Розділення пристрою на окремі модулі необхідне для зручності розміщення плат в конструктиві. Основна процесорна плата знаходиться на нижній частині конструктивну. Плати з'єднуються між собою гнучкими з'єднувачами . Для цього на кожній платі передбачені виводи, які розташовані на краю плати для зручності їх припаювання.

Враховуючи конструктивні особливості створюваного пристрою, дану принципову схему можна умовно розділити на два основні блоки: процесорний блок - це блок обробки інформації і модуль індикації.

За завданням в своєму складі пристрій повинен мати шістнадцять кнопок, що дозволяють виконувати управління пристроєм, що розробляється. У якості кнопки можна використовувати звичайну мікро кнопку, або плівкову. Такі плівкові кнопки на сьогоднішній день доступні, досить прості і зручні у використанні. Ця кнопка має спеціальний, гнучкий шлейф для її підключення. У разі використання такої кнопки, на процесорній платі необхідно передбачати спеціальний роз'єм для її підключення. Гнучка плівкова кнопка це завжди багатошаровий збірний виріб. Верхній шар або видима частина з друком прозорими вікнами, кнопками вдає із себе ніщо інше, як лицьову декоративну приладову панель. Єдина відмінність полягає в тому, що під кнопками плівкової клавіатури розташовується струмопровідні площадки. Їх може і не бути, але тоді під кнопками розташовуються металеві мембрани. Використання таких кнопок дуже зручно, але ж ціна на них вище ніж на звичайні мікро кнопки. Необхідно відзначити, що використання плівкової кнопки веде ще і до додаткових витрат. У зв'язку з цим свій вибір необхідно зупинити на звичайних мікрококах.

У випадку звичайної мікро кнопки на друкованій платі необхідно передбачити спеціальні контактні площадки для їх підключення за допомогою проводів.

3 РОЗРОБКА ДРУКОВАНИХ ПЛАТ МОДУЛІВ ПРОЕКТОВАНОГО ПРИТРОЮ

Редактор друкованих плат P-CAD використовується для розміщення компонентів на трасованому полі для ручного, інтерактивного або автоматичного трасування провідників. У інтерактивному режимі курсором наголошується початок і кінець сегменту провідника, який відразу ж трасується з урахуванням перепон. При цьому дотримуються всі обмеження на проведення траси, встановлені користувачем. У систему P-CAD входить чотири програми автоматичного трасування - Quick Route, PRO Route 2/4, PRO Route і P-CAD Shape-Based Router. Для вибору потрібної програми використовується команда Route/Autorouters з редактора P-CAD PCB. Автотрасувальник Quick Route використовується для трасування нескладних плат, що містять невелике число компонентів. Quick Route дозволяє вибрати переважну орієнтацію провідників на кожному шарі трасування. Для двосторонніх плат зазвичай вибирається горизонтальна орієнтація провідників на верхньому шарі і вертикальна на нижньому. Проте ця угода перешкоджає трасування компонентів з планарними виводами, орієнтованими по горизонталі на верхній стороні плати або по вертикалі на нижній.

Після закінчення розробки принципової схеми здійснюється розробка друкованих плат. Для того щоб була можливість перейти від символьних уявлень компонентів до корпусних необхідно створити список з'єднань Netlist. Для цього за допомогою команди закладки Utils>Generate Netlist. Створюється файл списку електричних з'єднань, який потім завантажується в редактор P-CAD PCB і на поле друкованої плати переносяться зображення корпусів компонентів з вказівкою ліній електричних зв'язків між їх виводами

Ця операція називається упаковка схеми на друковану плату.

Для завантаження в редактор друкованих плат списку ланцюгів і компонентів виконуються наступні дії:

- у головному меню редактора PCB активізуємо команду Utils>Load Netlist;

- на панелі Load Netlist натискаємо кнопку Netlist Filename і стандартним для Windows способом знаходимо і вибираємо підготовлений для системи P-CAD файл списку з'єднань.

Оскільки в системі P-CAD можливі різні варіанти завантажування списку ланцюгів, то обираємо необхідний.

