Микропроцессорный модуль управления цифровой магнитолой

Микропроцессорный модуль управления цифровой магнитолой

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Техническое задание

Функциональная схема

Выбор управляющего контроллера

Разработка функционирования программы

Заключение

Приложение 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Введение

Развитие микроэлектроники и широкое применение её изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из основных направлений научно-технического прогресса.

Использование микроэлектронных средств в изделиях производственного и культурно-бытового назначения приводит не только к повышению технико-экономических показателей изделия (стоимости, потребляемой мощности, габаритных размеров) и позволяет многократно сократить сроки разработки и отодвинуть сроки «морального старения» изделий, но придает им принципиально новые потребительские качества (расширенные функциональные возможности, модифицируемость, адаптивность и т.д.).

В связи с бурным развитием микроэлектроники стали появляться все более сложные и более функциональные микроконтроллеры. Микроконтроллеры известных фирм-производителей окружают нас везде: в лифте, в таксофонных аппаратах, автомобильных сигнализациях, музыкальных центрах, телевизорах, всевозможных играх и другой как бытовой, так и промышленной технике.

Техническое задание

В данном курсовом проекте поставлена задача разработать микропроцессорный модуль управления цифровой магнитолой, обеспечивающий полнофункциональное управление тюнером с автоматическим поиском станций по обнаружению максимума несущей и запоминание 4 станций. Модуль должен управлять громкостью, уровнем НЧ и ВЧ, а так же декой магнитофона, а именно, воспроизведение, перемотка, поиск предшествующей песни, поиск следующей песни и команду стоп. А так же электронно-управляемый по шине I2C тембр-блок.

В качестве устройства отображения по заданию определено

использование активного, матричного, двух строчного жидко кристаллического индикатора, размерностью 12x2, что позволяет нам наблюдать на его экране все необходимые информационные сообщения о режиме работы и параметрах устройства.

Для управления используются восемь клавиш, две клавиши работают как энкодер, клавиша включения режима магнитола, клавиша ВЧ, НЧ, громкость. А так же клавиша выключения звука «mute».

- перемотка влево, стоп, поиск предшествующей песни, воспроизведение, поиск следующей песни, смена направления, перемотка вправо;

- AM\FM, поиск следующей станции.

Функциональная схема

Рис. 1

Описание функциональных блоков:

МП - микропроцессор;

БТ - блок тюнера;

ЦАП - цифровой аналоговый преобразователь;

КС - компоратор сигнала;

БК - блок клавиш;

ЖКИ - жидкокристаллический индикатор;

БКМ - блок коммутации;

БР-1,2,3 - буфер регистров.

Выбор управляющего контроллера

Перед тем как выбрать контроллер, я решил провести анализ след серий микроконтроллеров представленных на рынке и используемых в аналогичных устройствах: AVR, PIC, MK-51.

Обзор PIC

Альтернативой является PIC 16С745. Все команды данного контроллера состоят из одного слова (14 бит шириной) и исполняются за один цикл (200 нс при 20 МГц), кроме команд перехода, которые выполняются за два цикла (400 нс). Контроллер имеет прерывание, срабатывающее от четырех источников, и восьмиуровневый аппаратный стек. Высокая нагрузочная способность (25 мА макс. втекающий ток, 20 мА макс. вытекающий ток) линий ввода/вывода упрощают внешние драйверы и, тем самым, уменьшается общая стоимость системы. Имеется возможность работы с тремя таймерами и каналом I2C. Но при всем этом цена более высокая, чем у 52 контроллера. Так же недостатком является однократно программируемое ПЗУ, что требует покупки более дорогого отладочного кристалла.

Краткий обзор AVRядро базируется на усовершенствованной RISC архитектуре, с регистровым файлом быстрого доступа, содержащим 32 регистра общего назначения, непосредственно связанных с арифметико-логическим устройством (ALU), и мощной системой команд. За один тактовый цикл из регистрового файла извлекаются два операнда, выполняется команда и результат записывается в регистр назначения. Такая высокоэффективная архитектура обеспечивает производительность почти в десять раз большую, чем стандартные CISC микроконтроллеры. Одним из основных минусов является отсутствие аппаратной возможности использования функции деления. Ее необходимо прописывать программно, что влечет к риску переполнения ПЗУ.

