Радиоэлектроника

Разработка часов на микроконтроллере PIC16F84

                Министерство образования Российской Федерации
          Северокавказский Государственный Технический Университет

                   Кафедра электроники и микроэлектроники



                              КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ



     По предмету :    Микропроцессорные системы управления и диагностики


         На тему "Разработка часов  на микроконтроллере PIC16F84  "



                                                  Выполнил:  студент 5 курса


                                                              группы УПЭ-991


                                                               Козидубов Е.Н

                                                       Принял:   Якушев В.М.



                               Ставрополь 2002

                                   Задание


      Разработать  часы  реального  времени  на  микроконтроллере  PIC16F84,
программное обеспечения  для него на языке  ассемблер,  рассмотреть  вопросы
программирования микроконтроллера.


Напряжение пипания устройства                                 5В  +/-1В
Частота тактового генератора МК                                   4 Мгц
Количество отображаемых цифр на идикаторе                              4
Количество кнопок управления                                     2
Единицы измерения времени                                           Часы
                                                               Минуты
                                                                  Секунды


                                 Содержание


Введение
1.Разработка структурной схемы устройства
2.Выбор элементной базы
3.Разработка схемы электрической принципиальной
4.Разработка программного обеспечения
5.Программирование микроконтроллера
Заключение
Список литературы

                                  Введение

Последние   годы   отмечены   массовым   наполнением   рынка    всевозможной
автоматизированной  аппаратурой  самого  различного   назначения   и   самой
различной сложности  от  пластиковой  платежной  карточки  до  холодильника,
автомобиля  и  сложнейших   установок.   Это   стало   возможным   благодаря
микроконтроллерам   (МК)    Микроконтроллеры    входят    во    все    сферы
жизнедеятельности человека, их насыщенность  в  нашем  окружении  растет  из
года в год. То  что  казалось  нам   5  лет  назад  сказкой   сейчас  вполне
возможно   благодаря   стремительному   развитию   технологии   производства
электронных компонентов. Да пять лет назад мы уже знали про  суперкомпьютеры
суперпроцессоры суперАЦП и т.д. Ну а что же сейчас а  сейчас  "ВСЕ  В  ОДНОМ
КОРПУСЕ" и это жестокая  правда.  Раньше  ,  изобретателю  электронных  схем
приходилось иметь дело  с  "кучей"  электронных  компонентов  ,  размещая  с
огромным трудом все на печатной плате размером метр на метр и при  испытании
кипятить чайник на тойже плате (это про расходуемую энергию), в  наше  время
разработчику электронной аппаратуры  не  грозят  выше  указанные  сложности,
точнее  чем  больше  денег  тем  меньше  сложностей.  Но  появляются   новые
неудобства информационного  общества такие как :
Фирмы  производящие  микроконтроллеры  ATMEL,INTEL,ZILOG,MICROCHIP,   "и   с
радостью  для  патриотов"  АНГСТРЕМ,  scenix,   кажется   можно   продолжать
бесконечно. Каждая из перечисленных фирм  кроме  АНГСТРЕМ  имеет  более  100
видов различных по назначению микроконтроллеров,  а  каждый  микроконтроллер
не менее 200 страниц технических описаний и характеристик плюс  к  этому  на
английском языке, кроме АНГСТРЕМ. Выбери свой девиз современного общества.
Средства разработки программного обеспечения для микроконтроллеров у  каждой
фирмы свое, а что касается языков программирования конечно  ассемблер  самый
старый, добрый, всем понятный, ну а что через год перечислим некоторые,  "C,
PASCAL,  JAVA,   DELPHI,C++,   +TURBO,+VISUAL"   опять    можно   продолжать
бесконечно.
      Вернемся к теме "в одном корпусе" раньше  К155ХХ   50  штук  а  сейчас
PIC16F84 и просто в подарок ПЗУ, ОЗУ, таймер, система прерываний, аналогово-
цифравой преобразователь, встроенный генератор, корпус с 20 ножками и т.д.
      Ну хватит о грустном за работу!
       В  данной  проекте  будет  разработано  устройство   на   современном
микроконтроллере,  написана   программа   и   рассмотрены   инструментальные
средства.   Также будит применены знания полученные на занятиях.



