Contador crescente e decrescente...

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1 Contador crescente e decrescente... Hardware Quatro LEDS (P1.7 a P1.4) Um interruptor (P1.0) LEDS e interruptor activos a zero f x = 12MHz P1 VCC Problema Visualizar nos LEDs uma contagem cíclica entre 0 e 15 cujo sentido depende do estado de P1.0: - P1.0 = 1 é crescente - P1.0 = 0 é decrescente 51 P2 E/S - 12 Contador crescente e decrescente... Hardware Quatro LEDS (P1.7 a P1.4) Um interruptor (P1.0) LEDS e interruptor activos a zero f x = 12MHz P1 VCC Solução inicializar contador repetir (para sempre) visualizar durante 0.5s se tecla premida decrementar contador senão incrementar contador garantir que fica entre 0 e P2 E/S - 13

2 Contador crescente e decrescente... LEDS equ P1 ; Nome simbólico para P1 TECLA equ P1.0 ; Nome simbólico para P1.0 ; ;Variáveis dseg at 30h conta: ds 1 ; Contador E/S - 14 Contador crescente e decrescente... ; ;Programa principal cseg at 0000h mov conta,#0 ; Inicializar loop: call mostra ; Visualizar resultado call espera ; Esperar 0.5s jnb TECLA,decr inc conta sjmp adjust decr: dec conta adjust: call ajusta ; Ajustar o resultado sjmp loop ; Repetir E/S - 15

3 Contador crescente e decrescente... ; ;Rotinas (mostra, ajusta) mostra: mov a,conta swap a ; LEDs nos MSBits... cpl a ; LEDs activos a zero... mov LEDS,a ret ajusta: mov a,conta anl a,#0fh ; Resultado só com 4 bits mov conta,a ret E/S - 16 Contador crescente e decrescente... Tempo de execução de uma instrução: Medido em ciclos de relógio (Tx) Medido em ciclos máquina (Tm) Depende da frequência de funcionamento (fx) Tx = 1/fx Tm = 12Tx = 12/fx Exemplos: Se fx=12mhz então Tm=1uS Se fx= mhz então Tm=1.0851us Se fx=3.6864mhz então Tm=3.2552us Como é que isto se reflecte na rotina espera? 17

4 Contador crescente e decrescente... ; ;Rotina espera 0,5s (250 x 2ms) ; (Supondo fx=12mhz 2ms = 2000 ciclos máquina) espera: mov r7,#250 lp1: call esp2ms ; Espera ~2ms djnz r7,lp1 ; Repete 250 vezes ret esp2ms: mov r6,#200 ; 1 1+R6(8+2)+2 = 3+10R6 lp2: push acc ; 2 pop acc ; R6=2000; R6=199.7 push acc ; 2 pop acc ; 2 djnz r6,lp2 ; 2 ret ; 2 end E/S - 18 Contador crescente e decrescente... Para o cálculo ser mais rigoroso: Igualar o tempo dentro do ciclo lp2 ao tempo fora dele. Porquê? Incluir o tempo que demora a instrução de chamada da rotina. esp2ms: mov r6,#199 ;(1) push acc ;(2) lp2: push acc ;(2) pop acc ;(2) push acc ;(2) pop acc ;(2) djnz r6,lp2 ;(2) pop acc ;(2) nop ;(1) ret ;(2) 3 ciclos máquina 10 ciclos máquina 5 ciclos máquina [2] R6 + 5 = 10+10R6; 10+10R6=2000 dá R6=199 E/S - 19

5 Contador crescente e decrescente... Para o cálculo ser ainda mais rigoroso: Incluir o tempo que demoram as instruções da rotina espera Incluir o tempo que demora a instrução de chamada da rotina espera: mov r7,#250 ;(1) lp1: call esp2ms ;(2000) djnz r7,lp1 ;(2) ret ;(2) [2] R7 + 2 = R7; R7= dá R7=249.7 Importante: avaliar sempre a necessidade deste rigor: face à aplicação em causa face à frequência do relógio, especialmente se não for 12MHz E/S - 20 Contador crescente e decrescente... #include <reg51.h> /* Definições dos SFR */ #define LEDS P1 /* Nome simbólico para P1 */ #define TEC P1^0 /* Nome simb para P1.0 */ unsigned char conta; void mostra(unsigend char x); void espera(void); main() { conta = 0; while (1) { mostra(conta); espera(); if (!TEC) conta--; else conta++; conta = conta & 0x0f; } } E/S - 21

6 Visualizador de 7 segmentos... Hardware Um visualizador de 7 segmentos (P1) Segmentos e interruptor activos a zero f x = MHz VCC a f b g Problema Visualizar uma contagem cíclica entre 0 e 9 cujo sentido depende do estado de P1.0: - P1.0 = 1 é crescente - P1.0 = 0 é decrescente P1 51 e d c E/S - 22 Visualizador de 7 segmentos... Hardware Um visualizador de 7 segmentos (P1) Segmentos e interruptor activos a zero f x = MHz VCC Solução inicializar contador 51 repetir (para sempre) converter para 7SEG e visualizar esperar 0.5s se P1.0=0 decrementar contador senão incrementá-lo garantir que fica entre 0 e 9 P1 E/S - 23

7 Visualizador de 7 segmentos... ;Nomes simbólicos DIGITO equ P1 ; Nome simbólico para P1 TECLA equ P1.0 ; Nome simbólico para P1.0 ;Variáveis dseg at 30h conta: ds 1 ; Contador E/S - 24 Visualizador de 7 segmentos... ;Programa principal cseg at 0000h mov conta,#0 ; Inicializar loop: call mostra ; Visualizar resultado call espera ; Esperar 0.5s jnb TECLA,decr inc conta sjmp adjust decr: dec conta adjust: call ajusta ; Ajustar o resultado sjmp loop ; Repetir E/S - 25

8 Visualizador de 7 segmentos... ;Rotinas (mostra, ajusta) mostra: mov a,conta mov dptr,#stab ; Inicio da tabela movc a,@a+dptr ; Converte mov DIGITO,a ; Visualiza ret ajusta: mov a,conta cjne a,#10,uok ; Resultado só com 4 bits mov conta,#0 ret uok: cjne a,#-1,done mov conta,#9 done: ret E/S - 26 Visualizador de 7 segmentos... ; ;Rotina espera 0,5s (250 x 2ms) ; (fx= mhz => 2ms= ciclos máquina) espera: mov r7,#250 lp1: call esp2ms ; Espera ~2ms djnz r7,lp1 ; Repete 250 vezes ret esp2ms: mov r6,#184 ; 1 1+R6(8+2)+2 = 3+10R6 lp2: push acc ; 2 pop acc ; R6= push acc ; 2 R6=184 pop acc ; 2 djnz r6,lp2 ; 2 ret ; 2 E/S - 27

9 Visualizador de 7 segmentos... ;Tabela de conversão ; Supondo display de ânodo comum e com a seguinte ; ligação à porta P1: ; ; a b c d e f g tecla cseg at 0200h stab: db 03h,9fh,25h,0dh,99h db 49h,41h,1fh,01h,09h end E/S - 28 Visualizador de 7 segmentos... #include <reg51.h> /* Definições dos SFR */ #define LEDS P1 /* Nome simbólico para P1 */ #define TEC P1^0 /* Nome simb para P1.0 */ /* Declaração de variáveis em data (MDI) e code (MP) */ unsigned char data conta; unsigned char code tab[] = {0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09}; /* Protótipos */ void mostra(unsigned char x); void espera(void); E/S - 29

10 Visualizador de 7 segmentos... /* Programa principal */ main() { conta = 0; while (1) { mostra(conta); espera(); if (!TEC) conta--; else conta++; if (10 == conta) conta = 0; } } E/S - 30 Visualizador de 7 segmentos... /* Rotinas */ void mostra(unsigend char x) { LEDS = tab[x]; } void espera(void) { unsigned int i; for(i=0;i<10000;i++); /* A acertar simulando */ } E/S - 31

11 Funções alternativas de P0 e P2 Quando? (movx, movc) Porta 0 Barramento de dados Metade do barramento de endereços (LSB) Sinal ALE permite desmultiplexar P0 Porta 2 Metade do barramento de endereços (MSB) Pode ter alguns bits livres. Em que condições? P1 RST P3 X2 X1 GND uc VCC P0 /EA ALE /PSEN P2 AD0..AD7 D0..D7 LE LATCH OE A8..A15 A0..A7 89C51 E/S - 32 Funções alternativas de P1 e P3 P3 dá acesso aos seguintes periféricos internos: Porta série: sinais TxD (P3.0) e RxD (P3.1) Interrupções externas: sinais INT0 (P3.2) e INT1 (P3.3) Timers/counters: sinais T0 (P3.4) e T1 (P3.5) Controlo da MDE: sinais /RD (P3.6) e /WR (P3.7) P1 funciona como E/S normal Sinais de controlo do Timer 2, se existir (P1.0 e P1.1) BITs livres de P1 e P3 podem funcionar como E/S E/S - 33

12 Avaliação e aprofundamento... Perceber, conhecer: O modo como funcionam as portas de E/S na família 51 tanto nos aspectos eléctricos como nos aspectos lógicos A interacção hardware/software nas portas de E/S da família 51 Estudar: Livro 1, pp. 161 a C51 family hardware description, pp. 2 a 5 E/S - 34 Trabalho prático: Um dado electrónico Objectivos Reforçar as competências de análise e síntese de código Proporcionar um contexto de trabalho estável para as aulas TP Constituído por várias partes. Cada parte deverá ser: simulada no dscope executada na placa core51 Pano de fundo para as próximas aulas: Alguns assuntos ainda serão apresentados nas aulas teóricas Poderá servir de suporte à respectiva apresentação... E/S - 35

13 Realização do dado Relativamente aos LEDs algums funcionam aos pares, logo não são necessárias 7 saídas Considerar que estão ligados aos quatro MSBits da Porta P1 São activos a zero Relativamente às teclas Considerar que estão ligadas aos quatro LSBits da Porta P1 São activas a zero V CC LED 1 LED 5 LED 2 LED 6 LED 3 LED 7 LED 4 P1.7: LED 4 P1.6: LED 3 e LED 5 P1.5: LED 2 e LED 6 P1.4: LED 1 e LED 7 P1.x E/S - 36 Dado: primeira parte 1. Identificar as palavras a escrever na porta 1 de modo a produzir o padrão de pintas correspondente a cada resultado 2. Implementar um dado sem batota, isto é cada resultado tem igual probabilidade de aparecer Os seis resultados devem ser apresentados sequencialmente, a uma velocidade que impeça a sua identificação individual Uma tecla (STOP) pára a contagem e mostra o resultado 3. (TPC) Alterar o modo de funcionamento de modo a que a contagem seja feita sem afixar os resultados. Quando se carrega em STOP a contagem pára e o resultado actual é afixado. E/S - 37

14 Dado: segunda parte 1. Implementar um dado com/sem batota, isto é Uma nova tecla (BAT) quando actuada faz triplicar a probabilidade de saír o resultado 5 2. Passar a função de batota para a tecla de interrupção (INT0) Pressionando uma vez activa a batota Pressionando novamente desactiva a batota 3. Alterar o programa para que possa ser possível triplicar qualquer resultado ou mesmo impor o valor a sair (via P1.3 P1.0), de acordo com a especificação fornecida no enunciado E/S - 38 Dado: terceira parte As linhas P1.3 P1.0 deverão ser substituídas por dois códigos ASCII recebidos via RS-232C: b + 0 7: primeiras oito linhas da tabela (sem batota ou com probabilidade tripla) B + 0 7: segundas oito linhas (resultado pré-definido) Quaisquer outras sequências devem ser ignoradas E/S - 39

15 Dado: quarta parte Uma vez concluída a validação do código na placa core51, pretende-se escolher um microcontrolador que permita uma implementação mínima 1. Seleccionar um microcontrolador com o menor encapsulamento possível 2. Considerar uma alimentação exterior de 7 12 V dc (podendo portanto vir de uma pilha de 9 V) 3. Desenhar o diagrama esquemático completo do circuito E/S - 40