SISTEM DE ALARMA FOLOSIND MICROCONTROLERUL PIC16F84.pdf
-
Upload
tyroy-cristy -
Category
Documents
-
view
80 -
download
8
Transcript of SISTEM DE ALARMA FOLOSIND MICROCONTROLERUL PIC16F84.pdf
-
1
SISTEM DE ALARMA FOLOSIND
MICROCONTROLERUL
PIC16F84
-PROIECT-
Tiroi Cristian Sorin
Anul I SAUIEE
-
2
I. INTRODUCERE IN
MICROCONTROLERE
1. CE ESTE UN MICROCONTROLER?
La modul general un controler ("controller" - un termen de origine anglo-
saxon, cu un domeniu de cuprindere foarte larg) este, actualmente, o structur
electronic destinat controlului (destul de evident!) unui proces sau, mai
general, unei interaciuni caracteristice
cu mediul exterior, fr s fie necesar intervenia operatorului uman. Primele
controlere au fost realizate n tehnologii pur analogice, folosind componente
electronice discrete i/sau componente electromecanice (de exemplu relee).
Cele care fac apel la tehnica numeric modern au fost realizate iniial pe baza
logicii cablate (cu circuite integrate numerice standard SSI i MSI ) i a unei
electronici analogice uneori complexe, motiv pentru care "strluceau" prin
dimensiuni mari, consum energetic pe msur i, nu de puine ori, o
fiabilitate care lsa de dorit.
Apariia i utilizarea microprocesoarelor de uz general a dus la o reducere
consistent a costurilor, dimensiunilor, consumului i o mbuntire a fiabilitii.
Exist i la ora actual o serie de astfel de controlere de calitate, realizate n jurul
unor microprocesoare de uz
general cum ar fi Z80 (Zilog), 8086/8088 (Intel), 6809 (Motorola), etc.
-
3
Pe msur ce procesul de miniaturizare a continuat, a fost posibil ca majoritatea
componentelor necesare realizrii unei astfel de structuri s fie ncorporate
(integrate) la nivelul unui singur microcircuit (cip). Astfel c un microcontroler ar
putea fi descris ca fiind i o soluie a problemei controlului cu ajutorul a (aproape)
unui singur circuit.
Legat de denumiri i acronime utilizate, aa cum un microprocesor de uz general
este desemnat prin MPU (MicroProcessor Unit), un microcontroler este, de
regul, desemnat ca MCU, dei semnificaia iniial a acestui acronim este
MicroComputer Unit.
O definiie, cu un sens foarte larg de cuprindere, ar fi aceea c un
microcontroller este un microcircuit care incorporeaz o unitate central
(CPU) i o memorie mpreun cu resurse care-i permit interaciunea cu
mediul exterior.
Resursele integrate la nivelul microcircuitului ar trebui s includ, cel
puin, urmtoarele componente:
a. o unitate central (CPU), cu un oscilator intern pentru ceasul de sistem
b. o memorie local tip ROM/PROM/EPROM/FLASH i eventual una de
tip RAM
c. un sistem de ntreruperi
d. I/O - intrri/ieiri numerice (de tip port paralel)
e. un port serial de tip asincron i/sau sincron, programabil
f. un sistem de timere-temporizatoare/numrtoare programabile
Este posibil ca la acestea s fie adugate, la un pre de cost avantajos,
caracteristici specifice sarcinii de control care trebuie ndeplinite:
g. un sistem de conversie analog numeric(una sau mai multe intrari
analogice)
h. un sistem de conversie numeric analogic i/sau ieiri PWM (cu
modulare n durat)
-
4
i. un comparator analogic
j. o memorie de date nevolatil de tip EEPROM
k.faciliti suplimentare pentru sistemul de temporizare/numrare (captare
i comparare)
l. un ceas de gard (timer de tip watchdog)
m. faciliti pentru optimizarea consumului propriu
Un microcontroler tipic mai are, la nivelul unitii centrale, faciliti de prelucrare a
informaiei la nivel de bit, de acces direct i uor la intrri/ieiri i un mecanism
de prelucrare a ntreruperilor rapid i eficient.