                  1.Разработка структурной схемы устройства


      Структурная схема электронных часов на  микропроцессоре  приведена  на
рисунке  1.  Она  состоит  из  4   основных   блоков.   Тактовый   генератор
предназначен для  генерации  прямоугольных  импульсов  частотой  4  Мгц  для
тактирования микропроцессора и программируемого таймера . Микропроцес-



Рисунок 1. Структурная схема устройства

сорный  блок   состоит  из  микропроцессора,  постоянного   и   оперативного
запоминающего устройств  предназначен для управления всеми  другими  блоками
часов.  Он  осуществляет  обработку  прерывания   полученного   от   таймера
предварительно делает его  установку  на  нужное  значение,  готовит  данные
полученные от таймера,  выводит значение на индикатор и  считывает  значение
с клавиатуры. Контроллер клавиатуры и дисплея   предназначен для  дешифрации
значений полученных от микропроцессора и усиления  сигналов  для  индикатора
также  осуществляет  предварительную  обработку   сигналов   полученных   от
клавиатуры. Дисплей предназначен для вывода реального времени в  графическом
виде понятном для человека. Клавиатура электронных часов  служит  для  ввода
управляющих  сигналов  таких  как  установка  режима  индикации  дисплея   и
установка времени.


                           2.Выбор элементной базы


      Данное устройство может  быть  выполнено  на  разной  элементной  базе
включая  микросхемы  серии  155,176,561  также  различные  микропроцессорные
комплекты 580,1816,1830 и  на специализированных  микросхемах например  1901
что предпочтительней с экономической точки зрения т.к  в  их  состав  входят
контроллер клавиатуры и дисплея тактовый генератор,  устройство  управления,
таймер и многое другое необходимое для электронных часов. В данной работе  в
учебных целях это устройство будет  разработано  на  микроконтроллере  фирмы
Microchip.inc.
      PIC16F84 относится  к  семейству  КМОП  микроконтроллеров.  Отличается
тем, что имеет внутреннее 1K x 14 бит EEPROM для программ, 8-битовые  данные
и 64байт EEPROM памяти данных.  При  этом  отличаются  низкой  стоимостью  и
высокой производительностью. Все команды состоят из  одного  слова  (14  бит
шириной) и исполняются за один цикл  (400  нс  при  10  МГц),  кроме  команд
перехода,  которые  выполняются  за  два  цикла  (800  нс).  PIC16F84  имеет
прерывание,  срабатывающее  от   четырех   источников,   и   восьмиуровневый
аппаратный стек. Периферия включает в  себя  8-битный  таймер/счетчик  с  8-
битным программируемым предварительным делителем  (фактически  16  -  битный
таймер)  и  13  линий  двунаправленного  ввода/вывода.  Высокая  нагрузочная
способность (25 мА макс. втекающий ток, 20 мА макс.  вытекающий  ток)  линий
ввода/вывода упрощают внешние  драйверы  и,  тем  самым,  уменьшается  общая
стоимость системы. Разработки на базе контроллеров  PIC16F84  поддерживается
ассемблером,  программным  симулятором,  внутрисхемным  эмулятором   (только
фирмы Microchip) и программатором.

