WLC L/WYL Pomiar temperatury. UYTE POTENCJOMETR D Regulacja temperatury. UYTE GO UKLD WLCONY C > ==C <C S R _ STOP STRT STOP TEMPERTUR OK GRNIE GO UKLD WLCONY GRNIE TEMPERTUR OK GRNIE S R _ GEN 0.5 Migacz GRNIE O TEMPERTUR OK TEMPERTUR OK TEMPERTUR OK TEMPOKLED TEMPERTUR OK GRLK GRNIE LED2 LED GRNIE - - Realizer cz. II Krzysztof Górski by wyrysować poprawny projekt przy pomocy Realizera musimy mieć określony lgorytm działania programu. doświadczenia wiem że wielu początkujących elektroników stykając się po raz pierwszy z programem podczas tworzenia programu robi podstawowy błąd nie rysując grafu będącego odpowiednikiem algorytmu. Co to więc jest ten algorytm? Jest to opis działania programu podzielony na stany pracy w które wchodzi mikrokontroler pod wpływem zdarzeń (warunków). W programie Realizer zapisuje się algorytm graficznie w postaci grafu przy użyciu elementów z biblioteki takich jak STTE, CONDITION, INITILSTTE, schemat programu jest ściśle powiązany z grafem przy użyciu takich elementów jak STTE INPUT, STTE OUTPUT. Przykład graficznego algorytmu przedstawiony jest na Rys. Rys. Przykład graficznego algorytmu by ułatwić czytelnikom poznawanie Realizera oprzemy się na gotowym projekcje prostego regulatora temperatury przygotowanym przez autora. Przy opracowywaniu projektu musimy sobie zadać pytanie co nasz układ powinien robić? Na pewno powinien mierzyć temperaturę, pomiar powinien zostać porównany z wartością zadaną po wykonaniu porównania powinien układ zadecydować czy włączyć grzałkę czy też nie. Na Rys. 2 przedstawiony jest schemat elektryczny układu a na Rys. 3 schemat programu z Realizera gotowy do przerysowania. Dla leniwych i zapracowanych przygotowałem gotowe pliki szkoleniowe dostępne na płycie CD dołączanej do EP. Folder EPKURS z płyty należy skopiować na twardy dysk TEMPERTUR D Rys.3 Schemat programu
- 2 - by narysować lub też przerysować program, schemat należy odpowiednie elementy pobrać z biblioteki i umieścić na stronie. W tym celu klikamy przycisk MIN LI otworzy się okno biblioteki o nazwie Rys.4 Okno biblioteki Main z listą elementów do wyboru podświetlamy element o nazwie Stateinit i naciskając przycisk Place przemieszczając się kursorem pod którym mamy cień elementu wybieramy miejsce na stronie gdzie upuszczamy go naciskając prawy przycisk myszy. Po upuszczeniu otwiera się okno Edit the value w którym wpisujemy nazwę elementu np. STRT. Wybierając nazwę tego elementu jak i innych najlepiej nie używać polskich znaków ze względu na to że typowo polskie znaki pokazywane będą jako dziwne znaczki. W ten o to sposób mamy więc na stronie pierwszy element. biblioteki wybieramy kolejny element o nazwie Condition który umieszczamy obok poprzedniego i również nadajemy mu nazwę powiedzmy PRC. Po naciśnięciu przycisku możemy przystąpić do połączenia tych elementów. Najeżdżając na końcówkę elementu powinien się pojawić mały krzyżyk i w ty momencie naciskamy przyciskiem myszy, nasza linia zostaje zaczepiona i prowadzimy linię do następnego elementu aż ukaże się krzyżyk na końcówce. W tym momencie naciskamy ponownie przyciskiem myszy i zostaje zestawione połączenie pomiędzy dwoma elementami. Na pewno zauważycie że program automatycznie wybiera trasę przebiegu linii połączeniowej. Następnie wybieramy z biblioteki element o nazwie State rysujemy schemat grafu korzystając z poznanych elementów State, Condition. Jak widzimy w schemacie programu zastosowaliśmy dwa wejścia analogowe z przetwornikiem C, jedno wejście cyfrowe DIGIN oraz trzy wyjścia DIGOUT. Wejście analogowe TEMPERTUR wykorzystywane jest do pomiaru zmian napięcia na termistorze. Natomiast wejście analogowe POTENCJOMETR dokonuje pomiaru napięcia na potencjometrze zadającym próg załączenia grzałki. Wejście cyfrowe DIGIN Ł/WYŁ Rys.5 zostało wykorzystane jako Rys. 5 włącznik inicjujący działanie programu. Wyjścia cyfrowe DIGOUT Rys.6 sterują pracą zewnętrznych elementów takich jak diody led oraz przekaźnik załączający obwód grzałki. Rys. 6 Jak widzimy na schemacie sygnały z przetworników analogowo cyfrowych /C Rys.7 Rys. 7