Utilizarea unui microcontroler constituie o soluie prin care se poate
reduce dramatic numrul componentelor electronice precum i costul
proiectrii i al dezvoltrii unui produs.
OBSERVAIE: Utilizarea unui microcontroler, orict de evoluat, nu
elimin unele componente ale interfeei cu mediul exterior (atunci cnd ele sunt
chiar necesare): subsisteme de prelucrare analogic (amplificare, redresare,
filtrare, protecie-limitare), elemente pentru
realizarea izolrii galvanice (optocuploare, transformatoare), elemente de
comutaie de putere (tranzistoare de putere, relee electromecanice sau statice).
2. UNDE SUNT UTILIZATE MICROCONTROLERELE?
Toate aplicaiile n care se utilizeaz microcontrolere fac parte din
categoria aa ziselor sisteme ncapsulate-integrate (embedded systems), la
care existena unui sistem de calcul incorporat este (aproape) transparent
pentru utilizator.Pentru ca utilizarea lor este de foarte ori sinonim cu ideea de
control microcontrolerele sunt utilizate masiv n robotic i mecatronic.
Conceptul de mecatronic este pan la urm indisolubil legat de utilizarea
microcontrolerelor.Automatizarea procesului de fabricaie-producie este un alt
-
5
mare beneficiar: CNC (Computerised Numerical Controls) comenzi numerice
pentru mainile unelte, automateprogramabile (PLC), linii flexibile de fabricaie,
etc. Indiferent de natura procesului
automatizat sarcinile specifice pot fi eventual distribuite la un mare numr de
microcontrolere integrate ntr-un sistem unic prin intermediul uneia sau mai
multor magistrale.
Printre multele domenii unde utilizarea lor este practic un standard
industrial se pot meniona: n industria de automobile (controlul
aprinderii/motorului, climatizare, diagnoz, sisteme de alarm, etc.), n aa zisa
electronic de consum (sisteme audio, televizoare, camere video i
videocasetofoane, telefonie mobil, GPS-uri, jocuri electronice, etc.), n
aparatura electrocasnic (maini de splat, frigidere, cuptoare cu microunde,
aspiratoare), n controlul
mediului i climatizare (sere, locuine, hale industriale), n industria aerospaial,
n mijloacele moderne de msurare - instrumentaie (aparate de msur, senzori
i traductoare inteligente), la realizarea de periferice pentru calculatoare, n
medicin.
Ca un exemplu din industria de automobile (automotive industry), unde
numai la nivelul anului 1999, un BMW seria 7 utiliza 65 de microcontrolere, iar un
Mercedes din clasa S utiliza 63 de microcontrolere.
Practic, este foarte greu de gsit un domeniu de aplicaie n care s nu se
utilizeze microcontrolerele.
3. CLASIFICRI I VARIANTE CONSTRUCTIVE
Exist la ora actual un numr extrem de mare de tipuri constructive de
microcontrolere. Un criteriu de clasificare care se poate aplica ntotdeauna este
lungimea (dimensiunea) cuvntului de date. Funcie de puterea de calcul dorit i
de alte caracteristici se pot alege variante avnd dimensiunea cuvntului de date
-
6
de 4, 8,16 sau 32 de bii (exist chiar i variante de 64 de bii!). Nu este
obligatoriu ca dimensiunea cuvntului de date s fie egal cu dimensiunea unui
cuvnt main (cuvnt program). Exist i multe variante zise dedicate,
neprogramabile de utilizator la nivel de cod main, strict specializate pe o
anumit aplicaie, prin intermediul codului preprogramat i al resurselor
hardware, utilizate pentru comunicaii, controlul tastaturilor, controlul aparaturii
audio/video, prelucrarea numeric a semnalului, etc.
4. TEHNOLOGIILE DE FABRICAIE UTILIZATE
Practic, toate microcontrolerele se realizeaz la ora actual n
tehnologie CMOS (tehnologii similare celor utilizate la seriile standard CMOS de
circuite numerice: HC, AC, ALV, etc.). Se pot realiza astfel structuri cu o mare
densitate de integrare, cu un consum redus (care va depinde de frecvena de
lucru), permind eventual alimentarea de la baterie. Logica intern este static
(total sau n cea mai mare parte) permind astfel, n anumite condiii, micorarea
frecvenei de ceas sau chiar oprirea ceasului n ideea optimizrii consumului.
