Разработка часов на микроконтроллере PIC16F84

| Категория реферата: Рефераты по радиоэлектронике
| Теги реферата: реферат факторы, конспект изложения
| Добавил(а) на сайт: Plemjannikov.

3.Разработка схемы электрической принципиальной

Применение микроконтроллеров PIC16F84 приводит к резкому уменьшению размеров устройства потребляемой мощности и количества используемых элементов. При разработке устройств на микроконтроллерах разработчику электронной схемы необходимо выбрать частоту тактового генератора для поставленной задачи и следить чтобы максимальная нагрузка на порты ввода вывода не превышала допустимую.

Кристаллы PIC16F84 могут работать с четырьмя типами встроенных генераторов. Пользователь может запрограммировать два конфигурационных бита
(FOSC1 и FOSC0) для выбора одного из четырех режимов: RC, LP, XT, HS.
Кристаллы PIC16... могут также тактироваться и от внешних источников.
Генератор, построенный на кварцевых или керамических резонаторах, требует периода стабилизации после включения питания. Для этого, встроенный таймер запуска генератора держит устройство в состоянии сброса примерно 18 мс после того, как сигнал на /MCLR ножке кристалла достигнет уровня логической единицы. Таким образом, внешняя цепочка RC , связанная с ножкой /MCLR во многих случаях не требуется.
Встроенные генераторы работоспособны при определенных номиналах питающего напряжения:
|Vdd |OSC mode |Max Freq |
|2..3V |RC |2 MHz |
| |LP |200 kHz |
|3..6V |RC, XT |4 MHz |
| |LP |200 kHz |
|4,5..5,5 |HS |10 MHz |

При частотах ниже 500 кГц, внутренний генератор может генерировать сбойный импульс на гармониках, когда переключается бит 0 порта A. Этого не происходит при использовании внешнего генератора или при встроенном RC генераторе. PIC16F84-XT, -HS или -LP требуют подключения кварцевого или керамического резонатора к выводам OSC1 и OSC2. Маркировка следующая: XT - стандартный кварцевый генератор, HS - высокочастотный кварцевый генератор,
LP - низкочастотный генератор для экономичных приложений. Резистор Rs может потребоваться для генератора "HS", особенно при частотах ниже 20 МГц для гашения гармоник. Он также может потребоваться в режиме XT с резонатором типа AT strip-cut. Необходимые значения конденсаторов для разных частот приведены в таблице.

Более высокая емкость будет увеличивать стабильность генератора, но также будет увеличивать время запуска. Значения приведены для ориентировки.
В режимах HS и XT, чтобы избежать гармоник может потребоваться последовательный резистор Rs.
Таблица Выбор конденсатора для кварцевого генератора
|Тип |Частот|Конденсатор|Конденсатор|
|генератора |а |С1 |С2 |
|LP |32 КГц|30 пФ |30 - 50 пф |
| |100 |15 пф |15 пФ |
| |КГц | | |
| |200 |0- 15 пФ |0 - 15 пФ |
| |КГц | | |
|XT |100 |15 - 30 пФ |200 - 300 |
| |КГц | |пФ |
| |200 |15- 30 пФ |100 - 200 |
| |КГц | |пФ |
| |455 |15 - 30 пФ |15 -100 пФ |
| |КГц | | |
| |1 МГц |15 - 30 пФ |15 - 30 пФ |
| |2 МГц |15 пФ |15 пФ |
| |4МГц |15 пФ |15 пФ |
|HS |4 МГц |15 пФ |15 пФ |
| |10 МГц|15пФ |15 пФ |

Ввод информации для управления электронными часами осуществляется через 2 кнопки подключенных к портам RB0 и RA0 микроконтроллера. Схема подключения показана на рисунке 6. Меры по предотвращению дребезга контактов могут реализоватся програмным метадом. Сопротивление резисторов выбирается из расчета протикания наименьшего тока необходимого для фиксации логической 1 на входах микрокантроллера при неактивных позициях кнопок и в данном случае составляют 10 Ком.

