Материал: двоичные датчики1

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторные работы по дисциплине «Информационное обеспечение цикла жизни электронных средств (CALS-технологии)» выполняются с использованием программ-эмуляторов микроконтроллеров КМ1816 ВЕ 48 и КМ 1816 ВЕ 51, компилирование и распечатка листингов разработанных и отлаженных программ может осуществляться как программами эмуляторами, так и стандартными кросс системами. Все программы работают в DOS на компьютерах любой конфигурации.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Подготовка и допуск к работе

1.1.К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, которые подготовились к работе и имеют не более двух незащищенных работ.

Перед работой каждая бригада должна:

• предъявить преподавателю полностью оформленный отчет о предыдущей работе;

• ответить на вопросы преподавателя.

К работе не допускаются студенты, которые не выполнили одно из перечисленных требований.

1.2.Лабораторные работы, которые студент пропустил, выполняются в конце семестра; допуск к работе производится в порядке, указанном в п.1.1.

2. Отчёт по лабораторной работе должен содержать следующее: - Текст задания.

- Электpическую пpинципиальную схему подключения датчиков - Блок-схему алгоpитма пpогpаммы, офоpмленную в соответствии с ГОСТ 19.701-90 (ИСО 5807-85) .

- Текст пpогpаммы (листинг ассемблеpа ASM48 или ASM51). - Коментаpии в тексте пpогpаммы обяза

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ОПРОСА ДВОИЧНОГО ДАТЧИКА Цель работы: изучение основных методов опроса датчиков, имеющих два состояния - “включено” и “выключено”.

Задание: датчик, имеющий два состояния подключен к одному из выводов порта Р1 микроконтроллера 1816ВЕ48.

Состояние датчика “включено” соответствует значению логического нуля ТТЛ уровня.

Состояние датчика “выключено” соответствует значению логической единицы ТТЛ уровня.

Принцип работы программы: программа должна быть оформлена в виде

2

подпрограммы, обращение к которой осуществляется командой CALL. Результатом работы подпрограммы должно быть изменение значения одного разряда зарезервированной для этого ячейки памяти данных микроконтроллера.

Краткие теоретические сведения

В устройствах и системах логического управления объектами события в объекте управления фиксируются с использованием разнообразных датчиков цифрового и аналогового типа. Наибольшее распространение имеют двоичные датчики типа да/нет, например концевые выключатели, которые подключаются к МК так.

Ожидание статического сигнала. Типовая процедура ожидания события (WAIT) состоит из следующих действий: ввода сигнала от датчика, анализа значения сигнала и передачи управления в зависимости от состояния датчика. Блок-схема алгоритма процедуры ожидания события, фиксируемого замыканием контакта двоичного датчика. Конкретная программная реализация процедуры зависит не только от типа МК, но и от того, каким образом датчик подключен к МК. Он может быть подключен к одной из линий портов МК или к специальным тестируемым входам (Т0, Т1 для МК48).

Например, при подключении датчика к линии бита 3 порта 1 программа реализации процедуры ожидания замыкания контакта будет иметь вид:

При подключении датчика к тестовому входу Т0 микроконтроллера МК48 программа будет иметь вид:

; версия для МК48

WAITC: JT0 WAITC ; если контакт разомкнут, то цикл.

Другим частным случаем типовой процедуры ожидания события является процедура ожидания размыкания контакта, которая может быть реализована следующим образом:

; версия для МК48

WAITO: IN A,P1 ; ввод байта

CPL A ; инвертирование

JB3 WAITO ; если контакт замкнут, то цикл ; версия для МК51

WAITC: JB P1.3,WAITC ; ожидание замыкания

; контакта датчика Наравне с входами Т0 и Т1 для опроса датчика может использоваться и вход

ЗПР. В этом случае надо предварительно запретить прерывания и использовать вход ЗПР как тестовый.

Режим прерывания целесообразно использовать только для опроса особо важных датчиков с целью уменьшения времени реакции на исключительную (аварийную) ситуацию в объекте управления.

3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

УСТРАНЕНИЕ ДРЕБЕЗГА КОНТАКТА МЕХАНИЧЕСКОГО ДАТЧИКА Цель работы: изучение основных способов устранения дребезга механического контакта.