Tehnologia este caracterizat i de o imunitate mai mare la perturbaii, esenial
ntr-un mare numr de aplicaii specifice. Se realizeaz variante pentru domeniu
extins al
temperaturii de funcionare (de ex.- 40 +85 C). Exist foarte multe variante de
ncapsulare (capsule de plastic i mai rar de ceramic),
multe din ele destinate montrii pe suprafa (SMD): SOIC, PLCC, PQFP, TQFP
(x100pini), etc., dar i variante clasice cu pini tip DIP/DIL (tipic de la 8 la 68 pini).
-
7
5. ASPECTE LEGATE DE IMPLEMENTAREA MEMORIEI
MICROCONTROLERELOR
n afar de memoria local de tip RAM, de dimensiuni relativ reduse (de la
x10 octei la x1k), implementat ca atare sau existent sub forma unui set de
registre i destinat memorrii datelor (variabilelor), mai exist o serie de
aspecte specifice, marea majoritate a acestora fiind legat de implementarea
fizic a memoriei de program (i eventual a unei pri a memoriei de date) cu
ajutorul unor memorii nevolatile. Clasic, memoria de program
era implementat ntr-o variant de tip ROM: EPROM pentru dezvoltare i
producie pe scar mic/medie sau mask-ROM pentru producia de mas.
Principalele concepte noi aprute de a lungul timpului n legtur cu
implementarea memoriei de program sau date sunt enumerate n continuare.
a. OTP - majoritatea productorilor ofer variante de microcontrolere la
care memoria local de program este de tip OTP (One Time Programmable),
practic o memorie PROM identic intern cu varianta EPROM, dar fr fereastra
de cuar pentru tergere (deci i mai ieftine); aceste variante pot fi utilizate ca o
alternativ pentru o producie limitat, pn n momentul testrii i validrii finale
a codului, moment n care pot fi comandate variantele (mask) ROM propriu-zise,
cele mai economice pentru o producie de mas
b. FLASH EPROM - este o soluie mai bun dect EPROM-ul propriu-zis
atunci cnd este necesar un volum mare de memorie program (nevolatil); mai
rapid i cu un numr garantat suficient de mare (x10000) de cicluri de
programare (de tergere/scriere), este
caracterizat i prin modaliti mai flexibile de programare; este utilizat numai
ca memorie de program.
c. EEPROM - multe microcontrolere au i o memorie de acest tip, de
dimensiune limitat (de la x10 octei la x K octei), destinat memorrii unui
numr limitat de parametrii (memorie de date) care eventual trebuie modificai
din timp n timp; este o memorie relativ
-
8
lent (la scriere), dar cu un numr de cicluri de tergere/scriere mai mare ca
FLASH-ul .
d. NOVRAM (RAM nevolatil) - realizat prin alimentarea local (baterie,
acumulator) a unui masiv RAM CMOS atunci cnd este necesar un volum mare
de memorie de program i date nevolatil; mult mai rapid dect toate celelalte
tipuri i fr limitri ca numr de
cicluri.
e. Programarea "In System" (ISP-In System Programming) - folosirea
unor memorii nevolatile de tip FLASH face posibil i "programarea" unui astfel
de microcontroler fr a-l scoate din sistemul n care este ncorporat (programare
on-line, In System Programming); programarea se face de regul prin intermediul
unei interfee seriale dedicate de tip ISP (poate avea nume diferite) sau a unei
interfee standard JTAG. Exist microcontrolere la care aceast programare se
poate face prin intermediul portului serial asincron sau al interfetei CAN
(Controller Area Network). Este posibil astfel modificarea cu uurin a codului
program sau a unor constante de lucru (local sau de la distan-remote update).
