Быстрый поиск

Отчет по практике: Мікропроцесорна техніка

Аналогові сигнали ADC0 й ADC1 задаються за допомогою потенціометрів, установлених на верхній панелі корпуса УУМС-2 і маркірованих як АЦП вх. 1 й АЦП вх. 2 відповідно.

Периферійний мікроконтролер дозволяє вводити й перетворювати аналогов сигнали в абсолютному й диференціальному режимах. У другому випадку диференціальні сигнали сприймаються попарно із входів ADC0–ADC1, ADC2–ADC3, ADC4–ADC5, ADC6–ADC7. Таким чином, є можливість обробляти різницю сигналів з потенціометрів АЦП вх. 1 й АЦП вх. 2.

Слід зазначити, що апаратні засоби периферійного мікроконтролера ATmega16 дозволяють виконувати внутрішньо масштабування інформації, прийнятої з АЦП, з різними коефіцієнтами.

20. Як здійснюється обмін інформацією між основним та периферійного МК, яка частина адресного просторі УУМС-2 при цьому використовується. Покажіть на принциповій схемі шляхи цих сполучень, поясніть призначення використаних у них елементів.

21. Що явля собою ШІМ генератор. Як здійснюється управління їм. Покажіть на принциповій схемі та стенді елемента, що приймають доля у формуванні Шім-сигналів. Де використовуються ці сигнали.

У структурі периферійного мікроконтролера є убудовані Шим-генераторы для формування широтно-модулированных імпульсів керування виконавчими пристроями. У даній системі використані два канали ШИМ, а саме PWM0 (вихід OC1A) і PWM1 (вихід OC1B), реалізовані в складі таймера Т1. Програмування таймерів МК у режимі Шим-генераторов докладно описане в.

Вихідні сигнали Шим-импульсов PWM0 й PWM1 буферированы операційними підсилювачами з коефіцієнтом передачі 1 на мікросхемі DA13 і виведені на схемне рознімання J13 відповідне рознімання на корпусі УУМС-2. Крім того, сигнал PWM0 продублирован на BNC-коннекторе, розташованому на задній панелі корпуса УУМС-2, для візуалізації на осцилографі.

22. Покажіть на схемі блоки ЦАП. Поясніть призначення всіх елементів, що входять до ЦАП.

Цифроаналоговый перетворювач (ЦАП) виконує перетворення 11-розрядного коду (старший біт – знак) в аналоговий сигнал у вигляді двухполярного напруги (±10У) у відповідності зі знаком числа. В адресному просторі УУМС блок ЦАП представлений двома регістрами виводу:

адреса FFF5h - молодший байт коду числа

адреса FFF6h - старша частина коду числа (використаються біти 0 й 1) знак у старшому 7-м битці. Виведене число повинне представлятися в прямому код незалежно від знака.

Цифроаналоговый перетворювач (мікросхема DD33) підключений до системно шини даних через регістри КР1533ИР22 на мікросхемах DD30 й DD31. Запис у ц регістри виробляється по сигналах not(CS_DAC_LOW + WR) і not(CS_DAC_HI + WR) відповідно. Вихідні буферы регістрів DD30 й DD31 увесь час відкриті, що забезпечує підтримку рівнів сигналів, записаних у регістри, на інформаційних входах ЦАП.

Сам перетворювач побудований на мікросхемі 10-розрядного струмового ЦАП КР572ПА1. Операційний підсилювач на DD17-1 необхідний для формування вихідного аналогового сигналу в діапазоні 0...10…10В. Такий діапазон забезпечується напругою зсуву на вході U0 ЦАП, формованим стабілітроном VD9.

На другому підсилювачі в складі мікросхеми DD17 побудована схема формування двухполярного сигналу на підставі знака вхідного коду АЦП. Сигнал знака, що знімає з розряду 7 регістра DD31, управляє електронним ключем DD35-1. Якщо знак позитивний, то цей сигнал дорівнює "0", і ключ DD35-1 розімкнуть - підсилювач DD17-2 працює як повторювач аналогового сигналу (вихідний діапазон 0...+10У).. Якщо знак негативний, то сигнал знака дорівнює "1", ключ DD35-1 комутирує крапку з'єднання резисторів R55 й R56 на ланцюг GND, в результаті підсилювач DD17-2 інвертує вихідний аналоговий сигнал (вихідний діапазон 0...-10У).

Сигнал на виході блоку ЦАП має назва DAC і виведена на схемне рознімання J11. Із цього рознімання сигнал DAC виведений на рознімання на корпусі УУМС-2, маркірований як ЦАП, а також продублирован на BNC-коннекторе, розташованому на задній панелі корпуса УУМС-2, для візуалізації на осцилографі.

Також сигнал DAC подається на масштабирующий підсилювальний каскад на мікросхемі DA19 для одержання однополярного сигналу в діапазоні 0...5В, подаваного на вхід ADC3 АЦП у складі периферійного мікроконтролера. На підсилювачі DA19-1 виконується ослаблення сигналу по амплітуді в 4 рази (коефіцієнт передачі дорівнює 0,25), а на підсилювачі DD1A-2 відбувається зсув сигналу з діапазону -2,5...+2,5У в діапазон 0...5В. Таким чином, виходить однополярний сигнал, названий DAC5. Цей сигнал через буфер DA12-2 надходить на вхід ADC3 аналого-цифрові перетворювачі. Це дозволяє автономно протестувати роботу ЦАП й АЦП.