Серия  PIC16F84  подходит  для   широкого   спектра   приложений   от   схем
высокоскоростного управления автомобильными и электрическими двигателями  до
экономичных удаленных приемопередатчиков, показывающих  приборов  и  связных
процессоров. Наличие  ПЗУ  позволяет  подстраивать  параметры  в  прикладных
программах  (коды  передатчика,  скорости  двигателя,  частоты  приемника  и
т.д.). Малые размеры корпусов, как для обычного, так  и  для  поверхностного
монтажа,  делает  эту  серию  микроконтроллеров  пригодной  для  портативных
приложений.   Низкая   цена,   экономичность,    быстродействие,    простота
использования и гибкость ввода/вывода делает PIC16F84  привлекательным  даже
в  тех  областях,  где  ранее  не  применялись  микроконтроллеры.  Например,
таймеры, замена жесткой логики в  больших  системах,  сопроцессоры.  Cледует
добавить, что встроенный автомат программирования EEPROM кристалла  PIC16F84
позволяет легко подстраивать программу и данные  под  конкретные  требования
даже после завершения ассемблирования и тестирования. Эта возможность  может
быть использована как для тиражирования, так и для  занесения  калибровочных
данных уже после окончательного тестирования.
      Структурная схема микроконтроллера приведена на рисунке 2.



[pic]

Рисунок 2. Структурная схема микроконтроллера PIC16F84

Архитектура основана на концепции  раздельных  шин  и  областей  памяти  для
данных и для команд (Гарвардская архитектура). Шина данных и  память  данных
(ОЗУ) - имеют ширину 8 бит, а программная шина и  программная  память  (ПЗУ)
имеют ширину  14  бит.  Такая  концепция  обеспечивает  простую,  но  мощную
систему команд, разработанную  так,  что  битовые,  байтовые  и  регистровые
операции работают с высокой скоростью и с  перекрытием  по  времени  выборок
команд  и  циклов  выполнения.  14-  битовая   ширина   программной   памяти
обеспечивает  выборку  14-битовой  команды  в  один  цикл.   Двухступенчатый
конвейер  обеспечивает  одновременную  выборку  и  исполнение  команды.  Все
команды выполняются за один цикл, исключая  команды  переходов.  В  PIC16F84
программная  память  объемом  1К  х   14   расположена   внутри   кристалла.
Исполняемая программа может находиться только во встроенном ПЗУ.

      Условно графическое обозначение микроконтроллера приведено на  рисунке
3.


Программный  код,  который  записан  в  кристалл,  может  быть  защищен   от
считывания при помощи установки бита защиты  (CP)  в  слове  конфигурации  в
ноль. Содержимое программы не может быть прочитано  так,  что  с  ним  можно
было бы работать. Кроме  того,  при  установленном  бите  защиты  становится
невозможным изменять программу.  То-же  относится  и  к  содержимому  памяти
данных EEPROM.

Если установлена защита, то бит CP можно стереть только вместе с  содержимым
кристалла. Сначала будет стерта EEPROM программная память и память данных  и
в последнюю очередь бит защиты кода CP.
      Кристалл PIC16C84 имеет четыре слова, расположенные по адресу  (2000h-
2003h)  Они  предназначены  для  хранения   идентификационного   кода   (ID)
пользователя,  контрольной  суммы  или  другой  информации.  Как   и   слово
конфигурации, они  могут  быть  прочитаны  или  записаны  только  с  помощью
программатора. Доступа по программе к ним нет.

Если  кристалл  защищен,   пользователю   рекомендуется   использовать   для
идентификации только младшие семь бит каждого ID  слова,  а  в  старший  бит
записывать `0`. Тогда ID слова  можно  будет  прочитать  даже  в  защищенном
варианте.
      Вход в режим SLEEP осуществляется командой  SLEEP.  По  этой  команде,
если WDT разрешен, то он сбрасывается и начинает счет времени,  бит  "PD"  в
регистре статуса (f3) сбрасывается, бит "TO" устанавливается,  а  встроенный
генератор выключается. Порты ввода/вывода сохраняют состояние,  которое  они
имели до входа в  режим  SLEEP.  Для  снижения  потребляемого  тока  в  этом
режиме, ножки на вывод должны иметь такие значения, чтобы  не  протекал  ток
между кристаллом и внешними цепями. Ножки  на  ввод  должны  быть  соединены
внешними резисторами с высоким или  низким  уровнем,  чтобы  избежать  токов
переключения, вызываемых плавающими высокоомными входами. То же и про  RTCC.
Ножка /MCLR должна быть под напряжением Vihmc.



