3.2 Микроконтроллер  PIC16F877   

     

     Рис.3.2

     На  рисунке 3.2 показан корпус и назначение выводов микроконтроллера PIC16F877.

                Характеристика вычислительного ядра PIC16F877:

• выполнено по высокоскоростной RISC технологии. Высокая производительность достигается за счет применения конвейерной архитектуры и малого числа команд (всего 35);
• тактовая частота МК составляет 20 МГц, при этом время длительности машинного цикла достигает 200 нс;
• 8Кх14 слов FLASH памяти программ;
• 368х8 байт памяти данных (ОЗУ);
• 256х8 байт EEPROM памятью данных;

• систему прерываний (14 источников).

       Характеристика  периферийных модулей:

• два 8-разрядных таймера/счетчика;
• один 16-разрядный таймер/счетчик с возможностью подключения внешнего резонатора;
• два модуля захват/сравнение/ШИМ:
• 16-разрядный захват (максимальная разрешающая способность 12.5 нс);
• 16-разрядный сравнение (максимальная разрешающая способность 200нс);
• 10 разрядный ШИМ;
• 8-канальное 10-разрядное АЦП;
• последовательный синхронный порт;
• ведущий/ведомый режим SPI;
• ведущий/ведомый режим I²C;
• последовательный асинхронный приемопередатчик USART c поддержкой детектирования адреса;

• ведомый 8-разрядный параллельный порт PSP  с поддержкой внешних сигналов #RD, #WR, #CS.

 

       Архитектура МК показана на рис.3.2 МК можно условно разделить на две части: вычислительное ядро (серый цвет) и периферийные модули (белый цвет).

       

 
 
 
 
 

  Рис.3.3 Архитектура МК 
 

       Арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет арифметические и логические операции над данными. Входные данные АЛУ в зависимости от кода операции могут находиться:

1. в регистре W;
2. либо в РК, либо в памяти данных.

     Мультиплексор данных подключает к входу АЛУ в соответствии с кодом операции либо РК (в режиме непосредственной адресации), либо память данных (в режиме прямой и косвенной адресации).

       Мультиплексор адреса в зависимости от режима адресации позволяет адресовать ячейки памяти данных либо от РК (в режиме прямой адресации), либо от регистра косвенной адресации FSR (в режиме косвенной адресации).

       Биты  конфигурации задают режим функционирования МК:

• сброс по включению питания (POR);
• таймер включения питания (PWRT);
• таймер запуска генератора (OSC);
• сброс по снижению напряжения питания (BOR);
• сторожевой таймер (WDT);
• режим низковольтного последовательного программирования (LVP);
• режим внутрисхемной отладки (ICD).

       Объем банков памяти данных до 128 байт (7Fh). В  начале банка размещаются регистры специального назначения, затем регистры общего назначения выполненные как статическое ОЗУ. Все банки содержат регистры специального назначения. Часто используемые регистры специального назначения отображаться в других банках памяти. Старшие 16 байт памяти данных в банках 1, 2 и 3 отображены в банке 0.

       Периферийный  модуль – порт ввода/вывода  PORTB:

       PORTB - это 8-разрядный двунаправленный  порт. Любой разряд порта можно  конфигурировать как выход или  вход. Запись "1" в соответствующие  разряды регистра TRISB переводит разряды порта в режим входа; запись "0" – режим выхода.

       

       Четыре  разряда PORTB (RB7-RB4) формируют прерывание при изменении состояния. Только разряды сконфигурированные как входы могут вызывать это прерывание. Состояние сигналов на них сравнивается со старым значением, записанным при последнем чтении PORTB. Несовпадение текущего состояния со старым вызывает прерывание – поднимается флаг RB1F (INTCON < 0>).

       Можно сбросить флаг прерывания в программе обработки прерывания, выполнив следующие операции:

• считать PORTB, что закончит условие несоответствия;
• сбросить флажок RBIF.

       Прерывание  по изменению состояния и  программируемое подключение разрядов к высокому уровню этих четырех контактов позволяет создать простой интерфейс клавиатуры.

       Опрос PORTB не рекомендуется при использовании прерывания при изменении состояния.

     Система команд микроконтроллера:

       Каждая  команда микроконтроллера состоит из одного 14-разрядного слова разделенного на:

• код операции, определяющий тип команды
• один или несколько операндов, определяющие операцию команды.

       Команды разделены на следующие группы:

• байтовые команды;
• битовые команды;

       команды управления и операций с константами 
 

       3.3 Интерфейс RS-232c

       Интерфейс RS-232, совсем официально называемый "EIA/TIA–232–E", но более известный как интерфейс "COM-порта", ранее был одним из самых распространенных интерфейсов в компьютерной технике. Он до сих пор встречается в настольных компьютерах, несмотря на появление более скоростных и "интеллектуальных" интерфейсов, таких как USB и FireWare. К его достоинствам с точки зрения радиолюбителей можно отнести невысокую минимальную скорость и простоту реализации протокола в самодельном устройстве.

     Физический интерфейс реализуется одним из двух типов разъемов: DB-9M или DB-25M, последний в выпускаемых в настоящее время компьютерах практически не встречается.

      Назначение  выводов 9-контактного разъема:

Рис. 3.4

Рис. 3.5

Рис. 3.6

       МAХ232СРЕ - преобразователь уровня, разработанный  для стандарта RS-232 и интерфейсов  связи V.28. Данная микросхема преобразует  уровень сигнала на входе +5V на выходной уровень сигнала +10V нужный для RS-232. Драйверы MAX232СРЕ включают в себя EIA/TIA-232E и спецификацию CCIT V.28 со скоростью передачи данных 20 Кбит/с.

       На  рис. 3.5 и 3.6 приведено условно-графическое обозначение микросхемы MAX232CPE, назначение ее выводов, а в таблице 3.3 приведены электрические параметры микросхемы.

         
 

       Таблица 3.2 

       Электрические характеристики:

• Логические  уровни передатчика: "0" – от +5 до +15 Вольт, "1" – от

-5 до -15 Вольт.

• Логические уровни приемника: "0" – выше +3 Вольт, "1" – ниже -3 Вольт.
• Максимальная нагрузка на передатчик: входное сопротивление приемника не менее 3 кОм.

Описание основных сигналов интерфейса:

• CD – Устройство устанавливает этот сигнал, когда обнаруживает несущую в принимаемом сигнале. Обычно этот сигнал используется модемами, которые таким образом сообщают хосту о обнаружении работающего модема на другом конце линии.
• RXD – Линия приема хостом данных от устройства. Подробно описана в разделе "Протокол обмена данными".

• RXD – Линия передачи хостом данных к устройству. Подробно описана в разделе "Протокол обмена данными".
• DTR – Хост устанавливает этот сигнал, когда готов к обмену данными. Фактически сигнал устанавливается при открытии порта коммуникационной программой и остается в этом состоянии все время, пока порт открыт.
• DSR – Устройство устанавливает этот сигнал, когда включено и готово к обмену данными с хостом. Этот и предыдущий (DTR) сигналы должны быть установлены для обмена данными.
• RTS – Хост устанавливает этот сигнал перед тем, как начать передачу данных устройству, а также сигнализирует о готовности к приему данных от устройства. Используется при аппаратном управлении обменом данными.
• CTS – Устройство устанавливает этот сигнал в ответ на установку хостом предыдущего (RTS), когда готово принять данные (например, когда предыдущие присланные хостом данные переданы модемом в линию или есть свободное место в промежуточном буфере).
• RI – Устройство (обычно модем) устанавливает этот сигнал при получении вызова от удаленной системы, например при приеме телефонного звонка, если модем настроен на прием звонков.

 
 
 
 
 
 

 

3.5 Семисегментный индикатор  GND-8021CG

Рис. 3.7

       Электрические характеристики

     Макс. прямое напряжение (при токе 20 мА):..................2.5 В

     Макс. прямой ток:..............................................................25-30 мА

     Макс. обратное напряжение:.............................................5 В

     Обратный  ток (при напряжении 5 В)...............................10 мкА

     Мощность  рассеивания:....................................................150 мВт

     Макс. импульсный прямой ток:........................................140-160 мА

     Диапазон  рабочих температур:.........................................-40…+85°С 
 
 

     4 ПОСТРОЕНИЕ СХЕМЫ  ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ

     Принципиальная электрическая схема — графическое изображение с помощью условных графических и буквенно-цифровых обозначений (пиктограмм) связей между элементами электрического устройства. В отличие от разводки печатной платы не показывает взаимного (физического) расположения элементов, а лишь указывает на то, какие элементы с какими соединяются. Обычно при разработке радиоэлектронного устройства процесс создания «схемы электрической принципиальной» является промежуточным звеном между стадиями разработки функциональной схемы и проектированием печатной платы. Принципиальная схема определяется как «схема, определяющая полный состав элементов и связей между ними и, как правило, дающая детальное представление о принципах работы изделия».