Systemy wbudowane. Uniwersytet Łódzki Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej. Witold Kozłowski

Transkrypt

1 Uniwersytet Łódzki Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej Systemy wbudowane Witold Kozłowski Zakład Fizyki i Technologii Struktur Nanometrowych Łódź, Pomorska 49/53

2 Systemy wbudowane Kierunek: Informatyka PRACOWNIA DYDAKTYCZNA Uwaga!!! Proszę o wyłączenie telefonów komórkowych na wykładzie i laboratorium

3 Systemy wbudowane Kierunek: Informatyka PRACOWNIA DYDAKTYCZNA Wykład 4. Sterowanie statyczne i multipleksowe wyświetlaczami 7 segmentowymi LED

4 7 segmentowy wyświetlacz LED Light Emitting Diode Pionowa świecąca kreska (segment) Punkt świecący diody Pryzmat Najprostszymi elementami sygnalizującymi stan mikrokontrolera są diody LED, ale do wyświetlenia cyfr czy znaków alfanumerycznych stosowane są różnego rodzaju wyświetlacze. Wyświetlacz LED zbudowany jest z diod LED, które tworzą jego segmenty.

5 7 segmentowy wyświetlacz LED Wspólna katoda Wspólna anoda V Około +.5V Około +.5V V

6 Zestaw AL2AVR wyposażony jest w 4 wyświetlacze LED o wspólnej anodzie Około +.5V V

7 Zestaw AL2AVR wyposażony jest w 4 wyświetlacze LED o wspólnej anodzie Sterowanie anodami wyświetlaczy LED odbywa się poprzez tranzystory T T4 Podanie (potencjał V) na wejście W-W4 powoduje załączenie poszczególnych wyświetlaczy Wszystkie katody poszczególnych segmentów wyświetlaczy są połączone ze sobą. rezystory R R8 ograniczają prąd. Podanie (potencjał V) na wejście a...g powoduje świecenie poszczególnych segmentów

8 Statyczne sterowanie 7 segmentowego wyświetlacza LED ze wspólna anodą poprzez układ mocy ULN283A

9 Układ mocy ULN283A NOT

10 Statyczne sterowanie 7 segmentowego wyświetlacza LED ze wspólna anodą poprzez układ mocy ULN283A NOT

11 Słowa kodów 7 segmentowego wyświetlacza LED ze wspólna anoda sterowanego poprzez układ ULN283N Wyświetlana cyfra Kody cyfr - sterujące 7- segmentowym wyświetlaczem LED o wspólnej anodzie przez układ ULN283A dp g f e d c b a W tablicy przedstawiono słowa kodowe powodujące zapalenie na wyświetlaczu LED cyfry...9

12 Statyczne sterowanie 7 segmentowego wyświetlacza LED Port B Wyk. PB7 XTAL PD7 PB6 XTAL2 PD6 PB5 Port D PD3 PD2 PD TXD PD RXD Wykorzystane do symulacji sprzętowej transmisja RS 232 PB4 PB3 PB2 PB 6 wyj./wej. do wykorzystania PD4 6 wyj./wej. do wykorzystania PD5 Wyk. PB Port C Wyk. PC7 - PC6 RESET PC5 Aby sterować wyświetlaczem LED potrzebujemy 8 wolnych linii portu PC3 PC2 PC PC 6 wyj./wej. do wykorzystania PC4 Oscylator rezystor kwarcowy

13 Statyczne sterowanie 7 segmentowego wyświetlacza LED Usunąć zwory JP2, JP3 Jeśli nie jest potrzebne dokładne odmierzanie czasu, można skorzystać z wewnętrznego oscylatora RC w jaki wyposażono jest nasz mikrokontroler. Dzięki czemu zyskujemy dodatkowe dwa wyjścia portu B

14 Konfiguracja Fuse bits w celu uaktywnienia wewnętrznego oscylatora RC Nr bitu Nazwa Fuse Bitu Wartość Fuse Bitu CKSEL CKSEL 2 CKSEL 2 3 CKSEL 3 4 SUTO 5 SUTO 6 BODEN 7 BODLEVEL Oscillator RC inside

15 Programowanie Odczytanie zawartości konfiguracji bitów Fuse

16 Statyczne sterowanie 7 segmentowego wyświetlacza LED Wyk. PB7 dp PB6 g PB5 f PB4 e PB3 d PB2 c PB b PB a 8 wyj./wej. do wykorzystania Port B Wszystkie wyjścia portu B mogą zostać podłączone do wyświetlacza LED