|Обозн|Нормальный режим                               |Режим записи |
|ачени|                                               |EEPROM       |
|е    |                                               |             |
|RA0 -|Двунаправленные линии ввода/вывода.Входные     |-            |
|RA3  |уровни ТТЛ.                                    |             |
|RA4/R|Вход через триггер Шмитта. Ножка порта         |-            |
|TCC  |ввода/вывода с открытым стоком или вход частоты|             |
|     |для таймера/счетчика RTCC                      |             |
|RB0/I|Двунаправленная линия порта ввода/вывода или   |-            |
|NT   |внешний вход прерывания. Уровни ТТЛ.           |             |
|RB1 -|Двунаправленные линии ввода/вывода. Уровни ТТЛ.|-            |
|RB5  |                                               |             |
|RB6  |Двунаправленные линии ввода/вывода. Уровни ТТЛ.|Вход тактовой|
|     |                                               |частоты для  |
|     |                                               |EEPROM       |
|RB7  |Двунаправленные линии ввода/вывода. Уровни ТТЛ.|Вход/выход   |
|     |                                               |EEPROM       |
|     |                                               |данных.      |
|/MCLR|Низкий уровень на этом входе генерирует сигнал |Для режима   |
|/Vpp/|сброса для контроллера. Активный низкий. Сброс |EEPROM -     |
|     |контроллера.                                   |подать Vpp.  |
|OSC1 |Для подключения кварца, RC или вход внешней    |-            |
|/CLKI|тактовой частоты.                              |             |
|N    |                                               |             |
|OSC2 |Генератор, выход тактовой частоты в режиме RC  |-            |
|/CLKO|генератора, в остальных случаях - для          |             |
|UT   |подкл.кварц                                    |             |
|Vdd  |Напряжение питания                             |Напряжение   |
|     |                                               |питания      |
|Vss  |Общий(земля)                                   |Общий(земля) |



Выход параметров за данные пределы может привести к повреждению  микросхемы.
Работа кристалла на предельно допустимых  значениях  в  течение  длительного
времени повлияет на его надежность.
|Интервал рабочих температур                           |-55 ... +125С|
|Температура хранения                                  |-65 ... +150С|
|Напряжение на любой ножке относительно Vss (земли)    |-0.6...Vdd   |
|(исключая Vdd и /MCLR)                                |+0.6 В       |
|Напряжение Vdd относительно Vss                       |0 ... +7.5 В |
|Напряжение на /MCLR относительно Vss                  |0...+14 В    |
|                                                      |(Прим.2)     |
|Общая рассеиваемая мощность                           |800 мВт      |
|                                                      |(Прим.1)     |
|Макс. ток в ножку Vss                                 |150 мА       |
|Макс. ток в ножку Vdd                                 |100 мА       |
|Макс. ток в любую ножку ввода                         |+- 500 мкА   |
|Макс. втекающий ток (любая ножка Вывода)              |25 мА        |
|Макс. вытекающий ток (любая ножка Вывода)             |20 мА        |
|Макс. сумарный вытекающий ток для всех ножек порта_А  |80 мА        |
|Макс. сумарный вытекающий ток для всех ножек порта_В  |50 мА        |
|Макс. сумарный втекающий ток для всех ножек порта_А   |50 мА        |
|Макс. сумарный втекающий ток для всех ножек порта_В   |100 мА       |

Область ОЗУ организована как 128 х  8.  К  ячейкам  ОЗУ  можно  адресоваться
прямо или косвенно, через регистр указатель FSR (04h).