Обзор семейства МК51

МК семейства МК-51 используют гарвардскую архитектуру: память программ (ПЗУ) и память данных (ОЗУ) имеют раздельное адресное пространство. И, как следствие, для обращения к ячейкам памяти разного типа должны быть использованы разные типы команд. Максимальный размер адресного пространства для каждого типа памяти составляет 64 Кбайта. Однако непосредственно на кристалле МК 8051 АН располагаются только 4 Кбайта ПЗУ и 128 байт ОЗУ. МК семейства MCS-51 имеют открытую архитектуру, т.е. позволяют подключать внешнюю память. Поэтому при необходимости, как память программ, так и память данных могут быть увеличены посредством подключения дополнительных микросхем памяти. МК-51 имеет четыре 8-разрядных параллельных порта ввода/вывода и два 16-разрядных программируемых таймера. В отличии от 51 контроллеры 52 серии имеет больший объем ОЗУ, 3 таймера, возможность работы по шине I2C, что позволяет подключить внешнее ПЗУ и достаточное количество портов (4×8).

Свой выбор я остановил на контроллере семейства МК51 AT89C51. Потому что у этого контроллера наиболее доступная цена при достаточном количестве портов, памяти и функций; архитектура данного контролера изучена в курсе лабораторных работ.

Параметры AT89C51:

Память программ - 4 Кбайта

Память данных - 128 байт

Выводы ввода/вывода - 32

битовые таймеры счётчики - 2

Источники прерываний - 6

Биты защиты - 3

Разработка функционирования программы

Перед началом разработки алгоритма работы программы необходимо продумать назначение клавиш и индикацию на ЖКИ дисплее.

При включении устройства в сеть происходит автоматическое включение радио тюнера. Автоматический поиск станций продолжается до тех пор, пока не найдется активная радиостанция. Громкость по умолчанию 25% от мощности УЗЧ. Громкость звучания отображается как V и 15 - единиц громкости по шкале от 0-60.

Индикация на ЖКИ будет выглядеть следующим образом:

Рисунок 1 - Индикация на ЖКИ

Для регулировки громкости используем энкодер подключенный к выводам 3 и 4 буфера регистров БК-3.

Для перехода в режим авто магнитолы нажимаем клавишу 7, для возврата в режим радиоприемника нажимаем клавишу 8.

Рисунок 2 - Индикация на ЖКИ

Для включения режима CD плеера нажимаем клавишу 13. Индикация на дисплее показана на рисунке 3.

Рисунок 3 - Индикация на ЖКИ

Клавиши 14, 17, 18 имеют многофункциональное назначение. В режиме авто магнитолы и CD плеера - это клавиши перемотка назад, играть \ остановить, перемотка вперед. В режиме радио НЧ \ ВЧ, AM \ FM, Выкл звук (MUTE).

Для того чтобы выводить на экран данные я решил объявить массив и в дальнейшем в цикле выполнять вывод массива с определёнными задержками между передачей каждого элемента на ЖК - индикатор. Чтобы экономить память, процедура вывода использует автоматический переход на вторую строчку с заполнением невидимых позиций нулями. Поэтому первая строчка заполняет первые 12 символ, вторая - вторые 12 символ.

Для удобства использования, большую часть флагов я задал как битовые, но некоторые флаги, например, направление перемотки, как байт, чтобы младшими битами каждой тетрады идёт перемотка и её направление. Так как всё подключено через буферный регистр, я запоминаю их состояния, текущее и предшествующее, чтобы выполнить сравнения.

Большая часть процедур вынесена в обработчик прерываний. В обработчике прерывания таймера задал предделитель равный 10 мс, что соответствует 20 Гц переполнения. Для того чтобы выполнить функцию счётчика времени подсчитали секунды, минуты, часы в диапазоне 60,60,24.

Для того, чтобы определить состояние датчиков, в обработчике таймера выполняется проверка текущего значения сейчас и в предыдущем такте таймера. Частота опроса 10 раз в секунду вполне достаточна. Если срабатывает в начале первый потом второй датчик, то производится прибавление, в противном случае производится вычитание.

