1.5 Контрольные вопросы
1. Объясните алгоритмы формирования временных интервалов.
2. Чем определяется погрешность при формировании временных интервалов.
3. Порты ввода/вывода микроконтроллера ATmega8515.
4. Регистры управления портами. Работа с портом ввода/вывода.
5. Архитектура микроконтроллера ATmega8515.
6. Инициализация стека, его расположение, принцип работы со стеком.
7. Программное определение состояния битов портов ввода/вывода.
8. Вызов подпрограммы. Выход из подпрограммы. Особенности.
9. Вектора прерываний. Регистр состояния SREG.
10. Карта памяти микроконтроллера ATmega8515.
11. Порядок настройки портов микроконтроллеров фирмы ATMEL.
12. Возможные схемы питания микроконтроллеров AVR.
13. Возможные схемы синхронизации микроконтроллеров AVR.
14. Альтернативные функции портов ввода/вывода микроконтроллеров AVR.
2 Исследование методов формирования сигналов
ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ И УПРАВЛЕНИЕ ЧАСТОТОЙ
ИХ СЛЕДОВАНИЯ ПО ПРЕРЫВАНИЯМ
2.1 Цель работы
Изучение программных методов формирования периодических сигналов произвольной формы с помощью микроконтроллеров фирмы ATmega8515 с заданными параметрами. Приобретение практических навыков разработки программного обеспечения с использованием памяти EEPROM, внешних прерываний INT0, INT1 и прерываний от таймеров Т0 и Т1. Закрепление приобретенных навыков отладки программного обеспечения с помощью пакета “VMLAB” и исследования работы запрограммированного микроконтроллера на макете.
2.2 Задание на лабораторную работу
Задание на лабораторную работу состоит из четырех независимых задач. Каждая бригада выполняет свою задачу согласно заданному варианту. Номер варианта задает преподаватель. Схема устройства для всех пяти задач одинакова и приведена на рис. 2.1. Устройство формирования сигналов произвольной формы на базе микроконтроллера включает в себя две кнопки управления (Кн1, Кн2), восемь светодиодов (VD1-VD8) и цифро-аналоговый преобразователь (DAC).
Рисунок 2.1 – Схема электрическая принципиальная генератора сигналов
произвольной формы на микроконтроллере ATmega8515
ЦАП в нашем устройстве преобразует цифровой код на выходе порта вывода PY0÷PY7 в аналоговый сигнал. Устройство имеет 8-мь фиксированных режимов работы, параметры которых представлены, согласно заданному номеру выполняемой задачи, в табл. 2.1÷2.5. Светодиоды выполняют функцию индикации текущего режима работы устройства. Кнопки управления позволяют последовательно переключаться из текущего режима работы на следующий:
– Кн1, увеличивает номер текущего режима на 1;
– Кн2, уменьшает номер текущего режима на 1.
При подаче на устройство напряжения питания, оно, по умолчанию, переходит в режим работы №4, параметры которого заданы в табл. 2.1÷2.5.
Задача 1. Разработать алгоритм и составить программу для микроконтроллера ATmega8515, которая позволяет генерировать периодические прямоугольные импульсы длительностью τi = 10,0 мc и периодом Т=30,0 мc (см. рис. 2.2) с 8-мя фиксированными амплитудами сигнала, заданными в табл. 2.1. Относительная погрешность формирования длительности импульсов и их периода следования не должна превышать более чем 1,0%.
Рис. 2.2 – Осциллограмма формируемого сигнала для задачи №1
Схема принципиальная электрическая включения микроконтроллера показана на рис. 2.1. Обратите внимание, что кнопки изменения амплитуды импульсов подключены на вход микроконтроллера без резисторов, поэтому, при настройке порта ввода к битам PD2 и PD3 необходимо программно подключить подтягивающие резисторы. Кнопка Кн1 выполняет функцию увеличения амплитуды прямоугольных импульсов до максимальной, а кнопка Кн2 - уменьшения до минимальной. По умолчанию устанавливается режим работы №4. При попытке перейти к несуществующим режимам работы устройства необходимо обеспечить сохранение предыдущего режима работы. Светодиоды VD1÷VD8 предназначены для индикации номера текущего режима работы.
