Krmiljenje kegljišča s PIC16f877a

Vaja prikazuje primer krmiljenja kegljišča. Na LCD zaslonu (2x16) naj bo prikazano število metov, število podrtih kegljev posameznega meta in skupno število podrtih kegljev (slika 1). Uporabili bomo mikrokontroler PIC16f877a, saj bi pri uporabi mikrokontrolerja PIC16f628a zmanjkalo priključkov.

Slika 1: Prikaz podatkov na LCD zaslonu

Stanje kegljev bomo simulirali s tipkami oziroma s stikali. Če posamezni kegelj podremo, je njegovo pripadajoče stikalo v stanju logične 1, v nasprotnem primeru pa v stanju logične 0. Pri vsakem metu ustrezni senzor zazna kroglo. Kolikokrat senzor zazna kroglo, toliko metov je bilo izvedenih. Izvedemo lahko do 99 metov. Po pritisku na tipko reset se podatki izbrišejo in lahko začnemo od začetka.

Mikrokontroler PIC16f877a:

Osrednji del krmilnega vezja je mikrokontroler PIC16F877a (katalog je spodaj v prilogi). Njegove glavne značilnosti so:

- Je Microchipov mikrokontroler v PDIP ohišju z 40 priključki.
- Priključki so razporejeni na PORTA, PORTB, PORTC, PORTD in PORTE in jih lahko programsko krmilimo.
- Napetost napajanja Vdd je 5 V.
- Vsebuje 8 k flash programskega pomnilnika, 368 bajtov RAM pomnilnika in 256 bajtov podatkovnega EEPROM pomnilnika.
- Centralno procesna enota je 8 bitna.
- Vsebuje tri časovnike (timerje) in pozna 15 vrst prekinitev.
- Maksimalna frekvenca zunanjega oscilatorja je 20 MHz.

Slika 2: Mikrokontroler PIC16f877a

Podatkovni pomnilnik RAM (bralno-pisalni pomnilnik) je razdeljen na štiri banke: banko 0, banko 1, banko 2 in banko 3. Vsebuje SFR (Specisl Function Registers, posebni funkcijski registri) in GPR (General Purpose Registers, registri namenjeni splošni uporabi) registre. SFR registri zavzemajo prvih 32 lokacij v vsaki banki. Preko njih komuniciramo z ostalimi enotami mikrokontrolerja. GPR registri zavzemajo 368 bajtov RAM pomnilnika. Če želimo brati ali pisati v register podatkovnega pomnilnika RAM, se moramo nahajati v banki, v kateri je želeni register. Vsebine GPR registrov, ki so določeni s strani proizvajalca, se izgubijo, ko mikrokontrolerju izklopimo napajanje.

Za izvajanje vseh instrukcij v mikrokontrolerju PIC skrbi 8-bitna aritmetična logična enota ALU (Arithmetic Logic Unit). Lahko sešteva in odšteva 8-bitna števila ter z njimi izvaja nekatere logične operacije (AND, OR, XOR, NOT …). Po izvršitvi vsake instrukcije se v registru STATUS postavijo trije biti na ustrezne vrednosti. Iz njihovih vrednosti lahko ugotovimo, kakšen je dobljeni rezultat. Ta je lahko pozitiven, negativen, enak 0 ali napačen. Te tri bite imenujemo zastavice.

Če želimo pine na PORTA uporabljati kot digitalne vhodno izhodne pine, moramo v registru ADCON1 bite postaviti na vrednost 00000110 (0x06). Pini na PORTA imajo namreč privzeto funkcijo komparatorjev in analogno digitalnih pretvornikov (priložen katalog str. 130).

Slika 3: Priključitev elementov na mikrokontroler PIC16f877a

Stikala, ki simulirajo stanje kegljev so priključena na pine PORTD (RD0 do RD7), eno stikalo pa na pin RA1. Stikalo za simuliranje število metov je priključeno na pin RA0, LCD zaslon pa je priključen na pine PORTB.

Upori R1 do R10 so pull down upori in zagotavljajo na ustreznih pinih stanje logične 0, če pripadajoča stikala niso sklenjena oziroma vklopljena.

Upor R11 je pull up upor in skrbi, da je na reset pinu (MCLR) logična 1 oziroma da se program izvaja. Če sklenemo tipko za reset, pošljemo pinu MCLR logično 0, mikrokontroler je takrat v stanju reset. Ko tipko spustimo, se program začne izvajati od začetka.

Prvi trije priključki LCD zaslona ne smejo biti v zraku, morajo biti ustrezno povezani (priključek 1 na maso, priključek 2 na napetost 5 V, priključek 3 pa na drsnik potenciometra 4,7 k za nastavitev kontrasta LCD-ja). Priključek 5 LCD-ja (R/W) lahko povežemo na pin RB2, lahko pa ga povežemo na maso, saj iz LCD-ja ne bomo nič brali.

Program za krmiljenje kegljišča, assembler:

;-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

; Krmiljenje kegljišča z mikrokontrolerjem PIC16f877a in prikaz na LCD zaslonu 2x16

; Okolje MPLAB IDE v8.92, prevajalnik MPASM Assembler V5.51, oscilator 4 MHz.

