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Mikrocomputertechnik Prof. Jürgen Walter Herzlich Willkommen!!

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Präsentation zum Thema: "Mikrocomputertechnik Prof. Jürgen Walter Herzlich Willkommen!!"—  Präsentation transkript:

1 Mikrocomputertechnik Prof. Jürgen Walter Herzlich Willkommen!!

2 Zusammenfassung  Modulhandbuch MC  Voraussetzungen  Elektrotechnik, Digitaltechnik??, Physik, Mathematik  Multikopter  Mit dem Multikopter durch die Aula 2

3 Zusammenfassung  Einführung in Keil  Bitte neue Version installieren  8051-Derivat  8051-Kern Core  Alle 8051 Befehle werden ausgeführt  Verschiedene Peripherie 3

4 VORLESUNG Mikrocomputertechnik 4

5 Dropbox    5

6 Installation 8051-Hilfsprogr.  Dateien auf dem Rechner für 8051 Entwicklungsumgebung  PW: ExtraHertz  Configuration Wizard - Überblick   C8051F340 6

7 8051 Einführung - Hardware  REG51.inc beschreibt die Hardware für die Software  8051-Vorlagen kopieren! Vorlagen für D:/8051/Vorlagen Bitte zuerst entpacken 8051-Vorlagen kopieren! 7

8 Assembler  Sprache  Assembler – Programm zum übersetzen des editierten Programmes  $NOMOD51 Befehl für den Assembler 8

9 Programmieren!!!  PDL Program Design Language  WAS? Soll programmiert werden  Zuerst den Kommentar schreiben  Erst danach: wie?  Bitte: Software an den Menschen anpassen – nicht umgekehrt ;-) 9

10 EIN_AUS  Programmieren von EIN_AUS im Simulator  Ablauf im Debugger 10

11 8051-Quickies  Bis Port-Quickie  Kleine Schwierigkeiten  FET nicht bekannt  Digitaltechnik nicht bekannt 11

12 HEXADEZIMAL, REGISTER,

13 ERKLÄRUNG EIN_AUS_

14 SPEICHERBEREICHE Vorlesung

15 Abb Adressbereiche 8051 mit den Befehlen zum Ansprechen

16 Speicher Adressen Größen  Interner Speicher  Externer Speicher 16

17 Register beschreiben  Name: RegBesch  Beschreiben sie die Register R0 bis R7 mit 0 – 7. 17

18 Indirekte Adressierung  Bsp: heißt: schiebe den Inhalt aus dem Akkumulator in die Adresse, welche in R0 steht. 18

19 HA  Name: HA_01  Aufgabenstellung: Beschreiben Sie den Adressbereich von 30h bis 7Fh mit den Zahlen von 0 bis 80 (dezimal) 19

20 20 Dropbox

21 SPEICHERBEREICHE

22 Interner Speicher  Der menschliche Körper  Großhirn  Kleinhirn  Rückenmark 22

23 8051 Speicherbereiche  Interne Speicher  Adresse: 00h – FFH  Indirekt adressierbaren Speicherbereich  00H-(7FH) FFH  Direkt adressierbarer Speicherbereich  00H – 7FH die gleichen Speicherzellen wie indirekt  80H-FFH SFR Special Function Register 23

24 Hausaufgabe 3  T1  beschreiben Sie den indirekt adressierbaren Speicherbereich ab 30h bis FFH mit Zahlen ab 0 jeweils um 1 erhöht.  T2  Löschen Sie den Speicherbereich 24

25 Externer Speicher  Mov DPTR,#0000h  Mov A,#05Ah  25

26 Externen Speicher beschreiben  Schreiben Sie 256 Zahlen in den externen Speicher ab X:0x0000h. Beginnen Sie mit 0 und inkrementieren Sie jeweils die Zahl um 1. 26

27 LABOR

28 Labor  20 weitere VC_2 werden angeschafft  40 Servomotoren  Entwickeln einer Zusatzplatine  Kröte: nur ein Board wird bestückt  PEP wird geklärt 28

29 Labor  Kleine Einführung / Vorbereitung zum Entwickeln eines PCB  Printed Circuit Board 29

30 ZUGRIFF AUF SPEICHERBEREICHE

31 Wiederholung  EXTSPDZ – Zugriff auf externen Speicher  Alle Variablen – Register initialisieren – TIPP am Anfang jeder Schleife  TIPP: ABFRAGE jnb – Taster  Initialisierung der Ports „1“ 31

32 Speicherbereiche - Befehle  Interner Speicherbereich von 00h bis FFh  Registerbänke: 4 Stück:  Registerbank 0 von 00h bis 07h  Registerbank 1 von 08h bis 0Fh  Registerbank 2 von 10h bis 17h  Registerbank 3 von 18h bis 1Fh 32

33 Bitadressierbarer Bereich  Bitadressierbarer Bereich von 20h bis 2Fh  Adressierung eines einzelnen Bits Von 20.0h bis 2F.7h 33

34 Architektur  Harvard – Architektur  Programmspeicher + Datenspeicher  Von – Neumann – Architektur  Programme und Daten sind wild gemischt 34

35 Der Interrupt  Hardware – Interrupt

36 DER TIMER Mikrocomputertechnik 36

37 Aufteilung Empfehlung 37

38 Aufteilung 38

39 Was ist ein TIMER/Counter  Ein Zeitgeber ;-) – Uhr  Der Takt kommt regelmäßig  Ein Zähler ;-) – Schrauben zählen  Der Takt kommt nicht regelmäßig 39

40 INSTALLATION: SILABS

41 Silabs – Keil Vollversion  Vollständige Installation mit allen Treibern.  Vollversion von Keil! 41

42 LABORÜBUNG

43 Laborübungen  Sie führen die Laborübung jeweils durch und ihr linker Nachbar / Vordermann auf der rechten Seite überprüft die Ergebnisse mit einer Stoppuhr und bestätigt die Ergebnisse. 43

44 Bestätigung LABOR TIMER  BLIN_INT_1s  BLIN_INT_5s  BLIN_INT_50s  Programmiert von:___________________  Überprüft durch:_____________________ 44

45 BLIN_INT  f=1/T  f=1/(2*n*0,065536s)  n=1/(2*f*0,065536s)  Erstellen Sie mit Excel die Tabelle: f Eingabefeld n Ausgabefeld 45

46 BLIN_INT_1s  Erstellen Sie das Programm mit der Blink-Frequenz 1s und lassen Sie den gesamten Port 3 blinken.  Ihr Nachbar überprüft die Blinkfrequenz mit einer Stoppuhr über 20 Perioden 46

47 BLIN_INT_5s  Erstellen Sie das Programm mit der Periodendauer von 5s 47

48 BLIN_INT50s  Erstellen Sie das Programm mit der Periodendauer von 50s Tipp: Zusätzliches Zählregister R3 mit einer bestimmten Zahl laden 48

49 TIMER, DATENBUCH 8051F34X Vorlesung Mikrocomputertechnik 49

50 Silabs Datenbuch  Blockschaltbild  TIMER Blockschaltbild  TMOD, TCON  Interrupt  IE=IEN0 50

51 LABORÜBUNG INTERRUPT

52 Laborübungen  Sie führen die Laborübung im Simulator durch und ihr linker Nachbar / Vordermann auf der rechten Seite überprüft und bestätigt die Ergebnisse. 52

53 Interrupt Priority  Über das IP-Register 0xB8 können Sie die Priorität von Timer 0 Interrupt höher setzen, damit /T0 Interrupt den /INT0-Interrupt unterbrechen kann.  Als Unterlagen können Sie das 8051-Buch Springer oder das Datenbuch 8051F340 nutzen 53

54 Bestät.: LABOR INTERRUPT  /INT0_1  INT0_10MAL  programmiert von:__________________  Überprüft durch:_____________________ 54

55 /INT0_1  MIT T1 lösen Sie Interrupt 0 aus. In der ISR_I0 schalten Sie L1 an  Mit T2 lösen Sie Interrupt 1 aus. In der ISR_I1 schalten Sie L1 aus 55

56 INT0_10MAL  Mit T1 lösen Sie /Interrupt 0 aus. Danach soll L1 10 Mal blinken - mit Periodendauer 1s - und über TR0 gestoppt werden.  Danach kann das Programm neu gestartet werden.  Ihr Nachbar überprüft die Aufgabe 56

57 LABOR-ÜBUNG SCHEIBENWISCHER

58 LABOR-ÜBUNG 3 PWM-PROGRAMME

59 Organisation  Aufbau der Vorlesung  Noch 4 x Labor  Noch 4 x Vorlesung  Vorbereitung Prüfung  Alle behandelten Programme verstehen  Kombination / Änderung der Programme 59

60 Der rote Faden-Quickie  Architektur 8051  Architektur F8051F340 60

61 Excel - Servoberechnungen  Umrechnung ##° in HEX-Werte von Servomotor  Oszillator Einstellungen 61

62 Programme - Hausaufgabe  Führen und verstehen Sie die Programme mit ihrem SERVO- MOTOR aus.  PWM-SERVO_LR  L_25_50_75  DREI_STELLUNGEN_45_90_135 T3  Start 45° Pause ca. 1s 90° Pause ca. 1s 135° Pause ca. 1s und wiederholen 62

63 ADC

64 Imhalt  A/D-Wandler  A/D-Wandlung an Port 1.1 mit 3 Bit codiert.  Projekte teilweise – aber ohne Web! 64

65 Parallel: Projekte  Besprechen - 65

66 SERVO - BASTELSTUNDE Labor 66

67 Inhalt  Winkelmesser mit Servo  Programmierung STELLUNG_1_2- HS-53 - Quickie 67

68 TIMER 2,3 Vorlesung

69 Inhalt  Architektur TIMER 2,3  Programm: Genau alle 40ms abtasten 69

70 PROJEKTE Labor

71 Projekt: Kriterien  Programmablaufpan:  Blockschaltbild:  Portbelegungsplan:  Schaltplan:  Layout:  Quellcode:  Bedienungsanleitung:  Verbesserungen und Weiterentwicklungen:  Linkliste: 71

72 WEB-SEITEN-FEHLER!!  Keine Links in eigene Seite über Frames einbinden!! Wird strafrechtlich verfolgt / abgemahnt 72

73 Abb. 4.5 Symbole für Programm- Ablaufpläne / Struktogramme

74 Leiterplatten-Layout  Jede Gruppe muss ein Layout erstellen!!!  Platine wird für ein tolles Projekt gefertigt

75 Projekte 1: NameSTANDBEM. LODRIMA?? Multifunktionswecker Team 1?? Velolights-Untergruppe 3?? Chipsmaschine?? Ultraschall-gesteuerte LED-Lampe Gruppe 1 +, Gruppe 2 -, Gruppe 3-, Gruppe 4- Standar(d) LODRIMA-Ausschankeinheit+ RC-CAR

76 Projekte 2: NameSTANDBEM. WS-14-Robo?? Velolight++Lustig? Eindruck gut Multifunktionswecker??Seite löschen? Wolkenmesser??PEP vorhanden Block???PEP Bewerte Fahrrad Multifunktionswecker??PEP Nutzwert  nichts Roboterarm??PEP Velolights?? Xylomat??PEP --

77 Ultraschall-gesteuerte LED-Lampe  Blockschaltbild ++  Portbelegung ++  Schaltplan -- 77

78 LODRIMA-Ausschankeinheit  Struktogramm ist keines!  Blockschaltbild +++  Portbelegungsplan  Schaltplan ++ ? Leistungstreiber Power Mosfet TTL  Quellcode ++ Warum kein Drehschalter?  Bedienungsanleitung ++  Verbesserungen und Weiterentwicklungen +  Linkliste – in neuem Fenster öffnen! 78

79 LODRIMA-Bedienterminal  Struktogramm ist keines!  Blockschaltbild +++  Portbelegungsplan  Schaltplan ++ ? Taster ++  Quellcode ++ Warum kein Drehschalter?  Bedienungsanleitung ++  Verbesserungen und Weiterentwicklungen +  Linkliste – in neuem Fenster öffnen! 79

80 LODRIMA-Lineareinheit  Struktogramm ist keines!  Blockschaltbild +++  Portbelegungsplan  Schaltplan ++ ? Taster ++  Quellcode ++ Warum kein Drehschalter?  Bedienungsanleitung ++  Verbesserungen und Weiterentwicklungen +  Linkliste – in neuem Fenster öffnen! 80

81 RC-CAR Antrieb ? Hauptseite?  Struktogramm ist keines!  Blockschaltbild sehr Mikrocontroller ausgerichtet  Portbelegungsplan +++ Configuration Wizard  Schaltplan ++  Layout ++++  Quellcode ++ Warum kein Drehschalter?  Bedienungsanleitung ++  Verbesserungen und Weiterentwicklungen +  Linkliste – in neuem Fenster öffnen! 81

82 RC-CAR Beleuchtung  Struktogramm ist keines!  Blockschaltbild sehr Mikrocontroller ausgerichtet  Portbelegungsplan +++ Configuration Wizard  Schaltplan ++  Layout ++++  Quellcode ++ Warum kein Drehschalter?  Bedienungsanleitung ?? Es muss ein Papier vorliegen!  Verbesserungen und Weiterentwicklungen +  Linkliste – in neuem Fenster öffnen! 82

83 RC-CAR Hauptseite  Sehr gut!  Schaltplan Beleuchtung ??  Layout – sehr gut 83

84 RC-CAR Lenkung  Kontinuierlich?  Quellcode??? 84

85 RC-CAR Scheibenwischer  Quellcode??? 85

86 Velolight  Programmablaufpan – aber sicher nicht nach DIN  Blockschaltbild nicht lesbar  Portbelegungsplan ++  Schaltplan Nach ULN2803 ein weiterer Baustein?? Umschaltung Versorgung???????  Layout ++++  Quellcode ++  Bedienungsanleitung ?? Es muss ein Papier vorliegen!  Verbesserungen und Weiterentwicklungen +  Linkliste – in neuem Fenster öffnen! 86

87 Multifunktionswecker Team 1  Programmablaufpan:  Blockschaltbild:  Portbelegungsplan:  Schaltplan:  Layout:  Quellcode:  Bedienungsanleitung:  Verbesserungen und Weiterentwicklungen:  Linkliste: 87

88 Projekt: Kriterien  Programmablaufpan:  Blockschaltbild:  Portbelegungsplan:  Schaltplan:  Layout:  Quellcode:  Bedienungsanleitung:  Verbesserungen und Weiterentwicklungen:  Linkliste: 88

89 Vorbereitung Prüfung  Quickies  Ausgehend von der Neutralposition soll die Position 0,9ms mit maximaler Geschwindigkeit angefahren werden. Danach soll periodisch innerhalb von ca. 3s zwischen Position 2,1ms und 0,9ms gewechselt werden. Dabei soll mit gleichmäßiger Geschwindigkeit zwischen den Positionen gefahren werden. 89

90 PRÜFUNG: „SERVO“ Vorlesung

91 Aufgabe zerlegen 1  Ausgehend von der Neutralposition  Initialisierung 1,5ms  =?????  soll die Position 0,9ms  mit maximaler Geschwindigkeit angefahren werden.  T2 Start: Fahrt auf 0,9ms =????? mit vmax  2 Stellungen mov PCA0CPM0, #0CBh;PWM varieren 91

92 Aufgabe zerlegen 2  Danach soll periodisch innerhalb von ca. 3s zwischen Position 2,1ms und 0,9ms gewechselt werden. Dabei soll mit gleichmäßiger Geschwindigkeit zwischen den Positionen gefahren werden.  T3  Links rechts fahren mit 137 Interrupts und Schrittweite 26 92

93 Aufgabe zerlegen 3  Dabei soll mit gleichmäßiger Geschwindigkeit zwischen den Positionen gefahren werden.  Servo_LR als Grundlage  Idee: R3 zählt die 137 Interrupts jeweils in Teil ADD oder SUBB wird T2 oder T3 auf „0“ gesetzt und nach 137 Interrupts wieder gesetzt  R2 muss 1 sein 93

94 In Prüfung – Aufgabe schwer  Zwei Aufgaben  1. Aufgabe  T2 Fahren Sie in Neutralposition  T3 Fahren Sie auf Stellung 0,9ms  2. Aufgabe  T2 Fahren Sie in 3s jeweils periodisch zwischen 0,9ms und 2,1ms 94

95 PLATINE – WER? Labor

96 PRÜFUNG: ADC + EAGLE SERVO + TIMER 2 Vorlesung

97 Packliste Prüfung  PC – IDE  5 Vorlagen - WS14-A1….WS14-A5  Poti  Servo - Kalibrationdaten  Datenbuch  Befehlsliste, Schaltplan, Int_Vector 97


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