У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Курсовой проект по дисциплине- Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей Измеритель амп

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-03-30

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 1.5.2025

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Курсовой проект по дисциплине:

Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей

Измеритель амплитуды синусоидального сигнала на базе PIC16F874

Работу принял:             Работу выполнил:

Жмакин А. П.                                                  ст.3 курса,313 гр. МОиАИС

Тяжкороб А.П.

____________________________________

(оценка)

Подпись:__________________             Подпись: _____________           Дата:______________________


Содержание

  1.  Техническое задание……………………………………………………………     3
  2.  Описание применяемой микроЭВМ…………………………………………     4
  3.  Внешняя панель устройства…………………………………………………  19  
  4.  Элементы устройства…………………………………………………………  19
  5.  Распределение памяти………………………………………………………….  25
  6.  Блок-схемы алгоритмов………………………………………………………… 26
  7.  Функциональная схема устройства…………………………………………....27
  8.  Текст программы………………………………………………………………    28
  9.  Литература………………………………………………………………………  35

1. Техническое задание

Данная курсовая представляет собой разработку прибора для измерения  характеристик синусоидального сигнала, а именно амплитуды. Необходимо вычислить измеряемую величину, как среднюю за 16 периодов синусоидального сигнала.

К прибору подключается источник сигнала и после нажатия на кнопку, спустя некоторое время, происходит вывод данных.
2. Описание применяемой МикроЭВМ

Краткое описание PIC16С74

Этот микроконтроллер является одним из самых мощных представителей семейства PIC16Схх. Архитектура основана на концепции раздельных шин и областей памяти для данных и для команд (Гарвардская архитектура). Шина данных и память данных (ОЗУ)  имеют ширину 8 бит, а программная шина и программная память (ПЗУ) имеют ширину 14 бит.

Такая концепция обеспечивает простую, но мощную систему команд, разработанную так, что битовые, байтовые и регистровые операции выполняются с высокой скоростью, и с перекрытием по времени выборок команд и циклов выполнения 14-битовая ширина программной памяти обеспечивает выборку 14-битовой команды в один цикл. Двухступенчатый конвейер обеспечивает одновременную выборку и исполнение команды. Все команды выполняются за один цикл (200 нс при 20 Мгц), исключая команды переходов. Исполняемая программа может находиться только во встроенном ПЗУ.

Общая архитектура

Контроллер включает в себя (рис. 19):

  •  процессор;
  •  память программ;
  •  память данных (ОЗУ, регистровый файл);
  •  многочисленные внешние устройства.

К узлам процессора можно отнести:

  •  8-разрядное АЛУ;
  •  8-разрядный рабочий регистр W (аккумулятор);
  •  8-разрядный регистр флагов STATUS (рис. 20);
  •  13-разрядный программный счетчик PC, по содержимому которого осуществляется доступ в память программ;
  •  8-уровневый стек программного счетчика, предназначенный для хранения только адресов возврата из подпрограмм (прерываний). (Программный доступ в стек не возможен!);
  •  регистр команд и блок управления;
  •  тактовый генератор;
  •  схемы, реализующие режимы пониженного энергопотребленния;
  •  и др.

Рис. . Общая структура микроконтроллера PIC 16Cxx


Регистр STATUS содержит арифметические флаги АЛУ, состояние контроллера при сбросе и биты выбора банка для памяти данных. STATUS доступен для любой команды так же, как любой другой регистр.  Формат регистра (рис. 20) содержит программно и аппаратно устанавливаемые флаги.

– бит выбора страницы регистров при косвенной адресации: «0» – Банк 0,1 (00h-FFh), «1» – Банк 2,3 (100h-1FFh).

Биты TO и PD устанавливаются аппаратно и не могут быть изменены программно. Это следует иметь в виду при выполнении команды с использованием регистра статуса. Например, команда CLRF_STATUS обнулит все биты, кроме битов TO и PD, а затем установит бит Z=1. После выполнения этой команды регистр статуса может и не иметь нулевое значение (из-за битов TO и PD) STATUS=000??100. Рекомендуется для изменения регистра статуса использовать только команды побитовой установки BCF, BSF, MOVWF.

Область ОЗУ (память данных) организована как 256 8 бит (рис. 21) и разбита на два банка, каждый по 128 байтов. Переключение банков производится битом RP0 в регистре STATUS. Каждый банк содержит регистры общего назначения и специальные регистры. Банк 0 выбирается, когда бит RP0=0. Каждый банк занимает адресное пространство 7Fh (128 байт). Первые 32 адреса в обоих банках занимают специальные регистры. Адреса 20h – 7Fh (банк 0) и A0h – FFh (банк 1) занимают регистры общего назначения (ячейки ОЗУ).

Среди приведенных на рисунке 21 регистров можно выделить группу «процессорных» – PCL, OPTION, STATUS, FSR, PCLATH; и несколько групп, относящихся к различным «внешним» устройствам и подсистемам. Подсистема прерываний поддерживается регистрами INTCON, PIR1, PIR2, PIE1, PIE2; подсистема параллельного ввода/вывода – регистрами портов PORT A, PORT B, PORT C, PORT D, PORT E и регистрами направлений TRIS A, TRIS B, TRIS C, TRIS D, TRIS E.

