close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

курсач по мпс

код для вставкиСкачать
 1 Вступ
Сучасну мікроелектроніку важко уявити без такої важливої ​​складової, як мікроконтролер. Мікроконтролер - функціонально закінчений пристрій обробки інформації, керований збереженою в пам'яті програмою. Один і той-же пристрій, який раніше збирався на традиційних елементах, будучи зібраний із застосуванням мікроконтролерів, стає простішим, не вимагає регулювання і має менший розмір. Із застосуванням мікроконтролерів з'являються практично безмежні можливості по додаванню нових споживчих функцій і можливостей до вже існуючих пристроїв. Для цього достатньо просто змінити програму.
Однокристальний (однокорпусні) мікроконтролери є приладами, конструктивно виконаними у вигляді виликої інтегральної схеми (ВІС) і включають в себе наступні складові частини: мікропроцесор, пам'ять програм і пам'ять даних, а також програмовані інтерфейсні схеми для зв'язку із зовнішнім середовищем. Світова промисловість випускає величезну номенклатуру мікроконтролерів. По області застосування їх можна розділити на два класи: спеціалізовані, призначені для застосування в якій-небудь однієї конкретної області (контролер для телевізора, контролер для модему, контролер для комп'ютерної мишки) і універсальні, які не мають конкретної спеціалізації і можуть застосовуватися в самих різних областях мікроелектроніки, за допомогою яких можна створити як будь-яке з перерахованих вище пристроїв, так і принципово новий пристрій.
Мета дипломного проекту - розробка Пристрою призначеного для набору та відображенню тексту на матричному індикаторі. Мікроконтролери застосовують у різних сферах народного господарства (у керуванні технологічними процесами, інформаційних і вимірювальних комплексах, енергетиці, медицині й ін.) на базі мікроконтролерів, що випускаються, створені високопродуктивні пристрої числового програмного керування.
Можна вважати, що мікроконтролер - це комп'ютер, розташований в одній мікросхемі. Звідси і його основні якості: малі габарити, висока продуктивність, надійність і можливість бути адаптованим для виконання самих різних завдань. Його основне призначення - використання в системах автоматичного керування, вмонтованих в самих різних пристроях: кредитні картки, фотоапарати, мобільні телефони, музичні центри, телевізори, відеомагнітофони і відеокамери, системи охоронної сигналізації, системи запалювання бензинових двигунів, ядерні реактори та інше.
Вмонтовані системи керування стали настільки масовим явищем, що фактично сформувалась нова галузь економіки, що отримала назву Embedded Systems (вмонтовані системи). Сучасний рівень розвитку мікроелектроніки дозволяє будувати такі системи швидко із мінімальними витратами коштів.
2. Технічне завдання на розробку пристрою набору та відображення тексту на матричному індикаторі
Загальний опис виробу, що розробляється. Пристрій призначений для набору та відображенню тексту на матричному індикаторі. Символи вводяться за допомогою клавіатури, яка складається з 12-ти клавіш. На кожну клавішу призначається по 3 символи. Тайм-аут натискання клавіші 2 секунди. По закінченюю тайм-ауту або натисненні іншої клавіші символ вважається введеним. При закінченні вводу симфолів необхідно натиснути клавішу "#", а клавіша "*" служить для зброcу введених символів.
Виріб повинен виконувати такі функції:
- зчитувати з клавіатури символи; - виводити їх на екран матричної індикації.
Вимоги до конструкції:
Пристрій повинен представляти собою моноблок який містить 10 екранів матричної індикації розміром 5х7 та клавіатурою для введення символів. Габаритні розміри пристрою не повинні перевищувати 70 х 70 х 130 мм.
Вимоги до живлення:
Живлення терморегулятора здійснюється від мережі змінного струму загального користування ~220В.
Умови експлуатації:
Пристрій призначений для роботи в діапазоні робочих температур навколишнього середовища - від +0 до +50 °С, при відносній вологості повітря до 85% (при температурі +25 °С).
