PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать

Рис. 17.1.Схема таймера со звуковой и световой сигнализацией

Органы управления

Пять кнопок S2…S6, управляющие операциями ПУСК, УСТАНОВКА, СТОП, ДИАГНОСТИКА, ПАУЗА, подключены к линиям RB[4:0] порта В. Используя внутреннюю подтяжку (см. Рис. 11.9 на стр. 342), мы можем отказаться от внешних подтягивающих резисторов.

Кнопка S1 вместе с подтягивающим резистором R1 используется для ручного сброса системы, вызывающего перезапуск отсчета времени. Этот же сигнал  используется в качестве сигнала сброса для остальных микросхем. В микроконтроллере PIC16F627/8 4-й вывод может быть задействован в качестве дополнительной линии порта А. Хотя этот вывод используется в качестве входа внешнего сброса  по умолчанию, в Программе 17.3 такое функционирование вывода задается явно посредством указания значения бита конфигурации MCLRE.

В данной схеме можно использовать любые кнопки без фиксации с нормально разомкнутыми контактами.

Световая индикация

Для формирования световых сигналов используются 10-мм светодиоды D3…D1 подходящих цветов с большой яркостью, подключенные к выводами RB[7:5] порта В. Резисторы сопротивлением 330 Ом, включенные последовательно с СИД, ограничивают их ток на уровне 10 мА.

Звуковая индикация

Для звуковой индикации мы применим миниатюрный твердотельный излучатель. Типичный пьезоэлектрический излучатель может работать в диапазоне напряжений от 3 до 16 В, потребляя при напряжении 5 В чуть больше 1 мА[194]. Управление звуковым излучателем осуществляется с вывода RA2.

Цифровой дисплей

Цифровой дисплей, позволяющий отображать значения от 00 до 99, образован двумя 7-сегментными светодиодными индикаторами. Поскольку в нашем распоряжении осталось всего 4 линии ввода/вывода, мы реализовали последовательный интерфейс. Этот интерфейс похож на применяющийся в схеме на Рис. 12.2 (стр. 370), однако в данном случае для каждого 8-битного сдвигового регистра с последовательным входом и параллельным выходом 74НС164 используется отдельная линия данных (RA0 — для десятков и RA3 — для единиц). Поэтому изображение на обоих индикаторах можно будет обновлять одновременно (за восемь тактов).

Цоколевка 7-сегментных индикаторов, показанная на схеме, соответствует индикаторам с общим анодом, выпускающимся в 16-выводном DIP-корпусе и имеющим десятичные точки с обеих сторон знакоместа — lhdp и rhdp. В нашем устройстве используется только правая точка для индикации паузы. Широко распространены индикаторы в других 16-выводных и 14-выводных корпусах, в том числе и сдвоенные (с двумя знакоместами в одном корпусе). Однако даже для индикаторов в 16-выводных корпусах цоколевка не стандартизирована.

В малогабаритных индикаторах (высотой менее 20 мм/0.8 дюйма) для каждого сегмента используется один СИД, прямое падение напряжения на котором составляет около 2 В[195]. Две резисторные сборки R5 и R6 сопротивлением 330 Ом ограничивают ток через сегменты на уровне 10 мА. Общие аноды подключены непосредственно к линии +5 В и должны быть развязаны с помощью танталового конденсатора небольшой емкости. Хотя яркость свечения индикаторов обычно нормируется при токе 20 мА, она будет вполне достаточной даже при выбранном нами токе. Кроме того, при этом исключается необходимость подключения буферов к выходу сдвиговых регистров 74НС164[196].

Кварцевый резонатор

В качестве времязадающего элемента тактового генератора используется кварцевый резонатор частотой 3.2768 МГц, в результате частота выполнения команд составляет 819.21 кГц. Типичный резонатор с такой частотой имеет точность ±300 ppm и температурный коэффициент ±50 ppm в диапазоне рабочих температур. Такой необычный выбор частоты обусловлен тем, что при использовании Таймера 0 с коэффициентом деления предделителя, равным 64, мы сможем формировать прерывания ровно 50 раз в секунду (см., далее). В принципе можно было бы снизить потребление микроконтроллера, взяв резонатор частотой 32.768 кГц и генерируя прерывание каждые две секунды с использованием 16-битного Таймера 1. Однако мощность, потребляемая микроконтроллером, в любом случае будет мизерной по сравнению с потреблением светодиодных индикаторов.

В моделях PIC16F627/8 выводы OSC1 и OSC2 могут использоваться в качестве дополнительных линий порта А, при этом микроконтроллер будет работать от внутреннего ЛС-генератора с номинальной частотой 4 МГц (см. Табл. 10.2 на стр. 309). На то, что в нашей схеме используется внешний кварцевый резонатор, указывает наличие в Программе 17.3 опции конфигурации _XT_OSC.

* * *

Теперь, когда схема разработана, мы можем сосредоточить все свои усилия на разработке программы.

В общем виде модульная структура нашей системы изображена на Рис. 17.2. Прямоугольники с двойными линиями по краям соответствуют подпрограмме или процедуре обработки прерывания. На данном этапе можно выделить три обособленных процесса и две основных вспомогательных задачи.