На друкованій платі ми здійснюємо логічну розстановку її елементів, для оптимізації параметрів початкової друкованої плати. Розташування елементів здійснюється так, щоб елементи були розташовані як можна компактніше і розділені по логічних блоках пристрою. При розмішені компонентів поворот їх на кут 90  за годинниковою стрілкою здійснюється натисненням на клавішу R, а перенесення на протилежну сторону друкованої плати - натисненням клавіші F. “Павутина” ліній, що зображують зв'язку, вирішити або заборонити їх відображення і т.п. Для цих цілей служить команда Edit Nets. При розмішені компонентів часто потрібно змінити їх властивості, зокрема зафіксувати компонент, змінити тип посадочного місця і т. п. Для цілей служить команда Edit>Properties.

Правильне розміщення елементів і логічних блоків дозволяє мінімізувати розміри друкованої плати, спростити подальшу роботу і, модернізацію її в майбутньому, а також надається можливість ефективніше здійснити трасування плати

На основній друкованій платі виділяються наступні логічні блоки: модуль плати на основі конденсаторів С2,С3 і кварцового резонатора QZ1, з частотою 24 MHz; блок живлення на основі конденсатора С1 і резистора R2 які забезпечують запуск мікроконтролера при включенні живлення.

Блок сегментних індикаторів, які відображують вивід на індикатор потрібної інформації.

Монтаж елементів здійснюватиметься на двох платах з двосторонньою розводкою доріжок, і застосуванням перехідних отворів між шарами. Зв'язок між платами здійснюється за допомогою шлейфу, що дозволить вивести індикаторний блок на необхідну відстань від основної плати, і створити зручний в збірці і експлуатації конструктив.

4 РОЗРОБКА ПРОГРАМИ КЕРУВАННЯ

У цьому розділі проводиться аналіз проектованого пристрою з погляду програмного забезпечення. Розглянуті принципи побудови основних блоків програми, принцип їх функціонування і приводяться блок - схеми до основних процедур програми управління.

Розробка програми управління до проектованого пристрою проводилася в середовищі програмування програмі Keil uVision 6.10 на мові програмування Сі. Це середовище програмування призначене для розробки програм управління для мікроконтролерів сімейства MCS - 51 різних фірм виробників. Ця програма дозволяє проводити розробку програм на мовах Сі і асемблера, а також дозволяє виконувати від ладку розробленого програмного забезпечення в покроковому режимі, що є не маловажним при розробці програми управління.

Інструментальні засоби Keil Software включають C,EC (Embedded C) і C++ компілятори, асемблери, відгадчики і стимулятори, інтегровані середовища розробки, операційні системи розрахунків, а також оцінні плати і емулятори. Keil Software розробляє і проводить засоби розробки у тому числі і для сімейства мікроконтролерів 8051. Крос-компілятор мови ANSI Ci Keil C51 підтримує всі класичні і розширені варіанти сімейства 8051 з об'ємом пам'яті до 16Mb. Keil C51 дозволяє створювати програми на мові С, зберігаючи ефективність і швидкість оптимізації асемблера, тобто стискання при обмеженому об'ємі вбудованою в мікроконтролер Flesh пам'яті. Лістинг програми приводиться в додатку 1.

Програма складається з окремих процедур. Всі процедури програми управління ми умовно розділимо на три групи: процедура ініціалізації мікро контролера, процедури обробки переривань і допоміжні процедури.

Ця процедура є головною, тому що виконання всієї програми управління починається саме з неї. На початковому етапі процедура викликає процедуру пристроїв. Після ініціалізації мікроконтролер переходить до так званого супер циклу, у якому він знаходиться основний час. У середині цього циклу, мікро контролер виконує обробку кнопок управління пристроєм. Основну частину свого часу мікро контролер знаходиться саме в цьому циклі.

Процедура ініціалізації мікро контролера призначена для конфігурації внутрішніх пристроїв мікроконторолера. В процедурі виконується налаштування таймера/лічильника в режим таймера, налаштування рахункових регістрів, а також налаштування необхідних переривань.

Для того, щоб число можна було вивести на індикатор його треба перевести в код для сегментного індикатора наступною функцією.

5 РОЗРОБКА КОНСТРУКТИВУ

В. Д. Разевиг. Система проектирования печатных плат ACCEL EDA 15 (P-CAD 2000). - Г.: “Солон-Р”, 2001.