Подсистема контроля времени включает регистры таймеров и регистры управления ими: TMR0, TMR1L, TMR1H, T1CON, TMR2, T2CON, а также регистры, относящиеся к двум каналам CCP – Capture\Compare\PWM (захват \ сравнение \ ШИМ): CCPR1L, CCPR1H, CCP1CON, CCPR2L, CCPR2H, CCP2CON.

Подсистема последовательного ввода/вывода представлена регистрами асинхронного приемопередатчика: TXREG, RCREG, TXSTA, RCSTA, SPBRG и синхронного последовательного порта: SSPBUF, SSPCON, SSPADD, SSPSTAT.

Наконец, аналого-цифровой преобразователь использует регистры ADRES, ADCON 0, ADCON 1.

Память программ в PIC16C не пересекается с памятью данных (Гарвардская архитектура) и имеет собственную разрядную шину в 14 бит. Адресация памяти программ осуществляется только по содержимому программного счетчика. Расширение памяти программ за пределами кристалла в PIC16Cхх не предусмотрена.

Программный счетчик имеет разрядность 13 бит и способен адресовать 8К 14бит объема программной памяти. Однако физически на кристалле имеется только 4К 14 памяти (адреса 0000h-0FFFh). При обращение к адресам выше 0FFFh фактически обращение производится к тем же четырем килобайтам. Вектор сброса находится по адресу 0000h, вектор прерывания находится по адресу 0004h.


7

6

5

4

3

2

1

0

IRP

RP1

RP0

TO

PD

Z

DC

C

Рис. . Формат регистра STATUS

С

– флаг переноса/заема. Для команд ADDWF и SUBWF. Бит устанавливается, если в результате операции происходит перенос или заем1 в/из девятого разряда. При выполнении команд сдвига этот бит всегда загружается из младшего или старшего бита сдвигаемого источника.

DC

– флаг десятичного переноса/заема. Для команд ADDWF и ADDLW. Бит устанавливается, если в результате операции из четвертого разряда байта происходит перенос. В командах вычитания флаг устанавливается при отсутствии заема.

Z

– флаг нулевого результата. Устанавливается, если результатом арифметической или логической операции является ноль.

/PD

– Power Down (режим пониженного энергопотребления). Бит устанавливается при включении питания или после выполнения команды CLRWDT.  Бит сбрасывается командой SLEEP.

/TO

–  Time Out. Флаг срабатывания сторожевого таймера. Бит устанавливается при включении питания или после выполнения команд CLRWDT и SLEEP. Сбрасывается после выдержки времени сторожевого таймера

По состоянию битов регистра статуса /TO и /PD можно определить, чем был вызван "Сброс" кристалла:

/TO

/PD

"Сброс" был вызван следующими событиями

0

0

Выход из SLEEP по завершению задержки сторожевого таймера

0

1

Завершение задержки сторожевого таймера ( Не режим SLEEP)

1

0

Выход из SLEEP по внешнему сигналу /MCLR

1

1

Включение питания

х

х

Импульс L-уровня на входе /MCLR

Примечание: Биты /TO и /PD сохраняют текущее состояние до тех пор, пока не произойдет одно из событий, перечисленных в таблице. Импульс низкого уровня на входе кристалла /MCLR не изменяет состояние битов /TO  и /PD.

PR[1:0]

– биты выбора станицы регистров при прямой адресации: 00= Банк 0 (00h-7Fh),
01= Банк 1 (80h-FFh), 10= Банк 2 (100h-17Fh), 11= Банк 3 (180h-1FFh);

IRP

Рис. . Формирование содержимого РС


Младший байт программного счетчика (PCL) доступен для чтения и записи и находится в регистре 02h. Старший байт программного счетчика (PCH) не может быть прямым образом прочитан или записан. Он формируется через PCLATH регистр, адрес которого 0Ah или 8AH. В зависимости от того, загружается ли в программный счетчик новое значение во время выполнения команд CALL, GOTO или в младший байт программного счетчика (PCL) производится запись, – старшие биты программного счетчика загружаются из PCLATH разными способами (рис. 22)

Рис. . Формирование содержимого РС

Кристалл PIC16C74 имеет восьмиуровневый аппаратный стек разрядностью 13 бит, предназначенный для хранения только адресов возврата. Область стека не принадлежит ни к программной области, ни к области данных, а указатель стека пользователю недоступен. Текущее значение программного счетчика посылается в стек, когда выполняется команда CALL или производится обработка прерывания. При выполнении процедуры возврата из подпрограммы (команды RETLW, RETFIE или RETURN) в программный счетчик выгружается содержимое стека. Регистр PCLATH (0Ah) не изменяется при операциях со стеком.

Форматы команд и способы адресации

Все команды контроллера имеют одинаковую длину – 14 бит (одно командное слово) и с точки зрения форматов делятся на три разновидности (рис. 23):

  •  байт-ориентированные;
  •  бит- ориентированные;
  •  команды с константами (8- или 11-битными).

