Буклет Лабораторні роботи МСТЗІ

1.Завантажити потрібну адресу в регістр EEАR.

2.Встановити в 1 прапорець EERE регістра EEСR.

3.Прочитати дані з регістру EEDR.

2. Хід виконання роботи

Розглянемо наступну задачу. Нехай потрібно розробити систему яка складається з аналогового давача з рівнем спрацюванняUX Вольт та одного цифрового сенсора з нормально розімкненими контактами, підключеного через шлейф до виводуINTx МК. При спрацюванні будь-якого давача повинен бути включений світлодіод «Тривога», яким керує вивід Рx.

Кількість спрацювань аналогового давачаNA зберігається в пам’яті EEPROM МК в комірці з адресоюAddr_1, цифрового ND – з адресою Addr_2. Реакція на події має бути організована через переривання. У проміжках між спрацюваннями давачів МК повинен знаходитися в режимі пониженого енергоспоживання Idle.

Блок-схема роботи системи представлена на Рис. 8.

Налаштування виводу Включити світлодіод Включити світлодіод

INTx

Дозвіл

переривань

Рис. 8. Основні функції охоронної системи

30

2.1. Відладка та симуляція роботи схеми

Створення та відладка програми в середовищіAVR Studio 4 здійснюється аналогічно як в лабораторній роботі № 1.

Після того як написана програма скомпільована та відлагоджена запустіть програму Proteus та відкрийте файл LR_2.dsn (Рис. 9).

Рис. 9. Схема для симуляції охоронної системи

На схемі розташовані: подільник напруги R1-R2, який задає поріг спрацювання

аналогового давача. Потенціометр ANALOG SENSOR дає змогу, з допомогою кнопок , змінювати напругу на неінвертуючому вході компаратора, імітуючи поведінку аналогового

давача. З допомогою індикаторів і можна спостерігати напруги на інвертуючому та неінвертуючому входах компаратора відповідно. Кнопка DIGITAL SENSOR імітує давач з нормально розімкненими (НЗМ) або нормально розімкненими (НРЗ) контактами, якими також можна управляти.

Внесіть зміни у схему відповідно до свого варіанту. Крім того, бажано розташувати всі файли проекту AVR Studio 4 та Proteus в одній папці. У цю папку також скопіюйте файл

2313def.inc, який знаходиться в папці …\\AVR Studio\AvrAssembler\Appnotes\.

Підключіть .hex файл до мікроконтролера на схемі, як описано в лабораторній роботі №

1.

Крім відладки програми на рівні команд з використанням вікна Debug\AVR CPU Register можна також відладжувати програму на рівні асемблерного файлу. Для цього перед початком відладки виберіть пункт менюSource/Add/Remove Source Code Files. Появиться вікно представлене на Рис. 10.

Натисніть кнопку New і у вікні New Source File (Рис. 10) вкажіть потрібний асемблерний файл (*.asm). Після чого натисніть кнопку ОК.

Далі виберіть пункт менюSource/Build All. Якщо файл не містить помилок появиться вікно BUILD LOG з Рис. 11.

31

Рис. 10. Підключення асемблерного файлу до проекту

Рис. 11. Повідомлення про успішну компіляцію асемблерного файла

Тепер виберіть пункт менюDebug/Start/Restart Debugging, після нього пункт меню Debug/AVR Source Code. Появиться вікно (Рис. 12) з текстом програми, в якому можна здійснювати відладку.

Рис. 12. Вид вікна відладки з підключеним асемблерним файлом

32

При цьому можливо одночасно спостерігати за ходом виконання програми, міняти стан схеми та перевіряти реакцію програми.

Червоний курсор вказує на поточну команду, яка виконується. Покроково рухатися по програмі можна з допомогою клавіш F10/F11 або клавіш панелі інструментів, як це описано в лабораторній роботі № 1.

Також для відладки можна використовувати клавіші панелі інструментів вікнаAVR Source Code (Рис. 13).