- 3 - po przekształceniu na wartość cyfrową ( binarne słowo ośmiobitowe ) podawane są na wejście C komparatora Rys 8. Rys. 4 Rys. 8 Następuje porównanie wielkości przetworzonej przez przetwornik /C TEMPERTUR z wartością cyfrową przetworzona przez przetwornik /C POTENCJOMETR. Wejście określa górny próg a wejście C dolny próg zadziałania. Wartość cyfrowa na obydwu wejściach w naszym przypadku jest jednakowa. Komparator posiada trzy wyjścia w układzie wykorzystaliśmy dwa gdzie wartość jest mniejsza od C(<C) i wartość jest większa od (>). Stworzenie programu przy pomocy RELIER wymagało stworzenia graficznego algorytmu działania procesora tzw. grafu oraz określenia zależności logicznych pomiędzy zdarzeniami. Do tworzenia algorytmu w projekcie REGULTOR TEMPERTURY użyto takich funkcji jak: - INITIL STTE (inicjacja stanu czyli początek działania programu procesora) - CONDITION (warunek) - STTE (stan) elementem CONDITION powiązany jest ściśle elementem STTE INPUT. Podczas rysowania programu każdy CONDITION powinien mieć nazwę np. "GRNIE" i taką samą nazwę powinien mieć element STTE INPUT. Tak samo jest z funkcją STTE, ta funkcja związana jest z elementem STTE OUTPUT i
- 4 - obie powinny mieć takie same nazwy. Jak widać na schemacie programu zasada ta została zachowana. Działanie programu: pojawienie się na wejściu Ł/WYŁ stanu wysokiego powoduje wyzwolenie krótkiego impulsu na wyjściu EDGE Rys.9 oraz na wejściu STEIN GO. Rys.9 Powoduje to na STTEOUT UKLDWLCONY pojawienie się stanu wysokiego który podany na wejście S przerzutnika RS powodując podanie na wejścia bramek ND logicznej jedynki. Wszystkie wejścia bramek ND są połączone razem do wyprowadzenia przerzutnika RS odpowiedzialnego za blokowanie tych bramek. Program oczekuje na następne zdarzenie, spójrzmy na nasz algorytm, może to być, GRNIE, TEMPOK. Spełnienie warunku nastąpi w wyniku ponownego podania na wejście Ł/WYŁ stanu wysokiego. Na STTEIN pojawi się krótki impuls. Widzimy tu sytuacje gdzie mamy dwa elementy STTEIN i STTEIN GO których wejścia są połączone razem Rys.0. Rys. 0 Mogło by się wydawać że układ może po ponownym podaniu stanu wysokiego na wejście Ł/WYŁ przejdzie w stan GO ale tak nie jest. Program zareaguje tylko na takie zdarzenie jakie występuje po stanie w jakim jest obecnie procesor. Daje to nam możliwość wygodnego sterowania jednym wejściem pracą całego programu przechodząc ze jednego stanu do następnego. Kolejnym interesującym nas warunkiem jest GRNIE którego wykonanie powoduje przejście programu w stan GRNIE. Warunek GRNIE zostanie spełniony w przypadku gdy w wyniku porównania przez komparator wartości zadanej potencjometrem z wartością zmierzoną na termistorze na wyjściu komparatora <C pojawi się stan wysoki. Przejście w stan GRNIE powoduje że na STTEOUT GRNIE pojawi się stan wysoki który jednocześnie zostanie podany na wejście S przerzutnika RS Rys. Rys. Na jego wyjściu pojawi się stan wysoki który poprzez bramkę ND podany jest wyjście cyfrowe DIGOUT sterujące pracą grzałki. Równocześnie z wyjścia tej bramki ND zostaje podany na wejście bramki której wyjście steruje wyjściem cyfrowym zasilającym diodę LED. Drugie wejście bramki ND sterowane jest z generatora który generuje impulsy o czasie trwania 0.5s. Powoduje to że kiedy program jest w stanie GRNIE dioda LED impulsuje w każdym innym stanie dioda nie świeci. Wówczas gdy temperatura wody podczas nagrzewania wzrośnie do wartości temperatury wcześniej ustalonej potencjometrem, zostaje spełniony warunek TEMPOK i program mikrokontrolera przechodzi w stan TEMPOK. by warunek ten został spełniony wówczas gdy wyniki pomiarów przetworników /C porównane przez komparator dadzą wynik > czyli zmierzona temperatura
