Иванов Ю.И., Югай В.Я. Технические средства автоматизации и управления: Методическое руководство к лабораторным работам

Подождите немного. Документ загружается.

том, чтобы, вычитая из исходного числа число 10000, сначала

определить десятичную цифру десятков тысяч. Затем находится

цифра тысяч последовательным вычитанием числа 1000 и т. д.

Вычитание каждый раз производится до получения отрицатель-

ной разности с подсчетом числа вычитаний. При переходе к

определению каждого следующего десятичного разряда в реги-

страх исходного числа восстанавливается последняя

положи-

тельная разность. На последнем этапе, когда будет найдена

десятичная цифра десятков, в регистрах исходного числа оста-

нется десятичная цифра единиц.

В результате выполнения программы “bin16bcd5” в регист-

рах r18 и r17 будут размещены BCD значения цифр 3, 2 и 1, 0.

Перед выводом десятичных цифр для отображения они

должны быть разделены и преобразованы в коды семисегмент-

ного индикатора. Соответствие десятичных цифр и кодов управ-

ления семисегментным индикатором в шестнадцатеричном

формате приведено в табл. 3.

Таблица 3

Цифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Код 0x3f 0x06 0x5b 0x4f 0x66 0x6d 0x7d 0x07 0x7f 0x6f

Для корректной работы SPI-интерфейса необходимо выпол-

нить настройку его регистров управления в соответствии с ре-

комендациями, приведенными в [1, 2].

Следует обратить внимание на то, что АЦП десятиразряд-

ный, поэтому диапазон числовых значений на его выходе может

быть от 0 до 1023. В этой связи при индикации тремя разрядами

(в связи с потерей старшего

разряда) числа от 1000 до 1023

будут отражаться не верно. Также нужно учесть, что опорное

напряжения АЦП микроконтроллера равно 4,75 В, поэтому

реальные значения напряжений на входах АЦП можно опреде-

лить в соответствии с рекомендациями лабораторной работы №

Отображение заданного и измеренного напряжений можно

выполнить и без потери информации, если, например, осущест-

вить поочередный вывод на дисплей этих значений с заданным

интервалом времени или по командам от внешних прерываний

(программно подключив одну из кнопок управления, установ-

ленных на лицевой панели стенда).

Интерфейсный модуль сопряжения с PC

Под управлением ИСН от COM-порта PC можно понимать

как задание выходного напряжения, так и задание параметров

ПИ-регулятора

. В настоящей работе ограничимся управлением

выходным напряжением ИСН.

Для выполнения этого задания программу ИСН необходимо

дополнить модулем, обеспечивающим интерфейс с компьюте-

ром. Наиболее просто это осуществить с помощью встроенного

в микроконтроллер универсального асинхронного приемопере-

датчика (UART). Уровни сигналов, передаваемых TxD и прини-

маемых данных RxD микроконтроллера, определяются напря-

жением его питания (5B), а сигналы COM-

порта должны быть в

диапазоне -12В ÷ 12В, поэтому для согласования сигналов при-

меняют специальные микросхемы – преобразователи уровней

[6]. В лабораторном стенде микроконтроллер с помощью такой

микросхемы подключен к разъему DB9-F (рис. 1).

Сигналы управления и контроля в PC могут быть переданы

и приняты с помощью коммуникационной программы Hyper

Terminal, встроенной в Windows, или с помощью любой другой

программы, обеспечивающей работу с COM-портом. Особенно-

стью программы Hyper Terminal является то, что она распознает

только латинские буквы, закодированные с помощью ASCII-

кодов (см. приложение 4). Коды, принятые программой, ото-

бражаются на экране монитора в виде символов. Исключение

составляют специализированные символы, занимающие первые

позиции. Их назначение приведено в таблице приложения 5.

Эта таблица содержит 32 управляющих

кода ASCII, которые

используются при коммуникации, а также при работе принтера

и других устройств. Добавлен также код ASCII 127 – DEL (За-

бой), который обычно используется как управляющий код, хотя

его и нельзя выдать с клавиатуры с помощью сочетания Ctrl +

клавиша. Применение некоторых кодов таких, как возврат ка-

ретки, инвариантно. Однако большинство других управляющих

кодов имеют широкий диапазон интерпретации, это связано с

отсутствием совместимости различного оборудования.

Следует обратить внимание на кодирование десятичных

цифр. В шестнадцатеричном коде они представлены в форме

“3х”,

т.е. в старшей тетраде всегда находится 3, а в младшей –

двоичное значение десятичного числа от 0 до 9. В этой связи,

например, для передачи числа 1023, необходимо передать че-

тыре байта 31, 30, 32, 33 в шестнадцатеричном коде.

Для того, чтобы принятая посылка от микроконтроллера

отображалась в новой строке программы Hyper Terminal, необ-

ходимо в конце передачи данных добавить последовательность

из двух символов 0D, 0A (перевод каретки, перевод строки),

устанавливающих курсор на начало следующей строки.

Алгоритм управления выходным напряжением ИСН может

заключаться в следующем. По команде от PC, микроконтроллер

получает код задающего воздействия не от АЦП, а от PC. При

этом возможны два варианта. В первом варианте командой PC

запрещается работа АЦП, а данные, полученные

от PC и пред-

варительно преобразованные в двоичные значения, помещаются

в регистры, в которые раньше помещались результаты преобра-

зования АЦП (от потенциометра). Во втором варианте эти дан-

ные размещаются в свободных регистрах, а считывание из них,

или из регистров преобразования АЦП, задается командой PC,

которая хранится или в ячейке памяти ОЗУ или в

одном из реги-

стров общего назначения r0-r31.

Для корректной работы UART необходимо выполнить его

настройку с помощью регистров управления UCR и UBRR, а

также сконфигурировать вывод микроконтроллера PD0 как

вход, а вывод PD1 как выход. Регистр UCR позволяет разрешать

(запрещать) работу приемника и передатчика UART, а регистр

UBRR определяет скорость передачи. Скорость передачи, число

передаваемых символов, наличие бита

проверки на четность и

число стоповых битов должны совпадать с настройкой парамет-

ров COM-порта PC. Наиболее часто применяемые настройки,

показаны на рис. 31.

Рис. 31. Настройки COM-порта в Hyper Terminal

При составлении алгоритма работы необходимо также

учесть, что при нажатии клавиши на клавиатуре значение соот-

ветствующего символа программой Hyper Terminal в COM-порт

отправляется немедленно. Естественно, что следующий символ

будет передан через некоторое время, определяемое скоростью

ввода оператором.

Ввод ASCII-кодов символов в AVR Studio может быть вы-

полнен в различной форме. Для примера рассмотрим ввод сим-

вола “S”:

ldi r17, 0b01010011 ;двоичный формат

ldi r17, 83 ;десятичный формат

ldi r17, 0x53 ;шестнадцатеричный формат

ldi r17, $053 ;шестнадцатеричный формат

ldi r17, 'S' ;символьный формат.

Причем последний оператор может быть применен только

для латинского алфавита.

Библиографический список

1. Иванов Ю.И., Югай В.Я. Микропроцессорные устройства

систем управления: Учебное пособие – Таганрог: Изд-во

ТРТУ, 2005.

Иванов Ю.И., Югай В.Я. Микропроцессорные устройства

систем управления: Методическое руководство к лаборатор-

ным работам – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2004.

Олссон Г., Пиани Дж. Цифровые системы автоматизации и

управления. – СПб.: Невский Диалект, 2001.

Лэм Г.. Аналоговые и цифровые фильтры. Расчет и реализа-

ция./ Пер. с англ. – М.: Мир. 1982.

Иванов Ю.И.. Методическое руководство к выполнению

курсового проекта по курсу “Микросхемотехника” на тему

“Импульсные стабилизаторы постоянного напряжения”.–

Таганрог: ТРТУ, 1996.

Иванов Ю.И. Югай В.Я. Интерфейсы средств автоматиза-

ции: Учебное пособие. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005

Приложение 1

Арифметические и логические команды

Команда Описание Флаги Примечание

add Rd, Rr

Сложение,

Rd ← Rd+Rr

HVNCZ

adc Rd, Rr

Сложение с переносом,

Rd ← Rd+Rr+С

HVNCZ

adiw Rd, K

Сложение слова (2 байта,

R(d+1)Rd) c константой K,

R(d+1)Rd ← R(d+1)Rd+K

SVNCZ

d=(24,26,28,30),

K=(0 – 63)

sub Rd, Rr

Вычитание,

Rd ← Rd–Rr

HVNCZ

subi Rd, K

Вычитание константы,

Rd ← Rd–K

HVNCZ d=(16 – 31)

sbc Rd, Rr

Вычитание с переносом,

Rd ← Rd–Rr–C

HVNCZ

sbci Rd, K

Вычитание константы с

переносом,

Rd ← Rd–K–С

HVNCZ d=(16 – 31)

sbiw Rd, K

Вычитание из слова (2 байта,

R(d+1)Rd) констан-ты K,

R(d+1)Rd ← R(d+1)Rd–K

SVNCZ

d=(24,26,28,30)

K=(0 – 63)

inc Rd

Инкремент, Rd ←

Rd+1

VNZ

dec Rd Декремент, Rd ← Rd–1 VNZ

and Rd, Rr

Логическое И,

Rd ← Rd•Rr

VNZ

andi Rd, K

Логическое И с константой,

Rd ← Rd•K

VNZ d=(16 – 31)

or Rd, Rr

Логич. ИЛИ,

Rd ← Rd

∨ Rr

VNZ

ori Rd, K

Логич. ИЛИ с константой,

Rd ← Rd

∨ K

VNZ d=(16 – 31)

eor Rd, Rr

Исключающее ИЛИ,

Rd ← Rd

⊕

VNZ

Продолжение

Команда Описание Флаги Примечание

com Rd

Инверсия,

Rd ← $ff–Rd

VNZ

neg Rd

Дополнение,

Rd ← $00–Rd

HVNCZ

asr Rd

Арифметический сдвиг

вправо, старший бит Rd(7)

не изменяется, остальные

биты Rd сдвигаются вправо,

флаг C ← Rd(0)

VNCZ

lsl Rd

Логический сдвиг влево, все

биты Rd смещаются влево,

младший бит Rd(0) ← 0,

флаг C ← Rd(7)

VNCZ

lsr Rd

Логический сдвиг вправо,

все биты Rd смещаются

вправо, старший бит

Rd(7) ← 0, флаг C← Rd(0)

VNCZ

rol Rd

Циклический сдвиг влево с

переносом, все биты Rd

смещаются влево,

младший бит Rd(0) ← C,

флаг C ← Rd(7)

VNCZ

ror Rd

Циклический сдвиг вправо с

переносом, все биты Rd

смещаются вправо,

старший бит Rd(7) ← C,

флаг C ← Rd(0)

VNCZ

tst Rd

Тест на ноль или минус

Rd не изменяется, флаги Z и

N определяются содержи-

мым Rd, V ← 0

SVNZ

Окончание

Команда Описание Флаги Примечание

cp Rd, Rr

Сравнение,

содержимое регистров не

изменяется, флаги формиру-

ются в соответствии с ре-

зультатом вычитания

Rd – Rr

HVNCZ

cpc Rd, Rr

Сравнение c учетом переноса,

содержимое регистров не

изменяется, флаги форми-

руются в соответствии с ре-

зультатом вычитания

Rd – Rr – C

HVNCZ

cpi Rd, K

Сравнение c константой,

содержимое регистров не

изменяет, флаги формиру-

ются в соответствии с ре-

зультатом вычитания

Rd – K

HVNCZ d=(16 – 31)

Команды пересылки данных

Команда Описание Флаги

Примеча-

ние

mov Rd, Rr

Пересылка данных между реги-

страми, Rd ← Rr

Нет

ldi Rd, K

Загрузка константы в регистр,

Rd ← K

Нет d=(16 – 31)

lds Rd, k

Пересылка данных в Rd из

ОЗУ (адрес k),

Rd ← ОЗУ(k)

Нет

sts k, Rr

Пересылка данных из Rr в ОЗУ

(адрес k),

ОЗУ(k) ← Rr

Нет

Продолжение

Команда Описание Флаги

Примеча-

ние

in Rd, P

Пересылка данных из регистра

ввода-вывода P в регистр Rd,

Rd ← P

Нет

out P, Rr

Пересылка данных из регистра

Rr в регистр ввода-вывода P,

P ← Rr

Нет

push Rr

Пересылка данных из регистра

Rr в стэк,

STACK ← Rr

Нет

pop Rd

Пересылка данных в регистр Rd

из стэка,

Rd ← STACK

Нет

Команды пересылки косвенной адресации

с использованием регистров X, Y, Z

ld Rd, X

Пересылка данных в регистр Rd

из ОЗУ с адресом, указанным

регистром X,

Rd ← ОЗУ(X)

Нет

ld Rd, –X

Пересылка данных в регистр Rd

из ОЗУ с адресом, указанным

регистром X, и предшествующим

декрементом X,

Rd ← ОЗУ(X–1), X ← X–1

Нет

ld Rd, X+

Пересылка данных в регистр Rd

из ОЗУ с адресом, указанным

регистром X, и последующим

инкрементом X,

Rd ← ОЗУ(X), X ← X+1

Нет

st X, Rr

Пересылка данных из регистра

Rr в ОЗУ с адресом, указанным

регистром X,

ОЗУ(X) ← Rr

Нет