23. Опишіть особливості та наведіть основні характеристики інтегральної схеми КР572ПА1.

2. СТРУКТУРА, ПРИЗНАЧЕННЯ ТА ВЗАЄМОДІЯ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ УНМС-2

Призначення програми

Системна програма MONITOR функціонує на універсальній керуючій мікроконтролерній системі УНМС-2, побудованої на основі однокристального мікроконтролера AT89S8252 сімейства MCS-51.

Програма MONITOR виконує наступні функції:

− ніціалізація УУМС-2;

− стартова перевірка елементів індикації УУМС-2;

− завантаження двійкового файлу здійсненних кодів функціональної програми користувача на згадку програм універсальної керуючої мікроконтролерній системи УУМС-2 через послідовний інтерфейс у стандарті RS-232;

− запуск функціональної програми користувача, завантаженої на згадку програм УУМС-2.

Розміщення програми

Здійсненний код системної програми MONITOR розміщається у внутрішній (резидентної) пам'ят програм основного мікроконтролера AT89S8252. Ця область пам'яті фізично реалізована як Flash-пам'ять. Програма MONITOR займає адресну область із 0000h до 0A3Fh, тобто 2624 байта. Інша частина резидентної пам'яті програм мікроконтролера (до 8192 байт) вільна й не використається.

При поставц УУМС-2 штатна версія програми MONITOR уже розміщена в Flash-пам'яті основного мікроконтролера AT89S8252, а файл із вихідним кодом програми входить у комплект поставки.

Функціональний состав

Системна програма MONITOR складається з наступних блоків:

− штатна таблиця векторів переходу по перериваннях;

− блок ніціалізації апаратних ресурсів УУМС-2 (портів, таймерів, переривань);

− блок тестування елементів індикації УУМС-2;

− блок завантаження програми користувача (у т.ч. процедура прийому байтів програми користувача й розміщення в зовнішній пам'яті);

− блок активізації функціональної програми користувача;

− блок підпрограм формування затримок;

− блок підпрограм формування даних у двоїчно-десятковому впакованому форматі для відображення на семисегментних індикаторах;

− блок підпрограм виконання базових арифметичних операцій (додавання, вирахування, множення, розподіл) над даними, представленими в п'ятьох форматах: ціле однобайтове беззнакове, ціле однобайтове зі знаком, ціле двухбайтове беззнакове, ціле двухбайтове зі знаком, формат із плаваючою крапкою (два байти мантиси зі знаком, байт зі зміщеним порядком);

− блок підпрограм перетворення форматів даних (із целочисленого формату у формат із плаваючою крапкою й назад);

− блок підпрограм для відображення целочислених даних (без знака й зі знаком) на семисегментних індикаторах.

Штатна таблиця векторів переходу по перериваннях

У цьому блоц реалізовані переходи на елементи таблиці векторів у програмі користувача. Для переходів використані адреси, що відрізняються від штатних на 2000h. Наприклад, по перериванню від таймера 0 (штатний вектор розташований за адресою 000Bh) заданий перехід на адресу 200Bh. По перериванню від послідовного порту UART (штатний вектор розташований за адресою 0023h) виробляється перевірка ознаки активност програми користувача UP_ACT. Якщо UP_ACT=0, то в цей момент виконується програма MONITOR, і, відповідно, відбувається перехід на підпрограму UAPP_M? розташовану в MONITOR-і. Якщо UP_ACT=1, тобто виконується програма користувача, то робиться перехід на адресу 2023h, тобто на вектор обробки переривання в програмі користувача.

Блок ніціалізації апаратних ресурсів

У цьому блоц виробляється установка режимів роботи паралельних і послідовних портів, таймерів і системи обробки переривань основного мікроконтролера AT89S8252. Установлювані режими представлені в табл. 2.1. Інформація представлена в порядку завдання відповідних настроювань у вихідному тексті програми MONITOR. Для забезпечення універсальності всі коментарі у вихідному тексті програми виконані англійською мовою.

Таблиця 2.1 Режимів роботи паралельних і послідовних портів, таймерів і системи обробки переривань

Апаратний блок або ресурс мікроконтролера	Установлюван режими
Вибір активного банку регістрів	Активний банк 0
Стік	Дно стека – 70h, розмір стека – 16 байт, максимальна адреса вершини – 7Fh
Ознака активност програми користувача (UP_ACT)	Ознака скинута (UP_ACT = 0), тому що виконується програма MONITOR
Послідовний порт	9-ти бітова посилка (8 біт даних, біт контролю парності); швидкість передачі задається програмно; посилки, у яких 9-й біт дорівнює нулю, не ігноруються
Таймери	Таймери 0 й 1 настроєні на режим 2 (8-розрядний рахунковий регістр із автоперезавантаженням стартового числа). В MONITOR- використається тільки таймер 1. Стартове число дорівнює 253 для забезпечення швидкості передачі 9600 біт/с. Значення біта SMOD - 0. Режим для таймера 2 не задається Таймер 1 - включений
Система обробки переривань	Високий пріоритет переривання від послідовного порту UART. Дозволено переривання від послідовного порту UART
Лінія P3.5 порту P3 прийом сигналу від кнопки ПУСК про перехід на програму користувача	Лінія настроєна на уведення інформації
Мікросхема портів К580ВВ55	Всі порти (А,У и С) настроєні на уведення
Порт P2	Записано старшу частину адреси блоку адрес, по яких розміщені порти зовнішніх пристроїв УНМС-2 (індикація, елементи вводу-виводу)

Блок тестування елементів індикації УНМС-2

У цьому блоц виконується тестування лінійки світодіодів, блоку семисегментних індикаторів ЖК-дисплея.

Тестування виробляється тільки при включенні живлення УНМС-2. При натисканні кнопки СКИДАННЯ для перезавантаження системи тестування не виконується.

У ході тестування виробляється включення й відключення названих елементів індикації й користувач повинен візуально проконтролювати відображення певних даних. Порядок тестування наступний:

− відбувається очищення ЖК-дисплея;

− на лінійці світодіодів чотири рази по черзі запалюються й гаснуть ліва й права половини лінійки з інтервалом 0,4з;

− семисегментн ндикатори чотири рази відображають число -8888 за схемою: включення на 0,4з - гасіння на 0,4з;

− у кожній позиції ЖК-дисплея одночасно відображається число 8 і показується протягом 2с., після чого ЖК-дисплей очищається.

Блок завантаження програми користувача

Після завершення тестування елементів індикації УНМС-2 переходить у режим завантаження програми користувача (т.зв. системний режим).

При виконанн цього блоку на лінійці світодіодів відображається "вогонь, що біжить" (час перемикання близько 0,4 с).

Коли черговий байт програми користувача переданий з ПЭВМ й отриманий послідовним портом ПЭВМ, формується апаратне переривання й викликається підпрограма його обробки (UAPP_M), у якій прийнятий байт листується з буфера послідовного порту в черговий осередок зовнішньої пам'яті, а також відображається на семисегментних ндикаторах як 16-ричное число.

Також у блоц завантаження виробляється циклічно перевірка стану кнопки ПУСК (апаратний сигнал фіксується в біті M_UP). Перевірка виробляється, поки біт не прийме значення "0".

Програма користувача розміщається в зовнішній пам'яті програм УНМС-2, що фізично реалізована як ОЗУ. При роботі MONITOR-а ця область сприймається мікроконтролером як пам'ять даних.

Блок активізац функціональної програми користувача

Даний блок останнім перед початком виконання програми користувача.

Перехід до цього блоку від попередні відбувається тільки при натисканні кнопки ПУСК (біт M_UP приймає значення "0").

У цьому блоц виконується чотириразове включення й вимикання лінійки світодіодів з періодом 0,8 з, а також наступні дії:

− виконується гасіння семисегментних індикаторів;

− зупиняється таймер 1, таким чином послідовний порт вимикається;

− установлюється в "1" ознаку активності програми користувача UP_ACT;

− активізується 1-й банк регістрів;

− виконується перехід на програму користувача за адресою 2000h.

Інші блоки програми MONITOR містять службові підпрограми, які частково використаються в самому MONITOR-і й можуть без обмежень викликатися в програмі користувача (див. табл. П1).

Після натискання кнопки ПУСК область ОЗУ, у якій була розміщена програма користувача, сприймається мікроконтролером як пам'ять програм, і користувач не може виконувати запис у цю область.

Порядок виконання програми MONITOR на УНМС-2

Оскільки програма MONITOR є системною й записана у внутрішню пам'ять програм основного мікроконтролера з адреси 0000h, те при включенні живлення завжди виконуються команди цієї програми.

Порядок й умови виконання основних блоків програми MONITOR представлені в табл.2.2.

Таблиця 2.2 Порядок й умови виконання основних блоків програми MONITOR

Порядок виконання	Виконуваний блок	Умови виконання
1	Команда стартового переходу на блок ініціалізації	Включення живлення УНМС-2 або рестарт системи при натисканні кнопки СКИДАННЯ
–	Штатна таблиця векторів переходу по перериваннях	При виникненні відповідних переривань. В MONITOR-і використається тільки переривання від послідовного порту UART
2	Блок ніціалізації апаратних ресурсів УНМС-2	Включення живлення або рестарт системи при натисканні кнопки СКИДАННЯ
3	Блок тестування елементів індикації УНМС-2	Однократно тільки при включенні живлення УНМС-2
4	Блок завантаження програми користувача в зовнішню пам'ять УНМС-2	Завершення блоку 2 (і 3 при включенні живлення). Виконується до натискання кнопки ПУСК
У рамках 4	Процедура прийому байтів програми користувача й розміщення в зовнішній пам'яті	Сигнал переривання від послідовного порту UART у випадку прийому байта від ПЕОМ.
5	Блок активізації функціональної програми користувача	Натискання кнопки ПУСК