14. Упражнения
Для получения некоторых навыков составления управляющих программ студенту предлагаются уже решенные задачи.
В качестве объекта автоматизации рассматривается сушильная камера, в которой необходимо поддерживать заданную температуру (рис.14.1).
На рис. 14.1 сделаны следующие обозначения:
СК - сушильная камера;
НЭ - нагревательный элемент;
РН - регулятор напряжения на нагревательном элементе;
ДТ - датчик температуры; В - вентилятор;
Р2.10 - десятый бит порта Р2, с которого снимается показание о включенном (Р2.10=1) или выключенном (Р2.10=0) нагревательном элементе;
Р2.8 - восьмой бит порта Р2, с которого снимается показание о включенном (Р2.8=1) или выключенном (Р2.8=0) вентиляторе;
Р2.2 и Р2.4 - второй и четвертый биты порта Р2, с которых снимаются показания предельных значений температуры в сушильной камере; при Р2.2=1 температура достигла верхнего предельного значения (ВП); при Р2.4=1 температура достигла нижнего предельного значения (НП); при Р2.2=0 и Р2.4=0 температура находится в заданных допустимых пределах;
Р5.6 - четвертый бит порта Р5, с которого снимается и подается на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) непрерывный сигнал, характеризующий величину температуры в сушильной камере;
Р2.1 - первый бит порта Р2, на который подается сигнал на включение (логическая единица) или на выключение (логический ноль) нагревательного элемента;
Р2.5 - пятый бит порта Р2, на который подается сигнал на включение (логическая единица) или на выключение (логический ноль) вентилятора; Р2.0 - нулевой бит порта Р2, на который подается сигнал с канала широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для управления тиристором, который регулирует величину электрического тока, протекающего через нагревательный элемент.
Рис. 14.1
Задача № 1
Подключить нагревательный элемент к напряжению питания. Программа
BSET P2.1; запись в регистр данных порта Р2.1 единицы для ее
вывода из порта (включить)
BSET DP2.1; запись единицы в регистр направления (вывод)
Задача № 2
Если не включен вентилятор, то отключить нагревательный элемент от напряжения питания.
Граф-схема алгоритма программы представлена на рис.14.2.
По граф-схеме алгоритма составляется программа.
Программа
W: BCLR DP2.8; запись нуля в регистр направления (ввод)
BMOV R1.1 ,Р2.8; пересылка содержимого порта Р2.8 в R1.1
JNB R1.1,W; условный переход: если в первом бите порта R1 нет
единицы, то перейти по метке
BCLR Р2.1; запись в регистр данных порта Р2.1 нуля для вывода его из порта (отключение)
BSETD P2.1; запись в регистр направления единицы (вывод)
Рис. 14.2
Задача № 3
Если включен вентилятор и подано напряжение питания на
нагревательный элемент, то установить напряжение на нагревательном
элементе за счет широтно-импульсной модуляции, соответствующее индексу
модуляции 0,5 при частоте следования импульсов 100 Гц.
Граф-схема алгоритма программы представлена на рис. 14.3. По граф-схеме алгоритма составляется программа.
Программа
Q: BCLR DP2.10; запись нуля в регистр направления (ввод)
BMOV R1.1,Р2.10; пересылка содержимого порта Р2.10 в R1.1
BCLR DP2.8; запись нуля в регистр направления (ввод)
BMOV R2.1,Р2.8; пересылка содержимого порта Р2.8 в R2.1
BAND R1.1,R2.1; логическое умножение битов регистров R1.1 и
R2.1
JMPR CC_Z, Q; условный переход: если результат логического
умножения равен нулю, то перейти по метке (повторить контроль).
Расчет кода переполнения.
По формуле
находится коэффициент деления
Код переполнения в десятичной системе счисления будет равен
В шестнадцатеричной системе счисления код переполнения примет вид
B=9E57h.
Код индекса модуляции определится как
В шестнадцатеричной системе счисления код индекса модуляции буде M=30D4h.
Рис. 14.3
Занесение кода переполнения и кода индекса модуляции в регистр переполнения и регистр сравнения.
MOV R3,#9E57h;
MOV R4,#30D4h;
PUSH R3;
PUSH R4;
POP CC0;
POP TOREL;
Заполнение битовых полей регистра режима.
ССМ0=111, АСС0=0.