В. Б. Бородин, И. И. Шагулин. Микроконтроллеры. Архитектура, программирование, интерфейс. - Г.: Изд-во ЭКОМ, 1999. - 400 с.: ил.

Встраиваемый микроконтроллер 8XC251SB. Руководство пользователя. - К., “Квазар-Микро”, 1995.

Микроконтроллеры. (электронное пособие).

Программирование на С++: Учебное пособие/В. П. Аверкин, А. И. Бобровский, В. В. Веснич, В. Ф. Радушинский, А. Д. Хомоненко; Под ред. проф. А. Д. Хомоненко. - Спб.: КОРОНА принт, 1999. - 256 с.: ил.

А. Э. Потемкин. Инженерная графика. Просто и доступно. (Книга в электронном формате).

ГОСТ 2.105.-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. -- К.: Госстандарты Украины, 1996.

ГОСТ 2.109.-73. ЕСКД. Основные требования к чертежам. -- М.: Стандарт, 1973.

ДОДАТОК

#include <at898252.h>

//Определение значения старшей части счетного регистра

#define Th0 0xF8 //1млс

//Определение значения младшей части счетного регистра

#define Tl0 0x2F

//Первый операнд

long Number1;

//Второй операнд

long Number2;

//Результат вычислений

long Res;

//Массив для отображения индицируемых значений

char Numb[13] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x39,0x50,0x5C};

char KeyBoard[4][4]; //Массив состояний клавиатуры

char EnterKey[8]; //Массив введенных значений

char IndVal[9]; //Индицируемые значения

unsigned char TimeKey; //Счетчик для опроса клавиатуры

unsigned char TimeInd; //Счетчик для индикации

unsigned char Key = 0; //Счетчик введенных кнопок

unsigned char Ind = 1; //Счетчик разрядов индикатора

unsigned char Op = 0; //Признак выполняемой операции

bit Rav = 0; //Признак нажатой кнопки "="

bit EntNum1 = 1; //Признак ввода первого операнда

//Процедура формирования введенного числа

long FormingNumber()

{

unsigned long Number = 0; //Введенное число

unsigned long K = 1; //Множитель

char i; //Счетчик

//Организация цикла для формирование введенного числа

for( i=Key-1; i<0 ;i-- )

{

Number = Number + EnterKey[i]*K; //Расчет введенного числа

K = K * 10; //Пересчет множителя

}

return Number;

}

//Процедура определения номера вводимого числа

void OpredNum()

{

//Определение номера вводимого числа

if( (Op != 0) & EntNum1 ) EntNum1 = 0;

if( Rav ) Rav = 0;

}

//Процедура чтения нажатых кнопок

void ReadKey()

{

char i; //Счетчик

//Проверка нажатия кнопки "0"

if( KeyBoard[0][0] == 0 )

{

//Определение номера вводимого числа

OpredNum();

//Проверка возможности ввода

if( Key < 8 )

{

//Занесения значения нажатой кнопки в массив ввода

EnterKey[Key] = 0;

//Увеличение счетчика нажатых кнопок

Key++;

}

//Устранение эффекта дребезга контакта

while( !KeyBoard[0][0] );

}

//Проверка нажатия кнопки "1"

if( KeyBoard[1][0] == 0 )

{

//Определение номера вводимого числа

OpredNum();

//Проверка возможности ввода

if( Key < 8 )

{

//Занесения значения нажатой кнопки в массив ввода

EnterKey[Key] = 1;

//Увеличение счетчика нажатых кнопок

Key++;

}

//Устранение эффекта дребезга контакта

while( !KeyBoard[1][0] );

}

//Проверка нажатия кнопки "2"

if( KeyBoard[2][0] == 0 )

{

//Определение номера вводимого числа

OpredNum();

//Проверка возможности ввода

if( Key < 8 )

{

//Занесения значения нажатой кнопки в массив ввода

EnterKey[Key] = 2;

//Увеличение счетчика нажатых кнопок

Key++;

}

//Устранение эффекта дребезга контакта

while( !KeyBoard[2][0] );

}

//Проверка нажатия кнопки "3"

if( KeyBoard[3][0] == 0 )

{

//Определение номера вводимого числа

OpredNum();