Микровыключатели К1-К6 выполняют следующие функции:

К1 - прижатие головки;

К2 - подмотка вправо;

К3 - подмотка влево;

К4 - перемотка вправо;

К5 - перемотка влево;

К6 - автостоп

Для восприятия нажатия клавиатуры сигнал со специального клавиатурного шифратора К155ИВ3 заведён на прерывание EX1, что позволяет просто считав код нажатой клавиши, определить какое нужно выполнить действие: клавиша 0/1 переключает режимы. Далее идёт основная процедура (тело программы). В начале выполняется инициализация таймеров-счётчиков, далее разрешаются все требуемые прерывания, запускаются таймеры-счётчики, устанавливается в нужное состояние порты контроллера. После чего программа переходить в бесконечный цикл обслуживания, при этом на индикатор в цикле выводится время. Если не установлен режим сна, выполняется отображение режима тюнера или магнитофона при этом во второй строчке отображается частота настройки или метраж и режим работы магнитофона. Здесь же выполняется дополнительный блок функций: автоматический поиск предыдущей/ следующей станции или перемотка на предыдущую следующую песню. В таком режиме система функционирует всё время. Приращение часов, минут или убавление их производится в режиме сна по контролю флага sleep. Таким образом, обеспечивается полное управление всеми функциями простого музыкального центра, включающего в себя тюнер, CD плеер и магнитофон.

Заключение

В процессе выполнения курсового проекта по предмету «Микропроцессорные системы» я научился проектировать музыкальный центр под управление микропроцессорной системы на платформе МК 51.

Научился писать программу в среде Kiel для программирования системы управления музыкальным центром.

Полученные знания по предмету, несомненно, пригодятся в моей будущей карьерной деятельности.

Приложение 1

Схема устройства

Приложение 2

Листинг программы

микроконтроллер магнитола программа

#include <REG52.H> /* special function register declarations */

#include <stdio.h> /* prototype declarations for I/O functions */

#ifdef MONITOR51 /* Debugging with Monitor-51 needs */code reserve [3] _at_ 0x23; /* space for serial interrupt if */

#endif /* Stop Exection with Serial Intr. */char dacnastr; //uroven U dla nastroiki priemnikabolch_mench=P3^3;//upravlen tranzistoramiFM=P0^6;am=P0^7;upravl=P0^2;sda=0;scl=0;rs=0;e=0;char takt, uprbyte;char key,keyold;char regim; //char reginmagnit; //char param[]={10,0,0}; // gromk bass & trablechar bas; //char treble; //char regimplai;char unastr; //stupen nastrchar pp,i,j,n; char parametr;char line;//input line CD Magn,Radiochar sot,sek,min,chas;char lcd1[]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};char lcd2[]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};char cd[]={0x5F,0x43,0x44,0x2D,0x50,0x4C,0x41,0x45,0x52, 0x5F,0x5F,0x5F};char tuner[]={0x5F,0x54,0x55,0x4E,0x45,0x52,0x5F,0x,0x,0x,0x,0x};char mag[]={0x5F,0x4D,0x41,0x47,0x4E,0x49,0x54,0x4F,0x4C, 0x41,0x5F,0x5F};delay (void )//timeout na 5mks)

{char k;(k=0;k<4;k++);

}i2c (void )//timeout na 5mks)

{(n=0;n<4;n++)//peredat 4 parametra

{ =1;delay();sda=0;//start puls=0xc0;//koman write parametr(j=0;j<8;j++)

{=param[n];if(n==1)pp=pp|0xc0;if(n==2)pp=pp|0x80;(j=0;j<8;j++)

{scl=0;delay();pp=pp>>1;sda=CY;delay();scl=1;delay();delay();}

}

{pp=line|0xe0;//set input line(j=0;j<8;j++)

{scl=0;delay();pp=pp>>1;sda=CY;delay();scl=1;delay();delay();}}

}

}0int0 (void) interrupt 0 using 1

{=P1;(keyold==0)&&(key==1)

{=key; param[parametr]++; if (param[parametr]>=61)param[parametr]=60;[10]=param[parametr]/10+0x30;lcd[11]=param[parametr]%10+0x30;

}(keyold==1)&&(key==0)

{keyold=key;param[parametr]--; if (param[parametr]<=1)param[parametr]=1;[10]=param[parametr]/10+0x30;lcd[11]=param[parametr]%10+0x30;

}(keyold!=2)&&(key==2){line=0;for(j=0;j<12;j++)lcd1[j]= cd[j];}//CD line(keyold!=3)&&(key==3){line=1;for(j=0;j<12;j++)lcd1[j]= tuner[j];}//Tuner(keyold!=4)&&(key==4){line=2;for(j=0;j<12;j++)lcd1[j]= mag[j];} //Magnitofon(line==2)

{if(keyold!=5)&&(key==5){upravl=0;P2=0x10; upravl=1;}//peremotka left(keyold!=6)&&(key==6){++;if (regimplai==3) regimplai=0;//stop(regimplai==1){upravl=0;P2=0x03; upravl=1;lcd[9]=0x3e;}//proigratpravo(regimplai==2){upravl=0;P2=0x05; upravl=1;lcd[9]=0x3e;}//proigratlevo(regimplai==0){upravl=0;P2=0x00; upravl=1;lcd[9]=0x3e;}//proigratpravo(keyold!=7)&&(key==7){upravl=0;P2=0x20; upravl=1;}//peremotka rich

}(line==0)

{(keyold!=5)&&(key==5){parametr=2;}//vibor treble(keyold!=6)&&(key==6){parametr=1;}//vibor bass(keyold!=6)&&(key==6){parametr=0;}//vibor bass

}(line==1) //upravlen tuner +nastorika

{(keyold==0)&&(key==1)

{keyold=key; unastr++;while(bolch_mench){unastr++; if (unastr>=255)unastr=254;}} //verner nastraivaet tuner(keyold==1)&&(key==0)

{keyold=key;unastr--;while(bolch_mench){unast--; if (unastr<=1)unastr=1;}}(keyold!=5)&&(key==5) { fm=1;am=0;}}//nastr FM diapazona(keyold!=6)&&(key==6){fm=0;am=1;}//vibor AM diapasona(keyold!=6)&&(key==7){fm=1;am=1;}//vibor FM2s diapazona

}c();//zapis v regulator ustanov parametr

}timer0int (void) interrupt 1 using 1

{TL0=0xff; //delid dla chastoti 10000 mks - 10ms =0xb8;(++sot==100)//prohla sek

{(++sek==60)

{=0;(++min==60)

{=0;(++chas==24) chas=0;

}[1]=chas/10+0x30;lcd2[2]=chas%10+0x30;lcd2[3]=0x3a;[4]=min/10+0x30;lcd2[5]=min%10+0x30;lcd2[6]=0x3a;[7]=sek/10+0x30;lcd2[8]=sek%10+0x30;

}

}

}main (void) main (void) {

unsigned char i,p;n1,n2;

/*------------------------------------------------the serial port for 9600 baud at 11.0592MHz.

-----------------------------------------------*/

#ifndef MONITOR51= 0x50; /* SCON: mode 1, 8-bit UART, enable rcvr */|= 0x21; /* TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reload */= 0xfd; /* TH1: reload value for 9600 baud @ 11.0592MHz */= 1; /* TR1: timer 1 run */= 1;= 1; /* TI: set TI to send first char of UART */

TI = 0;//set obrabot prerivanii= 1;

EA = 1;

#endif=0;(1)//osnovnoi cikl raboti

{

//out data lcd=0;rs=0;rw=0;P2=1;e=1;delay();delay();delay();e=0;delay();delay();(j=0;j<12;j++)

{rs=1;rw=0;P2=lcd1[j];e=1;delay();delay();delay();e=0;delay();delay();} //out 1 (j=0;j<28;j++)

{rs=1;rw=0;P2=0x20;e=1;delay();delay();delay();e=0;delay();delay();} //out ---- do end string(j=0;j<12;j++)

{rs=1;rw=0;P2=lcd1[j];e=1;delay();delay();delay();e=0;delay();delay();} //out 2 string

}(j=0;j<255;j++) delay();

}