- •Г.И.Загарий, н.О.Ковзель, в.С.Коновалов, в.И.Моисеенко, в.И.Поддубняк, а.И.Стасюк
- •Часть 2. Характеристики микроконтроллеров и плк
- •Рецензенты:
- •Isbn – 5–7763–0384–2
- •Isbn – 966–7561–23–2
- •Isbn – 966-7561-23-2
- •Isbn – 5–7763–0384-2
- •Содержание
- •Введение
- •Раздел 1
- •1 Микроконтроллеры фирмы Atmel
- •1.1 Микроконтроллеры серии ат89, совместимые с mcs-51™
- •1.2 Микроконтроллеры avr серии ат90 с risc-архитектурой
- •2. Микроконтроллер aDμC812 семейства MicroConverter™ фирмы analog devices
- •3 Микроконтроллеры sx18ac/sx28ac фирмы scenix
- •4 Микроконтроллеры фирмы motorola
- •5 Микроконтроллеры семейства z8 фирмы zilog
- •6 Микроконтроллеры фирмы holtek
- •7 Рiс – микроконтроллеры фирмы microchip
- •7.1 Микроконтроллер pic16f84
- •7.1.1 Архитектура микроконтроллера pic16f84
- •7.1.2 Типы корпусов и исполнения
- •7.1.3 Назначение выводов
- •7.1.4 Регистры pic16f84
- •7.1.5 Прямая и косвенная адресация регистров
- •7.1.6 Модуль таймера/счетчика
- •7.1.7 Предварительный делитель
- •7.1.8 Регистр слова состоянияStatus
- •7.1.8.1 Программные флаги регистра слова состояния
- •7.1.8.2 Аппаратные флаги состояния
- •7.1.9 Регистр option
- •7.1.11 Организация встроенного пзу
- •7.1.12 Программный счетчик и адресация пзу
- •7.1.13 Стек и возвраты из подпрограмм
- •7.1.14 Данные в eeprom
- •7.1.15 Управление eeprom Управляющие регистры для eeprom
- •Регистры eecon1 и eecon2
- •7.1.16 Организация прерываний
- •Внешнее прерывание
- •Прерывание от переполнения счетчика/таймера
- •Прерывание от порта rb
- •Прерывание от eeprom
- •7.1.17 Регистры (порты) ввода/вывода
- •7.1.18 Использование портов ввода/вывода ra и rb Организация двунаправленных портов
- •Последовательное обращение к портам ввода/вывода
- •7.1.19 Специальные функции
- •Сторожевой таймер wdt
- •Тактовый генератор
- •Таймер сброса dtr
- •Биты конфигурации
- •Защита программы от считывания
- •Режим пониженного энергопотребления
- •7.2 Обзор команд и обозначения
- •7.2.1 Описание команд
- •7.3Технология разработки и отладки рабочих программ для омк рiс16/17
- •7.3.1 Правила записи программ на языке Ассемблера
- •Операция
- •Операнд
- •Директивы Ассемблера
- •7.3.2 Структура рабочей программы
- •7.3.3 Преобразование исходного текста рабочей программы в объектный модуль
- •7.4 Интегрированная среда разработки рабочих программ mplab для омк pic
- •7.4.1 Назначение и основные функциональные возможности mplab
- •7.4.2 Краткая характеристика основных программ Редактор mplab
- •Ассемблер mpasm
- •Компилятор mplab-c
- •Программный симулятор-отладчик mplab-sim
- •7.4.3 Главное окно средыMplab Главное меню mplab
- •МенюFile
- •МенюProject
- •МенюEdit
- •МенюDebug (отладка)
- •Меню picstart plus (меню программирования)
- •МенюOptions (параметры)
- •МенюTools
- •7.4.4 Инструментальная панельMplab
- •7.4.5 Строка состояния mplab
- •7.5 Пример разработки программы с использованием mplab
- •7.5.1 Постановка задачи и разработка алгоритма ее решения
- •7.5.2 Написание исходного текста программы
- •Раздел 2
- •8. Характеристики программируемых логических контроллеров
- •8.1. Контроллеры семейства модикон
- •8.1.1. Контроллер tsx 07 Nano
- •Варианты конфигураций
- •Импульсные выходы
- •Программное обеспечение
- •Контрольные вопросы:
- •8.1.2. Контроллер tsx Momentum Общая характеристика
- •Концепция построения
- •Архитектура tsx Momentum
- •Подключение tsx Momentum к сети Modbus Plus
- •Коммуникационный адаптер для сети Interbus
- •Коммуникационный адаптер для сети Profibus dp
- •Коммуникационный адаптер для сети fipio
- •Коммуникационный адаптер для сети Ethernet I/o
- •Базовые модули ввода – вывода
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •8.1.3. Микроконтроллер tsx 37 Micro Общая характеристика
- •Базовое исполнение tsx 37-10
- •Дисплейный блок
- •Базовое исполнение tsx 37-21 и tsx 37-22
- •Источники питания
- •Коммуникационные возможности
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •8.2. КонтроллерыTsxQuantum Общая характеристика
- •Источники питания
- •Модули ввода-вывода
- •Модули интерфейса Quantum
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •8.3. Контроллеры Siemens
- •8.3.1. КонтроллерSimaticS7-200
- •Центральные процессоры
- •Входы и выходы контроллеров s7-200
- •Коммуникационный модуль
- •8.3.2.Контроллер Simatic s7-300
- •Центральные процессоры
- •Сигнальные модули
- •Функциональные модули
- •Коммуникационные модули
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •8.3.3. Контроллер Simatic s7-400
- •Центральные процессоры
- •Модули ввода-вывода
- •Функциональные модули
- •Коммуникационные процессоры
- •Блоки питания
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •Раздел 3
- •9. Разработка микропроцессорных систем железнодорожной автоматики
- •9.1. Постановка задачи
- •9.2. Характеристика входных и выходных сигналов.