Это также относится и к EEPROM памяти данных-констант.
      В регистре статуса (03h) есть биты выбора страниц,  которые  позволяют
обращаться к четырем страницам будущих модификаций этого  кристалла.  Однако
для PIC16F84 память данных существует  только  до  адреса  02Fh.  Первые  12
адресов  используются  для  размещения  регистров  специального  назначения.
Регистры с адресами 0Ch-2Fh могут быть  использованы,  как  регистры  общего
назначения, которые представляют собой статическое ОЗУ.  Некоторые  регистры
специального  назначения  продублированы  на  обеих  страницах,  а  некотрые
расположены на  странице  1  отдельно.  Когда  установлена  страница  1,  то
обращение к адресам 8Ch-AFh фактически  адресует  страницу  0.  К  регистрам
можно адресоваться прямо или косвенно. В обоих случаях можно  адресовать  до
512 регистров.
      Watchdog таймер представляет собой  полностью  независимый  встроенный
RC генератор, который не требует никаких внешних цепей. Он  будет  работать,
даже если основной генератор  остановлен,  как  это  бывает  при  исполнении
команды SLEEP. Таймер вырабатывает сигнал сброса.  Выработка  таких  сбросов
может быть запрещена путем записи нуля в специальный бит конфигурации  WDTE.
Эту операцию производят на этапе программирования  микросхем.

      Номинальная  выдержка  WDT  составляет  18   мс   (без   использования
делителя). Она зависит от температуры, напряжения питания,  от  особенностей
типов микросхем. Если требуются  большие  задержки,  то  к  WDT  может  быть
подключен встроенный делитель с  коэффициентом  деления  до  1:128;  который
программируется путем записи в регистр OPTION. Здесь могут быть  реализованы
выдержки до 2.5 секунд.

Команды "CLRWDT" и "SLEEP" обнуляют WDT и  делитель,  если  он  подключен  к
WDT. Это запускает выдержку времени сначала  и  предотвращает  на  некоторое
время выработку сигнала сброс. Если сигнал сброса от WDT все  же  произошел,
то одновременно обнуляется бит "TO" в регистре статуса (f3).  В  приложениях
с  высоким  уровнем  помех,  содержимое  регистра  OPTION  подвержено  сбою.
Поэтому регистр OPTION должен обновляться через равные  промежутки  времени.
Следует   учесть,   что    наихудшей    комбинацией    является:    Vdd=min,
температура=max и max коэффициент деления делителя,- это  приводит  к  самой
большой выдержке времени, она может достигать нескольких секунд.
      Также в  устройстве  будет  использован  цифро-буквенный  индикатор  с
высотой цифр 7,5 мм из семи сегментов  с  децимальной  точкой  АЛС324А,  его
графическое изображение приведено на рисунке 4.



               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



      LIST    p=16F84A       ; указатель процессора
include 
      org   0x00       ; Вектор сброса
Goto  Start
;***************************************************************
      org   004        ;Начало процедуры обработки прерывания
      movwf temp  ; Сохранение рабочего регистра W в регистре temp
      clrwdt                 ;Очистка сторожевого таймера для
предотврашения
      call  Int1       ; сброса процессора каждый 18мс
      movlw   b'10100000'    ; Разрешаем  прерывания от таймера
      movwf   INTCON         ;
      movf  temp,w           ;Востанавливаем значение рабочего регистра
      clrwdt                      ;Очистка сторожевого таймера
      return                      ;Выход из процедуры обработки прерывания

;****************************************************************
org   0x10
segment          ; Таблица преобразования DEC -> семисегментный код.
      CLRF   PCLATH
      ADDWF  PCL, F
      dt    07E, b'00001100', 0B6, 09E, 0CC, 0DA, 0FA, 00E, 0FE, 0DE
Data1 ;*************десятки
      CLRF   PCLATH
      ADDWF  PCL, F
               ;0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
      dt    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
      dt    1,1,1,1,1,1,1,1,1,1
      dt    2,2,2,2,2,2,2,2,2,2
      dt    3,3,3,3,3,3,3,3,3,3
      dt    4,4,4,4,4,4,4,4,4,4
      dt    5,5,5,5,5,5,5,5,5,5