Un lucru foarte important este c la anumite familii interfaa prin intermediul
creia se face programarea poate fi utilizat i la testarea i depanarea aplicaiei
(soft), permind realizarea simpl, cu un pre de cost minim, a unor mijloace de
testare i depanare(emulatoare). De exemplu, n acest caz interfaa JTAG este
specificat ca fiind JTAG/ICE (In Circuit Emulation) pentru a arta c poate fi
folosit i pentru emularea n circuit.
f. Bootloader multe din microcontrolerele recente la care memoria de
program este de tip FLASH au i facilitatea (au de fapt instruciuni dedicate
acestui scop) de a putea i scrie n aceast memorie de program fr a utiliza un
circuit de programare extern. Astfel n microcontroler poate exista permanent
(rezident) un cod de mici dimensiuni (denumit i bootloader) care pur i simplu va
ncrca prin intermediul portului serial (este doar un exemplu) codul utilizator sau
constantele pe care acesta vrea eventual s le actualizeze. Bootloader-ul este i
cel care lanseaz n execuie programul utilizator dup ncrcarea acestuia.
-
9
g. Protejarea codului - protejarea codului program dintr-o memorie local
nevolatil mpotriva accesului neautorizat (la citire deoarece pirateria soft exist
i aici) este oferit ca o opiune (ea mai trebuie i folosit!) la variantele FLASH,
EPROM sau OTP. Codul poate protejat att la citire cat i la scriere (practic
circuitul trebuie ters, nainte de a se mai putea scrie ceva n el). Este eliminat
astfel posibilitatea de a se realiza, n acest caz, de patch-uri (alterri cu un
anumit scop) ale codului original. La variantele mask-ROM propriu-zis
protecia este de cele mai multe ori implicit.
h. Memoria extern de program sau date
Marea majoritate a familiilor de microcontrolere permit si utilizarea de memorie
extern de program (tipic ROM) sau date (tipic RAM). Aceasta presupune
existenta si utilizarea unor magistrale externe de adrese si date. Conexiunile
externe necesare pentru acestea sunt disponibile ca funcii alternative ale pinilor.
Din pcate, in aceast situaie numrul de conexiuni exterioare disponibile pentru
interfaa cu exteriorul se reduce dramatic, reducnd mult din versatilitatea
microcontrolerului. Mai mult la variantele constructive cu un numr mic de pini
(conexiuni externe) nu este posibil utilizarea de memorie extern, dect,
eventual, intr-o variant cu interfa serial (memorie RAM, FLASH sau
EEPROM cu interfa I2C, SPI, etc.) si numai ca memorie de date.
6. CONTROLUL PUTERII CONSUMATE I ALIMENTAREA
LA TENSIUNI REDUSE
Majoritatea microcontrolerelor pot fi trecute sub control soft n stri
speciale cum ar fi: n ateptare (STAND-BY), inactiv ("IDLE") sau oprit ("HALT",
"POWER DOWN"), denumirile acestor stri diferind i funcie de fabricant. n
aceste moduri starea CPU,
-
10
coninutul RAM-ului intern, starea I/O-urilor poate fi conservat n condiiile unei
tensiuni de alimentare reduse (fa de cea nominal) i deci al unui consum mult
redus. Flexibilitatea acestui sistem este strans legata de faciltitatile si
programabilitatea sistemului de generare a ceasului de lucru (clock system,vezi
7). De exemplu, ntr-un mod de tip "IDLE" toate activitile sunt oprite cu excepia
circuitului oscilatorului local de ceas i, dac acestea exist: circuitul "watchdog"
(ceasul de gard), circuitul de monitorizare a oscilatorului de ceas i eventual un
temporizator dedicate ("idle timer"). Puterea consumat este redus la cca. 30%,
iar ieirea din acest mod se face
prin reset (iniializare) sau printr-un stimul exterior (de regul o ntrerupere).
Temporizatorul dedicat poate scoate periodic microcontrolerul din aceast stare,
pentru ndeplinirea anumitor
sarcini, dup care se reintr n starea respectiv. n modul"HALT" toate
activitile sunt oprite, tensiunea de alimentare poate fi
cobort sub valoarea nominal, fr alterarea strii (CPU, RAM, I/O), puterea
consumat fiind minim. Ieirea din aceast stare se face prin reset sau ca
urmare a unei cereri de ntrerupere. Toate aceste moduri de lucru sunt de regul
valorificate n aplicaii n care
alimentarea sistemului se face de la o surs de tip baterie (n funcionarea
normal sau numai n anumite situaii).