Рис. 13. Кнопки управління відладкою

Клавіша 1 (Run Simulation) – запускає виконання програми в неперервному режимі. Клавіша 2 (Step Over Source Line) – здійснює виконання поточної команди. Якщо це

команда виклику підпрограми, то перехід в підпрограму не здійснюється – вона просто виконується і відбувається перехід на наступну команду.

Клавіша 3 (Step Into Source Line) – здійснює виконання поточної команди. Якщо це команда виклику підпрограми, то здійснюється перехід в підпрограму.

Клавіша 4 (Step Out from Source Line) – здійснює вихід з поточної підпрограми. Клавіша 5 (Run to Source Line) – здійснює перехід до вказаного рядку.

Клавіша 6 (Toggle Breakpoint) – встановлює точку зупину на вказаному рядку.

3.ЗАВДАННЯ

3.1.Домашня підготовка до роботи

1.Вивчити теоретичний матеріал.

2.Вивчити основні властивості МК необхідні для виконання лабораторної роботи.

3.Підготовити програму функціонування охоронної системи згідно індивідуального завдання у Табл. 1.

3.2.Виконати в лабораторії

1.Створити проект в AVR Studio, ввести свою програму, провести її асемблювання.

2.В режимі покрокової відладки переконатися в правильності роботи програми.

3.Відкрити файл LR_2.dsn в програмі Proteus, внести зміни у схему відповідно до свого індивідуального завдання, підключити до МК отриманий в AVR Studio hex-файл.

аналогового давача, спрацювання цифрового давача.

4. ЗМІСТ ЗВІТУ

1.Мета роботи.

2.Повний текст завдання.

3.Лістинг програми одержаної в AVR Studio та необхідні розрахунки.

4.Схема симуляції в Proteus.

5.Висновок.

33

5.КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1.Які можливості має модуль аналогового компаратора МК AVR ?

2.Як здійснюється запис і читання EEPROM-пам’яті ?

3.Стільки режимів пониженого енергоспоживання є в МК AT90S2313. У чому відмінність між ними ?

4.Як здійснюється обробка переривань в МК AVR ?

5.Що таке вектор переривання ?

6.СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1.Евстифеев А. В. Микроконтроллеры AVR семейства Classic фирмы «ATMEL». – М. Издательский дом “Додэка-ХХI”, 2002. – 288 с.

2.Практическое программирование микроконтроллеров Atmel AVR на языке ассемблера.

–СПб.: БХВ-Петербург, 2008. – 384 с.

3.Баранов В. Н. Применение микроконтроллеров AVR: схемы, алгоритмы, программы. – М.: Издательский дом “Додэка-ХХI”, 2004. – 288 с.

4.Голубцов М. С., Кириченкова А. В. Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному.

–М.: СОЛОН-Пресс, 2006. – 304 с.

5.Трамперт В. Измерение, управление и регулирование с помощью микроконтроллеров.: Пер. с нем. – К.: МК-Пресс, 2006. – 208 с.

6.Белов А. В. Конструирование устройств на микроконтроллерах. – СПб.: Наука и Техника, 2005. – 256 с.: ил.

34

Табл. 1

1)Тактова частота МК 7.3728 МГц, напруга живлення схеми +5 В.

2)НЗМ – нормально замкнені контакти, НРЗ – нормально розімкнені контакти.

3)Перемикач вважати ідеальним.

35

НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ

Вивчення внутрішніх модулів та режимів роботи AVR-мікроконтролерів

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до лабораторної роботи № 2 з курсу «Мікропроцесори в системах технічного захисту інформації»

для студентів напряму 6.170102 «Системи технічного захисту інформації»

Укладачі: Cовин Ярослав Романович, доц., к.т.н. Стахів Марта Юріївна, асист.

Комп’ютерне складання: Cовин Ярослав Романович, доц., к.т.н.

36

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»

Кафедра «Захист інформації»

Побудова інфрачервоних детекторів руху на AVR-мікроконтролерах

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до лабораторної роботи № 3

з курсу «Мікропроцесори в системах технічного захисту інформації» для студентів напряму 6.170102

«Системи технічного захисту інформації»

Затверджено

на засiданнi кафедри «Захист інформації» Протокол № 2 вiд 06.09.2010 p.

Львів – 2010

37

Побудова інфрачервоних детекторів руху наAVR-мікроконтролерах: Методичні вказівки до лабораторної роботи №3 з курсу «Мікропроцесори в системах технічного захисту інформації» для студентів напряму 6.170102 «Системи технічного захисту інформації» / Укл. Я. Р. Совин, М. Ю. Стахів - Львiв: Національний університет "Львівська політехніка", 2010. - 15 с.

Вiдповiдальний за випуск: Дудикевич В. Б., докт. техн. наук, проф.

Рецензенти: Хома В. В., докт. техн. наук, проф. Горпенюк А. Я., канд. техн. наук, доц.

38

Мета роботи – ознайомитись з будовою та принципом дії інфрачервоних детекторів руху і їх програмно-апаратною реалізацією на AVR-мікроконтролерах.

1. Теоретичні відомості

Існує декілька видів детекторів руху, які відрізняються між собою типом використаного давача. До найбільш поширених належать детектори руху на основі піроелектричних давачів інфрачервоного (ІЧ) випромінювання.

Усі тверді тіла, які мають температуру вищу від абсолютного (-нуля273 Со) випромінюють електромагнітні хвилі в інфрачервоному діапазоні. Людське тіло також активно випромінює в ІЧ-діапазоні і максимум такого випромінювання припадає на довжину хвилі9.4 мкм. Це пояснюється тим, що температура об’єкту та довжина хвилі максимального випромінювання пов’язані залежністю

lmax = 2899 / T ,

де T – температура у Кельвінах; l – довжина хвилі у мкм.

Для температури людського тіла в 36.6 Со (309.6 К) будемо мати lmax = 9.4 мкм.

Довжина хвилі ІЧ-випромінювання більша довжини хвилі видимого світла, тому ІЧвипромінювання неможливо побачити неозброєним оком, але воно виявляється з допомогою

спеціального кристалічного матеріалу, здатного, при впливі на нього ІЧ-випромінювання, виробляти поверхневий електричний заряд.

Піроелектричний матеріал (Sensor Crystal) поводить себе як конденсатор, який заряджається приблизно на1 мВ при зміні температури чутливого шару. Для того, щоб піроелектричний давач зреагував, необхідно щоб температура людини відрізнялася від температури навколишнього середовища. Оскільки давач має вловлювати дуже малі рівні теплового випромінювання, піроелектричний струм буде також досить . маДляим перетворення цього струму в напругу достатнього рівня потрібний високоомний резистор(Gate Resistor). Таким чином, резистор разом з піроелектричним конденсатором формують RC-коло зі сталою часу приблизно 1-а секунда (Рис. 1.а). Це означає, що PIR-давачі здатні запам’ятовувати перетворену вхідну дію, викликану зміною температури об’єкту, з часовою затримкою тривалістю близько 1 секунди.

Вироблений піроелектричним матеріалом заряд підсилюється вбудованим у ІЧ-давач підсилювачем на польовому транзисторі (FET). Оскільки давач реагує на ІЧ-випромінювання у широкому діапазоні, в детекторах руху, які повинні реагувати тільки на випромінювання людського тіла, застосовують спеціальний ІЧ-фільтр, який обмежує діапазон сприйняття ІЧвипромінювання лише в межах від 8 до 14 мкм (Рис. 1.б).

Рис. 1. Структура піроелектричного давача (а) та його характеристика (б)

Розглянемо детальніше піроелектричний давач LHi 968 фірми PerkinElmer Optoelectronics

39