- •9.3. Разработка структуры системы
- •9.4. Конфигурация цепей ввода-вывода
- •9.5. Определение необходимого количества модулей ввода-вывода
- •9.6.Принципиальные и монтажные схемы
- •Индивидуальные задания
- •10. Примеры практической реализации микропроцессорных систем
- •10.1.Микропроцессорная диспетчерская централизация
- •Объекты контроля
- •Объекты управления
- •10.2.Микропроцессорный маршрутный набор электрической централизации
- •10.2.1 Постановка задачи
- •10.2.2 Общая структура системы управления.
- •10.2.3 Расчет количества входных и выходных сигналов.
- •Расчет потребного количества выходов
- •Управление стрелкой
- •Перечень объектов контроля
- •Расчет потребного количества входов
- •Выбор конфигурации программируемого логического контроллера
- •Разработка структуры информационного взаимодействия компонентов системы
- •Программируемые контроллеры для систем управления.
- •Часть 2. Характеристики микроконтроллеров и плк
- •61052, Харьков, ул. Красноармейская, 7, тел. 24-22-98.
- •61052, Харків, вул. Червоноармійська, 7, тел. 24-22-98.
7 Рiс – микроконтроллеры фирмы microchip
Микроконтроллеры семейств PIC (Peripheral Interface Controller) объединяют передовые технологии микроконтроллеров: электрически программируемые пользователем ППЗУ, минимальное энергопотребление, высокую производительность, хорошо развитую RISC-архитектуру, функциональную законченность и минимальные размеры. PIC микроконтроллеры имеют RISC-архитектуру, обеспечивающую простую, но мощную систему команд, которые выполняются за один цикл. Семейство содержит около 100 модификаций микроконтроллеров с широким спектром характеристик.
Широкая номенклатура изделий обеспечивает использование микроконтроллеров в изделиях, предназначенных для разнообразных сфер применения.
Краткий перечень изделий, построенных на базе данных микроконтроллеров:
автомобильные системы и подсистемы управления, микро-АТС, автоответчики, АОНы, мобильные телефоны, зарядные устройства, факсы, модемы, пейджеры, таймеры, системы сигнализации, измерительные приборы, счетчики воды, газа и электроэнергии, дозиметры, приборы автосигнализации, системы управления зажиганием и впрыском топлива, приборные панели и радарные детекторы, интеллектуальные датчики, системы управления электродвигателями, промышленные роботы, регуляторы температуры, влажности, давления и т. д., схемы управления принтерами и плоттерами, сетевые контроллеры, сканеры, схемы управления аудиосистемами, системы синтеза речевых сообщений, системы дистанционного управления, кассовые аппараты и т. д.
Такой спектр применений стал возможен благодаря тому, что микроконтроллеры семейств РIС12 и РIС16/17 имеют оптимальные для построения систем архитектуру и параметры. В табл. 7.1 приведен перечень микроконтроллеров данного семейства и их характерные архитектурные особенности.