Se mai ofer uneori ca facilitate o protecie la scderea accidental (n
anumite limite) a tensiunii de alimentare ("brownout protection"). La scderea
tensiunii de alimentare sub o anumit limit ("brownout voltage") microcontrolerul
este iniializat (resetat) i inut n aceast stare atta timp ct condiia respectiv
persist. Tensiunea de alimentare standard pentru microcontrolere a fost mult
timp, din considerente i istorice(vezi TTL-ul), de Vcc = 5V (cu o anumit
toleran ). La ora actual se ofer, pentru multe din ele, i variante cu tensiune
de alimentare redus (Low Voltage) cu Vcc = 1.8 .. 3.3V, destinate unor aplicaii
unde consumul este un parametru critic. Exist variante cu plaj mare a tensiunii
de alimentare, de exemplu Vcc = 2..6V, funcionarea la limita inferioar implicnd
doar o micorare a frecvenei maxime de ceas.
-
11
7. SISTEMUL DE CEAS
Orice microcontroler este caracterizat cel puin de existena circuitelor
electronice aferente oscilatorului care genereaz ceasul de sistem. Astfel este
posibil implementarea simpl a oscilatorului doar prin adugarea, n exterior, a
unui rezonator extern (cuar sau piezoceramica) pentru stabilizarea frecventei si
eventual a unor capacitori. Dac stabilitatea si precizia frecvenei nu este o
cerin important, la anumite microcontrolere se poate utilize doar un circuit RC
extern sau exist un circuit RC intern, care determin frecvena de oscilaie.
Exist microcontrolere la care configuraia oscilatorului este programabil prin
intermediul unor fuzibile FLASH (se programeaz similar memoriei de
program): rezonator extern i tipul acestuia, varianta RC intern sau extern, gama
de frecvent, etc.
La familiile evoluate de microcontrolere exist si circuite de tip PLL (Phase
Locked Loop) si/sau FLL (Frequency Locked Loop) care permit multiplicarea cu
uurin a frecvenei de baz (cea a rezonatorului extern). Astfel plecnd, de
exemplu de la o frecven de 32.768KHz se pot obine frecvene de lucru pn
ordinul MHz. La astfel de microcontrolere sistemul de ceas este programabil prin
intermediul unor registre speciale oferind un maxim de flexibilitate n sensul
putinei de controla compromisul ntre puterea consumat i viteza maxim de
lucru.
-
12
8. Limbajul de programare
8.1.Limbajul de main i de cel de asamblare
Limbajul main (instruciunile main) este singura form de
reprezentare a informaiei pe care un microcontroler o "nelege" (ca de altfel
orice alt sistem de calcul ). Din pcate aceast form de reprezentare a
informaiei este total nepractic pentru un programator, care va utiliza cel puin
un limbaj de asamblare, n care o instruciune (o mnemonic cu operanzii
afereni) are drept corespondent o instruciune n limbaj main (excepie fac
macroinstruciunile disponibile la unele asambloare). Un program n limbaj de
asamblare este rapid i compact. Aceasta nu nseamn c un astfel de program,
prost scris, nu poate fi lent i de mari dimensiuni, programatorul avnd controlul
total (i responsabilitatea !) pentru execuia programului i gestiunea resurselor.
Limbajul de asamblare este primul care trebuie nvat, chiar sumar, atunci cnd
dorim s proiectm o aplicaie hard/soft cu un anume microcontroler (familie), el
permind nelegerea arhitecturii acestuia i utilizarea ei eficient. Utilizarea
numai a limbajului de asamblare pentru dezvoltarea unei aplicaii complexe este
neproductiv de multe ori, deoarece exist i familii de microcontrolere cu CPU
de tip CISC care au un numr foarte mare de instruciuni (x100) combinate cu
moduri
de adresare numeroase i complicate. Totui, nu trebuie uitat c la ora actual
muli din productorii mari de microcontrolere ofer medii de dezvoltare software
gratuite care includ programe asambloare
gratuite. De asemenea, comunitatea utilizatorilor diverselor familii de
microcontrolere a dezvoltat i ea, n timp, multe astfel de asambloare, care sunt
disponibile ca freeware.