//Проверка возможности ввода

if( Key < 8 )

{

//Занесения значения нажатой кнопки в массив ввода

EnterKey[Key] = 3;

//Увеличение счетчика нажатых кнопок

Key++;

}

//Устранение эффекта дребезга контакта

while( !KeyBoard[3][0] );

}

//Проверка нажатия кнопки "4"

if( KeyBoard[0][1] == 0 )

{

//Определение номера вводимого числа

OpredNum();

//Проверка возможности ввода

if( Key < 8 )

{

//Занесения значения нажатой кнопки в массив ввода

EnterKey[Key] = 4;

//Увеличение счетчика нажатых кнопок

Key++;

}

//Устранение эффекта дребезга контакта

while( !KeyBoard[0][1] );

}

//Проверка нажатия кнопки "5"

if( KeyBoard[1][1] == 0 )

{

//Определение номера вводимого числа

OpredNum();

//Проверка возможности ввода

if( Key < 8 )

{

//Занесения значения нажатой кнопки в массив ввода

EnterKey[Key] = 5;

//Увеличение счетчика нажатых кнопок

Key++;

}

//Устранение эффекта дребезга контакта

while( !KeyBoard[1][1] );

}

//Проверка нажатия кнопки "6"

if( KeyBoard[2][1] == 0 )

{

//Определение номера вводимого числа

OpredNum();

//Проверка возможности ввода

if( Key < 8 )

{

//Занесения значения нажатой кнопки в массив ввода

EnterKey[Key] = 6;

//Увеличение счетчика нажатых кнопок

Key++;

}

//Устранение эффекта дребезга контакта

while( !KeyBoard[2][1] );

}

//Проверка нажатия кнопки "7"

if( KeyBoard[3][1] == 0 )

{

//Определение номера вводимого числа

OpredNum();

//Проверка возможности ввода

if( Key < 8 )

{

//Занесения значения нажатой кнопки в массив ввода

EnterKey[Key] = 7;

//Увеличение счетчика нажатых кнопок

Key++;

}

//Устранение эффекта дребезга контакта

while( !KeyBoard[3][1] );

}

//Проверка нажатия кнопки "8"

if( KeyBoard[0][2] == 0 )

{

//Определение номера вводимого числа

OpredNum();

//Проверка возможности ввода

if( Key < 8 )

{

//Занесения значения нажатой кнопки в массив ввода

EnterKey[Key] = 8;

//Увеличение счетчика нажатых кнопок

Key++;

}

//Устранение эффекта дребезга контакта

while( !KeyBoard[0][2] );

}

//Проверка нажатия кнопки "9"

if( KeyBoard[1][2] == 0 )

{

//Определение номера вводимого числа

OpredNum();

//Проверка возможности ввода

if( Key < 8 )

{

//Занесения значения нажатой кнопки в массив ввода

EnterKey[Key] = 9;

//Увеличение счетчика нажатых кнопок

Key++;

}

//Устранение эффекта дребезга контакта

while( !KeyBoard[1][2] );

}

//Проверка нажатия кнопки "+"

if( KeyBoard[2][2] == 0 )

{

//Проверка возможности выбора операции

if( !Op & Key )

{

//Признак операции сложения

Op = 1;

//Формирование первого операнда

Number1 = FormingNumber ();

//Сброс счетчика нажатых кнопок

Key = 0;

}

//Устранение эффекта дребезга контакта

while( !KeyBoard[2][2] );

}

//Проверка нажатия кнопки "-"

if( KeyBoard[0][3] == 0 )

{

//Проверка возможности выбора операции

if( !Op & Key )

{

//Признак операции вычитания

Op = 2;

//Формирование первого операнда

Number1 = FormingNumber ();

//Сброс счетчика нажатых кнопок

Key = 0;

}

//Устранение эффекта дребезга контакта

while( !KeyBoard[0][3] );

}

//Проверка нажатия кнопки "*"

if( KeyBoard[1][3] == 0 )

{

//Проверка возможности выбора операции

if( !Op & Key )

{

//Признак операции умножения

Op = 3;

//Формирование первого операнда

Number1 = FormingNumber ();

//Сброс счетчика нажатых кнопок

Key = 0;