В этом примере все битовые поля остальных каналов ШИМ (1, 2 и 3) заполняются нулями. Тогда код режима работы будет иметь вид 0007h. Полученный код заносится в регистр режима
MOV CCM0,#0007h;
Заполняются битовые поля регистра управления специальным таймером (см. пример 7.1). Разница состоит в том, что в примере 7.1 коэффициент деления был 512, а в данном примере этот коэффициент равен 8. Поэтому код примет значение 0040h. Полученный код управления записывается в регистр управления специальным таймером
MOV T01CON,#0040h;
Задается направление работы порта
BSET DP2.0;
Задача № 4
Если температура в сушильной камере превысила 64° С, то включить вентилятор.
Граф-схема алгоритма программы представлена на рис. 14.4.
Рис. 14.4
По граф-схеме алгоритма составляется программа.
Число 64 в шестнадцатеричной системе счисления выразится как 0040h. Программа
MOV R5,#0040h; запись в R5 числа 64
MOV R10,#0005h; занесение номера линии 5 порта Р5 в регистр
конфигурации АЦП
PUSH R10;
POP ADCON;
Q: BSET ADST; включение АЦП
W: NOP;
JB ADBSY.W; ожидание окончания преобразования
PUSH ADDAT;
POP R0; помещение результата в R0
AND R0,#0FFFh;
CMP R0,R5; сравнение температур
JMPR CC_ULE,Q; если разность R0-R5 меньше или равна нулю, то
перейти по метке
BCLR P2.5; занесение нуля в бит 5 порта Р2 (выключить)
BSET DP2.5; запись в регистр направления единицы (вывод)
Задача № 5
Если температура в покрасочной камере либо превысила верхний
допустимый предел, либо стала меньше нижнего допустимого предела, то с
промежутком времени в 10 с включить вентилятор.
Граф-схема алгоритма программы представлена на рис. 14.5. По графсхеме алгоритма составляется программа.
Программа
ST: BCLR DP2.2; запись нуля в регистр направления (ввод)
BMOV R3.1,P2.2; пересылка содержимого порта Р2.2 в R3.1
BCLR DP2.4; запись нуля в регистр направления (ввод)
BMOV R2.2,P2.4; пересылка содержимого порта Р2.4 в R2.2
BOR R3.1 R2.2; логическое сложение битов регистров R3.1 и R2.2
JMPR CC_Z,ST; условный переход: если результат логического
сложения равен нулю, то перейти по метке (повторить контроль)
MOV R12,#000Ah;
Расчет кода выдержки времени. Предварительно определяется
коэффициент деления из условия
При Т=1с условие примет вид kd>308,18. Ближайшее большее значение коэффициента деления равно kd=512. Тогда в десятичной системе счисления код выдержки времени будет равен
Рис. 14.5
В двоичной системе счисления код выдержки времени примет вид 37768 16384 8192 4096 2048 1024 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0
В шестнадцатеричной системе счисления код выдержки времени примет
вид
А=6768h.
Код выдержки времени заносится в один из регистров общего назначения. Регистр общего назначения выбирается произвольно. KL: MOV R7,#6768h;
Производится пересылка содержимого R7 в регистр данных через стек. Рабочим таймером выбирается Т2.
PUSH R7;
POP T2;
Заполняются битовые поля регистра управления T2CON в соответствии с выбранным режимом работы таймера, и формируется код, который должен быть занесен в регистр управления.
T2I=110 - коэффициент деления в делителе частоты 512;
Т2М=000 - таймер работает от внутреннего генератора;
T2R=1 - таймер включен;
T2UD=0, T2UDE=0 - суммирование в счетчике тактовых импульсов;
Т2ОЕ=0 - выход переполнения отключен;
Т2ОТL=0 - счетчик не переполнен.
В соответствии с данным режимом работы таймера в регистр управления необходимо записать код в двоичной системе счисления вида
0000 0000 0100 0110
или в шестнадцатеричной системе счисления
0046h.
Код режима работы таймера заносится в регистр управления.
MOV T2CON,#0046h;
Установка программы на ожидание окончания выдержки времени (появление единицы в T2IR).
