10/2003 październik 15 zł 50 gr (w tym 7% VAT)

Transkrypt

1 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA Miêdzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów NA CD KATALOGI: INFINEON ORAZ EAUTOMATION FIRMY ADVANTECH 10/2003 październik 15 zł 50 gr (w tym 7% VAT) 10/2003 paÿdziernik

2 Sterowniki programowalne SIMATIC S7-200, część 2 A U T O M A T Y K A Kontynuujemy prezentacjí moøliwoúci komunikacyjnych sterownikûw PLC firmy Siemens. W tej czíúci przedstawiamy sposoby do³¹czenia ich do sieci Ethernet, za jej poúrednictwem do Internetu i korzystania z jego ogromnych moøliwoúci: wysy³ania i odbioru i, przesy³ania plikûw itp. SieÊ Ethernet CP interfejs Ethernet dla sterownikûw S7-200 Koncepcja TIA - ca³kowicie zintegrowanej automatyki - dotycz¹ca uk³adûw sterowaò programowalnych, uwzglídnia koniecznoúê zapewnienia komunikacji na kaødym poziomie sterowania. Pocz¹wszy od systemûw zarz¹dzania przedsiíbiorstwem ERP i MES, poprzez niøsze warstwy komunikacji - poczynaj¹c od Ethernetu zapewniaj¹cego szybk¹ wymianí duøej iloúci danych pomiídzy komputerami typu PC (pracuj¹cymi jako stacje klient-serwer), nastípnie Profibus - sieê polowa zapewniaj¹ca us³ugi wymiany danych miedzy sterownikami PLC lub ìwyspamiî wejúê-wyjúê binarnych i analogowych, aø do sterowaò obiektowych opartych na sieci ASi steruj¹cej elementami wykonawczymi i odczytuj¹cymi sygna³y obiektowe, uk³ady automatyki SI- MATIC zapewni¹ komunikacjí i przechodnioúê na wszystkich poziomach sieci. Jednoczeúnie Siemens stale wytwarza nowe modu³y, ktûre s¹ w³¹czane do systemûw sieciowych spe³niaj¹cych koncepcjí Ca³kowicie Zintegrowanej Automatyki. Jednym z nowych opracowaò jest CP243-1 (fot. 7) - interfejs komunikacyjny do³¹czany do sterownika S Za jego pomoc¹ sterownik S7-200 moøe komunikowaê sií z innymi uczestnikami sieci Ethernet. Z wykorzystaniem CP243-1 moøna zaprojektowaê do 8 po³¹czeò z innymi uczestnikami sieci pracuj¹cymi jako klient lub serwer. Moøliwe jest po³¹czenie sterownika S7-200 poprzez CP243-1 ze sterownikami S7-300, S7-400 w tym rûwnieø z komputerami PC wyposaøonymi w kartí ethernetow¹. Poprzez us³ugí OPC-serwer moøliwa jest wymiana danych pomiídzy S7-200 z CP243-1 a komputerem PC z systemem wizualizacji WinCC, WinAC lub Protool/Pro (rys. 8). Na komputerze PC trzeba zainstalowaê driver Softnet S7, ktûry zapewnia wymianí danych w oparciu o tzw. funkcje S7 (funkcje zapewniaj¹ce komunikacjí pomiídzy sterownikami serii S7 zapisanymi w BIOS-ie sterownikûw) pomiídzy systemem wizualizacji a wiíksz¹ liczb¹ sterownikûw S7-200 z do³¹czonymi modu- ³ami CP Uboczn¹ zalet¹ zastosowania CP243-1 jest moøliwoúê zdalnego programowania, diagnostyki sterownikûw S7-200 w sieci Ethernet za pomoc¹ oprogramowania Step7 Micro/WinV3.2. W oprogramowaniu Step7Micro/Win V3.2 przygotowany zosta³ specjalny kre- ator projektûw, ktûry za pomoc¹ zapytaò i odpowiedzi generuje kod programu potrzebny do wytworzenia komunikacji w sieci Ethernet. Dane projektowe gromadzone s¹ w CPU, dziíki czemu przy wymianie CP243-1 nie jest potrzebne kolejne parametryzowanie modu³u. Adres IP dla CP243-1 moøe byê nadawany na etapie projektowania lub z serwera za pomoc¹ protoko³u BOOTP (bootstrap-protocol). Ma to miejsce, gdy przy³¹czamy do sieci Ethernet CP243-1 bez okreúlonego adresu IP. Modu³ CP243-1 w takim przypadku poszukuje serwera BO- OTP i zg³asza sií z w³asnym adresem MAC, ktûry jest nadawany przez producenta i jest niezmienny oraz niepowtarzalny. Modu³ CP243-1 posiada z³¹cze typu RJ45. Moøe pracowaê z prídkoúciami od 10 do 100 Mb/s w trybie duplex i pû³duplex (prídkoúê wymiany danych jest ustalana automatycznie). Poprzez do³¹czenie innych modu³ûw siecio- Fot

3 A U T O M A T Y K A Rys. 8 wych np. do sieci ASi lub Profibus, sterownik S7-200 moøe byê traktowany jako inteligentny modu³ interfejsu pomiídzy segmentami sieci, czyli inteligentny sterownik systemu Ca³kowicie Zintegrowanej Automatyki. SieÊ Internet Nieco wiíksze moøliwoúci oferuje modu³ CP243-IT, za pomoc¹ ktûrego moøna zarz¹dzaê prac¹ sterownika S7-200 w sieci Internet i Intranet. Komunikacja interfejsu CP243- IT za pomoc¹ standardowych funkcji S7 przebiega identycznie jak w przypadku interfejsu CP243. Modu³ CP243-IT jest pod³¹czany do sterownika S7-200 jak typowy modu³ rozszerzenia. Modu³ CP243-IT jest przeznaczony dla nastípuj¹cych aplikacji: - sterowanie urz¹dzeò i kontrola ich pracy poprzez zintegrowany webserwer w sieci Internet i Intranet, - wbudowany webserwer (http serwer) z 8 MB pamiíci dla umieszczenia plikûw (stron internetowych} w standardzie HTML, - gotowe strony dla wyúwietlania statusu, konfiguracji oraz wyúwietlania zmiennych ze sterownika S7-200, - moøliwoúê tworzenia apletûw za pomoc¹ jízyka JAVA, - FTP serwer dla dostípu do plikûw systemowych poprzez sieê, wykorzystuje sií to np. do za³adowania plikûw HTML do procesora komunikacyjnego, - moøliwa komunikacja z 8 uczestnikami sieci. Przesy³anie wiadomoúci Zastosowanie modu³u CP243-IT umoøliwia wysy³anie i odbiûr e- maili z poziomu sterownika PLC. Uøytkownik moøe okreúliê przyczyní wys³ania a, dziíki czemu moøna je wykorzystaê np. do przesy³ania informacji o alarmach wykrytych podczas pracy systemu. Ponadto jest moøliwa wymiana danych przez aplikacjí uøytkownika za pomoc¹ FTP (File Transfer Protokol). MoøliwoúÊ ta nie musi byê wykorzystywana wy³¹cznie do ³adowania plikûw HTML do pamiíci modu³u CP243-IT - moøna j¹ wykorzystaê takøe do wymiany zmiennych pomiídzy CP234-IT a CPU S W tym przypadku CPU pracuje jako klient FTP. Moøliwym jest wiíc zapamiítywanie w pamiíci typu ÑVî sterownika S7-200 plikûw, jako zmienne przekazywanych poprzez sieê Internet z systemu nadrzídnego np. komputera PC. DziÍki temu jest moøliwa wymiana danych pomiídzy uczestnikami sieci, pracuj¹cych z rûønymi systemami operacyjnymi. Oczywiúcie CPU moøe wykorzystywaê FTP do komunikacji z webserwerem modu³u CP243-IT. Wymiana danych poprzez CP243-IT z innymi sterownikami S7 w sieci Ethernet Sterownik S7-200 wspû³pracuj¹cy z modu³em CP243-IT moøe komunikowaê sií poprzez Ethernet ze sterownikami S7-300 i S7-400, wykorzystuj¹c standardowe funkcje S7. Moøliwe jest po³¹czenie CP243-IT z innymi 8 uczestnikami sieci Ethernet. Wymiana danych poprzez CP243-IT z komputerami PC Wymiana danych pomiídzy sterownikiem S7-200 z CP243-IT i komputerem PC jest moøliwa za pomoc¹ interfejsu OPC. Jest on dostarczany wraz z funkcjami S7 potrzebnymi do obs³ugi zainstalowanej karty sprzítowej w PC, z oprogramowaniem SOFTNET S7. Komputer PC moøe byê uøyty do wizualizacji i archiwizacji danych procesowych np. z aplikacjami stworzonymi za pomoc¹ Wince lub WinAC. Micha³ Bereza, Siemens 136

4 A U T O M A T Y K A Kolorowa moc NS - terminale graficzne HMI nowej generacji Jakie najistotniejsze cechy powinien mieê terminal, aby spe³niaê wymagania uøytkownikûw? Bez w¹tpienia, powinien byê przede wszystkim wyposaøony w czytelny, moøliwie duøy wyúwietlacz, na ktûrym bíd¹ wyúwietlane informacje o przebiegu nadzorowanego procesu. Drug¹ istotn¹ cech¹ jest moøliwoúê wygodnego programowania terminala. Trzeci¹, nie mniej istotn¹, jest ³atwoúÊ do³¹czenia terminala do systemu. Poniewaø rynek terminali graficznych jest stosunkowo m³ody, przez d³ugi czas wystípowa³y na nim rûøne, czísto sztywne standardy komunikacyjne, co utrudnia³o korzystanie z tych urz¹dzeò w systemach budowanych na bazie urz¹dzeò pochodz¹cych od rûønych producentûw. Urz¹dzenia prezentowane w artykule kreuj¹c pewne nowe, doúê sensowne trendy, mieszcz¹ sií jednoczeúnie w utartych standardach, dziíki czemu projektanci systemûw automatyki maj¹ zapewniony wysoki komfort ich aplikowania. Kolorowy zawrût g³owy Bez w¹tpienia, obrazy wyúwietlane w kolorze s¹ bardziej atrakcyjne i umoøliwiaj¹ przekazanie wiíkszej iloúci informacji niø jest to moøliwe za pomoc¹ popularnych monochromatycznych wyúwietlaczy LCD. St¹d, wszystkie terminale z rodziny NS wyposaøono w matryce LCD TFT (NS12 i NS10) lub LCD STN (NS7) o rozdzielczoúci VGA 640x480 punktûw (NS10 - przek¹tna 10,4 i NS7 - przek¹tna 7,7 ) lub 600x800 punktûw (NS12 - przek¹tna 12,1 ). Zastosowane matryce LCD umoøliwiaj¹ wyúwietlanie obrazûw w 256 kolorach, a terminale NS10 i NS12 moøna wyposaøyê w specjalne karty, za pomoc¹ ktûrych jest moøliwe przechwytywanie i wyúwietlanie na ekranie terminala obrazûw z kamer TV (wykorzystywanych np. do rejestracji przebiegu monitorowanego procesu). Komunikacja rzecz podstawowa Ogromny nacisk po³oøyli konstruktorzy terminali z serii NS na zapewnienie ich ³atwego do³¹czenia do standardowego systemu sieciowego. St¹d podstawowym interfejsem komunikacyjnym we wszystkich terminalach jest Ethernet (10baseT), a jego alternatyw¹ interfejs ControllerLink. Standardowo, wszystkie terminale maj¹ na wyposaøeniu takøe dwa interfejsy RS232, z ktûrych jeden jest przystosowany do wspû³pracy z czytnikiem kodûw paskowych. Interfejsy te moøna wykorzystaê do lokalnej komuni- Obrazy s¹ coraz powszechniej stosowane w mediach, w najbliøszym czasie zdominuj¹ prawdopodobnie takøe telekomunikacjí, ktûra intensywnie promuje MMS-y. Podobne trendy obowi¹zuj¹ w automatyce, ktûra doúê d³ugo opiera³a sií podobnym modom. Nie mog³o to jednak trwaê bez koòca... Rewolucja zachodzi na naszych oczach: terminale s³uø¹ce do komunikacji z uøytkownikiem (HMI) s¹ wyposaøane w coraz silniejsze jednostki centralne, dziíki czemu - oprûcz wyúwietlania efektownych grafik - mog¹ spe³niaê takøe szereg dodatkowych zadaò, a tworzenie rozproszonych systemûw sterowania jest coraz ³atwiejsze. kacji terminala ze sterownikami PLC lub innymi urz¹dzeniami wykorzystywanymi w systemie. Inteligencja lokalna Terminale z rodziny NS, w odrûønieniu od wiíkszoúci terminali poprzedniej generacji, wyposaøono w silny, lokalny procesor, dziíki ktûremu czíúê zadaò zwi¹zanych z akwizycj¹ danych jest wykonywana ìna miejscuî. Pomaga w tym m.in. wbudowana w termi- 132

5 A U T O M A T Y K A nale pamiíê danych lokalnej aplikacji, ktûrej pojemnoúê moøe siígaê 20 MB (przy 4 MB standardowo dla terminali NS12 i NS10) lub 6 MB (NS7). Jak wczeúniej wspomniano, wbudowanie w terminale silnego procesora pozwoli³o wykonywaê niektûre funkcje zwi¹zane z akwizycj¹ danych bezpoúrednio przez terminal. Zgromadzone dane (mog¹ to byê m.in. obrazy przechwycone z kamery) s¹ przechowywane na karcie pamiíci CompactFlash, dziíki czemu moøna je ³atwo przenosiê w dowolne miejsce i poddawaê dalszej obrûbce. Karta CompactFlash moøe s³uøyê takøe do rejestrowania informacji o predefiniowanych przez uøytkownika alarmach/zdarzeniach wykrytych przez terminal. Istotn¹ zalet¹ terminali NS jest moøliwoúê ³atwego programowania animacji i sekwencji obrazûw na bazie wczeúniej przygotowanych grafik. atwe programowanie W odrûønieniu od terminali starszych generacji, terminale NS nie wymagaj¹ programowania za pomoc¹ jízyka drabinkowego. Przed uøyciem wymagaj¹ one jedynie prostej w przeprowadzeniu konfiguracji, czíúê funkcji moøna programowaê korzystaj¹c z jízyka skrytpowego operuj¹cego na obiektach (typu: okna dialogowe, wielopoziomowe menu). KonfiguracjÍ terminali u³atwia oprogramowanie narzídziowe NS Designer. Standardowa reszta Nowoúci wprowadzone przez producenta do terminali prezentowanych w artykule to tylko czíúê moøliwoúci oferowanych przez nie uøytkownikom. Spe³niaj¹ one oczywiúcie rygorystyczne normy szczelnoúciowe (obudowa zgodna z IP65), s¹ przystosowane do dalszej rozbudowy, maj¹ wbudowane wielojízyczne menu konfiguracyjne i wiele innych cech, uznawanych wspû³czeúnie za typowe. S³owem, bardzo efektywne i efektowne po³¹czenie dobrych ìstarychî standardûw z rozwi¹zaniami ocieraj¹cymi sií o awangardí. Andrzej Gawryluk, AVT Dodatkowe informacje Artyku³ powsta³ na podstawie materia³ów udostêpnionych przez firmê Omron, tel. (22) , 134

6 A U T O M A T Y K A Przemysłowe cyfrowe karty wejść i wyjść Addinum to karty przeznaczone dla magistrali PCI, ktûre mog¹ byê instalowane zarûwno w standardowych obudowach PC z p³ytami ATX, jak i w przemys³owych obudowach 19î. Wejúcia kart s¹ przystosowane do pracy w przemys³owym standardzie, w ktûrym napiície +24 V odpowiada logicznej ì1î, dziíki czemu mog¹ one bezpoúrednio wspû³pracowaê ze sterownikami PLC. Ze wzglídu na uniwersalnoúê, karty mog¹ byê stosowane szeroko w dowolnych aplikacjach automatyki przemys³owej i w sterowaniu procesami, np. do sterowania i monitorowania stanûw wejúê i wyjúê, do prze³¹czania sygna³ûw, jako interfejs do automatycznego testowania instalacji i urz¹dzeò, do w³¹czania, wy³¹czania i monitorowania odbiornikûw elekt- rycznych. Pozwalaj¹ takøe na pod³¹czenie takich urz¹dzeò, jak np. zawory, pompy, przekaüniki elektromagnetyczne, wentylatory, úwiat³a czy sterowniki PLC. Wejúcia kart s¹ odizolowane galwanicznie od interfejsu PCI wejúcia i wyjúcia. Zapewnia to odseparowanie komputera od obiektûw i sygna³ûw zewnítrznych. Wejúciowe i wyjúciowe sygna³y cyfrowe s¹ przesy³ane przez optoizolatory. Karty zabezpieczone s¹ teø przed przepiíciami, wy³adowaniami elektrostatycznymi i zak³ûceniami elektromagnetycznymi wysokiej czístotliwoúci (EMI). NiektÛre karty wyposaøono w dodatkowe zabezpieczenia: przed przekroczeniem dopuszczalnej temperatury, przed nadmiernym spadkiem napiícia zasilaj¹cego, wbudowano w nie takøe modu³y watchdog i timer. Poprzez odczyt stanu re- Niemiecka firma Addi-Data wprowadzi³a do sprzedaøy karty wejúê i wyjúê cyfrowych, przystosowanych do pracy w systemach zasilanych napiíciem 24 V. S¹ one przeznaczone przede wszystkim do pracy w trudnych warunkach przemys³owych. Ich moøliwoúci przedstawiamy w artykule. jestru statusu moøna prowadziê bieø¹c¹ diagnostykí na wypadek zwarcia, przegrzania, spadku napiícia lub jego nadmiernego wzrostu. NapiÍcie nominalne dla logicznej ì1î wynosi 24 VDC, ale dopuszczalny zakres zmian napiícia mieúci sií w przedziale VDC, przy maksymalnym poborze pr¹du 6 ma. NapiÍcie z przedzia³u VDC jest traktowane jako logiczne ì0î (pr¹d wp³ywaj¹cy do wejúcia nie przekracza wtedy 0,6 ma). OpÛünienie sygna³u dla 24 Fot. 1. Karta APCI 1032 Fot. 2. Karta APCI 1500 Fot. 3. Karta APCI 1564 Tab. 1. Zestawienie podstawowych parametrów kart firmy Addi Data Parametr Wejœcia APCI-1016 APCI-1032 APCI-1564 Wejœcia i wyjœcia Wyjœcia APCI-1500 APCI-1516 APCI-2016 APCI-2032 Wejœcia Wejœcia przerywaj¹ce Izolacja 1000V tak tak tak tak tak tak tak Filtr i zabezpieczenie tak tak tak tak tak tak tak Napiêcie nominalne DC [V] (19-30) (19-30) (19-30) (19-30) (19-30) Pr¹d wejœciowy przy 24 VDC [ma] Wyjœcia Izolacja 1000V tak tak tak tak tak tak tak Napiêcie nominalne DC [V] (10-36) (10-36) (10-36) (10-36) (10-36) Pr¹d wyjœciowy poj. wyjœcia [A] 0,5 (1) 0,5 (1) 0,5 (1) 0,5 (1) 0,5 (2) Watchdog tak tak tak tak tak Timer tak tak (1) Ograniczony do 3A dla wszystkich wyjœæ (2) Ograniczony do 2x 3A dla wszystkich wyjœæ 128

7 A U T O M A T Y K A V wynosi 70 µs, a maksymalna czístotliwoúê sygna³u wejúciowego 5 khz. NiektÛre z wejúê mog¹ byê wykorzystywane jako wejúcia przerywaj¹ce, co poszerza moøliwoúci zastosowaò. Wyjúcia o napiíciu nominalnym 24 VDC wymagaj¹ podania na kartí zewnítrznego napiícia zasilaj¹cego o wartoúci V. Wyjúcia moøna obci¹øaê pr¹dem o natíøeniu do 0,5 A, przy dopuszczalnym sumarycznym pr¹dzie dla wszystkich wyjúê do 3 A (dla kart do 16 wyjúê) lub 6 A (2x3 A dla kart do 32 wyjúê). Wyjúcia maj¹ zabezpieczenia przeciwzwarciowe, realizowane przez bezpieczniki polimerowe. Dodatkowo, w momencie w³¹czenia zasilania lub restartu komputera wszystkie wyjúcia ustawiane s¹ w stanie logicznego ì0î. UdostÍpniane przez producenta oprogramowanie to sterowniki dla systemûw Windows 2000/NT/98, w tym sterowniki czasu rzeczywistego dla Windows NT, sterowniki do Lab- View, przyk³ady programowania w Visual Basic, C, C++, Delphi. DostÍpne s¹ rûwnieø narzídzia dla Linuksa. WiÍkszoúÊ kart obs³ugiwana jest pod Windows przez nowe oprogramowanie Addipack - sterownik oparty na koncepcji karty wirtualnej. Funkcje wszystkich zainstalowanych jednoczeúnie w komputerze kart interpretowane s¹ jako funkcje jednej Fot. 4. Karta APCI 2032 Fot. 5. Karta APCI 2200 (wirtualnej) karty. Pozwala to na napisanie tylko jednej funkcji oprogramowania dla wszystkich kart maj¹cych te same moøliwoúci sprzítowe, bez koniecznoúci odwo³ywania sií do adresûw poszczegûlnych kart. W serii Addinum dostípne s¹ obecnie nastípuj¹ce karty dla magistrali PCI: - APCI wejúê, - APCI wejúcia (fot. 1), - APCI wejúê, 8 wyjúê, - APCI wejúê, 16 wyjúê (fot. 2), - APCI wejúcia, 32 wyjúcia (fot. 3), - APCI wyjúê, - APCI wyjúcia (fot. 4). Zestawienie ich najwaøniejszych parametrûw znajduje sií w tab. 1. Nie tylko wejúcia/wyjúcia Warto tu wspomnieê jeszcze o dwûch kartach z serii Addinum, ale o nieco innych funkcjach. Pierwsza to APCI-2200 (fot. 5) - karta wyjúê przekaünikowych. Zaleønie od wykonania zawiera 8 lub 16 przekaünikûw. Za jej pomoc¹ moøna prze³¹czaê napiícia o wartoúci do 60 VDC lub 48 VAC, przy maksymalnym natíøeniu pr¹du 1 A. Moc dostarczana do obci¹øenia nie moøe przekraczaê 30 W. Karta moøe byê dodatkowo wyposaøona w 8 wejúê cyfrowych 24 V. Drugim interesuj¹cym rozwi¹zaniem jest APCI karta 24 wejúê cyfrowych rûønicowych V. Przeznaczona jest przede wszystkim do pomiarûw samochodowych, w ktûrych coraz czíúciej s¹ stosowane systemy zasilania 42 V. W przeciwieòstwie do standardowych kart cyfrowych, APCI-1024 moøe pracowaê z dwoma poziomami prze³¹czania, programowanymi niezaleønie dla kaødego wejúcia. Karta sprawdza, czy sygna³ jest poniøej, pomiídzy lub powyøej poziomûw prze³¹czania. Pozwala to na wykrywanie wartoúci krytycznych i ostrzeganie np. o spadku napiícia lub przekroczeniu zadanego napiícia. Do wszystkich prezentowanych w artykule kart s¹ dostípne kable przy³¹czeniowe i rûøne wygodne panele zaciskûw úrubowych i dodatkowych przekaünikûw do mocowania na szynie DIN. Dodatkowe informacje Opracowanie na podstawie materia³ów firmy Addi-Data: Egmont Instruments, ul. Ch³odna 39, pawilon 11, Warszawa, tel. (22) , fax (22) , e- mail: addidata@egmont.com.pl 130