}

//Устранение эффекта дребезга контакта

while( !KeyBoard[1][3] );

}

//Проверка нажатия кнопки "/"

if( KeyBoard[2][3] == 0 )

{

//Проверка возможности выбора операции

if( !Op & Key )

{

//Признак операции деления

Op = 4;

//Формирование первого операнда

Number1 = FormingNumber ();

//Сброс счетчика нажатых кнопок

Key = 0;

}

//Устранение эффекта дребезга контакта

while( !KeyBoard[2][3] );

}

//Проверка нажатия кнопки "="

if( KeyBoard[3][2] == 0 )

{

//Проверка возможности выполнения арифметических действий

//над введенными числами

if( Op & Key )

{

//Формирование второго операнда

Number2 = FormingNumber ();

//Если была вызвана операция сложения

if( Op == 1 )

{

//Сложение введенных чисел

Res = Number1 + Number2;

//Проверка на переполнение

if( Res > 99999999 ) Res = -1;

}

//Если была вызвана операция вычитания

if( Op == 2 )

{

//Вычитание введенных чисел

Res = Number1 - Number2;

//Проверка переполнения

if( (Res<0) | (Res>99999999) ) Res = -1;

}

//Если была вызвана операция умножения

if( Op == 3 )

{

//Умножение введенных чисел

Res = Number1 * Number2;

//Проверка переполнения

if( Res > 99999999 ) Res = -1;

}

//Если была вызвана операция деления

if( Op == 4 )

{

//Проверка возможности выполнения операции деления

if( Number2 != 0 )

{

//Деление введенных чисел

Res = Number1 / Number2;

//Проверка переполнеия

if( Res > 99999999 ) Res = -1;

}

else Res = -1;

}

//Сброс операции

Op = 0;

//Сброс счетчика нажатых кнопок

Key = 0;

//Возведения признака кнопки "="

Rav = 1;

//Возведение флага ввода первого операнда

EntNum1 = 1;

}

//Устранение эффекта дребезга контакта

while( !KeyBoard[3][2] );

}

//Проверка нажатия кнопки "C"

if( KeyBoard[3][3] == 0 )

{

//Обнуление массива ввода

for( i=0; i<8; i++ ) EnterKey[i] = 0;

//Обнуление рабочих переменных

Number1 = 0;

Number2 = 0;

Res = 0;

//Сброс флага операции

Op = 0;

//Сброс флага кнопки "="

Rav = 0;

//Возведение флага ввода первого операнда

EntNum1 = 1;

//Устранение эффекта дребезга контакта

while( !KeyBoard[3][3] );

}

}

//Процедура сканирования клавиатуры

void ScanKeyBoard()

{

unsigned char MaskSt = 0x30; //Маска столбцов

unsigned char i,j; //Счетчики

unsigned char Rab; //Промежуточная переменная

P0 = P0 & 0xEF; //Подготовка Р0 к считыванию 1-ой строки клавиш

//Считывание состояния всех клавиш

for(i=0;i<4;i++) //Перебор столбцов

{

for(j=0;j<4;j++) //Перебор строк

{

//Сохранения значения в массив состояния клавиатуры

Rab = P0 >> j+1; //Перенос в бит CY значения считываемой кнопки

KeyBoard[i][j] = !CY;

}

P0 = P0 ^ MaskSt;//Подготовка Р0 для считывания следующей строки клавиш

MaskSt = MaskSt << 1; //Пересчет маски

}

}

//Процедура подготовки индицируемых значений

void Razlog( long Value )

{

char i; //Счетчик

//Проверка на ошибку или переполнение

if( Value != -1 )

{

//Разложение числа

for( i=7; i<0; i-- )

{

//Выделение остактка от деления на 10

IndVal[i] = Value % 10;

//Пересчет значения

Value = Value / 10;

}

//Количество не нулевых значений равно 8

IndVal[8] = 8;

//Подсчет количества не нулевых значений

for( i=0; i<8; i++ )

{

//Если появился не нулевой элемент прервать цикл

if( IndVal[i] != 0 ) break;

//Уменьшение количества не нулевых значений

IndVal[8]--;