-
13
8.2. Interpretere
Un interpreter este o implementare a unui limbaj de nivel nalt, mai
apropiat de limbajul natural. Este de fapt un program rezident care, n acest caz,
ruleaz pe o platform de calcul de tip microcontroler. Caracteristic pentru
execuia unui program interpretat, este citirea i executarea secvenial a
instruciunilor (instruciune cu instruciune). De fapt fiecare instruciune de nivel
nalt este interpretat ntr-o secven de instruciuni main care se execut
imediat. Cele mai rspndite interpretere sunt cele pentru limbajele BASIC i
FORTH.
Limbajul BASIC este remarcabil prin simplitatea i accesibilitatea codului,
dar (n varianta interpretat) i prin viteza mai mic de execuie, acesta fiind de
altfel preul pltit pentru utilizarea oricrui interpreter. Un exemplu de astfel de
interpreter foarte rspndit i utilizat este PBASIC al firmei Parallax utilizat pentru
programarea modulelor Basic Stamp. Este foarte uor de nvat i poate fi
utilizat suficient de productiv chiar de indivizi care au o experiena minima n
domeniul programrii.
Limbajul FORTH este popular datorit vitezei de execuie (apropiat de
cea oferit de limbajul de asamblare) i posibilitii construirii aplicaiilor din pri
reutilizabile. Este un limbaj mult diferit de limbajele clasice, codul este destul de
greu de scris i de mai ales de citit (codul este greu lizibil). Totui, odat stpnit
foarte bine (n timp!), poate fi foarte productiv n aplicaii cum ar fi cele de control,
n robotic, etc. Marele avantaj al utilizrii unui interpreter este dezvoltarea
interactiv i incremental a aplicaiei: se scrie o poriune de cod care poate fi
testat imediat, instruciune cu instruciune; dac rezultatele sunt satisfctoare
se poate continua cu adugarea de astfel de poriuni pn la finalizarea
aplicaiei.
OBSERVAIE. Exist i variante interpretate ale limbajului C care
constituie o implementare aproximativ a standardului ANSI C. Un astfel de
-
14
exemplu este Interactive C (Newton Labs) care genereaz cod Motorola 68HC11
i este destul de mult utilizat n
robotic.
8.3.Compilatoare
Un compilator combin uurina n programare oferit de un interpreter
(de fapt de limbajul de nivel nalt) cu o vitez mai mare de execuie a codului.
Pentru aceasta programul, n limbaj de nivel nalt, este translatat (tradus) direct
n limbaj main sau n limbaj de
asamblare (urmnd a fi apoi asamblat). Codul main rezultat are dimensiuni
relativ mari (dar mai mici dect cel interpretat) i este executat direct, ca un tot,
de microcontroler. De regul codul generat poate fi optimizat fie ca dimensiune,
fie ca timp de execuie. Se pot enumera compilatoare pentru limbajele: C,
BASIC, Pascal, PL/M (Intel), Forth. Cele mai populare i utilizate sunt cele pentru
limbajul C, un limbaj universal folosit att pentru super computere cum ar fi Cray-
ul, ct i de microcontrolerele de 4 bii. Este un limbaj puternic i flexibil, care
dei de nivel nalt, poate permite i accesul direct la resursele sistemului de
calcul. Un program bine scris genereaz un cod rapid i compact. Totui, de
multe ori, poriuni critice din punct de vedere al vitezei de execuie, trebuie nc
scrise n limbaj de asamblare. Exist numeroase implementri, pentru
majoritatea familiilor de microcontrolere. Cu anumite limitri legate de arhitectur
i mai ales resursele microcontrolerului, asigur portabilitatea unei aplicaii
scris pentru un anumit tip (familie) de microcontroler la un alt tip (familie).
Pentru unele familii noi i foarte puternice de microcontrolere, datorit
complexitii setului de instruciuni i al numeroaselor moduri de adresare, este
descurajat n mod explicit utilizarea limbajului de asamblare n momentul n
care se programeaz aplicaii performante. Unitatea central a acestor noi
microcontrolere a fost proiectat i optimizat pentru utilizarea unor limbaje de
-
15
nivel nalt. Funcie i de familia de microcontrolere n cauz, preul unor astfel de
compilatoare (de C) poate fi destul de ridicat, ncepnd cu x100USD i ajungnd
la x1000USD. Exist insa i variante freeware de compilatoare de C, cum ar fi
gcc care este o portare a compilatorului
omonim din Linux n lumea microcontrolerelor. Exist implementri diferite ale
acestui compilator care genereaz cod pentru familii diferite de microcontrolere
(de exemplu AVR, MSP430, 68HC11, etc.).
OBSERVAII 1. Pentru a. i c. codul este obinut cu ajutorul unui mediu
integrat de dezvoltare a programelor (IDE-Integrated Development
Environment) care conine n mod tipic urmtoarele componente software: un
editor specializat (orientat pe codul surs), un asamblor/compilator, un editor de
legturi/locator ("link- editor/locator"), programe de gestiune a unor biblioteci de
cod ("librarians"), programe de conversie a formatelor de reprezentare a codului
(de exemplu din binar n format Intel HEX sau Motorola S) i, nu n ultimul rnd,
un simulator i/sau depanator ("debugger").
2. Codul astfel obinut trebuie ncrcat n memoria de program a mainii
int unde va rula, fiind de fapt programat ntr-o memorie de tip (EP)ROM/FLASH
sau ncrcat direct (uploaded) ntr-o memorie de tip RAM.
-
16
II. UTILIZAREA
MICROCONTROLERULUI PIC16F84 IN
CIRCUITUL UNUI SISTEM DE ALARMA
1.Descrierea microcontrolerului PIC16F84
PIC16F84 aparine unei clase de microcontrolere de 8 bii cu arhitectur RISC.
Structura lui general este artat n schia urmtoare reprezentnd blocurile de
baz.
-
17
Semnificaia pinilor
PIC16F84 are un numr total de 18 pini. Cel mai adesea se gsete ntr-o
capsul de tip DIP18 dar se poate gsi de asemenea i ntr-o capsul SMD care
este mai mic ca cea DIP. DIP este prescurtarea de la Dual In Package. SMD
este prescurtarea de la Surface Mount Devices sugernd c gurile pentru pini
unde s intre acetia, nu sunt necesare n lipirea acestui tip de component.
Pinii microcontrolerului PIC16F84 au urmtoarea semnificaie:
Pin nr.1 RA2 Al doilea pin la portul A. Nu are funcie adiional.
Pin nr.2 RA3 Al treilea pin la portul A. Nu are funcie adiional.
Pin nr.3 RA4 Al patrulea pin la portul A. TOCK1 care funcioneaz ca timer se
gsete de asemenea la acest pin.
Pin nr.4 MCLR Reseteaz intrarea i tensiunea de programare Vpp a
microcontrolerului.
Pin nr.5 VSS Alimentare, mas.
Pin nr.6 RB0 Pin de zero la portul B. Intrarea ntrerupere este o funcie
adiional.
Pin nr.7 RB1 Primul pin la portul B. Nu are funcie adiional.
Pin nr.8 RB2 Al doilea pin la portul B. Nu are funcie adiional.
Pin nr.9 RB3 Al treilea pin la portul B. Nu are funcie adiional.
Pin nr.10 RB4 Al patrulea pin la portul B. Nu are funcie adiional.
Pin nr.11 RB5 Al cincilea pin la portul B. Nu are funcie adiional.
-
18
Pin nr.12 RB6 Al aselea pin la portul B. Linia de 'Clock' n mod programare.
Pin nr.13 RB7 Al aptelea pin la portul B. Linia 'Data' n mod programare.
Pin nr.14 Vdd Polul pozitiv al sursei.
Pin nr.15 OSC2 Pin desemnat pentru conectarea la un oscilator.
Pin nr.16 OSC1 Pin desemnat pentru conectarea la un oscilator.
Pin nr.17 RA2 Al doilea pin la portul A. Nu are funcie adiional.
Pin nr.18 RA1 Primul pin la portul A. Nu are funcie adiional.
PIC1684 are o arhitectur RISC. Acest termen este adeseori gsit n
literatura despre calculatoare, i are nevoie s fie explicat aici mai n detaliu.
Arhitectura Harvard este un concept mai nou dect von-Neumann. S-a nscut
din nevoia de mrire a vitezei microcontrolerului. n arhitectura Harvard, bus-ul
de date i bus-ul de adrese sunt separate. Astfel este posibil un mare debit de
date prin unitatea de procesare central, i bineneles, o vitez mai mare de
lucru. Separarea programului de memoria de date face posibil ca mai departe
instruciunile s nu trebuiasc s fie cuvinte de 8 bii. PIC16F84 folosete 14 bii
pentru instruciuni ceea ce permite ca toate instruciunile s fie instruciuni dintr-
un singur cuvnt
APLICATII
PIC16F84 se potrivete perfect n multe folosine, de la industriile auto i
aplicaiile de control casnice la instrumentele industriale, senzori la distan,
mnere electrice de ui i dispozitivele de securitate. Este de asemenea ideal
pentru cardurile smart ca i pentru aparatele alimentate de baterie din cauza
consumului lui mic.
Memoria EEPROM face mai uoar aplicarea microcontrolerelor la
aparate unde se cere memorarea permanent a diferitor parametri (coduri pentru
transmitoare, viteza motorului, frecvenele receptorului, etc.). Costul sczut,
-
19
consumul sczut, mnuirea uoar i flexibilitatea fac PIC16F84 aplicabil chiar i
n domenii unde microcontrolerele nu au fost prevzute nainte (exemple: funcii
de timer, nlocuirea interfeei n sistemele mari, aplicaiile coprocesor, etc.).
Programabilitatea sistemului acestui cip (mpreun cu folosirea a doar doi pini n
transferul de date) face posibil flexibilitatea produsului, dup ce asamblarea i
testarea au fost terminate. Aceast capabilitate poate fi folosit pentru a crea
producie pe linie de asamblare, de a nmagazina date de calibrare disponibile
doar dup testarea final, sau poate fi folosit pentru a mbunti programele la
produsele finite.
2.DESCRIEREA SISTEMULUI DE ALARMA
Sistemul de alarma este proiectat a fi utilizat pentru usa, si are in
componenta sa urmatoarele componente:
pic16f84- 1 buc
pressure pad(sensor de presiune)- 1 buc
baterie de 5 v-1 buc
latching logic input- 2 buc
comutatoare(SPDT,SPST)-2 buc
afisaj-6 buc (se pot folosi si leduri de diferite culori, pt reducurea
costului)
alarma-1 buc
transmitator radio-1 buc
Descrierea functionarii sistemului de alarma:
circuitul este alimentat de la o baterie de 5v, care are un comutator
pentru intreruperea alimentarii fara a fi nevoie de scoaterea bateriei.
-
20
senzorul de presiune va fi montat in interiorul casei, pe podea, la
aproximativ 15-25 cm de pragul usii.
sistemul fi setat pe 2 pozitii:ACASA si PLECAT.Cand pozitia ACASA
este selectata microcontrolerul va trimite un semnal care va active un afisaj
(SETAT PE ACASA); cand senzorul de presiune se declanseaza va trimite un
semnal microcontrolerului care la randul lui va activa un afisaj (CINEVA ESTE
LA USA) si alarma care dupa 3 secunde se va dezactiva, afisajul ramanand
activ pana la activarea lui RESET.Daca este selectata pozitia PLECAT,
microcontrolerul va trimite un semnal unui afisaj (SETAT PE PLECAT), iar
cand va primi impuls de la senzorul de presiune, si timp de 5 secunde RESET nu
va fi in pozitia ON, se va activa: afisajul SPARGERE, alarma, si un transmitator
radio (MESAJ) care va trimite un mesaj pe telefon proprietarului casei; acest
ciclu se repeta la interval de 3 secunde pana cand va fi activat RESET.
suplimentar, mai avem 2 afisaje referitoare la RESET, care ne ajuta sa
stim in ce pozitie este: RESET IS ON si RESET IS OFF.
3.REPREZENTARI GRAFICE
In figurile de mai jos sunt reprezentate cablajul electric, diagramele de
functionare, montajul pe placuta, cablajul electric si o reprezentare grafica a
sistemului de alarma.
-
21
-
22
-
23
-
24
-
25