sprawko z elektroniki

0x08 graphic
0x01 graphic

1.Wstęp teoretyczny:

Mikrokontroler-układ scalony zbudowany z następujących elementów:

1.Centralnej jednostki procesora (CPU):

-rejestry,

-jednostka arytmetyczno-logiczna (ALU),

-układy sterujące (np. dekoder instrukcji)

-układ obsługi przerwań.

2.Pamięci programu (ROM):

-ROM

-PROM

-EPROM

-EEPROM

3.Pamięci danych (RAM)

4.Porty wejścia-wyjścia (I/0)

Schemat funkcjonalny mikrokontrolera 8051. [2]:

0x01 graphic

1.Centralna jednostka sterująca (CPU) koordynuje działanie wszystkich pozostałych układów i wykonuje wszystkie operacje (obliczenia) arytmetyczne i logiczne. Ponadto, podczas wykonywania instrukcji, CPU adresuje pamięć i układy wejścia/wyjścia, oraz odpowiada na zewnętrzne sygnały sterujące.

2.Pamięć programu (ROM) jest pamięcią nieulotną,zawierająca program i dane programu,dzielimy ją na:

-ROM - programowana maską w fazie produkcji,

-PROM - programowana jednorazowo przez użytkownika,

-EPROM, EEPROM - przystosowane do wielokrotnego programowania przez użytkownika.

3.Pamięć danych (RAM) jest pamięcią ulotną ,zerowaną dynamicznie,zawierającą wyniki obliczeń i zmienne do obliczeń,jest mniejsza od pamięci ROM.

4.Porty wejścia-wyjścia (I/O) - zbiory pinów zawierające uniwersalne końcówki,które mogą być albo portem wejścia,albo wyjścia. Porty łączą mikrokontroler ze światem zewnętrznym. Porty wejściowe umożliwiają odczytywanie informacji z takich źródeł jak przełączniki i czujniki sygnalizujące zdarzenia zewnętrzne. Porty wyjściowe wykorzystywane są do przesyłania informacji do urządzeń zewnętrznych, takich jak diody LED, przekaźniki, silniki, czy nawet inne mikrokontrolery.

W stanowisku laboratoryjnym wykorzystano mikrokontroler ATmega8 firmy ATMEL, 8-bitowy rodziny AVR, który dzięki architekturze RISC oraz wykonywaniu większości instrukcji w jednym cyklu maszynowym, osiąga wydajność obliczeniową do 1 MIPS (miliona operacji na sekundę) przy częstotliwości sygnału taktującego mikrokontrolera wynoszącej 1 MHz.

Mikrokontroler ATmega8 ma następujące parametry oraz cechy funkcjonalne:

 mały pobór mocy

 zaawansowana architektura RISC charakteryzująca się:

- 130 instrukcjami, z których większość jest wykonywana w jednym cyklu maszynowym

- 32 rejestrami 8-bitowymi ogólnego przeznaczenia

- maksymalną wydajnością 16 MIPS przy częstotliwości zegara 16 MHz

 pamięci:

- 8 kB nielotnej pamięci Flash o trwałości 10 000 zapisów/kasowań

- 512 B pamięci EEPROM o trwałości 100 000 zapisów/kasowań

- 1 kB pamięci SRAM

- ma programowalne zabezpieczenia pamięci programu przed odczytem

 układy peryferyjne:

- dwa 8-bitowe czasomierze/liczniki

- jeden 16-bitowy czasomierz/licznik - zegar czasu rzeczywistego z oddzielnym oscylatorem

- trzy kanały PWM (OC1A, OC1B, OC2)

- 6-kanałowy przetwornik A/C - cztery kanały o rozdzielczości 10 bitów i dwa o rozdzielczości 8 bitów

- szeregowy interfejs I²C

- programowany USART do transmisji przez RS232

- szeregowy interfejs Master/Slave SPI

- programowany tirem Watchdog z oddzielnym (wbudowanym) oscylatorem

- wbudowany komparator analogowy

 specjalne wyposażenie mikrokontrolera:

- zerowanie po włączeniu mikrokontrolera - wewnętrzny kalibrowany oscylator RC

- wewnętrzne oraz zewnętrzne źródła sygnałów przerwań

- pięć trybów uśpienia: Idle, ADC Noise Reduction, Power - save, Power - down i Standby

 23 linie I/O dowolnego wykorzystania

 zakres napięć zasilających mikrokontroler:

- 2,7…5,5 V (ATmega8L)

- 4,5…5,5 V (Atmega8)

 zakres częstotliwości sygnału taktującego mikrokontroler:

- 0…8 MHz (ATmega8L)

- 0…16 MHz (ATmega8)

 pobierany prąd przy częstotliwości sygnału taktowania 4 MHz i przy napięciu zasilania 3 V (ATmega8L):

- w stanie aktywnym: 3,6 mA

- w trybie Idle: 1 mA

- w trybie Power - down: 0,5 A !

2.Przebieg ćwiczenia:

Przerzutnik monostabilny:

Programowanie portu wyjścia:

1.Ustawiamy piny.

2.Ustawiamy warunki początkowe np.SET1

3.Wydajemy polecenie zmiany sygnału.

4.Ustalamy czas na który sygnał ulegnie zmianie (wait ... s)

DIODY LED

PC4 → D1

Przerzutnik taki ma jeden stan stabilny. Po przyciśnięciu przycisku zostaje wygenerowany impuls, oraz na czas jego trwania jest zapalana dioda LED.

0x01 graphic

'nacisniecie S1 generuje logiczna jedynke na 4 sekundy

' Konfiguracja

$regfile = "m8def.dat"

$crystal = 8000000

' konfiguracja portow

Config Pinc.0 = Input 'przycisk S1 jako port we

Config Pinc.4 = Output 'dioda LED1 jako wy “Q” przerzutnika

Config Lcd = 16 * 2

Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portd.4 , Db5 = Portd.5 , Db6 = Portd.6 , Db7 = Portd.7 , E = Portd.2 , Rs = Portd.3

Cls

Lcd "przerzutnik"

Lowerline

Lcd "monostabilny"

Set Portc.0

Portc.4 = 1 'wylaczenie diody

If Pinc.0 = 0 Then

Portc.4 = 0 ' załacznie lampki

Wait 4 'odmierza czas ..sek

End If

Portc.4 = 1

Loop

Przerzutnik bistabilny

Programowanie portów wejścia-wyjścia za pomocą przerzutnika RS:

1.Deklarujemy liczbę portów.

2.Ustawiamy stany zerowe na wejściach i wyjściach.

3.Wydajemy polecenie zmiany sygnału w zależności od informacji z punktu wejścia:(1,0),(0,1),(0,0)

4.Ustalamy czas na który sygnał ulegnie zmianie.

Przewody łączące DIODY LED:

PC4 → D1

PC5 → D2

Przyciśnięcie przycisku S1 powoduje zmianę stanu przerzutnika na logiczne „zero”. Zapala się jednocześnie dioda LED1 a gaśnie LED2. Przyciśnięcie przycisku S2 powoduje zmianę stanu przerzutnika na logiczną „jedynkę”, jednocześnie gaśnie dioda LED1, i zapala się dioda LED2.

0x08 graphic