Data2 ;***********единицы

      CLRF   PCLATH
      ADDWF  PCL, F
             ;0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
      dt    0,1,2,3,4,5,6,7,8,9   ;0
      dt    0,1,2,3,4,5,6,7,8,9   ;10
      dt    0,1,2,3,4,5,6,7,8,9   ;20
      dt    0,1,2,3,4,5,6,7,8,9   ;30
      dt    0,1,2,3,4,5,6,7,8,9   ;40
      dt    0,1,2,3,4,5,6,7,8,9   ;50
; Программные регистры:

skan1 equ   20   ;рег хранения RB1,2
clok1 equ   21   ; хранение часов
sek   equ   22   ;регистр хранения секунд
min   equ   23   ;регистр хранения минут
cl_k  equ   24

Dig_x       equ  25    ; Значение X0:00 для индикации.
Dig_y       equ  26    ; Значение 0X:00 для индикации.
Dig_z       equ  27    ; Значение 00:X0 для индикации.
Dig_exp          equ   28    ; Значение 00:0X для индикации.
cnt1        equ  29    ;переменная исп для задержки времени
cnt2        equ  2A    ;переменная исп для задержки времени
cnt_r       equ  2B    ;переменная исп для задержки времени
temp        equ  2C
clok2       equ  2D
temp1       equ  2E
n1          equ  2f
n2          equ  30
Start            ; Начальная инициализация.
      clrw
      bsf     STATUS,RP0     ; Обращение к банку 1.
      clrf    PORTA          ; Обнулить порт А.
      clrf    PORTB          ; Обнулить порт В.
      movlw   b'00010000'
      movwf   TRISA          ; RA0 - RA3 выходы, RA4 вход.
      movlw   b'00000001'
      movwf   TRISB          ; RB1 - RB7 выходы.RB0 вход
      movlw   b'00000101'    ;коэффициен предделителя 64
      movwf   OPTION_REG
      bcf     STATUS,RP0     ; Обращение к банку 0.
      movlw   b'10100000'
      movwf   INTCON
      clrf  min
      clrf  sek
      clrf  cl_k
      movlw 0
      movwf TMR0
      movlw 01         ; Для контроля дисплея
      movwf Dig_x
      movlw 02         ; загрузить во все регистры индикации 8.
      movwf Dig_y
      movlw 03
      movwf Dig_z
      movlw 04
      movwf Dig_exp
      movlw   .131
      movwf   clok1
      movwf   TMR0
      movlw   .1
      movwf   temp1
Start1                 ; Основной цикл программы.
      movlw   19       ; Установить счетчик циклов индикации.
      movwf   cnt_r
loop1   clrwdt
      call    refresh        ;индикаторы.
      decfsz  cnt_r, f
      goto    loop1
;***присвоение значения регистрам индикации в зависимости от режима
;индикации******
      clrwdt
      btfss temp1,0
      call  Temp_min
      btfsc temp1,0
      call  Temp_clk
;******присвоение значения регистрам индикации
      movf  n1,0
      call  Data1
      movwf Dig_x
      movf  n1,0
      call  Data2
      movwf Dig_y
      movf  n2,0
      call  Data1
      movwf Dig_z
      clrwdt
      movf  n2,0
      call  Data2
      movwf Dig_exp
      ;********клавишы установки режима индикации и времени*******
      call  Delay
      btfss PORTA,4    ;сканируем клавишу установки режима RA4 вывод 3
      incf  temp1,1          ;прибавляем к темпу 1
      btfss PORTB,0          ;клавиша установки времени RB0 вывод 6
      call  Min_clk
      goto  Start1
;************************************************************
Temp_min
      movf  min,0
      movwf n1
      movf  sek,0
      movwf n2
return
;************************************************************
Temp_clk
      movf  cl_k,0
      movwf n1
      movf  min,0
      movwf n2
return
;****************выбор прибавить минуты(0) или часы(1)***********
Min_clk
      clrwdt
      btfss temp1,0
      incf  min,1
      btfsc temp1,0
      incf  cl_k
;*******проверка 60 мин 24 часа*****************
      movf  min,0
      sublw .60
      btfsc STATUS,Z
      clrf  min
      movf  cl_k,0
      sublw .24
      btfsc STATUS,Z
      clrf  cl_k
      clrwdt
return
Sek   ;*****************деление на125
      movlw   .131           ;записываем 131 т.к 256-125=131
      movwf   clok1
      incfsz     sek
      movf  sek,0
      sublw .60
      btfsc STATUS,Z
      call  Min
      return