W: NOP; пустой шаг - некоторая задержка времени в выполнении программы
JNB T2IR,W; условный переход: если в T2IR нет единицы, то перейти
по метке
MOV T2CON,#0000h; выключение таймера
BCLR T2IR; установка триггера T2IR в ноль
SUB R12,#0001h; вычесть из числа 10 единицу
JMPR CC_NZ,KL; если не выполнены все 10 циклов, то перейти по
метке
BCLR P2.5; запись нуля в регистр данных (выключение)
BSET DP2.5; запись единицы в регистр направления (вывод)
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бродин В.Б., Шагурин М.И. Микроконтроллеры, архитектура, программирование, интерфейс: Справочник. М.: Изд-во ЭКОМ, 1999.398 с.
2. Ремизевич Т.В. Микроконтроллеры для встраиваемых приложений: от общих подходов - к семействам НС05 и НС08 фирмы Motorola. М.: Изд-во ДОДЭКА, 2000.272 с.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)-6,40
Канал широтно-импульсной модуляции (канал ШИМ)-6, 33
Код выдержки времени-28
Код индекса модуляции-34
Код переполнения-35
Комментарии-13
Метка-12
Микроконтроллер (МК)-4
Мнемокод-12
Операнды-12
Основной интерфейс-44
Полноэкранный отладчик-42
Таймеры-6, 27
Центральный процессор (ЦП)-5, 7
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МК ТИПА 80С16х ФИРМЫ SIEMENS
|
|
Тип МК | ||||||
|
Характеристики МК |
МО161-Х |
3 £ ся и |
М164-Х |
н о § § |
X г~- *£> § |
S чэ а |
S m t~- чэ |
|
Тип ЦП |
С1610 |
С166 |
С164 |
С167 |
С167 |
С167 |
С167 |
|
Время выполнения команды (нс) |
250 |
200 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
Объем ОЗУ (Кбайт) |
128 |
128 |
256 |
256 |
256 |
256 |
256 |
|
Объем ПЗУ (Кбайт) |
128 |
128 |
256 |
256 |
256 |
256 |
256 |
|
Время выполнения команды умножения (не) 16x16 с результатом 32 бит |
625 |
625 |
500 |
500 |
500 |
500 |
500 |
|
Количество уровней прерывания |
20 |
32 |
32 |
56 |
56 |
56 |
56 |
|
Каналы АЦП: количество время преобразования (мкс) входное напряжение (В) |
- |
10 +5 |
8 10 4-5 |
16 10 +5 |
16 10 +5 |
16 10 +5 |
16 10 +5 |
|
Общее количество линий портов ввода/вывода |
23 |
46 |
34 |
63 |
63 |
74 |
88 |
|
Количество универсальных таймеров |
5 |
5 |
7 |
9 |
9 |
9 |
9 |
|
Последовательный канал RS232 |
1 |
2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
САN-контроллер |
— |
— |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
|
Супервизор питания |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
Часовой таймер |
_ |
+ |
— |
+ |
— |
+ |
+ |
|
Программатор |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
Интерактивная отладка на плате программ через RS232 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
Напряжение питания (В) |
+5 |
+5 |
+5 |
+5 |
+5 |
+5 |
+5 |
|
Потребляемая мощность (Вт) |
0,1 |
0,4 |
1,15 |
0,4 |
0,5 |
1,0 |
2,0 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПОРТЫ МК ТИПА 80С167 ФИРМЫ SIEMENS
|