8 A U T O M A T Y K A Radiomodemy Satel Najlepsze w transmisji na odleg³oœæ 77 m...77 km Rys. 1. Radiomodem Satelline 3ASd EPIC PopularnoúÊ tych urz¹dzeò nie dziwi, jeúli weümie sií pod uwagí: - niezaleønoúê ich pracy od jakiegokolwiek operatora i zwi¹zane z tym niewielkie koszty eksploatacji systemu, - moøliwoúê obs³ugi duøej liczby urz¹dzeò, - ³atwa diagnostyka sieci radiowej, - komunikacja z urz¹dzeniami w trybie on-line. WieloúÊ moøliwych konfiguracji systemûw radiomodemowych firmy Satel gwarantuje dobûr takiego rozwi¹zania, ktûre bídzie niezawodne, efektywne i w pe³ni odpowiadaj¹ce wymaganiom uøytkownika. Satel oferuje dwie grupy produktûw. Pierwsz¹ grupí stanowi¹ klasyczne radiomodemy, drug¹ zaú urz¹dzenia przeznaczone do przesy³ania wy- ³¹cznie sygna³ûw cyfrowych. Radiomodemy Radiomodemy moøna podzieliê na dwie podgrupy: urz¹dzenia pracuj¹ce w paúmie rzídu 400 MHz oraz w paúmie MHz. Pasmo 400 MHz Dla pasma 400 MHz Satel oferuje trzy serie radiomodemûw: Satelline-2ASxE, Satelline-3AS(d) oraz Satelline-3AS EPIC. Wszystkie radiomodemy s¹ przystosowane do dwu- Bezprzewodowa transmisja danych jest rozwi¹zaniem stosowanym w praktyce z roku na rok coraz chítniej. W systemach rozproszonych, w ktûrych poszczegûlne obiekty rozmieszczone s¹ na duøych obszarach, ogromn¹ popularnoúci¹ ciesz¹ sií produkty fiòskiej firmy Satel: radiomodemy Satelline oraz urz¹dzenia do przesy³u sygna³ûw alarmowych Satelcode/Satelnode. Przedstawiamy je w artykule. kierunkowej transmisji danych. Modele z serii 2ASxE oraz 3AS(d) umoøliwiaj¹ transmisjí pomiídzy dwoma punktami na odleg³oúê do ok. 40 km (przy maksymalnej mocy Rys. 2. Przykładowy system oparty na radiomodemach Satel dla pasma 400 MHz modele Satelline 3AS(d) oraz Satelline 3AS(d) EPIC 125

9 A U T O M A T Y K A Rys. 3. Przykładowy system oparty na radiomodemach Satel dla pasma MHz model Satelline 1870 nadajnika 1 W). W celu zwiíkszenia zasiígu transmisji, wszystkie modele radiomodemûw Satel moøna stosowaê w trybie stacji retransmisyjnej (repeater). Zgodnie z obowi¹zuj¹cym w Polsce prawem, radiomodemy 2ASxE i 3AS(d) moøna stosowaê bez koniecznoúci ubiegania sií o przydzia³ czístotliwoúci, gdy transmisja odbywa sií z moc¹ do 20 mw. Moc ta, w zaleønoúci od warunkûw topograficznych oraz zastosowanych anten, pozwala na transmisjí danych pomiídzy dwoma punktami na odleg³oúê od kilkuset metrûw do ok. 4 kilometrûw. W przypadku zastosowania wiíkszych mocy, uøytkownik zobowi¹zany jest do uzyskania pozwolenia radiowego, czyli przydzia- ³u czístotliwoúci. Posiadanie pozwolenia jest wymagane w przypadku korzystania z radiomodemûw Satelline-3AS EPIC (rys. 1), charakteryzuj¹cych sií duø¹ moc¹ nadajnika - od 1 W do 10 W. Takie parametry umoøliwiaj¹ transmisjí na bardzo duøe odleg³oúci - aø do oko³o 80 kilometrûw. Radiomodemy 3AS EPIC s¹ w pe³ni kompatybilne z radiomodemami 3AS, dlatego teø moøna je ³¹czyÊ w jednej sieci radiowej, co pozwala zredukowaê koszty instalacji w sytuacji, kiedy nie jest konieczne stosowanie radiomodemûw o duøej mocy w ca³ym systemie. Tworzy sií wûwczas sieê szkieletow¹ na radiomodemach 3AS EPIC, do ktûrej s¹ do³¹czone podsieci z³oøone z modeli 3AS (rys. 2). Bezp³atne pasmo MHz Zakres czístotliwoúci MHz jest w Polsce nowym bezp³atnym pasmem do transmisji danych, zgodnie z Rozporz¹dzeniem Ministra Infrastruktury, w pe³ni zgodnym z prawem obowi¹zuj¹cym w Unii Europejskiej. Jest to pasmo wolne - uøytkownik wiíc nie musi staraê sií o przydzia³ czístotliwoúci. W omawianym paúmie pracuj¹ dwa modele radiomodemûw z oferty firmy Satel: Satelline-1870 oraz Satelline-3AS 869. Model Satelline-1870 jest przeznaczony do transmisji danych na odleg³oúci nieprzekraczaj¹ce kilometrûw. Bardzo czísto radiomodemy te s¹ stosowane w halach produkcyjnych, gdzie odleg³oúci s¹ stosunkowo niewielkie, a po³oøenie kabla z rûønych wzglídûw niemoøliwe. Radiomodem ten, oprûcz ma- ³ych gabarytûw, charakteryzuje sií takøe bardzo atrakcyjn¹ cen¹. Satelline-3AS 869 jest z kolei bliüniaczym modelem radiomodemu 3AS pracuj¹cego w paúmie 400 MHz. Ma teø wszystkie cechy modelu 3AS, z wyj¹tkiem zakresu czístotliwoúci oraz mocy, ktûra maksymalnie wynosi 500 mw (zgodnie z wytycznymi dla pasma MHz). Moc 500 mw umoøliwia przesy³anie danych punkt-punkt na odleg³oúê do 15 km. DziÍki moøliwoúci pracy kaødego z radiomodemûw z rodziny Satelline jako stacji retransmisyjnej, przedstawione w artykule odleg³oúci moøna efektywnie zwiíkszaê, co pozwala na budowanie bardzo rozleg³ych sieci radiomodemowych. Urz¹dzenia do przesy³u sygna³ûw cyfrowych Urz¹dzenia radiowej transmisji informacji alarmowych Satelcode i Satelnode s¹ przeznaczone do tworzenia zarûwno prostych, jak i rozbudowanych systemûw przekazywania sygna³ûw binarnych lub alarmûw drog¹ radiow¹ w promieniu od kilku do kilkunastu kilometrûw od anteny nadajnika. Systemy takie s¹ wykorzystywane w systemach monitoringu przemys³owego, w ochronie osûb i mienia (zabezpieczenia przeciw poøarom i w³amaniom, monitoring obiektûw), ale takøe do zdalnego przekazywania sygna³ûw steruj¹cych. Prosty system przesy³ania alarmûw (pojedyncza komûrka) sk³ada sií z odbiornika - Satelnode X3S oraz dowolnej liczby nadajnikûw sygna³ûw alarmowych - Satelcode 126

10 A U T O M A T Y K A Rys. 4. Przykładowy system zdalnego monitoringu oparty na radiomodemach Satelline 3AS(d) oraz urzą dzeniach Satelcode/Satelnode (rys. 3). Kaødy nadajnik ma swûj adres pozwalaj¹cy na jednoznaczne identyfikowanie i lokalizowanie komunikatûw alarmowych przezeò nadawanych. Przekazane komunikaty alarmowe mog¹ byê przes³ane do odpowiednio oprogramowanego komputera lub teø wykorzystane do uaktywnienia wbudowanych wyjúê przekaünikowych odbiornika. Kompletny system moøe sk³adaê sií z wielu takich podsystemûw pracuj¹cych niezaleønie lub teø po³¹czonych drog¹ radiow¹ (za pomoc¹ radiomodemûw serii Satelline - rys. 4). Budowa oraz pûüniejsza obs³uga systemûw alarmowych opartych na urz¹dzeniach firmy Satel jest szybka i efektywna. Konfiguracja poszczegûlnych urz¹dzeò jest prosta i nie wymaga stosowania specjalistycznych narzídzi. W úrodowisku miejskim maksymalna odleg³oúê pomiídzy urz¹dzeniami pojedynczej komûrki systemu wynosi najczíúciej oko³o 3 km, zaú w terenie niezabudowanym - nawet 15 km. Odleg³oúÊ ta moøe byê zwiíkszona przez zastosowanie anten wzmacniaj¹cych. Koszty instalacji Zastosowanie w systemie transmisyjnym anten kierunkowych, niezbídnych do przesy³ania danych na wiíksze odleg³oúci, nie stanowi øadnego problemu, bowiem w ogromnej wiíkszoúci przypadkûw nie ma potrzeby budowania specjalnych masztûw antenowych, gdyø zazwyczaj anteny umieszczane s¹ na najwyøszych obiektach na danym obszarze (wysokie budynki, kominy, s³upy energetyczne, maszty radiowe, GSM, itp.). Takøe wykonanie projektu radiowego, ktûry do niedawna by³ obligatoryjny, teraz nie zawsze jest konieczne. Urz¹d Regulacji Telekomunikacji i Poczty, do ktûrego sk³adany jest wniosek o wydanie pozwolenia radiowego, zazwyczaj wymaga wykonania projektu w sytuacji, gdy na danym obszarze istnieje duøe zagíszczenie urz¹dzeò radiowych. W pozosta³ych przypadkach zwykle wystarcza wype³nienie wniosku. Jeúli wykonanie projektu jest konieczne, firma Astor pomaga uøytkownikom w jego przygotowaniu, kontaktuj¹c ich z firmami specjalizuj¹cymi sií w tym zakresie. Firmy te najczíúciej pomagaj¹ takøe w uzyskaniu przydzia³u czístotliwoúci. Urz¹dzenia transmisji sygna³ûw cyfrowych Satelcode/Satelnode oraz radiomodemy Satelline mog¹ byê zastosowane w kaødej ga³ízi przemys³u, wszídzie tam, gdzie po³oøenie kabla szeregowego jest niemoøliwe lub po prostu nieop³acalne. Radiomodemy Satel posiadaj¹ takøe wiele dodatkowych zalet, takich jak moøliwoúê transmisji w protokole Profibus DP bez ograniczenia d³ugoúci sieci, jakie narzuca ten protokû³. Urz¹dzenia Satel s¹ najczíúciej stosowane w systemach rozproszonych, obejmuj¹cych zasiíg od 77 metrûw do 77 kilometrûw. Przyk³adem takich aplikacji jest zdalne sterowanie i monitoring sieci wodno-kanalizacyjnych, wíz³ûw ciep³owniczych oraz monitoring trakcji elektrycznej. NiezawodnoúÊ radiomodemûw potwierdza d³uga lista referencyjna. Prostota wdraøania i eksploatacji urz¹dzeò Satel powoduj¹, øe do ich uøytkowania nie jest wymagana specjalistyczna wiedza, a dziíki systemowi bezp³atnych testûw pierwsze prûby z radiomodemami Satel moøe podj¹ê kaøda osoba tym zainteresowana. Tomasz Micha³ek, Astor Sp. z o.o. Dodatkowe informacje Radiomodemy prezentowane w artykule s¹ dostêpne w firmie Astor, tel. (12) , 127