Min
      clrf  sek
      incfsz     min
      movf  min,0
      sublw .60
      btfsc STATUS,Z
      call  Clok
      retfie

Clok
      clrf  min
      incfsz     cl_k
      movf  cl_k,0
      sublw .24
      btfsc STATUS,Z
      clrf  cl_k
      retfie

Int1                         ;процедура обработки прерывания
      movlw       .131       ;записываем 131 т.к 256-125=131
      addwf      TMR0,1      ;256(максимальное значение таймера)
      incfsz           clok1      ;125(нужный коэффициен деления)
      return
      call       Sek
      return
;***********************Вывод на индикатор*************
refresh                ; Процедура сканирования индикации.
      movf    Dig_x, W ; Значение деситых.часов для индикации.
      call    segment  ; Преобразование DEC -> семисегментный код.
      movwf   PORTB    ; Вывод цифры на индикатор.
      bcf     PORTA, 0 ; Активизировать индикатор.
      call    Delay          ; Задержка времени для сканирования.
      bsf     PORTA, 0 ; Отключить индикатор.

      movf    Dig_y, W ; Значение ед.часов  для индикации.
      call     segment ; Преобразование DEC -> семисегментный код.
      movwf   PORTB    ; Вывод цифры на индикатор.
      bcf     PORTA,1  ; Активизировать индикатор.
      call    Delay          ; Задержка времени для сканирования.
      bsf     PORTA,1  ; Отключить индикатор.

      movf    Dig_z, W ; Значение десят.минут для индикации.
      call    segment; Преобразование DEC -> семисегментный код.
      movwf   PORTB    ; Вывод цифры на индикатор.
      bcf     PORTA,2  ; Активизировать индикатор.
      call    Delay          ; Задержка времени для сканирования.
      bsf     PORTA,2  ; Отключить индикатор.

      movf    Dig_exp, W     ; Значение ед.минут.
      call   segment; Преобразование DEC -> семисегментный код.
      movwf   PORTB    ; Вывод цифры на индикатор.
      bcf     PORTA,3  ; Активизировать индикатор.
      call    Delay          ; Задержка времени для сканирования.
      bsf     PORTA,3  ; Отключить индикатор.
      return
; ************************************************************
Delay                  ; Подпрограмма задержки времени
      clrwdt
      movlw   .5       ; для сканирования индикации.
      movwf   cnt1
nop
beta    movlw   .150
        movwf   cnt2
  Alfa      nop
      nop
decfsz  cnt2, f
      goto    Alfa
  nop
  nop
  decfsz  cnt1, f
        goto    beta
nop
return
; *******************************************************
end