Форматы этих команд (рис. 23), при этом приняты следующие обозначения:

СОР – поле кода операции;

f – поле адреса памяти данных;

d – указатель регистра-приемника2;

b – номер бита в адресуемом f регистре;

k – 8-битная константа – непосредственный операнд;

Addr – адрес перехода или вызова (для команд GOTO, CALL).

Для доступа к регистрам ОЗУ используется прямая или косвенная адресация. В семействе PIC16C для разных моделей предусматриваются единые принципы адресации с учетом возможного роста объема внутреннего ОЗУ. Поэтому адрес ячейки ОЗУ формируется как 9-битовый, причем при прямой адресации семь младших бит адреса берутся из поля адреса команды, а два старших – разряды PR1.PR0 регистра STATUS.

00

Косвенный адрес

Косвенный адрес

80

01

TMR0

OPTION

81

02

PCL

PCL

82

03

STATUS

STATUS

83

04

FSR

OPTION

84

05

PORTA

TRIS A

85

06

PORT B

TRIS B

86

07

PORT C

TRIS C

87

08

PORT D

TRIS D

88

09

PORT E

TRIS E

89

0A

PCLATH

PCLATH

8A

0B

INTCON

INTCON

8B

0C

PIR1

PIE1

8C

0D

PIR2

PIE2

8D

0E

TMR1L

PCON

8E

0F

TMR1H

8F

10

T1CON

90

11

TMR2

91

12

T2CON

PR2

92

13

SSPBUF

SSPADD

93

14

SSPCON

SSPSTAT

94

15

CCPR1L

95

16

CCPR1H

96

17

CCP1CON

97

18

RCSTA

TXSTA

98

19

TXREG

SPBRG

99

1A

RCREG

9A

1B

CCPR2L

9B

1C

CCPR2H

9C

1D

CCP2CON

9D

1E

ADRES

9E

1F

ADCON 0

ADCON 1

9F

20

Регистры

общего

назначения

Регистры

общего

назначения

9F

...

...

7F

FF

13

8

7

6

0

1

СОР

d

f

байт-ориентированные

13

10

9

7

6

0

2

СОР

b

f

бит-ориентированные

13

8

7

0

3

СОР

k

команды

с

константами

13

11

10

0

3а

СОР

Addr

Рис. . Форматы команд

Для организации косвенной адресации необходимо в поле f команды поместить код 000 0000. В этом случае память адресуется через регистр FSR (04h), причем содержимое регистра FSR рассматривается как восемь младших разрядов адреса, а старший (девятый) бит – разряд IRP регистра STATUS.

Любая команда, которая использует f0 (адрес 00) в качестве регистра, фактически обращается к указателю, который хранится в FSR (04h). Чтение косвенным образом самого регистра f0 даст результат 00h. Запись в регистр f0 косвенным образом будет выглядеть как NOP, но биты статуса могут быть  изменены.

В PIC16C74 объем ОЗУ составляет 256 байт и, следовательно, требуется
8-разрядный адрес. Поэтому биты IRP и RP1 для формирования адреса не используются. Их можно, но не рекомендуется3, использовать как биты общего назначения.

При непосредственной адресации первый операнд двухместных операций извлекается из младшего байта командного слова, второй операнд и результат – всегда в регистре W.

Система операций

Система команд семейства PIC16xx приведена в приложении 2.1. Традиционно разделим команды на классы пересылочных, арифметико-логических, передачи управления и системных. При рассмотрении команд будем подразумевать под «регистром f» ячейку ОЗУ, адресуемую (прямо или косвенно) полем f команды.

Класс пересылки и загрузки включает команды сброса регистра f или W, загрузку W константой, обмен тетрадами в регистре f, пересылку содержимого W в регистр f и пересылку регистра f в регистр-приемник, каковым может быть регистр W (при d = 0) или регистр f (при d = 1). В последнем случае осуществляется как-бы пересылка регистра «самого в себя», но при этом по содержимому регистра f формируется значение флага Z, так что эту разновидность команды пересылки можно рассматривать как команду проверки.

В этом же классе присутствуют две команды – TRIS f и OPTION, сохранившиеся, очевидно, от более ранних семейств контроллеров. Разработчикам не рекомендуется использовать их в своих программах, а функции загрузки этих регистров можно реализовать с помощью команды MOVWF f.

В классе арифметико-логических и специальных команд присутствуют двухместные операции: сложение, вычитание, конъюнкция, дизъюнкция, неравнозначность, причем в качестве первого операнда может выступать регистр f или константа k, а в качестве второго – всегда регистр W. Результат  операции с участием регистра f размещается, в зависимости от значения бита d команды, в регистре W или f, с участием константы – только в W.

Одноместные операции правого и левого сдвигов через флаг переноса С, инкремента,  декремента, инверсии могут выполняться над любым регистром, адресуемым полем f, причем результат этих операций можно разместить как в регистре f, так и в W.

