عنوان :

مقاله تایمر تخصصی بلندمدت مجهز به میکروکنترلر

تعداد صفحات : ۹۸

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

در این پروژه با استفاده از قطعات سخت افزار یک تایمر طراحی کرده ایم که برنامه میکروکنترلر آن به زبان اسمبلی بوده و در نهایت خروجی اعمالی به رله باعث قطع و وصل شدن وسائل برتر می شود.

ما در اینجا نیاز به داشتن اطلاعات سخت افزاری در زمینه مدارات مجتمع IC ها و همچنین برنامه ریزی و استفاده از آنها داریم.

این تایمر با یک منبع تغذیه ۱۲ ولت مستقیم کار می کند و قابلیت تنظیم بسیار ساده تایم آن بکمک دیپ سویچ ها به ما این امکان را می دهد که با دقت بسیار بالا کلیه وسائل برقی ۲۲۰ ولت را زمان بندی کنیم. یعنی این تایمر قابل اتصال به انواع وسائل برقی ۲۲۰ ولت است.

این مدار یک تایمر ۲۵۵-۱ دقیقه و یا ۲۵۵-۱ ساعت می باشد که میتوان آن را به وسائل برقی متصل و فرمان روشن و خاموش به آنها داد

به علت اینکه این سیستم دیجیتالی می باشد دیگر مشکلات سیستم های مکانیکی را ندارد و در صورت بروز مشکل زود تر می توان به عیب یابی آن پرداخت همچنین بیشتر کار این مداربه وسیله میکروکنترلر آن می باشد که نشان می دهد که میکروکنترلر ها چه تحول بزرگی در علم الکترونیک ایجاد کرده اند.

 واژه های کلیدی: الکترونیک، دیجیتال، تایمر ، برد، مقاومت، دیپ سوئیچ،خازن، ترانزیستور ، میکروکنترلر

فهرست مطالب

فصل اول: میکرو کنترلر AT89C2051
۱_۱_ تاریخچه    ۱
۲_۱_ خلاصه سخت افزار این قطعه    ۱
۳_۱_ حافظه داده جزئیات    ۳
۴_۱_ رجیستر های داخلی میکروکنترلر (حافظه داخلی)    ۴
۵_۱_ گروه II( Bite Addressable)    ۴
۶-۱) ثبات های کنترلی    ۵
۷-۱) فرضیات میکرو کنترلر به هنگام رجوع به حافظه برنامه    ۸
۸-۱) ساختار درگاه I/O    ۹
۹-۱) روش های آدرس دهی    ۹
۱۰-۱) دستورالعمل های ۵۹X8    ۱۲
۱۱-۱) تقسیم بندی دستورات میکرو کنترلر    ۱۲
۱۲-۱)عملکرد زمان سنج    ۱۸
۱۳-۱) ثبات حالت زمان سنج (TMOD)     ۱۸
۱۴-۱) ثبات کنترل زمان سنج (TCON)     ۱۹
۱۵-۱) برنامه ریزی اینتراپت ها    ۲۱
۱۶-۱) ثبات های مربوط به اینتراپت    ۲۱
۱۷-۱) اولویت وقفه    ۲۲
۱۸-۱) بردارهای وقفه    ۲۳
۱۹-۱) عملکرد پورت سریال    ۲۴
۲۰-۱) حالتهای عملکرد پورت سریال    ۲۴
فصل دوم : تجزیه و تحلیل مدار تایمر
۱_۲_ مشخصه ها و خصوصیات مدار    ۲۶
۲_۲_ لیست قطعات به کار رفته در مدار    ۲۶
۳_۲_ برد    ۲۸
۴_۲_ مقاومت    ۲۹
۵_۲_ خازن    ۳۴
۶_۲_ دیود یکسوساز    ۴۴
۷_۲_ دیود نورانی (LED)    ۴۶
۸_۲_ آی سی۷۸۰۵    ۴۹
۹_۲_ ترانزیستور    ۵۰
۱۰_۲_ رله    ۵۰
۱۱_۲_ کلیدهای میکروسوئیچ    ۵۱
۱۲_۲_ دیپ سوئیچ    ۵۱
۱۳_۲_ کریستال    ۵۱
۱۴_۲_ برنامه ریزی میکرو    ۵۲
۱۵_۲_ طرز کار مدار    ۵۲
۱۶_۲_ نتیجه    ۵۵
فصل سوم : پیوست ها
سورس برنامه به زبان اسمبلی     ۵۶
منابع     ۹۰

منابع :

منابع شامل کتابهای :

۱-    اصول و مبانی الکترونیک MAPLIN  مترجم : رضا خوش کیش

۲-  ۴۰۰ قطعه الکترونیکی – مولف: عزیز الله دهقان

فصل اول: میکروکنترلر AT89C 2051

 ۱_۱) تاریخچه

با وجود گذشت۳۰ سال از تولد ریز پردازنده تصور وسایل الکترونیکی بدون آنها کار مشکلی است در سال ۱۹۷۱ شرکت اینتل ۸۰۸۰ را به عنوان اولین ریزپردازنده موفق عرضه کرد. مدت کوتاهی بعد از آن موتورولا، RCA و سپس Zilog انواع مشابهی راهمچون ۶۸۰۰، ۶۵۰۲  ۸۰Z، را عرضه کردند ، گرچه این مدارها به خودی خود فایده چندانی نداشتند اما بعنوان بخشی از یک کامپیوتر تک بورد برای آموزش طراحی با ریز پردازنده تبدیل شدند.

میکروکنترلر قطعه ای شبیه ریز پردازنده است در سال ۱۹۷۶ اینتل ۸۷۴۸ را به عنوان اولین قطعه خانواده میکروکنترلر های ۴۸_ MCS معرفی کرد. توان، ابعاد و پیچیدگی میکروکنترل ها با اعلام ساخت ۸۰۵۱، یعنی اولین عضو خانواده میکرو کنترلر های _ MCS 51 در ۱۹۸۰ توسط اینتل پیشرفت چشمگیری کرد.

۲-۱ خلاصه سخت افزار این قطعه عبارت است از:

۴k بایت ROM، ۱۲۸ بایت RAM ، ۴ درگاه ورودی خروجی، ۲ تایمر شمارنده ۱۶ بیتی  ، رابط سریال ، ۶۴k بایت فضای حافظه خارجی برکد ۶۴x بایت فضای حافظه خارجی برای داده، پردازنده بولی، ۲۱۰ مکان بیتی آدرس پذیر، انجام عملیات ضرب و تقسیم در ۴ میکرو ثانیه .

(۱-۳-۱) تغذیه _پایه های ۲۰=GND و ۴۰=VCC)

میکرو کنترلر با یک تغذیه V5 کار می کند که پایه ۴۰ سر مثبت آن است .

 ۲-۲-۱)پالس ساعت (پایه های ۱۸ و ۱۹)

این پایه ها جهت اتصال به کریستال نوسان ساز به کار می روند که با مدارات داخلی پالس ساعت سیستم را تولید می کند.

۳-۲-۱) درگاه های موازی( پورت های صفر ف یک ، دو ، سه)

میکرو کنترلر دارای چهار درگاه ۸ بیتی است که می تواندعلاوه بر منظور خاص، پایه های ورودی خروجی نیز باشند.

در میان پورت ها، پورت سه کمی با دیگر پورت ها متفاوت است زیراعلاوه بر یک درگاه عمومی هر یک از پایه های عملکرد دیگری نیز می توانند داشته باشند که به شرح زیر است :

جدول شماره ۱-۱ پورت ها

 لازم به ذکر است که پورت های صفر و دو نیز به عنوان باس آدرس دهی به حافظه خارجی کاربرد دارد و پورت های دو منظوره می باشند.

 ۴-۲-۱) PSEN( پایه ۲۹، Program Store Enable)

وقتی برنامه از حافظه خارجی اجرا می شود میکرو کنترلر در زمان هایی که لازم است عمل واکنشی انجام دهد این سیگنالها خروجی را فعال (low) می کند که میتواند این سیگنال برای فعال کردن OE حافظه برنامه به کار رود.

۵-۲-۱) ALE( پایه ۳۰، Address Latch Enable)

همانطور که گفته شد درگاه p0 می تواند هم باس داده باشد و هم باس آدرس . وقتی ALE فعال (High) باشد یعنی دیتای روی دیتا باس یک آدرس است و در صورت فعال بودن آن یک داده می باشد

۶-۲-۱) Ea( پایه ۳۱، External Access)

اگر بخواهیم از حافظه برنامه داخلی استفاده نماییم این پایه را غیر فعال (High) می کنیم با فعال کردن این پایه (low) ، شروع حافظه برنامه از آدرس صفر برنامه خارجی خواهد بود و حافظه برنامه داخلی بلا استفاده خواهد ماند

۷-۲-۱)RST( پایه ۹، Reset)

بافعال کردن این پایه (high) حداقل به مدت دو سیکل ماشین رجیستر های داخلی میکروکنترلر  با مقادیر مناسبی پر شده و میکروکنترلر از آدرس (۰۰۰۰) شروع به اجرای برنامه می کند.

۳-۱) حافظه داده جزئیات:

فضای حافظه میکرو کنترلر ها عبارتند از:

۱- ۶۴ کیلو بایت حافظه داده خارجی از آدرس صفر الی FFFF H

۲- ۱۲۸ بایت (یا ۲۵۶ بایت ) حافظه داده داخلی از آدرس صفر الی F H 7 (یا از آدرس FF H برای ۸۰۵۲)

۳_ ۱۲۸ بایت حافظه داخلی تحت نام SFR از آدرس H  ۸۰ تا FF

۴-۱) رجیستر های داخلی میکروکنترلر (حافظه داخلی)

رجیستر های داخلی میکروکنترلر ها به دو دسته تقسیم می شوند:

۱-۴-۱) رجیستر های عمومی:

در واقع همان RAM داخلی است و به علت تعداد زیاد آنها به جای اسم به آنها شماره ای نسبت داده اند از H00 الی FH7

۲-۴-۱) رجیستر های SFR یا رجیستر های خاص:

این رجیسترها علاوه بر اینکه رجیستر معمولی هستند هر کدام برای کاربرد خاص هم استفاده می شوند این رجیستر ها ف رجیسترهای مهم CPU بوده و از آدرس H80 الی FF H از RAM داخلی می باشد که فقط به صورت مستقیم قابل دسترسی می باشد

فضای حافظه RAM داخلی( یعنی ۱۲۸ بایت اول) به سه گروه مجزا تفکیک شده است همه گروه ها به صورت بایتی قابل آدرس دهی هستند اما گروه های II و III خواص دیگری نیز دارند که درزیر شرح می دهیم:

۵-۱) گروه II( Bite Addressable):

۳۲ بایت اول حافظه RAM داخلی( از آدرس H00 الی FH1) شامل بانک های ثبات می باشد که به چهار گروه A بایتی تقسیم می شود و در هر لحظه ۸ بایت از این ۳۲ بایت قابل دسترسی می باشد که به ۰R، ۱R،۲R،۳R،… الی ۷R نشان داده می شود اینکه ۰R الی ۷R در هر لحظه بیان کننده کدام یک از این ۳۲ بایت می باشد به دو بیت از رجیستر PSW به نام های ۰RS و ۱RS که قابل آدرس دهی بیتی می باشند بستگی دارد یعنی مثلا برای (۰=۰RS، ۱=۱RS) 0R بیان گر بایت شماره هشتم از RAM داخلی و مثلا ۳R بیان گر بایت ۱۱ از RAM داخلی می باشد . استفاده از دستورات رجیستر های بانک ثبات به روش آدرس دهی مستقیم که در ادامه توضیح داده می شود ترجیح دارد.

۶-۱) ثبات های کنترلی:

۱-۶-۱) ثبات آکومولاتور(Accumulator):

اکومولاتور یا ACC که به اختصار در دستورات A هم نوشته می شد یک رجیستر ۸ بیتی بوده که تقریبا بیشتر عملیات انتقال و منطق و شیفت به علت آدرس شدن بیتی روی آن انجام می شود.

۲-۶-۱) ثبات کلمه وضعیت برنامه (program statues word)PSW:

بیت های این ثبات تحت تاثیر بعضی عملیات های میکروپروسسوری (ریاضی یامنطقی) فعال می شوند این ثبات دارای بیت های آدرس پذیر بوده و شامل بیت های زیر می باشد:

بیت پرچم نقلی: هشتمین بیت پرچم این بایت است و یک بیت دومنظوره است اگر در یک عمل جمع یک بیت نقلی از بیت ۷ آکومولاتور خارج شود یا در طی عمل تفریق یک بیت فرضی به بیت هفتم وارد شود بیت پرچم نقلی یک می شود

بیت پرچم نقلی کمکی: هنگام جمع کردن اگر یک انتقال از بیت ۳ به بیت چار آکومولاتور اتفاق بیفتد پرچم نقلی کمکی یک می شود

بیت پرچم صفر: یک بیت پرچم همه منظوره برای استفاده کاربران است

بیت پرچم سرریز (over flew flag) OV: اگر نتیجه جمع یا تفریق در آکولاموتور جا نشود پرچم سرریز یک می شود که بیانگر ناصحیح بودن نتیجه موجود در آکولاموتور است

بیت توازن (parity bit): این بیت به طور خودکار با توجه به محتوای اکولاموتور صفر یا یک می گردد به طوری که تعداد بیت های یک انباره به اضافه این بیت به تعداد زوج منجر شود

۳-۶-۱) ثبات B: این ثبات یک ثبات ۸ بیتی آدرس پذیر می باشد که هم به عنوان یک رجیستر عمومی و هم برای کاربرد خاص در نظر گرفته شده است که کاربرد خاص و اصلی آن انجام عملیات ضرب و تقسیم در آن می باشد.

۴-۶-۱) SP یاحافظه اشاره گر پشته( stack pointer):

SP یک رجیستر ۸ بیتی است که آدرس آن خانه H1 8 از RAM داخلی می باشد استفاده از آن زمانی است که نیاز به یک حافظه موقت جهت انجام عملی باشد و نخواهیم محتوای قبلی آن از بین برود و یا هنگامی که بخواهیم به یک برنامه فرعی برویم (مثلا با دستور CALL) اگر لازم باشد بعضی از نتایج برنامه اصلی در جایی ذخیره گردد تا در برنامه فرعی چنانچه مجددا از آنها استفاده کردیم محتوای قبلی آن از بین نرود و با برگشت به برنامه اصلی بتوانیم از آنها استفاده نماییم. شماره آدرس این فضا به وسیله اشاره گر پشته یا SP مشخص می شود (که برای همین باید SP را در ابتدای کار عدد دهی کنیم) و چنانچه این کار انجام نشود میکروکنترلر مقدار H7 0 را برای آن در نظر می گیرد دستورات PUSH و POP مربوط به این قسمت از حافظه می باشد که در مورد آنها در قسمت های بعد توضیح داده می شود

۵-۶-۱) ثبات اشاره گر(Data Pointer Register):

این ثبات دو بایتی بوده و می تواندیک عدد چهار رقمی هگز را در خود ذخیره کند که از آن به عنوان آدرسی برای دستیابی به حافظه کد یا داده خارجی استفاده می شود و آدرس آن H82 و H83 از RAM داخلی درقسمت SFRقرار دارد

 ۶-۶-۱) ثبات تایمر (کانتر):

تایمر:

۸۰۵۱ دارای دو قبات ۱۶ بیتی متمایز است که می تواند هم به صورت تایمر و هم به صورت شمارنده عمل کند که در حالت تایمر این ثبات با یک عدد پر می شود و بایک فرکانس خاص شروع به زیاد شدن می کند تا به حداکثر رسیده و به صفر بر می گردد که این حالت یک بیت یافلگ را از صفر به یک تغییر می دهد

کانتر:

در این حالت چون باید اتفاقات شمرده شود بنابراین پالس از خارج میکرو کنترلر به پایه آی سی (۱T ، ۰T) امده و باعث افزایش محتوای ثبات می شود و به صورت شمارنده عمل می کند که توضیح کامل عملکرد این ثبات در مبحث تایمر آمده است .

۷-۶-۱) تایمرTCON:

بات کنترلر تایمر و کانتر و وقفه های خارجی می باشد که آدرس H88 قر ار دارد و به صورت بیتی آدرس کردن است

چهار بیت کم ارزش رابرای کنترل وقفه های خارجی است که بیت ۰IT و ۱IT جهت حساس کردن وقفه به لبه پایین رونده به کار می رود و بیتهای ۰IE و ۱IE به هنگام وقوع وقفه خارجی فعال می شوند و پس از وقوع وقفه پاک می شوند

بیت های ۰TR و ۱TF برای پی بردن به اینکه یک دوره تایمر کامل شده است یا خیر می باشد.

۸-۶-۱) ثبات TMOD:

با این ثبات می توان حالت تایمر صفر یا تایمر یک را تعیین کرد

۹-۶-۱)  ثبات IE:

جهت فعال یاغیر فعال کردن وقفه هامی باشد

۱۰-۶-۱)  ثبات IP:

جهت تعیین اولویت وقفه ها می باشد

۱۱-۶-۱) ثبات SCON:

ثبات کنترل درگاه سریال است که به کمک آن می توان حالت کاری درگاه را تعیین و همچنین پرچم هایی که پر یا جالی بودن ثبات اطلاعات سریال را به عهده دارند در آن قرار دارند.

۱۲-۶-۱)  ثبات SBUF:

دو ثبات مستقل درگاه سریال وجود دارد که CPU اطلاعاتی را که باید بفرستد یا اطلاعاتی را که باید دریافت کند از آنها استفاده می کند

۱۳-۶-۱) ثبات PCON:

از این ثبات جهت کنترل توان مصرفی و همچنین تغییر سرعت سریال استفاده می شود .

۷-۱) فرضیات میکرو کنترلر به هنگام رجوع به حافظه برنامه:

خانه های ابتدای حافظه برنامه از آدرس H0000 الی H0025 اختصاص به وقفه دارد و هروقفه یک مکان مشخص در حافظه برنامه دارد و پس از وقوع وقفه ، CPU به آن محل از حافظه برنامه رفته و از آنجا شروع به اجرا برنامه می کند که آدرس وقفه در شکل ۳_۱ آمده است

 ۸-۱) ساختار درگاه I/O:

همان طور که گفته شد میکرو کنترلر دارای چهار درگاه ۸ بیتی است که بجز ۱P بقیه درگاه ها چند منظوره می باشد شکل هال زیر مدارات داخلی درگاه ها را به صورت مختصر نشان می دهند.

ساختار درگاه های ۲p و ۳P مشابه شکل های کذکور است با این تفاوت که در آن ها قسمت خروجی شبیه ۱p و قسمت میانی (انتخاب گر) تقریبا همیشه ۰P است

۹-۱) روش های آدرس دهی:

۱-۹-۱) مفهوم مد های آدرس دهی:

بعضی ازدستورالعمل ها یک مجموعه عمل اعمال از پیش تعریف شده که همواره یک کارمعین را شکل می دهند و هیچ تغییری در آن ها امکان پذیر نیست.

به عنوان مثال: دستور MUL         AB

که مقدار حافظه B را در حافظه A ضرب کرده و حاصل آن را در آن دو قرار می دهد اما دستور ADD که بیان کننده جمع دو حافظه می باشد نه تنها برای جمع ثبات آکولاموتور با ثبات B طراحی و تعریف شده است بلکه می توان آکولاموتور را با یک عدد خاص و یا ثبات های دیگر جمع کرد مبحث مد های آدرس دهی وظیفه تفکیک حالت های مختلف دستوری را به عهده دارد .

تذکر:

علامت # (Number Sign) در برنامه نویسی نشان دهنده آدرس فوری یا بلافصل می باشد

۲-۹-۱) انواع مدهای آدرس دهی در میکروکنترلر:

۱_ روش آدرس دهی فوری یا بلافصل:

در این روش عملوند موردنظر بلافاصله بعد از دستور العمل(OPCODE) که در خود حافظه برنامه است قرار می گیرد به عنوان مثال دستور H46#A,        MOV یک آدرس دهی فوری می باشد و به طور کلی این دستورات به فرم عمومی (DATAN # ,1OP       دستور) نوشته می شود و دو بایتی می باشند.

100,000 ریال – خرید نهایی کردن خرید مورد به سبد خرید اضافه شد

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .