Infolinia serwis +48 537 776 655
4.1 Mikroprocesor.
Układ elektroniczny został zaprojektowany w oparciu o mikrokontroler ADUC845 (rys.4), wybór tego mikroprocesora był podyktowany wieloma właściwościami, które on posiada, między innymi: wbudowana sprzętowa magistrala I2C (komunikacja z zewnętrznym zegarem czasu rzeczywistego DS1340), 24 bitowy przetwornik A/C Σ-Δ (podłączenie przetwornika wilgotności względnej HIH4000), trzy ośmiobitowe porty IO (podłączenie klawiatury, wyświetlacza, cyfrowego przetwornika temperatury DS18B20, wyjść sterujących i alarmowych), 62kB wewnętrznej pamięci programu, 4kB wewnętrznej pamięci danych, dodatkowe 2kB pamięci RAM, dwa źródła prądowe o wydajności 200μA (wykorzystane przy konfiguracji przetwornika A/C) oraz typowe przeznaczenie tego typu układów do zastosowań przemysłowych. Mikrokontroler ten jest zbudowany w oparciu o znany od dawna rdzeń 8052, który jest sprawdzoną konstrukcją pod względem niezawodności. Rdzeń mikroprocesora nie jest najnowszym i najszybszym z aktualnie dostępnych na rynku, przy jego wyborze bardziej liczyły się zawarte peryferia niż wydajność, ponieważ do tego typu zastosowania nie jest wymagana wielka moc obliczeniowa. ADUC845 jest taktowany zewnętrznym kwarcem o częstotliwości 32kHz, dzięki wbudowanej pętli PLL, konfigurując rejestr PLLCON (tabela 3) można uzyskać osiem częstotliwości taktowania rdzenia w zakresie 0.098304MHz÷12.582912MHz, co w zupełności wystarcza. Mikroprocesor w układzie sterownika pracuje z częstotliwością taktowania rdzenia 12.582912MHz. Tabela 3 zawiera strukturę ośmiobitowego rejestru PLLCON. Do regulacji częstotliwości wystarczy zapisać wartości tylko trzech najmłodszych bitów tzn. CD2, CD1, CD0 w zależności od pożądanej szybkości pracy rdzenia mikrokontrolera.
Rys.4. Schemat blokowy, wyprowadzenia mikrokontrolera ADUC845 [9]
Tabela 3 Rejestr konfiguracyjny PLLCON pętli PLL [9]
| Nr. bitu | Nazwa | Funkcja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 7 | OSC_PD | Oscillator Power-Down Bit. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6 | LOCK | PLL Lock Bit. Tylko do odczytu. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5 | - | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4 | LTEA | EA Status. Tylko do odczytu. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3 | FINT | Fast Interrupt Response Bit. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2,1,0 | CD2, CD1, CD0 | CPU (Core Clock) – częstotliwość taktowania rdzenia
|
Rys. 5. Wymiary obudowy mikrokontrolera MQFP S52-2 [9]
Zastosowany mikrokontroler posiada trzy porty wejścia/wyjścia (P0, P2, P3) oraz jeden port tylko wejściowy (P1). Każdy z portów posiada odmienną budowę co powoduje, że można je wykorzystać na różne sposoby w zależności od sposobu przyłączenia zewnętrznych układów. Budowa portu P0 przedstawiona jest na rysunku 6, widać że układ IO tego portu nie posiada wewnętrznych rezystorów podciągających do plusa zasilania, spowodowało to konieczność użycia zewnętrznych rezystorów do podciągnięcia napięcia przy podłączeniu układu DS18B20 oraz obwodów wyjściowych do tego portu.
Rys. 6. Budowa portu P0 [9]
Rysunek 7 przedstawia budowę portu P1 mikroprocesora, port ten może pracować tylko jako wejściowy w dwóch trybach: wejścia cyfrowego oraz wejścia analogowego przetwornika A/C. Do portu tego podłączony jest układ przetwornika wilgotności HIH4000, dodatkowo dwa piny tego portu P1.6 i P1.7 mogą pracować jako źródła prądowe o wydajności 200μA w zależności od skonfigurowania rejestru ICON (tabela 4). W zaprojektowanym sterowniku wykorzystuję obydwa dostępne źródła prądowe w celu uzyskania napięć referencyjnych, podłączonych do pinów REF+ i REF-, potrzebnych dla poprawnego działania z przetwornika A/C.
Rys.7. Budowa portu P1 [9]
Tabela 4. Rejestr konfiguracyjny ICON źródeł prądowych [9]
| Nr. bitu | Nazwa | Funkcja |
| 7 | ICON.7 | Nie używane |
| 6 | ICON.6 | Burnout Current Enable Bit |
| 5 | ICON.5 | Nie używane |
| 4 | ICON.4 | Nie używane |
| 3 | ICON.3 | IEXC2 Pin Select. 0 wybór AIN8, 1 wybór AIN7 |
| 2 | ICON.2 | IEXC1 Pin Select. 0 wybór AIN7, 1 wybór AIN8 |
| 1 | ICON.1 | IEXC2 Enable Bit (0 = disable). |
| 0 | ICON.0 | IEXC1 Enable Bit (0 = disable). |
Port P2 i P3, których budowy przedstawione są kolejno na rysunkach 8 i 9, posiadają wbudowany wewnętrzny rezystor podciągający do napięcia zasilania. Do wejść portu P2 podłączony jest wyświetlacz LCD i wykorzystuje on sześć z ośmiu dostępnych pinów. Poprzez port P3 do mikrokontrolera przyłączona została klawiatura oraz programator.
Rys.8. Budowa portu P2 [9]
Rys.9. Budowa portu P3 [9]
Oprogramowanie mikroprocesora zostało napisane przy wykorzystaniu pakietu narzędziowego i kompilatora firmy Keil w języku C. Programowanie mikrokontrolera odbywa się poprzez wbudowany szeregowy port UART (rys.10), w komunikacji pomiędzy mikroprocesorem a PC pośredniczy układ ADM3202 (konwerter napięć TTL na standard RS232). Oprogramowanie o nazwie WSD do zaprogramowania ADUC845 udostępnia producent na swojej stronie internetowej www.analog.com.
Rys. 10. Schemat podłączenia ADUC845 do PC [9]