- 5 - będzie większa od ustawionej o co najmniej jeden. Na wyjściu > komparatora oraz jednocześnie poprzez STTEIN TEMPOK oraz STTEOUT TEMPOK pojawia się stan wysoki na wejściu R przerzutnika zmieniający stany logiczne na wyjściach i. Powoduje to pojawienie się staniu niskiego na wyjściu mikrokontrolera DIGOUT GRNIE i LED GRNIE. Na wyjściu DIGOUT TEMPOK LED pojawi się stan wysoki w wyniku którego zapali się dioda TEMPOK. Następnie program mikrokontrolera oczekuje na ponowne spełnienie któregoś z warunków GRNIE, i tak w kółko. Teraz gdy wiemy jak działa nasz program możemy przystąpić do dalszych czynności przy tworzeniu programu. Gdy mamy już wszystko wyrysowane należy wszystkie wejścia analogowe oraz wejścia i wyjścia cyfrowe przypisać do fizycznych wyprowadzeń mikrokontrolera. Kursorem najeżdżamy na jedno z wejść i podwójnie klikamy w wyniku czego otwiera się okno Hardware connections jak na Rys. 2 po lewej stronie mamy spis wolnych wyprowadzeń a po prawej spis wykorzystanych. aznacz wyprowadzenie Usuwanie konfiguracji wyprowadzenia. estawienie wyprowadzenia. Rys. 2 Po zaznaczeniu w oknie lewym interesującego nas wejścia klikamy na przycisk Connect i wybrane wejście jest przenoszone do okna prawego po przeniesieniu należy koniecznie nacisnąć Close. W tym momencie zostało przypisane programowo wejście na schemacie do fizycznego wyprowadzenia mikrokontrolera. Tak postępujemy po kolei z wszystkimi wejściami i wyjściami. Może się zdarzyć że chcemy już przypisane wyprowadzenie skonfigurować inaczej lub usunąć. W tym celu zaznaczamy wybrane wejście po prawej stronie okna i klikamy Discon. Tak jak już wspomnieliśmy w naszym projekcie użyliśmy układu ST62T0 w którym to układzie mamy możliwość konfiguracji następujące typy wejść i wyjść. Wyjście cyfrowe możemy skonfigurować jako: - open drain (otwarty dren) - push pull Wyprowadzenia P P3 mają dopuszczalną obciążalność do 20m reszta wyjść do 5m. W przypadku wejść cyfrowych mamy do wyboru trzy rodzaje - input no pull up bez rezystora podciągającego - input with pull up z rezystorem podciągającym - input with pull up interrupt z rezystorem podciągającym i z generacją przerwań.
- 6 - Jako wejście cyfrowe mogą być wykorzystane wszystkie porty mikrokontrolera P- P7. Jako wejście analogowe z przetwornikiem analogowo cyfrowym mogą być skonfigurowane tylko cztery wyprowadzenia P3,P5,P6,P7. Po przypisaniu wejść i wyjść następnym krokiem jest przeprowadzenie analizy naszego projektu. W tym celu należy na pasku menu wybrać nalyse i polecenie Go lub nacisnąć ikonę analizy Rys. 3. otwiera się okno w którym obserwujemy cały proces Rys. 3 W celu zamknięcia okna należy nacisnąć przycisk OK. Podczas analizy tworzone są miedzy innymi wynikowy plik HEX do programowania mikrokontrolera oraz plik raportu w którym mamy opisane skonfigurowane wyprowadzenia oraz ilość wykorzystanej pamięci mikrokontrolera. Kolejnym krokiem po skończonej kompilacji jest sprawdzenie naszego programu w działaniu na symulatorze. Program ST-Simulator poznamy w następnej części kursu. Krzysztof Górski VT Krzystof.gorski@ep.com.pl