Цифро-аналоговый преобразователь

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

      У 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Описание  работы МП БИС PIC16F877  по схеме электрической функциональной 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      У

      Рассмотрим  работу микропроцессора БИС PIC16F877 в положительной логике, (уровень логической единицы U1=2,4В, уровень логического нуля U0=0,45.)

     В состав микропроцессора БИС PIC16F877 входят:

Блок  памяти (АЛУ, РОН, РСН, стек, регистр  FSR, регистр STATUS),

Блок  управления и синхронизации,

Порты ввода / вывода,

Блок  таймеров (TMR0, TMR1, TMR2),

ССР модуль,

Модуль  ведущего синхронного последовательного порта (MSSP),

Универсальный синхронно – асинхронный передатчик (USART),

Модуль 10 – разрядного АЦП.

      В микропроцессоре имеется 2 вида памяти: память программ и память данных, имеющие  раздельные шины данных и адреса, что  позволяет выполнять параллельный доступ. Память программ физически реализована во флэш памяти (13 - разрядный счетчик РС, способный реализовать 8к х 14 слов памяти программ). Память данных разделена на 4 банка, которые содержат регистры общего и специального назначения (FSR). Арифметико – логическое устройство представляет собой параллельное восьмиразрядное устройство, позволяющее выполнять арифметические, логические операции и операции сдвига над данными, представленными в двоичном коде, а так же обрабатывать данные представленные в двоично – десятичном коде.

      Блок  управления и синхронизации предназначен для выработки сигналов, обеспечивающих выполнение команд, и состоит из встроенного тактового генератора, к внешним выводам которого, OSC1 и OSC2 (выводы 14, 15) подключается кварцевый резонатор, формирователя внутренних тактовых сигналов и формирователя сигналов состояний и режимов работы.

      Блок  таймеров предназначен для подсчета внешних событий, получения программно управляемых временных задержек, выполнения времязадающих функций микропроцессора.

      Порты ввода / вывода предназначены для  ввода или вывода информации, работа которых осуществляется от подачи импульса 0 или 1.

      ССР модуль содержит 16 – разрядный регистр  захвата данных, 16 – разрядный  регистр сравнения, двух 8 – разрядных (ведущий и ведомый) регистров ШИМ.

      Модуль  синхронного последовательного  порта (MSSP) используется для связи с периферийными микросхемами или другими микроконтроллерами. Периферийными микросхемами могут быть: АЦП, EEPROM память, сдвиговые регистры и др. Модуль работает в 2 режимах: в режиме последовательного параллельного интерфейса (SPI) и в режиме inter - integrated circuit (I²C).

      USART – модуль последовательного ввода / вывода, который может работать в полудуплексном режиме для связи с терминалами, персональными компьютерами или синхронном полудуплексном режиме для связи с микросхемами ЦАП и АЦП, EEPROM и т.д. USART может работать в 3 режимах: асинхронный полный дуплекс, ведущий синхронный полудуплекс, ведомый синхронный полудуплекс.

      Модуль  АЦП предназначен для преобразования аналогового сигнала в цифрой для дальнейшей его обработки.

      Основные  достоинства:

Выбор тактового генератора;

Сброс: сброс по включению питания (POR); таймер включения питания (PWRT); таймер запуска генератора (OSC); сброс по снижению напряжения питания (BOR);

Прерывания;

Сторожевой  таймер (WDT);

Режим энергосбережения (SLEEP);

Защита  кода программы;

Область памяти для идентификатора;

Внутрисхемное программирование по последовательному  порту (ICSP);

Режим низковольтного последовательного  программирования;

Режим внутрисхемной отладки (ICD);

      В микроконтроллере встроен сторожевой таймер WDT, который может быть выключен только в битах конфигурации микроконтроллера. Для повышения надежности, сторожевой таймер имеет собственный RC генератор.

     Дополнительных  два таймера выполняют задержку старта работы микроконтроллера. Первый, таймер запуска генератора (OST), удерживает микроконтроллер в состоянии сброса, пока не стабилизируется частота тактового генератора. Второй, таймер включения питания (PWRT), срабатывает после включения питания и удерживает микроконтроллер в состоянии сброса в течении 72 мс (типовое значение), пока не стабилизируется напряжение питания. В большинстве приложений эти функции микроконтроллера позволяют исключить внешние схемы сброса.

     Режим SLEEP предназначен для обеспечения низкого энергопотребления. Микроконтроллер может выйти из режима SLEEP по сигналу внешнего сброса, по переполнению сторожевого таймера или при возникновении прерываний.

     Выбор режима работы тактового генератора позволяет использовать микроконтроллеры в различных приложениях. Режим  тактового генератора RC позволяет уменьшить стоимость устройства, а режим LP снизить энергопотребление. Биты конфигурации микроконтроллера используются для указания режима его работы.

     Микропроцессор  может работать в следующих режимах: проверка программной памяти; режим  работы с внутренней памятью; режим  работы с внешней памятью; режим  пошагового выполнения команд; режим  энергосбережения. Режим работы устанавливается комбинацие входных и выходных сигналов.

     Для начального сброса микропроцессора  необходимо подать единицу на вход MCLR (RST, вывод 2). Для выбора режима работы с внешней памятью, 0 подается на вход RB2 (вывод 11), После чего происходит обращение во внешнюю память. При этом на выходе ALE (RB2 вывод 38) появляется ноль для фиксации младшего байта адреса. Считывание команды из внешней памяти производится сигналом нуля на выходе PMB (RE2, вывод 11).

     Прием, когда команды из памяти производится через порт RD0 – RD7. После обработки команды происходит второе обращение во внешнюю память по сигналу RD для извлечения данных. Извлеченная информация записывается во внешнее устройство сигналом 0 на выходе RE1 (WR, вывод 16). Работу микропроцессора БИС PIC16F877 поясняет таблица 3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 2. 

 
 
 
 
 
 

Продолжение таблицы 2.