Задание: Датчик, имеющий два состояния, подключен к одному из выводов порта Р1 микроконтроллера 1816ВЕ48/51. Состояние “включено” соответствует замкнутому состоянию контакта датчика. Состояние “выключено” соответствует разомкнутому состоянию контакта датчика. Принцип работы программы:

-фиксируется первое срабатывание датчика;

-после выдержки времени, достаточной для окончания процесса дребезга, проверяется состояние датчика;

-если десятикратно зафиксировано “вкл” состояние датчика, то считается, что датчик сработал;

-если однократно было зафиксировано “выкл” состояние датчика, считается, что было ложное срабатывание датчика.

Программа должна быть оформлена в виде подпрограммы, обращение к которой осуществляется командой CALL.

Результатом работы подпрограммы должно быть изменение значения соответствующего разряда зарезервированной для этого ячейки памяти данных.

Краткие теоретические сведения

При работе МК с датчиками, имеющими механические или электромеханические контакты (кнопки, клавиши, реле и клавиатуры), возникает явление, называемое дребезгом.

Это явление заключается в том, что при замыкании контактов возможно появление отскока (BOUNCE) контактов, которое приводит к переходному процессу. При этом сигнал с контакта может быть прочитан МК как случайная последовательность нулей и единиц.

Подавить это нежелательное явление можно схемотехническими средствами с использованием буферного триггера, но чаще это делается программным путем.

Наибольшее распространение получили два программных способа ожидания установившегося значения: 1) подсчет заданного числа совпадающих значений сигнала; 2)временная задержка. Схемы процедур подавления помех от дребезга

контактов (DEBOUNCE) при вводе сигнала 0. Суть первого способа состоит в многократном считывании сигнала с контакта. Подсчет удачных опросов (т.е. опросов, обнаруживших, что контакт устойчиво замкнут) ведется программным счетчиком. Если после серии удачных опросов встречается неудачный, то подсчет начинается сначала.

Контакт считается устойчиво замкнутым (дребезг устранен), если

4

последовало N удачных опросов. Число N подбирается экспериментально для каждого типа используемых датчиков и лежит в пределах от 5 до 50. Пример программного подавления дребезга контакта приводится для случая, когда датчик импульсного сигнала подключен к входу Т0, счет удачных опросов ведется в

регистре R3, N=20:

; ВЕРСИЯ ДЛЯ МК48

DBNC: MOV R3, # 20 ; инициализация счетчика

DBNC1: JTO DBNC ; если контакт разомкнут, ; то начать отсчет опросов ; Сначала DJNZ R3, DBNC1 ; декремент счетчика, и ; если содержимое

;счетчика не равно 0, то

;повторить анализ

;состояния контакта

;ВЕРСИЯ ДЛЯ МК51

DBNC: MOV R3, #20 ; инициализация счетчика

DBNC1 JB P3.4, DBNC ; если контакт разомкнут,

;то начать отсчет опросов

;сначала

DJNZ R3, DBNC1 ; повторять, пока R3 не ; станет равным 0

Устранение дребезга контакта путем введения временной задержки заключается в следующем. Программа, обнаружив замыкание контакта К, запрещает опрос состояния этого контакта на время, заведомо большее длительности переходного процесса. Программа, соответствующая блоксхеме алгоритма (БСА), написана для случая подключения датчика к входу Т0 и программной реализации временной задержки:

; ВЕРСИЯ ДЛЯ МК48

DBNCDL: JTO DBNCDL ; ожидание нуля на входе Т0 CALL DELAY ; вызов подпрограммы задержки

EXIT: ...

Временная задержка (в пределах 1-20 мс) подбирается экспериментально для каждого типа датчиков и реализуется подпрограммой DELAY.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ПОДСЧЁТА ЧИСЛА СРАБАТЫВАНИЙ МЕХАНИЧЕСКОГО ДАТЧИКА Цель работы: освоить основные методы анализа состояния импульсных механических датчиков.

Задание: Механический датчик, имеющий два состояния, подключён к одному из выводов порта Р1 микроконтроллера 1816 ВЕ 51. Состояние “включено” датчика соответствует замкнутому состоянию контакта. Состояние “выключено” соответствует разомкнутому состоянию контакта.

Принцип работы программы:

а) фиксируется первое срабатывание датчика;

5