Юрий Ревич - Занимательная микроэлектроника

Программа

Чтобы перейти к обсуждению непосредственно программы измерителя, нам нужно решить еще один принципиальный вопрос. Передаточная характеристика любого измерителя температуры, показывающего ее в градусах Цельсия, должна «ломаться» в нуле — ниже и выше абсолютные значения показаний возрастают. Так как мы тут действуем в области положительных напряжений, то этот вопрос придется решать самостоятельно (в АЦП типа 572ПВ2, напомним, определение абсолютной величины и индикация знака производилась автоматически).

Это несложно сделать, если представить формулу пересчета значений температуры в виде уравнения:

N= К∙( х— Z),

где N — число на индикаторе, х — текущий код АЦП, Z — код АЦП, соответствующий нулю градусов Цельсия (при наших установках он должен соответствовать примерно середине диапазона).

Чтобы величина по данной формуле всегда получалась положительная, нам придется сначала определять, что больше — х или Z , и вычитать из большего меньшее. Заодно при этой операции сравнения мы определяем значение знака. Если мы предположим, что в регистрах AregH: AregLсодержится значение текущего кода АЦП х , а в регистрах KoeffH: KoeffLзначение коэффициента Z , то алгоритм будет выглядеть так, как иллюстрирует листинг 15.6.

Листинг 15.6

…

;вычисление знака:

ср AregL,KoeffL ;сравниваем х и Z

срс AregH,KoeffH

brsh Ь0

;если х меньше Z

sub KoeffL,AregL

sbc КоеffH,AregH

mov AregL,KoeffL ;меняем местами, чтобы температура

mov AregH,KoeffH ;оказалась опять в AregH: AregL

sbi PortD,7 ;знак -

rjmp m0

Ь0: ;если x больше Z

sub AregL,KoeffL

sbc AregH,KоеffH

cbi PortD,7 ;знак +

m0:

<���умножение на коэффициент К>

…

Здесь разряд 7 порта D (вывод 21 ) управляет плоским светодиодом, который горит, если температура меньше нуля, и погашен в противном случае.

Давление занимает только положительную область значений, поэтому там такой сложной процедуры не понадобится. Если вы посмотрите на характеристику датчика в фирменном описании, то выясните, что он работает не с начала шкалы — нулевому напряжению на выходе (и, соответственно, нулевому коду АЦП) будет соответствовать некоторое значение давления. В результате можно ожидать, что в формуле пересчета значений давления, представленной в виде

N= К∙( х + Z),

все величины будут находиться в положительной области.

Физический смысл коэффициента К — крутизна характеристики датчиков в координатах «входной код АЦП — число на индикаторах». Умножение на К мы будем производить описанным методом — через представление его в виде двоичной дроби (за основу берется 2 10= 1024, этого будет достаточно). Вычисление ориентировочных значений коэффициентов К и Z поясняется далее, при описании процедуры калибровки.

Теперь можно окинуть взглядом собственно программу, которая целиком приведена в Приложении 5 (раздел «Программа измерителя температуры и давления»). Как вы видите из таблицы прерываний, здесь используется всего один, самый простой Timer 0, который срабатывает с частотой около 2000 раз в секунду. В его обработчике по метке TIM0и заключена большая часть функциональности.

В каждом цикле сначала проверяется счетчик cRazr, который отсчитывает разряды индикаторов (от 0 до 5). В соответствии с его значением происходит формирование кода индицируемого знака (по алгоритму вызова константы-маски знака, описанному в главе 13 ) и затем на нужный разряд подается питание.

Заметки на полях

Как видите, здесь формирование знака реализовано не очень красиво, и довольно громоздким способом — просто передачей управления на нужную процедуру в зависимости от значения счетчика. Сами же процедуры структурно одинаковы (меняются лишь адреса в памяти, из которых считываются значения разрядов индикатора и номера разрядов порта управления PortB). Программу в этой части можно слегка сократить (если просто вывести одинаковые операторы в отдельную процедуру, и задействовать локальные переменные), но я не стал этого делать, т. к. принципиально это ничего не изменит: места в памяти у нас достаточно, а программа, на мой взгляд, тем лучше читается, чем в ней меньше структурных блоков. (Упоминавшийся в главе 13 Дейкстра, несомненно, схватился бы за сердце, услышав такое, но тем не менее это чистая правда — весь алгоритм окинуть взглядом легче, когда он максимально структурирован, но каждый отдельный фрагмент его проще понять, если не приходится «рыскать» по всему листингу.)

Интерес же представляет другой момент во всем этом — а нельзя ли было бы кардинально решить проблему, учитывая тот факт, что разряды считаются подряд (от нулевого до пятого), в регистре PortBони также расположены подряд, и ячейки SRAM, содержащие значения цифр, также идут подряд (начиная с TdH, см. секцию констант и определений)? Очень хочется как-то «свернуть» все шесть повторяющихся фрагментов в один, т. к. все равно все увязано со значением счетчика cRazr. Отсчитывать адрес, где хранится текущая цифра, несложно, просто прибавляя к начальному адресу ( TdH)значение счетчика. В основном же это естественное желание упирается в тот факт, что невозможно простым способом перевести двоичное значение некоего регистра (в данном случае cRazr) в номер устанавливаемого бита в регистре PortB. Чтобы заменить «ручное» задание нужного бита в регистре PortB(см. пару команд ldi temp, i << RazrPdL/ out portb, temp) на автоматическое в соответствии со значением cRazr, понадобится двоично-десятичный дешифратор, подобный по функциям микросхеме 561ИД1 (см. главу 8 ), программная реализация которого будет еще более громоздкой, чем данный алгоритм. Мы еще вернемся к этому вопросу в главе 17 , когда нам понадобится управлять большим количеством индикаторов.

После формирования цифры программа переходит к довольно запутанному, на первый взгляд, алгоритму работы АЦП. На самом деле он не так уж и сложен. Управляют этим процессом две переменных: счетчик циклов countCykи счетчик преобразований count. Первый из них увеличивается на единицу каждый раз, когда происходит прерывание таймера. Когда его величина достигает 32 (т. е. когда устанавливается единица в бите 5, см. команду sbrs countCyk, 5), то значение счетчика сбрасывается для следующего цикла, и происходит запуск преобразования АЦП, причем для канала, соответствующего значению бита в регистре Flag, указывающего, что именно мы измеряем сейчас: температуру или давление. Таким образом измерения равномерно распределяются по времени.