр ADCCON1 производит управление
преобразованием, временем переключения и режимами. Структура управл бит ADCCON1
следующая:
|
№
бита
|
Мнемоника
|
Описание
|
|
0
|
EXС
|
Бит
разрешения внешнего запуска. Если установлен, то контакт 23 (CONVST/) будет
использоваться как сигнал запуска (активный низкий должен быть не менее 100
нс).
|
|
1
|
T2C
|
Бит
запуска преобразования от Таймера2. Если бит установлен, то сигнал
переполнения Таймера2 используется для запуска АЦП.
|
|
2
|
AQ0
|
Биты
задержки переключения, выбирают время, необходимое для перезарядки УВХ при
переключении мультиплексора: AQ1 AQ0 Число тактов задержки запуска АЦП 0 0
1 0 1 2 1 0 3 1 1 4
|
|
3
|
AQ1
|
|
|
4
|
CK0
|
Биты
деления тактовой частоты, выбирают коэффициент деления основной частоты
микропроцессора для получения тактовой частоты АЦП. Цикл преобразования АЦП
занимает 16 тактов, в дополнении к числу тактов переключения. Коэффициент
выбирается из: CK1 CK0 Делитель для MCLK 0 0 1 0 1 2 1 0 4 1 1 8
|
|
5
|
CK1
|
|
|
6
|
MD0
|
Биты
режима выбирают режимы работы АЦП следующим образом: MD1 MD0 Режим АЦП 0 0
Дежурный 0 1 Нормальный 1 0 Дежурный, если не выполняется цикл
преобразования 1 1 Холостой, если не выполняется цикл преобразования
|
|
7
|
MD1
|
|
Регистр ADCCON2 управляет выбором канала и
режимами преобразования. Он имеет следующий формат:
|
№
бита
|
Мнемоника
|
Описание
|
|
0
|
CS0
|
Биты
выбора входных каналов. Позволяют осуществлять выбор номера канала АЦП под
управлением программы. Преобразование будет выполняться для канала, номер
которого указан данными битами. В режиме ПДП выбор номера канала осуществляется
из ID канала, записанного во внешней памяти. CS3 CS2 CS1 CS0 CH# 0 n2 n1 n0
Номер входного канала(n2n1n0) 1 0 0 0 Температурный сенсор 1 x x x Другие
комбинации 1 1 1 1 Останов ПДП
|
|
1
|
CS1
|
|
|
2
|
CS2
|
|
|
3
|
CS3
|
|
|
4
|
SCONV
|
Бит
запуска однократного преобразования. Устанавливается пользователем для
однократного запуска АЦП. Бит сбрасывается автоматически по завершению
преобразования.
|
|
5
|
Бит
циклического преобразования. Устанавливается пользователем для установки АЦП
в режим непрерывного циклического преобразования. В этом режиме АЦП выполняет
преобразование в соответствии с типом синхронизации и конфигурацией каналов,
выбранными в других SFR.
|
|
6
|
DMA
|
Бит
разрешения режима ПДП. Устанавливается пользователем для начала операции ПДП
со стороны АЦП.
|
|
7
|
ADCI
|
Бит
прерывания АЦП устанавливается аппаратно по окончанию однократного цикла
преобразования АЦП или по окончанию передачи блока в режиме ПДП. ADCI очищает
аппаратно при переходе по вектору на процедуру обслуживания прерывания.
|
Регистр ADCCON3 является регистром статуса АЦП и
используется только для чтения. Бит 7 этого регистра - бит занятости,
автоматически устанавливается в 1 во время преобразования, по окончанию цикла
преобразования автоматически очищается. Биты с 0-го по 6-й зарезервированы и в
программе пользователя не используются.
Как только АЦП сконфигурирован и установлен бит
SCONV регистра ADCCON2 , начинается преобразование аналоговых входных сигналов
и выдача 12-разрядных выходных кодов в регистры ADCDATAH и ADCDATAL.состоит из
двух частей: номер канала (старшие четыре бита)+старшие разряды (младшие четыре
бита), ADCDATAL содержит младшие разряды АЦП:
|
ADCDATAH
|
|
ADCDATAL
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
не
используются
|
старшие
4 разряда 12-разрядного слова АЦП
|
|
младшие
8 разрядов 12-разрядного слова АЦП
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Принцип действия устройства
.1 Описание структурной схемы
Краткая функциональная схема:
Рис. 2
Описание блоков:
Блок микроконтроллера.
Осуществляет функционирование микроконтроллера.
Состоит из следующих элементов:
С2, С3, ZQ1 - схема тактового генератора.
Осуществляет выработку внешнего сигнала тактирования микроконтроллера частотой
12МГц.
С4, R11, SB1 - схема сброса микроконтроллера.
Обеспечивает корректный запуск.- сам микроконтроллер.
Блок клавиатуры.
Клавиатура предназначена для управления
устройством. Нажатая клавиша обрабатывается микроконтроллером, который
выполняет необходимые действия. Клавиатура состоит из 4-х кнопок: «Regim», «+»,
«-», «Prog». Кнопка «Regim» позволяет выбрать режим отображения информации на
LCD экране, кнопки «+», «-» позволяют увеличить или уменьшить критические
значения скорости, количества оборотов, напряжения, температуры коробки или
температуры двигателя. Кнопка «Prog» предназначена для выбора одного из
критических значений.
Приложение 1
Схема устройства
пульт дистанционный управление
микроконтроллер
Приложение 2
Спецификация
