2. Лабораторный стенд лс-1

Лабораторный стенд ЛС-1 предназначен для изучения современных микроконтроллеров семейства 68НС08, практического освоения методов программирования и отладки систем управления, реализованных на их базе.

2.1. Общее описание лабораторного стенда лс-1.

В макете используется 8-разрядный микроконтроллер MC68HC908GP32 фирмы Motorola, который отличается простотой применения, широкими функциональными возможностями и достаточно высокой производительностью. Кроме микроконтроллера MC68HC908GP32 макет содержит ряд типовых периферийных устройств: жидкокристаллический индикатор (ЖКИ), клавиатуру, пьезокристаллический звукоизлучатель (пьезодинамик), светодиодный индикатор и цифровой термометр DS1722. Макет имеет также порт последовательного обмена по интерфейсу RS-232, шесть доступных пользователю аналоговых входов 8-разрядного АЦП и датчик угла поворота. Макет смонтирован в пластиковом корпусе, на панели которого выведены коммутационные разъемы и элементы управления.

Функциональная схема макета показана на рис.3.

Стенд ЛС-1 имеет отладочный интерфейс, который позволяет подключать его к персональному компьютеру с помощью стандартного интерфейсного кабеля типа 0-модем, осуществлять программирование микроконтроллера и отладку прикладных программ с использованием свободно распространяемого программного обеспечения ICS08GPGTZ фирмы P&E Microcomputer Systems. Описание ICS08GPGTZ дано в разделе 3 Введения. Кроме того, макет поддерживается интегрированной средой разработки CodeWarrior CW08 фирмы Metrowerks, что позволяет разрабатывать программы на языке Си и отлаживать их в реальном масштабе времени.

Основным режимом работы стенда ЛС-1 является режим отладки. В этом режиме микроконтроллер MC68HC908GP32 работает под управлением встроенного отладчика, который обеспечивает связь с персональным компьютером, выполняющим функции системы отладки. В режиме отладки микроконтроллер работает с тактовой частотой 2,4576 МГц.

Программы пользователя хранятся во Flash-памяти микроконтроллера, которая имеет объем 32 Кбайт. Программирование Flash-памяти осуществляется внутрисхемно, под управлением встроенного отладчика. Flash-память имеет специальный механизм защиты содержимого от несанкционированного доступа.

Рис.3. Функциональная схема лабораторного стенда ЛС-1.

На кристалле MC68HC908GP32 размещается двухканальный 16-разрядный таймер/счетчик TIM08-1 с программируемыми функциями захвата, сравнения и формирования сигналов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) на каждом канале. Выходы каналов таймера подключены к линиям управления пьезодинамиком и светодиодным индикатором, что позволяет управлять режимом работы этих устройств по заданному алгоритму. Микроконтроллер содержит также таймер временных меток TBM08, который используется для реализации периодических прерываний.

Последовательный порт обеспечивает обмен по интерфейсу RS-232 со скоростью до 76,8 Кбит/с с поддержкой 8- и 9-битного режимов обмена. Этот порт реализован на базе встроенного в MC68HC908GP32 модуля последовательного интерфейса SCI08, сигналы которого преобразуются расположенным на плате трансивером MAX232A фирмы Maxim.

На коммутационный разъем макета полностью выведены линии порта D микроконтроллера, что позволяет подключать к макету внешние периферийные устройства по параллельному интерфейсу.

На тот же внешний разъем выведены шесть из восьми каналов расположенного на кристалле MC68HC908GP32 8-разрядного АЦП, которые доступны для обработки сигналов пользователя. Один канал АЦП используется для работы с датчиком температуры и один канал зарезервирован под датчик угла поворота, который представляет собой обычный потенциометр, при повороте ручки которого напряжение на входе АЦП меняется от 0 до Uпит.

Цифровой термометр реализован на микросхеме DS1722, которая обеспечивает измерение во всем рабочем диапазоне температур с точностью от 1.0 С до 0.0625 С. Обмен данными с DS1722 осуществляется по интерфейсу SPI, с помощью встроенного в MC68HC908GP32 модуля SPI08.

Макет подключается к сети с напряжением 220В с помощью стабилизированного источника питания (сетевого адаптера), который выдает выходное напряжение +9,0 В. Это напряжение преобразуется внутренним регулятором в напряжение Vп = 5,0 В, которое используется для питания всех устройств макета.

Рис.4. Внешний вид лабораторного стенда ЛС-1.

Внешний вид стенда ЛС-1 приведен на рис.4. На передней панели корпуса расположены (слева направо) выключатель питания и кнопка внешнего сброса RESET. С левой стороны макета расположен 9-контактный разъем для интерфейса RS-232 и 15-контактный разъем, на который выведены сигналы порта D и АЦП. На задней панели корпуса расположены разъем для подключения сетевого адаптера питания и разъем порта отладки для подключения к персональному компьютеру.