3. Розробка структурної схеми і алгоритму функціонування
Основне призначення пристрою, що розробляється, - набір та відображення тексту на матричному індикаторі. Система, що розробляється, є електронною системою регулювання (управління), яка, як і більшість систем управління є системою замкнутого типу. Пристрій складається з таких елементів: - Мікроконтролер; - Матрична індикація; - Клавіатура; - Блок живлення; - Постійний запам'ятовувальний пристрій; - Оперативний запам'ятовувальний пристрій. Рисунок 3.1. - Структурна схема.
Мікроконтролер - мікросхема, призначена для керування електронними пристроями. Матрична індикація служить для індикації символів, що вводяться. Клавіатура призначена для вводу символів.
ОЗП та ПЗП використовуються для збереження інформації .
4.Розробка та опис принципової схеми системи
4.1 Опис мікроконтролера
Основним елементом в даному пристрої являється мікроконтролер ATmega64.
Його основні характеристики:
1)8-розрядний високопродуктивний AVR мікроконтролер з малим споживанням.
2)Прогресивна RISC архітектура:
- 130 високопродуктивних команд, більшість команд виконується за один тактовий цикл.
- 32 8-розрядних робочих регістра загального призначення + регістри управління периферією.
- Повністю статична робота.
- Продуктивність наближається до 16 MIPS (при тактовій частоті 16 МГц).
- Вбудований 2-циклової перемножник.
3) Енергонезалежна пам'ять програм і даних:
- 64 КбайтВнутрішньосистемно перепрограмованоїFlash пам'яті:
- Забезпечує 1000 циклів стирання / запису.
- Додатковий сектор завантажувальних кодів з незалежними битами блокування:
-Внутрішньосистемне програмування вбудованої програмою завантаження.
- Забезпечено режим одночасного читання / запису (Read-While-Write).
-Кбайта EEPROM:
- Забезпечує 100000 циклів стирання / запису.
-Кбайта вбудованої SRAM.
- До 64 Кбайт простору додаткової зовнішньої пам'яті.
- Програмована блокування, що забезпечує захист програмних засобів користувача.
-SPI інтерфейс для внутрішньосистемного програмування.
4)Інтерфейс JTAG (сумісний з IEEE 1149.1):
- Можливість сканування периферії, відповідно стандарту JTAG
- Розширена підтримка вбудованого налагодження.
- Програмування через JTAG інтерфейс: Flash, EEPROM пам'яті, перемичок і бітов блокування.
5)Вбудована периферія:
- Два 8-розрядних таймера / лічильника з окремим попередніми дільником, один з режимом порівняння.
- Два 16-розрядних таймера / лічильника, з розширеними можливостями, з окремим попередніми дільником і режимами захоплення і порівняння.
- Лічильник реального часу з окремим генератором.
- 8-канальний 10-розрядний аналого-цифровий перетворювач:
- 8 несиметричних каналів.
- 7 диференціальних каналів.
- 2 диференціальних каналу з програмованим посиленням в 1, 10 або 200 крат.
- Байт-орієнтований 2-дротовий послідовний інтерфейс.
-Здвоєний програмований послідовний USART.
- Послідовний інтерфейс SPI (ведучий / ведений).
- Програмований сторожовий таймер з окремим вбудованим генератором.
- Вбудований аналоговий компаратор.
6)Спеціальні мікроконтролерні функції:
- Скидання по подачі живлення і програмований детектор короткочасного зниження напруги живлення.
- Вбудований калібрований RC-генератор.
- Внутрішні і зовнішні джерела переривань.
- Шість режимів зниженого споживання: Idle, Power-save, Power-down, Standby, ExtendedStandby і зниження шумів ADC.
- Програмна установка тактової частоти.
7)Виводи I / O і корпусу:
- 53 програмовані лінії введення / виводу.
- 64-вивідний корпус TQFP.
8)Робочі напруги:
- 4,5 - 5,5 В.
9)Робоча частота:
- 0 - 16 МГц.