Две битовые команды позволяют установить или сбросить любой бит регистра f.

Класс команд передачи управления включает безусловные переход и вызов подпрограммы по прямому адресу, три разновидности команды безусловного возврата из подпрограммы и четыре команды условных пропусков следующей команды.

Две из последних обеспечивают условные переходы, позволяя пропустить следующую команду, если установлен (или  сброшен) любой указанный бит b любого регистра f. В системе команд отсутствуют традиционные переходы по значениям флагов, однако следует помнить, что регистр STATUS, в котором хранятся флаги, можно задать как регистр f.

Две другие команды пропусков обеспечивают организацию циклов, осуществляя модификацию (инкремент или декремент) регистра f и пропуск следующей команды, если результат окажется равным нулю. При этом результат модификации может быть занесен как тот же регистр f, так и в регистр W.

Класс системных представлен тремя  командами: традиционной пустой операцией, командой сброса сторожевого таймера, которая обнуляет сторожевой таймер и его предделитель и устанавливает флаги TO и PD в регистре  STATUS, и наконец, команда перевода контроллера в режим пониженного энергопотребления («спящий» режим).

Порты ввода/вывода 

На кристалле PIC16C74 предусмотрено пять портов параллельного обмена с побитовой индивидуальной настройкой на вход или на выход. Выводы кристалла, линии портов используются одновременно и для подключения к АЦП, к внешнему прерыванию и другим встроенным узлам кристалла. Альтернативные переключения осуществляются через управляющие регистры. В таблице 4  приведено назначение выводов кристалла.

Таблица

Обозначение

Тип

вывода

Тип

буфера

Режим

Порт А

RA0/AN0

I/O

TTL

Порт ввода/вывода //Аналоговый вход канала 0

RA1/AN1

I/O

TTL

Порт ввода/вывода //Аналоговый вход канала 1

RA2/AN2

I/O

TTL

Порт ввода/вывода //Аналоговый вход канала 2

RA3/AN3

I/O

TTL

Порт ввода/вывода //Аналоговый вход канала 3

RA4/T0CKI

I/O

ST

Линия порта ввода/вывода с открытым стоком  // Вход частоты для таймера/счетчика TMR0.

RA5/AN4//SS

I/O

TTL

Порт ввода/вывода //Аналоговый вход канала 4
// В режиме последовательного интерфейса
SPI – сигнал выборка slave

Порт B 

RB0/INT

I/O

TTL/ST

Порт ввода/вывода //Внешний вход прерывания

RB1-RB3

I/O

TTL

Порт ввода/вывода

RB4

I/O

TTL

Порт ввода/вывода. Прерывание при изменении значения на выводе

RB5

I/O

TTL

Порт ввода/вывода. Прерывание при изменении значения на выводе

RB6

I/O

TTL/ST

Порт ввода/вывода. Прерывание при изменении значения на выводе. // Также используется при программировании кристалла.

RB7

I/O

TTL/ST

Порт ввода/вывода. Прерывание при изменении значения на выводе. // Также используется при программировании кристалла.

Порт С

RС0/T1OSO/T1CKI

I/O

ST

Порт ввода/вывода. // Выход генератора TMR1 //  Вход внешней тактовой частоты

 Окончание табл. 4

Обозначение

Тип

вывода

Тип

буфера

Режим

RС1/T1OSI/CCP2

I/O

ST

Порт ввода/вывода. // Вход генератора TMR1
// Модуль CCP2 (защелкивание2 –вход, сравнение2 -выход, ШИМ2 - выход)

RС2/CCP1

I/O

ST

Порт ввода/вывода.//Модуль CCP1 (защелкивание1-вход, сравнение1 -выход, ШИМ1- выход)

RС3/SCK/SCL

I/O

ST

Порт ввода/вывода // Тактовая частота для режимов SPI, I2C

RС4/SDI/SDA

I/O

ST

Порт ввода/вывода // Вход данных в режиме SPI // Вход/выход данных в режиме I2C

RС5/SDO

I/O

ST

Порт ввода/вывода // Выход данных в режиме SPI

RС6/TX/CK

I/O

ST

Порт ввода/вывода // В режиме SCI (асинхронном) выход данных // В режиме SCI (синхронном) тактовая частота

RС7/RX/DT

Порт ввода/вывода // В режиме SCI (асинхронном) вход данных // В режиме SCI (синхронном) вход/выход данных

Порт D 

RD[0:7]/PSP[0:7]

I/O

ST/TTL

Двунаправленный порт (RD0..RD7) ввода/вывода // Параллельный порт-защелка (PSP0..PSP7) для подключения к микропроцессорной шине в качестве сопроцессора

Порт Е

E0//RD/AN5

I/O

ST/TTL

Двунаправленный порт ввода/вывода // Сигнал чтения в режиме микропроцессорной шины
// Аналоговый вход канала 5

E1//WR/AN6

I/O

ST/TTL

Двунаправленный порт ввода/вывода // Сигнал записи в режиме микропроцессорной шины
// Аналоговый вход канала 6

E2//CS/AN7

I/O

ST/TTL

Двунаправленный порт ввода/вывода // Сигнал выбора кристалла в режиме микропроцессорной шины // Аналоговый вход канала 7

Выводы кристалла, не входящие в порты

/MCLR/Vpp

I/P

ST

Низкий уровень на этом входе генерирует сигнал сброса для контроллера. Активный низкий.