Наименование порта |
Назначение битов порта |
Обозначение битов порта |
Вводимая или выводимая информация |
|
Шина данных Р0
|
Ввод/вывод команд и массивов данных |
Р0.0 |
AD0 |
|
Р0.1 |
ADI | ||
|
Р0.2 |
AD2 | ||
|
Р0.З |
AD3 | ||
|
Р0.4 |
AD4 | ||
|
Р0.5 |
AD5 | ||
|
Р0.6 |
AD6 | ||
|
Р0.7 |
AD7 | ||
|
Р0.8 |
AD8 | ||
|
Р0.9 |
AD9 | ||
|
Р0.10 |
AD10 | ||
|
P0.ll |
AD11 | ||
|
Р0.12 |
AD12 | ||
|
Р0.13 |
AD13 | ||
|
Р0.14 |
AD14 | ||
|
Р0.15 |
AD15 | ||
|
Шина адреса P1
|
Вывод адресов ячеек памяти |
Р1.0 |
А0 |
|
Р1.1 |
А1 | ||
|
Р1.2 |
А2 | ||
|
Р1.3 |
A3 | ||
|
Р1.4 |
А4 | ||
|
Р1.5 |
А5 | ||
|
Р1.6 |
Аб | ||
|
Р1.7 |
А7 | ||
|
Р1.8 |
А8 | ||
|
Р1.9 |
А9 | ||
|
Р1.10 |
А10 | ||
|
Р1.11 |
All | ||
|
Вывод адресов ячеек памяти и выход блока 2 захват/сравнение |
Р1.12 |
А12/СС24 | |
|
Р1.13 |
А13/СС25 | ||
|
Р1.14 |
А14/СС26 | ||
|
Р1.15 |
А15/СС27 | ||
|
Порт ввода/вывода цифровой информации Р2
|
или входы/выходы блока 1 захват/сравнение |
Р2.0 |
СС0IO |
|
Р2.1 |
СС1IO | ||
|
Р2.2 |
СС2IO | ||
|
Р2.3 |
СС3IO | ||
|
Р2.4 |
CC4IO | ||
|
Р2.5 |
СС5IO | ||
|
Р2.6 |
СС6IO | ||
|
Р2.7 |
СС7IO | ||
|
или входы прерываний или входы/выходы блока 1 захват/сравнение |
Р2.8 |
CC8IO/EX0IN | |
|
Р2.9 |
CC9IO/EX1IN | ||
|
Р2.10 |
СС10IO/ЕХ2IN | ||
|
P2.ll |
СС11IO/ЕХ3IN | ||
|
Р2.12 |
CC12IO/EX4IN | ||
|
Р2.13 |
CC13IO/EX5IN | ||
|
Р2.14 |
CC14IO/EX6IN | ||
|
Р2.15 |
CC15IO/EX7IN | ||
|
Порт ввода/вывода цифровой информации Р3
|
или входы/выходы блока 1 таймеров |
Р3.0 |
T0IN |
|
Р3.1 |
T6OUT | ||
|
Р3.2 |
САРМ | ||
|
РЗ.З |
T3OUT | ||
|
Р3.4 |
T3EUD | ||
|
РЗ.З |
T4IN | ||
|
Р3.6 |
T3IN | ||
|
Р3.7 |
T2IN | ||
|
или синхронный последовательный порт |
Р3.8 |
MRST | |
|
Р3.9 |
MRST | ||
|
или асинхронный последовательный порт |
Р3.10 |
не используется | |
|
P3.ll |
не используется | ||
|
Р3.12 |
не используется | ||
|
Р3.13 |
| ||
|
Р3.14 |
не используется | ||
|
Р3.15 |
| ||
|
Порт ввода информации Р5
|
или входы АЦП |
Р5.0 |
AN0 |
|
Р5.1 |
AN1 | ||
|
Р5.2 |
AN2 | ||
|
Р5.3 |
AN3 | ||
|
Р5.4 |
AN4 | ||
|
Р5.5 |
ANS | ||
|
Р5.6 |
AN6 | ||
|
Р5.7 |
AN7 | ||
|
Р5.8 |
AN8 | ||
|
Р5.9 |
AN9 | ||
|
или входы блока 1 таймеров |
Р5.10 |
AN10/T6EU | |
|
P5.ll |
AN11/T5EU | ||
|
Р5.12 |
AN12/T6IN | ||
|
Р5.13 |
AN13/T5IN | ||
|
Р5.14 |
AN14/T4EU | ||
|
Р5.15 |
AN15/T2EU | ||
|
Порт ввода/вывода информации Р7
|
или выходы каналов ШИМ |
Р7.0 |
POUT0 |
|
Р7.1 |
POUT1 | ||
|
Р7.2 |
POUT2 | ||
|
Р7.3 |
POUT3 | ||
|
или входы/вькоды блока 2 захват/сравнение |
Р7.4 |
СС28IO | |
|
Р7.5 |
СС29IO | ||
|
Р7.6 |
СС30IO | ||
|
Р7.7 |
СС31IO | ||
|
Порт ввода/вывода информации Р8
|
или входы/выходы блока 2 захват/сравнение |
Р8.0 |
СС16IO |
|
Р8.1 |
CC17IO | ||
|
Р8.2 |
СС18IO | ||
|
Р8.3 |
СС19IO | ||
|
Р8.4 |
СС20IO | ||
|
Р8.5 |
СС21IO | ||
|
Р8.6 |
СС22IO | ||
|
Р8.7 |
СС23IO |