Рисунок 4.1. - Умовне графічне позначення мікроконтролеру.
В мікроконтролері використовуються наступні порти:
PB0-PB6 - для підключення клавіатури; PD0-PD2, PD4-PD7, PE0-PE2 - для підключення матричних індикаторів; PA0-PA3 -для підключення ОЗП та ПЗП.
4.2. Вибір індикації пристрою.
Матричний індикатор являє собою масив світлодіодів, об'єднаних в один корпус. Розміри масиву складають 5×7 точок. Кожна точка сформована одним світлодіодом. Безліч світлодіодів об'єднані в стовпці і рядки. Це зроблено з метою скорочення кількості виводів для управління. Так для матричного індикатора 5×7 вимагалося б 35 лінії введення/виведення, одна для кожного світлодіода. З'єднанням усіх анодів (R1-R7) і катодів (C1-C5), необхідна кількість виводів скорочується до 12.
Наприклад, якщо на R4 з'явиться високий рівень і на C3 - низький рівень, то світлодіод в четвертому ряду і третьому стовпці буде світитися. Символи на такому індикаторі відображаються динамічно.
Його основні характеристики:
1. Потужність розсіяння: 1,23 Вт.
2. Прямий струм: 15 мА.
3. Максимальний прямий струм: 60 мА.
4. Зворотна напруга: 3 В.
5. Робоча температура: -25 + 75 0С.
6. Температура зберігання: -30 + 85 0С.
Рисунок 4.2. - Внутрішня схема.
4.3. Вибір клавіатури пристрою.
При необхідності використання в пристрої клавіатури з великою кількістю кнопок, доцільно застосовувати матричну клавіатуру. Якщо підключити 12 кнопок звичайним способом потрібно 12 портів мікроконтролера, в матриці ж використовується всього один порт, що сприяє економії виводів контролера
Опитування клавіатури полягає в послідовному скануванні кожного рядка, для цього на відповідну лінію порту виведення подається логічний нуль (еквівалент загального проводу), на інших рядках має бути високий рівень, після чого з порту введення, до якого підключені стовпці, зчитується код. Якщо зчитані всі одиниці, то жодна з клавіш не натискається, в іншому випадку код містить інформацію натиснутої клавіші.
Вибирається матрична клавіатура "12 Key Membrane Switch Keypad 3x 4 Matrix Array Matrix keyboard" з 12 клавішами та матрицею 3х4.
Її основні характеристики:
1. Колір: чорний
2. Матеріал: пластик
3. 7 контактів роз'єму DuPont
4. 1 х Мембранний перемикач.
При роботі мікроконтролера з датчиками, що мають механічні або електромеханічні контакти (кнопки, клавіші, реле, клавіатури і так далі), виникає явище, яке називають тремтінням контактів. Це приводить до перехідного процесу, при якому сигнал з контакту може бути прочитаний як випадкова послідовність нулів і одиниць (рисунок 4.3). Подавити це небажане явище можна апаратними або програмними способами. Рисунок 4.3. - часові діаграми, які пояснюють ефект тремтіння контактів.
Апаратні способи полягають у використанні схеми одновібратора (рисунок 4.4,а), або фільтру нижніх частот (рисунок 4.4, б) для згладжування пульсацій з періодом меншим, ніж постійна часу фільтру .
Рисунок 4.4. - Способи аппаратного подавлення тремтіння контактів
Середпрограмних способів найбільше розповсюдження отримали два:
* Підрахунок заданого числа співпадаючих значень сигналу;
* Тимчасова затримка.
Суть першого способу полягає в багатократному зчитуванні сигналу з контакту. Підрахунок вдалих опитувань (тобто опитувань, які виявили, що контакт замкнутий) ведеться програмним лічильником. Якщо після серії вдалих опитувань зустрічається невдалий, то підрахунок починається спочатку. Контакт вважається стійкозамкнутим (тремтіння усунено), якщо пройшло N вдалих опитувань. Число N підбирається експериментально для кожного типу використовуваних датчиків і лежить в межах від 10 до 100.