11 B I B L I O T E K A E P W Bibliotece EP prezentujemy książki dotyczące zagadnień związanych z różnymi dziedzinami techniki, jednak zawsze przydatne w pracy elektronika lub pomocne w uprawianiu elektronicznego hobby. Nasza opinia jest oczywiście subiektywna, ale wynika z wieloletniego doświadczenia zawodowego i chyba jest zgodna z oczekiwaniami tych, którzy chcą z książek korzystać, a nie przyozdabiać nimi półki. Aby nie marnować miejsca w EP, nie będziemy publikować recenzji książek ocenianych na jedną lub dwie lutownice. Przyjęliśmy szeroką skalę ocen, aby ułatwić Czytelnikom orientację w potencjalnej przydatności książki. Publikowane w EP recenzje książek można znaleźć w Internecie pod adresem biblioteka.ep.com.pl. Uwaga! Większość prezentowanych książek można zamówić w Dziale Handlowym AVT (patrz str. 65). Chcemy w ten sposób udostępnić je Czytelnikom EP. Bosch, Sterowanie silników o zapłonie iskrowym, WKŁ2002 WúrÛd CzytelnikÛw EP jest zaskakuj¹co wielu fanûw elektroniki samochodowej. Z tego powodu ca- ³y czas monitorujemy pojawiaj¹ce sií na rynku ksi¹øki prezentuj¹ce elektronikí samochodow¹, bez ktûrej øaden wspû³czesny samochûd juø sií nie obídzie. W naszej ìbiblioteceî prezentujemy trzeci¹ ksi¹økí wydan¹ przez WKi, w ktûrej prezentowane s¹ nowoczesne systemy sterowania prac¹ silnika. Ksi¹øka powsta³a w laboratoriach firmy Bosch, ktûra jest niezaprzeczalnym rynkowym liderem w zakresie elektroniki samochodowej. Tematyka prezentowanej ksi¹øki skupia sií na systemach sterowania klasycznych silnikûw o zap³onie iskrowym (w tym sposobach generowania iskry) oraz silnikûw z rûønymi rodzajami wtrysku mieszanki i benzyny. Przy okazji poruszono takøe tematykí katalizy spalin, przy czym szczegûlnie wiele uwagi autorzy poúwiícili omûwieniu roli elektronicznych systemûw nadzoru i sterowania w minimalizacji poziomu zanieczyszczeò emitowanych przez silniki. Ksi¹øka zawiera podstawowe informacje niezbídne do zrozumienia dzia³ania wspû³czesnych elektronicznych systemûw ìwokû³silnikowychî, ale nie zawiera øadnych informacji katalogowych ani serwisowych. Nie przyda sií wiíc zbytnio podczas napraw elektroniki samochodowej, jest natomiast niezast¹piona wszystkim tym elektronikom i mechanikom samochodowym, ktûrzy chc¹ z pierwszej ríki posi¹úê wiedzí o nowoczesnych silnikach samochodowych i ìelektroniceî, ktûra steruje ich prac¹. Andrzej Gawryluk Praca zbiorowa, ìuk³ady sygna³owe i wzmacniacze wizji w OTVC i monitorach, czíúê 1î, Wies³aw Haligowski 2002 Wydawnictwo Wies³awa Haligowskiego wyspecjalizowa³o sií w publikacji ksi¹øek przeznaczonych dla serwisûw sprzítu elektronicznego rûønego typu. Prezentowana ksi¹øka zawiera informacje katalogowe o uk³adach scalonych stosowanych w torach sygna³owych wspû³czesnych odbiornikûw telewizyjnych i monitorach komputerowych. CzÍúÊ z zamieszczonych w ksi¹øce materia³ûw to niemal kompletne noty katalogowe, zawieraj¹ce wszystkie lub wiíkszoúê informacji niezbídnych podczas naprawiania i uruchamiania odbiornikûw. Wiele uk³adûw - niestety - jest pozbawionych szczegû³owych opisûw, co moøna usprawiedliwiê - w niektûrych przypadkach - trudnoúciami z dostípem do katalogûw firmowych, doúê czísto funkcje pe³nione przez opisywane uk³ady s¹ na tyle proste, øe publikowanie kompletnej noty katalogowej nie jest konieczne. W takich przypadkach musi wystarczyê standardowy schemat aplikacyjny lub fragment schematu serwisowe- 123

12 B I B L I O T E K A E P go odbiornika TV, w ktûrym opisywany uk³ad zastosowano. WartoúÊ publikowanych informacji zwiíkszaj¹ opisy objawûw typowych awarii spowodowanych uszkodzeniami opisywanych uk³adûw oraz wskazûwki u³atwiaj¹ce ich diagnozí i usuniície. Prezentowan¹ ksi¹økí moøna potraktowaê jako niezbídnik w bibliotekach serwisantûw odbiornikûw telewizyjnych i monitorûw komputerowych. Andrzej Gawryluk Praca zbiorowa, ìuk³ady steruj¹ce w zasilaczach i przetwornicach, czíúê 2î, Wies³aw Haligowski 2003 Legenda: ksi¹øka wybitna, polecamy! ksi¹øka o duøych walorach praktycznych, polecamy! moøe sií przydaê daleka od doskona³oúci Pierwsz¹ czíúê tej ksi¹øki-katalogu przedstawiliúmy Czytelnikom w EP2/2003. W recenzji zwrûciliúmy uwagí na jej doúê istotny brak, a mianowicie brak podstawowych parametrûw elektrycznych wiíkszoúci opisywanych uk³adûw. Niestety, szykuj¹c drug¹ czíúê publikacji wydawnictwo nie uwzglídni- ³o naszej uwagi, w zwi¹zku z czym powsta³ zbiûr kolejnych 251 aplikacji lub wrícz samych schematûw blokowych, o niewielkich - w wiíkszoúci przypadkûw - walorach praktycznych. W przypadku uk³adûw stosowanych w úciúle okreúlony sposûb (np. specjalizowane sterowniki do zasilaczy OTV) takie podejúcie wydawcy nie stanowi wiíkszego problemu, ale pozbawienie opublikowanych w ksi¹øce aplikacji uk³adûw Simple Switcher jakichkolwiek informacji o parametrach i dostípnych wersjach uk³adûw (a jest to jeden z wielu, wcale nie najbardziej ìsoczystyî przyk³ad) jest dla mnie niezrozumia³e. Moje zastrzeøenia budzi takøe redakcyjna niekonsekwencja: czíúê nie warto kupowaê opisûw jest w jízyku polskim, czíúê w jízyku angielskim, ale nie zachowano ci¹g³oúci stylu, co sugeruje... niedbalstwo? No cûø, krytykowaê ³atwo, ale zdají sobie sprawí z ogromu pracy, jaki w³oøono w przygotowanie omawianej ksi¹øki. Maj¹c nadziejí na solidniejsze przygotowanie kolejnych czíúci s¹dzí, øe 3 lutownice zadowol¹ autorûw. Miko³aj Andrus 124

13 B A S C O M O W E P O R A D Y W bascomowym kąciku będziemy się starać w miarę przystępnie przedstawiać rozwiązania problemów napotykanych przez naszych Czytelników podczas pisania programów w Bascomie. Rubryka ta powstała z myślą o rozwiązywaniu problemów, na jakie najczęściej napotykają programiści, zatem zachęcamy wszystkich Czytelników do zgłaszania problemów na jakie się natknęli podczas tworzenia własnych programów. Konfiguracja portów mikrokontrolera AVR Stosowanie aliasów W pierwszym odcinku cyklu przedstawimy proste i zasadnicze dla pos³ugiwania sií mikrokontrolerami zagadnienie, jakim jest sposûb konfiguracji portûw mikrokontrolerûw AVR. Ze wzglídu na odmienn¹ od '51 budowí mikrokontrolerûw AVR, konfigurowanie portûw w Bascom AVR rûøni sií od konfiguracji portûw w Bascom 51, w ktûrym linií portu - aby pracowa³a jako wejúcie - wystarczy³o ustawiê w stan logicznej ì1î. Problemy z konfiguracj¹ portûw mikrokontrolerûw AVR przez pocz¹tkuj¹cych wynikaj¹ zazwyczaj z braku wiedzy o dzia³aniu, budowie i konfiguracji mikrokontrolerûw AVR, ktûre funkcjonalnie rûøni¹ sií znacznie od popularnych '51. Mikrokontrolery AVR, ze wzglídu na swoj¹ budowí wymagaj¹ aby linie portûw, ktûre bíd¹ wykorzystywane w urz¹dzeniu by³y odpowiednio skonfigurowane - musi to zrobiê programista, najlepiej na pocz¹tku programu. Na rys. 1 przedstawiono jako przyk³ad budowí jednej linii portu mikrokontrolera AVR. Na rysunku widaê, øe do konfiguracji portu przeznaczono dwa rejestry: DDRx oraz PORTx, ktûre umoøliwiaj¹ konfiguracjí oraz obs³ugí linii I/O. Naleøy mieê na uwadze, øe linie portûw mikrokontrolera mog¹ pe³niê takøe alternatywne funkcje - np. mog¹ byê wejúciem przetwornika A/C, analogowego komparatora, timera itd. Na pocz¹tku programu (choê takøe w jego dowolnej czíúci moøna zmieniê konfiguracjí linii portu) naleøy zadeklarowaê czy uøywane wyprowadzenie (port) bídzie pe³niê funkcjí wejúcia czy teø wyjúcia mikrokontrolera. S³uøy do tego specjalny rejestr DDRx, ktûry moøemy oprogramowaê ìwprostî (wpisuj¹c bezpoúrednio do niego wartoúê) lub w sposûb ìbascomowyî, ktûry jest bardziej czytelny i ³atwiejszy do AVR y od środka Szczegółowe informacje o budowie rdzenia mikrokontrolerów AVR oraz opisy ich wybranych bloków funkcjonalnych można znaleźć w książce Mikrokontrolery AVR w praktyce, dostępnej w ofercie handlowej AVT pod symbolem KS opanowania dla pocz¹tkuj¹cego. W Bascom AVR uøywamy do tego celu nastípuj¹cych instrukcji: CONFIG PORTx = [INPUT/OUTPUT] CONFIG PINx.y = [INPUT/OUTPUT] gdzie: x - numer portu, y - numer koòcûwki Jeúli podamy parametr INPUT, wtedy koòcûwka bídzie wejúciem, analogicznie OUTPUT - skonfiguruje port lub dan¹ linií jako wyjúcie. ProszÍ o zwrûcenie uwagi na rûønice w sk³adni: polecenie CON- FIG PORTx konfiguruje ca³y 8-bitowy port jako wejúcie lub wyjúcie czyli CONFIG PORTB=INPUT ustawi wszystkie 8 koòcûwek portu B jako wejúcia. Jeúli natomiast chcemy ustawiê pojedyncze nûøki jako wejúcia/wyjúcia naleøy uøyê drugiej sk³adni: CONFIG PINx.y. Czyli aby ustawiê linií B.2 jako wyjúcie, polecenie konfiguracyjne jest nastípuj¹ce: CONFIG PortB.2 = OUTPUT. Jeúli linia B.1 ma pracowaê jako wejúcie, to polecenie konfiguracyjne bídzie nastípuj¹ce: CONFIG PortB.1 = INPUT. Jak widaê, moøliwe s¹ dwie opcje: IN- PUT - gdy linia ma byê wejúciem lub OUTPUT, gdy linia ma byê wyjúciem. Moøna takøe uøyê wartoúci bitowej (0 lub 1) aby szybko skonfigurowaê poszczegûlne linie portu. W Bascomie do ustawiania oraz zerowania danych linii mikrokontrolera ustawionych jako wyjúcie mog¹ byê wykorzystane dwie instrukcje: SET oraz RESET. Jeúli np. nûøka portu mikrokontrolera skonfigurowana jest jako wyjúcie, wtedy stan wysoki ustawiamy instrukcj¹ SET PortX.Y. Stan niski wymuszamy instrukcj¹ RESET PortX.Y. Na przyk³ad, aby ustawiê linií B.2 mikrokontrolera naleøy uøyê instrukcja: SET PortB.2, a jeúli chcemy zmieniê stan linii B.0 na niski, to naleøy uøyê instrukcji RESET PortB.0. Bascom udostípnia takøe instrukcjí TOGGLE, ktûra zmienia stan danej koòcûwki portu na przeciwny. Na przyk³ad instrukcja TOGGLE PortB.0 zmieni na przeciwny stan linii B.0 mikrokontrolera. Pozornie bardziej skomplikowana wydawaê sií moøe obs³uga wejúcia, ale tak w praktyce nie jest. Jeúli linia jest skonfigurowana jako wejúciowa, wtedy (wynika to z wewnítrznej budowy mikrokontrolera) powinniúmy zadeklarowaê: czy linia jest wejúciem ìpodci¹gniítymî do VCC czy teø ìp³ywaj¹cymî. Jeúli stan linii portu ustawimy poleceniem SET PortX.Y, wtedy na linii X.Y w stanie spoczynku pojawi sií napiície VCC Rys. 1. Przykład budowy jednej z linii portu mikrokontrolera AVR 101

14 B A S C O M O W E P O R A D Y List. 1. Program sterujący diodą LED w zależności od stanu na wejściu D.5 CONFIG PinB.2= OUTPUT CONFIG PinD.5 = INPUT Set Portb.2 Set Portd.5 Do If Pind.5 = 0 Then Reset Portb.2 Else set PortB.2 End if LOOP (wewnítrzny rezystor podci¹gaj¹cy zostanie do³¹czony do danej linii). Natomiast, jeúli nie skonfigurujemy wejúcia, do³¹czaj¹c do niego wewnítrzny rezystor podci¹gaj¹cy (np. poprzez ustawienie danego bitu w rejestrze portx) lub wydamy polecenie RESET PortX.Y, wtedy na linii wejúciowej nie bídzie (tak jak w wypadku wyjúcia) ìpewnejî masy, lecz wejúcie bídzie ìwisieêî w powietrzu. Na takiej koòcûwce wejúciowej nie bídzie stabilnego, jednoznacznie okreúlonego stanu logicznego. Tak¹ konfiguracjí linii moøna wykorzystaê np. gdy z jakichú przyczyn wejúcie musi byê ìúci¹gniíteî przez zewnítrzny rezystor do masy. Rezystory ìpodci¹gaj¹ceî ustalaj¹ stan spoczynkowy linii wejúciowych i uodparniaj¹ je takøe - w pewnym stopniu - na zak³ûcenia. Dlatego teø zaleca sií, aby podczas korzystania z wejúê konfigurowaê je jako linie z aktywnymi rezystorami ìpodci¹gaj¹cymiî lub zastosowaê zewnítrzne rezystory ìpodci¹gaj¹ceî (lub ìúci¹gaj¹ceî, zaleønie od aplikacji). Oczywiúcie rezystory podci¹gaj¹ce naleøy uøywaê, gdy na wejúciach portûw bídzie zewnítrznie podawany tylko jeden z dwûch moøliwych stanûw logicznych, co bídzie mieê miejsce np. w przypadku do³¹czenia przyciskûw do linii I/O mikrokontrolera. W przypadku sterowania Rys. 2. Schemat ideowy układu dla przedstawionego przykładu 'wyjście do którego podłączona jest dioda 'wejście do którego podłączony jest mikroswitch 'teraz ustawiamy na obydwu linach stan wysoki 'tu żeby dioda po włączeniu nie świeciła 'a tu podciągamy port 'pętla główna programu 'porównujemy czy na końcówkę D.5 podano masę '(naciśniety przycisk) 'ustaw stan niski na Portb.2 - co spowoduje zapalenie 'diody 'w przeciwnym wypadku 'ustaw na portb.2 z powrotem na stan wysoki 'czyli zgaś diodę 'koniec nieskończonej pętli wejúcia z uk³adu cyfrowego, na ktûrego wyjúciu pojawiaê sií bídzie na zmianí stan wysoki i niski, rezystory podci¹gaj¹ce nie s¹ potrzebne. Tak wiíc, jeúli chcemy zapewniê zawsze stabilny stan na wejúciu mikrokontrolera, naleøy po skonfigurowaniu portu ustawiê jego stan na wysoki, najlepiej instrukcj¹ SET PortX.Y, co powoduje do³¹czenie rezystora ìpodci¹gaj¹cegoî. Aby odczytaê stan na wejúciu mikrokontrolera pos³ugujemy sií poleceniem: zmienna = PinX.Y (na przyk³ad odczyt linii D.5: zmienna=pind.5). Naleøy pamiítaê, øe do odczytu stanu danej linii wejúciowej nie s³uøy rejestr portx, lecz rejestr pinx. Pozbierajmy zatem wszystko w jakiú konkretny przyk³ad: mikrokontroler ma sterowaê diodí LED w³¹czon¹ miídzy ì+î zasilania (VCC) a B.2, w zaleønoúci od stanu wejúcia D.5 (linia PD5 jest wiíc wejúciem, natomiast PB2 wyjúciem). Na rys. 2 przedstawiono schemat elektryczny takiego uk³adu z wykorzystaniem mikrokontrolera ATmega8, ktûrym czísto bídziemy sií pos³ugiwaê w przyk³adach przedstawianych w tej rubryce. Program przedstawiony na list. 1 na czas naciúniícia przycisku bídzie zapala³ diodí LED. W przyk³adzie, w nieskoòczonej pítli, ca³y czas jest sprawdzany przy pomocy warunku if stan linii wejúciowej, do ktûrej do³¹czono przycisk. Jeúli zostanie on naciúniíty, stan linii wejúciowej zmieni sií na niski, co spowoduje zapalenie diody LED. Puszczenie przycisku bídzie rûwnowaøne z podaniem przez wewnítrzny rezystor podci¹gaj¹cy dodatniego napiícia zasilania, czyli stanu wyso- kiego, przy ktûrym dioda LED bídzie wy³¹czona. Na koniec jeszcze s³owo na temat tzw. aliasûw, czyli alternatywnych nazw dla zmiennych, sta³ych, itd. Poniewaø ludzka pamiíê jest zawodna i wygodniej nam zapamiítywaê nazwy w³asne niø nazwy narzucone przez producentûw uk³adûw, Mark Alberts zadba³ takøe o wygodí programistûw. Aliasy umoøliwiaj¹ nadanie standardowym nazwom portûw, rejestrûw, zmiennym itp. nazw przyjaznych uøytkownikowi. Sk³adnia instrukcji aliasu jest nastípuj¹ca: Nazwa_przyjazna ALIAS Nazwa_trudna_do_zapamiętania Co w przyk³adzie przedstawionym na list. 1 mog³oby mieê postaê: Dioda Alias PortB.2 'przypisanie 'aliasu dioda do nazwy portb.2 Nazwie PortB.2 zostanie przypisana alternatywna nazwa dioda, ktûra jednoznacznie identyfikuje linií portu. Na przyk³ad instrukcja RESET DIODA spowoduje zapalenie diody do³¹czonej do linii B.2 mikrokontrolera. Podobny alias moøna stworzyê dla do³¹czonego do linii wejúciowej przycisku. Na przyk³ad: Przycisk alias pind.5 'przypisanie aliasu przycisk 'do nazwy pind.5 W tym przypadku nazwie przycisk przypisano bit 5 rejestru pind, ktûry jest rejestrem wejúciowym portu D. Jak to wczeúniej wyjaúniono, nie moøna do odczytu stanûw linii wejúciowych np. portu D wykorzystaê rejestru portd. Mamy nadziejí, øe w tym krûtkim artykule przedstawiliúmy w sposûb jasny i wyczerpuj¹co zagadnienia zwi¹zane z konfiguracj¹ linii portûw mikrokontrolerûw AVR, a takøe rozwialiúmy najczíúciej zg³aszane w¹tpliwoúci. Za miesi¹c przedstawimy zagadnienia zwi¹zane z obs³ug¹ sprzítowego interfejsu RS232, w ktûry wyposaøony jest niemal kaødy mikrokontroler AVR. Artur Starz, artur.starz@ep.com.pl Marcin Wi¹zania, marcin.wiazania@ep.com.pl 102

15 P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W Dział Projekty Czytelników zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy poprawność konstrukcji. Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w tym dziale wynosi 250, zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów. Pokojowy regulator temperatury ze zdalnym sterowaniem, część 1 Pomys³ budowy urz¹dzenia powsta³, gdy ze wzglídu na nisk¹ temperaturí panuj¹c¹ w pokoju, autor zmuszony by³ do korzystania z dodatkowego ogrzewania elektrycznego. Uøytkowanie typowego ogrzewacza wnítrzowego (popularnej ìfarelkiî), oprûcz wysokich kosztûw zuøytej energii elektrycznej, mia³o powaøn¹ wadí: kaødorazowe w³¹czenie i wy³¹czenie urz¹dzenia wymaga³o interwencji uøytkownika. A przecieø jesteúmy tak leniwi... Takie sytuacje, w przypadku autora, powodowa³y koniecznoúê zaprzestania wykonywanych w³aúnie zajíê (na ogû³ w najmniej stosownym momencie - np.: podczas precyzyjnego lutowania), przejúcia na drugi koniec pokoju, w³¹czenia podgrzewacza i powrotu na miejsce. Chociaø podobna gimnastyka, z punktu widzenia higieny pracy, jest elementem bardzo pozytywnym, to jednak zbyt czíste tego typu spacery powodowa³y spadek efektywnoúci pracy Projekt 113 i by³y czynnikiem determinuj¹cym autora do poszukiwania rozwi¹zaò bardziej ìwspû³czesnychî. W pocz¹tkowym zamyúle urz¹dzenia mia³o jedynie w³¹czaê i wy³¹czaê ogrzewacz za pomoc¹ pilota, podobnie jak czyni sií to z domowym sprzítem AV. Jednak wykorzystanie mikroprocesora umoøliwi³o wyposaøenie sterownika w dodatkowe funkcje. Urz¹dzenie umoøliwia: - odczyt temperatury otoczenia z rozdzielczoúci¹ 0,1 o C, - odczyt temperatury minimalnej i maksymalnej w danym przedziale czasowym, - manualne w³¹czanie i wy- ³¹czanie, za pomoc¹ pilota, dowolnego elektrycznego urz¹dzenia grzewczego, Rys. 1. Schemat elektryczny regulatora temperatury 91

16 P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W Rys. 2. Schemat elektryczny układu sterownika mocy - automatyczna (dwupo³oøeniowa) regulacja temperatury pomiídzy wartoúci¹ minimaln¹ t L i maksymaln¹ t H, - wprowadzanie za pomoc¹ pilota wartoúci t L i t H, - w³¹czanie urz¹dzenia grzewczego ìw zerzeî sieci energetycznej, - automatyczne wy³¹czenie urz¹dzenia grzewczego w przypadku przekroczenia dopuszczalnego czasu pracy. CzÍúÊ sprzítowa Regulator sk³ada sií z p³ytki sterownika mikroprocesorowego zawieraj¹cej cztery siedmiosegmentowe wyúwietlacze LED, zamontowanej bezpoúrednio na obudowie typowego zasilacza wtyczkowego, oraz uk³adu bezstykowego sterownika mocy zamkniítego w oddzielnej obudowie. Schemat elektryczny sterownika mikroprocesorowego przedstawiono na rys. 1. Zastosowano tu popularny mikrokontroler z rodziny 51 typu AT89C4051 firmy Atmel z 4 kb pamiíci¹ programu typu Flash. Mikrokontroler jest taktowany sygna³em zegarowym o czístotliwoúci 12 MHz. Jako czujnik temperatury wykorzystano cyfrowy termometr DS1820 firmy Maxim/Dallas. Zintegrowany odbiornik podczerwieni do³¹czony jest do wejúcia przerwania zewnítrznego INT0 mikrokontrolera. Port P1 mikrokontrolera steruje bezpoúrednio katodami wyúwietlaczy siedmiosegmentowych. Anody wyúwietlaczy sterowane s¹ poprzez klucze tranzystorowe z odpowiednich linii portu P3 mikrokontrolera. Na p³ytce drukowanej regulatora zastosowano montaø przewlekany (mikrokontroler, kwarc, wyúwietlacze, kondensator elektrolityczny) oraz SMT (rezystory, kondensatory, tranzystory). Czujnik temperatury jest pod³¹czony do p³ytki regulatora za pomoc¹ kilkunastocentymetrowego przewodu. Oddalenie czujnika pomiarowego od p³ytki regulatora i obudowy zasilacza jest konieczne ze wzglídu na wydzielanie ciep³a przez transformator sieciowy, co w przypadku zamontowania czujnika bezpoúrednio na p³ytce, powodowa³oby b³ídne (zawyøone) odczyty temperatury. Zamiast elektromagnetycznego przekaünika w³¹czaj¹cego urz¹dzenie wykonawcze zastosowano modu³ z³oøony z optotriaka i triaka o duøej mocy (rys. 2). Wykorzystywany optotriak posiada dodatkowo uk³ad w³¹czania ìw zerzeî sieci energetycznej. Dodatkowe elementy bierne (R21, R22, C21) ³¹cz¹ce optotriak z triakiem s¹ zgodne z typow¹ aplikacj¹ podawan¹ przez producenta i umoøliwiaj¹ poprawne sterowanie urz¹dzeò rûwnieø o charakterze indukcyjnym. Jako element wykonawczy zastosowano triak BTA26 o typowym pr¹dzie przewodzenia 26 A, co jest wartoúci¹ aø nadto wystarczaj¹c¹ do sterowania urz¹dzeò grzewczych o mocach znacznie ponad 2 kw. Triak zamocowano na radiatorze o doúê kompromisowych wymiarach, dostosowanych do objítoúci obudowy (w przypadku sterowania urz¹dzeò grzewczych o wiíkszych mocach konieczne jest zapewnienie odpowiednich warunkûw ch³odzenia triaka poprzez m.in. odpowiedni dobûr powierzchni radiatora). Uk³ad sterownika mocy zamkniíto w oddzielnej obudowie z tworzywa sztucznego na ktûrej zamocowano typowe gniazdko elektryczne s³uø¹ce do pod³¹czenia grzejnika. Obs³uga i dzia³anie Po w³¹czeniu zasilania (w³oøeniu zasilacza wtyczkowego z p³ytk¹ mikrokontrolera do gniazdka elektrycznego) regulator bezpoúrednio wyúwietla bieø¹c¹ temperaturí otoczenia. WciúniÍcie klawisza ì1î w pilocie zdalnego sterowania spowoduje uruchomienie urz¹dzenia grzewczego. Na lewym skrajnym wyúwietlaczu pojawia sií wûwczas ìwídruj¹cy wokû³î úwiec¹cy segment sygnalizuj¹cy prací urz¹dzenia wykonawczego. Wy³¹czenie urz¹dzenia wymaga wciúniícia klawisza ì2î w pilocie, lub nastípuje automatycznie po oko³o 20 minutach od momentu ostatniego wciúniícia klawisza ì1î. WciúniÍcie klawisza ì3î spowoduje wyúwietlenie minimalnej zarejestrowanej temperatury. Sygnalizowane jest to migaj¹cym dolnym segmentem (c) lewego skrajnego wyúwietlacza. WciúniÍcie w tym momencie klawisza ìpowerî powoduje przepisanie bieø¹cej temperatury jako temperatury minimalnej (kasowanie pamiíci temperatury minimalnej) - na wyúwietlaczu pojawia sií na parí sekund symbol ìsetî. Jeøeli klawisz ìpowerî nie zosta³ wciúniíty, powrût do stanu wyúwietlania temperatury bieø¹cej nastípuje automatycznie po kilkunastu sekundach lub po wciúniíciu przycisku ìphonoî (klawisz tuø obok ìpowerî pe³ni¹cy funkcjí klawisza ESC) lub klawisza ì2î. Analogicznie naciúniície klawisza ì4î podczas wyúwietlania temperatury bieø¹cej powoduje wyúwietlenie temperatury maksymalnej, co sygnalizowane jest migaj¹cym gûrnym segmentem (a) pierwszego wyúwietlacza. Funkcje rozkazûw ìphonoî, ìpowerî i ì2î s¹ analogiczne jak dla funkcji wyúwietlania temperatury minimalnej. WciúniÍcie klawisza ìamî w czasie wyúwietlania temperatury bieø¹cej spowoduje prze³¹czenie trybu pracy regulatora z manualnego na automatyczny. Automatyczny tryb pracy sygnalizowany jest wyúwietlaniem co parí sekund symbolu ìautoî na wyúwietlaczu. W tym trybie bieø¹ca wartoúê temperatury porûwnywana jest z dwiema wartoúciami progowymi t L i t H. Jeøeli bieø¹ca wartoúê temperatury jest mniejsza niø wartoúê progowa t L wûwczas nastípuje za- ³¹czenie urz¹dzenia wykonawczego. Wy³¹czenie urz¹dzenia wykonawczego nastípuje kiedy temperatura otoczenia osi¹gnie wartoúê wiíksz¹ niø wartoúê progowa t H lub po przekroczeniu dopuszczalnego czasu pracy. W trybie automatycznym aktywne s¹ rûwnieø klawisze ì1î i ì2î maj¹ce identyczne znaczenie jak w trybie manualnym. Moøna wiíc w kaødej chwili klawiszem ì1î za³¹czyê urz¹dzenie grzewcze, a klawiszem ì2î wy³¹czyê - prze³¹czaj¹c jednoczeúnie regulator w stan pracy manualnej. Przejúcie do trybu manualnego moøna rûwnieø osi¹gn¹ê wciskaj¹c klawisz ìfmî w pilocie zdalnego sterowania. Aby sprawdziê bieø¹ce nastawy wartoúci temperatur progowych t L i t H naleøy odpowiednio nacisn¹ê klawisze ìvol-î lub ìvol+î. Na lewym skrajnym wyúwietlaczu widnieje wtedy symbol wyúwietlanej wartoúci: zapalone segmenty a, b, f, g dla wartoúci t H oraz segmenty c, d, e, g dla wartoúci t L. PowrÛt do wyúwietlania temperatury bieø¹cej nastípuje po naciúniíciu klawisza ìphonoî lub jeøeli nie wciúniíto øadnego klawisza automatycznie po kilkunastu sekundach ale tylko wûwczas gdy za³¹czone jest urz¹dzenie grzewcze. Jeøeli w czasie wyúwietlania temperatur progowych jeszcze raz zostanie naciúniíty klawisz ìvol-î lub ìvol+î wûwczas istnieje moøliwoúê wprowadzenia nowych wartoúci progowych (t L lub t H zaleønie od tego ktûra wartoúê jest w³aúnie wyúwietlana). Wygaszone zostaj¹ wûwczas pozosta³e wyúwietlacze z wyj¹tkiem pierwszego pokazuj¹cego symbol wprowadzanej wartoúci. Naciskanie teraz klawiszy numerycznych zostanie zinterpretowane jako okreúlenie kolejno dziesi¹tek, jednostek i dziesi¹tych czíúci danej nastawy t L lub t H. W kaødej chwili tryb wprowadzania danych moøna opuúciê naciskaj¹c klawisz ìphonoî. W przypadku kiedy uruchomiony jest ogrzewacz wyjúcie z tego trybu moøe nast¹piê rûwnieø automatycznie po kilkunastu sekundach od chwili ostatniego wciúniícia dowolnego klawisza w pilocie zdalnego sterowania. Zatwierdzenie wprowadzonej wartoúci odby- 92 2/98

17 P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W Rys. 3. Fragment przebiegu na wyjściu odbiornika podczerwieni (wartości w ms) wa sií poprzez naciúniície klawisza ìpowerî. Dodatkowo sprawdzana jest spûjnoúê wprowadzanych danych. Jeøeli t H - t L < 0,4 o C wûwczas sygnalizowany jest b³¹d (symbol ìerrî na wyúwietlaczu) i wprowadzane wartoúci nie s¹ zapamiítywane. Jeøeli wprowadzone dane spe³niaj¹ powyøsze rûwnanie i dodatkowo jeøeli wartoúci t L i t H mieszcz¹ sií w przedziale ,5 o C (dane moøna zapisaê za pomoc¹ 8 bitûw), wûwczas przepisywane s¹ do nieulotnej pamiíci E 2 RAM znajduj¹cej sií w uk³adzie DS1820 (wykorzystywane s¹ dwa bajty uøytkownika). Jeøeli ktûraú z wartoúci t L lub t H przekracza 25,5 o C wûwczas nie jest zapisywana w pamiíci nieulotnej lecz jedynie w pamiíci RAM mikrokontrolera. Dane z nieulotej pamiíci uk³adu DS1820 przepisywane s¹ do pamiíci RAM mikrokontrolera inicjuj¹c wartoúci t L i t H podczas sekwencji startowej po w³¹czeniu zasilania. Jeúli wyst¹pi b³¹d odczytu z pamiíci nieulotnej sygnalizowane jest to komunikatem ìerrî na wyúwietlaczu tuø po w³¹czeniu zasilania i obie wartoúci t L i t H domyúlnie inicjowane s¹ zerami (wartoúci te moøna zmieniê wciskaj¹c dwukrotnie klawisze ìvol-î lub ìvol+î). Oprogramowanie Oprogramowanie steruj¹ce regulatora wykonano w jízyku C wykorzystuj¹c kompilator Keil w bardzo starej, ale w pe³ni funkcjonalnej, wersji 3.20 dla DOS-a. Jedynie procedury obs³ugi magistrali jednoprzewodowej dla uk³adu czujnika temperatury zaimplementowano w asemblerze. Ca- ³oúÊ kodu wynikowego (po linkowaniu) zajmuje prawie 4 kb pamiíci programu mikrokontrolera. W dalszej czíúci artyku³u zostanie skrûtowo opisane dekodowanie sygna- ³Ûw zdalnego sterowania oraz procedury obs³ugi magistrali jednoprzewodowej i ich zastosowanie do komunikacji z uk³adem DS1820. Dekodowanie sygna³ûw zdalnego sterowania Jako pilot zdalnego sterowania wykorzystano model RC-200S firmy TEAC. Analiza oscyloskopem cyfrowym generowanych przez pilota sygna- ³Ûw wykaza³a, iø pracuje on w standardzie NEC80 (w tym samym standardzie pracuje teø np. pilot od karty tunera TV PixelView, lecz pilot ten inaczej koduje poszczegûlne klawisze). Oznacza to, øe czas trwania impulsu (poza nag³ûwkiem) jest w tym standardzie sta³y, zaú kodowanie ì0î i ì1î realizowane jest poprzez rûøny czas przerwy miídzy impulsami. W standardzie NEC80 przesy³ane s¹ 32 bity danych. SzczegÛ³owe informacje na temat kodowania i sposûb dekodowania sygna³ûw zdalnego sterowania zamieszczono w EP12/2002. SposÛb dekodowania sygna³ûw zdalnego sterowania zaproponowany w tym artykule jest nieco inny (powsta³ zanim ukaza³ sií wspomniany numer EP). Na rys. 3 przedstawiono fragment przebiegu otrzymanego na wyjúciu odbiornika podczerwieni podczas nadawania wybranego rozkazu. Dekodowanie poszczegûlnych rozkazûw bídzie wiíc polega³o na pomiarze czasu pomiídzy kolejnymi opadaj¹cymi zboczami sygna³u uzyskanego z odbiornika podczerwieni. Opadaj¹ce zbocze sygna³u z odbiornika podczerwieni, pod³¹czonego do wejúcia przerwania zewnítrznego mikrokontrolera, spowoduje ø¹danie przyjícia przerwania. Aby przyjície przerwania by³o moøliwe konieczne jest wczeúniejsze ustawienie bitu IT0 w s³owie steruj¹cym TCON - oznaczaj¹ce sposûb przyjícia przerwania opadaj¹cym zboczem na wejúciu INT0 - oraz ustawienie bitûw EX0 i EA w masce przerwaò IE. Pomiar czasu pomiídzy kolejnymi opadaj¹cymi zboczami na wejúciu INT0 bídzie sií odbywa³ za pomoc¹ sprzítowego licznika T0 pracuj¹cego w trybie 1. Na list. 1 przedstawiono kod ürûd³owy funkcji w jízyku C obs³uguj¹cej przerwanie z wejúcia zewnítrznego i realizuj¹cej dekodowanie poszczegûlnych rozkazûw oraz funkcji obs³ugi przerwania z licznika T0 (przerwanie zg³aszane w momencie przepe³nienia licznika). Bity start_seq i start_bit wykorzystywane s¹ do sygnalizacji kolejno rozpoczícia nadawania rozkazu (nag³ûwka) i wyst¹pienia bitu startu. Ustawienie bitu rdy oznacza, øe odebrano pomyúlnie rozkaz, ktûrego kod znajduje sií w 32-bitowej zmiennej typu long o nazwie byte. Typ danych bit nie jest typem standardowym charakterystycznym dla jízyka C. W kompi- List. 1. Kod źródłowy funkcji obsługi przerwań i dekodowania rozkazów void int_ext0(void) interrupt 0 using 1 { mh=th0; TL0=0; TH0=0; if (!start_seq) start_seq=1; else if (!start_bit) { if (mh>45&&mh<54) { start_bit=1; bitcnt=0; byte=0; TR1=0; ET1=0; P1=255; } else start_seq=0; } else if (start_bit) { if (mh>12) { start_seq=start_bit=0; ET1=1; return; } if (bitcnt<32) { byte<<=1; if(mh>6) byte =1; } bitcnt++; if (bitcnt>32) { rdy=1; start_bit=start_seq=0; TR1=1; ET1=1; } } } void int_t0(void) interrupt 1 using 1 { ET1=1; TR1=1; start_bit=start_seq=0; } Funkcje wykorzystują następujące zmienne zewnętrzne (globalne): bit start_bit,start_seq,rdy; unsigned char mh,bitcnt; unsigned long byte; latorze Keil jest to bit oznaczaj¹cy 8-bitowy adres bitu w pamiíci RAM mikrokontrolera. Zmienna mh s³uøy do tymczasowego przechowywania starszego bajtu licznika T0. Od tej teø operacji - zapamiítania stanu bajtu TH0 licznika T0 - rozpoczyna dzia³anie funkcja obs³ugi przerwania zewnítrznego. NastÍpnie zerowany jest licznik T0. Jeøeli przyjíte zosta- ³o przerwanie, a bit start_seq nie jest ustawiony, oznacza to, øe rozpoczyna sií nadawanie rozkazu. Ustawiany jest wûwczas bit start_seq i funkcja obs³ugi przerwania koòczy dzia³anie. Przy kolejnym wywo³aniu funkcji (kolejnym przerwaniu) sprawdzany jest stan bitu start_bit (start_seq jest juø ustawiony). Jeøeli nie by³ on zapalony oznacza to prawdopodobieòstwo wyst¹pienia bitu startu. Sprawdzany jest teraz czas, ktûry up³yn¹³ od ostatniego przerwania. Przy czym kaødy pomiar czasu odbywa sií z dok³adnoúci¹ do 256µs - brany jest pod uwagí jedynie starszy bajt licznika T0. Jeøeli czas ten zawiera sií w przedziale od 11,5 ms do 93

18 P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W 14 ms oznacza to, øe odebrany zosta³ nag³ûwek i bit startu. St¹d ustawiany jest teraz bit start_bit, zerowany licznik bitûw bitcnt i zerowana zmienna byte. Dodatkowo blokowany jest licznik T1 steruj¹cy wyúwietlaczem i wszystkie bity portu P1 ustawiane s¹ w stan wysoki, powoduj¹c wygaszenie wyúwietlacza. Przy kolejnym zg³oszeniu przerwania rûwnieø sprawdzany jest czas, ktûry up³yn¹³ od ostatniego przyjícia przerwania. Jeøeli jest on wiíkszy niø 3 ms oznacza to b³¹d i procedura dekodowania rozkazûw rozpoczyna sií od pocz¹tku. W przeciwnym przypadku, o ile nie odebrano jeszcze 32 bitûw, wszystkie bity zmiennej byte przesuwane s¹ o jedn¹ pozycjí w lewo i jeøeli wyøej wymieniony czas jest wiíkszy niø 1,5 ms - co oznacza øe odebrany bit ma wartoúê 1 - ustawiany jest najm³odszy bit zmiennej byte. NastÍpnie zwiíkszany jest o jeden licznik bitûw. Jeøeli przy kolejnej obs³udze przerwania odebrano juø 32 bity (bitcnt > 32) oznacza to wyst¹pienie bitu stopu i kompletne odebranie rozkazu. Ustawiana jest wûwczas globalna flaga rdy sygnalizuj¹ca øe zmienna byte zawiera kod odebranego rozkazu. Jeøeli z jakiegoú powodu transmisja zostanie przerwana (zak³ûcona) przed odebraniem 32 bitûw, wûwczas najpûüniej po 65,5 ms nast¹pi przepe³nienie licznika T0 i wys³ane zostanie ø¹danie przyjícia przerwania od tego licznika. Funkcja obs³ugi tego przerwania (int_t0()) zeruje bity start_bit i start_seq powoduj¹c, øe przy kolejnym przerwaniu z odbiornika podczerwieni, procedura dekodowania rozkazûw rozpocznie sií od pocz¹tku. Wykorzystanie tak zdefiniowanych funkcji dekodowania rozkazûw z odbiornika zdalnego sterowania w programie g³ûwnym (programie uøytkownika) wymaga zadeklarowania wymienionych wczeúniej zmiennych na zewn¹trz wszystkich funkcji i wygl¹da nastípuj¹co: if(rdy) // zdekodowano rozkaz { rdy=0; if(byte==0xe19e31ce) { // wciśnięto klawisz // 1 w pilocie } else if(byte==0xe19eb14e) { // wciśnięto klawisz // 2 w pilocie }... } Lub teø uøywaj¹c krûtszych - 16 bitowych (dwu bajtowych) sta³ych, z uøyciem wskaünikûw, tak jak w programie obs³ugi regulatora: int *ptr; //deklaracja wskaźnika //do zmiennych typu int... ptr=(int*)&byte; //wskaźnik ptr zawiera //adres zmiennej byte if(rdy) // zdekodowano rozkaz { rdy=0; if(*ptr++==0xe19e) //stały kod //dla danego pilota { if(*ptr==0x31ce) { // wciśnięto klawisz // 1 w pilocie } else if(*ptr==0xb14e) { // wciśnięto klawisz // 2 w pilocie }... } } WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1...R8: 68Ω R9...R12: 12kΩ R13: 470Ω R14: 4,7kΩ R21: 180Ω R22: 1,2kΩ Kondensatory C1, C2: 33pF, C3: 1µF, C4: 0,1µF, C5: 100µF, C21: 0,22µF Półprzewodniki Wyświetlacze 7 segmentowe LED 4szt, Mikroprocesor AT89C4051, Tranzystory BC807(SMD) 4 szt, Termometr DS1820, Scalony odbiornik podczerwieni, Optotriak TLP3041, Triak BTA26 Różne Rezonator kwarcowy 12MHz, Zasilacz wtyczkowy 5V, 200mA, Pilot zdalnego sterowania Poniewaø zmienna byte jest obiektem 32-bitowym typu long a wskaünik ptr zgodnie z definicj¹ moøe pokazywaê na obiekty 16-bitowe typu int podczas przypisania adresu konieczna jest konwersja typûw z long* do int*. W przypisaniu ptr=(int*)&byte zastosowano jawn¹ konwersjí typûw z uøyciem operatora rzutowania (int*). DziÍki takiemu zabiegowi wskaünik ptr pokazuje na starszych 16 bitûw zmiennej byte zaú ptr+1 na m³odszych 16 bitûw tej zmiennej. Fakt ten wykorzystano w prezentowanym programie. Zbigniew Hajduk 94 2/98