17 Program 6 Statyczne sterowanie 7 segmentowego wyświetlacza LED

18 Statyczne sterowanie 7 segmentowego wyświetlacza LED RS232 do komputera PC Port PB...PB7 Do Wyświetlacza LED Wpisanie programu monitora do pamięci Flash ROM Port B Wyk. PB7 dp PB6 g PB5 f PB4 e PB3 d PB2 c PB b PB a

19 Program 6 Statyczne sterowanie 7 segmentowego wyświetlacza LED

20 Program 6 Statyczne sterowanie 7 segmentowego wyświetlacza LED Zadania do wykonania na Ćwiczeniach: Sprawdzenie tabeli kodów cyfr dla wyświetlacza LED 7- segmentowego - sterowanego układem ULN283N Wyświetlana cyfra Kody cyfr - sterujące 7- segmentowym wyświetlaczem LED o wspólnej anodzie przez układ ULN283A dp g f e d c b a

21 Statyczne sterowanie 7 segmentowego wyświetlacza LED Wyświetlana cyfra Wyświetlana cyfra Port B segmenty Wpisanie do Portu B PB7 dp PB6 g PB5 f PB4 e PB3 d PB2 c PB b PB a segmenty Wpisanie do Portu B Port B PB7 dp PB6 g PB5 f PB4 e PB3 d PB2 c PB b PB a Wartość binarna Wartość dziesiętna 79

22 Zadania do wykonania na Ćwiczeniach: Ponieważ wyświetlacz posiada 8 wejść sterowany jest słowem 8-bitowym (bajt) ną l o w o 5 d 5 ć 2. a s.. i p u w es y r m k że za o z M tość war Należy wyznaczyć (liczby dziesiętne z zakresu...255), którym odpowiadają cyfry wyświetlacza..9

23 Program 6a Statyczne sterowanie 7 segmentowego wyświetlacza LED

24 Program 6a Statyczne sterowanie 7 segmentowego wyświetlacza LED

25 Program 6b Statyczne sterowanie 7 segmentowego wyświetlacza LED Wykorzystanie procedury wyświetlania tylko cyfr od do 9

26 deklaracja procedury obsługi wyświetlacza LED przypisanie bitowi 7 rejestru PORTB nazwy Kropka wywołanie procedury Wysw7seg definicja procedury Wysw7seg zapisz do zmiennej Kod_cyf kod znaku z tablicy stałych Kody7seg zapis bitu 7 (sterującego kropką) do bitu 7 zmiennej Kod_cyf zapobiegnie to zmianie stanu linii sterującej kropka wartość zmiennej Kod_cyf wystawiana jest na port B b wygasza wyświetlaną cyfrę bez zmiany stanu kropki tablica stałych Kody7seg przechowująca kody wyświetlanych cyfr Kody cyfr

27 MULTIPLEKSOWANIE Sterowanie MULTIPLEKSOWE 7 segmentowymi wyświetlaczami LED

28 W większości przypadków jeden wyświetlacz LED nie wystarcza do prezentowania wyników!!! Wykorzystanie sterowania multipleksowego minimalizuje liczbę potrzebnych do sterowania linii do 8 + liczba wyświetlaczy. W naszym przypadku będziemy sterować 4 wyświetlaczami a więc daje 2, czyli będziemy potrzebować 2 linii mikroprocesora a nie 32 jak przy sterowaniu statycznym. Anoda 4 a b c d e f g h Anoda 3 Anoda 2 Anoda

29 Sterowanie MULTIPLEKSOWE 7 segmentowymi wyświetlaczami LED

30 Sterowanie MULTIPLEKSOWE 7 segmentowymi wyświetlaczami LED

31 Sterowanie MULTIPLEKSOWE 7 segmentowymi wyświetlaczami LED

32 Sterowanie MULTIPLEKSOWE 7 segmentowymi wyświetlaczami LED Aby migotanie wyświetlanych cyfr nie było zauważalne dla oka ludzkiego, częstotliwość multipleksowania (załączania) jednego wyświetlacza powinna wynosić co najmniej 25 Hz. Przy obsłudze 4 wyświetlaczy częstotliwość ich sterowania powinna wynosić co najmniej 4 * 25Hz = Hz

33 Sterowanie MULTIPLEKSOWE 7 segmentowymi wyświetlaczami LED Częstotliwość sterowania większa od 25Hz dla jednego wyświetlacza

34 Program 7 Sterowanie MULTIPLEKSOWE 7 segmentowymi wyświetlaczami LED

35 Schemat układu z multipleksowym sterowaniem 7 segmentowych wyświetlaczy LED ze wspólna anodą poprzez układ mocy ULN283A

36 Wykorzystamy Timer - czasomierz Do multipleksowego sterowania wyświetlaczami LED Uwaga: należy ustawać licznik tak aby zliczył : Dla naszego oscylatora kwarcowego Po podziale f= 8MHz f= 3.25kHz T = 25ns T = 32us 25 impulsów Prescaler 2 3 Wygenerowanie przerwania po zliczeniu 25 impulsów Podzielmy f = 8MHz Licznik do 256 przez 256 Przerwanie będzie generowane co 4ms

37 Program7 Sterowanie MULTIPLEKSOWE 7 segmentowymi wyświetlaczami LED W 4 * 4ms = 6ms, f = 62.5Hz W2 2 W3 3 W4 4 4ms Port B Wyk. PD7 dp PD6 g PD5 f PD4 e PD3 d PD2 c PD b PD a

38 Program7 Sterowanie MULTIPLEKSOWE 7 segmentowymi wyświetlaczami LED Configuracja portu D i B jako wyjscia Konfiguracje Timera jako czasomierza z podz. 256 Deklaracja procedury pobierającej kod cyfry do wyświetlania z tablicy Przerwanie od przepełnienia Timera, skok nastąpi do podprogramu Mult_wysw Deklaracja zmiennych i aliansów Odblokowanie przerwań globalne i od Timera Załadowanie do licznika wartości początkowej bo 25625=3

39 Program7 Sterowanie MULTIPLEKSOWE 7 segmentowymi wyświetlaczami LED Początek nieskończonej pętli Pętla wykonywana razy, przypisania zmiennej A wartości I oraz wykonanie opóźnienia s. Wyzerowanie zmiennych A, B, C, D,

40 Program7 definicja procedury Pobr_znaku, jeżeli wartość otrzymanej do wyświetlenia cyfry < od, to wpisanie do portu D wartość kodu z tablicy stałych Kody7seg w przeciwnym razie wpisanie do portu D wartości która wygasza wyświetlacz podprogramu obsługi przerwania od przepełnienia Timer w którym odbywa się multipleksowanie wywoływane co 4ms w zależności od wartości Nr_wysw, wykonaj: gdy Nr_wysw =, to wywołanie procedury pobierającej z tablicy kod znaku dla wartości A zwiększenie o jeden wartości Nr_wysw jeśli wartość Nr_wysw osiągnie 4, to zeruj wartość Nr_wysw tablica stałych Kody7seg przechowująca kody wyświetlanych cyfr

41 Program 8 Sterowanie multipleksowe 7 segmentowych wyświetlaczy LED ze wspólna anodą wykorzystując dekoder BCD 4543

42 Dekoder kodu BCD na kod wyświetlacza 7 segmentowego LED Wejście dekodera BCD Kody cyfr - 7- segmentowego wyświetlacza Wyświetla na cyfra D C B A g f e d c b a B C D Dekoder BCD A a g Anoda

43 Program 8 Schemat układu z multipleksowym sterowaniem 7 segmentowych wyświetlaczy LED ze wspólna anodą wykorzystując dekoder BCD 4543

44

45 Dekoder kodu BCD na kod wyświetlacz 7 segmentowego LED

46 Program 8 Sterowanie multipleksowe 7 segmentowych wyświetlaczy LED ze wspólna anodą wykorzystując dekoder BCD 4543

47 Dekoder kodu BCD na kod wyświetlacza 7 segmentowego LED Anoda B C D Dekoder BCD A a g

48 Statyczne sterowanie 7 segmentowego wyświetlacza LED Inne urządzenie Port D PD7 PD6 PD5 PD4 PD3 PD PD potrzebujemy 4 wolnych linii portu D C B A Dekoder BCD PD2 Anoda Aby sterować wyświetlaczem LED przy użyciu dekodera BCD a g

49 Program 8 Sterowanie multipleksowe 7 segmentowych wyświetlaczy LED ze wspólna anodą wykorzystując dekoder BCD cyfra = Cyfra = Cyfra And &B cyfra = And cyfra = or

50 Wykorzystanie wyświetlaczy 7 segmentowych LED Zasilacz Układ napylania cienkich warstw Układ pomiaru próżni

51 Wykorzystanie wyświetlaczy 7 segmentowych LED