OSC1/CLKIN

I

CMOS

Для подключения кварца или вход внешней тактовой частоты

OSC2/CLKOUT

O

Генератор,  выход тактовой частоты в режиме RC генератора, в остальных случаях - для подключения кварцевого резонатора

Vdd

Р

–

Напряжение питания

Vss

Р

–

Общий(земля)

Условные обозначения: I - только вход, O - только выход, I/O - вход/выход, P - питание,
TTL - уровень ТТЛ, ST - вход триггера Шмитта.

 

Порт А

Порт А – это порт разрядностью 6 бит, соответствующие выводы кристалла RA[5:0]. Выводы RA[3:0], RA5 двунаправленные. Линия RA4 – особая. Она имеет выход с открытым коллектором и вход триггера Шмитта. Адрес регистра порта А - 05h. Относящийся к порту А управляющий регистр TRISA расположен по адресу 85h. Если бит управляющего TRISA регистра имеет значение единица, то соответствующий вывод порта A запрограммирован на ввод. Ноль переключает вывод порта A на вывод и одновременно выводит на него содержимое соответствующего бита регистра защелки. Выводы RA[3:0] могут быть также использованы как каналы аналоговых входов AN3 - AN0. Чтобы настроить линии RA как дискретные (то есть порт) или как вход АЦП, надо установить два бита в управляющем регистре ADCON1 (9Fh). Когда выводы определены как аналоговые входы, значение соответствующих разрядов регистра TRISA игнорируется. После сброса при включении выводы RA[3:0], RA[5] конфигурируются как аналоговые входы. Вывод RA4 может быть использован как вход внешнего тактового сигнала для TMR0.

В качестве примера приведена схема линии порта RA (рис. 31).

Рис. . Схема выводов 0 – 3, 5 порта А

Порт В

Порт В - это двунаправленный порт разрядностью 8 бит (адрес регистра 06h). Относящийся к порту В управляющий регистр TRISB расположен по адресу 86h. Если бит управляющего TRISB регистра равен единице, то соответствующая линия будет устанавливаться на вход. Ноль переключает линию на выход и одновременно выводит на нее содержимое соответствующего регистра защелки. У каждого вывода порта В имеется небольшая активная нагрузка (около 100 мкА) на линию питания. Она автоматически отключается, если этот вывод запрограммирован как выход. Более того, управляющий бит RBPU OPTION[7] может отключить (при RBPU=1) все нагрузки. Сброс при включении питания также отключает все нагрузки. Четыре линии порта В (RB[7:4]) формируют запрос на прерывание при изменении значения сигнала на любой из них (только как входы). Если эти выводы настроены на вход, то они опрашиваются и защелкиваются в такте чтения Q1. Процессор может не обнаружить короткие импульсы на входе, их длительность должна быть более двух машинных циклов.

Новая величина входного сигнала сравнивается со старой в каждом машинном цикле. При несовпадении значения сигнала на выводе и в защелке линий RB4, RB5, RB6, RB7 генерируется запрос на прерывание RBIF (INTCON[0]). Любая линия, настроенная как выход, не участвует в этом сравнении. Прерывание может вывести кристалл из режима SLEEP. В подпрограмме обработки прерывания следует сбросить запрос прерывания одним из следующих способов:

  1.  Запретить прерывания при помощи обнуления бита RBIE INTCON[3].
  2.  Прочитать порт В. Это завершит состояние сравнения. Затем сбросить бит RBIF.

Прерывание по фронтам на RB и программно устанавливаемые внутренние активные нагрузки на этих четырех линиях могут обеспечить простой интерфейс, например для клавиатуры, с выходом из режима SLEEP по нажатию клавиш. Вывод RB0 совмещен со входом внешнего прерывания INT.

Порт С

Порт C - это двунаправленный порт разрядностью восемь бит (адрес регистра 07h). Относящийся к порту C управляющий регистр TRISC расположен по адресу 87h. Если бит управляющего TRISC регистра равен единице, то соответствующая линия будет устанавливаться на вход. Ноль переключает линию на выход и одновременно выводит на нее содержимое соответствующего регистра защелки. Пример инициализации порта С:

; RC[3:0] - входы; RC[5:4] - выходы; RC[7:6] - входы

Альтернативные функции выводов порта С приведены выше в таблице.

Порт D

Порт D - это двунаправленный порт разрядностью восемь бит (адрес регистра 08h). Относящийся к порту D управляющий регистр TRISD расположен по адресу 88h. Если бит управляющего TRISD регистра равен единице, то соответствующая линия будет устанавливаться на вход. В этой конфигурации на входах используются триггеры Шмитта. Ноль переключает линию на выход и одновременно выводит на нее содержимое соответствующего регистра защелки. Порт D может быть сконфигурирован как параллельная шина для подключения кристалла в качестве сопроцессора. Для этого нужно установить бит PSPMODE в слове управления TRISE[4].В этом режиме входы будут иметь уровни ТТЛ.