[pic]

Рисунок 6 . Подключение клавиатуры управления

[pic]

Рисунок 7. Схема подключения устройства индикации

Также в устройстве присутствует блок индикации состоящий из 4-х индикаторов АЛС324А которые управляются микропроцессором через токоограничивающие резисторы R4...R10 номеналом 180 ом. Индикация осуществляется динамическим способом т.е вывод осуществляется по порядку
1,2,3,4 - индикатор по 10мс на каждый индикатор. Схема подключения индикаторов показана на рисунке 7.

Электрическая принципиальная схема устройства приведена на чертеже
1.

4.Разработка программного обеспечения

При разработке и отладке программы была использована бесплатная программа Mplab предоставляемая фирмой Microchip.

MPLAB - это интегрированная среда разработки (IDE) для семейства микроконтроллеров PICmicro фирмы Microchip Technology Incorporated. MPLAB позволяет писать, отлаживать и оптимизировать программы для Ваших разработок. MPLAB включает текстовый редактор, симулятор (виртуальный отладчик), менеджер проектов и поддерживает эмуляторы (внутрисхемные отладчики) MPLAB-ICE и PICMASTER , программаторы PICSTART Plus и PRO MATE
II и другие средства и инструменты разработок фирмы Microchip и других фирм.
Инструментальные средства MPLAB, организованные как ниспадающие меню и определяемые быстрые клавиши, позволяют:- ассемблировать, компилировать исходный текст;- отлаживать логику работы, наблюдая с помощью симулятора или, в реальном времени, с эмулятором MPLAB-ICE ;- просматривать переменные в окнах просмотра;- программировать кристаллы с помощью программаторов
PICSTART Plus или PRO MATE II- и многое другое.

[pic]

Рисунок 8. Блок схема программы

MPLAB работает под Microsoft Windows 3.1x, Windows 95, 98, NT, 2000
(начиная с версии 5.00.00). Правда не все дополнительное оборудование, такое как внутрисхемные эмуляторы и программаторы будет функционировать под всеми операционными системами. Для более подробного описания обращайтесь к специализированной литературе и техническим описаниям фирмы Microchip.

Описание программы можно найти на интернет сайте фирмы Microchip

Блок схема разрабатываемой программы приведена на рисунке 8.Она состоит из блока началиных установок в который входят процедуры обнуления переменных используемых в программе, установки направления портов, установки нужного коэффициента предделителя, тест работоспособности индикаторов. Блока вывода на идикацию в катором осуществляется преодразование двоичного кода в код семисегментных индикаторов, формируются необходимые задержки времени для динамической индикации, также контроль вывода выбронного пользователем режима индикации (режим часы : минуты и минуты : секунды ). Участок программы сканирования клавиатуры отвечает за выбор режима индикации и установку времени вводимых с клавиатуры, в следующей последовательности в режиме (часы : минуты ) кропкой установки времени может быть изменено только значение раздела часов а в режиме
(минуты : секунды) только минут.

Самая ответственная часть программы это обработка прерывания полученного от встроенного таймера микроконтроллера от неё зависит точность хода часов т.е ошибки в этой части программы приводят к значительному отстованию или опережению хода часов тамже может быть осуществлена точная подстройка. Рассмотрим получение интервала в 1 секунду с помощью таймера, при конфигурации таймера его надо подключить к внутреннему генератору который по заданию вырабатывает частоту 4,00 Мгц после такого подключения в данном микроконтроллере на таймер будет подаватся частота генератора (Fг)/4 и будет равна 1000000 гц с помощью встроенного предделителя она делится на
64 и на таймер приходит уже 15625 гц. После этого нам необходимо разделить это число на такоеже чтобы получить частоту колебаний в 1гц. Из за небольшой разрядности таймера (8) эта процедура делается в два этапа длем на 125 и еще раз на столько же. Сразу после этого прибавляем 1 к регистру секунд (в программе sek).Результат приведен ниже :

1. F(г)=4 мГц/4=1000000

2. 1000000/64=15625

3. 15625/125=125

4. 125/125=1 Гц