Усунення тремтіння контактів шляхом введення часової затримки полягає в тому, що програма, виявивши замикання контакту, забороняє опитування стану цього контакту на якийсь час, свідомо більше тривалості перехідного процесу. Час затримки підбирається експериментально для кожного типу датчиківв межах 1...20 мс і реалізується зазвичай за допомогою одного з таймерів/лічильників. При проектуванні пристрою набору та відображення тексту на матричному індикаторі зупинимося на программному способі подавлення тремтіння контактів з використанням тимчасової затримки.
4.4. Вибір елементів блока живлення пристрою.
Вибираємо трансформатор на 12 В. Вибір діодного моста визначається максимальним вихідним струмом вторинної обмотки II трансформатораIвих. II. Вибирається діод ний міст побудований на діодах 1N4007, розрахований на вхідну напругу 12В. Номінальні значення ємності блокувальних конденсаторів С1- С2 вибрані згідно рекомендаціям виробника стабілізатора L7805.
Умовно графічне позначення наведено на рисунку 4.5.
Рисунок 4.5. - Умовно графічне позначення.
4.5. Вибір регістрів пристрою.
Вибираємо регістри серії HC595, який представляє із себе послідовно-паралельний регістр зсуву.
HC595 дозволяє збільшити кількість керуючих виводів мікроконтролера. Наприклад, як ще одне застосування мікросхеми регістру зсуву для пристрою динамічної індикації. Дані надходять послідовно в регістр зсуву і на виході представляються в паралельному вигляді. Умовне графічне позначення наведено на рисунку 4.6.
Рисунок 4.6. - умовне графічне позначення регістру.
4.6. Вибір пам'яті пристрою.
Вибираємо пам'ять серії 24C04A є 4 KбітноюPROMпам'яттю. Пристрій організований зі стандартним двухпровідним послідовним інтерфейсом. 24C04A має можливість запису сторінки до восьми байт,і до чотирьох 24C04A пристроїв можуть бути підключені до однієї двухпровідної шини.
Умовне графічне позначення наведено на рисунку 4.7.
Рисунок 4.7. - Умовне графічне позначення ПЗП.
Інша пам'ять, що вибирається є CMOS RAM пам'ять серії PCF8570.
PCF8570 організована як 256 слів по 8 біт. Адреси і дані передаються послідовно через два рядки двобічної шини (I2C-Bus). Вбудований текстовий адресний регістр збільшується автоматично після кожного прочитаного байту даних. Три контакти адресу, A0, A1 і A2
використовуються для визначення апаратної адреси, що дозволяє використовуватидо 8 пристроїв, підключених до шини.
Умовне графічне позначення наведено на рисунку 4.8.
Рисунок 4.8. - Умовне графічне позначення ОЗП.
Підключаємо пам'ять до послідовних портів PA0 - PA3, які будуть програмно організовані як послідовний I2Cінтерфейс.
5.Розробка программного забезпечення
Алгоритм роботи пристрою наступний:
Після натискання будь-якої клавіші (окрім #) запуститься двох секундний таймер. Потім лічильник рахує кількість натиснень клавіші і програма виводить символ на перший індикатор. Далі номер індикатора збільшується на 1. Після введення 10 символів або післянатискання # ввід символів закінченно. На одну матрицю припадає один символ і після цього кожен символ виводиться на окрему матрицю за допомогою регістрів. Введена інформація залишається до тих пір, доки не буде натиснута клавіша очищення.
СимволСканкодСимволСканкодA00000000N01101000B00001000O01110000C00010000P01111000D00011000Q10001000E00100000R10010000F00101000S10011000G00110000T10100000H00111000U10101000I01000000V10110000J01001000W10111000K01010000X11000000L01011000Y11001000M01100000Z11010000 Таблиця 5.1. - символи та відповідні їм сканкоди.
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
117
Размер файла
343 Кб
Теги
мпс, курсач
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа