Курсовой проект - Программирование микроконтроллера на управление шаговым двигателем

Подождите немного. Документ загружается.

- -

Литер

Лист Листов

РТС-07-1

Разработка ПО для

микроконтроллера ATMega16

1.006.00.00 ПЗ

Изм Лист № докум. Подп. Дата

Разраб.

Пров.

Н.контр.

Утв.

Поздняков

С.В.

А.С.

Ешенко И.А.

Б.Б.

Ешенко И.А.

Оглавление

Введение............................................................................................................2

Листинг кода программы для микроконтроллера.........................................3

Листинг кода GUI приложения.........................................................................9

Литература........................................................................................................12

Лист

Подп.

Дата

№ докум.Лист

Изм

Введение.

Микроконтроллер – это такая хитрая микросхема, внутри которой

находится самый настоящий компьютер. В этом компьютере есть все, что

необходимо для самостоятельной работы (процессор, оперативная память,

ОЗУ, постоянная память, ПЗУ, генератор тактовой частоты, таймеры, порты

ввода/вывода, последовательные интерфейсы).

Микроконтроллеры можно встретить почти в любом современном

электронном цифровом (и не только цифровом) устройстве: мобильных

телефонах, фотокамерах, калькуляторах, часах, телевизорах, плеерах,

компьютерах, в промышленной электронике, автомобильной электронике,

военной технике и даже в электрочайниках! В основном микроконтроллеры

применяться там, где приоритетным является уменьшение размеров,

потребляемой мощности, увеличение устойчивости к внешним факторам.

Быстродействие, конечно же, меньше чем у мощных процессоров, но его

хватает для выполнения большинства требуемых от устройства функций. К

тому же технология совершенствуется, и быстродействие

микроконтроллеров взрастает. Новые поколения микроконтроллеров уже

могут выполнять сложные расчеты за малое время. Но, хотя производители

стремятся обеспечить работу своих изделий на высоких частотах, они, в то

же время, предоставляют заказчикам выбор, выпуская модификации,

рассчитанные на разные частоты и напряжения питания.

Микроконтроллер в прошлом имел название "однокристальная микро-

ЭВМ". Первый патент на однокристальную микро-ЭВМ был выдан в 1971

году инженерам М. Кочрену и Г. Буну, сотрудникам Texas Instruments. Они

предложили на одном кристалле разместить не только микропроцессор, но и

память, устройства ввода-вывода. С появлением однокристальных микро-

ЭВМ связывают начало эры компьютерной автоматизации в области

управления. Поэтому микроконтроллер и имеет такое название (control -

управление). На сегодняшний день существует большое количество

микроконтроллеров разных типов. Популярностью у разработчиков

пользуются 8-битные микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology и

AVR фирмы Atmel, а также ARM, которые разрабатывает фирма ARM и

продаёт лицензии другим фирмам. таким, как Atmel.

1.006.00.00 ПЗ

Лист

Подп.

Дата

№ докум.Лист

Изм

Листинг кода программы для микроконтроллера.

.include "m16def.inc"

;============================================================================

.ORG $000

RJMP RESET

.ORG $016

RJMP RX_OK

;Macro===============================

.MACRO PUSHF

PUSH R16

IN R16,SREG

PUSH R16

.ENDM

.MACRO POPF

POP R16

OUT SREG,R16

POP R16

.ENDM

;Hardware init===============================================================

RESET:

SEI

LDI R16, low(RAMEND) ; Инициализация стека

OUT SPL,R16

LDI R16, high(RAMEND)

OUT SPH,R16

.equ XTAL = 8000000 ; Инициализация USART

.equ baudrate = 19200

.equ bauddivider = XTAL/(16*baudrate)-1

.equ D = 2;

UART_INIT:

LDI R16, low(bauddivider)

OUT UBRRL,R16

LDI R16, high(bauddivider)

OUT UBRRH,R16

ldi r16, 0

out UCSRA, r16

ldi r16, (1<<RXEN)|(1<<TXEN)|(1<<RXCIE)|(1<<TXCIE)|(0<<UDRIE) ; Прерывания

разерешены, прием-передача разрешен.

out UCSRB, r16 ; Включаем передатчик и приемник

ldi r16, (1 << UCSZ1) | (1 << UCSZ0) | (1 << URSEL) ; Формат кадра - 8 бит, пишем в регистр

UCSRC, за это отвечает бит селектор

out UCSRC, r16 ; 8 бит данных

;=============================================

ldi r16, 0xff

out DDRA, r16

ldi r16, 0xff ;включаем C на выход

out DDRC, r16

1.006.00.00 ПЗ

Лист

Подп.

Дата

№ докум.Лист

Изм

ldi R21, 0 ;двигатель остановлен

; Инициализация дисплея

rcall lcd_init

; Очистка дисплея

rcall lcd_clear

; Включим дисплей, курсора нет, мигает весь символ в позиции курсора

ldi r16, (1 << D)

rcall lcd_control

sbi PORTA, 7

;End Hardware init===========================================================

MAIN:

CPI R21, 1

BREQ MOTOR

RJMP MAIN

MOTOR:

cpi r23, 1

brne step

ldi R21,0

step: cpi r22, 1

breq initLEFT

ldi zl, low(2 * masRight) ; загрузим адрес массива, содержащего

ldi zh, high(2 * masRight) ; байты для вывода в PORTB с целью коммутации

rjmp START ; обмоток двигателя в верной последовательности

initLEFT:

ldi zl, low(2 * masLeft) ; загрузим адрес массива, содержащего

ldi zh, high(2 * masLeft) ; байты для вывода в PORTB с целью коммутации

START:

ldi r17, 4 ; инициализируем счетчик цикла на 4 прохода

_next_step:

lpm ; загрузим в регистр r0 значение из массива

; по адресу zh:zl

out PORTC, r0 ; включаем очередную обмотку двигателя ("шаг")

inc zl ; увеличиваем указатель Z на единицу

rcall Delay ; формируем задержку между шагами двигателя

; (она влияет на угловую скорость двигателя)

dec r17 ; декрементируем счетчик на единицу

brne _next_step ; если не ноль...

CPI R21, 0

BREQ MAIN

RJMP MOTOR ; если ноль...

; Массив для коммутации обмоток (содержит 2 слова или 4 байта)

masRight:

.dw 0x0509, 0x0a06

masLeft:

.dw 0x060a, 0x0905

; Задержка

Delay:

ldi r19, 0xff

_loop01:

1.006.00.00 ПЗ

Лист

Подп.

Дата

№ докум.Лист

Изм

ldi r18, 0xff

_loop00:

dec r18

brne _loop00

dec r19

brne _loop01

ret

; Interrupts ==============================================

RX_OK: PUSHF ; Сохраняем SREG и R16 в стеке

IN R16,UDR ; Берем принятый байт

CPI R16,'1' ; Case 1

BREQ MOT_LEFT

CPI R16,'2' ; Case 1

BREQ MOT_RIGHT

CPI R16,'3' ; Case 2

BREQ MOT_STP

CPI R16,'4' ; Case 2

BREQ MOT_STEPON

CPI R16,'5' ; Case 2

BREQ MOT_STEPOFF

RJMP EXIT_RX

MOT_RIGHT:

rcall lcd_clear

ldi r17, 0x01

ldi r16, 0xC2

rcall lcd_write_byte

ldi r17, 0x01

ldi r16, 0xEF

rcall lcd_write_byte

ldi r17, 0x01

ldi r16, 0xF0

rcall lcd_write_byte

ldi r17, 0x01

ldi r16, 0xE0

rcall lcd_write_byte

ldi r17, 0x01

ldi r16, 0xE2

rcall lcd_write_byte

ldi r17, 0x01

ldi r16, 0xEE

rcall lcd_write_byte

ldi R21, 1

ldi R22, 0

rjmp EXIT_RX

MOT_LEFT:

rcall lcd_clear

ldi r17, 0x01

ldi r16, 0xC2

rcall lcd_write_byte

ldi r17, 0x01

ldi r16, 0xEB

1.006.00.00 ПЗ

Лист

Подп.

Дата

№ докум.Лист

Изм

rcall lcd_write_byte

ldi r17, 0x01

ldi r16, 0xE5

rcall lcd_write_byte

ldi r17, 0x01

ldi r16, 0xE2

rcall lcd_write_byte

ldi r17, 0x01

ldi r16, 0xEE

rcall lcd_write_byte

ldi R21, 1

ldi R22, 1

rjmp EXIT_RX

MOT_STP:

rcall lcd_clear

ldi r17, 0x01

ldi r16, 0xD1

rcall lcd_write_byte

ldi r17, 0x01

ldi r16, 0xF2

rcall lcd_write_byte

ldi r17, 0x01

ldi r16, 0xEE

rcall lcd_write_byte

ldi r17, 0x01

ldi r16, 0xEF

rcall lcd_write_byte

ldi R21, 0

rjmp EXIT_RX

MOT_STEPON:

ldi R23, 1

rjmp EXIT_RX

MOT_STEPOFF:

ldi R23, 0

rjmp EXIT_RX

EXIT_RX:

POPF

RETI

;dispLAY=======================================================

lcd_init:

rcall delay_20ms

sbi PORTA, PA0

sbi PORTA, PA1

sbi PORTA, PA5

rcall delay_40us

cbi PORTA, PA5

rcall delay_40us

sbi PORTA, PA5

rcall delay_40us

cbi PORTA, PA5

rcall delay_40us

1.006.00.00 ПЗ

Лист

Подп.

Дата

№ докум.Лист

Изм

sbi PORTA, PA5

rcall delay_40us

cbi PORTA, PA5

rcall delay_40us

cbi PORTA, PA0

sbi PORTA, PA5

rcall delay_40us

cbi PORTA, PA5

rcall delay_40us

ldi r16, 0x2a

ldi r17,0

rcall lcd_write_byte

ret

; Подпрограмма задержки на 20 мс

delay_20ms:

ldi r18, 0xff

_loop1:

ldi r19, 0xff

_loop0:

dec r19

brne _loop0

dec r18

brne _loop1

ret

; Подпрограмма задержки на 40 мкс

delay_40us:

ldi r20, 0x80

_loop2:

dec r20

brne _loop2

ret

; Подпрограмма вывода байта в дисплей

; Регистр r16 содержит выводимый байт

; Регистр r17 за режим вывода:

; если содержит 0, то выводим команду;

; если содержит 1, то выводим символ.

lcd_write_byte:

rcall delay_20ms

sbi PORTA, PA4

cpi r17,0

brne _A0_1

cbi PORTA, PA4

_A0_1:

mov r18,r16

ror r18

andi r18, 0x0f

in r19, PORTA

1.006.00.00 ПЗ

Лист

Подп.

Дата

№ докум.Лист

Изм

andi r19, 0xf0

or r19, r18

out PORTA, r19

sbi PORTA, PA5

rcall delay_40us

cbi PORTA, PA5

andi r16, 0x0f

in r19, PORTA

andi r19, 0xf0

or r19, r16

out PORTA, r19

sbi PORTA, PA5

rcall delay_40us

cbi PORTA, PA5

ret

lcd_clear:

ldi r17, 0

ldi r16, 0x01

rcall lcd_write_byte

ret

lcd_control:

andi r16, 0x0f

ori r16, 8

ldi r17, 0

rcall lcd_write_byte

ret

;=======================

1.006.00.00 ПЗ

Лист

Подп.

Дата

№ докум.Лист

Изм

Листинг кода GUI приложения.

#include <vcl.h>

#pragma hdrstop

#include "SergGUI.h"

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma package(smart_init)

#pragma resource "*.dfm"

//---------------------------------------------------------------------------

#define BUFSIZE 255 //ёмкость буфера

//---------------------------------------------------------------------------

char bufwr[BUFSIZE]; //приёмный и передающий буферы

OVERLAPPED overlappedwr;

HANDLE hCOM;

DWORD temp;

//---------------------------------------------------------------------------

TForm1 *Form1;

void COMOpen(void);

void COMClose(void);

//---------------------------------------------------------------------------

__fastcall TForm1::TForm1(TComponent* Owner)

: TForm(Owner)

{

COMOpen();

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TForm1::Button1Click(TObject *Sender)

{

COMClose();

Close();

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TForm1::SpeedButton2Click(TObject *Sender)

{

//right;

Form1->Memo1->Lines->Add("Right");

strcpy(bufwr,"2");

WriteFile(hCOM, bufwr, strlen(bufwr), &temp, &overlappedwr);

memset(bufwr,0,BUFSIZE);

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TForm1::SpeedButton1Click(TObject *Sender)

{

//left;

Form1->Memo1->Lines->Add("Left");

strcpy(bufwr,"1");

WriteFile(hCOM, bufwr, strlen(bufwr), &temp, &overlappedwr);

memset(bufwr,0,BUFSIZE);

}

void __fastcall TForm1::SpeedButton3Click(TObject *Sender)

{

Form1->Memo1->Lines->Add("Stop");

strcpy(bufwr,"3");

WriteFile(hCOM, bufwr, strlen(bufwr), &temp, &overlappedwr);

memset(bufwr,0,BUFSIZE);

1.006.00.00 ПЗ

Лист

Подп.

Дата

№ докум.Лист

Изм

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TForm1::CheckBox1Click(TObject *Sender)

{

if (CheckBox1->State == cbChecked)

{

Form1->Memo1->Lines->Add("Step On");

strcpy(bufwr,"4");

WriteFile(hCOM, bufwr, strlen(bufwr), &temp, &overlappedwr);

memset(bufwr,0,BUFSIZE);

}

if (CheckBox1->State == cbUnchecked)

{

Form1->Memo1->Lines->Add("Step Off");

strcpy(bufwr,"5");

WriteFile(hCOM, bufwr, strlen(bufwr), &temp, &overlappedwr);

memset(bufwr,0,BUFSIZE);

}

//---------------------------------------------------------------------------

void COMOpen()

{

DCB dcb; //структура для общей инициализации порта DCB

hCOM = CreateFile("COM1",GENERIC_READ|

GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,NULL);

if(hCOM == INVALID_HANDLE_VALUE) //если ошибка открытия порта

{

Form1->StatusBar1->SimpleText = "Подключение не выполнено.";

return;

}

dcb.DCBlength = sizeof(DCB); //в первое поле структуры DCB необходимо занести её длину, она будет

использоваться функциями настройки порта для контроля корректности структуры

//считать структуру DCB из порта

if(!GetCommState(hCOM, &dcb)) //если не удалось - закрыть порт и вывести сообщение об ошибке в

строке состояния

{

COMClose();

Form1->StatusBar1->SimpleText = "Не удалось считать DCB";

return;

}

//инициализация структуры DCB

dcb.BaudRate = 19200; //задаём скорость передачи 19200 бод

dcb.fBinary = TRUE; //включаем двоичный режим обмена

dcb.ByteSize = 8; //задаём 8 бит в байте

dcb.Parity = NOPARITY; //отключаем проверку чётности

dcb.StopBits = ONESTOPBIT; //задаём один стоп-бит

//загрузить структуру DCB в порт

if(!SetCommState(hCOM, &dcb)) //если не удалось - закрыть порт и вывести сообщение об ошибке в

строке состояния

{

COMClose();

Form1->StatusBar1->SimpleText = "Не удалось установить DCB";

return;

}

Form1->StatusBar1->SimpleText = "Подключено к COM порту";

}

//---------------------------------------------------------------------------

1.006.00.00 ПЗ