Таблица 2.1 – Таблица параметров сигнала для указанных вариантов
Вариант |
Значение амплитуды импульса для режима, (%) : |
Порт индикации, (PХ) |
Порт вывода, (PY) |
|||||||
№1 |
№2 |
№3 |
№4 |
№5 |
№6 |
№7 |
№8 |
|||
1 |
10 |
20 |
40 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
PА |
PB |
6 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
60 |
80 |
100 |
PВ |
PС |
11 |
1 |
2 |
5 |
10 |
20 |
40 |
80 |
100 |
PС |
PА |
16 |
0 |
5 |
10 |
20 |
40 |
80 |
90 |
100 |
PА |
PС |
Задача 2. Разработать алгоритм и составить программу для микроконтроллера ATmega8515, которая позволяет генерировать периодический линейно нарастающий сигнал положительной полярности (см. рис. 2.3) с 8-мя фиксированными частотами следования, заданными в табл.2.2.
Схема принципиальная электрическая включения микроконтроллера показана на рис. 2.1. Обратите внимание, что кнопки изменения периода следования импульсов подключены на вход микроконтроллера без резисторов, поэтому, при настройке порта ввода к битам PD2 и PD3 необходимо программно подключить подтягивающие резисторы.
Рис. 2.3 – Осциллограмма формируемого сигнала для задачи №2
Кнопка Кн1 выполняет функцию увеличения частоты следования сигнала до максимальной, а кнопка Кн2 - уменьшения до минимальной. По умолчанию устанавливается режим генерации пилообразного сигнала с №4. Светодиоды VD1÷VD8 предназначены для индикации номера текущего режима работы. При попытке перейти к несуществующим режимам работы устройства необходимо обеспечить сохранение предыдущего режима работы.
Таблица 2.2 – Таблица параметров сигнала для указанных вариантов
Вариант |
Значение частоты сигнала для режима, (Гц) : |
Порт индикации, (PХ) |
Порт вывода, (PY) |
|||||||
№1 |
№2 |
№3 |
№4 |
№5 |
№6 |
№7 |
№8 |
|||
2 |
400 |
350 |
300 |
250 |
200 |
150 |
100 |
50 |
PА |
PB |
7 |
10 |
20 |
40 |
80 |
150 |
300 |
400 |
500 |
PВ |
PС |
12 |
5 |
10 |
20 |
40 |
80 |
160 |
320 |
460 |
PС |
PА |
17 |
25 |
50 |
75 |
100 |
150 |
200 |
300 |
400 |
PА |
PС |
Задача 3. Разработать алгоритм и составить программу для микроконтроллера ATmega8515, которая позволяет генерировать периодические гармонический сигнал низкой частоты положительной полярности (рис. 2.4) с 8-мя фиксированными частотами следования, заданными в табл. 2.3. Светодиоды VD1÷VD8 предназначены для индикации номера текущего режима работы.
Рис. 2.4 – Осциллограмма формируемого сигнала для задачи №3
Схема принципиальная электрическая включения микроконтроллера показана на рис. 2.1. Обратите внимание, что кнопки изменения амплитуды импульсов подключены на вход микроконтроллера без резисторов, поэтому, при настройке порта ввода к битам PD2 и PD3 необходимо программно подключить подтягивающие резисторы. Кнопка Кн1 выполняет функцию увеличения частоты сигнала до максимальной, а кнопка Кн2 - уменьшения до минимальной. По умолчанию устанавливается режим генерации гармонического сигнала с №4. При попытке перейти к несуществующим режимам работы устройства необходимо обеспечить сохранение предыдущего режима работы.