Таблица 7.1
Однокристальные микроконтроллеры семейств РIС12 и РIС16/17
Название |
Память программ |
RAM/ ЕЕ |
Fm |
I/O ports |
Таймер |
CCP/ PWM |
Послед. интефейс |
Особенности |
РIС12С508 |
512х12 |
25 |
4 |
6 |
1+WDT |
– |
– |
Внутренний генератор |
РIС12С509 |
1024х12 |
41 |
4 |
6 |
1+WDT |
– |
– |
Внутренний генератор |
РIС12С670 |
512х12 |
80 |
4 |
6 |
1+WDT |
– |
– |
АЦП-12 канад. |
PIC12C671 |
1024х12 |
80 |
4 |
6 |
l+WDT |
– |
– |
АЦП-12 канад. |
PIC12F680 |
512х12 |
80+ 16ЕЕ |
4 |
6 |
1+WDT |
– |
– |
FLASH память программ, EEPROM данных |
PIC12F681 |
1024х12 |
80+ 16ЕЕ |
4 |
6 |
1+WDT |
– |
– |
FLASH память программ, EEPROM данных |
PIC16C52 |
384х12 |
25 |
4 |
12 |
1 |
– |
– |
|
PIC16С54А |
512х12 |
25 |
20 |
12 |
l+WDT |
– |
– |
Питание 2.5 вольта |
PIC16С55 |
512х12 |
24 |
20 |
20 |
1-WDT |
– |
– |
20 бит ввод/вывод |
PIC16С56 |
1024х12 |
25 |
20 |
12 |
1+WDT |
– |
– |
Питание 2.5 вольта |
PIC16C57 |
2048х12 |
72 |
20 |
20 |
1+WDT |
– |
– |
20 бит ввод/вывод |
PIC16С58А |
2048х12 |
73 |
20 |
12 |
1+WDT |
– |
– |
Питание 2.5 вольта |
PIC16C621 |
1024х14 |
80 |
20 |
13 |
1+WDT |
– |
– |
2 комп., Uref, BrOD |
PIC16C622 |
2048x14 |
128 |
20 |
13 |
1+WDT |
– |
– |
2 комп., Uref, BrOD |
PIC16С642 |
4096х14 |
176 |
20 |
22 |
1+WDT |
– |
– |
2 комп.. Urcf, BrOD |
PIC16C62 |
2048х14 |
128 |
20 |
22 |
3+WDT |
CCP |
I2C / SPI |
|
PIC16С63 |
4096х14 |
192 |
20 |
22 |
3+WDT |
2 CCP |
I2C / SPI |
USART, BrOD |
PIC16C64 |
2048х14 |
128 |
20 |
33 |
3+WDT |
– |
– |
Slave Port |
PIC16С65А |
4096х14 |
192 |
20 |
33 |
3+WDT |
– |
– |
USART, Slave port, BrOD |
PIC16С71 |
1024х14 |
36 |
20 |
13 |
1+WDT |
– |
– |
4 канал. 8р. АЦП. BrOD |
Таблица 7.1 (продолжение)
Название |
Память программ |
RAM/ ЕЕ |
Fm |
I/O ports |
Таймер |
CCP/ PWM |
Послед. интефейс |
Особенности | ||
PIC16С710 |
512х14 |
36 |
20 |
13 |
1+WDT |
– |
– |
4 канал. 8р. АЦП, BrOD | ||
PIC16С711 |
1024х14 |
68 |
20 |
13 |
1+WDT |
– |
– |
4 канал. 8р АЦП, BrOD | ||
PIC16C715 |
2048х14 |
128 |
20 |
13 |
1+WDT |
– |
– |
4 канал. 8р АЦП, BrOD | ||
PIC16С72 |
2048х14 |
128 |
20 |
22 |
3+WDT |
CCP |
I2C / SPI |
5 канал 8р. АЦП, BrOD | ||
PIC16С73А |
4096x.l4 |
192 |
20 |
22 |
3+WDT |
CCP |
I2C / SPI |
USART./5 канал. АЦП, BrOD | ||
PICI6C76 |
8192х14 |
368 |
20 |
22 |
3+WDT |
2CCP |
I2C / SPI |
USART/5 канал. АЦП, BrOD | ||
PIC16С74А |
4096х14 |
192 |
20 |
33 |
3+WDT |
2CCP |
I2C / SPI |
USART/8 канал. АЦП. BrOD | ||
PIC16С77 |
8192х14 |
368 |
20 |
33 |
3+WDT |
2CCP |
I2C / SPI |
USART/8 канал. АЦП, BrOD | ||
PIC16F83 |
512х14 |
36+ 64ЕЕ |
10 |
13 |
1+WDT |
– |
– |
64х8 ЕЕ данных, напр.пит. 2В | ||
PIC16F84 |
1024х14 |
68+ 64ЕЕ |
10 |
13 |
1+WDT |
– |
– |
64х8 ЕЕ данных, напр. пит 2 В | ||
PIC16C923 |
4096х14 |
176 |
8 |
52 |
3+WDT |
2CCP |
I2C / SPI |
5 канал. АЦП, драйвер ЖКИ | ||
РIС16С924 |
4096х14 |
176 |
8 |
52 |
3+WDT |
2CCP |
I2C / SPI |
драйвер ЖКИ | ||
РIС14000 |
4096х14 |
192 |
20 |
22 |
2+WDT |
|
I2C / SPI два канала |
8к.16р., АЦП, тактов. генер., 2 ЦАП. кварц, датчик тeмп., Uref | ||
PIC17С43 |
4096xI6 |
454 |
33 |
33 |
4+WDT |
20CAP 2PWM |
USART |
8х8 умножитель | ||
PIC17С44 |
8192х16 |
454 |
33 |
33 |
4+WDT |
20CAP 2PWM |
USART |
8x8 умножитель | ||
PIC17C756 |
16384х16 |
902 |
33 |
50 |
4+WDT |
20CAP 2PWM |
USART (2), I2C, SPI |
8х8 умножитель, 10разр. 12 канал. АЦП | ||
ОТР |
– однократно программируемый кристалл; |
| ||||||||
ROM |
– память программ с масочным ПЗУ; |
| ||||||||
ЕЕ |
– электрически программируемая память; |
| ||||||||
WDT |
– сторожевой таймер; |
| ||||||||
I2C |
– последовательный интерфейс I2С; |
| ||||||||
SPI |
– синхронный последовательный интерфейс; |
| ||||||||
USART |
– асинхронный последовательный интерфейс; |
| ||||||||
BrOD |
– режим перезапуска при уменьшении напряжения питания; |
| ||||||||
Комп |
– аналоговый компаратор; |
| ||||||||
Uref |
– программируемый источник опорного напряжения; |
| ||||||||
АЦП |
– 8-ми разрядный аналого-цифровой преобразователь; |
| ||||||||
ЦАП |
– цифро-аналоговый преобразователь; |
| ||||||||
Slave port |
– режим обмена с контроллером по параллельному каналу (DATA0,...,DATA7, WR, RD, CS); |
| ||||||||
PWM |
– широтно-импульсный модулятор; |
| ||||||||
ССР |
– работа в режиме компаратора / захвата / ШИМ-модулятора; |
| ||||||||
CAP |
– режим таймера; |
| ||||||||
ICSP |
– программирование на плате; |
| ||||||||
FLASH |
– FLASH-память программ. |
|
РIС16/17 – это семейство микроконтроллеров, разработанное специально для применения во встроенных системах управления и контроля, где необходимы высокая производительность, малое энергопотребление, высокая надёжность и низкая стоимость.
Например, микроконтроллер РIС16С77 содержит быстродействующий 8-разрядный 8-канальный АЦП. 8-разрядная разрешающая способность идеально подходит для приложений, требующих дешёвого аналогового интерфейса. Возможности микроконтроллера удовлетворяют требованиям для ряда приложений от устройств безопасности и удалённых датчиков до приборов управления и автомобильной электроники.
Основные характеристики:
– тактовая частота от 0 до 33 МГц (длительность цикла команды до 200 нс);
– память программ 8192 14-разрядных слов программы EPROM;
– 368 8-разрядных регистров оперативной памяти;
– 12 источников прерывания;
– аппаратный восьмиуровневый стек;
– сброс при включении питания (POR), таймер включения питания (PWRT) и таймер запуска тактового генератора (OST);
– сторожевой таймер (WDT) с собственным встроенным RC-генератором для надёжного выполнения операций;
– программируемая защита кода;
– экономичный режим;
– 33 линии ввода-вывода с индивидуальным заданием направления;
– широкий диапазон напряжений питания: 2.5...6.0 В;
– втекающий/вытекающий ток выводов 25 мА, позволяющий непосредственно управлять светодиодными индикаторами;
– малое потребление по питанию;
– не более 2 мА при напряжении питания 5 В и тактовой частоте 4 МГц;
– типовое значение 15 мкА при напряжении питания 3 В и тактовой частоте 32кГц;
– не более 1 мкА типовое значение в экономичном режиме.
Периферийные возможности
– Timer 0: 8-ми разрядный таймер/счётчик с 8-разрядным предварительным делителем;
– Timer 1: 16-ти разрядный таймер/счётчик с предварительным делителем, может функционировать в экономичном режиме через внешний вход;
– Timer 2: 8-ми разрядный таймер/счётчик с 8-разрядным регистром периода, предварительным делителем и выходным делителем;
– 2 модуля захвата/компаратора/ШИМ;
– захват 16 разрядов, максимальная разрешающая способность 12.5 нс; сравнение 16 разрядов, максимальная разрешающая способность 200 нс; ШИМ, максимальная разрешающая способность 10 разрядов;
– 8-ми разрядный 8-ми канальный аналого-цифровой преобразователь;
– синхронный последовательный порт (SSP) с интерфейсами SPI™ и I2C™;
– USART;
– параллельный 8-битный подчинённый порт (PSP), со внешним сигналами управления ,и;
– схема сброса при понижении напряжения питания (Brown-out Reset, – BOR);
– диапазон температур:
коммерческое исполнение 0...+70°С;
промышленное исполнение –40...+70°С;
автомобильное исполнение –40...+125°С.