5 Разработка алгоритма работы и управляющей программы генератора

Алгоритм работы и управляющая программа генератора разрабатываются на основе решений, принятых при анализе технического задания и создании электрической схемы устройства. На этом этапе разработчик должен учитывать особенности архитектуры микроконтроллера и его возможности.

Пример.

Согласно заданию программируемый генератор формирует дискретные сигналы, соответствующие последовательности символов *ПРИМЕР*. Предусмотрено несколько режимов работы устройства, сопровождающихся соответствующей индикацией. Блок-схема алгоритма работы генератора приведена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Блок-схема алгоритма работы генератора сигналов

Микроконтроллер выполняет управляющую программу, размещенную во внешней памяти программ. Так как область младших адресов памяти программ отведена под обработку прерываний, основная программа размещается по адресу 40h.

Пример блок-схемы алгоритма работы управляющей программы генератора приведен на рисунке 5.2.

При получении сигнала «Reset» генератор переходит в режим «Сброс». Производится инициализация микроконтроллера: загрузка начальных значений регистров-указателей и счетчиков, настройка системы прерываний и таймеров. Индикация режима производится светодиодами, подключенными к линиям Р1.2 и Р1.3, поочередно зажигающимися на 0,4 с в течение 1,6 с. Таким образом, всего осуществляется 4 цикла индикации, для подсчета которых используется регистр R2.

Затем генератор переходит в режим «Ожидание», производится опрос сигнала «Start», подаваемого на линию Р1.1 микроконтроллера. Индикация режима производится светодиодом, подключенным к линии Р1.4.

Если на линию Р1.1 подается уровень логического нуля генератор переводится в режим «Пуск», включается таймер Т0 и начинается формирование дискретных сигналов Q1-Q8.

Если на линии Р1.1 устанавливается уровень логической единицы, таймер выключается, формирование выходных сигналов прекращается и генератор снова переводится в режим «Ожидание».

В каждом цикле выдачи дискретных сигналов в порт вывода последовательно записываются 8 кодовых комбинаций. Кодовая таблица сигналов хранится во внешней памяти данных по адресу 9000h.

Кодовые комбинации на входах порта вывода обновляются каждые 0,1 мс. Для обеспечения заданной длительности используется таймер/счетчик Т0, работающий в режиме восьмиразрядного таймера с автоперезагрузкой. Перед первым пуском таймера в регистр TH0 записывается число 38h, которое автоматически перезагружается в регистр TL0 при переполнении таймера. Для выбора режима работы таймера в регистре TMOD устанавливаются соответствующие значения битов C/T, М0 и М1. Для включения таймера в регистре TCON устанавливается бит TR0.

Чтение кодовых комбинаций из памяти, их запись в порт вывода и организация нового цикла выдачи сигналов выполняются при обработке запроса прерывания от таймера Т0. Для разрешения прерывания от таймера Т0 необходимо в регистре IE установить бит ЕТ0 и снять блокировку всех прерываний, установив бит ЕА.

Для обслуживания прерывания таймера Т0 в ячейку памяти программ с адресом 0Вh записывается код команды безусловного перехода к подпрограмме обработки прерывания TIMER.

Чтение кодовой таблицы производится с использованием косвенной адресации через регистр-указатель данных DPTR. Регистр общего назначения R3 используется как счетчик, для контроля количества кодовых комбинаций, записанных в порт вывода. После выдачи последней кодовой комбинации регистр-указатель DPTR и регистр-счетчик R3 загружаются начальными значениями.

Адрес порта вывода дискретных сигналов AB00h принадлежит внешней памяти данных. Запись в порт вывода текущей кодовой комбинации производится с использованием косвенной адресации. Порт Р2 используется для адресации старшего байта адреса, а регистр R0, как регистр-указатель младшего байта адреса.

Пример блок-схемы алгоритма работы подпрограммы обработки прерывания таймера приведен на рисунке 5.3.

На рисунке 5.4 приведены примеры блок-схем алгоритмов работы подпрограмм формирования временных интервалов 400, 100 и 1 мс.

В качестве пояснения к программе укажите в специальной таблице имена переменных, их назначение, а так же специализацию регистров общего назначения. Для примера см. таблицу 5.1.

Создание и отладка рабочей программы генератора производится при помощи интегрированной среды разработки программного обеспечения Keil mVision.

Таблица 5.1 – Назначение переменных, меток и регистров, используемых в программе

Имя	Значение	Назначение
ADR_ TABLE	9000h	начальный адрес кодовой таблицы сигналов
CODE_NUMB	8d	количество кодовых комбинаций в таблице
BLINK	4H	количество циклов индикации светодиодов в режиме «Сброс»
PORT_L	00h	младший байт адреса порта вывода дискретных сигналов
PORT_H	0ABh	старший байт адреса порта вывода дискретных сигналов
TimeR_X	38H	уставка таймера, соответствует длительности 0,1 мс при 24 МГц
KN_START	P1.4	проверка сигнала "START"
Метка		Назначение
BEGIN		инициализация микроконтроллера
RESET		перевод генератора в режим «Сброс»
DELAY		вызов подпрограммы формирования временного интервала 400мс
wait		перевод генератора в режим «Ожидание»
OPROS		опрос кнопки «START», ожидание прерывания таймера Т0
START		перевод генератора в режим «Пуск»
TIMER		вход в подпрограмму обработки прерывания таймера Т0
NEXT_CODE		выход из подпрограммы обработки прерывания таймера Т0
MS_400		подпрограмма формирования временного интервала 400 мс
MS_100		подпрограмма формирования временного интервала 100 мс
MS_1		подпрограмма формирования временного интервала 1 мс
M1		вызов подпрограммы задержки MS_100
М2		вызов подпрограммы задержки MS_1
М3		цикл формирования задержки 1 мс
TABLE		размещение таблицы кодовых комбинаций
Регистр		Назначение
R0		указатель младшего байта адреса порта вывода
R2		счетчик количества циклов индикации в режиме «Сброс»
R3		счетчик количества кодовых комбинаций, выданных в порт вывода
R4		счетчик количества циклов вызова подпрограммы MS_400
R5		счетчик количества циклов вызова подпрограммы MS_1
R6		счетчик количества машинных циклов подпрограммы MS_1
порт Р1		Назначение
Р1.1		место подключения кнопки «START», проверка сигнала «START»
P1.2		место подключения VD1, индикация режима «Сброс»
Р1.3		место подключения VD2, индикация режима «Сброс»
P1.4		место подключения VD3, индикация режима «Ожидание»
P1.5		место подключения VD4, индикация режима «Пуск»

После проверки работоспособности программы и ее соответствия заданию в пояснительной записке приводятся:

• листинг программы, содержащий результаты компиляции

(см. файл *.lst в директории проекта);

• загрузочный файл программы (см. файл *.hex в директории проекта).

Рисунок 5.2 - Блок-схема алгоритма работы управляющей программы генератора

Рисунок 5.3 - Блок-схема алгоритма работы подпрограммы обработки прерывания таймера