Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.abitu.ru/en2002/closed/viewwork.html?work=36 Дата изменения: Fri May 5 15:25:42 2006 Дата индексирования: Tue Oct 2 02:19:31 2012 Кодировка: koi8-r

Разработка устройства на микроконтроллере





Выполнил: Серегин Павел Сергеевич



ученик 11- го инеженерного класса


Лицея ?1


г. Щекино


E-mail: PSeregin@schekino.tula.net





Введение, постановка задачи и отличие от других устройств




Развитие полупроводниковой электроники привело к появлению больших
интегральных схем. За последние десятилетие научно-технический прогресс
отучил нас удивляться каждому очередному достижению, и все же результаты
освоения технологий изготовления микросхем по истине сенсационны. И,
пожалуй, огромный шаг был совершен наукой при создании микроконтроллера.
Вряд ли можно сейчас встретить современную цифровую аппаратуру, где не
использовались бы микроконтроллеры. Десятки новых функций, цифровое
качество, большое быстродействие, малые энергозатраты и размеры - вот одни
из некоторых характеристик микроконтроллеров.
Вместо огромного числа микросхем жесткой логики стали применяться
микроконтреллеры, где вся программа зашита в память. Создавая программы для
них, можно выполнять сложнейшие алгоритмы, которые было бы очень трудно
реализовать на микросхемах жесткой логики.
Все это приводит к бурному развитию данной отрасли, что и вызывает
интерес ряда ученых во всем мире.
В работе я представляю разработанное мною устройство на микроконтоллере
Pic16f877. Нет необходимости описывать его архитектуру, т.к. все желающие
могут ее получить с сайтов фирмы разработчика: WWW.MICROCHIP.COM и
www.microchip.ru. В работе приводится описание устройства, работая над
разработкой которого я ставил перед собой цель -разработать устройство на
микроконтроллере, которое могло бы облегчить изучение английского языка.
Но сейчас с развитием компьютеров а также их программного обеспечения
стали появляться программы - переводчики, которые переводят весь текст
целиком, выбирают наиболее подходящий эквивалент, а также при переводе
выполняют все требования грамматики. Поэтому возникает вопрос: "а зачем
делать отдельное устройство, когда можно взять с собой ноутбук и все
перевести?". Но на данный вопрос можно ответить другим вопросом: "Почему
тогда словарей меньше не стало ?", дела в том, что не каждый может себе
позволить ноутбук, да и размеры его намного превосходят размеров
переводчика (200*70*50), что и делает его необходимым прибором в некоторых
случаях.




Разработка устройства


В настоящее время разработкой устройств на микрконтроллерах занимаются в
основном крупные фирмы, и все приборы на витринах выпущены их
специалистами, поэтому мне захотелось самому попробовать его сделать.
Было несколько идей, но, несмотря на то, что электронные словари стали
появляться на прилавках магазинов, я занялся самостоятельной разработкой
подобного устройства.
Затем предстоял выбор микроконтроллера, мне более всего понравился
Pic16F877, прежде всего из-за наличия некоторого количества литературы по
ней, а также по техническим характеристикам, прежде всего по количеству
портов и размеру flash памяти.
Для хранения слов было выбраны две микросхемы 24с512 (64К*8), которые
передают данные в микроконтроллер по двухпроводному интерфейсу.
В качестве индикатора я выбрал lcd модуль DV16236/r, который в своем
составе имеет встроенный котроллер, что облегчает с ним работу и уменьшает
объем программы и количество необходимы портов, для работы с ним.
Для обработки клавиатуры я применил, счетчик (к155ие4), дешифратор
(к155ид1(3)), и демультиплексор(к155кп1).


Lcd модуль

Схема подключения индикатора приведена на рисунке:


Данные из М.К. передаются тетрадами из порта D, а управление встроенным
контроллером hd44780 производит порт Е.
Для соединения ЖКИ-модуля с управляющей системой используется параллельная
синхронная шина, насчитывающая 4 линий данных DB0...DB7, линию выбора
операции R/W, линию выбора регистра RS и линию стробирования /
синхронизации Е. Кроме линий управляющей шины имеются две линии для подачи
напряжения питания 5 В - GND и VCC, и линия для подачи напряжения питания
драйвера ЖКИ - V0.
Чтобы определить собственный символ, необходимо установить счетчик АС на
адрес начала матрицы требуемого символа в CGRAM - $00, $08, $10 и т.д.
($00, $10, $20 для режима 5 х 10 точек) - произвести перезапись всех байтов
матрицы, начиная с верхней строки. После этого, записав в DDRAM код
запрограммированного символа: $00, $01, $02 ($00, $02, $04 для режима 5 х
10 точек), на экране в соответствующем месте будет отображаться
переопределенный символ.
Несколько слов о процессе инициализации ЖКИ - модуля. Производитель
контроллера рекомендует выполнять следующую последовательность действий для
инициализации. Выдержать паузу не менее 15 мс между установлением рабочего
напряжения питания (> 4,5 В) и выполнением каких-либо операций с
контроллером.
Необходимо помнить, что при работе с 4-х разрядной шиной, то есть посылая
команду $20, делаем это из 8-ми разрядного режима, который устанавливается
автоматически после подачи напряжения питания, а значит нельзя адекватно
объявить необходимое значение флагов N и F, располагающихся в младшей
тетраде команды установки разрядности шины. Поэтому команду необходимо
повторить в уже установившемся 4-х разрядном режиме путем последовательной
передачи двух тетрад, то есть для 4-х разрядного режима образом.
Один из главных нюансов подключения ж.к. модуля на основе выше указанного
контроллера
вляется таблица кодировки символов, ак как она совершенно непохожа на
стандартную
ASCII, поэтому в память защиты слова не в виде компьютерной кодировки, а в
виде специально таблице кодов:







Подключение памяти


Контроллер PIC16F877 предусматривает подключение к нему устройств по
шине I2С, поэтому, была выбрано 2 микросхемы памяти 24с512.
Таким образом количество слов можно рассчитать следующим образом:
2*512 *1024 / 10 (длина одного слова (хотя и слегка завышена)) / 2 (с
учетом слова перевода) = 52428 слов
Количество слов можно изменять добавляя новые микросхемы памяти.
Схема подключение микросхем памяти приведена на следующем рисунке:
Транзисторы, которыми управляет контроллер, выбирается микросхема памяти
с которой будет произведена работа.


Клавиатура

К порту В контроллера подключена клавиатура, а работает она следующим
образом: с первого вывода порта B подаются импульсы на счетчик DD1
(к155ие4(5)), который в свою очередь подает по четырем линиям адрес на
дешифратор DD2 выполненный на микросхеме к155ид1(3). Таким образом, на
одной из "строк" появляется логическая 1 . Если какая-нибудь кнопка нажата,
то эта единица будет присутствовать на одном из выводов демультиплексора.
Счетчик DD3 считает импульсы, и подает по четырем линиям адрес опрашиваемой
строки на демультиплексор DD4, выход которого подключен к контроллеру.
Таким образом если использовать микросхемы к155кп1 и к155ид3 можно опросить
256 кнопок что вполне достаточно, даже слишком.
Но, так как одним из главных критериев качества устройства является его
размеры и функциональность, то для уменьшения размеров путем уменьшения
количества кнопок и сохранении функциональности к выводу контроллера
подключена кнопка переключения языка, а кнопки "понимаются" контроллером
как русские или английские буквы, в зависимости от его состояния, что тем
самым уменьшило количество кнопок с 50 до 31, и уменьшило размер
микросхем, необходимых для обработки клавиатуры.

Дальнейшее развитие устройства


С появлением и развитием электроники возникают приборы, которые
облегчают работу человека и берут на себя многие рутинные дела. Так на
смену большим книжным словарям приходят маленькие электронные переводчики,
которые имеют ряд преимуществ перед своими предками. Но наука не стоит на
месте. С появлением новых микросхем памяти увеличивается количество слов и
появляется возможность создания новых функции.
Данное устройство может также использоваться как записная книжка, для
чего следует только изменить код контроллера. Я считаю, что в дальнейшем с
развитием науки будут появляться все более совершенные приборы- компактные,
выполняющие десятки функций, начиная от часов, и заканчивая телефоном.





Выводы

Я создал устройство на микроконтроллере, которое легко в употреблении и
позволяет экономить время, при изучении языка.




Литература

1) Техническая документация с сайтов WWW.MICROCHIP.COM и
www.microchip.ru
2) "Жидкокристаллические дисплеи" - А.В. Самарин, 2002 г. Солон -Р

-----------------------

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]