; Avtor: Milan Ivič, nov 2017

;-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

list p=16f877a ;Tip mikrokontrolerja

#include <p16f877a.inc> ;Vključi v program datoteko p16f628a.inc.

__CONFIG _CP_OFF &_WDT_OFF &_PWRTE_ON &_XT_OSC &_LVP_OFF

; Deklaracija spremenljivk:

Cblock 0x20 ;Blok konstant

Temp1 ;Začasna spremenljivka

Temp2 ;Začasna spremenljivka

Naslov ;Nov naslov DDRAM-a

Stevec ;Števec za izpis niza v prvi vrstici

Stevec1 ;Števec za izpis niza v drugi vrstici

Stevec2 ;Števec za izpis na začetek

Stevec3 ;Števec za izpis niza pri številu metov

Podatek1 ;Število metov za izpis na LCD

Nicla ;Indikator ničle za pretvorbo iz 8-bitnega v desetiško

Cifra ;Cifra za izpis

Podreni ;Število podrenih kegljev (naslov 0x2A)

Vsota_podrenih ;Seštevek skupaj podrenih kegljev (naslov 0x2B)

endc ;Konec bloka konstant

; Definicije novih oznak:

#define RS PORTB,1 ;RS LCD linija

#define RW PORTB,2 ;RW LCD linija

#define E PORTB,3 ;E LCD linija

; Definicija konstant za LCD:

DDRAM equ 0x80 ;OR maska za vpis v DDRAM

CGRAM equ 0x48 ;OR maska za vpis v CGRAM

Brisi equ 0x01 ;Brisanje LCD

Home equ 0x02 ;Zaslon v originalno pozicijo

Kurzor equ 0x0C ;Izklop kurzorja

Desno equ 0x1C ;Pomik zaslona v levo

;--------- Začetek programa: ---------

org 0x000

goto Glavni_zacetek

org 0x004

Glavni_zacetek

bcf STATUS,RP1

bsf STATUS,RP0 ;Banka 1

movlw 0x06

movwf ADCON1 ;Pini na PORTA so digitalni

movlw b'00001111' ;RA0, RA1, RA2 in RA3 so vhodi

movwf TRISA

movlw b'11111111'

movwf TRISD ;Vsi pini na PORTD so vhodni

clrf TRISB

movlw b'10000001'

movwf OPTION_REG ;Timer povečuje notranja ura, preddelilnik 1:4 (prekoračenje TMR0 v 1,024ms)

bcf STATUS,RP0 ;Banka 0

clrf PORTB ;Vse pine na PORTB postavimo na 0

clrf PORTD

clrf Vsota_podrenih

movlw .1 ;Po resetu začne šteti mete od 1 naprej

movwf Stevec3

clrf Podatek1 ;Inicializacija

clrf INTCON ;Onemogocimo vse prekinitve, T0IF je 0

call LCD_Init ;Inicializacija LCD-ja

bsf RS ;Podatkovni način, pisanje znakov

call LCD_Niz1 ;Izpišemo niz na Lcd ("Met:") (prva vrstica, na začetku)

clrf Stevec ;Spremenljivka Stevec je nič

movlw 0x07

call DDRAM_n ;Pišemo v prvo vrstico od 8 znaka naprej (začne se z 0)

bsf RS ;Podatkovni način, pisanje znakov

call LCD_Niz2 ;Izpišemo niz na LCD ("Padlo:")

clrf Stevec1

movlw 0x40

call DDRAM_n ;Pišemo na začetek druge vrstice LCD-ja

bsf RS ;Podatkovni način, pisanje znakov

call LCD_Niz3 ;Izpišemo niz na LCD ("Padlo skupaj:")

clrf Stevec2

call Cakaj600ms ;Počakamo cca 600 ms

goto Beri

;************************ Program za ugotavljanje stanja tipk *************************

;***** Preberemo stanje tipke: RA0 registrira št. metov krogle ***********

;***** Zapišemo število meta ***********

Beri

btfss PORTA,0 ;Ali je bila krogla odvržena? (Jo je senzor zaznal?)

goto Beri ;Ne, ni bila odvržena

movlw 0x04 ;Da, piši število metov v prvo vrstico od petega znaka naprej

call DDRAM_n ;Na petem znaku je desetica, na šestem enica (meti od 1 do 99)

movf Stevec3,w ;Stevec3 premaknemo v Podatek1

movwf Podatek1 ;V register Podatek1 vpiši število meta

call Pisi_st1 ;Izpišemo podatek (št. meta) na LCD

incf Stevec3,f ;Stevec3 povečamo za 1

call Cakaj600ms ;Čakamo, da se lahko začne ugotavljati število podrenih kegljev

call Cakaj600ms

;*********** Preberemo stanje podrtih kegljev ***********

Preverjanje_podrenih

clrf Podreni ;Inicializacija (po vsakem metu začne šteti podrte keglje od začetka, od 0)

Preveri_prvi_kegelj

btfss PORTD,0

goto Preveri_drugi_kegelj