                     5.Программирование микроконтроллера


|         Конструкция представляет из себя очень простое и дешевое       |
|устройство для программирования и последующего чтения внутренней памяти |
|PIC контроллеров типа PIC16C84 /83, PIC16F84 /83, PIC16CE625 /624/623. В|
|отличие от многих аналогичных конструкций, программатор допускает       |
|внутрисхемное программирование. При разработке за основу была взята     |
|схема , рекомендуемая фирмой "Microchip" .                              |
|Программатор питается от источника напряжением 12…13v с током до 100ma и|
|подключается к порту LPT1 персонального компьютера. Управляющая         |
|программа разрабатывалась для MS DOS, поэтому при работе в среде        |
|«Windows» для соблюдения необходимых временных соотношений при          |
|программировании ее необходимо запускать в режиме эмуляции MS DOS. Хотя |
|сама программа прекрасно работает и в оконном режиме, попытка           |
|программирования в этом случае ни к чему хорошему не приведет. Алгоритм |
|программирования большинства PIC контроллеров одинаков, поэтому не      |
|составит труда расширить их номенклатуру. Интерфейс программы прост и   |
|интуитивно понятен.                                                     |


      Схема электрическая принципиальная приведена на чертеже.Протокол
работы микросхемы при программировании рассмотрен в диаграммых на рисунке
9, вывод данных из микроконтроллера и рисунке 10 ввод данных в
микроконтроллер.


[pic]  PIC16F84  может  быть   запрограммирован   в   готовом   изделии   по
последовательному каналу. Это реализовано с  помощью  двух  линий  тактового
сигнала и данных, ка также трех других линий: питание  ,  земля,  напряжение
программирование . Это позволяет производить платы с  незапрограммированными
устройствами  и  программировать   микроконтроллер   непосредственно   перед
поставкой продукции. Это также позволяет снабжеть  устройство  самым  свежим
программным  обеспечением  или  настраивать  программное   обеспечение   для
кристалла.
      Устройство входит в режим программирования Удержанием  низкого  уровня
на выводах RB6, RB7 во время перехода сигнала на выводе MCLR/Vpp из  нижнего
уровня в высокий. После этого  RB6  становится  тактовым  сигналом,  а  RB7-
данными программирования.
      После  входа  в  режим  программирования  можно  послать  6-ти  битную
команду. В зависимостии от нее можно записать или считать 14-битные  данные.



[pic]


                                 Заключение

По полученному заданию была проделана работа в  полном  объеме,  разработаны
электронные  часы  на  микроконтроллере,   написана   программа   для   него
рассмотрены вопросы программирования МК. При выполнении  данной  работы  был
получен  ценный  опыт   разработки  подобных  устройств  получены  навыки  в
разработке  програм  на  языке  ассемблер  также  был   закреплены    знания
полученные на занятиях.



                              Список литературы

1. Радио №1 2001г. с.21 "Частотомер на PIC-контроллере"
2. Угрюмов  Е.П.  Цифровая  схемотехника.-СПб.:БХВ-Санкт-Петербург,2000.-528
с.: ил.
3. Микроконтроллеры. Выпуск 2:Однокристальные микроконтроллеры PIC12c5x,
PIC16x8x, PIC14000, M16C/61/62. Перевод с англ.Б.Я.. Прокопенко/ Под ред.Б.
Я. Прокопенко.- М.: ДОДЭКА, 2000.- 336 с.



                             Internet - Ресурсы

http://www.microchip.ru:8101/
http://www.paguo.ru/
http://www.disall.narod.ru/picpro.htm
http://www.chipnews.ru/html.cgi/arhiv/index.htm
Микроконтроллеры. Выпуск 2:
Однокристальные микроконтроллеры PIC12c5x, PIC16x8x, PIC14000,


-----------------------
Генератор тактовой частоты с кварцевой стабилизацией
4 Мгц

Микропроцессор-ный блок

Программируемый таймер

Контроллер клавиатуры и дисплея

Дисплей
4х1
   ХХ.ХХ

Клавиатура
2х1

[pic]

[pic]

[pic]





смотреть на рефераты похожие на "Разработка часов на микроконтроллере PIC16F84"