48326 (Проект электронных весов с микропроцессорным управлением), страница 2

Данный микроконтроллер не подходит, т.к. не обладает АЦП.

Рассмотрим микроконтроллер 5.0.4.8XC51GB, имеющий следующие характеристики (согласно [9]):

ПЗУ – нет,

Напряжение питания - 5 В,

Порты ввода/вывода - 6,

Рабочая частота - 12 МГц,

16-разрядный таймер – 3

АЦП – 8-разрядов,

UART – 2;

Данный микроконтроллер не подходит, т.к. обладает 8-разрядным АЦП.

Рассмотрим микроконтроллер AT89C5AC2, имеющий следующие характеристики (согласно [11]):

ПЗУ – 32 Кб,

Напряжение питания - 3-5,5 В,

Порты ввода/вывода - 5,

Рабочая частота – 20 либо 40 МГц,

16-разрядный таймер – 3

АЦП – 10 разрядов,

UART – 1;

Рис. 10. Блок-схема микроконтроллера AT89C5AC2

Данный микроконтроллер подходит по всем критериям. Помимо вышеперечисленных характеристик AT89C5AC2 обладает:

ОЗУ 256 байт на кристалле,

PCA – Программируемый массив счётчиков,

Диапазон рабочих температур -40 – 85 °С.

3 Формирование принципиальной электрической схемы

На принципиальной электрической схеме должны быть отражены все электрические связи, т.е. датчика с микроконтроллером, микроконтроллера с индикатором, источника питания с датчиком и микроконтроллером. Также должна быть отражена кнопка “Reset”, сбрасывающая микроконтроллер.

Список выводов датчика давления:

Табл. 1. Распиновка датчика давления

Вывод Vcc подсоединим к источнику питания, +Vout к 7 каналу АЦП, -Vout к контакту VAGND АЦП, Gnd к “земле”.

Список выводов микроконтроллера:

Табл. 2. Распиновка микроконтроллера

К выводу опорного напряжения VAREF (это будет максимальное значение входного напряжения, т.е. “111111111b”) подключим 5 В.

К выводу напряжения питания Vcc подключим также 5 В.

К выводам XTAL1, XTAL2 подключим кварцевый резонатор, частотой 20 МГц.

Вывод Gnd подключим к “земле”.

На схеме присутствует кнопка “Reset”, сбрасывающая микроконтроллер (выполнение программы начинается сначала), это необходимо в случае зацикливания программы или какого-нибудь другого сбоя.

К порту P0 подключим 2-й разряд индикатора (сотни), сегменты с “a” по “g” (см. рис. 5). Если на соответствующем выводе P0 “единица”, то сегмент светится, если “ноль”, то нет.

К порту P1 подключим 1-й разряд индикатора (десятки), сегменты с “a” по “g” (см. рис. 5). Если на соответствующем выводе P1 “единица”, то сегмент светится, если “ноль”, то нет.

К порту P2 подключим 0-й разряд индикатора (единицы), сегменты с “a” по “g” (см. рис. 5). Если на соответствующем выводе P2 “единица”, то сегмент светится, если “ноль”, то нет. К выводу P2.7 вход десятичной точки 0-го разряда.

К порту P3 подключим -1-й разряд индикатора (десятые), сегменты с “a” по “g” (см. рис. 5). Если на соответствующем выводе P0 “единица”, то сегмент светится, если “ноль”, то нет.

Рис. 11. Схема электрическая принципиальная

Теперь рассмотрим индикатор:

Табл. 3. Распиновка индикатора

4. Разработка алгоритма

Алгоритм работы электронных весов должен быть следующим:

Подготовка АЦП – настройка АЦП (номер канала AN1..AN7, режим работы: стандартный или точный, прерывания), старт преобразования.

Считывание данных с АЦП. Преобразованное число хранится в регистрах ADDH и ADDL (старший и младший байты соответственно)

Преобразование кода младшего разряда в код семисегментного индикатора. Так как по техническому заданию необходимо обеспечить точность 0,5 кг., младший разряд (десятые) будет принимать значения “0” или “5”. Код, который нужно преобразовать находится в двух младших разрядах ADDL.

Вывод младшего разряда. Выводим преобразованное число на порт P3, т.е. на -1-й разряд индикатора.

Преобразование кода остальных разрядов в двоично-десятичный код. То есть преобразование двоичного восьмиразрядного числа в двоично-десятичное (число, в котором каждая десятичная цифра представлена четырьмя битами).

Преобразование кода остальных разрядов в код семисегментного индикатора. Каждая цифра двоично-десятичного должна быть представлена семиразрядным эквивалентом, для последующего вывода на индикатор.

Вывод остальных разрядов. Вывод 2-го, 1-го и 0-го разрядов на индикатор.

Переход на пункт 4.2 и повторение алгоритма.

Блок-схема алгоритма имеет следующий вид:

Рис. 12. Блок-схема алгоритма

5. Построение программы

Настройка АЦП заключается в записи данных в соответствующие регистры (согласно [11]). Регистр ADCF (конфигурация АЦП):

Табл. 4. Регистр ADCF

В данном регистре установим бит 7, т.к. будем использовать P1.7 в качестве входа АЦП.

Регистр IEN0 (регистр прерываний):

Табл.5 Регистр IEN0

В данном регистре установим бит 7, разрешив этим самым все прерывания.

Регистр IEN1 (регистр прерываний):

Табл.6 Регистр IEN1

В данном регистре установим бит 1, разрешив этим самым прерывание от АЦП.

Регистр ADCON (регистр управления АЦП):

Табл.6 Регистр ADCON

В данном регистре будем задавать 7-й аналоговый вход (SCH2=”1”, SCH1=”1”, SCH0=”1”). Далее нужно перевести контроллер в режим псевдо холостого хода PSIDLE=”1”(это необходимо для более точного преобразования, уменьшаются шумы) и начать преобразование ADSST=”1”.

После завершения преобразования сработает прерывание от АЦП и контроллер выйдет из режима холостого хода, и нужно будет переписать преобразованное число из регистров ADDH и ADDL в регистры R2 и R1.