}

}

else

{

//Занесение в массив индикации значения Error

IndVal[7] = IndVal[5] = IndVal[4] = 12; //Буква r

IndVal[6] = 11; //Буква o

IndVal[3] = 10; //Буква E

}

}

//Процедура индикации

void Indication()

{

//Вывод на 1-й индикатор

if( Ind == 1 )

{

//Проверка количества не нулевых элементов

if( IndVal[8] > 7 ) P3 = Numb[ IndVal[0] ];

else P3 = 0;

//Разрешение индицирования

P1 = 0x01;

}

//Вывод на 2-й индикатор

if( Ind == 2 )

{

//Проверка количества не нулевых элементов

if( IndVal[8] > 6 ) P3 = Numb[ IndVal[1] ];

else P3 = 0;

//Разрешение индицирования

P1 = P1 << 1;

}

//Вывод на 3-й индикатор

if( Ind == 3 )

{

//Проверка количества не нулевых элементов

if( IndVal[8] > 5 ) P3 = Numb[ IndVal[2] ];

else P3 = 0;

//Разрешение индицирования

P1 = P1 << 1;

}

//Вывод на 4-й индикатор

if( Ind == 4 )

{

//Проверка количества не нулевых элементов

if( IndVal[8] > 4 ) P3 = Numb[ IndVal[3] ];

else P3 = 0;

//Разрешение индицирования

P1 = P1 << 1;

}

//Вывод на 5-й индикатор

if( Ind == 5 )

{

//Проверка количества не нулевых элементов

if( IndVal[8] > 3 ) P3 = Numb[ IndVal[4] ];

else P3 = 0;

//Разрешение индицирования

P1 = P1 << 1;

}

//Вывод на 6-й индикатор

if( Ind == 6 )

{

//Проверка количества не нулевых элементов

if( IndVal[8] > 2 ) P3 = Numb[ IndVal[5] ];

else P3 = 0;

//Разрешение индицирования

P1 = P1 << 1;

}

//Вывод на 7-й индикатор

if( Ind == 7 )

{

//Проверка количества не нулевых элементов

if( IndVal[8] > 1 ) P3 = Numb[ IndVal[6] ];

else P3 = 0;

//Разрешение индицирования

P1 = P1 << 1;

}

//Вывод на 8-й индикатор

if( Ind == 8 )

{

//Вывод индицируемого значения

P3 = Numb[ IndVal[7] ];

//Разрешение индицирования

P1 = P1 << 1;

}

//Изменение счетчиков индикатора

if( Ind != 8 ) Ind++;

else Ind = 1;

}

//Процедура обработки прерывания от таймера 0

void IntTimer0() interrupt 1

{

//Останов таймера 0

TR0 = 0;

//Перегрузка счетных регистров таймера 0

TH0 = Th0;

TL0 = Tl0;

//Заруск таймера 0 на счет

TR0 = 1;

//Организация выдержки интервала времени в 20млс

if( TimeKey != 19 ) TimeKey++;

else

{

//Обнуление счетчика

TimeKey = 0;

//Вызов процедуры сканирования клавиатуры

ScanKeyBoard();

}

//Организация выдержки интервала времени в 3млс

if( TimeInd != 2 ) TimeInd++;

else

{

//Обнуление счетчика

TimeInd = 0;

//Подготавливаем к индикации первый операнд

if( EntNum1 & !Rav ) Razlog( FormingNumber () );

//Подготавливаем к индикации второй операнд

if( !EntNum1 & (Op != 0) ) Razlog( FormingNumber () );

//Подготавливаем к индикации вычисленный результат

if( Rav ) Razlog( Res );

//Вызов процедуры индикации

Indication();

}

}

/*Инициализация устройств микроконтроллера*/

void Init()

{

//Инициализация таймера 0

TMOD = 0x01;

//Инициализация счетных регистров таймера 0

TH0 = Th0;

TL0 = Tl0;

//Разрешение прерываний от таймера 0

IE = 0x82;

//Запуск таймера 0 на счет

TR0 = 1;

}

/*Точка входа в программу*/

void main( void )

{

//Вызов процедуры инициализации

Init();

//Организация вечного цикла

while(1)

{

//Вызов процедуры чтения нажатых кнопок

ReadKey();

}

}

Размещено на http://www.allbest.ru/