Таблица 2.3 – Таблица параметров сигнала для указанных вариантов
Вариант |
Значение частоты сигнала для режима, (Гц) : |
Порт индикации, (PХ) |
Порт вывода, (PY) |
|||||||
№1 |
№2 |
№3 |
№4 |
№5 |
№6 |
№7 |
№8 |
|||
3 |
500 |
450 |
400 |
350 |
300 |
250 |
200 |
150 |
PА |
PB |
8 |
25 |
50 |
75 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
PВ |
PС |
13 |
350 |
250 |
150 |
75 |
40 |
20 |
10 |
5 |
PС |
PА |
18 |
15 |
25 |
50 |
100 |
150 |
250 |
350 |
450 |
PА |
PС |
Задача 4. Разработать алгоритм и составить программу для микроконтроллера ATmega8515, которая позволяет генерировать периодический линейно спадающий сигнал положительной полярности (рис. 2.5) с 8-мя фиксированными частотами следования, заданными в табл. 2.4.
Схема принципиальная электрическая включения микроконтроллера показана на рис. 2.1. Обратите внимание, что кнопки изменения периода следования импульсов подключены на вход микроконтроллера без резисторов, поэтому, при настройке порта ввода к битам PD2 и PD3 необходимо программно подключить подтягивающие резисторы. Кнопка Кн1 выполняет функцию увеличения периода следования импульсов сигнала до максимальной, а кнопка Кн2 - уменьшения до минимальной.
Рис. 2.5 – Осциллограмма формируемого сигнала для задачи 4
По умолчанию устанавливается режим генерации гармонического сигнала с №4. Светодиоды VD1÷VD8 предназначены для индикации номера текущего режима работы.
Таблица 2.4 – Таблица параметров сигнала для указанных вариантов
Вариант |
Значение частоты сигнала для режима, (Гц) : |
Порт индикации, (PХ) |
Порт вывода, (PY) |
|||||||
№1 |
№2 |
№3 |
№4 |
№5 |
№6 |
№7 |
№8 |
|||
4 |
500 |
450 |
400 |
350 |
300 |
250 |
200 |
150 |
PА |
PB |
9 |
25 |
50 |
75 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
PВ |
PС |
14 |
350 |
250 |
150 |
75 |
40 |
20 |
10 |
5 |
PС |
PА |
19 |
15 |
25 |
50 |
100 |
150 |
250 |
350 |
450 |
PА |
PС |
Задача 5. Разработать алгоритм и составить программу для микроконтроллера ATmega8515, которая позволяет генерировать периодический сигнал треугольной формы положительной полярности (рис. 2.6) с 8-мя фиксированными частотами следования, заданными в табл. 2.5.
Схема принципиальная электрическая включения микроконтроллера показана на рис. 2.1. Обратите внимание, что кнопки изменения периода следования импульсов подключены на вход микроконтроллера без резисторов, поэтому, при настройке порта ввода к битам PD2 и PD3 необходимо программно подключить подтягивающие резисторы. Кнопка Кн1 выполняет функцию увеличения периода следования импульсов сигнала до максимальной, а кнопка Кн2 - уменьшения до минимальной.
Рис. 2.6 – Осциллограмма формируемого сигнала для задачи 5
По умолчанию устанавливается режим генерации гармонического сигнала с №4. Светодиоды VD1÷VD8 предназначены для индикации номера текущего режима работы.
Таблица 2.5 – Таблица параметров сигнала для указанных вариантов
Вариант |
Значение частоты сигнала для режима, (Гц) : |
Порт индикации, (PХ) |
Порт вывода, (PY) |
|||||||
№1 |
№2 |
№3 |
№4 |
№5 |
№6 |
№7 |
№8 |
|||
5 |
5 |
10 |
20 |
40 |
80 |
150 |
200 |
300 |
PА |
PB |
10 |
250 |
200 |
150 |
100 |
75 |
50 |
25 |
10 |
PВ |
PС |
15 |
30 |
50 |
70 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
PС |
PА |
20 |
200 |
150 |
100 |
75 |
50 |
30 |
20 |
10 |
PА |
PС |