19 K U R S Podstawy projektowania systemów mikroprocesorowych, część 8 Jednym z podstawowych elementûw interfejsu uøytkownika w systemach cyfrowych jest klawiatura. W tej czíúci cyklu pokazujemy, w jaki sposûb do³¹czyê i jak obs³ugiwaê lokalne klawiatury o stykach do³¹czanych bezpoúrednio do portûw mikrokontrolera. Obs³uga klawiatury Chociaø klawiatura bez w¹tpienia naleøy do grupy omûwionych w poprzednim odcinku elementûw stykowych, to jednak sposûb obs³ugi duøej liczby przyciskûw jest zagadnieniem nieco bardziej skomplikowanym (choê przy niewielkiej liczbie przyciskûw sposûb obs³ugi nie rûøni sií od obs³ugi pojedynczych elementûw stykowych). Klawiatura jest jednym z najpopularniejszych urz¹dzeò wejúciowych umoøliwiaj¹cych komunikacjí uøytkownika z systemem mikroprocesorowym i wp³ywanie na sposûb jego dzia³ania. W zaleønoúci od funkcji pe³nionej przez dany system klawiatura moøe osi¹gaê rozmiary uk³adu kilkunastu czy kilkudziesiíciu klawiszy. W zaleønoúci od liczby klawiszy zmienia sií takøe sposûb obs³ugi programowej, poczynaj¹c od bezpoúredniego odczytu stanu portu, a koòcz¹c na rozbudowanych procedurach obs³ugi klawiatur matrycowych. Obecnie w uk³adach potrzebuj¹cych duøej liczby klawiszy coraz popularniejsze staje sií wykorzystanie gotowych klawiatur z komputerûw PC. Jeøeli w projektowanym systemie nie jest potrzebna duøa liczba klawiszy, wykorzystuje sií bezpoúrednie po³¹czenie mikrowy³¹cznikûw tworz¹cych klawiaturí do linii portu mikrokontrolera. SytuacjÍ tak¹ przedstawiono na rys. 27. Po³¹czenie wykonano bezpoúrednio, bez øadnych dodatkowych rezystorûw podci¹gaj¹cych (oczywiúcie, o ile wykorzystywane linie posiadaj¹ rezystory wewnítrzne), gdyø umieszczona zazwyczaj w pobliøu mikrokontrolera klawiatura nie jest naraøona na zak³ûcenia oraz nie ma koniecznoúci stosowania pr¹dûw gwarantuj¹cych samooczyszczanie stykûw (nastípuje ono w sposûb mechaniczny, wskutek dzia³ania znacznej si³y nacisku palca). Prostota uk³adowa tego rozwi¹zania wp³ywa rûwnieø na prostotí oprogramowania. Detekcja naciúniícia przycisku odbywa sií na zasadzie odczytu stanu konkretnej linii portu - ì0î oznacza klawisz wciúniíty. UwzglÍdniaj¹c zjawiska ³¹czeniowe (drgania stykûw) obs³uga programowa moøe byê identyczna jak omûwiona wczeúniej dla innych elementûw stykowych. Naleøy jedynie zwielokrotniê liczbí pomocniczych zmiennych odpowiadaj¹cych liczbie stosowanych klawiszy. Wad¹ prezentowanego uk³adu jest koniecznoúê zarezerwowania jednej linii portu mikrokontrolera dla jednego klawisza i zwi¹zane z tym trudnoúci wygospodarowania linii sygna³owych przy wiíkszej liczbie klawiszy i innych urz¹dzeò korzystaj¹cych z portûw mikrokontrolera. Na rys. 28 przedstawiono nieco bardziej ekonomiczne rozwi¹zanie. Linie jednego portu s¹ wykorzystywane przez dwa urz¹dzenia - w tym przypadku jednym urz¹- Rys. 27 Rys

20 K U R S List. 10. Procedura obługująca prostą klawiaturę pokazaną na rys. 28 ;KLAWISZE - zmienna bajtowa przechowująca stan klawiszy (1 - naciśnięty) ;BUFOR - zmienna bajtowa przechowująca daną do wysłania do zatrzasku ;sekwencje napisano jako podprogramy wywoływane rozkazem LCALL KLAWIATURA: MOV P1,#0FFH ;ustawienie linii portu P1 CLR P3.0 ;zerowanie linii P3.0 MOV A,P1 CPL A MOV KLAWISZE,A SETB P3.0 RET ZATRZASK: MOV P1,BUFOR SETB P3.7 CLR P3.7 RET dzeniem jest klawiatura, natomiast drugim uk³ad zatrzaskowy (latch) 74LS573 (moøe to byê takøe dowolny inny uk³ad posiadaj¹cy wejúcie zezwalaj¹co/strobuj¹ce i pozostaj¹cy obojítny na stan linii, gdy wejúcie to jest nieaktywne). Przedstawiony schemat uwzglídnia jedynie klawiaturí czteroprzyciskow¹ (dla zachowania czytelnoúci rysunku), ale nic nie stoi na przeszkodzie, aby pod³¹czona klawiatura wykorzystywa³a wszystkie osiem linii portu. Uk³ad ten dzia³a nastípuj¹co: jeøeli chcemy przesy³aê dane do rejestru zatrzaskowego, wûwczas konieczne jest ustawienie linii P3.0 w stan wysoki. NastÍpnie wysy³amy do portu P1 bajt przeznaczony do przes³ania, a potem generujemy sygna³ strobuj¹cy (impuls): ustawiamy i zerujemy linií P3.7 - zbocze opadaj¹ce powoduje zatrzaúniície informacji w rejestrze i pamiítanie jej gdy P3.7=0. Gdy chcemy obs³uøyê klawiaturí, naleøy wpisaê do portu P1 wartoúê 0xFF (ustawienie wszystkich linii w stan wysoki w celu wykorzystania ich jako wejúcia), a nastípnie wyzerowaê linií P3.0. Jeøeli ktûryú z klawiszy zostanie wciúniíty, to odpowiednia linia portu P1 zostanie wprowadzona w stan niski (wskutek po³¹czenia z lini¹ P3.0 pozostaj¹c¹ w stanie niskim). Odczytuj¹c stan portu P1 odczytujemy zatem stany klawiszy (ì0î - klawisz wciúniíty) - po dokonaniu odczytu naleøy z powrotem ustawiê linií P3.0 w stan wysoki. ;odczyt stanu linii ;negacja bitów (aby uzyskać 1 dla naciśniętego klawisza) ;zapamiętanie stanu klawiatury ;ustawienie linii P3.0 (aby naciskanie klawiszy nie ;wpływało na stan linii portu P1 ;powrót do programu głównego ;przesłanie danych do portu P1 ;generacja sygnału strobującego ;(należy pamiętać o wyzerowaniu linii P3.7 po resecie ;mikrokontrolera - w części programu inicjującej ;zmienne i rejestry) ;powrót do programu głównego Uk³ad dzia³a³by rûwnieø poprawnie, gdyby pominiíto zastosowane diody w³¹czone szeregowo z przyciskami, jednak mog³yby wyst¹piê przek³amania przy zapisie do rejestru, gdyby w czasie transmisji kilka przyciskûw by³o naciúniítych rûwnoczeúnie. Dlatego teø lepiej wspomniane diody zastosowaê. Przyk³adow¹ sekwencjí rozkazûw obs³uguj¹cych wspomniany uk³ad zamieszczono na list. 10. Na rys. 29 przedstawiono sposûb do³¹czenia klawiatury do mikrokontrolera z wykorzystaniem wspûlnych linii z innym urz¹dzeniem, ktûrym jest... rûwnieø klawiatura! Przedstawiony na rysunku uk³ad pod³¹czenia przyciskûw tworzy klawiaturí matrycow¹. Charakterystyczn¹ cech¹ takiego rozwi¹zania jest moøliwoúê wyrûønienia na schemacie wierszy i kolumn, na przeciíciu ktûrych znajduj¹ sií elementy zwieraj¹ce (przyciski). Moøliwa do obs³uøenia liczba klawiszy jest zaleøna od liczby wierszy i kolumn matrycy, i jest rûwna iloczynowi tych dwûch wartoúci. Zasada dzia³ania uk³adu jest nastípuj¹ca: odczytywanie stanu klawiszy odbywa sií w sposûb grupowy, tzn. jednoczeúnie odczytywany jest stan jednego rzídu klawiszy (jeden wiersz lub jedna kolumna) - za³ûømy, øe w naszym uk³adzie bídziemy klawiaturí sprawdzaê odczytuj¹c stan klawiszy pogrupowanych w wiersze (zgodnie z kolejn¹ numeracj¹ na schemacie). W takiej konfiguracji linie P1.4 do P1.7 bíd¹ pracowa- ³y jako wejúcie, natomiast linie P1.0 do P1.3 jako wyjúcie (nie jest konieczne stosowanie rezysto- List. 11. Program obsługi klawiatury matrycowej (schemat na rys. 29) ;KLAW1_8 - pomocnicza zmienna bajtowa pamiętająca stan klawiszy SW1 ; do SW8 (najmłodszy bit oznacza stan SW8, 1 oznacza ; klawisz wciśnięty) ;KLAW8_16 - pomocnicza zmienna bajtowa pamiętająca stan klawiszy SW8 ; do SW16 (najmłodszy bit oznacza stan SW16, 1 oznacza ; klawisz wciśnięty) CZYTAJ_KLAWISZE: MOV P1,#0FFH ;procedura wywoływana przez LCALL ;ustawienie linii portu P1 w stan wysoki CLR P1.3 ;wyzerowanie linii P1.3 MOV A,P1 ;odczyt stanu linii portu P1 (czytamy 1 wiersz) SETB P1.3 ;ustawienie linii P1.3 (bo stan już odczytaliśmy) CPL A ;negacja (aby 1 oznaczała wciśnięty klawisz) ANL A,#0F0H ;maskowanie młodszych 4 bitów - interesują nas starsze MOV KLAW1_8,A ;zapamiętanie stanu 4 klawiszy CLR P1.2 ;wyzerowanie linii P1.2 MOV A,P1 ;odczyt stanu linii portu P1 (czytamy 2 wiersz) SETB P1.2 ;ustawienie linii P1.2 CPL A ;negacja ANL A,#0F0H ;maskowanie SWAP A ;zamienienie miejscami połówek bajtu (bo wiersz 2 to 4 ;młodsze bity KLAW1_8) ORL A,KLAW1_8 ;połączenie informacji o obu wierszach MOV KLAW1_8,A ;zapamiętanie stanu wszystkich ośmiu klawiszy CLR P1.1 ;wyzerowanie linii P1.1 MOV A,P1 ;odczyt stanu linii portu P1 (czytamy 3 wiersz) SETB P1.1 ;ustawienie linii P1.1 CPL A ;negacja ANL A,#0F0H ;maskowanie MOV KLAW8_16,A ;zapamiętanie stanu 4 klawiszy (SW9-SW12) CLR P1.0 ;wyzerowanie linii P1.0 MOV A,P1 ;odczyt stanu linii portu P1 (czytamy 4 wiersz) SETB P1.0 ;ustawienie linii P1.0 CPL A ;negacja ANL A,#0F0H ;maskowanie SWAP A ;zamienienie miejscami połówek bajtu ORL A,KLAW8_16 ;połączenie informacji o obu wierszach MOV KLAW8_16,A ;zapamiętanie stanu wszystkich ośmiu klawiszy RET ;powrót do programu głównego 89