Порт Е

Порт E имеет три линии (RE0,RE1,RE2),которые могут быть настроены как линии ввода/вывода (адрес регистра 09h). Относящийся к порту E управляющий регистр TRISE (рис. 32) расположен по адресу 89h (состояние по сбросу –0000 0111B). Когда линии портов настроены на ввод, то используются триггеры Шмитта. Если установлен бит PSPMODE в управляющем слове TRISE[4], то порт Е может быть использован для контроля микропроцессорной шины. В этом режиме пользователь должен проследить, чтобы биты TRISE[2:0] были установлены в единицы (т.е. соответствующие выводы сконфигурированы как цифровые входы). В этом режиме входы будут иметь уровни ТТЛ. Альтернативные функции выводов порта E сведены в таблицу.

CLRF PORTC

; инициализация защелок порта С

BCF STATUS,RP0

; выбор банка 1

MOVLW 0CFh

; инициализация выводов порта:

MOVWF TRISC

7

6

5

4

3

2

1

0

IBF  

OBF  

IBOV

PSPMODE

TRISE2

TRISE1

TRIS0

Рис. . Формат регистра TRISE

IBF – входной буфер заполнен;

при IBF = 1  слово получено и должно быть прочитано CPU.

OBF – выходной буфер заполнен;

при OBF = 1 выходной буфер еще удерживает предыдущее слово, иначе выходной буфер уже прочитан.

IBOV – входной буфер переполнен;

при IBOV = 1 запись во входной буфер происходит, когда предыдущее слово еще не прочитано. Бит должен сбрасываться программно.

PSPMODE – выбирает режим для порта D и порта E;

при PSPMODE = 1 порты могут быть использованы как параллельная шина для подключения кристалла в качестве сопроцессора, 0 – двунаправленные линии ввода/вывода.

TRISE[2:0] – биты управления направлением на выводах RE[2:0] соответственно  («1» – вход, «0» – выход).

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

Модуль АЦП (рис. 33) содержит восемь аналоговых каналов, мультиплексируемых на одну схему выборки/хранения и далее на АЦП. Опорное напряжение поступает извне через вывод RA3/AIN3/Vref или формируется внутри кристалла из напряжения питания Vdd. (рис. 31). АЦП может проводить преобразование и в режиме SLEEP. Управляющий регистр ADCON1 позволяет сконфигурировать порты ввода/вывода как аналоговые входы или цифровые линии ввода/вывода.

Рис. . Аналого-цифровое преобразование

Преобразователь использует принцип последовательного приближения; 8-битовый результат преобразования помещается в регистр ADRES (1Eh). Преобразование инициируется установкой управляющего бита (GO/DONE) в регистре ADCON0. До начала преобразования должен быть выбран нужный канал и обеспечено достаточное время для завершения выборки/хранения. Время преобразования есть функция периода генератора. Минимально возможное время преобразования – 20 мкс. В конце преобразования бит GO/DONE обнуляется и выставляется флаг прерывания от АЦП (ADIF). Ошибка преобразования не превышает 1 LSB для Vdd=5.12 В и Vref = Vdd. Разрешение и точность уменьшаются, когда Vref меньше Vdd.

 Последовательность действий для проведения АЦП:

1. Конфигурация АЦП модуля:

  •  конфигурация аналоговых входов (ADCON1[2:0]);
  •  выбор одного из каналов АЦП (ADCON0[5:3]);
  •  выбор тактов преобразования (ADCON0[7:6]);
  •  разрешение работы АЦП модуля (ADCON0[0]).

2. Конфигурация прерывания от АЦП (если требуется):

  •  обнулить бит ADIF (PIR1[6]);
  •  установить бит ADIE  (PIE1[6]);
  •  установить бит GIE (INTCON[7]).

3. Обеспечить необходимое время для заряда конденсатора в схеме выборки/хранения.

4. Пуск преобразования: установить бит GO//DONE (ADCON0[6]).

5. Ожидание конца преобразования (или...или):

  •  бит GO//DONE должен обнулиться;
  •  ожидание прерывания после завершения АЦП преобразования.

 6. Прочитать ADRES регистр, в котором записан результат преобразования:

  •  обнулить  ADIF, если требуется.

После завершения аналого-цифрового преобразования вырабатывается сигнал прерывания и устанавливается флаг ADIF в PIR1.  Этот флаг должен сбрасываться программой.  Бит разрешения/запрещения прерывания устанавливается в PIE1

Подключение аналоговых входов. Пользователь должен установить регистр ADCON1 так, чтобы линии аналоговых сигналов были сконфигурированы как аналоговые входы. Так как линии аналоговых сигналов включены параллельно  цифровым выходам, которые имеют диоды защиты, подключенные к Vdd и к Vss в обратном направлении, то входной аналоговый сигнал должен ограничиваться этими значениями. Чтобы избежать повреждений входных цепей, рекомендуется подавать аналоговый сигнал через ограничивающий резистор не менее 500 Ом.

Для источников сигнала выходное сопротивление не должно быть больше
10 кОм. Тогда максимальная погрешность, вызванная током утечки, составляет меньше чем  1 LSB при Vdd = Vref  = 5В (10 кОм ´ 5мкА). Другая причина ограничения максимального выходного сопротивления источника сигнала - это требование к запоминанию входного сигнала на специальном конденсаторе в схеме выборки/хранения. Для снижения шума иногда добавляют внешний RC-фильтр. И в этом случае значение R должно быть таким, чтобы суммарная величина сопротивления не превосходила 10 кОм. Любой внешний компонент, подключаемый к аналоговому входу (будь то конденсатор или стабилитрон), должен иметь очень небольшой ток утечки.

Тактирование АЦП. АЦП работает от своего собственного RC-генератора или от главного генератора на кристалле OSC1, как показано а следующей таблице:

trc(2..6 мкс, 4мкс номинал)

Время преобразования каждого бита занимает одинаковый интервал. Общее время измерения – 10 интервалов. Сам интервал должен быть не менее 2мкс. На низких частотах может быть выбран RC-генератор. Однако его частота существенно зависит от напряжения питания, температуры и других параметров ( период от 2 до 6 мкс, номинал - 4 мкс).

Выборка и хранение. Схема выборки и хранения состоит из последовательного ключа и конденсатора, емкостью 51пФ. Пока управляющий бит ADON имеет значение единицы и выбран один из аналоговых каналов, ключ будет постоянно замкнут, а конденсатор подключен к источнику входного напряжения. Нет специальной команды, чтобы начать и закончить выборку. Когда начинается цикл преобразования, ключ размыкается, и напряжение на конденсаторе запоминается. После завершения преобразования следующее подключение источника сигнала к конденсатору будет сделано через отрезок времени, равный времени преобразования двух бит. Пользователь должен иметь это в виду при определении правильного момента для запуска следующего измерения.

Управляющий бит

ADCS1,_ADCS0

Задержка (должна быть > 2 мкс )

00

2 tosc

01

8 tosc

10

32 tosc

11

7

6

5

4

3

2

1

0

ADCS1

ADCS0

CHS2  

CHS1

CHS0

GO/DONE

–

ADON

Рис. . Управляющий регистр и регистр статуса АЦП (ADCON0)

ADON – включение АЦП;

при ADON = 1 АЦП работает и занимает линии IO; иначе АЦП не работает и не потребляет тока.

GO:/DONE – бит статуса АЦП;

при ADON=1 этот бит должен быть установлен, чтобы началось преобразование. Он автоматически сбрасывается аппаратным способом, когда преобразование заканчивается. Если ADON=0, то этот бит всегда 0.

CHS2.CHS1.CHS0 – выбор аналогового канала:

000: канал 0  (RA0/AIN0)

001: канал 1  (RA1/AIN1)

010: канал 2  (RA2/AIN2)

011: канал 3  (RA3/AIN3)

100: канал 4  (RA5/AIN4)

101: канал 5  (RE0/AIN5)

110: канал 6  (RE1/AIN6)

111: канал 7  (RE2/AIN7)

ADCS1.ADCS0 – выбор тактов на один шаг последовательного приближения:

00: fosc/2

01: fosc/8

10: fosc/32

11: fRC (частота от собственного RC-генератора).

7

6

5

4

3

2

1

0

–

–

–

–

–

PCFG2

PCFG1

PCFG0

Рис. . Управляющий регистр АЦП (ADCON1)

PCFG2.PCFG1.PCFG0 – биты, которые определяют конфигурацию выводов RA0 - RA3:

D

D

D

D

D

D

D

D

–

Обозначения: A - аналоговый вход, D - цифровой ввод/вывод общего пользования

3. Внешняя панель устройства

4. Элементы устройства:

  1.  3 семисегментных индикатора.
  2.  Кнопка «Измерить».
  3.  Порт для подключения источника сигнала.

Диалог с пользователем происходит следующим образом. После включения питания измерителя на 3 семисегментных индикаторах отображаются 0. При нажатии кнопки происходит измерение амплитуды синусоидального сингала с последующей индикаций соответствующего значения.


5. Блок-схемы алгоритмов:

Блок-схема основной программы

 

6.Функциональная схема устройства

7.Текст программы:

BEGIN:

L: MOVW Fh

MOVF 24h

MOVLW 05h

MOVWF 1Fh

L1:

 BTFSS 1F,2

GOTO M

GOTO L1

M:  

BCF STATUS,0 ;       сброс флага Z

MOVF ADRES,W ;    напряжение в аккумулятор

SUBWF 21h,1 ;21h-W, резуль. в 21

 BTFSC STATUS,0;    если пред>текущ., то на M2 (z=0)

 GOTO M2

MOVWF L

M2:

MOVWF 21h; предыдущее в 21h

 BCF STATUS,0

L2: MOVW Fh

MOVF 24h

MOVLW 05h

MOVWF 1Fh

L3:

 BTFSS 1F,2

GOTO M

MOVF ADRES,W

SUBWF 21h,1 ;21h-W

BTFSS STATUS,2 ; пред.<текущ., то пропуск. (z=1)

GOTO M3

BCF STATUS,0  ;сброс Z

MOVWF 21h ;пред в 21h

GOTO L2

M3:

ADDWF 23h,1

 BTFSC STATUS,0 ;(Z=0) если переноса не было

 INC 25h,1 ;переносы++

 DECFSZ 24h,1

GOTO L

GOTO M4

M4:

SWAPF 21h,1

 MOVLW 0Fh

ANDWF 21h,1

SWAPF 25h,1

MOVLW F0h

ANDWF 25h,1

 MOVF 25h,0

IORWF 21h,0

M7:

DECFSZ 21h,1

GOTO M6

GOTO M5

M5:

INC 28h,1

INC 28h,1

MOVF 28h,0

SUBLW 10

MOVF W,0

BTFSC STATUS,Z

M7

INC 27h,1

MOVF 27h,0

SUBLW 10

MOVF W,0

BTFSC STATUS,Z

GOTO M7

INC 26h,1

MOVF 26h,0

SUBLW 10

MOVF W,0

BTFSC W,0

GOTO M7

M6:

 MOVLW FCh ;таблица для вывода

 MOVWF 70h

 MOVLW 60h

 MOVWF 71h

 MOVLW CAh

 MOVWF 72h

 MOVLW F2h

 MOVWF 73h

 MOVLW 66h

 MOVWF 74h

 MOVLW B6h

 MOVWF 75h

 MOVLW BEh

 MOVWF 76h

 MOVLW E0h

 MOVWF 77h

 MOVLW FEh

 MOVWF 78h

 MOVLW FAh

 MOVWF 79h

 

 MOVLW 70h

ADDWF 26h,0

MOVWF 04h

 BCF 86h,TRISB

MOVF 00h,0

MOVWF 06h

MOVLW 70h ;#70 ->W

ADDWF 27h,0

MOVWF 04h

BCF 87h,TRISB

MOVF 00h,0

MOVWF 07h

 

 MOVLW 70h

ADDWF 28h,0

MOVWF 04h

BCF 88h,TRISB

MOVF 00h,0

MOVWF 08h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

8. Литература

1. Жмакин А. П., Титов В. С. Однокристальные микроЭВМ в системах управления : Учебное пособие / Курск. гос. тех. ун-т., Курск, 2002.

2.  Однокристальные микроЭВМ. Справочник. М.: МИКАП, 1994.

1 При вычитании С устанавливается в «1» при отсутствии заёма.

2 При d = 0 результат операции загружается  в W-регистр, иначе – в регистр, адресованный полем f.

3 С учетом сохранения возможности переносимости кода на (будущие) старшие модели семейства.


12    11

10     0

4       3

1) При использовании команд  GOTO, CALL

2) При записи в регистр f2 (PCL)

Биты из кода команды

PCLATH

PC

11

2

12    8

7          0

4     0

Биты из ALU

PCLATH

PC

8

5

Начало

начальные установки

Нажата кнопка

Измерить амплитуду

Вывод результата

0

Измерить

1

i:=16;

ISM(n)

Uпред>Uтекущ

0

1

Uпред:=Uтек

Uпред:=Uтек

Uпред>Uтекущ

0

1

Sum:=Uпред+Sum

I:=I-1;

I=0

0

Sum:=Sum/16;

Конец

I:=I-1;

PCFG[2:0]

RA0

RA1

RA2

RA5

RA3

RE0

RE1

RE2

Ref

000

A

A

A

A

A

A

A

A

Vdd   

001

A

A

A

A

Vref

A

A

A

RA3   

010

A

A

A

A

A

D

D

D

Vdd   

011

A

A

A

A

Vref

D

D

D

RA3   

100

A

A

D

D

A

D

D

D

Vdd   

101

A

A

D

D

Vref

D

D

D

RA3   

11х



1. Методы измерения параметров состояния окружающей среды и экологических показателей транспортных объе
2. Молодая Гвардия Единой России Предполагаемое смещение эпицентров политической активности в регионы о
3. На тему- Возникновение древнерусского государства и роль норманнов в его возникновении
4. IХ вв. Общественный строй Восточных славян VIII IХ вв.
5. Реферат- Сейсмические средства охранной сигнализации
6. Матар ГЛАВА О ДОСТОИНСТВЕ ЧТЕНИЯ БЛАГОРОДНОГО КОРАНА Всевышний Аллах сказал- {Когда ты читаешь Коран М
7. Бизнес-план развития автомобильного парка
8. Тема Дружба и благодарность Медитация Закройте свои глазки и попробуйте войти в свое сердце предс
9. Своеобразие проблематики ранней прозы М Горького (На примере одного из рассказов)
10. ч всего ч лишь ч одна ч из ч многих ч функций ч маркетинга ч причем ч зачастую ч не ч самая ч существенная

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе