Σ.Δ.Η. ΓΤΣΗΚΖ ΜΑΚΔΓΟΝΗΑ ΠΑΡΑΡΣΖΜΑ ΚΑΣΟΡΗΑ

Transcript

1 Σ.Δ.Η. ΓΤΣΗΚΖ ΜΑΚΔΓΟΝΗΑ ΠΑΡΑΡΣΖΜΑ ΚΑΣΟΡΗΑ ΣΜΖΜΑ ΠΛΖΡΟΦΟΡΗΚΖ ΚΑΗ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΑ ΤΠΟΛΟΓΗΣΩΝ ΠΣΤΥΗΑΚΖ ΔΡΓΑΗΑ Σσλ Μελά Δπάγγεινπ & Καξαζηνγηάλλε Υξηζηφθνξνπ Α.Δ.Μ. 166, 135 ύζηεκα πιεξνθόξεζεο νδεγώλ, θηλνύκελσλ ζε απηνθηλεηόδξνκνπο ηαρείαο θπθινθνξίαο, γηα αθξαία θαηξηθά θαηλόκελα, κε ρξήζε κηθξνειεγθηή Δπηβιέπσλ : Γεκήηξηνο Φσηηάδεο, M.Sc. Καζεγεηήο Δθαξκνγψλ

2 Καζηνξηά Ννέκβξηνο 2009 Ζ παξνχζα ζειίδα ζθνπίκσο παξακέλεη ιεπθή

3 Σ.Δ.Η. ΓΤΣΗΚΖ ΜΑΚΔΓΟΝΗΑ ΠΑΡΑΡΣΖΜΑ ΚΑΣΟΡΗΑ ΣΜΖΜΑ ΠΛΖΡΟΦΟΡΗΚΖ ΚΑΗ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΑ ΤΠΟΛΟΓΗΣΩΝ ΠΣΤΥΗΑΚΖ ΔΡΓΑΗΑ Σσλ Μελά Δπάγγεινπ & Καξαζηνγηάλλε Υξηζηφθνξνπ Α.Δ.Μ. 166, 135 ύζηεκα πιεξνθόξεζεο νδεγώλ, θηλνύκελσλ ζε απηνθηλεηόδξνκνπο ηαρείαο θπθινθνξίαο, γηα αθξαία θαηξηθά θαηλόκελα, κε ρξήζε κηθξνειεγθηή Δπηβιέπσλ : Γεκήηξηνο Φσηηάδεο, M.Sc. Καζεγεηήο Δθαξκνγψλ Δγθξίζεθε απφ ηελ ηξηκειή εμεηαζηηθή επηηξνπή ηελ Ζκέξα ε Μήλα Έηνο.... Ολ/κν Μέινο Δ.Π Ηδίνηεηα Μέινπο Δ.Π... Ολ/κν Μέινο Δ.Π Ηδίνηεηα Μέινπο Δ.Π... Ολ/κν Μέινο Δ.Π Ηδίνηεηα Μέινπο Δ.Π

4 Καζηνξηά Ννέκβξηνο 2009

5 Copyright 2009 Μελάο Δπάγγεινο, Καξαζηνγηάλλεο Υξηζηφθνξνο Απαγνξεχεηαη ε αληηγξαθή, απνζήθεπζε θαη δηαλνκή ηεο παξνχζαο εξγαζίαο, εμ νινθιήξνπ ή ηκήκαηνο απηήο, γηα εκπνξηθφ ζθνπφ. Δπηηξέπεηαη ε αλαηχπσζε, απνζήθεπζε θαη δηαλνκή γηα ζθνπφ κε θεξδνζθνπηθφ, εθπαηδεπηηθήο ή εξεπλεηηθήο θχζεο, ππφ ηελ πξνυπφζεζε λα αλαθέξεηαη ε πεγή πξνέιεπζεο θαη λα δηαηεξείηαη ην παξφλ κήλπκα Οη απφςεηο θαη ηα ζπκπεξάζκαηα πνπ πεξηέρνληαη ζε απηφ ην έγγξαθν εθθξάδνπλ απνθιεηζηηθά ηνλ ζπγγξαθέα θαη δελ αληηπξνζσπεχνπλ ηηο επίζεκεο ζέζεηο ηνπ Σ.Δ.Η. Γπηηθήο Μαθεδνλίαο

6 Πεξίιεςε Αληηθείκελν ηεο παξνχζεο πηπρηαθήο εξγαζίαο είλαη ε ζρεδίαζε θαη ε πινπνίεζε φινπ ηνπ απαηηνχκελνπ εμνπιηζκνχ ελφο ζπζηήκαηνο πιεξνθφξεζεο νδεγψλ, θηλνχκελσλ ζε απηνθηλεηφδξνκνπο γηα αθξαία θαηξηθά θαηλφκελα. Ζ εξγαζία απηή βαζίζηεθε ζηελ θαηάιιειε δηακφξθσζε θαη ζχλζεζε δηαθφξσλ ειεθηξνληθψλ θπθισκάησλ φπνπ κε ηελ κεηαμχ ηνπο ζπλεξγαζία λα επηηεπρζεί ν επηζπκεηφο έιεγρνο. Δθηφο ησλ γλψζεσλ ζε ζέκαηα ειεθηξνληθψλ θπθισκάησλ, απαηηήζεθε ζε κεγάιν βαζκφ ε γλψζε ρεηξηζκνχ θαη πξνγξακκαηηζκνχ ηνπ κηθξνειεγθηή 8051 θαη άιισλ ςεθηαθψλ ζπζθεπψλ. Σα ζπκπεξάζκαηα πνπ πξνθχπηνπλ είλαη πνιιά θαη ζεκαληηθά, αλ αλαινγηζηνχκε ηηο δηαθνξέο θαη απνθιίζεηο πνπ ππάξρνπλ απφ ηελ ζεσξεηηθή ζηελ πξαθηηθή πξνζέγγηζε ηέηνησλ ζεκάησλ. Λέμεηο Κιεηδηά: Μηθξνειεγθηήο 8051, Αηζζεηήξαο Τγξαζίαο, Αηζζεηήξαο Θεξκνθξαζίαο, LCD νζόλε,assembly, Αλίρλεπζε πάγνπ. 1

7 Abstract The subject of this dissertation is the designing and application of the whole required equipment of a system informing motorists, driving along motor ways, of severe weather conditions. This dissertation was based on the appropriate formulation and composition of various electronic circuits which work together to achieve the desired control. In addition to a good knowledge of electronic circuits, knowledge of operating and programming microcontroller 8051, as well as other digital device, was required to a great degree. The findings which emerge are many and important, if we consider the differences and divergences existing from the theoretical approach of such issues to the practical one. Key Words: Microcontroller 8051, Humidity Sensor, Temperature Sensor, LCD display, Assembly, Ice detection. 2

8 ΠΡΟΛΟΓΟ Ζ δηπισκαηηθή απηή εξγαζία είλαη ην επηζηέγαζκα κίαο πνιπεηνχο πνξείαο ζηνλ αθαδεκατθφ ρψξν ηνπ ηκήκαηνο πιεξνθνξηθήο θαη ηερλνινγίαο ηνπ παξαξηήκαηνο Καζηνξηάο ηνπ ΣΔΗ Γπηηθήο Μαθεδνλίαο, κίαο πνξείαο δχζθνιεο, κε απαηηήζεηο θαη αλάγθεο, αιιά ζπλάκα ελδηαθέξνπζαο θαη γεκάηεο γλψζεηο, εκπεηξίεο θαη ειπίδεο. ηελ εθηέιεζε θαη νινθιήξσζε ηεο εξγαζίαο θαζνξηζηηθφο παξάγνληαο ππήξμε ε εζηθή θαη πξαθηηθή ζπκπαξάζηαζε ησλ αηφκσλ πνπ βξέζεθαλ θνληά κνπ θαη κπφξεζαλ λα θαηαλνήζνπλ ην ρξφλν θαη ηελ αθνζίσζε πνπ ρξεηάδεηαη έλα ηέηνην εγρείξεκα. Δπηζπκψ έηζη λα ηνπο επραξηζηήζσ γηα ηελ ακέξηζηε θαηαλφεζε θαη βνήζεηά ηνπο, θάλνληαο ηδηαίηεξε κλεία ζηελ νηθνγέλεηά κνπ, ε νπνία απνηέιεζε ηνλ θαιχηεξν ζπκθνηηεηή κνπ ηνπο ηειεπηαίνπο απηνχο κήλεο. Δπίζεο νθείισ λα επραξηζηήζσ ηνλ Τπεχζπλν Καζεγεηή ηεο πηπρηαθήο εξγαζίαο θ. Γεκήηξην Φσηηάδε πνπ κνπ έδσζε ηε δπλαηφηεηα λα αζρνιεζψ κε έλα ηφζν ελδηαθέξνλ ζέκα φπσο απηφ ηνπ απηνκαηνπνηεκέλνπ ειέγρνπ κε ηε ρξήζε κηθξνειεγθηψλ θαη αηζζεηήξσλ. Καζψο θαη γηα ην γεγνλφο φηη κνπ εκπηζηεχηεθε γηα έλα κεγάιν ρξνληθφ δηάζηεκα εμνπιηζκφ ηνπ εξγαζηεξίνπ κηθξνειεγθηψλ ρσξίο ην νπνίν ζα ήηαλ αδχλαηε ε νινθιήξσζε ηεο πηπρηαθήο. Ηδηαηηέξσο ζέισ ηέινο λα επραξηζηήζσ ηελ θνηλφηεηα ηνπ ΣΔΗ γηαηί αηζζάλνκαη φηη θέξδηζα γλψζεηο πέξα απφ ηα εθπαηδεπηηθά δεηήκαηα θαη γηαηί ε παξνπζία κνπ ζην ρψξν απηφ κνπ ήηαλ ηδηαίηεξα επράξηζηε. Παξ φια απηά πηζηεχσ φηη ην ΣΔΗ κπνξεί θαη πξέπεη λα βειηησζεί ζεκαληηθά ζην κέιινλ θαη γη απηφ ζα ήζεια λα εθθξάζσ ηηο επρέο κνπ γηα πεξηζζφηεξν δεκηνπξγηθέο θαη παξαγσγηθέο κέξεο ζε φινπο ηνπο ηνκείο ηεο δξαζηεξηφηεηαο ηνπ Παξαξηήκαηνο Καζηνξηάο. Διπίδσ ε πξνζπάζεηα θαη ε αθνζίσζε ηνπ ηειεπηαίσλ κελψλ αιιά θαη νη γλψζεηο πνπ ζπλέιεμα θαηά ηε δηάξθεηα ησλ εηψλ θνίηεζεο ζην Σκήκα Πιεξνθνξηθήο θαη Σερλνινγίαο Τπνινγηζηψλ λα γίλνπλ εκθαλείο κέζα απφ ηηο ζειίδεο πνπ αθνινπζνχλ θαζψο επίζεο θαη λα απνδψζνπλ ζεκαληηθνχο θαξπνχο ζην κέιινλ. Μελάο Δπάγγεινο 3

9 Πίνακας περιεχομένων Πίλαθαο πεξηερνκέλσλ... 4 Δπξεηήξην ρεκάησλ... 7 Δπξεηήξην Πηλάθσλ... 9 Κεθάιαην 1 Δηζαγσγή Κεθάιαην 2 Ο Mηθξνειεγθηήο Ο Ζ Μλήκε Δζσηεξηθή Μλήκε RAM Καηαρσξεηέο Γεληθήο Υξήζεο Καηαρσξεηέο Δηδηθψλ Λεηηνπξγηψλ Ζ Γιψζζα Assembly Ζ γιψζζα ηνπ Γεληθά Οκάδα εληνιψλ κεηαθίλεζεο Οκάδα εληνιψλ αξηζκεηηθψλ πξάμεσλ Οκάδα εληνιψλ ινγηθψλ πξάμεσλ Δληνιέο set θαη κεδεληζκνχ bits Οκάδα εληνιψλ άικαηνο θαη δηαθιάδσζεο H εληνιή NOP Κεθάιαην 3 Ζ LCD νζφλε Δηζαγσγή Οη ιεηηνπξγίεο ησλ pin ηεο LCD νζφλεο Γηαδηθαζία Γξαςίκαηνο Γηαδηθαζία Αλάγλσζεο Πεξηγξαθή ιεηηνπξγίαο Registers Busy Flag (BF) Address Counter (AC) Display Data RAM (DDRAM) Character Generator ROM (CGROM)

10 3.3.6 Character Generator RAM (CGRAM) Δληνιέο ειέγρνπ ηεο LCD νζφλεο Αξρηθνπνίεζε ηεο LCD νζφλεο Ο Κψδηθαο γηα ηελ Δπηθνηλσλία κε ηνλ Μηθξνειεγθηή Κεθάιαην 4 Ο Αηζζεηήξαο Θεξκνθξαζίαο Δηζαγσγή Λεηηνπξγία Μέηξεζεο Θεξκνθξαζίαο Λεηηνπξγία θαη Έιεγρνο Ο Configuration/Status Register Wire Communications Ο Κψδηθαο γηα ηελ Δπηθνηλσλία κε ηνλ Μηθξνειεγθηή Κεθάιαην 5 Ο Αηζζεηήξαο Τγξαζίαο Δηζαγσγή Πξνδηαγξαθέο Interface Αθξνδέθηεο ηξνθνδνζίαο εηξηαθή δηεπαθή 2-wire Ζ επηθνηλσλία κε ηνλ αηζζεηήξα Δθθίλεζε ηνπ αηζζεηήξα ηέιλνληαο κία εληνιή Μέηξεζε ηεο ζρεηηθήο πγξαζίαο θαη ηεο ζεξκνθξαζίαο Αθνινπζία επαλαθνξάο ηεο ζχλδεζεο Status Register Αλάιπζε κέηξεζεο Ζ ιεηηνπξγία ηέινο ηεο κπαηαξίαο (End of Battery) Ζ ιεηηνπξγία Heater Μεηαηξνπή ηνπ ζήκαηνο εμφδνπ ζε θπζηθέο ηηκέο ρεηηθή Τγξαζία Θεξκνθξαζία πλζήθεο ιεηηνπξγίαο Καισδίσζε θαη αθεξαηφηεηα ζεκάησλ Ο Κψδηθαο γηα ηελ Δπηθνηλσλία κε ηνλ Μηθξνειεγθηή Κεθάιαην 1 Ζ πινπνίεζε ηνπ πζηήκαηνο Δηζαγσγή

11 6.2 Πεξηγξαθή ιεηηνπξγίαο Ηζηνξηθφ Μεζνδνινγία Ζ απεηθφληζε Ο αηζζεηήξαο ζεξκνθξαζίαο ηνπ νδνζηξψκαηνο Ο αηζζεηήξαο Τγξαζίαο Κεθάιαην 2 Αλάιπζε θψδηθα Δηζαγσγή Αλάιπζε ησλ ξνπηηλψλ Τπνινγηζκφο ησλ 9 bit ζεξκνθξαζίαο ηνπ DS ππνινγηζκφο ησλ 14 bit ζεξκνθξαζίαο ηνπ SHT Τπνινγηζκφο ησλ 12 bit ρεηηθήο Τγξαζίαο Μεηαηξνπή ησλ 16 bit δεδνκέλσλ απφ δπαδηθή ζε BCD κνξθή Γεκηνπξγία ηερλεηήο θαζπζηέξεζεο Σκήκαηα θψδηθα ηνπ πξνγξάκκαηνο Κεθάιαην 3 Δπίινγνο Βηβιηνγξαθία Παξάξηεκα Α Κψδηθαο

12 Ευρετήριο Σχημάτων ρήκα 2.1 (α) Οη SFR ηνπ 8051 θαη (β) ν θαηαρσξεηήο PSW ρήκα 2.2 Ζ εζσηεξηθή κλήκε RAM ηνπ ρήκα 2.3 Οη κλήκεο ηνπ ρήκα 3.1 ρέζε κεηαμχ ηεο δηεχζπλζεο DDRAM θαη ηεο ζέζεο ηνπ θέξζνξα ζηελ νζφλε ρήκα 3.2 ράξηεο κλήκεο ηεο DDRAM ρήκα 3.4 Γηάγξακκα ξνήο ηεο αξρηθνπνίεζεο ηεο LCD νζφλεο απφ ην ινγηζκηθφ ρήκα 4.1 Αλάζεζε Pin ρήκα 4.2 Block δηάγξακκα ησλ ιεηηνπξγηψλ ηνπ DS ρήκα 4.3 Κχθισκα Μέηξεζεο Θεξκνθξαζίαο ρήκα 4.5 Σα πεδία ηνπ Configuration/Status Register ρήκα 4.6 Μεηάδνζε Γεδνκέλσλ ηνλ Αηζζεηήξα ρήκα 4.7 ρεκαηηθή αλαπαξάζηαζε ηεο εληνιήο RRC A ρήκα 5.1 Αλάζεζε ησλ pin ρήκα 5.2 Σππηθφ θχθισκα επηθνηλσλίαο κε κηθξνειεγθηή, ζπκπεξηιακβάλεηαη pull up αληίζηαζε R P ρήκα 5.3 Αθνινπζία έλαξμεο κεηάδνζεο ρήκα 5.4 Αθνινπζία επαλαθνξάο ζχλδεζεο ρήκα 5.5 Status Register Write ρήκα 5.6 Status Register Read ρήκα 5.7 Παξάδεηγκα αθνινπζίαο κέηξεζεο ζρεηηθήο πγξαζίαο γηα ηηκή = 1073 = 35.50%RH ρήκα 5.8 Δπηζθφπεζε ηεο αθνινπζίαο κέηξεζεο ρήκα 5.9 Μεηαηξνπή απφ SO RH (δεδνκέλα αλάγλσζεο πγξαζίαο) ζε ζρεηηθή πγξαζία ρήκα 5.10 πλζήθεο ιεηηνπξγίαο Δηθόλα 6.1 MTS-51 MICROCOMPUTER TRAINER Δηθόλα 6.2 Ζ ζχλδεζε ηνπ DS1620 ζην ξάζηεξ Δηθόλα 6.3 Σν κέγεζνο ηνπ SHT Δηθόλα 6.4 Ζ ζχλδεζε ηνπ SHT71 ζηελ απηνζρέδηα βάζε Δηθόλα 6.5 Ζ ζχλδεζε ηνπ SHT71 ζηε βάζε βαθειίηε

13 Δηθόλα 6.6 Ζ ζχλδεζε ησλ θαισδίσλ ησλ αηζζεηήξσλ ζηελ πφξηα ηνπ κηθξνειεγθηή ρήκα 6.1 ρεκαηηθφ δηάγξακκα ηεο ζπζθεπήο

14 Ευρετήριο Πινάκων Πίλαθαο 3.1 Αλάζεζε ησλ pin Πίλαθαο 3.2 Δπηινγή θαηαρσξεηψλ Πίλαθαο 3.3 Παξάδεηγκα ζρέζεο δηεχζπλζεο EPROM Address Data θαη Pattern ραξαθηήξα (5 x Πίλαθαο 3.4 ρέζε κεηαμχ θσδηθψλ ραξαθηήξσλ θαη pattern ραξαθηήξσλ Πίλαθαο 3.5 ρέζε κεηαμχ δηεχζπλζεο CGRAM, Κσδηθψλ ραξαθηήξσλ (DDRAM) θαη Pattern ραξαθηήξσλ (CGRAM Data) Πίλαθαο 3.6 Δληνιέο ειέγρνπ ηεο LCD νζφλεο Πίλαθαο 4.1 ρέζεηο Θεξκνθξαζίαο/Γεδνκέλσλ Πίλαθαο 5.1 Λίζηα ησλ εληνιψλ ηνπ SHT Πίλαθαο 5.2 Σα bit ηνπ Status Register Πίλαθαο 5.3 πληειεζηέο ρεηηθήο Τγξαζίαο Πίλαθαο 5.4 πληειεζηέο Θεξκνθξαζίαο Πίλαθαο 7.1 ρέζεηο Θεξκνθξαζίαο/Γεδνκέλσλ

15 Κεθάιαην 1 Δηζαγσγή ηνπο απηνθηλεηφδξνκνπο θαη ζηηο νδνχο ηαρείαο θπθινθνξίαο φπνπ ηα νρήκαηα θηλνχληαη κε πςειέο ηαρχηεηεο ν ρξφλνο αληίδξαζεο είλαη ειάρηζηνο. Πφζν κάιινλ φηαλ απηφ ζπλδπάδεηαη κε ηελ χπαξμε παγεηνχ ζην νδφζηξσκα φπνπ ν κεησκέλνο θαη πνιιέο θνξέο κεδεληθφο ζπληειεζηήο ηξηβήο απνηειεί ηελ αηηία γηα πνιιά αηπρήκαηα. Ζ δεκηνπξγία ηνπ παγεηνχ επλνείηαη ηνπ ρεηκεξηλνχο κήλεο θαη ηδηαίηεξα θαηά ηηο πξψηεο πξσηλέο θαη λπθηεξηλέο ψξεο φπνπ ε ζεξκνθξαζίεο είλαη πνιχ ρακειέο. Απηφ είλαη ίζσο ην πην επηθίλδπλν θνκκάηη ηεο νδήγεζεο κηαο θαη, αθφκε θαη ν πην έκπεηξνο νδεγφο, κπνξεί λα μεγειαζηεί. ε ηέηνηεο πεξηπηψζεηο ηα πάληα πξέπεη λα γίλνληαη απαιά θαη εμαηξεηηθά πξνζεθηηθά, ελψ ζεσξείηαη απηνλφεην φηη ε ηαρχηεηα θίλεζεο πξέπεη λα είλαη κεησκέλε θαη νη απνζηάζεηο απφ ηα πξνπνξεπφκελα νρήκαηα αξθεηά κεγαιχηεξεο. ηφρνο ηεο πηπρηαθήο απηήο είλαη ε θαηαζθεπή ζε κηθξνγξαθία ελφο ζπζηήκαηνο ην νπνίν ζα είλαη ζε ζέζε λα αληρλεχεη ηελ πηζαλή χπαξμε παγεηνχ ζην νδφζηξσκα θαη λα πξνεηδνπνηεί ηνπο νδεγνχο νη νπνίνη θηλνχληαη ζε απηνθηλεηφδξνκνπο ή νδνχο ηαρείαο θπθινθνξίαο κε ηελ ρξήζε κηαο ειεθηξνληθήο πηλαθίδαο. Δπίζεο ζα είλαη ζε ζέζε λα ελεκεξψλεη ην νδεγνχο γηα ηελ ζεξκνθξαζία ηνπ νδνζηξψκαηνο θαζψο θαη γηα ηελ αηκνζθαηξηθή ζεξκνθξαζία θαη πγξαζία. Απηφ κπνξεί λα γίλεη κε ηελ ρξήζε ελφο κηθξνειεγθηή, αηζζεηήξσλ ζεξκνθξαζίαο, αηζζεηήξσλ πγξαζίαο, θαζψο θαη κίαο νζφλεο LCD δχν γξακκψλ γηα ηελ απεηθφληζε. 10

16 Κεθάιαην 2 Ο Mηθξνειεγθηήο Ο εγθέθαινο ηνπ ζπζηήκαηνο είλαη ν κηθξνειεγθηήο P89C51RD+ ηεο PHILIPS ν νπνίνο βαζίδεηαη ζηελ αξρηηεθηνληθή ηνπ 8051 πνπ έρεη θαζηεξσζεί ζηε βηνκεραλία εκηαγσγψλ. Σν πξψην κνληέιν παξνπζηάζηεθε απφ ηελ Intel ην 1980 θαη έθηνηε πνιινί θαηαζθεπαζηέο εκηαγσγψλ πξνζθέξνπλ ηελ δηθή ηνπο έθδνζε. Ζ επηβίσζε ηνπ κέρξη ζήκεξα δελ νθείιεηαη κνλάρα ζηελ θαιή ζρεδίαζε θαη ζηελ πξνζαξκνζηηθφηεηα ηνπ ζηηο δηάθνξεο εθαξκνγέο, αιιά θαη ζηελ επξεία ηνπ δηάδνζε γεγνλφο πνπ θάλεη ιίγνπο κεραληθνχο λα ζέινπλ λα κάζνπλ θάπνην θαηλνχξγην κεράλεκα απφ ηελ αξρή, αθφκα θαη αλ είλαη θαιχηεξν. Οη ιφγνη πνπ ζπλεηέιεζαλ ζηελ επηινγή ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ κηθξνειεγθηή, είλαη φηη θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο θνίηεζεο κνπ ζην ΣΔΗ είρα ηελ επθαηξία λα απνθηήζσ θάπνηεο γλψζεηο ζρεηηθά κε ηελ αξρηηεθηνληθή θαη ηνλ πξνγξακκαηηζκφ ηνπ Δπίζεο ην φηη είλαη θζελφο θαη ηδηαίηεξα δηαδεδνκέλνο ζηελ αγνξά, έρεη εχθνιν θαη κηθξφ ζεη εληνιψλ, ππάξρεη πιήζνο εθαξκνγψλ δηαζέζηκσλ πξν εμνηθείσζε, θαζψο θαη ην γεγνλφο πσο ππήξρε δηαζεζηκφηεηα αλαπηπμηαθνχ πιηθνχ βαζηζκέλν ζηνλ 8051, ζηνλ εμνπιηζκφ ηνπ εξγαζηεξίνπ κηθξνεπεμεξγαζηψλ. 2.1 Ο 8051 Ο 8051 είλαη έλαο ζηνηρεηψδεο κηθξνυπνινγηζηήο αλαπηπγκέλνο ζ έλα chip (onechip microcomputer) ησλ 40 αθξνδεθηψλ. Δπεηδή είλαη ζρεδηαζκέλνο γηα γξήγνξν θαη εθηεηακέλν ρεηξηζκφ ζεκάησλ απφ θαη πξνο ειεγρφκελεο απ απηφλ εμσηεξηθέο ζπζθεπέο, νλνκάδεηαη κηθξνειεγθηήο. Σα θχξηα ζηνηρεία πνπ έρεη πάλσ ηνπ ν 8051 είλαη ε κνλάδα επεμεξγαζίαο δεδνκέλσλ, ε κνλάδα ειέγρνπ (ζηα ζπζηήκαηα κηθξνυπνινγηζηψλ απηέο νη δχν κνλάδεο απνηεινχλ ηνλ κηθξνεπεμεξγαζηή), ε κλήκε RAM, γηα πξνζσξηλή απνζήθεπζε δεδνκέλσλ, θαη ε κλήκε ROM, γηα κφληκε απνζήθεπζε πξνγξακκάησλ θαη δεδνκέλσλ (πίλαθεο αλάγλσζεο δεδνκέλσλ lookup tables). Πξνο ηνλ έμσ θφζκν παξέρεη ηέζζεξηο παξάιιειεο πφξηεο ησλ 8 bits γηα ζχλδεζε κε εμσηεξηθέο ζπζθεπέο. Σα εζσηεξηθά ζηνηρεία ηνπ 8051 ζπλδένληαη κεηαμχ ηνπο κε ηνλ εζσηεξηθφ δίαπιν δεδνκέλσλ (data bus), ηνλ εζσηεξηθφ δίαπιν δηεπζχλζεσλ (address bus) θαη ηνλ εζσηεξηθφ δίαπιν ειέγρνπ (control bus). Ο 8051 έρεη επίζεο ηε δπλαηφηεηα ζχλδεζεο θαη κε εμσηεξηθέο κλήκεο RAM θαη ROM (ή EPROM) κέζσ ησλ εμσηεξηθψλ δηαχισλ δεδνκέλσλ, δηεπζχλζεσλ θαη ειέγρνπ. απηήλ ηελ πεξίπησζε, ε ζχλδεζε γίλεηαη «ζπζηάδνληαο» δχν απφ ηηο πφξηεο ηνπ θαη κεξηθνχο αθξνδέθηεο απφ κηα ηξίηε πφξηα. 11

17 Καηά ηελ εθηέιεζε ησλ εληνιψλ ελφο πξνγξάκκαηνο, ν κηθξνειεγθηήο κεηαβαίλεη απφ θαηάζηαζε ζε θαηάζηαζε ζηα αξλεηηθά κέησπα ηεο παικνζεηξάο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ. Ζ ζπρλφηεηα ξνινγηνχ γηα ηνλ P89C51RD+ είλαη 12 MHz. Γψδεθα παικνί ξνινγηνχ ζπληζηνχλ έλαλ θύθιν κεραλήο ηνπ Έηζη, γηα ζπρλφηεηα ξνινγηνχ 12 MHz, ε πεξίνδνο ξνινγηνχ είλαη 1/(12 MHz)=1/12 κsec θαη ν θχθινο κεραλήο δηαξθεί 12 1/12 κsec = 1 κsec. Όπσο ζπκβαίλεη κε θάζε επεμεξγαζηή, έηζη θαη κε ηνλ 8051, έρεη αλαπηπρζεί κηα πνηθηιία εθδφζεψλ ηνπ πνπ δηαθέξνπλ ζε κεξηθά ζηνηρεία ηνπο (π. ρ. ζηελ χπαξμε ή κε εζσηεξηθήο κλήκεο ROM θαη ζην κέγεζφο ηεο, ζηνλ αξηζκφ θαηαρσξεηψλ εηδηθνχ ζθνπνχ / εηδηθψλ ιεηηνπξγηψλ θ.ιπ.). Ο ρξήζηεο ρξεζηκνπνηεί ηνλ 8051 γηα λα ηνπ θνξηψζεη ζηε κλήκε ROM (εζσηεξηθή ή εμσηεξηθή), κε ηε βνήζεηα θάπνηαο δηάηαμεο πξνγξακκαηηζκνχ, έλα πξφγξακκα πνπ ζα ηξέρεη ζπλερψο, ψζηε απηφο λα θάλεη κηα ζπγθεθξηκέλε δνπιεηά, φπσο π. ρ. λα ειέγρεη ηε ιεηηνπξγία ελφο πιπληεξίνπ. Ζ απαηηνχκελε ηάζε ηξνθνδνζίαο ηνπ 8051, γηα λα ιεηηνπξγεί απηφο θαη λα εθηειεί ην απνζεθεπκέλν πξφγξακκά ηνπ, είλαη +5 Volt. Με ηε δηαθνπή ηεο ηξνθνδνζίαο κε ηάζε δελ ράλεηαη ην πξφγξακκα απηφ. Σν πξφγξακκα πνπ ηξέρεη ν 8051 είλαη γξακκέλν ζηε γιώζζα κεραλήο ηνπ σο δηαδνρή bytes. Δπεηδή ην λα κάζνπκε λα πξνγξακκαηίδνπκε ηνλ 8051, θαη θάζε επεμεξγαζηή, ζε γιψζζα κεραλήο ρξεζηκνπνηψληαο bytes είλαη βαζαληζηηθφ, δφζεθε ζηηο εληνιέο ηεο γιψζζαο κεραλήο κηα ζπκβνιηθή κνξθή πνπ ρξεζηκνπνηεί ζπληκήζεηο ιέμεσλ ηεο Αγγιηθήο γιψζζαο. Έηζη πξνέθπςε ε ζπκβνιηθή γιψζζα ή γιώζζα assembly Ζ Μλήκε Τπάξρνπλ δπν πεξηνρέο δηαζέζηκεο γηα απνζήθεπζε δεδνκέλσλ. Ζ εζσηεξηθή RAM θαη ε εμσηεξηθή κλήκε flash Δζσηεξηθή Μλήκε RAM Ο εζσηεξηθφο ρψξνο κλήκεο έρεη θαιχηεξε ηαρχηεηα πξφζβαζεο απφ ηνλ εμσηεξηθφ, φκσο είλαη αξθεηά πεξηνξηζκέλνο. Γηα ηελ κεηαθνξά ή ηελ αλάθιεζε κηαο ηηκήο απαηηείηαη δηάξθεηα ελφο θχθινπ κεραλήο. Δπίζεο ε κλήκε απηή (RAM) δελ δηαηεξεί ηα πεξηερφκελα ηεο ζε πεξίπησζε απψιεηαο ηεο ηάζεο ή ζε ζήκα κεδεληζκνχ. Έρεη έθηαζε 256 byte απφ ηα νπνία ηα 128 ηειεπηαία είλαη δεζκεπκέλα απφ ηνπο Καηαρσξεηέο Δηδηθψλ Λεηηνπξγηψλ (SFR) κε ηα ππφινηπα 12

18 128 λα δίλνληαη ζε θάπνηεο άιιεο πνιχ ρξήζηκεο ιεηηνπξγίεο ηνπ επεμεξγαζηή. ηα πξψηα 32 byte βξίζθνληαη νη θαηαρσξεηέο γεληθήο ρξήζεο ηεο αξηζκεηηθή ινγηθήο κνλάδαο. Ζ πεξηνρή απηή ρσξίδεηαη ζε 4 νκάδεο ησλ 8 θαηαρσξεηψλ. Ακέζσο κεηά ηνπο 8 πξψηνπο θαηαρσξεηέο μεθηλάεη ε ζηνίβα θιήζεο ζπλαξηήζεσλ. Κάζε θνξά πνπ θαιείηαη κηα ζπλάξηεζε απηή ε ζηνίβα ζπγθξαηεί φζεο πιεξνθνξίεο απαηηνχληαη ψζηε λα κπνξέζεη λα επηζηξέςεη ε ξνή ηνπ πξνγξάκκαηνο αθξηβψο ζην ζεκείν πνπ βξηζθφηαλ πξηλ ηελ θιήζε ηεο ζπλάξηεζεο Καηαρσξεηέο Γεληθήο Υξήζεο Οη γεληθήο ρξήζεο θαηαρσξεηέο ππάξρνπλ γηα λα δηεπθνιχλεηαη ην έξγν ηεο αξηζκεηηθήο ινγηθήο κνλάδαο, θαη αλά πάζα ζηηγκή είλαη κφλν 8 απφ ηνπο 32 δηαζέζηκνη. Οη 4 νκάδεο πνπ ζρεκαηίδνληαη κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ θαηά ηελ θξίζε ηνπ πξνγξακκαηηζηή ν νπνίνο έρεη θαη ηελ επζχλε γηα ηνλ φιν ζπληνληζκφ, δειαδή πφηε ζα ρξεζηκνπνηνχληαη νη άιιεο νκάδεο. Όπσο εηπψζεθε πξνεγνπκέλσο, απηνί νη θαηαρσξεηέο είλαη ρξήζηκνη γηαηί θξαηάλε ελδηάκεζα απνηειέζκαηα ζε πνιχπινθεο αξηζκεηηθέο πξάμεηο (φπσο πξάμεηο κεηαμχ κεηαβιεηψλ κήθνπο 2 byte πνπ γηα λα γίλνπλ ρσξίδεηαη ν θάζε αξηζκφο ζε δπν ιέμεηο ηνπ ελφο byte). Όηαλ ν πξνγξακκαηηζηήο γξάθεη ζε γιψζζα πςεινχ επηπέδνπ κε πξνηάζεηο φπσο «βάιε ζηε κεηαβιεηή α ην άζξνηζκα ησλ β θαη γ» δελ έρεη άκεζε επίγλσζε ζε πνηνπο θαηαρσξεηέο ζα κεηαθεξζνχλ ηα απνηειέζκαηα. Ο ρεηξηζκφο θαη ε αλάζεζε ζπγθεθξηκέλσλ θαηαρσξεηψλ κέζα ζε κηα νκάδα γίλεηαη απηφκαηα απφ ηνλ compiler. Όζν πην θαιφο ν κεηαθξαζηήο ηφζν πην απνδνηηθά ζα ρξεζηκνπνηνχληαη απηνί νη θαηαρσξεηέο. Φπζηθά ν compiler θξαηά αλαθνξά γηα ηηο πξάμεηο πνπ γίλνληαη θαη απνθιείεη ην ελδερφκελν λα κεηαθεξζεί έλα απνηέιεζκα ζε θαηαρσξεηή πνπ ήδε πεξηέρεη θάηη ρξήζηκν. Ο compiler ρξεζηκνπνηεί ηνπο θαηαρσξεηέο θαη γηα ην πέξαζκα παξακέηξσλ ζηηο θιήζεηο ζπλαξηήζεσλ, θαη άιιεο θνξέο σο ελδηάκεζε ζέζε απνζήθεπζεο ηεο δηεχζπλζεο κηαο κεηαβιεηήο. Δπεηδή νη δηεπζχλζεηο ζηελ εμσηεξηθή κλήκε είλαη κήθνπο 2 byte ρξεηάδεηαη λα θνξησζνχλ έλα πξνο έλα ηα byte ηεο δηεχζπλζεο πξηλ γίλεη ε αλαδήηεζε. ηνλ 8051 ππάξρνπλ 2 εηδηθνί θαηαρσξεηέο ησλ 16 bit εηδηθά γηα ηνλ ζθνπφ ηεο αλαδήηεζεο κηαο ζέζεο δηεχζπλζεο απφ ηελ εμσηεξηθή κλήκε, θαη ην φλνκα ηνπο είλαη θαηαρωξεηέο δείθηε δηεύζπλζεο. Δπεηδή νη θαηαρσξεηέο πνιιέο θνξέο ζπγθξαηνχλ ρξήζηκα απνηειέζκαηα γηα κηα ζπλάξηεζε, είλαη απαξαίηεην φηαλ γίλεηαη θιήζε κηαο ζπλάξηεζεο, πξηλ ηεο δνζεί ν έιεγρνο, λα απνζεθεπηνχλ ηα πεξηερφκελα ησλ θαηαρσξεηψλ. Σν ξφιν απηφ ηνλ πινπνηεί ε ζηνίβα θιήζεο ζπλαξηήζεσλ. Μεηά ην ηέινο ηεο θαινχκελεο ζπλάξηεζεο αδεηάδεη ε ζηνίβα ηα πεξηερφκελα ηεο πάιη ζηηο ζσζηέο ζέζεηο θαη δίλεηαη ν έιεγρνο πίζσ ζηελ ζπλάξηεζε πνπ έθαλε ηελ θιήζε. Έηζη δελ επεξεάδεηαη θαζφινπ ε θαινχζα ζπλάξηεζε απφ ηελ θιήζε κηαο άιιεο. 13

19 2.1.4 Καηαρσξεηέο Δηδηθώλ Λεηηνπξγηώλ Οη δηεπζχλζεηο RAM 80Ζ-FFH θαηαιακβάλνληαη απφ θάπνηνπο πνιχ ρξήζηκνπο θαηαρσξεηέο, ηνπο θαηαρωξεηέο εηδηθνύ ζθνπνύ ή εηδηθώλ ιεηηνπξγηώλ (Special Function Registers SFR). Ο πιένλ ρξεζηκνπνηνχκελνο SFR είλαη ν ζπζζωξεπηήο (accumulator) Α πνπ έρεη δηεχζπλζε E0H. Μεξηθέο θνξέο, ν ζπζζσξεπηήο Α ζπκβνιίδεηαη θαη κε ACC. Άιινο SFR γεληθήο ρξήζεο είλαη ν θαηαρσξεηήο Β πνπ έρεη δηεχζπλζε F0H. Πνιχ ρξήζηκνο SFR είλαη θαη ν Λέμε Καηάζηαζεο Πξνγξάκκαηνο (Program Status Word PSW) πνπ έρεη δηεχζπλζε D0Ζ. Σα bits απηνχ ηνπ θαηαρσξεηή νλνκάδνληαη ζεκαίεο (flags) θαη, θαηά θαλφλα, δείρλνπλ πάληα θάηη ζρεηηθφ κε ην απνηέιεζκα ηεο εληνιήο πνπ πξφζθαηα εθηειέζηεθε. Σν bit 7 απηνχ (MSB) νλνκάδεηαη θξαηνχκελν (carry) θαη ζπκβνιίδεηαη κε C ή CY. Όηαλ εθηειείηαη κηα εληνιή πξφζζεζεο ή αθαίξεζεο, ην flag C παίξλεη σο ηηκή ηελ ηηκή ηνπ ηειηθνχ θξαηνχκελνπ ή δαλεηθνχ, αληίζηνηρα, πνπ πξνέθπςε απφ ηελ πξάμε ηεο πξφζζεζεο ή ηεο αθαίξεζεο. Σν bit 6 ηνπ PSW νλνκάδεηαη βνεζεηηθφ θξαηνχκελν (auxiliary carry) θαη ζπκβνιίδεηαη κε AC. Όηαλ εθηειείηαη κηα εληνιή πξφζζεζεο, ην ελδηάκεζν θξαηνχκελν πνπ πξνθχπηεη φηαλ ε πξφζζεζε έρεη θζάζεη αθξηβψο ζηε κέζε ηεο (δει. φηαλ έρνπλ πξνζηεζεί νη ρακειήο ηάμεο ηεηξάδεο bits ησλ δχν αξηζκψλ) απνζεθεχεηαη ζην flag AC. Σν ίδην ζπκβαίλεη θαη κε ηελ αθαίξεζε, αθνχ ε αθαίξεζε πινπνηείηαη σο πξφζζεζε ηνπ κεησηένπ κε ην ζπκπιήξσκα σο πξνο 2 ηνπ αθαηξεηένπ. Θεσξψληαο ηελ πξάμε ηεο πξφζζεζεο ζην δεθαεμαδηθφ ζχζηεκα, ην AC παίξλεη ηηκή ηελ ηηκή ηνπ θξαηνχκελνπ πνπ πξνθχπηεη απφ ηελ πξφζζεζε ησλ δχν ρακειήο ηάμεο δεθαεμαδηθψλ ςεθίσλ ησλ δχν αξηζκψλ. To bit 5 ηνπ PSW είλαη βνεζεηηθφ flag, ζπκβνιίδεηαη κε F0, δελ επεξεάδεηαη απφ ηα απνηειέζκαηα ηεο εθηέιεζεο ησλ εληνιψλ ηνπ πξνγξάκκαηνο θαη είλαη γηα ρξήζε απφ ην ρξήζηε. Σα bits 4 θαη 3 ηνπ PSW ζπκβνιίδνληαη κε RS1 θαη RS0, αληίζηνηρα, θαη νη ηηκέο ηνπο θαζνξίδνπλ πνηα νκάδα θαηαρσξεηψλ (Register Bank) είλαη ελεξγφο θάζε θνξά (Register Bank Select). Αλ είλαη RS1RS0=00, ελεξγφο είλαη ε νκάδα θαηαρσξεηψλ 0. Γει. νη εληνιέο πνπ πεξηιακβάλνπλ θάπνηνλ απφ ηνπο θαηαρσξεηέο R0-R7 ζα ρξεζηκνπνηήζνπλ / επεξεάζνπλ ηνλ αληίζηνηρν θαηαρσξεηή ηεο νκάδαο 0 θαη φρη άιινλ. Αλ είλαη RS1RS0=01 ελεξγφο είλαη ε νκάδα θαηαρσξεηψλ 1, αλ είλαη RS1RS0=10 ελεξγφο είλαη ε νκάδα θαηαρσξεηψλ 2 θαη αλ είλαη RS1RS0=11 ελεξγφο είλαη ε νκάδα θαηαρσξεηψλ 3. Σν bit 2 ηνπ PSW νλνκάδεηαη flag ππεξρείιηζεο (overflow flag), ζπκβνιίδεηαη κε OV θαη δείρλεη ππεξρείιηζε ηνπ απνηειέζκαηνο κηαο πξάμεο. Θεσξψληαο φηη ηα ρξεζηκνπνηνχκελα bytes παξηζηάλνπλ πξνζεκαζκέλνπο αξηζκνχο, αλ ην απνηέιεζκα κηαο πξάμεο έρεη ηηκή έμσ απφ ην δηάζηεκα [ 128, +127] ην απνηέιεζκα απηφ έρεη ππεξρεηιίζεη θαη ην flag OV παίξλεη ηηκή 1. Αιιηψο παίξλεη ηηκή 0. 14

20 Σν bit 1 ηνπ PSW δελ πινπνηεί θάπνην flag θαη δελ επεξεάδεηαη απφ ηηο εληνιέο ησλ εθηεινχκελσλ πξνγξακκάησλ. Σέινο, ην bit 0 ηνπ PSW νλνκάδεηαη flag ηζνηηκίαο (parity bit), ζπκβνιίδεηαη κε Ρ θαη παίξλεη πάληα ηέηνηα ηηκή ψζηε ν ζπλνιηθφο αξηζκφο ησλ 1 ηνπ πεξηερνκέλνπ ηνπ ζπζζωξεπηή Α θαη ηνπ Ρ λα είλαη άξηηνο (άξηηα ηζνηηκία). Π. ρ. αλ είλαη Α=ΒΔΖ= ηφηε γίλεηαη Ρ=0, ελψ αλ είλαη Α=C4Ζ= ηφηε γίλεηαη Ρ=1. Απηφ ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα απφ ην πνηα εληνιή εθηειείηαη θάζε θνξά. Οη ηέζζεξηο παξάιιειεο πόξηεο επηθνηλσλίαο ηνπ 8051 κε ηνλ έμσ θφζκν είλαη θη απηέο SFR, ζπκβνιίδνληαη κε Ρ0, Ρ1, Ρ2 θαη Ρ3 θαη έρνπλ δηεπζχλζεηο 80Ζ, 90Ζ, Α0Ζ θαη Β0Ζ, αληίζηνηρα. Οη εμσηεξηθέο κλήκεο RAM ή ROM πνπ κπνξνχλ λα ζπλδεζνχλ κε ηνλ 8051 θζάλνπλ κέρξη 64 kbytes ε θάζε κία. Δπνκέλσο έρνπλ δηεπζχλζεηο ησλ 16 bits (αθνχ είλαη 64k= =2 16 ). Έλαο 16-bit θαηαρσξεηήο πνπ ρξεζηκεχεη γηα λα θξαηά δηεπζχλζεηο εμσηεξηθήο κλήκεο είλαη ν δείθηεο δεδνκέλωλ Data Pointer DPTR. Σα δχν κηζά απηνχ ηνπ θαηαρσξεηή, ην ρακειήο ηάμεο DPL θαη ην ςειήο ηάμεο DPH, είλαη SFR θαη θαηαιακβάλνπλ ηηο δηεπζχλζεηο 82Ζ θαη 83Ζ, αληίζηνηρα. Άιινο ρξήζηκνο θαηαρσξεηήο SFR είλαη ν δείθηεο ζωξνύ (Stack Pointer) πνπ ζπκβνιίδεηαη κε SP θαη έρεη δηεχζπλζε 81Ζ. Μηα κλήκε RAM ή κλήκε ROM δηαγξακκαηηθά παξηζηάλεηαη σο κηα δηαδνρή απφ ζέζεηο απνζήθεπζεο ηνπνζεηεκέλεο ε κηα πάλσ ζηελ άιιε. Πνιιέο θνξέο, ε ζέζε κλήκεο πνπ έρεη δηεχζπλζε 0 ηνπνζεηείηαη ζρεκαηηθά θάησ-θάησ θαη, πξνο ηα πάλσ, κε ηε ζεηξά, ηνπνζεηνχληαη νη ζέζεηο κλήκεο πνπ έρνπλ δηεπζχλζεηο 1, 2, 3 θ.ν.θ. Άιιεο θνξέο πάιη, ε ζέζε κε δηεχζπλζε 0 ηνπνζεηείηαη ζρεκαηηθά πάλσ-πάλσ θαη πξνο ηα θάησ ηνπνζεηνχληαη κε ηε ζεηξά νη ζέζεηο κλήκεο πνπ έρνπλ δηεπζχλζεηο 1, 2, 3 θ.ν.θ. ηνλ 8051 ζεσξείηαη φηη ε εζσηεξηθή κλήκε RAM έρεη θάησ-θάησ ηε ζέζε κε δηεχζπλζε 0=00Ζ θαη πάλσ-πάλσ ηε ζέζε κε δηεχζπλζε 127=7FH. Αληίζεηα, φηαλ ζηελ εζσηεξηθή ή ζηελ εμσηεξηθή κλήκε ROM (κλήκε πξνγξάκκαηνο) απνζεθεχνπκε έλα πξφγξακκα γιψζζαο κεραλήο, ζεσξείηαη φηη απηή έρεη πάλσ-πάλσ ηε δηεχζπλζε 0=0000Ζ θαη πξνο ηα θάησ κε ηε ζεηξά ηηο ππφινηπεο δηεπζχλζεηο. Ο δείθηεο ζσξνχ SP πεξηέρεη έλα byte πνπ ζπληζηά κηα δηεχζπλζε ηεο κλήκεο RAM. Σα δεδνκέλα ηεο κλήκεο RAM απφ ηε δηεχζπλζε 0=00Ζ (πνπ είλαη ν «πάηνο» ηνπ ζσξνχ) κέρξη ηε δηεχζπλζε πνπ είλαη γξακκέλε ζηνλ δείθηε ζσξνχ ζπληζηνχλ ην ζωξό (stack). Ζ δηεχζπλζε πνπ πεξηέρεη ν SP απνηειεί ηε δηεχζπλζε ηεο θνξπθήο ηνπ ζσξνχ. Δληνιέο ρεηξηζκνχ ηνπ ζσξνχ είλαη ε εληνιή απνζήθεπζεο («ζπξσμίκαηνο» PUSH) ελφο byte ζην ζσξφ θαη ε εληνιή αλάγλσζεο («ηξαβήγκαηνο» POP) ελφο byte απφ ην ζσξφ. Έλα byte πνπ ζπξψρλεηαη ζην ζσξφ απνζεθεχεηαη ζηε ζέζε κλήκεο πνπ βξίζθεηαη αθξηβψο πάλσ απφ ηελ θνξπθή ηνπ ζσξνχ, δει. ζηε ζέζε πνπ έρεη ηελ ακέζσο κεγαιχηεξε δηεχζπλζε απφ ηελ θνξπθή ηνπ ζσξνχ, θαη κφλν. 15

21 Με ηελ απνζήθεπζε ελφο byte ζην ζσξφ, απηφο κεγαιψλεη θαηά 1 θαη ην πεξηερφκελν ηνπ SP απμάλεηαη απηφκαηα θαηά 1 γηα λα δείρλεη ηε λέα θνξπθή ηνπ ζσξνχ. Με ηελ εληνιή αλάγλσζεο απφ ην ζσξφ, ην byte πνπ βξίζθεηαη ζηελ θνξπθή ηνπ δηαβάδεηαη. Σφηε ζεσξείηαη φηη, κεηά ηελ εθηέιεζε ηεο εληνιήο αλάγλσζεο απφ ην ζσξφ, ην byte απηφ δελ αλήθεη πιένλ ζην ζσξφ (αλ θαη δελ ζβήλεηαη απφ ηε κλήκε RAM) θαη ην πεξηερφκελν ηνπ SP κεηψλεηαη απηφκαηα θαηά 1 γηα λα δείρλεη ηε λέα θνξπθή ηνπ ζσξνχ. Όηαλ γίλεη επαλεθθίλεζε (RESET) ή φηαλ δνζεί ηάζε ζηνλ 8051, ν SP παίξλεη ηηκή 07Ζ. Οη ζέζεηο κλήκεο πνπ θάπνηα ζηηγκή αλήθνπλ ζην ζσξφ κπνξνχλ λα πξνζπειαζηνχλ θαη κε ηηο εληνιέο γξαθήο ή αλάγλσζεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα φιεο ηηο ζέζεηο ηεο εζσηεξηθήο κλήκεο RAM ηνπ Όκσο ρξεηάδεηαη πξνζνρή κήπσο κε κηα εληνιή γξαθήο αιιάμνπκε, θαηά ιάζνο, έλα δεδνκέλν πνπ ζπξψμακε ζην ζσξφ κε ζθνπφ λα ην αλαζχξνπκε απ απηφλ αξγφηεξα. Σφηε ε εληνιή αλάζπξζεο ζα αλαζχξεη έλα άζρεην δεδνκέλν. Σνπο ππφινηπνπο SFR ηνπ 8051 ηνπο αλαθέξνπκε νλνκαζηηθά θαη κε ιίγα ιφγηα θαζψο δελ έγηλε ηδηαίηεξε ρξήζε ηνπο ζηελ παξνχζα εξγαζία. Απηνί είλαη νη ΗΔ (κε δηεχζπλζε Α8Ζ) θαη ΗΡ (κε δηεχζπλζε Β8Ζ) πνπ έρνπλ λα θάλνπλ κε ηελ ελεξγνπνίεζε (enable) θαη ηελ πξνηεξαηφηεηα (priority) ησλ δηαθνπψλ (interrupts) ηεο εθηέιεζεο ελφο πξνγξάκκαηνο απφ εμσηεξηθά ή εζσηεξηθά ηνπ 8051 αίηηα. O 8051 πεξηέρεη θαη δχν 16-bit κεηξεηέο-ρξνληζηέο (timers), ηνλ Σ0 θαη ηνλ Σ1. Σα ρακειήο θαη ηα ςειήο ηάμεο bytes απηψλ ζπληζηνχλ ηνπο SFR TL0, TL1, TH0 θαη TH1 πνπ έρνπλ δηεπζχλζεηο 8ΑΖ, 8ΒΖ, 8CH θαη 8DH, αληίζηνηρα. ρεηηθνί κε ηνλ πξνγξακκαηηζκφ ηεο ιεηηνπξγίαο ησλ ρξνληζηψλ, αιιά θαη ησλ δηαθνπψλ, είλαη νη SFR TCON (timer control) θαη TMOD (timer mode), κε δηεπζχλζεηο 88Ζ θαη 89Ζ, αληίζηνηρα. Ο 8051 κπνξεί λα αληαιιάμεη δεδνκέλα κε ηνλ έμσ θφζκν παξάιιεια αιιά θαη ζεηξηαθά. ρεηηθνί κε ηε ζεηξηαθή επηθνηλωλία ηνπ 8051 SFR είλαη νη SCON (serial control) θαη SBUF (serial buffer), πνπ έρνπλ δηεπζχλζεηο 98Ζ θαη 99Ζ, αληίζηνηρα. Σέινο, ν SFR PCON (power control), πνπ έρεη δηεχζπλζε 87Ζ, ζρεηίδεηαη κε ηελ φιε ιεηηνπξγία ηνπ 8051 θαη ηελ παξνρή ηζρχνο ζ απηφλ, αιιά θαη κε ηνλ πξνγξακκαηηζκφ ηεο ζεηξηαθήο επηθνηλσλίαο ηνπ 8051 κε ηνλ «έμσ θφζκν». Σν ζρήκα 3 δείρλεη ηνπο SFR θαη ηνλ θαηαρσξεηή θαηάζηαζεο PSW ηνπ ην ζρήκα απηφ νη ζέζεηο κε δηεπζχλζεηο 80Ζ-FFH δελ έρνπλ ζρεδηαζηεί ε κία πάλσ απφ ηελ άιιε ζε κία ζηήιε, αιιά ζε 8 ζηήιεο ησλ 16 ζέζεσλ ε θάζε ζηήιε. Ζ πξψηε νξηδφληηα νθηάδα ζέζεσλ πεξηιακβάλεη ηηο ζέζεηο κε δηεπζχλζεηο απφ 80Ζ κέρξη 87Ζ, ε δεχηεξε νξηδφληηα νθηάδα ζέζεσλ πεξηιακβάλεη ηηο ζέζεηο κε δηεπζχλζεηο απφ 88Ζ κέρξη 8FH, θ.ν.θ. Σν ζχκβνιν θαζελφο απφ ηνπο SFR είλαη γξακκέλν κέζα ζην αληίζηνηρν νξζνγψλην. Σα νξζνγψληα πνπ είλαη θελά αληηζηνηρνχλ ζε δηεπζχλζεηο πνπ δελ πινπνηνχληαη απφ SFR, δει. ζε δηεπζχλζεηο ζέζεσλ απνζήθεπζεο πνπ είλαη «αλχπαξθηεο». 16

22 Σχήμα 2.1 (α) Οι SFR του 8051 και (β) ο καταχωρητήσ PSW. Κιείλνπκε αλαθέξνληαο έλα ζεκειηψδε θαηαρσξεηή ηνπ 8051 (αιιά θαη θάζε επεμεξγαζηή) ηνλ 16-bit κεηξεηή πξνγξάκκαηνο (Program Counter) PC. Απηφο ή ηα δχν κηζά ηνπ, ην ςειήο ηάμεο byte PCH θαη ην ρακειήο ηάμεο byte PCL, δελ έρνπλ δηθέο ηνπο δηεπζχλζεηο ζην ρψξν ησλ SFR ή αιινχ. Ο PC ειέγρεη ηε ξνή ηεο εθηέιεζεο ησλ εληνιψλ ελφο πξνγξάκκαηνο. πγθεθξηκέλα: Δίπακε πξνεγνπκέλσο φηη ηα πξνγξάκκαηα πνπ ηξέρεη ν 8051 είλαη πξνγξάκκαηα ηεο γιψζζαο κεραλήο, γξακκέλα σο δηαδνρή bytes θαη απνζεθεπκέλα ζηε κλήκε ROM, ε νπνία αλαθέξεηαη θαη σο κλήκε πξνγξάκκαηνο (Program Memory) ή κλήκε θψδηθα (Code Memory), εζσηεξηθή ή εμσηεξηθή ηνπ Έλα byte ελφο πξνγξάκκαηνο κπνξεί λα είλαη ν θώδηθαο ιεηηνπξγίαο (operation code opcode) κηαο εληνιήο ή έλα δεδνκέλν ή κηα δηεχζπλζε. Σν δεδνκέλν ή ε δηεχζπλζε απηή νλνκάδεηαη ηειεζηήο (operand) ηεο εληνιήο. Ο θψδηθαο ιεηηνπξγίαο ηεο εληνιήο θαζνξίδεη ην ηη ζα θάλεη ν 8051 γηα λα εθηειέζεη ηελ εληνιή (π. ρ. ζα κεηαθέξεη έλα δεδνκέλν ζηνλ Α, ζα πξνζζέζεη έλα δεδνκέλν ζηνλ Α θ.ιπ.) θαη ν ηειεζηήο πξνζδηνξίδεη ην δεδνκέλν πνπ ζα ρξεζηκνπνηεζεί ζηελ εληνιή. Μηα εληνιή κπνξεί λα κελ έρεη ηειεζηή αιιά έρεη πάληα θψδηθα ιεηηνπξγίαο. Σα bytes ησλ εληνιψλ ελφο πξνγξάκκαηνο απνζεθεχνληαη ζηε κλήκε ROM ην έλα κεηά ην άιιν, ρσξίο θελά κεηαμχ ηνπο, απφ θάπνηα δηεχζπλζε δηθήο καο επηινγήο θαη θάησ (πξνο κεγαιχηεξεο δηεπζχλζεηο). 17

23 H κλήκε ROM έρεη κέγεζνο κέρξη 2 16 =64k (64 kilobytes). Ο PC θξαηάεη δηεπζχλζεηο ηεο κλήκεο RΟΜ θαη γη απηφ είλαη έλαο 16-bit θαηαρσξεηήο. ην μεθίλεκα ηεο εθηέιεζεο ελφο πξνγξάκκαηνο, ν κεηξεηήο πξνγξάκκαηνο PC πξέπεη λα έρεη σο πεξηερφκελν ηε δηεχζπλζε ηνπ πξψηνπ byte ηνπ πξνγξάκκαηνο, πνπ είλαη ν opcode ηεο πξψηεο εληνιήο. Απηφ ην byte αλαθαιείηαη (αληηγξάθεηαη) απφ ηε κλήκε πξνγξάκκαηνο ζηε κνλάδα ειέγρνπ ηνπ Ζ δηαδηθαζία απηή νλνκάδεηαη θχθινο ή θάζε αλάθιεζεο ηεο εληνιήο (fetch phase ή cycle). ηε ζπλέρεηα ν opcode ηεο εληνιήο απνθσδηθνπνηείηαη, δει. αλαγλσξίδεηαη γηα πνηα εληνιή πξφθεηηαη. Ο PC απμάλεη απηφκαηα ην πεξηερφκελφ ηνπ θαηά 1 γηα λα δείμεη ην επφκελν byte ηνπ πξνγξάκκαηνο. Αλ ην πξψην byte είλαη απφ κφλν ηνπ κηα νιφθιεξε εληνιή, ν 8051 αξρίδεη θαη νινθιεξψλεη ηελ εθηέιεζή ηεο (execution phase ή cycle). Αλ δελ είλαη, ν 8051 αλαθαιεί απφ ηε κλήκε πξνγξάκκαηνο θαη ην δεχηεξν ή θαη ην ηξίην byte ηεο εληνιήο, κέρξηο φηνπ νινθιεξσζεί ε αλάθιεζε απφ ηε κλήκε ROM νιφθιεξεο ηεο εληνιήο, θαη κεηά ηελ εθηειεί. Με θάζε αλάθιεζε ελφο byte απφ ηε κλήκε, ν PC απμάλεη ην πεξηερφκελφ ηνπ θαηά 1. Έηζη, θαηά θαη κε ην ηέινο ηεο εθηέιεζεο κηαο εληνιήο, ν PC δείρλεη (πεξηέρεη) ηε δηεχζπλζε ηεο επφκελεο εληνιήο, δει. ηεο εληνιήο πνπ ζα εθηειεζηεί ακέζσο κεηά ηελ ηξέρνπζα. ην ζρήκα πνπ αθνινπζεί θαίλνληαη νη κλήκεο ηνπ Δθηφο απφ ηελ εζσηεξηθή κλήκε RAM πνπ πεξηγξάςακε πξνεγνπκέλσο, κε ηνλ 8051 κπνξεί λα ζπλδεζεί θαη εμσηεξηθή κλήκε RAM κεγέζνπο κέρξη 64k. Δπίζεο, ε εζσηεξηθή κλήκε ROM ηνπ 8051 έρεη κέγεζνο 4k. Με ηνλ 8051 κπνξεί λα ζπλδεζεί θαη εμσηεξηθή κλήκε ROM κεγέζνπο κέρξη 60k. Σχήμα 2.2 Η εςωτερική μνήμη RAM του

24 8051 EXTERNAL 64 k 64 k CODE MEMORY EXTERNAL FFH SPECIAL 255 INTERNAL 4k DATA MEMORY FUNCTION 80H REGISTE 128 7FH RS CODE 127 INTERNAL MEMORY DATA MEMORY 00H Δζσηεξηθή RAM Σχήμα 2.3 Οι μνήμεσ του Δζσηεξηθή θαη εμσηεξηθή ROM Δμσηεξηθή RAM 2.2 Ζ Γιώζζα Assembly Ζ ζπληήξεζε θαη ε βειηίσζε ηνπ θψδηθα ζε γιψζζα assembly είλαη πνιιέο θνξέο πην δχζθνιε απφ φηη αλ γηλφηαλ ζε θάπνηα γιψζζα πςεινχ επηπέδνπ θαη ν ρξφλνο αλάπηπμεο απμάλεηαη. Παξφια απηά ν πξνγξακκαηηζκφο ζηελ εθαξκνγή απηή έγηλε απνθιεηζηηθά ζε γιψζζα assembly. ηελ επηινγή απηή ζπλεηέιεζε ην γεγνλφο φηη ζην κάζεκα κηθξνεπεμεξγαζηψλ, ε δηδαζθαιία γηα ηνλ πξνγξακκαηηζκφ ηνπ 8051 γηλφηαλ κε ρξήζε ηεο assembly θαη φρη κε θάπνηα γιψζζα πςεινχ επηπέδνπ φπσο είλαη ε C, ηελ νπνία έρνπκε δηδαρζεί γηα εθαξκνγέο γεληθνχ ζθνπνχ, αιιά φρη γηα εθαξκνγέο εηδηθνχ ζθνπνχ φπσο ν πξνγξακκαηηζκφο ελφο κηθξνειεγθηή. Έηζη δελ θξίζεθε απαξαίηεηε ε εθ λένπ κάζεζε κίαο γιψζζαο πξνγξακκαηηζκνχ ε νπνία ζα ήηαλ κία ρξνλνβφξα δηαδηθαζία, θαζψο ηα ρξνληθά πεξηζψξηα δελ ην επέηξεπαλ. Δίπακε πξνεγνπκέλσο φηη κηα εληνιή ηεο γιψζζαο κεραλήο ηνπ 8051 γξάθεηαη κε έλα, δχν ή ηξία bytes. Μηα εληνιή κπνξεί λα θάλεη δηάθνξεο ζηνηρεηψδεηο ιεηηνπξγίεο 19

25 ζε δεδνκέλα πνπ βξίζθνληαη ζηε κλήκε RAM, ζε θαηαρσξεηέο ή ζηηο πφξηεο ηνπ Γηα παξάδεηγκα, ππάξρεη εληνιή πνπ κεηαθέξεη (αληηγξάθεη) ζηνλ ζπζζσξεπηή Α ην πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή R0 ηεο επηιεγκέλεο (ή ελεξγνχ) νκάδαο θαηαρσξεηψλ. Απηή ε εληνιή ζηε γιψζζα κεραλήο θσδηθνπνηείηαη κε ην byte Δ8Ζ. Μηα άιιε εληνιή πξνζζέηεη ζηνλ Α ην πεξηερφκελν ηεο ζέζεο κλήκεο RAM πνπ έρεη δηεχζπλζε 29Ζ. Απηή ε εληνιή ζηε γιψζζα κεραλήο γξάθεηαη κε δχν bytes, ηα 25Ζ θαη 29Ζ. Γεδνκέλνπ φηη ε γιψζζα ηνπ 8051 έρεη 255 ηέηνηεο εληνιέο, θαηαιαβαίλεηε πφζν δχζθνιν είλαη λα γξάθνπκε πξνγξάκκαηα γιψζζαο κεραλήο ρξεζηκνπνηψληαο απ επζείαο ηα bytes πνπ θσδηθνπνηνχλ ηηο εληνιέο. Ζ παξαπάλσ δπζθνιία μεπεξάζηεθε κε ην λα ρξεζηκνπνηείηαη γηα θάζε κία εληνιή ηεο γιψζζαο κεραλήο έλα ζπκβνιηθφ φλνκα, πξνεξρφκελν απφ ηελ αγγιηθή γιψζζα. Οη εληνιέο ηνπ 8051 γξακκέλεο κ απηά ηα ζπκβνιηθά νλφκαηα, ζπληζηνχλ ηε ζπκβνιηθή γιψζζα ή γιψζζα assembly ηνπ Δλψ ζηηο γιψζζεο αλσηέξνπ επηπέδνπ (π.ρ. BASIC, C θ.ιπ.) θάζε εληνιή απηήο αληηζηνηρεί ζε αξθεηέο έσο πνιιέο εληνιέο ηεο γιψζζαο κεραλήο, νη εληνιέο ηεο γιψζζαο assembly αληηζηνηρνχλ κία πξνο κία κε ηηο εληνιέο ηεο γιψζζαο κεραλήο. Πξφθεηηαη γηα ηελ ίδηα γιψζζα, αιιά ζε κνξθή πνιχ πην θαηαλνεηή θαη εχρξεζηε απφ ηνλ ρξήζηε. Έηζη, ε εληνιή πνπ κεηαθέξεη ζηνλ Α ην πεξηερφκελν ηνπ R0 γξάθεηαη ζηε γιψζζα assembly σο MOV A,R0. Δπίζεο, ε εληνιή πξφζζεζεο ζηνλ Α ηνπ πεξηερνκέλνπ ηεο ζέζεο κλήκεο πνπ έρεη δηεχζπλζε 29Ζ ζηε γιψζζα assembly έρεη ηε κνξθή ADD A,29H. Ζ επθνιία πνπ καο παξέρεη ε ρξήζε ηεο γιψζζαο assembly είλαη εκθαλήο. Δκείο γξάθνπκε έλα πξφγξακκα ζηε γιψζζα assembly, ρξεζηκνπνηψληαο έλαλ θεηκελνγξάθν, ην δίλνπκε σο είζνδν ζ έλα άιιν έηνηκν πξφγξακκα, ηνλ ζπκβνινκεηαθξαζηή ή assembler, θαη απηφο καο παξέρεη ην ίδην πξφγξακκα κεηαθξαζκέλν ζε γιψζζα κεραλήο. ε κηα πξαθηηθή εθαξκνγή, ην πξφγξακκα κεραλήο ην απνζεθεχνπκε ζηε κλήκε ROM ηνπ 8051 ρξεζηκνπνηψληαο θαηάιιειν πξνγξακκαηηζηή (programmer) γηα ην chip ηνπ Ζ γιώζζα ηνπ Γεληθά Έλα δεδνκέλν, γηα λα ρξεζηκνπνηεζεί απφ κηα εληνιή, πξέπεη λα πξνζδηνξηζηεί. Έλαο ηξφπνο γηα λα πξνζδηνξηζηεί έλα δεδνκέλν είλαη λα δνζεί απηνχζην ην δεδνκέλν, άιινο ηξφπνο είλαη λα δνζεί ε δηεχζπλζε ηεο ζέζεο κλήκεο ζηελ νπνία απηφ είλαη απνζεθεπκέλν θ.ν.θ. ηε γιψζζα ηνπ 8051, έλα δεδνκέλν κπνξεί λα είλαη πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α, πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή Rn, n=0, 1,, 7, πεξηερφκελν κηαο ζέζεο ηεο κλήκεο RAM ή ελφο SFR πνπ έρεη δηεχζπλζε έλαλ 8-bit 20

26 αξηζκφ ή πεξηερφκελν κηαο ζέζεο κλήκεο (αιιά φρη ελφο SFR) ηεο νπνίαο ε δηεχζπλζε είλαη γξακκέλε ζηνλ θαηαρσξεηή Ri, i=0 ή 1. Σέινο, γηα λα δειψζνπκε ζπγθεθξηκέλε ηηκή ελφο δεδνκέλνπ ηε γξάθνπκε κε # κπξνζηά ηεο. ηε γιψζζα assembly κε Α παξηζηάλνπκε ηνλ ζπζζσξεπηή, κε Rn, n=0-7, παξηζηάλνπκε ηνλ ππ αξηζ. n θαηαρσξεηή ηεο επηιεγκέλεο (ελεξγνχ) νκάδαο θαηαρσξεηψλ, κε direct παξηζηάλνπκε κηα 8-bit δηεχζπλζε ηεο εζσηεξηθήο κλήκεο RAM ή ελφο SFR, φπνπ i=0 ή 1, παξηζηάλνπκε ηε ζέζε ηεο εζσηεξηθήο κλήκεο RAM (φρη φκσο ελφο SFR) πνπ έρεη σο δηεχζπλζε ην πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή Ri (θπζηθά ηεο επηιεγκέλεο νκάδαο θαηαρσξεηψλ) θαη κε #data παξηζηάλνπκε κηα 8-bit ζηαζεξά. Αληί γηα ηε δηεχζπλζε ελφο SFR κπνξνχκε λα ρξεζηκνπνηνχκε ην ζπκβνιηθφ φλνκά ηνπ. πγθεληξσηηθά, γηα ηνλ πξνζδηνξηζκφ ελφο δεδνκέλνπ ζηε γιψζζα ηνπ 8051 ρξεζηκνπνηνχληαη νη ηξφπνη Α, Rn, θαη #data. Οη ηξφπνη πξνζδηνξηζκνχ ελφο δεδνκέλνπ ζηνλ 8051 νλνκάδνληαη ηξόπνη δηεπζπλζηνδόηεζεο (addressing modes). Ζ δηεπζπλζηνδφηεζε πνπ ρξεζηκνπνηεί ηνλ Α νλνκάδεηαη δηεπζπλζηνδφηεζε ζπζζωξεπηή, ε δηεπζπλζηνδφηεζε πνπ ρξεζηκνπνηεί ηνπο Rn νλνκάδεηαη δηεπζπλζηνδφηεζε θαηαρωξεηή, ε δηεπζπλζηνδφηεζε πνπ ρξεζηκνπνηεί ηε δηεχζπλζε direct νλνκάδεηαη απ επζείαο δηεπζπλζηνδφηεζε θαη ε νλνκάδεηαη έκκεζε (indirect) δηεπζπλζηνδφηεζε. Σέινο, ε δηεπζπλζηνδφηεζε πνπ ρξεζηκνπνηεί #data νλνκάδεηαη άκεζε (immediate). Οη εληνιέο ηεο γιψζζαο ηνπ 8051 νκαδνπνηνχληαη ζε πέληε νκάδεο νκνεηδψλ εληνιψλ πνπ είλαη: 1) Οη εληνιέο κεηαθίλεζεο δεδνκέλσλ, 2) νη εληνιέο αξηζκεηηθψλ πξάμεσλ, 3) νη εληνιέο ινγηθψλ πξάμεσλ, 4) νη εληνιέο ρεηξηζκνχ bits θαη ινγηθψλ πξάμεσλ κεηαμχ bits θαη 5) νη εληνιέο άικαηνο θαη δηαθιάδσζεο Οκάδα εληνιώλ κεηαθίλεζεο. Οη πεξηζζφηεξεο εληνιέο κεηαθίλεζεο δεδνκέλσλ έρνπλ ηε κνξθή MOV Π,Α. Σν Π θαζνξίδεη ηνλ πξννξηζκφ φπνπ ζα πάεη έλα δεδνκέλν θαη ην Α ηελ αθεηεξία (πεγή) ηνπ δεδνκέλνπ ή ην δεδνκέλν απηφ θαζεαπηφ. Αλάκεζα ζηα Π θαη Α κπνξνχκε, αλ ζέινπκε, εθηφο απφ ην θφκκα λα παξεκβάινπκε θαη έλα ή πεξηζζφηεξα θελά. Οη εληνιέο κεηαθίλεζεο δελ επεξεάδνπλ ηα flags. Αο δνχκε πξψηα ηηο εληνιέο κε ηηο νπνίεο δίλνπκε ζηνλ ζπζζωξεπηή Α λέν πεξηερφκελν. Σν παιηφ πεξηερφκελν ηνπ Α ράλεηαη. Απηέο είλαη νη: MOV A,Rn, n=0-7 MOV A,direct MOV A,@Ri, i=0 ή 1, θαη 21

27 MOV A,#data. Γηα παξάδεηγκα, ε εληνιή MOV A,R3 κεηαθέξεη ζηνλ Α ην πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή R3 ηεο επηιεγκέλεο νκάδαο θαηαρσξεηψλ, ε εληνιή MOV A,27H κεηαθέξεη ζηνλ Α ην πεξηερφκελν ηεο ζέζεο κλήκεο RAM πνπ έρεη δηεχζπλζε 27Ζ, ε εληνιή MOV A,F0Ζ κεηαθέξεη ζηνλ Α ην πεξηερφκελν ηνπ SFR πνπ έρεη δηεχζπλζε F0H, δει. ην πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή Β, θαη ε εληνιή MOV A,#56H δίλεη ζηνλ Α πεξηερφκελν ην byte 56Ζ. Ζ εληνιή MOV A,F0H κπνξεί λα γξαθεί θαη σο MOV A,B. Αλ πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή R1 ηεο επηιεγκέλεο νκάδαο θαηαρσξεηψλ είλαη ην byte 73H, ε εληνιή MOV κεηαθέξεη ζηνλ Α ην πεξηερφκελν ηεο ζέζεο κλήκεο πνπ έρεη δηεχζπλζε 73Ζ. Οη εληνιέο κε ηηο νπνίεο κεηαθέξεηαη πεξηερφκελν ζ έλα θαηαρωξεηή Rn είλαη νη: MOV Rn,A MOV Rn,direct θαη MOV Rn,#data. φιεο απηέο είλαη είλαη n=0-7. Παξαδείγκαηα: MOV R2,A, MOV R2,32H θαη MOV R2,#67H. Παξαηεξήζηε φηη δελ ππάξρεη εληνιή πνπ λα κεηαθέξεη ην πεξηερφκελν ελφο θαηαρσξεηή ζ έλαλ άιινλ, πνπ ζα είρε ηε κνξθή MOV Rn,Rm, νχηε θαη εληνιή MOV Οη εληνιέο κε ηηο νπνίεο κεηαθέξεηαη πεξηερφκελν ζε κηα ζέζε ηεο κλήκεο RAM είλαη: MOV direct,a MOV direct,rn, n=0-7 MOV direct,direct MOV i=0 ή 1, θαη MOV direct,#data. Παξαδείγκαηα: Ζ εληνιή MOV 25H,A κεηαθέξεη ζηε δηεχζπλζε 25Ζ ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α, ε εληνιή MOV 25H,R3 κεηαθέξεη ζηε δηεχζπλζε 25H ην πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή R3, ε εληνιή MOV 25H,37H κεηαθέξεη ζηε δηεχζπλζε 25H ην πεξηερφκελν ηεο δηεχζπλζεο 37H, ε εληνιή MOV κεηαθέξεη ζηε δηεχζπλζε 25H ην πεξηερφκελν ηεο ζέζεο κλήκεο πνπ ε δηεχζπλζή ηεο είλαη γξακκέλε ζηνλ θαηαρσξεηή R0 θαη ε εληνιή ε εληνιή MOV 25H,#37H κεηαθέξεη ζηε δηεχζπλζε 25H ην δεδνκέλν 37H. Δίπακε πξνεγνπκέλσο φηη δελ ππάξρεη εληνιή ηεο κνξθήο MOV Rn,Rm. Γλσξίδνληαο, φκσο, ηελ ελεξγφ νκάδα θαηαρσξεηψλ, γλσξίδνπκε ηε δηεχζπλζε ζηε κλήκε RAM πνπ θαηαιακβάλεη o θαηαρσξεηήο Rn θαη ηε δηεχζπλζε πνπ θαηαιακβάλεη ν θαηαρσξεηήο Rm. Έηζη, κπνξνχκε λα ρξεζηκνπνηήζνπκε ηηο δηεπζχλζεηο απηέο θαη, αληί ηεο αλχπαξθηεο εληνιήο MOV Rn,Rm λα γξάςνπκε ηελ 22

28 εληνιή MOV direct,rm ή ηελ εληνιή MOV Rn,direct ή, αθφκα, θαη ηελ εληνιή MOV direct,direct. Δδψ πξέπεη λα πνχκε φηη γηα ηηο δηεπζχλζεηο 00H-1FH ηεο κλήκεο RAM, πνπ είλαη νη δηεπζχλζεηο ησλ θαηαρσξεηψλ θαη ησλ ηεζζάξσλ νκάδσλ θαηαρσξεηψλ, ε γιψζζα assembly ρξεζηκνπνηεί ζηε δηεπζπλζηνδόηεζε direct ηα αθφινπζα ζπκβνιηθά νλφκαηα: R0-R7 γηα ηηο δηεπζχλζεηο 00H-07H, R0 -R7 γηα ηηο δηεπζχλζεηο 08H-0FH, R0 -R7 γηα ηηο δηεπζχλζεηο 10H-17H θαη R0\-R7\ γηα ηηο δηεπζχλζεηο 18H-1FH. Μάιηζηα, ν assembler πξνηηκά ηα ζπκβνιηθά νλφκαηα αληί γηα ηηο αξηζκεηηθέο δηεπζχλζεηο. Έηζη, ηελ εληνιή MOV 12H,R3 ζα ηελ εκθαλίζεη σο MOV R2,R3. Καηά ηελ εθηέιεζή ηεο ζα πάξεη ην πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή R3 ηεο επηιεγκέλεο νκάδαο θαηαρσξεηψλ θαη ζα ην κεηαθέξεη ζηε ζέζε κλήκεο πνπ έρεη δηεχζπλζε 12H. Δπίζεο, ηελ εληνιή MOV 0AH,1EH ζα ηελ εκθαλίζεη σο MOV R2,R6\. Αλ ε δηεχζπλζε direct αληηζηνηρεί ζε θαηαρσξεηή ηεο νκάδαο θαηαρσξεηψλ 0, ίζσο πξνθχςεη κηα κηθξή αζάθεηα, ε νπνία δηαιεπθαίλεηαη αλ εμεηάζνπκε ηελ εληνιή ζηε γιψζζα κεραλήο. Γηα παξάδεηγκα, κε επηιεγκέλε νκάδα θαηαρσξεηψλ ηελ νκάδα 0, ε κεηαθνξά ηνπ πεξηερνκέλνπ ηεο ζέζεο κλήκεο πνπ έρεη δηεχζπλζε 05H ζηε ζέζε κλήκεο πνπ έρεη δηεχζπλζε 02H πξαγκαηνπνηείηαη κε ηελ εληνιή MOV R2,05H, κε ηελ εληνιή MOV 02H,R5 θαη κε ηελ εληνιή MOV 02,05H. Καη ηηο ηξεηο απηέο εληνιέο ν assembler ηηο εκθαλίδεη σο MOV R2,R5 αλ θαη ε θάζε κία έρεη ηε δηθή ηεο (δηαθνξεηηθή) γξαθή ζε γιψζζα κεραλήο. Δπί πιένλ, νη δχν πξψηεο εληνιέο είλαη ησλ δχν bytes θαη ελφο θχθινπ κεραλήο, ελψ ε ηξίηε είλαη ησλ ηξηψλ bytes θαη δχν θχθισλ κεραλήο. Οη εληνιέο κε ηηο νπνίεο κεηαθέξεηαη πεξηερφκελν ζηε ζέζε κλήκεο ζηελ νπνία δείρλεη ν Ri, i=0 ή 1, είλαη: θαη Παξαδείγκαηα: Ζ εληνιή κεηαθέξεη ζηε δηεχζπλζε πνπ δείρλεη ν R1 (δει. ζηε δηεχζπλζε ε νπνία είλαη γξακκέλε ζηνλ R1) ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α, ε εληνιή κεηαθέξεη ζηε δηεχζπλζε πνπ δείρλεη ν R1 ην πεξηερφκελν ηεο ζέζεο κε δηεχζπλζε 49H θαη ε εληνιή κεηαθέξεη ζηε δηεχζπλζε πνπ δείρλεη ν R1 ην byte 87Ζ. Μηα εληνιή ηεο κνξθήο γίλεηαη δεθηή θαη κεηαθξάδεηαη ζε γιψζζα κεραλήο απφ ηνλ assembler αλ δνζεί ζηε κνξθή Φπζηθά δελ ππάξρεη, σο κε έρνπζα λφεκα, εληνιή πνπ έρεη σο πξννξηζκό #data, φπσο π. ρ. ε MOV #32H,A. Άιιεο εληνιέο κεηαθνξάο δεδνκέλσλ είλαη νη: 23

29 MOV DPTR, #data16, φπνπ #data16 είλαη έλαο 16-bit αξηζκφο. Παξάδεηγκα είλαη ε εληνιή MOV DPTR,#47ΔΑΖ. Σψξα ν DPL παίξλεη ηηκή ΔΑΖ θαη ν DPH παίξλεη ηηκή 47Ζ. Φπζηθά, ε παξνχζα εληνιή ηζνδπλακεί κε ην δεπγάξη εληνιψλ MOV DPL,#EAH θαη MOV DPH,#47H. Οη δχν εληνιέο πνπ αθνινπζνχλ είλαη εληνιέο αλάγλωζεο κλήκεο ROM, εζσηεξηθήο ή εμσηεξηθήο. Ο 8051 δελ κπεξδεχεηαη αλαθνξηθά κε ην γηα πνηα κλήκε πξφθεηηαη, γηαηί άιιεο 16-bit δηεπζχλζεηο έρεη ε εζσηεξηθή κλήκε ROM θαη άιιεο ε εμσηεξηθή. πγθεθξηκέλα, ν 8051 δηαζέηεη ηνλ αθξνδέθηε EA (External Access), ηνλ νπνίν εκείο (ν εμσηεξηθφο θφζκνο) νδεγνχκε ζε ινγηθφ 0 ή ινγηθφ 1. Αλ βάινπκε EA =0, ε εζσηεξηθή κλήκε ROM δελ ρξεζηκνπνηείηαη θαη φιεο νη 16-bit δηεπζχλζεηο απεπζχλνληαη ζηελ εμσηεξηθή κλήκε ROM. Αλ βάινπκε EA =1, νη δηεπζχλζεηο απφ 0000Ζ κέρξη 0FFFH (πιήζνο 4k) απεπζχλνληαη ζηελ εζσηεξηθή κλήκε ROM θαη νη δηεπζχλζεηο απφ 1000Ζ κέρξη FFFFH (πιήζνο 60k) απεπζχλνληαη ζηελ εμσηεξηθή κλήκε ROM. MOVC A,@A+DPTR. Απηή πξνζζέηεη ζην 16-bit ηξέρνλ πεξηερφκελν ηνπ DPTR ην 8-bit πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α θαη ην 16-bit απνηέιεζκα (ην ηειηθφ θξαηνχκελν πνπ πξνθχπηεη απφ ηελ πξφζζεζε A+DPTR αγλνείηαη) ην ρξεζηκνπνηεί σο δηεχζπλζε ηεο κλήκεο ROM. To 8-bit πεξηερφκελν απηήο ηεο δηεχζπλζεο ην κεηαθέξεη ζηνλ ζπζζσξεπηή Α. Σν πεξηερφκελν ηνπ DPTR δελ αιιάδεη. MOVC Α,@A+PC. Κάλεη ηα ίδηα πξάγκαηα κε ηελ πξνεγνχκελε εληνιή, κφλν πνπ αληί γηα ηνλ DPTR ρξεζηκνπνηεί ηνλ κεηξεηή πξνγξάκκαηνο PC. Μάιηζηα, ε ηηκή πνπ έρεη ν PC ηε ζηηγκή ηεο εθηέιεζεο ηεο εληνιήο είλαη ε δηεχζπλζε ζηελ νπνία είλαη απνζεθεπκέλε ε εληνιή MOVC A,@A+PC (απηή είλαη εληνιή ηνπ ελφο byte) απμεκέλε θαηά 1. Ζ αχμεζε ηνπ PC θαηά 1 νθείιεηαη ζηελ αλάθιεζε απηήο ηεο εληνιήο απφ ηε κλήκε ROM. Μεηά ηελ εθηέιεζε ηεο εληνιήο MOVC A,@A+PC ν PC ζα έρεη σο πεξηερφκελν απηήλ ηελ απμεκέλε θαηά 1 ηηκή (ζα δείρλεη ζηελ εληνιή πνπ βξίζθεηαη ακέζσο κεηά ηελ εληνιή MOVC A,@A+PC). Σν ηειηθφ θξαηνχκελν πνπ πξνθχπηεη απφ ηελ πξφζζεζε Α+PC πάιη αγλνείηαη. Οη παξαπάλσ δχν εληνιέο MOVC εμππεξεηνχλ ζηελ αλάγλσζε πηλάθσλ πνπ είλαη απνζεθεπκέλνη ζηε κλήκε ROM. Γελ ππάξρνπλ άιιεο εληνιέο MOVC. Αθνινπζνχλ εληνιέο αλάγλσζεο θαη γξαθήο ζηελ εμσηεξηθή κλήκε RAM. MOVX A,@Ri, i=0 ή 1. Μεηαθέξεη ζηνλ ζπζζσξεπηή Α ην πεξηερφκελν ηεο ζέζεο εμσηεξηθήο κλήκεο RAM πνπ σο ρακειήο ηάμεο byte ηεο δηεχζπλζήο ηεο έρεη ην πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή Ri. Ωο ςειήο ηάμεο byte ηεο δηεχζπλζεο ρξεζηκνπνηείηαη ζπλήζσο ην πεξηερφκελν ηεο πφξηαο Ρ2. (Μπνξεί θαη θακίαο αλ ε ζπλδεδεκέλε κε ηνλ 8051 εμσηεξηθή κλήκε RAM έρεη κέγεζνο κηθξφηεξν ή ίζν απφ 256 bytes). 24

30 MOVX Μεηαθέξεη ζηνλ ζπζζσξεπηή Α ην πεξηερφκελν ηεο ζέζεο εμσηεξηθήο κλήκεο RAM πνπ σο δηεχζπλζε έρεη ην πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή DPTR (ηεο ζέζεο ζηελ νπνία δείρλεη ν DPTR). i=0 ή 1. Μεηαθέξεη ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α ζηε ζέζε εμσηεξηθήο κλήκεο RAM πνπ σο ρακειήο ηάμεο byte ηεο δηεχζπλζήο ηεο έρεη ην πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή Ri θαη σο ςειήο ηάμεο byte ζπλήζσο ην πεξηερφκελν ηεο πφξηαο Ρ2. (Μπνξεί θαη θακίαο αλ ε ζπλδεδεκέλε κε ηνλ 8051 εμσηεξηθή κλήκε RAM έρεη κέγεζνο κηθξφηεξν ή ίζν απφ 256 bytes). Μεηαθέξεη ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α ζηε ζέζε εμσηεξηθήο κλήκεο RAM πνπ έρεη σο δηεχζπλζε ην πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή DPTR. Γελ ππάξρνπλ άιιεο εληνιέο MOVX. Έπνληαη νη δχν εληνιέο ρεηξηζκνύ ηνπ ζωξνύ. PUSH direct. Απνζεθεχεη ζην ζσξφ, αθξηβψο πάλσ απφ ηελ θνξπθή ηνπ (πξνο κεγαιχηεξεο δηεπζχλζεηο), ην πεξηερφκελν ηεο δηεχζπλζεο direct (ζέζε εζσηεξηθήο κλήκεο RAM ή SFR). O δείθηεο ζσξνχ SP απμάλεηαη θαηά 1 γηα λα δείρλεη ηε λέα θνξπθή ηνπ ζσξνχ. Π. ρ. αλ είλαη SP=16H θαη πεξηερφκελν ηεο δηεχζπλζεο 56Ζ ηεο εζσηεξηθήο κλήκεο RAM είλαη ν αξηζκφο 79H, ε εληνιή PUSH 56H απνζεθεχεη ζηε δηεχζπλζε 17H ην byte 79H. Δπίζεο θάλεη ηνλ SP ίζνλ κε 17H. PΟΡ direct. Γηαβάδεη ην δεδνκέλν ηεο θνξπθήο ηνπ ζσξνχ, ζηελ νπνία, θπζηθά, δείρλεη ν SP, θαη ην απνζεθεχεη ζηε δηεχζπλζε direct ηεο εζσηεξηθήο κλήκεο RAM ή SFR. O δείθηεο ζσξνχ SP κεηψλεηαη θαηά 1 γηα λα δείρλεη ηε λέα θνξπθή ηνπ ζσξνχ. Π. ρ. αλ είλαη SP=16H θαη πεξηερφκελν ηεο δηεχζπλζεο 16Ζ ηεο εζσηεξηθήο κλήκεο RAM (θνξπθήο ηνπ ζσξνχ) είλαη ν αξηζκφο 79H, ε εληνιή PΟΡ 56H απνζεθεχεη ζηε δηεχζπλζε 56H ην byte 79H. Δπίζεο θάλεη ηνλ SP ίζνλ κε 15H. Όηαλ ζηηο εληνιέο PUSH θαη ΡΟΡ ρξεζηκνπνηείηαη ν ζπζζσξεπηήο Α, γη απηφλ ζα αλαγξάθεηαη κε ην ζχκβνιν ACC. Γεληθά, ζε δηεπζπλζηνδφηεζε direct γηα ηνλ ζπζζσξεπηή Α ρξεζηκνπνηείηαη ην ζχκβνιν ACC. Μφλν ζηηο εληνιέο πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ξεηά ζηε γξαθή ηνπο ηνλ ζπζζσξεπηή Α (δει. πνπ έρνπλ δηεπζπλζηνδφηεζε ζπζζσξεπηή) ρξεζηκνπνηείηαη γη απηφλ ην ζχκβνιν Α. Δπίζεο, κηα εληνιή PUSH ή ΡΟΡ κηαο ζέζεο κλήκεο πνπ πεξηιακβάλεηαη ζηηο νκάδεο θαηαρσξεηψλ (δηεπζχλζεηο 00H-1FH) ν ζπκβνινκεηαθξαζηήο ηελ εκθαλίδεη σο PUSH ή ΡΟΡ ηνλ Rn, ηνλ Rn, ηνλ Rn ή ηνλ Rn\, αλάινγα κε ηελ νκάδα θαηαρσξεηψλ ζηελ νπνία αλήθεη ε ζέζε κλήκεο. Γελ ππάξρνπλ άιιεο εληνιέο PUSH ή POP. Κιείλνπκε κε ηηο εληνιέο αληαιιαγήο (exchange). XCH A,Rn, n=0-7. Αληαιιάζζεη ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α κε ην πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή Rn. Π. ρ. XCH A,R4. 25

31 XCH A,direct. Αληαιιάζζεη ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α κε ην πεξηερφκελν ηεο δηεχζπλζεο direct. Π. ρ. ε εληνιή XCH A,47H αληαιιάζζεη ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α κε ην πεξηερφκελν ηεο ζέζεο εζσηεξηθήο κλήκεο RAM πνπ έρεη δηεχζπλζε 47H. XCH i=0 ή 1. Αληαιιάζζεη ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α κε ην πεξηερφκελν ηεο δηεχζπλζεο ηεο εζσηεξηθήο κλήκεο RAM (φρη SFR) πνπ είλαη γξακκέλε ζηνλ θαηαρσξεηή Ri (δει. ζηελ νπνία δείρλεη ν Ri). Π. ρ. αλ είλαη R0=78Ζ, ε εληνιή XCH αληαιιάζζεη ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α κε ην πεξηερφκελν ηεο ζέζεο εζσηεξηθήο κλήκεο RAM πνπ έρεη δηεχζπλζε 78H. XCHD i=0 ή 1. Αληαιιάζζεη ηα ηέζζεξα ρακειήο ηάμεο bits ηνπ πεξηερνκέλνπ ηνπ ζπζζσξεπηή Α κε ηα αληίζηνηρα ηέζζεξα ρακειήο ηάμεο bits ηνπ πεξηερνκέλνπ ηεο ζέζεο εζσηεξηθήο κλήκεο RAM ζηελ νπνία δείρλεη ν Ri. Έηζη γίλεηαη αληαιιαγή ησλ ρακειήο ηάμεο δεθαεμαδηθψλ ςεθίσλ (exchange digits) ησλ δχν πεξηερνκέλσλ Οκάδα εληνιώλ αξηζκεηηθώλ πξάμεσλ. Οη πεξηζζφηεξεο εληνιέο αξηζκεηηθψλ πξάμεσλ πξνζζέηνπλ ή αθαηξνχλ έλα byte απφ ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α θαη απνζεθεχνπλ ην απνηέιεζκα ζηνλ Α σο λέν πεξηερφκελν. Πνιιέο απ απηέο επεξεάδνπλ κεξηθά flags. Όηαλ πξνζζέηνπκε δχν bytes, πξνθχπηεη ην 8-bit άζξνηζκα θαη ην θξαηνχκελν εμφδνπ (ηειηθφ θξαηνχκελν) πνπ έρεη ηηκή 0 ή 1. Αλ ηα πξνζηηζέκελα bytes ζεσξνχκε φηη παξηζηάλνπλ κε πξνζεκαζκέλνπο δπαδηθνχο αξηζκνχο (πνπ παίξλνπλ ηηκέο απφ 0 κέρξη 255), ην ηειηθφ απνηέιεζκα παίξλεη ηηκέο απφ 0 κέρξη 510 θαη γξάθεηαη κε 9 bits πνπ είλαη ηα 8 bits ηνπ απνηειέζκαηνο ηεο πξφζζεζεο, ηα νπνία έρνπλ βαξχηεηεο απφ 2 0 κέρξη 2 7, θαη κπξνζηά απ απηά ην θξαηνχκελν εμφδνπ, ην νπνίν έρεη βαξχηεηα 2 8. Σελ πξφζζεζε κπνξνχκε λα ηελ θάλνπκε θαη ζην δεθαεμαδηθφ ζχζηεκα. Ζ πξφζζεζε δχν δεθαεμαδηθψλ ςεθίσλ δίλεη θξαηνχκελν 1 αλ ην απνηέιεζκα ηεο πξφζζεζεο είλαη κεγαιχηεξν ή ίζν απφ 16. Βγάδνληαο κηα δεθαεμάδα απφ ην άζξνηζκα απηφ, κέλεη ην ςεθίν ηνπ αζξνίζκαηνο θαη ε δεθαεμάδα πνπ βγάιακε είλαη ην θξαηνχκελν πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζηε ζπλέρεηα ηεο πξφζζεζεο ή είλαη ην ηειηθφ θξαηνχκελν πνπ πξνθχπηεη απφ ηελ πξφζζεζε. Αο γπξίζνπκε πίζσ ζηηο εληνιέο αξηζκεηηθώλ πξάμεωλ. Σν ξεπεξηφξην ησλ εληνιψλ αξηζκεηηθψλ πξάμεσλ ηνπ 8051 πεξηιακβάλεη ηελ εληνιή ADD A,<byte>, πνπ πξνζζέηεη ην <byte> ζην πεξηερφκελν ηνπ Α θαη απνζεθεχεη ην απνηέιεζκα ζηνλ Α, ηελ εληνιή ΑDDC Α,<byte> (add with carry), πνπ πξνζζέηεη ζην πεξηερφκελν ηνπ Α ην <byte> θαη ηελ ηηκή ηνπ flag C (δει. πνπ εθηειεί ηελ πξάμε Α+<byte>+CY) θαη 26

32 απνζεθεχεη ην απνηέιεζκα ζηνλ Α θαη ηελ εληνιή SUBB A, <byte> (subtract with borrow), πνπ αθαηξεί απφ ην πεξηερφκελν ηνπ Α ην <byte> καδί θαη ηελ ηηκή ηνπ flag C (δει. πνπ εθηειεί ηελ πξάμε A <byte> CY) θαη απνζεθεχεη ην απνηέιεζκα ζηνλ Α. Δπίζεο, πεξηιακβάλεη εληνιέο αχμεζεο θαη κείσζεο θαηά 1 ησλ πεξηερνκέλσλ θάπνησλ θαηαρσξεηψλ ή ζέζεσλ κλήκεο, εληνιή πνιιαπιαζηαζκνχ, εληνιή δηαίξεζεο θαη εληνιή πξνζαξκνγήο ηνπ πεξηερνκέλνπ ηνπ Α ζην δεθαδηθφ ζχζηεκα. Αθνινπζνχλ νη εληνιέο αξηζκεηηθψλ πξάμεσλ αλαιπηηθά. Οη εληνιέο ADD είλαη: ADD A,Rn, n=0-7 ADD A,direct ADD A,@Ri, i=0 ή 1, θαη ADD A,#data. Δλεκεξψλνπλ φιεο ηα flags C, AC θαη OV. Οη εληνιέο ADDC είλαη: ADDC A,Rn, n=0-7 ADDC A,direct ADDC A,@Ri, i=0 ή 1, θαη ADDC A,#data. Δλεκεξψλνπλ φιεο ηα flags C, AC θαη OV. Οη εληνιέο SUBB είλαη: SUBB A,Rn, n=0-7 SUBB A,direct SUBB A,@Ri, i=0 ή 1, θαη SUBB A,#data. Δλεκεξψλνπλ επίζεο φιεο ηα flags C, AC θαη OV. Οη εληνιέο αχμεζεο θαηά 1 ΗΝC (increment) είλαη: INC A INC Rn, n=0-7 INC direct θαη i=0 ή 1. Κάλνπλ ηα πξνθαλή αιιά δελ ελεκεξψλνπλ θαλέλα flag. Οη εληνιέο κείσζεο θαηά 1 DEC (decrement) είλαη: DEC A DEC Rn, n=0-7 DEC direct θαη i=0 ή 1. 27

33 Κάλνπλ ηα πξνθαλή αιιά δελ ελεκεξψλνπλ θαλέλα flag. Τπάξρεη θαη ε εληνιή INC DPTR πνπ απμάλεη θαηά 1 ην πεξηερφκελν ηνπ Data Pointer θαη δελ ελεκεξψλεη θαλέλα flag. Γελ ππάξρεη εληνιή DEC DPTR. Ζ εληνιή MUL AB (multiply) πνιιαπιαζηάδεη ηα πεξηερφκελα ησλ θαηαρσξεηψλ Α θαη Β, ζεσξνχκελα σο κε πξνζεκαζκέλα, θαη απνζεθεχεη ζηνλ Α ην ρακειήο ηάμεο 8-bit κέξνο ηνπ 16-bit απνηειέζκαηνο θαη ζηνλ Β ην ςειήο ηάμεο 8-bit κέξνο ηνπ 16- bit απνηειέζκαηνο. Γίλεη ζην flag C ηηκή 0. Δπίζεο, δίλεη ζην flag OV ηηκή 1 φηαλ ην ζεκαληηθήο ηάμεο ηκήκα ηνπ απνηειέζκαηνο πνπ απνζεθεχεηαη ζηνλ Β είλαη δηάθνξν ηνπ 0. Αλ βγεη Β=0 έρνπκε OV=0. Ζ εληνιή DIV AB (divide) δηαηξεί ην 8-bit πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή Α κε ην 8-bit πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή Β, ζεσξνχκελα σο κε πξνζεκαζκέλα, θαη απνζεθεχεη ζηνλ Α ην πειίθν θαη ζην Β ην ππφινηπν ηεο αθέξαηεο δηαίξεζεο. Κάλεη 0 ην flag C θαη δίλεη ζην flag OV ηηκή 1 φηαλ επηρεηξείηαη δηαίξεζε κε ην 0, δει. φηαλ πξηλ ηελ εθηέιεζε ηεο εληνιήο είλαη Β=0. απηήλ ηελ πεξίπησζε, ηα πεξηερφκελα ησλ Α θαη Β δελ αιιάδνπλ κε ηελ εθηέιεζε ηεο εληνιήο DIV AB. Σέινο, ε εληνιή DA A (decimal adjust A) δίλεη ζην πεξηερφκελν ηνπ Α κνξθή παξάζηαζεο ζην δεθαδηθφ ζχζηεκα (ζηνλ θψδηθα BCD) χζηεξα απφ κηα πξφζζεζε κεηαμχ αξηζκψλ γξακκέλσλ ζηνλ θψδηθα BCD. H εληνιή απηή επεξεάδεη κφλν ην flag C. Δληνιή SJMP rel (Short Jump relative). Δδψ rel είλαη έλα byte πνπ, ζεσξνχκελν σο πξνζεκαζκέλνο αξηζκφο, πξνζηίζεηαη ζηε δηεχζπλζε πνπ θαηαιακβάλεη ε ακέζσο κεηά ηελ παξνχζα εληνιή ηνπ πξνγξάκκαηφο καο. Πξνθχπηεη κηα λέα δηεχζπλζε ηεο κλήκεο ROM, ζηελ νπνία ην πξφγξακκά καο θάλεη άικα (ηελ ηνπνζεηεί σο λέν πεξηερφκελν ζηνλ κεηξεηή πξνγξάκκαηνο PC) θαη ε εθηέιεζε ηνπ πξνγξάκκαηφο καο ζπλερίδεηαη απφ ηε δηεχζπλζε απηή θαη θάησ. Άικα κπνξεί λα γίλεη πξνο ηα κπξνο ή πξνο ηα πίζσ, αλάινγα κε ην πξφζεκν ηνπ byte rel. Ζ εληνιή SJMP $ δειψλεη άικα ζηε ζέζε ηεο ίδηαο εληνιήο, δει. ιεηηνπξγεί σο εηθνληθφ ζηακάηεκα ηνπ πξνγξάκκαηνο (εληνιή STOP). Δληνιή JC rel (Jump if Carry relative). Δίλαη θη απηή εληνιή άικαηνο, αιιά ππφ ζπλζήθε. Ζ δηεχζπλζε-ζηφρνο ηνπ άικαηνο πξνθχπηεη φπσο ζηελ πξνεγνχκελε εληνιή SJMP rel, αιιά ην άικα πξαγκαηνπνηείηαη κφλν αλ ην flag C έρεη ηηκή 1. Αλ έρεη ηηκή 0, ην πξφγξακκα ζπλερίδεηαη κε ηελ ακέζσο παξαθάησ (επφκελε) εληνιή. Δληνιή JΝC rel (Jump if Not Carry relative). Δίλαη φπσο ε JC rel, αιιά ην άικα πξαγκαηνπνηείηαη αλ ην flag C έρεη ηηκή 0. Γελ πξαγκαηνπνηείηαη αλ έρεη ηηκή 1. Δληνιή JΕ rel (Jump if Zero relative). Δίλαη εληνιή άικαηνο ππφ ζπλζήθε κεδεληθνχ πεξηερνκέλνπ ηνπ ζπζζσξεπηή Α. Γει. πξαγκαηνπνηείηαη άικα αλ είλαη Α=0. Ζ δηεχζπλζε-ζηφρνο ηνπ άικαηνο πξνθχπηεη φπσο ζηηο πξνεγνχκελεο ηξεηο εληνιέο. 28

34 Δληνιή JΝΕ rel (Jump if Not Zero relative). Δίλαη ε αληίζεηε ηεο πξνεγνχκελεο εληνιήο άικαηνο ππφ ζπλζήθε. Πξαγκαηνπνηείηαη άικα αλ είλαη Α 0. Δληνιή DJNZ Rn,rel (Decrement and Jump if Not Zero relative). Σν πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή Rn (θπζηθά ηεο επηιεγκέλεο απφ ηα flags RS1 θαη RS0 νκάδαο θαηαρσξεηψλ) κεηψλεηαη θαηά 1 θαη, αλ ην λέν πεξηερφκελν είλαη δηάθνξν ηνπ 0, γίλεηαη άικα θαηά rel ζέζεηο απφ ηε ζέζε ηεο εληνιήο πνπ βξίζθεηαη ακέζσο κεηά ηελ παξνχζα εληνιή άικαηνο. Αλ, κε ηε κείσζε θαηά 1, γίλεη Rn=0, ην πξφγξακκα ζπλερίδεηαη κε ηελ ακέζσο παξαθάησ (επφκελε) εληνιή. Δληνιή DJNZ direct,rel. Λεηηνπξγεί φπσο ε πξνεγνχκελε εληνιή, κε ηε δηαθνξά φηη ηψξα κεηψλεηαη θαηά 1 ην πεξηερφκελν ηεο δηεχζπλζεο direct ηεο κλήκεο RAM Οκάδα εληνιώλ ινγηθώλ πξάμεσλ Ο 8051 δηαζέηεη εληνιέο πνπ θάλνπλ bit πξνο bit ηηο ινγηθέο πξάμεηο AND, OR θαη XOR κεηαμχ δχν 8-bit αξηζκψλ. Αο δνχκε ηψξα ηηο εληνιέο. Οη εληνιέο ANL A,Rn, n=0-7 AΝL A,direct ANL A,@Ri, i=0 ή 1 θαη ANL A,#data θάλνπλ ινγηθφ AND (And Logical) αλάκεζα ζην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α θαη ζην byte πνπ πξνζδηνξίδεη ην δεχηεξν κέξνο ηεο εληνιήο θαη απνζεθεχνπλ ην απνηέιεζκα ζηνλ Α. Π. ρ. κε Α=49Ζ= ε εληνιή ANL A,#F3H θάλεη ινγηθφ AND bit πξνο bit κεηαμχ ησλ bytes θαη F3H= θαη ην πξνθχπηνλ απνηέιεζκα ην απνζεθεχεη ζηνλ Α. Τπάξρνπλ θαη νη εληνιέο ANL direct,a θαη ANL direct,#data πνπ απνζεθεχνπλ ην απνηέιεζκα ηεο ινγηθήο πξάμεο AND κεηαμχ ησλ πξνθαλψλ bytes ην ζηε ζέζε κλήκεο direct. Οη εληνιέο ORL A,Rn, n=0-7 29

35 ORL A,direct ORL i=0 ή 1 ORL A,#data ΟRL direct,a θαη ΟRL direct,#data ιεηηνπξγνχλ φπσο νη αληίζηνηρεο εληνιέο ANL, κφλν πνπ εθηεινχλ ινγηθφ OR κεηαμχ ησλ δχν bytes. Οη εληνιέο XRL A,Rn, n=0-7 XRL A,direct XRL A,@Ri, i=0 ή 1 XRL A,#data XRL direct,a θαη XRL direct,#data ιεηηνπξγνχλ φπσο νη αληίζηνηρεο εληνιέο ANL ή ΟR, κφλν πνπ εθηεινχλ ινγηθφ XOR κεηαμχ ησλ δχν bytes. H εληνιή ANL είλαη ρξήζηκε γηα ηνλ επηιεθηηθό κεδεληζκό θάπνησλ bits ηνπ πεξηερνκέλνπ ηνπ ζπζζσξεπηή Α ή κηαο ζέζεο κλήκεο. Με βάζε ηηο ηαπηφηεηεο πνπ πξναλαθέξακε, ε εληνιή ANL A,#data κεδελίδεη ηα bits ηνπ Α ζηηο ζέζεηο πνπ ην #data έρεη κεδεληθά θαη αθήλεη άζηθηα ηα ππφινηπα bits. Έηζη, ε εληνιή ANL A,#F0Ζ κεδελίδεη ηα ηέζζεξα ρακειήο ηάμεο bits ηνπ Α θαη αθήλεη άζηθηα ηα ηέζζεξα ςειήο ηάμεο bits απηνχ. Ζ εληνιή CLR A (Clear A) κεδελίδεη ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α. Ζ εληνιή CPL A (Complement A) αλαζηξέθεη ηα bits ηνπ Α, ήηνη ηνπνζεηεί ζηνλ Α ην ζπκπιήξσκα σο πξνο 1 ηνπ πεξηερνκέλνπ ηνπ. Ζ εληνιή RL A (Rotate Left A) πεξηζηξέθεη πξνο ηα αξηζηεξά ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α. Όια ηα bits ηνπ Α πάλε ην θαζέλα κηα ζέζε αξηζηεξά θαη ην MSB πάεη ζηε ζέζε ηνπ LSB. Ζ εληνιή RR A πεξηζηξέθεη πξνο ηα δεμηά ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α. Όια ηα bits ηνπ Α πάλε ην θαζέλα κηα ζέζε δεμηά θαη ην LSB πάεη ζηε ζέζε ηνπ MSB. Ζ εληνιή RLC A (Rotate Left through flag Carry A) πεξηζηξέθεη πξνο ηα αξηζηεξά ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α κέζσ ηνπ flag C. Όια ηα bits ηνπ Α πάλε ην θαζέλα κηα ζέζε αξηζηεξά, ην MSB πάεη ζην flag C θαη ην flag C (ε παιηά ηηκή ηνπ θπζηθά) πάεη ζην LSB. Μ άιια ιφγηα, ην 8-bit πεξηερφκελν ηνπ Α καδί κε ην flag C ζρεκαηίδνπλ κηα θιεηζηή αιπζίδα κε 9 θξίθνπο (ηα bits) θαη απηή ε αιπζίδα πεξηζηξέθεηαη φιε καδί κηα ζέζε πξνο ηα αξηζηεξά. 30

36 Ζ εληνιή RRC A (Rotate Right through flag Carry A) πεξηζηξέθεη πξνο ηα δεμηά ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α κέζσ ηνπ flag C. Όια ηα bits ηνπ Α πάλε ην θαζέλα κηα ζέζε δεμηά, ην LSB πάεη ζην flag C θαη ην flag C (ε παιηά ηηκή ηνπ θπζηθά) πάεη ζην MSB. Σειεηψλνπκε κε ηελ εληνιή SWAP A πνπ αληαιιάζζεη (swaps) ηα δχν κηζά (ηα δχν nibbles), δει. ηηο δχν 4-bit νκάδεο bits, ηνπ πεξηερνκέλνπ ηνπ ζπζζσξεπηή Α κεηαμχ ηνπο. Π. ρ. αλ είλαη Α=5FH, κεηά ηελ εληνιή SWAP Α γίλεηαη Α=F5H. Οη εληνιέο απφ ηελ CLR A κέρξη θαη ηελ SWAP A αλαθέξνληαη θαη ηζρχνπλ κόλν γηα ηνλ ζπζζσξεπηή Α Δληνιέο set θαη κεδεληζκνύ bits H εληνιή CLR C κεδελίδεη ην flag C. H εληνιή CLR bit κεδελίδεη ην bit πνπ πξνζδηνξίδεη ε δηεχζπλζε bit. H εληνιή SETB C (Set bit) θάλεη 1 ην flag C. H εληνιή SETB bit θάλεη 1 ην bit πνπ πξνζδηνξίδεη ε δηεχζπλζε bit. H εληνιή CPL C αλαζηξέθεη ην flag C. H εληνιή CΡL bit αλαζηξέθεη ην bit πνπ πξνζδηνξίδεη ε δηεχζπλζε bit. Οη εληνιέο CLR bit, SETB bit θαη CPL bit είλαη εληνιέο ησλ δχν bytes, ζε αληίζεζε κε ηηο εληνιέο CLR C, SETB C θαη CPL C πνπ είλαη εληνιέο ηνπ ελφο byte Οκάδα εληνιώλ άικαηνο θαη δηαθιάδσζεο a) Εληνιέο άικαηνο βαζηζκέλεο ζε bits H εληνιή JC rel θάλεη άικα θαηά rel ζέζεηο (απφ ηελ επφκελε ηεο παξνχζαο εληνιή ηνπ πξνγξάκκαηνο) αλ ην flag C είλαη 1. H εληνιή JΝC rel θάλεη άικα θαηά rel ζέζεηο (απφ ηελ επφκελε ηεο παξνχζαο εληνιήο ηνπ πξνγξάκκαηνο) αλ ην flag C είλαη 0. β) Εληνιέο άικαηνο ρωξίο ζπλζήθε 31

37 Με ηηο εληνιέο απηέο πάκε απφ έλα ζεκείν ελφο πξνγξάκκαηνο ζε έλα άιιν ρσξίο ζπλζήθε θαη ρσξίο «ππνρξέσζε» επηζηξνθήο. To πξφγξακκα ζπλερίδεη ηελ εθηέιεζή ηνπ απφ θεη θαη θάησ. Οη εληνιέο απηέο είλαη: SJMP rel AJMP addr11 LJMP addr16 ην «βειελεθέο» ηνπ άικαηνο είλαη κέρξη 2 11 =2k ζέζεηο πξνο ηα κπξνο ή πξνο ηα πίζσ απφ ηε δηεχζπλζε κλήκεο ζηελ νπνία είλαη απνζεθεπκέλε ε επφκελε ηεο AJMP addr11 εληνιή. ηελ ηέηαξηε εληνιή ε δηεχζπλζε-ζηφρνο ηνπ άικαηνο ππνινγίδεηαη πξνζζέηνληαο ζην 16-bit πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή DPTR ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α. To ηειηθφ θξαηνχκελν πνπ πξνθχπηεη απφ ηελ πξφζζεζε Α+DPTR αγλνείηαη. γ) Εληνιέο άικαηνο κε ζπλζήθε Δίλαη νη εληνιέο: JΕ rel JΝΕ rel DJNZ Rn,rel θαη DJNZ direct,rel. δ) Εληνιέο ζύγθξηζεο θαη άικαηνο Δίλαη νη εληνιέο: CJNE A,direct,rel CJΝE A,#data,rel CJNE Rn,#data,rel θαη i=0 ή 1. Σν φλνκα ησλ εληνιψλ απηψλ πξνέξρεηαη απφ ηηο αγγιηθέο ιέμεηο Compare and Jump if Not Equal. Ζ πξψηε ζπγθξίλεη ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α κε ην πεξηερφκελν ηεο 8-bit δηεχζπλζεο direct κηαο ζέζεο ηεο κλήκεο RAM ή ελφο SFR θαη, αλ ηα βξεη άληζα κεηαμχ ηνπο, θάλεη άικα θαηά rel (πξνζεκαζκέλνο αξηζκφο) ζέζεηο απφ ην ηξέρνλ πεξηερφκελν ηνπ PC, ην νπνίν είλαη ε δηεχζπλζε ηεο εληνιήο πνπ είλαη γξακκέλε ακέζσο κεηά ηελ εληνιή CJNE. Δίλαη πξνθαλέο ηη θάλνπλ θαη νη ππφινηπεο εληνιέο CJNE. Μάιηζηα, θαη νη ηέζζεξηο εληνιέο ελεκεξψλνπλ ην flag C σο εμήο: Αλ ην πξψην απφ ηα δχν ζπγθξηλφκελα bytes είλαη κεγαιχηεξν ή ίζν απφ ην δεχηεξν, ην flag C γίλεηαη 0, δηαθνξεηηθά γίλεηαη 1. ε) Εληνιέο θιήζεο ξνπηηλώλ Ρνπηίλα ή ππνξνπηίλα είλαη έλα θνκκάηη πξνγξάκκαηνο, απνζεθεπκέλν θάπνπ ζηε κλήκε ROM, πνπ θάλεη κηα ζπγθεθξηκέλε δνπιεηά, π. ρ. πξνθαιεί θαζπζηέξεζε, ιχλεη κηα εμίζσζε, θ.ιπ. Ζ ξνπηίλα θαιείηαη απφ έλα άιιν πξφγξακκα (αο ην πνχκε 32

38 θπξίσο πξφγξακκα) γηα λα εθηειέζεη ηε δνπιεηά ηεο θαη, φηαλ ηειεηψζεη, ζπλερίδεηαη ε εθηέιεζε ηνπ θπξίσο πξνγξάκκαηνο απφ ηελ εληνιή πνπ βξίζθεηαη ακέζσο κεηά ηελ εληνιή θιήζεο ηεο ξνπηίλαο. ηε γιψζζα κεραλήο ε ξνπηίλα θαιείηαη κε ηε δηεχζπλζε ηεο πξψηεο εληνιήο ηεο. Όκσο, ζηε ζπκβνιηθή γιψζζα κπνξνχκε λα ρξεζηκνπνηήζνπκε εηηθέηα ζηελ πξψηε εληνιή ηεο ξνπηίλαο θαη λα ηελ θαιέζνπκε κε ην φλνκα ηεο εηηθέηαο ηεο. Οη εληνιέο θιήζεο κηαο ξνπηίλαο είλαη: ACALL addr11 (Absolute Call) θαη LCALL addr16 (Long Call). Δίλαη αληίζηνηρεο κε ηηο εληνιέο AJMP addr11 θαη LJMP addr16 Όηαλ ηειεηψζεη ε εθηέιεζε κηαο ξνπηίλαο πξέπεη λα γίλεη επηζηξνθή ζην θπξίσο πξφγξακκα. Απηφ ην θάλνπλ νη εληνιέο RET (Return) θαη RETI (Return from Interrupt). H πξψηε εληνιή επηζηξνθήο ρξεζηκνπνηείηαη ζηηο ξνπηίλεο πνπ θαινχληαη απφ ην πξφγξακκά καο κε ηηο εληνιέο θιήζεο ACALL θαη LCALL θαη ε δεχηεξε ζηηο ξνπηίλεο εμππεξέηεζεο δηαθνπψλ, δειαδή ζηηο ξνπηίλεο πνπ ε θιήζε ηνπο πξνθαιείηαη «απξφζκελα» απφ δηάθνξα αίηηα, εμσηεξηθά ή εζσηεξηθά ηνπ 8051, πνπ νλνκάδνληαη ζήκαηα δηαθνπήο. Με ηελ θιήζε κηαο ξνπηίλαο, ν 8051 απνζεθεχεη απηφκαηα ζην ζσξφ, γηα λα ηα «ζπκάηαη», ηα δχν bytes ηεο δηεχζπλζεο ηεο εληνιήο πνπ βξίζθεηαη ακέζσο κεηά ηελ εληνιή θιήζεο ηεο ξνπηίλαο. Απηή είλαη θαη ε εληνιή ζηε νπνία πξέπεη ην πξφγξακκα λα επηζηξέςεη φηαλ νινθιεξσζεί ε εθηέιεζε ηεο ξνπηίλαο. Σν ηξέρνλ πεξηερφκελν ηνπ κεηξεηή πξνγξάκκαηνο PC είλαη αθξηβψο ε δηεχζπλζε επηζηξνθήο δηφηη, κε ηε ζηαδηαθή αλάθιεζε ηεο εληνιήο...call απφ ηε κλήκε ROM, o κεηξεηήο πξνγξάκκαηνο έρεη απμήζεη δηαδνρηθά ην πεξηερφκελφ ηνπ θαη ηψξα δείρλεη ην πξψην byte ηεο ακέζσο επφκελεο εληνιήο. Έηζη, ν 8051, ζπξψρλνληαο ζην ζσξφ ηα δχν bytes ηνπ πεξηερνκέλνπ ηνπ PC, ζπξψρλεη ζην ζσξφ ηα δχν bytes ηεο δηεχζπλζεο επηζηξνθήο απφ ηε ξνπηίλα. Όηαλ ν 8051 θζάζεη ζηελ εληνιή REΣ ηεο ξνπηίλαο, ηξαβάεη απφ ην ζσξφ ηα δχν bytes ηεο δηεχζπλζεο πνπ έζπξσμε ζ απηφλ πξηλ θάλεη ην άικα θαη ηα ηνπνζεηεί ζηνλ κεηξεηή πξνγξάκκαηνο PC, εμαζθαιίδνληαο έηζη ηε ζσζηή επηζηξνθή ζην θπξίσο πξφγξακκα H εληνιή NOP Γελ θάλεη ηίπνηα. Δμ άιινπ ην δείρλεη θαη ην φλνκά ηεο πνπ πξνέξρεηαη απφ ηηο ιέμεηο No operation. Απιψο, ν κεηξεηήο πξνγξάκκαηνο PC απμάλεηαη θαηά 1 θαη 33

39 πεξλάεη ν ρξφλνο πνπ ρξεηάδεηαη ε εληνιή γηα λα εθηειεζηεί. Δίλαη ρξήζηκε ζην γξάςηκν ξνπηηλψλ θαζπζηέξεζεο 34

40 Κεθάιαην 3 Ζ LCD νζόλε 3.1 Δηζαγσγή Σα πεξηζζφηεξα πξνγξάκκαηα πνπ δεκηνπξγνχκε κε ηνλ 8051 απαηηνχλ θάπνηα κνξθή απεηθφληζεο. Ο πην θνηλφο ηξφπνο γηα λα επηηεπρζεί απηφ είλαη κε ηελ LCD (Liquid Crystal Display) νζφλε. Σα LCD έρνπλ γίλεη έλαο θηελφο θαη εχθνινο ηξφπνο γηα ηελ απεηθφληζε θεηκέλσλ ζε έλα ελζσκαησκέλν ζχζηεκα πνπ ζπλήζσο απαηηεί ηελ απεηθφληζε 16 έσο 20 ραξαθηήξσλ, απφ 1 έσο 4 γξακκέο. Ζ Οζφλε πγξψλ θξπζηάιισλ ρξεζηκνπνηείηαη ζην ζχζηεκα καο γηα ηελ απεηθφληζε ηνπ πξνεηδνπνηεηηθνχ κελχκαηνο ζε πεξίπησζε χπαξμεο παγεηνχ ζην νδφζηξσκα, θαζψο επίζεο γηα ηελ ελεκέξσζε ησλ νδεγψλ ζρεηηθά κε ηελ ζεξκνθξαζία ηνπ νδνζηξψκαηνο θαζψο θαη ηεο αηκνζθαηξηθή ζεξκνθξαζίαο θαη πγξαζίαο. 3.2 Οη ιεηηνπξγίεο ησλ pin ηεο LCD νζόλεο Pin number Symbol Level I/O Function 1 Vss - - Γείσζε (GND) 2 Vcc - - Σξνθνδνζία (+5V) 3 Vo - - Ρχζκηζε Αληίζεζεο 4 RS 0/1 I 5 R/W 0/1 I 0 = Δίζνδνο εληνιήο 1 = Δίζνδνο δεδνκέλσλ 0 = Δγγξαθή ζηελ LCD 1 = Αλάγλσζε απφ ηελ LCD 6 E 1, 1->0 I ήκα ελεξγνπνίεζεο 7 DB0 0/1 I/O Data bus line 0 (LSB) 8 DB1 0/1 I/O Data bus line 1 9 DB2 0/1 I/O Data bus line 2 10 DB3 0/1 I/O Data bus line 3 11 DB4 0/1 I/O Data bus line 4 12 DB5 0/1 I/O Data bus line 5 13 DB6 0/1 I/O Data bus line 6 14 DB7 0/1 I/O Data bus line 7 (MSB) Πίνακας 3.1 Ανάθεςη των pin 35

41 Ο έιεγρνο ησλ ζεκάησλ ησλ pin RS, R/W, E θαη DB0 έσο DB7 γίλεηαη απφ θάπνηα πφξηα ηνπ κηθξνειεγθηή. Γηα λα γξάςνπκε byte δεδνκέλσλ θαη εληνιψλ ζηελ LCD ή γηα λα δηαβάζνπκε δεδνκέλα απφ ηελ LCD πξέπεη λα αθνινπζεζνχλ νη ζπγθεθξηκέλεο δηαδηθαζίεο: Γηαδηθαζία Γξαςίκαηνο 1. Θέηνπκε 0 ή 1 ην pin RS αλάινγα κε ην πνηνο θαηαρσξεηεο ζέινπκε λα γξαθηεί. 2. Θέηνπκε 0 ην pin R/W. 3. Γηαβηβάδνπκε ηα δεδνκέλα ζην δίαπιν δεδνκέλσλ. 4. Θέηνπκε 1 ην pin E γηα λα ελεξγνπνηήζνπκε ηελ νζφλε. (Σα δεδνκέλα απφ ηνλ δίαπιν δεδνκέλσλ είλαη θνξησκέλα ζηνλ θαηαρσξεηή πνπ επηιέμακε) 5. Θέηνπκε 0 ην pin E γηα λα απελεξγνπνηήζνπκε ηελ νζφλε Γηαδηθαζία Αλάγλσζεο 1. Θέηνπκε 0 ή 1 ην pin RS αλάινγα κε ην πνηνο θαηαρσξεηεο ζέινπκε λα αλαγλσζηεί. 2. Θέηνπκε 1 ην pin R/W. 3. Θέηνπκε 1 ην pin E γηα λα ελεξγνπνηήζνπκε ηελ νζφλε. (Σα δεδνκέλα απφ ηνλ θαηαρσξεηή πνπ επηιέμακε θνξηψλνληαη ζην δίαπιν). 4. Αλάγλσζε ησλ δεδνκέλσλ. 5. Θέηνπκε 0 ην pin E γηα λα απελεξγνπνηήζνπκε ηελ νζφλε. 3.3 Πεξηγξαθή ιεηηνπξγίαο Registers Ζ LCD έρεη δχν 8-bit registers, έλα register εληνιψλ (IR) θαη έλαλ register δεδνκέλσλ (DR). Ο (IR) απνζεθεχεη ηνπο θψδηθεο ησλ εληνιψλ. Ο (DR) απνζεθεχεη πξνζσξηλά ηα δεδνκέλα πνπ γξάθνληαη ζηε DDRAM ή ηελ CGRAM θαη απνζεθεχεη 36

42 πξνζσξηλά ηα ζηνηρεία πνπ δηαβάδνληαη απφ ηελ DDRAM ή ηελ CGRAM. Γεδνκέλα πνπ έρνπλ εγγξαθεί ζην DR εγγξάθνληαη απηφκαηα ζηε DDRAM ή ηελ CGRAM απφ κηα εζσηεξηθή ιεηηνπξγία. Απηνί νη δχν θαηαρσξεηέο κπνξνχλ λα επηιερηνχλ απφ ην pin RS (Register Selection). (Γείηε ηνλ πίλαθα 3.2). Τπάξρνπλ δχν πνιχ ζεκαληηθνί θαηαρσξεηέο ζηελ LCD. Σν RS pin ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ επηινγή ηνπο. 1.) RS= 0; Ο θαηαρσξεηήο νδεγηψλ IR (Instruction Register), επηηξέπεη ζηνλ ρξήζηε λα ζηείιεη κηα εληνιή φπσο ν θαζαξηζκφο ηεο νζφλεο θηι. 2.) RS=1; Ο θαηαρσξεηήο δεδνκέλσλ DR (Data Register), επηηξέπεη ζηνλ ρξήζηε λα ζηείιεη δεδνκέλα γηα ηελ απεηθφληζε ζηελ LCD Busy Flag (BF) Όηαλ ην busy flag είλαη 1, ε LCD είλαη ζε mode εζσηεξηθήο ιεηηνπξγίαο, θαη ε επφκελε εληνιή δελ ζα γίλεη απνδεθηή. Όηαλ RS = 0 θαη R/W = 1 (δείηε ηνλ πξνεγνχκελν πίλαθα), ην busy flag είλαη ε έμνδνο ηνπ pin DB7 (MSB ηνπ δηαχινπ δεδνκέλσλ ηνπ LCD). Ζ επφκελε εληνιή πξέπεη λα γξαθηεί κεηά ηελ εμαζθάιηζε φηη ην busy flag είλαη Address Counter (AC) Ο address counter (AC) ππνδεηθλχεη δηεπζχλζεηο ζηελ DDRAM θαη ηε CGRAM. Όηαλ ε δηεχζπλζε κηαο νδεγίαο γξάθεηαη ζηνλ IR, ε πιεξνθνξία ηεο δηεχζπλζεο ζηέιλεηαη απφ ηνλ IR ζηνλ AC. Ζ επηινγή ηεο DDRAM ή ηεο CGRAM, θαζνξίδεηαη επίζεο ηαπηφρξνλα απφ ηελ νδεγία. Μεηά απφ εγγξαθή ή αλάγλσζε ζηε DDRAM ή CGRAM, ν AC απμάλεηαη ή κεηψλεηαη απηφκαηα θαηά 1. Σν πεξηερφκελν ηνπ AC είλαη ε έμνδνο ησλ pin DB0 έσο DB6 φηαλ RS = 0 θαη R / W = 1 (Πίλαθαο 3.2). 37

43 Register Selection RS R/W Operation 0 0 Ο IR γξάθεη κία εζσηεξηθή ιεηηνπξγία (θαζαξηζκφο νζφλεο, θηι.) 0 1 Αλάγλσζε ηνπ busy flag (DB7) θαη ηνπ address counter(db0 to DB6) 1 0 Δγγξαθή δεδνκέλσλ (απφ ην DR ζηε DDRAM ή ηελ CGRAM) 1 1 Αλάγλσζε δεδνκέλσλ (απφ ηελ DDRAM ή ηελ CGRAM ζην DR) Πίνακας 3.2 Επιλογή καταχωρητών Display Data RAM (DDRAM) Ζ Display data RAM (DDRAM) απνζεθεχεη ηα δεδνκέλα απεηθφληζεο πνπ αλαπαξηζηνχληαη ζε 8-bit θψδηθεο ραξαθηήξσλ (pattern). Ζ πεξηνρή ηεο DDRAM πνπ δελ ρξεζηκνπνηείηαη γηα απεηθφληζε κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ζαλ RAM γεληθνχ ζθνπνχ. Σχήμα 3.1 Σχέςη μεταξύ τησ διεύθυνςησ DDRAM και τησ θέςησ του κέρςορα ςτην οθόνη. Σχήμα 3.2 χάρτησ μνήμησ τησ DDRAM. 38

44 3.3.5 Character Generator ROM (CGROM) Ζ character generator ROM (ROM γελλήηξηαο ραξαθηήξσλ) παξάγεη pattern ραξαθηήξσλ ησλ 5 x 8 dot ή 5 x 10 dot απφ 8-bit θψδηθεο ραξαθηήξσλ (πίλαθαο 4). Μπνξεί λα δεκηνπξγήζεη 208 patterns ραξαθηήξσλ ησλ 5 x dot θαη 32 ησλ 5 x 10. Σν ζχλνιν ησλ απνζεθεπκέλσλ ραξαθηήξσλ θαίλεηαη ζην πίλαθα 3.4. Πίνακας 3.3 Παράδειγμα ςχέςησ διεύθυνςησ EPROM Address Data και Pattern χαρακτήρα (5 x 8 Dots). 1 1 Γηεπθξηλίζεηο: 1. Οη δηεπζχλζεηο ηεο EPROM A11 έσο A4 αληηζηνηρνχλ ζηνλ θσδηθφ ηνπ ραξαθηήξα. 2. Οη δηεπζχλζεηο ηεο EPROM A3 έσο A0 θαζνξίδνπλ ηε ζέζε ηεο γξακκήο ηνπ pattern. 3. Σα δεδνκέλα ηεο EPROM O4 έσο O0 αληηζηνηρνχλ ζηα δεδνκέλα ηνπ pattern ηνπ ραξαθηήξα. 4. Σα δεδνκέλα ηεο EPROM O5 έσο O7 πξέπεη λα είλαη 0. 39

45 Πίνακας 3.4 Σχέςη μεταξύ κωδικών χαρακτήρων και pattern χαρακτήρων Character Generator RAM (CGRAM) Σα 64 bytes ηεο CGRAM ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ απνζήθεπζε ησλ pattern ραξαθηήξσλ πνπ έρεη δεκηνπξγήζεη ν ρξήζηεο. Γηα έλα pattern 5 x 7 απαηνχληαη 8 bytes κλήκεο, επνκέλσο έλα ζχλνιν απφ νρηψ pattern ραξαθηήξσλ κπνξεί λα απνζεθεπηεί ζηε CGRAM. 40

46 Πίνακας 3.5 Σχέςη μεταξύ διεύθυνςησ CGRAM, Κωδικών χαρακτήρων (DDRAM) και Pattern χαρακτήρων (CGRAM Data) Δληνιέο ειέγρνπ ηεο LCD νζόλεο Ζ νζφλε παξέρεη έληεθα εληνιέο. Κάζε εληνιή έρεη κήθνο νρηψ bit. Μία ζχλνςε απηψλ ησλ εληνιψλ θαίλεηαη ζην πίλαθα 4. 2 Γηεπθξηλίζεηο: 1. Σα bits 0 έσο 2 ηνπ θσδηθνχ ηνπ ραξαθηήξα αληηζηνηρνχλ ζηα bit 3 έσο 5 ηεο CGRAM δηεχζπλζεο. 2. Σα bits 0 έσο 2 ηεο CGRAM δηεχζπλζεο ηελ γξακκή ηνπ pattern line position. Ζ φγδνε γξακκή είλαη ε ζέζε ηνπ θέξζνξα. 3. Σα bits 0 έσο 4 ησλ δεδνκέλσλ ηεο CGRAM αληηζηνηρνχλ ζηηο ζηήιεο ησλ pattern. 41

47 Πίνακας 3.6 Εντολέσ ελέγχου τησ LCD οθόνησ. 42

48 3.3.8 Αξρηθνπνίεζε ηεο LCD νζόλεο Μεηά ηελ ηξνθνδνζία ηεο νζφλεο κε ηάζε, γηα ηελ ρξεζηκνπνίεζή ηεο είλαη απαξαίηεηε ε αξρηθνπνίεζε ηεο κέζσ ινγηζκηθνχ. Καηά ηελ δηαδηθαζία αξρηθνπνίεζεο πξέπεη λα ζηείινπκε θάπνηεο εληνιέο. Με απηέο ηηο εληνιέο κπνξνχκε λα ξπζκίζνπκε ηνλ ηξφπν απεηθφληζεο, ηελ θαηεχζπλζε ηεο θίλεζεο ηνπ θέξζνξα, ηελ ρξήζε κίαο ή δχν γξακκψλ θαη άιιεο ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο. Σν δηάγξακκα ξνήο ηεο αξρηθνπνίεζεο ηεο LCD θαίλεηε ζην ζρήκα 3.4. Ζ ζεκαληηθφηεξε δηεξγαζία γηα ην interfacing κε ηελ LCD είλαη ε αθνινπζία αξρηθνπνίεζεο. Σχήμα 3.4 Διάγραμμα ροήσ τησ αρχικοποίηςησ τησ LCD οθόνησ από το λογιςμικό. 43

49 3.4 Ο Κώδηθαο γηα ηελ Δπηθνηλσλία κε ηνλ Μηθξνειεγθηή ηνπο πίλαθεο πνπ αθνινπζνχλ αλαιχνληαη νη ξνπηίλεο πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα λα επηηεπρζεί ε επηθνηλσλία ηεο LCD νζφλεο κε ηνλ κηθξνειεγθηή. Απηή ε ξνπηίλα ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ εγγξαθή ησλ εληνιώλ ζηνλ θαηαρσξεηή εληνιώλ. WRINS: CALL CHKBSY Κιήζε ηεο ξνπηίλαο πνπ ειέγρεη αλ ε LCD είλαη ζε mode εζσηεξηθήο ιεηηνπξγίαο, κε απνηέιεζκα ε επφκελε εληνιή λα κελ γίλεη απνδεθηή. CLR RS Δπηινγή ηνπ θαηαρσξεηή εληνιψλ. CLR RW Δπηινγή ιεηηνπξγίαο εγγξαθήο. RET SETB EN MOV LCMBUS,A Δλεξγνπνίεζε ηεο LCD νζφλεο. Δγγξαθή ηνπ πεξηερφκελνπ ηνπ Accumulator ζηνλ δίαπιν δεδνκέλσλ. (Δγγξαθή ηεο εληνιήο). CLR EN Απελεξγνπνίεζε ηεο LCD νζφλεο. Δπηζηξνθή ηεο ξνήο ηνπ πξνγξάκκαηνο, κηα ζέζε κεηά απφ ην ζεκείν ζην νπνίν έγηλε ε θιήζε ηεο ξνπηίλαο. Απηή ε ξνπηίλα ρξεζηκνπνηείηαη γηα ην γξάςηκν ησλ δεδνκέλσλ ζηνλ θαηαρσξεηή εληνιώλ. WRDATA: CALL CHKBSY Κιήζε ηεο ξνπηίλαο πνπ ειέγρεη αλ ε LCD είλαη ζε mode εζσηεξηθήο ιεηηνπξγίαο, κε απνηέιεζκα ε επφκελε εληνιή λα κελ γίλεη απνδεθηή. SETB RS Δπηινγή ηνπ θαηαρσξεηή δεδνκέλσλ. CLR RW Δπηινγή ιεηηνπξγίαο εγγξαθήο. SETB EN Δλεξγνπνίεζε ηεο LCD νζφλεο. 44

50 RET MOV LCMBUS,A Δγγξαθή ηνπ πεξηερφκελνπ ηνπ Accumulator ζηνλ δίαπιν δεδνκέλσλ. (Δγγξαθή ησλ δεδνκέλσλ). CLR EN Απελεξγνπνίεζε ηεο LCD νζφλεο. Δπηζηξνθή ηεο ξνή ηνπ πξνγξάκκαηνο, κηα ζέζε κεηά απφ ην ζεκείν ζην νπνίν έγηλε ε θιήζε ηεο ξνπηίλαο. Απηή ε ξνπηίλα ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ειέγρεη αλ ε LCD είλαη ζε mode εζσηεξηθήο ιεηηνπξγίαο, κε απνηέιεζκα ε επόκελε εληνιή λα κελ γίλεη απνδεθηή. CHKBSY: MOV CLR LCMBUS,#0FFH RS SETB RW Δγγξαθή ηεο δεθαεμαδηθήο ηηκήο 0FF ζηνλ δίαπιν δεδνκέλσλ. Δπηινγή ηνπ θαηαρσξεηή εληνιψλ. Δπηινγή ιεηηνπξγίαο αλάγλσζεο. RET SETB EN MOV C,LCMBUS.7 CLR EN JC CHKBSY Δλεξγνπνίεζε ηεο LCD νζφλεο. Δγγξαθή ηνπ πεξηερνκέλνπ ηνπ pin DB7 (πνπ είλαη ε έμνδνο ηνπ busy flag) ζην C(C flag). Απελεξγνπνίεζε ηεο LCD νζφλεο. Έιεγρνο ηεο ηηκήο ηνπ C(C flag). Αλ είλαη έλα (απαζρνιεκέλε), πξαγκαηνπνηείηαη άικα ζην CHKBSY. Δπηζηξνθή ηεο ξνή ηνπ πξνγξάκκαηνο, κηα ζέζε κεηά απφ ην ζεκείν ζην νπνίν έγηλε ε θιήζε ηεο ξνπηίλαο. Απηή ε ξνπηίλα ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ αξρηθνπνίεζε ηεο LCD νζόλεο (βιέπε ζρήκα 3.4). LCMINIT: 45

51 MOV A,# B Δπηινγή κήθνπο δεδνκέλσλ 8 bit. CALL WRINS Κιήζε ηεο ξνπηίλαο γηα ηελ εγγξαθή ησλ δεδνκέλσλ ζηνλ θαηαρσξεηή εληνιψλ. MOV R6,#41 $1: MOV R7,#50 DJNZ R7,$ Καζπζηέξεζε 4.1 ms(ρηιηνζηά ηνπ δεπηεξνιέπηνπ). DJNZ R6,$1 MOV A,# B Δπηινγή κήθνπο δεδνκέλσλ 8 bit. CALL WRINS MOV R7,#50 DJNZ R7,$ Κιήζε ηεο ξνπηίλαο γηα ηελ εγγξαθή ησλ δεδνκέλσλ ζηνλ θαηαρσξεηή εληνιψλ. Καζπζηέξεζε 100uS MOV A,# B Δπηινγή κήθνπο δεδνκέλσλ 8 bit. CALL WRINS MOV A,# B CALL WRINS Κιήζε ηεο ξνπηίλαο γηα ηελ εγγξαθή ησλ δεδνκέλσλ ζηνλ θαηαρσξεηή εληνιψλ. Δπηινγή δχν γξακκψλ θαη κήθνο δεδνκέλσλ 8 bit. Κιήζε ηεο ξνπηίλαο γηα ηελ εγγξαθή ησλ δεδνκέλσλ ζηνλ θαηαρσξεηή εληνιψλ. MOV A,# B Κιείζηκν ηεο νζφλεο. CALL WRINS MOV A,# B CALL MOV WRINS A,# B Κιήζε ηεο ξνπηίλαο γηα ηελ εγγξαθή ησλ δεδνκέλσλ ζηνλ θαηαρσξεηή εληνιψλ. Καζαξηζκφο ηεο νζφλεο. Κιήζε ηεο ξνπηίλαο γηα ηελ εγγξαθή ησλ δεδνκέλσλ ζηνλ θαηαρσξεηή εληνιψλ. Οξίδεη ε θαηεχζπλζε ηνπ θέξζνξα λα είλαη δεμηά θαη ην πεξηερφκελν ηνπ Address Counter (AC) λα απμάλεηαη. 46

52 RET CALL WRINS MOV A,# B CALL WRINS Κιήζε ηεο ξνπηίλαο γηα ηελ εγγξαθή ησλ δεδνκέλσλ ζηνλ θαηαρσξεηή εληνιψλ. Άλνηγκα ηεο νζφλεο, επηινγή λα κελ εκθαλίδεηαη ν θέξζνξαο, νχηε λα αλαβνζβήλεη. Κιήζε ηεο ξνπηίλαο γηα ηελ εγγξαθή ησλ δεδνκέλσλ ζηνλ θαηαρσξεηή εληνιψλ. Δπηζηξνθή ηεο ξνή ηνπ πξνγξάκκαηνο, κηα ζέζε κεηά απφ ην ζεκείν ζην νπνίν έγηλε ε θιήζε ηεο ξνπηίλαο. Απηή ε ξνπηίλα ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ απεηθόληζε κηαο ζεηξάο ραξαθηήξσλ. PRTSTR: PRINT: ENDPRT: RET MOV A,#0 MOVC CJNE A,#'$',PRINT JMP ENDPRT INC DPTR JMP PRTSTR Ο Accumulator(A) αξρηθνπνηείηαη κε ηελ ηηκή κεδέλ. Ο Accumulator(A) παίξλεη ηελ ηηκή ηνπ ραξαθηήξα απφ ηελ ζέζε κλήκεο πνπ ηνπ ππνδεηθλχεηαη. Γίλεηαη ζχγθξηζε ηεο ηηκήο ηνπ Accumulator(A) κε ην '$'. Αλ δελ είλαη ίζα πξαγκαηνπνηείηαη άικα ζην PRINT. Πξαγκαηνπνηείηαη άικα ζην ENDPRT. Κιήζε ηεο ξνπηίλαο γηα ηελ εγγξαθή ησλ δεδνκέλσλ ζηνλ θαηαρσξεηή δεδνκέλσλ. Αχμεζε ηνπ DPTR θαηά έλα ψζηε λα δείρλεη ζηνλ επφκελν ραξαθηήξα. Πξαγκαηνπνηείηαη άικα ζην PRTSTR. Δπηζηξνθή ηεο ξνή ηνπ πξνγξάκκαηνο, κηα ζέζε κεηά απφ ην ζεκείν ζην νπνίν έγηλε ε θιήζε ηεο ξνπηίλαο. 47

53 Κεθάιαην 4 Ο Αηζζεηήξαο Θεξκνθξαζίαο 4.1 Δηζαγσγή Ο αηζζεηήξαο ζεξκνθξαζίαο πνπ ρξεζηκνπνηνχκε ζην ζχζηεκά καο γηα ηελ κέηξεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ νδνζηξψκαηνο είλαη ν DS1620. Ο DS1620 είλαη έλαο ςεθηαθφο αηζζεηήξαο ζεξκνθξαζίαο ζε έλα παθέην 8-pin (ρήκα 4.1) απφ ηελ Dallas Semiconductor. Σχήμα 4.1 Ανάθεςη Pin. Ζ ζεξκνθξαζία δηαβάδεηαη απφ ηνλ αηζζεηήξα σο κηα ηηκή ησλ 9 bit ε νπνία θαζνξίδεη ηελ ζεξκνθξαζία ηνπ αηζζεηήξα. Με ηξείο ζεξκηθέο εμφδνπο εηδνπνηήζεσλ, ν DS1620 κπνξεί επίζεο λα ελεξγήζεη σο ζεξκνζηάηεο. Ζ επηθνηλσλία ηνπ αηζζεηήξα κε ηνλ κηθξνειεγθηή γίλεηαη κέζσ κηαο δηεπαθήο ηξηψλ θαισδίσλ (3-wire interface). Οη ξπζκίζεηο ηνπ αηζζεηήξα θαζψο θαη νη αλαγλψζεηο ηεο ζεξκνθξαζίαο πξαγκαηνπνηνχληαη κέζσ κηαο απιήο δηεπαθήο 3 θαισδίσλ. 4.2 Λεηηνπξγία Μέηξεζεο Θεξκνθξαζίαο Ο DS1620 κεηξά ηε ζεξκνθξαζία ρξεζηκνπνηψληαο κία on board ηερληθή. Έλα block δηάγξακκα ηνπ θπθιψκαηνο κέηξεζεο ηεο ζεξκνθξαζίαο παξνπζηάδεηαη ζην ρήκα 4.2. Ο DS1620 ππνινγίδεη ηε ζεξκνθξαζία κε ηελ ρξήζε ελφο κεηξεηή πνπ απαξηζκεί ηνλ αξηζκφ ησλ θχθισλ ξνινγηνχ ελφο ηαιαλησηή κε ζπληειεζηή ρακειήο ζεξκνθξαζίαο, θαηά ηε δηάξθεηα κηαο πεξηφδνπ πνπ θαζνξίδεηαη απφ έλαλ ηαιαλησηή κε ζπληειεζηή πςειήο ζεξκνθξαζίαο. Ο κεηξεηήο είλαη αξρηθνπνηεκέλνο κε βάζε ηνλ αξηζκφ πνπ αληηζηνηρεί ζε -55 C. Δάλ ν κεηξεηήο θζάζεη ην 0 πξηλ απφ ην ηέινο 48

54 ηεο πεξηφδνπ, ν θαηαρσξεηήο ζεξκνθξαζίαο, νπνίνο είλαη επίζεο πξνθαζνξηζκέλνο ζηελ ηηκή -55 C, απμάλεηαη, αλαθέξνληαο φηη ε ζεξκνθξαζία είλαη πςειφηεξε απφ -55 C. πγρξφλσο, ν κεηξεηήο πξνθαζνξίδεηαη κε ηελ ηηκή πνπ θαζνξίδεη ην θχθισκα ηνπ slope accumulator. Απηφ ην θχθισκα απαηηείηαη γηα λα αληηζηαζκίζεη ηελ παξαβνιηθή ζπκπεξηθνξά ησλ ηαιαλησηψλ πάλσ ζηε ζεξκνθξαζία. Ο κεηξεηήο ρξνλνκεηξείηαη πάιη έσο φηνπ θζάζεη ζην 0. Έσο φηνπ ε πεξίνδνο λα ηειεηψζεη, ε δηαδηθαζία απηή ζα επαλαιακβάλεηαη. Απηφο ν ππνινγηζκφο γίλεηαη κέζα ζηνλ DS1620 γηα λα παξέρεη αλάιπζε 0.5 C Έλα block δηάγξακκα ηνπ DS1620 παξνπζηάδεηαη ζην ρήκα 4.2. Σχήμα 4.2 Block διάγραμμα των λειτουργιών του DS

55 Σχήμα 4.3 Κύκλωμα Μέτρηςησ Θερμοκραςίασ. Ζ αλάγλσζε ηεο ζεξκνθξαζίαο παξέρεηαη ζε 9bit, κε ηελ ρξήζε ηεο εληνιήο READ TEMPERATURE. Σα δεδνκέλα δηαβηβάδνληαη ζεηξηαθά κέζσ κίαο 3-wire ζεηξηαθήο δηεπαθήο, κε ην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ byte (LSB) λα δηαβηβάδεηαη πξψηα. Ο DS1620 κπνξεί λα κεηξήζεη ηε ζεξκνθξαζία κε εχξνο απφ -55 ν C έσο +125 ν C κε αλάιπζε 0,5 ν C. Γεδνκέλνπ φηη ηα LSB δεδνκέλα κεηαδίδνληαη πξψηα κέζσ ηνπ 3-wire δίαπινπ, ηα δεδνκέλα ηεο ζεξκνθξαζίαο κπνξνχλ λα δηαβαζηνχλ απφ ηνλ DS1620 σο δχν ιέμεηο ησλ 8bit, κε ηα ζεκαληηθφηεξα 7 bit λα αγλννχληαη ή λα ζεηάξνληαη ζην 0, φπσο δηεπθξηλίδεηαη ζην ζρήκα 4.4. Μεηά απφ ην MSB, ν DS1620 δίλεη έμνδν 0. εκεηψζηε φηη ε ζεξκνθξαζία αληηπξνζσπεχεηαη ζηνλ DS1620 απφ φξνπο ηνπ ½ ν C LSB, παξάγνληαο ηελ 9bit δνκή πνπ παξνπζηάδεηαη ζην ζρήκα 4.4. ρήκα 4.4 Μνξθή δεδνκέλσλ Θεξκνθξαζίαο. 50

56 ηνλ παξαθάησ πίλαθα πεξηγξάθεηαη ε αθξηβήο ζρέζε ησλ δεδνκέλσλ εμφδνπ ζηε κεηξεκέλε ζεξκνθξαζία. Πίνακας 4.1 Σχέςεισ Θερμοκραςίασ/Δεδομένων. Όπσο παξαηεξνχκε απφ ηνλ πίλαθα 4.1, θάζε κνλάδα αληηζηνηρεί ζε 0,5 C, έηζη κηα αλάγλσζε 50 κεηαθξάδεηαη ζε 25 C. Οη αξλεηηθέο ηηκέο εθθξάδνληαη σο ζπκπιήξσκα ηνπ δχν κε ην αξηζηεξά πνην ζεκαληηθφ bit λα παίξλεη ηελ ηηκή Λεηηνπξγία θαη Έιεγρνο Γηα ηνλ θαζνξηζκφ ηνπ ηξφπνπ ιεηηνπξγίαο ηνπ DS1620 ζε θάζε ηδηαίηεξε εθαξκνγή, ρξεζηκνπνηείηαη έλαο configuration/status register. Μφιηο ξπζκίζνπκε ην DS1620, δελ ρξεηάδεηαη λα ην ξπζκίζνπκε μαλά, εθηφο αλ ζέινπκε λα αιιάμνπκε κία ξχζκηζε. Ο DS1620 απνζεθεχεη ηε δηακφξθσζή ηνπ ζηελ EEPROM (ειεθηξηθά δηαγξαθφκελε, πξνγξακκαηίζηκε, κφλν αλάγλσζεο κλήκε), ε νπνία δηαηεξεί ηα δεδνκέλα ηεο αθφκα θαη φηαλ ζηακαηήζνπκε λα ηνπ παξέρνπκε ελέξγεηα. Απηφ ην ραξαθηεξηζηηθφ καο δίλεη ηελ δπλαηφηεηα ζε εθαξκνγέο κε πεξηνξηζκέλε κλήκε, αλ ζέινπκε, λα εθηειέζνπκε ην πιήξεο πξφγξακκα γηα ηε δηακφξθσζε ηνπ αηζζεηήξα κηα θνξά, θαη ζηε ζπλέρεηα λα αθαηξέζνπκε ην ζπγθεθξηκέλν ηκήκα θψδηθα απφ ηελ ηειηθή καο εθαξκνγή. 51

57 4.3.1 Ο Configuration/Status Register Ο status register νξίδεηαη σο εμήο: Σχήμα 4.5 Τα πεδία του Configuration/Status Register. CPU Δάλ ην CPU είλαη 0, ην pin CLK/ CONV ελεξγεί σο έιεγρνο έλαξμεο ηεο κεηαηξνπήο, φηαλ ην RST είλαη low. Δάλ ην CPU είλαη 1, ν DS1620 ζα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ επηθνηλσλία κε κηα CPU(ζηελ πεξίπησζε καο ηνπ 8051) κέζσ ηεο 3-wire port, θαη ην pin CLK/ CONV ζα ιεηηνπξγεί σο θαλνληθφ ξνιφη ζε ζπληνληζκφ κε ηα DQ θαη RST. 1SHOT Δάλ ην 1SHOT είλαη 1, ν DS1620 ζα εθηειέζεη ηε κεηαηξνπή κίαο ζεξκνθξαζίαο κεηά ηε ιήςε ηεο εληνιήο Έλαξμε Μεηαηξνπήο ηεο Θεξκνθξαζίαο [EEh]. Δάλ ην 1SHOT είλαη 0, ν DS1620 ζα εθηειεί ζπλερψο ηε κεηαηξνπή ζεξκνθξαζίαο Wire Communications Ο 3 wire δίαπινο απνηειείηαη απφ ηξία ζήκαηα. Απηά είλαη ην ζήκα RST (επαλεθθίλεζεο), ην ζήκα CLK (ξνινγηνχ), θαη ην ζήκα DQ (δεδνκέλσλ). Όιεο νη κεηαθνξέο ησλ δεδνκέλσλ αξρίδνπλ ζέηνληαο ην RST ζε θαηάζηαζε high. Θέηνληαο ην RST ζε θαηάζηαζε Low ε επηθνηλσλία ηεξκαηίδεηαη. (ρήκα 4.) Γηα ηελ κεηάδνζε ησλ δεδνκέλσλ πξνο ζηνλ αηζζεηήξα, ηα δεδνκέλα πξέπεη λα είλαη έγθπξα θαηά ηελ δηάξθεηα αλφδνπ (rising edge) ηνπ παικνχ ηνπ ξνινγηνχ. Δλψ ηα bit δεδνκέλσλ κεηαδίδνληαη απφ ηνλ αηζζεηήξα θαηά ηελ δηάξθεηα πηψζεο (falling edge) ηνπ παικνχ ηνπ ξνινγηνχ θαη παξακέλνπλ έγθπξα κέρξη ηελ επφκελε άλνδν (rising edge) ηνπ παικνχ ηνπ ξνινγηνχ. 52

58 Σχήμα 4.6 Μετάδοςη Δεδομένων Στον Αιςθητήρα. Ο DS1620 κπνξεί λα ξπζκηζηεί λα ιεηηνπξγεί ζπλερψο, ιακβάλνληαο κία κέηξεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο αλά δεπηεξφιεπην, ή θαηά δηαζηήκαηα, δηαηεξψληαο ηελ εμνπζία λα θάλεη κεηξήζεηο κφλν φηαλ ηνπ έρνπκε πεη εκείο. Μπνξεί επίζεο λα ιεηηνπξγήζεη σο απηφλνκνο ζεξκνζηάηεο. Ζ ρξεζηκνπνίεζε ηνπ DS1620 απαηηεί ηελ απνζηνιή εληνιψλ (ηηο νπνίεο ε Dallas Semiconductor απνθαιεί πξσηφθνιια) ζην ηζηπ, έπεηηα πξέπεη λα αθνχκε γηα κηα απάληεζε (εθφζνλ ππάξρεη). Οη εληνιέο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ επηθνηλσλία κέζσ ηνπ 3-wire interface είλαη νη αθφινπζεο: Γηάβαζκα ηεο ζεξκνθξαζίαο [AAh] Απηή ε εληνιή δηαβάδεη ην πεξηερφκελν ηνπ θαηαρσξεηή πνπ πεξηέρεη ην απνηέιεζκα ηεο ηειεπηαίαο κεηαηξνπήο ζεξκνθξαζίαο. Οη επφκελνη ελλέα θχθινη ξνινγηνχ ζα εθδψζνπλ ην πεξηερφκελν απηνχ ηνπ θαηαρσξεηή. Δγγξαθή ηνπ TH [01h] Απηή ε εληνιή γξάθεη ζηνλ TH (HIGH TEMPERATURE) θαηαρσξεηή Δγγξαθή ηνπ TL [02h] Απηή ε εληνιή γξάθεη ζηνλ TL (LOW TEMPERATURE) θαηαρσξεηή. Γηάβαζκα ηνπ TH [A1h] Απηή ε εληνιή δηαβάδεη ηελ ηηκή ηνπ ΣΖ (HIGH TEMPERATURE) θαηαρσξεηή. Γηάβαζκα ηνπ TL [A2h] Απηή ε εληνιή δηαβάδεη ηελ ηηκή ηνπ TL (LOW TEMPERATURE) θαηαρσξεηή. 53

59 Γηάβαζκα ηνπ Μεηξεηή [A0h] Απηή ε εληνιή δηαβάδεη ηελ ηηκή ηνπ κεηξεηή. Οη επφκελνη ελλέα θχθινη ηνπ ξνινγηνχ ζα εθδψζνπλ ην πεξηερφκελν απηνχ ηνπ θαηαρσξεηή. Γηάβαζκα ηνπ Slope [A9h] Απηή ε εληνιή δηαβάδεη ηελ ηηκή ηνπ κεηξεηή ηνπ slope. Οη επφκελνη ελλέα θχθινη ξνινγηνχ ζα εθδψζνπλ ην πεξηερφκελν απηνχ ηνπ θαηαρσξεηή. Έλαξμε Μεηαηξνπήο ηεο Θεξκνθξαζίαο [EEh] Απηή ε εληνιή μεθηλά ηελ κεηαηξνπή ηεο ζεξκνθξαζίαο. ηελ one shot ιεηηνπξγία ζα εθηειεζζεί ε κεηαηξνπή κίαο ζεξκνθξαζίαο θαη έπεηηα ν DS1620 ζα παξακείλεη αδξαλήο. Δλψ ζηε ιεηηνπξγία continuous απηή ε εληνιή ζα εθηειεί ζπλερείο κεηαηξνπέο. Γηαθνπή κεηαηξνπήο ζεξκνθξαζίαο [22h] Απηή ε εληνιή ζηακαηά ηε κεηαηξνπή ηεο ζεξκνθξαζίαο. Απηή ε εληνιή κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα λα ζηακαηήζεη ηνλ DS1620 ζηε ζπλερή ιεηηνπξγία κεηαηξνπήο. Μεηά απφ ηελ έθδνζε απηήο ηεο εληνιήο ε ηξέρνπζα κέηξεζε ζεξκνθξαζίαο ζα νινθιεξσζεί θαη έπεηηα ν DS1620 ζα παξακείλεη αδξαλήο έσο φηνπ ηνπ απνζηείινπκε ηελ εληνιή γηα ηελ έλαξμε κεηαηξνπήο ηεο. Write config [0Ch] Απηή ε εληνιή γξάθεη ζηνλ status register. Μεηά απφ ηελ έθδνζε απηήο ηεο εληνιήο, ζηνπο επφκελνπο νθηψ θχθινπο ηνπ ξνινγηνχ γξάθνπκε ηελ ηηκή ζηνλ status register. Read Config [ACh] Απηή ε εληνιή δηαβάδεη ηελ ηηκή ηνπ status register. ε κηα ραξαθηεξηζηηθή εθαξκνγή κέηξεζεο ζεξκνθξαζίαο, ην πξφγξακκα ζα θαζνξίζεη ην DS1620 ζε ιεηηνπξγία ζεξκφκεηξνπ, ζα ην δηακνξθψζεη γηα ηηο ζπλερείο κεηαηξνπέο, θαη ζα πεη ζε απηφ λα μεθηλήζεη. Έθηνηε, ην κφλν πνπ πξέπεη λα θάλεη ην πξφγξακκα είλαη έλα αίηεκα αλάγλσζεο ηεο ζεξκνθξαζίαο, θαηφπηλ αθνχ αληαπνθξηζεί ν DS1620 λα ηελ απνζεθεχζεη κε θάπνηνλ ηξφπν. Ο ηξφπνο κε ηνλ νπνίν ζα ρεηξηζηεί απηή ηε ζεξκνθξαζία εμαξηάηε απφ ην είδνο ηεο εθαξκνγήο, απφ ηηο δπλαηφηεηεο ηνπ θάζε πξνγξακκαηηζηή θαζψο επίζεο θαη απφ ηελ γιψζζα ζηελ νπνία είλαη αλεπηπγκέλν ην πξφγξακκα. 54

60 4.5 Ο Κώδηθαο γηα ηελ Δπηθνηλσλία κε ηνλ Μηθξνειεγθηή ηνπο πίλαθεο πνπ αθνινπζνχλ αλαιχνληαη νη ξνπηίλεο πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα λα επηηεπρζεί ε επηθνηλσλία ηνπ αηζζεηήξα DS1620 κε ηνλ κηθξνειεγθηή. Απηή ε ξνπηίλα ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα γξάθεη ην πεξηερόκελν ηνπ Accumulator ζηνλ DS1620. WRITE1620: MOV R0, #08H Ο θαηαρσξεηήο R0 παίξλεη ηελ δεθαεμαδηθή ηηκή 08H ψζηε λα ρξεζηκνπνηεζεί ζαλ κεηξεηήο ησλ 8 θχθισλ ηνπ ξνινγηνχ πνπ απαηηνχληαη γηα ην γξάςηκν 8 bit ζηνλ αηζζεηήξα. NEXTBITWRITE: RET CLR CLK RRC A MOV DQ, C SETB CLK DJNZ R0, NEXTBITWRITE Γίλεη αξλεηηθφ παικφ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc δεμηά κε απνηέιεζκα ην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit λα πεγαίλεη ζην C(carry) bit πνπ είλαη ην bit θξαηνπκέλνπ. Μεηαθνξά ηνπ C bit ζην pin δεδνκέλσλ ηνπ αηζζεηήξα. Γίλεη ζεηηθφ παικφ ζην ξνιφη. Μείσζε ηεο ηηκήο ηνπ R0 θαηά έλα θαη ζχγθξηζε ηνπ κε ην 0. Αλ δελ είλαη κεδέλ, πξαγκαηνπνηείηαη άικα ζηε ζεκαία NEXTBITWRITE. Δπηζηξέθεη ηε ξνή ηνπ πξνγξάκκαηνο, κηα ζέζε κεηά απφ ην ζεκείν ζην νπνίν έγηλε ε θιήζε ηεο ξνπηίλαο. 55

61 Απηή ε ξνπηίλα ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα δηαβάδεη ηελ ηηκή από ηνλ αηζζεηήξα θαη λα ηελ ηνπνζεηεί ζηνλ Acc. READ1620: NEXTBITREAD: RET MOV R0, #08H SETB DQ CLR CLK MOV C, DQ SETB CLK RRC A DJNZ R0, NEXTBITREAD CLR DQ Ο θαηαρσξεηήο R0 παίξλεη ηελ δεθαεμαδηθή ηηκή 08 ψζηε λα ρξεζηκνπνηεζεί ζαλ κεηξεηήο ησλ 8 θχθισλ ηνπ ξνινγηνχ πνπ απαηηνχληαη γηα ηελ αλάγλσζε 8 bit απφ ηνλ αηζζεηήξα. Γίλεη ζην DQ ηελ ηηκή 1 ψζηε λα ιεηηνπξγεί σο pin εηζφδνπ. Γίλεη αξλεηηθφ παικφ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην εηζεξρφκελν bit ζην C. Γίλεη ζεηηθφ παικφ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc δεμηά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ζεκαληηθφηεξν bit ηνπ Acc. Μείσζε ηεο ηηκήο ηνπ R0 θαηά έλα θαη ζχγθξηζε ηνπ κε ην 0. Αλ δελ είλαη κεδέλ, πξαγκαηνπνηείηαη άικα ζηε ζεκαία NEXTBITWRITE. Δπηζηξνθή ηεο ξνήο ηνπ πξνγξάκκαηνο, κηα ζέζε κεηά απφ ην ζεκείν ζην νπνίν έγηλε ε θιήζε ηεο ξνπηίλαο. ε απηφ ην ζεκείν ζα ήζεια λα ππελζπκίζσ ηελ ιεηηνπξγία ηεο εληνιήο RRC A. Ζ εληνιή RRC A (Rotate Right through flag Carry A) πεξηζηξέθεη πξνο ηα δεμηά ην πεξηερφκελν ηνπ ζπζζσξεπηή Α κέζσ ηνπ flag C. Όια ηα bits ηνπ Α πάλε ην θαζέλα κηα ζέζε δεμηά, ην LSB πάεη ζην flag C θαη ην flag C (ε παιηά ηηκή ηνπ θπζηθά) πάεη ζην MSB. Απηφ θαίλεηε θαη ζην ζρήκα 4.7 πνπ αθνινπζεί. 56

62 Σχήμα 4.7 Σχηματική αναπαράςταςη τησ εντολήσ RRC A. Ζ ζπγθεθξηκέλε ξνπηίλα θαζνξίδεη ηνλ ηξόπν ιεηηνπξγίαο ηνπ αηζζεηήξα. Θα ήζεια λα ηνλίζσ όηη αθνύ ξπζκίζνπκε ην DS1620, δελ ρξεηάδεηαη λα ην μαλά ξπζκίζνπκε, εθηόο αλ ζέινπκε λα αιιάμνπκε κία ξύζκηζε. Ο DS1620 απνζεθεύεη απηέο ηηο ξπζκίζεηο ζηελ EEPROM, ε νπνία δηαηεξεί ηα δεδνκέλα ηεο αθόκα θαη όηαλ ζηακαηήζνπκε λα ηνπ παξέρνπκε ελέξγεηα. Απηό ην ραξαθηεξηζηηθό καο δίλεη ηελ δπλαηόηεηα ζε εθαξκνγέο κε πεξηνξηζκέλε κλήκε, αλ ζέινπκε, λα εθηειέζνπκε ην πιήξεο πξόγξακκα γηα ηε δηακόξθσζε ηνπ αηζζεηήξα κηα θνξά, θαη ζηε ζπλέρεηα λα αθαηξέζνπκε ην ζπγθεθξηκέλν ηκήκα θώδηθα από ηελ ηειηθή καο εθαξκνγή. CONFIGURE: RET SETB RST MOV A, #0CH ACALL WRITE1620 MOV A, # B ACALL WRITE1620 CLR RST Έλαξμε ηεο επηθνηλσλίαο κε ηνλ αηζζεηήξα. ηέιλεη ηελ εληνιή Write config [0Ch] ζηνλ αηζζεηήξα. Γίλεηαη θιήζε ηεο ξνπηίλαο πνπ γξάθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Accumulator ζηνλ DS1620. Καζνξίδεη ηνλ ηξφπν ιεηηνπξγίαο ηνπ αηζζεηήξα γηα ρξήζε κε επηθνηλσλία κε CPU θαη λα εθηειεί ζπλερείο κεηαηξνπέο. Γίλεηαη θιήζε ηεο ξνπηίλαο πνπ γξάθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Accumulator ζηνλ DS1620. Σεξκαηηζκφο ηεο επηθνηλσλίαο κε ηνλ αηζζεηήξα. Δπηζηξνθή ηεο ξνήο ηνπ πξνγξάκκαηνο, κηα ζέζε κεηά απφ ην ζεκείν ζην νπνίν έγηλε ε θιήζε ηεο ξνπηίλαο. 57

63 Απηή ε ξνπηίλα ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα δώζεη ζηνλ αηζζεηήξα ηελ εληνιή λα μεθηλήζεη ηελ κεηαηξνπή ηεο ζεξκνθξαζίαο. START_CONVERT: RET SETB RST MOV A, #0EEH ACALL WRITE1620 CLR RST Έλαξμε ηεο επηθνηλσλίαο κε ηνλ αηζζεηήξα. ηέιλεη ηελ εληνιή Έλαξμε κεηαηξνπήο [EEh] ζηνλ αηζζεηήξα. Γίλεηαη θιήζε ηεο ξνπηίλαο πνπ γξάθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Accumulator ζηνλ DS1620. Σεξκαηηζκφο ηεο επηθνηλσλίαο κε ηνλ αηζζεηήξα. Δπηζηξνθή ηεο ξνήο ηνπ πξνγξάκκαηνο, κηα ζέζε κεηά απφ ην ζεκείν ζην νπνίν έγηλε ε θιήζε ηεο ξνπηίλαο. Ζ ζπγθεθξηκέλε ξνπηίλα δηαβάδεη ην απνηέιεζκα ηεο ηειεπηαίαο κεηαηξνπήο ζεξκνθξαζίαο θαη απνζεθεύεη ην MSB ζηνλ θαηαρσξεηή R1 θαη ην LSB ζηνλ θαηαρσξεηή R3. READ_TEMPERATURE: SETB RST MOV A, #0AAH ACALL WRITE1620 ACALL READ1620 MOV R3, A Έλαξμε ηεο επηθνηλσλίαο κε ηνλ αηζζεηήξα. ηέιλεη ηελ εληνιή Γηάβαζκα ηεο ζεξκνθξαζίαο [AAh] ζηνλ αηζζεηήξα. Γίλεηαη θιήζε ηεο ξνπηίλαο πνπ γξάθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Accumulator ζηνλ DS1620. Γίλεηαη θιήζε ηεο ξνπηίλαο πνπ ηελ ηηκή απφ ηνλ αηζζεηήξα θαη ηελ ηνπνζεηεί ζηνλ Acc. Απνζήθεπζε ηνπ LSB ηεο ζεξκνθξαζίαο ζηνλ θαηαρσξεηή R3. 58

64 RET ACALL READ1620 MOV R1, A CLR RST Απνζήθεπζε ηνπ MSB ηεο ζεξκνθξαζίαο ζηνλ θαηαρσξεηή R1. Σεξκαηηζκφο ηεο επηθνηλσλίαο κε ηνλ αηζζεηήξα. Δπηζηξνθή ηεο ξνήο ηνπ πξνγξάκκαηνο, κηα ζέζε κεηά απφ ην ζεκείν ζην νπνίν έγηλε ε θιήζε ηεο ξνπηίλαο. 59

65 Κεθάιαην 5 Ο Αηζζεηήξαο Τγξαζίαο 5.1 Δηζαγσγή Ο αηζζεηήξαο πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε ζην ζχζηεκα γηα ηελ κέηξεζε ηεο ζρεηηθήο πγξαζίαο θαη ηεο αηκνζθαηξηθήο ζεξκνθξαζίαο είλαη ν SHT71 απφ ηελ SENSIRION. Ο SHT71 ελζσκαηψλεη ζε κία κηθξνζθνπηθή ζπκπαγή κνξθή, δχν αηζζεηήξηα ζηνηρεία γηα ηελ κέηξεζε ηεο ζρεηηθήο πγξαζίαο θαη ηεο ζεξκνθξαζίαο, ηελ επεμεξγαζία ηνπ ζήκαηνο θαη καο παξέρεη κηα πιήξσο βαζκνλνκεκέλε ςεθηαθή έμνδν. Έλαο κνλαδηθφο ρσξεηηθφο αηζζεηήξαο ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηε κέηξεζε ηεο ζρεηηθήο πγξαζίαο, ελψ ε ζεξκνθξαζία κεηξηέηαη απφ έλα band-gap αηζζεηήξα. Καη νη δχν αηζζεηήξεο είλαη ζπλδεδεκέλνη κε έλα 14bit αλαινγηθφ ζε ςεθηαθφ κεηαηξνπέα θαη κία ζεηξηαθή δηεπαθή. Απηφ έρεη σο απνηέιεζκα θαιχηεξε πνηφηεηα κεηάδνζεο ηνπ ζήκαηνο, γξήγνξν ρξφλν απφθξηζεο θαη κηθξφηεξε επαηζζεζία ζε εμσηεξηθέο δηαηαξαρέο (EMC). Κάζε SHT71 είλαη ρσξηζηά βαζκνλνκεκέλνο ζε κηα αίζνπζα πγξαζίαο αθξίβεηαο. Οη ζπληειεζηέο βαζκνλφκεζεο είλαη πξνγξακκαηηζκέλνη ζε κηα κλήκε OTP (One- Time Programmable) ζην ηζηπ. Απηνί νη ζπληειεζηέο ρξεζηκνπνηνχληαη γηα λα βαζκνλνκήζνπλ εζσηεξηθά ηα ζήκαηα ησλ αηζζεηήξσλ. Ο SHT71 κπνξεί λα κεηξήζεη ηελ πγξαζία κε εχξνο απφ 0 έσο 100 % RH θαη ηε ζεξκνθξαζία κε εχξνο απφ -40 έσο 123 C. 5.2 Πξνδηαγξαθέο Interface Σχήμα 5.1 Ανάθεςη των pin. 60

66 5.2.1 Αθξνδέθηεο ηξνθνδνζίαο Ζ ηάζε ηξνθνδνζίαο ηνπ SHT71 πξέπεη λα είλαη απφ 2,4 έσο 5.5V, ζπληζηάηαη φκσο ε ηάζε ηξνθνδνζίαο λα είλαη 3.3V. ηελ πίζσ πιεπξά ηεο ζπζθεπαζίαο ηνπ αηζζεηήξα, είλαη ελζσκαησκέλνο έλαο ππθλσηήο 100nF ν νπνίνο ρξεζηκνπνηείηαη γηα ην decoupling (απνζχδεπμε) ηνπvdd θαη ηνπ GND εηξηαθή δηεπαθή 2-wire Ζ ζεηξηαθή δηεπαθή ηνπ SHT71 έρεη βειηηζηνπνηεζεί γηα ηελ αλάγλσζε ηνπ αηζζεηήξα θαη ηελ κηθξφηεξε θαηαλάισζε ελέξγεηαο. a. εηξηαθή είζνδνο ξνινγηνχ (SCK). Σν pin SCK ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίζεη ηελ επηθνηλσλία κεηαμχ ηνπ κηθξνειεγθηή θαη ηνπ SHT71. Γεδνκέλνπ φηη ε δηεπαθή απνηειείηαη απφ πιήξσο ζηαηηθή ινγηθή δελ ππάξρεη θακία ειάρηζηε ζπρλφηεηα SCK. b. εηξηαθά δεδνκέλα(data). Σν pin DATA ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηε κεηαθνξά ησλ δεδνκέλσλ απφ θαη πξνο ηνλ αηζζεηήξα. Γηα ηελ απνζηνιή κηαο εληνιήο ζηνλ αηζζεηήξα, ηα δεδνκέλα πξέπεη λα είλαη έγθπξα θαηά ηελ δηάξθεηα αλφδνπ (rising edge) ηνπ παικνχ ηνπ ξνινγηνχ (SCK) θαη πξέπεη λα παξακείλνπλ ζηαζεξά, φζν ν παικφο είλαη ζε θαηάζηαζε high. Μεηά ηελ πηψζε (falling) ηνπ παικνχ ηνπ ξνινγηνχ ηα δεδνκέλα κπνξνχλ λα κεηαβιεζνχλ. Γηα ηελ αλάγλσζε ησλ δεδνκέλσλ απφ ηνλ αηζζεηήξα, ηα δεδνκέλα είλαη έγθπξα κεηά ηελ πηψζε (falling) ηνπ παικνχ ηνπ ξνινγηνχ (SCK) θαη εμαθνινπζνχλ λα παξακέλνπλ έγθπξα κέρξη ηελ επφκελε πηψζε (falling) ηνπ παικνχ ηνπ ξνινγηνχ (SCK). 61

67 5.3 Ζ επηθνηλσλία κε ηνλ αηζζεηήξα Σχήμα 5.2 Τυπικό κύκλωμα επικοινωνίασ με μικροελεγκτή, ςυμπεριλαμβάνεται pull up αντίςταςη RP Δθθίλεζε ηνπ αηζζεηήξα Αθνχ ηξνθνδνηήζνπκε ηνλ αηζζεηήξα κε ελέξγεηα, απαηνχληαη έληεθα ρηιηνζηά ηνπ δεπηεξνιέπηνπ (ms) γηα λα θχγεη απφ ηελ θαηάζηαζε χπλνπ(sleep mode). ε απηφ ην δηάζηεκα δελ πξέπεη λα ηνπ απνζηαιεί θακία εληνιή ηέιλνληαο κία εληνιή Γηα λα αξρίζεη κηα κεηάδνζε, κηα αθνινπζία έλαξμεο κεηάδνζεο πξέπεη λα εθδνζεί. Απνηειείηαη απφ ηελ πηψζε ηεο γξακκήο δεδνκέλσλ (DATA) ελψ ην SCK είλαη ζε θαηάζηαζε high, αθνινπζνχκελε απφ έλαλ ρακειφ παικφ ηνπ ξνινγηνχ(sck) θαη ηελ άλνδν ηεο γξακκήο δεδνκέλσλ (DATA), ελψ ην SCK είλαη αθφκα ζε θαηάζηαζε high (δείηε ην ζρήκα 5.3). Σχήμα 5.3 Ακολουθία έναρξησ μετάδοςησ. 62

68 Ζ επφκελε εληνιή απνηειείηαη απφ ηξία bit δηεπζχλζεσλ (κφλν `000 " ππνζηεξίδεηαη) θαη πέληε bit εληνιήο. Ο SHT71 ππνδεηθλχεη ηελ θαηάιιειε ππνδνρή κηαο εληνιήο ζέηνληαο ην DATA pin ζε θαηάζηαζε low (ack bit) κεηά απφ ηε πηψζε (falling) ηνπ φγδννπ παικνχ ηνπ ξνινγηνχ (SCK). Ζ γξακκή δεδνκέλσλ (DATA) απειεπζεξψλεηαη (θαη πεγαίλεη ζε θαηάζηαζε high) κεηά ηελ πηψζε (falling) ηνπ έλαηνπ παικνχ ηνπ ξνινγηνχ (SCK). Πίνακας 5.1 Λίςτα των εντολών του SHT Μέηξεζε ηεο ζρεηηθήο πγξαζίαο θαη ηεο ζεξκνθξαζίαο Μεηά απφ ηελ έθδνζε ηεο εληνιήο κέηξεζεο ( γηα ζρεηηθή πγξαζία, γηα ζεξκνθξαζία) ζηνλ SHT71 ν κηθξνειεγθηήο πξέπεη λα πεξηκέλεη έσο φηνπ νινθιεξσζεί ε κέηξεζε. Απηφ δηαξθεί ην πνιχ 320 ms. Γηα λα καο ελεκεξψζεη φηη ε κέηξεζε νινθιεξψζεθε ν SHT71 ζέηεη ηελ γξακκή δεδνκέλσλ (DATA) ζε θαηάζηαζε low θαη κπαίλεη ζε ιεηηνπξγία αλακνλήο. Ο κηθξνειεγθηήο πξέπεη λα πεξηκέλεη απηφ ην ζήκα πξνηνχ μεθηλήζεη μαλά ην ξνιφη γηα λα δηαβάζεη ηα δεδνκέλα. Σα δεδνκέλα ηεο κέηξεζεο απνζεθεχνληαη κέρξη λα δηαβαζηνχλ. Με ην πην ζεκαληηθφ byte (MSB) λα δηαβηβάδεηαη πξψηα, δχν byte ησλ δεδνκέλσλ ησλ κεηξήζεσλ θαη έλα byte ηνπ CRC checksum (πξναηξεηηθά) ζα δηαβηβαζηνχλ έπεηηα. Ο κηθξνειεγθηήο πξέπεη λα ελεκεξψλεη ηνλ SHT71 γηα θάζε byte πνπ ιακβάλεη ζέηνληαο ηελ γξακκή δεδνκέλσλ (DATA) ζε θαηάζηαζε low. Ζ επηθνηλσλία ηεξκαηίδεηαη κεηά ην bit γλσζηνπνίεζεο (ack bit) ησλ δεδνκέλσλ ηνπ CRC checksum. Δάλ απηφ δελ ρξεζηκνπνηείηαη ν κηθξνειεγθηήο κπνξεί λα ηεξκαηίζεη ηελ επηθνηλσλία κεηά απφ ην LSB ησλ δεδνκέλσλ ησλ κεηξήζεσλ δηαηεξψληαο ηελ γξακκή δεδνκέλσλ (DATA) ζε θαηάζηαζε high. Ο αηζζεηήξαο 63

69 επηζηξέθεη απηφκαηα ζε ιεηηνπξγία χπλνπ κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο κέηξεζεο θαη ηεο επηθνηλσλίαο Αθνινπζία επαλαθνξάο ηεο ζύλδεζεο Δάλ ε επηθνηλσλία κε ηνλ αηζζεηήξα ραζεί, κπνξεί λα αλαθηεζεί κε ηελ εμήο αθνινπζία ζεκάησλ: Γηαηεξψληαο ηελ γξακκή δεδνκέλσλ (DATA) ζε θαηάζηαζε high, νδεγνχκε ην ξνιφη απφ θαηάζηαζε low ζε θαηάζηαζε high ελλέα ή πεξηζζφηεξεο θνξέο, αθνινπζεκέλν απφ ηελ αθνινπζία έλαξμεο κεηάδνζεο. Απηή ε αθνινπζία επαλαθέξεη κφλν ηελ ζχλδεζε, ν status register δηαηεξεί ην πεξηερφκελφ ηνπ. Σχήμα 5.4 Ακολουθία επαναφοράσ ςύνδεςησ. 5.4 Status Register Μεξηθέο απφ ηηο πξνεγκέλεο ιεηηνπξγίεο ηνπ SHT71 φπσο ε επηινγή αλάιπζεο ηεο κέηξεζεο, είλαη δηαζέζηκεο κφλν ζηέιλνληαο κία εληνιή ζηνλ Status Register. Ζ εμήο παξάγξαθνο δίλεη κηα ζπλνπηηθή επηζθφπεζε απηψλ ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ γλσξηζκάησλ. Μεηά απφ ηελ έθδνζε ηεο εληνιήο Status Register Read ή Status Register Write ην πεξηερφκελν ησλ νρηψ bit ηνπ Status Register κπνξεί λα δηαβαζηεί ή λα γξαθηεί. Σχήμα 5.5 Status Register Write. 64

70 Παξάδεηγκα ηνπ πιήξεο θχθινπ επηθνηλσλίαο απεηθνλίδεηαη ζηα ζρήκαηα 5.5 θαη 5.6. Σχήμα 5.6 Status Register Read. Πίνακας 5.2 Τα bit του Status Register Αλάιπζε κέηξεζεο Ζ πξνεπηιεγκέλε αλάιπζε κέηξεζεο ησλ 14bit (ζεξκνθξαζία) θαη 12bit (πγξαζία) κπνξεί λα κεησζεί ζε 12 θαη 8bit αληίζηνηρα. Απηφ είλαη ηδηαίηεξα ρξήζηκν ζε εθαξκνγέο πνπ απαηηνχλ πςειή ηαρχηεηα ή πνιχ ρακειή θαηαλάισζε ηζρχνο Ζ ιεηηνπξγία ηέινο ηεο κπαηαξίαο (End of Battery) Ζ ζπγθεθξηκέλε ιεηηνπξγία αληρλεχεη θαη εηδνπνηεί φηαλ ε ηάζε (VDD) είλαη θάησ απφ 2,47 V. Ζ αθξίβεηα είλαη 0,05 V. 65

71 5.4.3 Ζ ιεηηνπξγία Heater Δλεξγνπνηεί έλα ελζσκαησκέλν ζην chip ηνπ αηζζεηήξα, ζηνηρείν ζεξκφηεηαο ην νπνίν κπνξεί λα απμήζεη ηελ ζεξκνθξαζία ηνπ αηζζεηήξα απφ 5 έσο 10 βαζκνχο Κειζίνπ. Απηή ε ιεηηνπξγία είλαη ρξήζηκε γηα ηελ δνθηκή ηνπ αηζζεηήξα. Σχήμα 5.7 Παράδειγμα ακολουθίασ μέτρηςησ ςχετικήσ υγραςίασ για τιμή = 1073 = 35.50%RH. Σχήμα 5.8 Επιςκόπηςη τησ ακολουθίασ μέτρηςησ. 66

72 5.5 Μεηαηξνπή ηνπ ζήκαηνο εμόδνπ ζε θπζηθέο ηηκέο ρεηηθή Τγξαζία Γηα ηελ αληηζηάζκηζε ηεο κε γξακκηθφηεηαο ηνπ αηζζεηήξα πγξαζίαο (βιέπε ζρήκα 5.9) θαη γηα ηε ιήςε ηεο πιήξνπο αθξίβεηαο ηνπ αηζζεηήξα ζπζηήλεηαη λα κεηαηξαπεί ε αλάγλσζε πγξαζίαο (SORH) κε ηνλ αθφινπζν ηχπν, κε ηνπο ζπληειεζηέο πνπ δίλνληαη ζηνλ πίλαθα 5.3: RH linear = c1 + c2 * SO RH +c3 * SO RH 2 Πίνακας 5.3 Συντελεςτέσ Σχετικήσ Υγραςίασ. Σχήμα 5.9 Μετατροπή από SORH (δεδομένα ανάγνωςησ υγραςίασ) ςε ςχετική υγραςία. Σηκέο πςειφηεξεο απφ 99% RH ππνδεηθλχνπλ πιήξσο θνξεζκέλν αέξα θαη πξέπεη λα ππνβιεζνχλ ζε επεμεξγαζία θαη λα απεηθνληζηνχλ σο 100% RH. εκεηψζηε φηη ν αηζζεηήξαο πγξαζίαο δελ έρεη θακία ζεκαληηθή εμάξηεζε ηάζεο. 67

73 5.5.2 Θεξκνθξαζία Ο band-gap PTAT (Proportional To Absolute Temperature) αηζζεηήξαο ζεξκνθξαζίαο έρεη πνιχ γξακκηθφ ζρεδηαζκφ. Γηα ηε κεηαηξνπή απφ ηελ ςεθηαθή αλάγλσζε ζε ζεξκνθξαζία, ρξεζηκνπνηείηαη ν αθφινπζνο ηχπνο: T = d 1 + d 2 * SO T Πίνακας 5.4 Συντελεςτέσ Θερμοκραςίασ. 5.6 πλζήθεο ιεηηνπξγίαο Ο αηζζεηήξαο ιεηηνπξγεί ζηαζεξά εληφο ησλ ζπληζηψκελσλ θπζηνινγηθψλ νξίσλ (βιέπε ρήκα 5.10). Μαθξάο δηάξθεηαο έθζεζε ζε ζπλζήθεο εθηφο ησλ θπζηνινγηθψλ νξίσλ (άλσ ησλ 60 σξψλ), ηδηαίηεξα ζε πγξαζία κεγαιχηεξε απφ 80% RH, κπνξεί πξνζσξηλά λα επεξεάζεη ην ζήκα ηεο ζρεηηθήο πγξαζίαο. Μεηά απφ ηελ επηζηξνθή ζηα θαλνληθά φξηα ζα επηζηξέςεη αξγά πξνο ηελ θαηάζηαζε βαζκνλφκεζεο. Παξαηεηακέλε έθζεζε ζε αθξαίεο ζπλζήθεο κπνξεί λα επηηαρχλνπλ ηε παιαίσζε. Δπίζεο ν αηζζεηήξαο δελ είλαη επαίζζεηνο ζην θσο. ρήκα 5.10 πλζήθεο ιεηηνπξγίαο. 68

74 5.6.1 Καισδίσζε θαη αθεξαηόηεηα ζεκάησλ Ζ κεηαθνξά ησλ ζεκάησλ SCK θαη DATA παξάιιεια θαη ζε θνληηλή απφζηαζε πεξηζζφηεξν απφ 10cm κπνξεί λα νδεγήζεη ζε δηαζηαχξσζε ησλ ζεκάησλ θαη απψιεηα ηεο επηθνηλσλίαο(ιφγσ παξεκβνιψλ). Απηφ κπνξεί λα επηιπζεί κε ηε δξνκνιφγεζε ηνπ VDD ή/θαη θαη GND κεηαμχ ησλ δχν ζεκάησλ δεδνκέλσλ ή/θαη ηε ρξεζηκνπνίεζε ζσξαθηζκέλσλ θαισδίσλ. Δπηπιένλ, ε επηβξάδπλζε ηεο ζπρλφηεηαο ηνπ ξνινγηνχ ζα βειηηψζεη ελδερνκέλσο ηελ αθεξαηφηεηα ζεκάησλ. 5.7 Ο Κώδηθαο γηα ηελ Δπηθνηλσλία κε ηνλ Μηθξνειεγθηή ηνπο πίλαθεο πνπ αθνινπζνχλ αλαιχνληαη ηα ηκήκαηα ηνπ πξνγξάκκαηνο πνπ αλαπηχρζεθαλ κε ζθνπφ λα επηηεπρζεί ε επηθνηλσλία ηνπ αηζζεηήξα SHT71 κε ηνλ κηθξνειεγθηή. Ζ αλάπηπμε ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ θψδηθα, ζε αληίζεζε κε ηνλ ππφινηπν θψδηθα ηνπ πξνγξάκκαηνο επηιέρηεθε εζθεκκέλα λα γίλεη ζε κε ζπκπαγή κνξθή, θαζψο έηζη είλαη πνην μεθάζαξνο ν ηξφπνο κε ηνλ νπνίν γίλεηαη ε απνζηνιή bit πξνο bit ησλ εληνιψλ πξνο ηνλ αηζζεηήξα θαη αληίζηξνθα ε αλάγλσζε ησλ δεδνκέλσλ απφ ησλ αηζζεηήξα. Απηφ δίλεη ηε δπλαηφηεηα ζηνλ αλαγλψζηε ηεο εξγαζίαο λα θαηαλνήζεη ζε βάζνο ηνλ ηξφπν κε ηνλ νπνίν επηηπγράλεηαη απηή ε επηθνηλσλία. Απηό ην θνκκάηη θώδηθα επηηπγράλεη ηελ αθνινπζία επαλαθνξάο ηεο ζύλδεζεο. πγθεθξηκέλα, δηαηεξώληαο ηελ γξακκή δεδνκέλσλ (DATA) ζε θαηάζηαζε high, νδεγνύκε ην ξνιόη από θαηάζηαζε low ζε θαηάζηαζε high ελλέα ή πεξηζζόηεξεο θνξέο, αθνινπζεκέλν από ηελ αθνινπζία έλαξμεο κεηάδνζεο. (Γείηε ην ζρήκα 5.4) SETB DATTA Αξρηθή ζπλζήθε DATTA=1. Αξρηθή ζπλζήθε SCK=0. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ο πξψηνο θχθινο ξνινγηνχ νινθιεξψλεηαη. 69

75 Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ο δεχηεξνο θχθινο ξνινγηνχ νινθιεξψλεηαη. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ο ηξίηνο θχθινο ξνινγηνχ νινθιεξψλεηαη. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ο ηέηαξηνο θχθινο ξνινγηνχ νινθιεξψλεηαη. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ο πέκπηνο θχθινο ξνινγηνχ νινθιεξψλεηαη. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ο έθηνο θχθινο ξνινγηνχ νινθιεξψλεηαη. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ο έβδνκνο θχθινο ξνινγηνχ νινθιεξψλεηαη. 70

76 Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ο φγδννο θχθινο ξνινγηνχ νινθιεξψλεηαη. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ο έλαηνο θχθινο ξνινγηνχ νινθιεξψλεηαη. ηε ζπλέρεηα γηα λα νινθιεξσζεί ε επαλαθνξά ηεο ζχλδεζεο, εθηεινχκε ην θνκκάηη ηνπ θψδηθα πνπ επηηπγράλεη ηελ αθνινπζία έλαξμεο κεηάδνζεο. Απηό είλαη ην θνκκάηη θώδηθα κέζσ ηνπ νπνίνπ επηηπγράλεηαη ε αθνινπζία έλαξμεο κεηάδνζεο, ηελ νπνία πξέπεη λα απνζηείινπκε ζηνλ αηζζεηήξα πξηλ μεθηλήζνπκε νπνηαδήπνηε κεηάδνζε. πγθεθξηκέλα, πξνθαιεί πηώζε ηεο γξακκήο δεδνκέλσλ (DATA) ελώ ην SCK είλαη ζε θαηάζηαζε high, πνπ αθνινπζείηε από έλαλ ρακειό παικό ηνπ ξνινγηνύ(sck) θαη ηελ άλνδν ηεο γξακκήο δεδνκέλσλ (DATA) ελώ ην SCK είλαη αθόκα ζε θαηάζηαζε high (δείηε ην ζρήκα 5.3). SETB DATTA CLR DATTA Αξρηθή ζπλζήθε DATTA=1. Αξρηθή ζπλζήθε SCK=0. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Πξνθαιεί πηψζε ηεο γξακκήο δεδνκέλσλ (DATA). 71

77 SETB DATTA Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Πξνθαιεί ηελ άλνδν ηεο γξακκήο δεδνκέλσλ (DATA). Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Απηό ην ηκήκα ηνπ πξνγξάκκαηνο ζηέιλεη ηελ εληνιή κέηξεζεο ηεο πγξαζίαο Τπελζπκίδσ όηη γηα ηελ απνζηνιή κηαο εληνιήο ζηνλ αηζζεηήξα, ηα δεδνκέλα πξέπεη λα είλαη έγθπξα θαηά ηελ δηάξθεηα αλόδνπ (rising edge) ηνπ παικνύ ηνπ ξνινγηνύ (SCK) θαη πξέπεη λα παξακείλνπλ ζηαζεξά, όζν ν παικόο είλαη ζε θαηάζηαζε high. Μεηά ηελ πηώζε (falling) ηνπ παικνύ ηνπ ξνινγηνύ ηα δεδνκέλα κπνξνύλ λα κεηαβιεζνύλ. Να ηνλίζσ επίζεο όηη πξέπεη λα πξνεγεζεί ε αθνινπζία έλαξμεο κεηάδνζεο. CLR DATTA CLR DATTA CLR DATTA Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε κεδέλ. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μφιηο έγηλε ε απνζηνιή ηνπ πξψηνπ bit. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε κεδέλ. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μφιηο έγηλε ε απνζηνιή ηνπ δεχηεξνπ bit. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε κεδέλ. 72

78 CLR DATTA CLR DATTA SETB DATTA CLR DATTA Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μφιηο έγηλε ε απνζηνιή ηνπ ηξίηνπ bit. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε κεδέλ. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μφιηο έγηλε ε απνζηνιή ηνπ ηέηαξηνπ bit. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε κεδέλ. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μφιηο έγηλε ε απνζηνιή ηνπ πέκπηνπ bit. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε έλα. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μφιηο έγηλε ε απνζηνιή ηνπ έθηνπ bit. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε κεδέλ. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μφιηο έγηλε ε απνζηνιή ηνπ έβδνκνπ bit. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. 73

79 SETB DATTA SETB DATTA 1 Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε έλα. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μφιηο έγηλε ε απνζηνιή ηνπ φγδννπ bit. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε έλα γηα λα ηελ απειεπζεξψζνπκε. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη γηα ην bit γλσζηνπνίεζεο (ack bit). Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Καζπζηέξεζε ελφο δεπηεξνιέπηνπ. Απηό ην ηκήκα ηνπ πξνγξάκκαηνο ζηέιλεη ηελ εληνιή κέηξεζεο ηεο ζεξκνθξαζίαο Τπελζπκίδσ όηη γηα ηελ απνζηνιή κηαο εληνιήο ζηνλ αηζζεηήξα, ηα δεδνκέλα πξέπεη λα είλαη έγθπξα θαηά ηελ δηάξθεηα αλόδνπ (rising edge) ηνπ παικνύ ηνπ ξνινγηνύ (SCK) θαη πξέπεη λα παξακείλνπλ ζηαζεξά, όζν ν παικόο είλαη ζε θαηάζηαζε high. Μεηά ηελ πηώζε (falling) ηνπ παικνύ ηνπ ξνινγηνύ ηα δεδνκέλα κπνξνύλ λα κεηαβιεζνύλ. Να ηνλίζσ επίζεο όηη πξέπεη λα πξνεγεζεί ε αθνινπζία έλαξμεο κεηάδνζεο. CLR DATTA CLR DATTA Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε κεδέλ. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μφιηο έγηλε ε απνζηνιή ηνπ πξψηνπ bit. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε κεδέλ. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μφιηο έγηλε ε απνζηνιή ηνπ δεχηεξνπ bit. 74

80 CLR DATTA CLR DATTA CLR DATTA CLR DATTA Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε κεδέλ. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μφιηο έγηλε ε απνζηνιή ηνπ ηξίηνπ bit. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε κεδέλ. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μφιηο έγηλε ε απνζηνιή ηνπ ηέηαξηνπ bit. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε κεδέλ. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μφιηο έγηλε ε απνζηνιή ηνπ πέκπηνπ bit. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε κεδέλ. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μφιηο έγηλε ε απνζηνιή ηνπ έθηνπ bit. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. 75

81 SETB DATTA SETB DATTA SETB DATTA 1 Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε έλα. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μφιηο έγηλε ε απνζηνιή ηνπ έβδνκνπ bit. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε έλα. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μφιηο έγηλε ε απνζηνιή ηνπ φγδννπ bit. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε έλα γηα λα ηελ απειεπζεξψζνπκε. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη γηα ην bit γλσζηνπνίεζεο (ack bit). Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Καζπζηέξεζε ελφο δεπηεξνιέπηνπ. ε απηό ην θνκκάηη ηνπ πξνγξάκκαηνο γίλεηαη ε αλάγλσζε θαη απνζήθεπζε ησλ δεδνκέλσλ ησλ κεηξήζεσλ πνπ καο δηαβηβάδεη ν αηζζεηήξαο. Γύν byte ησλ δεδνκέλσλ ησλ κεηξήζεσλ θαη έλα byte ηνπ CRC checksum (πξναηξεηηθά) ζα δηαβηβαζηνύλ, κε ην πην ζεκαληηθό byte (MSB) λα δηαβηβάδεηαη πξώηα. Ο κηθξνειεγθηήο πξέπεη λα ελεκεξώλεη ηνλ SHT71 γηα θάζε byte πνπ ιακβάλεη ζέηνληαο ηελ γξακκή δεδνκέλσλ (DATA) ζε θαηάζηαζε low. Τπελζπκίδσ όηη γηα ηελ αλάγλσζε ησλ δεδνκέλσλ από ηνλ αηζζεηήξα, ηα δεδνκέλα είλαη έγθπξα κεηά ηελ πηώζε (falling) ηνπ παικνύ ηνπ ξνινγηνύ (SCK) θαη εμαθνινπζνύλ λα παξακέλνπλ έγθπξα κέρξη ηελ επόκελε πηώζε (falling) ηνπ παικνύ ηνπ ξνινγηνύ (SCK). Απνζήθεπζε ηνπ πξψηνπ byte ησλ δεδνκέλσλ ησλ κεηξήζεσλ πνπ καο δηαβηβάδεη ν αηζζεηήξαο. 76

82 SETB DATTA MOV C,DATTA RLC A MOV C,DATTA RLC A MOV C,DATTA RLC A Γίλεη ζην DATTA ηελ ηηκή 1 ψζηε λα ιεηηνπξγεί σο pin εηζφδνπ. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην πξψην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην δεχηεξν εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην ηξίην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. 77

83 MOV C,DATTA RLC A MOV C,DATTA RLC A MOV C,DATTA RLC A Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην ηέηαξην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην πέκπην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην έθην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. 78

84 MOV C,DATTA RLC A MOV C,DATTA RLC A MOV R0, A CLR DATTA Μεηαθέξεη ην έβδνκν εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην πξψην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζήθεπζε ηνπ MSB ησλ δεδνκέλσλ ησλ κεηξήζεσλ ζηνλ θαηαρσξεηή R0. Γλσζηνπνίεζε ηεο ιήςεο (ack bit) ηνπ πξψηνπ byte ζέηνληαο ηελ γξακκή δεδνκέλσλ (DATA) ζε θαηάζηαζε low. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη γηα ην bit γλσζηνπνίεζεο (ack bit). Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. SETB DATTA Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε έλα γηα λα ηελ απειεπζεξψζνπκε. Απνζήθεπζε ηνπ δεχηεξνπ byte ησλ δεδνκέλσλ ησλ κεηξήζεσλ πνπ καο δηαβηβάδεη ν αηζζεηήξαο. 79

85 MOV C,DATTA RLC A MOV C,DATTA RLC A MOV C,DATTA RLC A Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην πξψην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην δεχηεξν εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην ηξίην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. 80

86 MOV C,DATTA RLC A MOV C,DATTA RLC A MOV C,DATTA RLC A Μεηαθέξεη ην ηέηαξην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην πέκπην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην έθην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. 81

87 MOV C,DATTA RLC A MOV C,DATTA RLC A MOV R1, A CLR DATTA SETB DATTA Μεηαθέξεη ην έβδνκν εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην πξψην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζήθεπζε ηνπ LSB ησλ δεδνκέλσλ ησλ κεηξήζεσλ ζηνλ θαηαρσξεηή R1. Γλσζηνπνίεζε ηεο ιήςεο (ack bit) ηνπ δεχηεξνπ byte ζέηνληαο ηελ γξακκή δεδνκέλσλ (DATA) ζε θαηάζηαζε low. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη γηα ην bit γλσζηνπνίεζεο (ack bit). Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε έλα γηα λα ηελ απειεπζεξψζνπκε. Απνζήθεπζε ηνπ byte ηνπ CRC checksum πνπ καο δηαβηβάδεη ν αηζζεηήξαο. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. 82

88 MOV C,DATTA RLC A MOV C,DATTA RLC A MOV C,DATTA RLC A Μεηαθέξεη ην πξψην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην δεχηεξν εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην ηξίην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. 83

89 MOV C,DATTA RLC A MOV C,DATTA RLC A MOV C,DATTA RLC A MOV C,DATTA Μεηαθέξεη ην ηέηαξην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην πέκπην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην έθην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην έβδνκν εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. 84

90 RLC A MOV C,DATTA RLC A MOV R3, A SETB DATTA SETB DATTA Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Μεηαθέξεη ην πξψην εηζεξρφκελν bit ζην DATTA. Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Ζ εληνιή απηή πεξηζηξέθεη ην πεξηερφκελν ηνπ Acc αξηζηεξά κε απνηέιεζκα ην πεξηερφκελν ηνπ C(carry) bit λα πεγαίλεη ζην ιηγφηεξν ζεκαληηθφ bit ηνπ Acc. Απνζήθεπζε ηνπ byte ηνπ CRC checksum ζηνλ θαηαρσξεηή R3. Με γλσζηνπνίεζε ηεο ιήςεο (ack bit) ηνπ CRC checksum byte ζέηνληαο ηελ γξακκή δεδνκέλσλ (DATA) ζε θαηάζηαζε high. Απνζηνιή ζεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη γηα ην bit γλσζηνπνίεζεο (ack bit). Απνζηνιή αξλεηηθνχ παικνχ ζην ξνιφη. Θέηνπκε ηελ γξακκή δεδνκέλσλ λα είλαη ίζε κε έλα γηα λα ηελ απειεπζεξψζνπκε. 85

91 Κεθάιαην 1 Ζ πινπνίεζε ηνπ πζηήκαηνο 6.1 Δηζαγσγή ην παξψλ θεθάιαην γίλεηαη ε πεξηγξαθή ηνπ ζπζηήκαηνο, ηνπ ηξφπνπ ιεηηνπξγίαο ηνπ, θαζψο επίζεο θαη φιν ην ηζηνξηθφ θαη ε κεζνδνινγία πνπ αθνινπζήζεθε γηα ηελ πινπνίεζε ηνπ ζπζηήκαηνο. 6.2 Πεξηγξαθή ιεηηνπξγίαο Ζ βάζε γηα ηελ αλάπηπμε ηνπ ζπζηήκαηφο καο είλαη ε εθπαηδεπηηθή πιαθέηα MTS- 51 MICROCOMPUTER TRAINER ε νπνία απνηειεί κέξνο ηνπ εμνπιηζκνχ ηνπ εξγαζηεξίνπ κηθξνεπεμεξγαζηψλ ηνπ Σ.Δ.Η. Πιεξνθνξηθήο θαη Σερλνινγίαο Τπνινγηζηψλ. Ζ ζπζθεπή ελζσκαηψλεη ην κηθξνειεγθηή P89C51RD+ ηεο PHILIPS, κηα νζφλε LCD 2 γξακκψλ επί 20 ραξαθηήξσλ θαη δηάθνξεο άιιεο πεξηθεξεηαθέο ζπζθεπέο γηα εθπαηδεπηηθνχο ζθνπνχο. Ζ ζπζθεπή δηαζέηεη επίζεο ηελ ιεηηνπξγία ISP (In-System Programming) ε νπνία επηηξέπεη ηνλ γξήγνξν πξνγξακκαηηζκφ ηνπ κηθξνειεγθηή κέζσ ηεο ελζσκαησκέλεο RS-232 ζχξαο. Δηθόλα 6.1 MTS-51 MICROCOMPUTER TRAINER. 86

92 Σν ζχζηεκα πξννξίδεηαη γηα εγθαηάζηαζε ζε απηνθηλεηφδξνκνπο - νδνχο ηαρείαο θπθινθνξίαο θαη ε ιεηηνπξγία ηνπ δηαρσξίδεηαη ζε δχν ζθέιε. Σν πξψην ζθέινο αθνξά ηελ ελεκέξσζε ησλ νδεγψλ ζρεηηθά κε ηηο αηκνζθαηξηθέο ζπλζήθεο. Δλψ ην δεχηεξν ζθέινο αθνξά ηελ αλίρλεπζε πάγνπ ζην νδφζηξσκα θαη ηελ έθδνζε πξνεηδνπνηεηηθνχ κελχκαηνο πξνο ηνπο δηεξρφκελνπο νδεγνχο. Όζνλ αθνξά ην πξψην ζθέινο, ην ζχζηεκα είλαη ζε ζέζε κε ηελ ρξήζε ησλ αηζζεηήξσλ πνπ πεξηγξάθηεθαλ ζηα πξνεγνχκελα θεθάιαηα, λα πξαγκαηνπνηεί αλά ηαθηά ρξνληθά δηαζηήκαηα κεηξήζεηο ηεο αηκνζθαηξηθήο ζεξκνθξαζίαο, ηεο αηκνζθαηξηθήο πγξαζίαο, θαζψο θαη ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ νδνζηξψκαηνο. Έπεηηα απφ ηελ επεμεξγαζία ησλ δεδνκέλσλ ησλ κεηξήζεσλ είλαη ζε ζέζε λα εκθαλίζεη ηα απνηειέζκαηα ζε κία νζφλε LCD δχν γξακκψλ, ψζηε λα είλαη δπλαηή ε πιεξνθφξεζε ησλ νδεγψλ. Σψξα φζνλ αθνξά ην δεχηεξν ζθέινο, ην ζχζηεκα παξάιιεια κε ηελ ελεκέξσζε ησλ νδεγψλ ζρεηηθά κε ηηο αηκνζθαηξηθέο ζπλζήθεο, είλαη δπλαηφ λα εθηειεί έλαλ εζσηεξηθφ έιεγρν ησλ δεδνκέλσλ ησλ κεηξήζεσλ απφ ηνπο αηζζεηήξεο, ψζηε λα δηαπηζηψλεη αλ ηθαλνπνηνχληαη νη ζπλζήθεο χπαξμεο πάγνπ ζην νδφζηξσκα. Μφιηο νη ζπλζήθεο απηέο ηθαλνπνηεζνχλ, πξνβάιιεηαη ζηελ LCD νζφλε έλα κήλπκα ην νπνίν πξνεηδνπνηεί ηνπο δηεξρφκελνπο νδεγνχο γηα ηελ χπαξμε πάγνπ ζην νδφζηξσκα. Πνην αλαιπηηθά ην ζχζηεκα κεηά ηελ ελεξγνπνίεζή ηεο εθηειεί ζεηξηαθά ηηο ζπγθεθξηκέλεο ιεηηνπξγίεο: Δλεξγνπνίεζε ηνπ ζπζηήκαηνο Αξρηθνπνίεζε ηεο LCD νζφλεο/θαζνξηζκφο ηξφπνπ ιεηηνπξγίαο. Καζνξηζκφο ηνπ ηξφπνπ ιεηηνπξγίαο ηνπ αηζζεηήξα ζεξκνθξαζίαο DS1620 ν νπνίνο πξαγκαηνπνηεί κεηξήζεηο ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ νδνζηξψκαηνο. Καζπζηέξεζε ελφο δεπηεξνιέπηνπ. Απνζηνιή ζηνλ DS1620 ηεο εληνιήο έλαξμεο κεηαηξνπήο ζεξκνθξαζίαο. Καζπζηέξεζε ελφο δεπηεξνιέπηνπ. Αλάγλσζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ νδνζηξψκαηνο. Έιεγρνο αλ ε ζεξκνθξαζία είλαη ζεηηθή ή αξλεηηθή. Μεηαηξνπή ησλ δεδνκέλσλ αλάγλσζεο κε ηε ρξήζε εηδηθψλ ξνπηηλψλ ζε θαηάιιειε κνξθή, ψζηε λα είλαη δπλαηή ε απεηθφληζή ηνπο ζηελ νζφλε. Καζαξηζκφο ηεο νζφλεο. Απεηθφληζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ νδνζηξψκαηνο ζηελ νζφλε. Καζπζηέξεζε δχν δεπηεξνιέπησλ. 87

93 Έλαξμε επηθνηλσλίαο κε ηνλ αηζζεηήξα Τγξαζίαο/ζεξκνθξαζίαο SHT71. Απνζηνιή ζηνλ SHT71 ηεο εληνιήο κέηξεζεο ηεο ζεξκνθξαζίαο. Καζπζηέξεζε ελφο δεπηεξνιέπηνπ. Αλάγλσζε ηεο αηκνζθαηξηθήο ζεξκνθξαζίαο. Καζπζηέξεζε κηζνχ δεπηεξνιέπηνπ. Έιεγρνο αλ ε ζεξκνθξαζία είλαη ζεηηθή ή αξλεηηθή. Μεηαηξνπή ησλ δεδνκέλσλ αλάγλσζεο κε ηε ρξήζε εηδηθψλ ξνπηηλψλ ζε θαηάιιειε κνξθή, ψζηε λα είλαη δπλαηή ε απεηθφληζή ηνπο ζηελ νζφλε. Καζαξηζκφο ηεο νζφλεο. Απεηθφληζε ηεο αηκνζθαηξηθήο ζεξκνθξαζίαο ζηελ νζφλε. Καζπζηέξεζε δπφκηζε δεπηεξνιέπησλ. Έλαξμε επηθνηλσλίαο κε ηνλ αηζζεηήξα Τγξαζίαο/ζεξκνθξαζίαο SHT71. Απνζηνιή ζηνλ SHT71 ηεο εληνιήο κέηξεζεο ηεο Τγξαζίαο. Καζπζηέξεζε ελφο δεπηεξνιέπηνπ. Αλάγλσζε ηεο ρεηηθή Τγξαζίαο. Καζπζηέξεζε κηζνχ δεπηεξνιέπηνπ. Μεηαηξνπή ησλ δεδνκέλσλ αλάγλσζεο κε ηε ρξήζε εηδηθψλ ξνπηηλψλ ζε θαηάιιειε κνξθή, ψζηε λα είλαη δπλαηή ε απεηθφληζή ηνπο ζηελ νζφλε. Έιεγρνο αλ ε πγξαζία είλαη πάλσ απφ 99.99%. Καζαξηζκφο ηεο νζφλεο. Απεηθφληζε ηεο ρεηηθή Τγξαζίαο ζηελ νζφλε. Καζπζηέξεζε δχν δεπηεξνιέπησλ. Έιεγρνο αλ ε ζεξκνθξαζία ηνπ νδνζηξψκαηνο είλαη θάησ απφ κεδέλ βαζκνχο Κειζίνπ θαη ηαπηφρξνλα ηα πνζνζηά ηεο ζρεηηθήο πγξαζίαο πάλσ απφ θάπνην επίπεδν (ζπλζήθεο χπαξμεο πάγνπ ζην νδφζηξσκα). o ε πεξίπησζε ηθαλνπνίεζεο απηψλ ησλ ζπλζεθψλ, πξνβάιιεηαη ζηελ LCD νζφλε έλα κήλπκα ην νπνίν πξνεηδνπνηεί ηνπο δηεξρφκελνπο νδεγνχο γηα ηελ χπαξμε πάγνπ ζην νδφζηξσκα. Καζπζηέξεζε ηεζζάξσλ δεπηεξνιέπησλ. Δπηζηξνθή ζηελ αξρή. o ε πεξίπησζε κε ηθαλνπνίεζεο απηψλ ησλ ζπλζεθψλ, επηζηξνθή ζηελ αξρή. 88

94 6.3 Ηζηνξηθό Μεζνδνινγία Ζ πινπνίεζε ηνπ ζπζηήκαηνο πέξαζε απφ πνιιά ζηάδηα θαη δπζθνιίεο νη νπνίεο αθνξνχλ απφ ηελ επηινγή ησλ θαηάιιεισλ αηζζεηήξσλ θαη ηελ δηαζεζηκφηεηά ηνπο έσο ηελ ζχλδεζε ηνπο κε ηνλ κηθξνειεγθηή, ηνλ θαζνξηζκφ ηνπ ηξφπνπ ιεηηνπξγίαο ηνπο, ηελ επεμεξγαζία ησλ δεδνκέλσλ αλάγλσζεο ησλ αηζζεηήξσλ, ηελ πινπνίεζε ηεο επηθνηλσλίαο κε ηνπο αηζζεηήξεο, ηελ εχξεζε ζθαικάησλ, ηα πξνβιήκαηα ηνπ κεηαγισηηηζηή, ηελ ειιηπή πιεξνθφξεζε θαη βηβιηνγξαθία πέξαλ ησλ datasheets, ηελ δνθηκή ησλ αηζζεηήξσλ. Ζ πινπνίεζε ηνπ ζπζηήκαηνο απνθαζίζηεθε λα γίλεη βήκα, βήκα θαη θάζε θνκκάηη ηνπ λα αλαπηπρζεί θαη λα δνθηκαζηεί ρσξηζηά Ζ απεηθόληζε Σν πξψην βήκα ινηπφλ ήηαλ ε κειέηε ηεο LCD νζφλεο. Ζ θαηαλφεζε ηνπ ηξφπνπ ιεηηνπξγίαο ηεο, θαζψο θαη ηεο κνξθήο ζηελ νπνία απαηηεί λα βξίζθνληαη ηα δεδνκέλα γηα λα απεηθνληζηνχλ ζσζηά. Απηφ έγηλε ζρεηηθά εχθνια θαζψο ππάξρνπλ πνιιέο πιεξνθνξίεο επί ηνπ ζέκαηνο θαη έηζη νη δνθηκέο απεηθφληζεο ζηελ νζφλε ήηαλ επηηπρείο Ο αηζζεηήξαο ζεξκνθξαζίαο ηνπ νδνζηξώκαηνο Έηζη κεηά ηελ LCD νζφλε, ζεηξά είρε ε επηινγή ηνπ αηζζεηήξα ζεξκνθξαζίαο ν νπνίνο κεηξά ηελ ζεξκνθξαζία ηνπ νδνζηξψκαηνο. Ζ επηινγή ηνπ ήηαλ ηδηαίηεξα δχζθνιε θαζψο ππήξρε κηα πιεζψξα δηαθνξεηηθψλ αηζζεηήξσλ, κε δηαθνξεηηθά interface θαη δηαθνξεηηθά ραξαθηεξηζηηθά θαη δπλαηφηεηεο. Σα πξάγκαηα φκσο ήηαλ αξθεηά δχζθνια θαζψο νη γλψζεηο πνπ είρακε γηα απηέο ηηο ηερλνινγίεο ήηαλ αλχπαξθηεο. Απηφ απαίηεζε ηελ κειέηε ησλ datasheet αξθεηψλ αηζζεηήξσλ πξηλ απφ ηελ ηειηθή επηινγή. Σειηθά ν αηζζεηήξαο ζεξκνθξαζίαο πνπ επηιέρηεθε λα ρξεζηκνπνηεζεί ζην ζχζηεκά καο γηα ηελ κέηξεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ νδνζηξψκαηνο είλαη ν DS1620 απφ ηελ Dallas Semiconductor( ν νπνίνο αλαιχζεθε ζε πξνεγνχκελν θεθάιαην). Οη Λόγνη επηινγήο ηνπ DS1620 ζπλνςίδνληαη ζηνπο εμήο : Δίλαη ςεθηαθφο. 89

95 Μεηξά ηε ζεξκνθξαζία ζε κνλάδεο ησλ 0. 5 βαζκψλ Κειζίνπ απφ -55 έσο 125 C. Δίλαη βαζκνλνκεκέλνο ζην εξγνζηάζην γηα εμαηξεηηθή αθξίβεηα. Ζ επηθνηλσλία ηνπ αηζζεηήξα κε ηνλ 8051 είλαη δπλαηή θαη επηηπγράλεηαη κέζσ κηαο δηεπαθήο ηξηψλ θαισδίσλ(3-wire interface). Ζ αλάπηπμε ησλ ξνπηηλψλ γηα ηελ επηθνηλσλία ηνπ κε ηνλ κηθξνειεγθηή ζε γιψζζα πξνγξακκαηηζκνχ Assembly είλαη εθηθηή. Ζ 9-bit κνξθή πνπ παξέρεη ηα δεδνκέλα, κε ην MSbit λα αλαπαξηζηά ην πξφζεκν θαη ηα ππφινηπα 8-bit ηελ ζεξκνθξαζία (θάζε κνλάδα αληηζηνηρεί ζε 0,5 C), θάλνπλ δπλαηή ηελ κεηαηξνπή απηψλ ησλ δεδνκέλσλ ζε βαζκνχο Κειζίνπ κε ηε ρξήζε ελφο look-up table ή κε ηελ ρξήζε θάπνηνπ αιγνξίζκνπ πνπ ζα θάλεη απηή ηε κεηαηξνπή. Σν κφλν κεηνλέθηεκα ηνπ αηζζεηήξα είλαη φηη δελ είλαη δηαζέζηκνο ζηελ Διιάδα θαη γηα ηελ απφθηεζή ηνπ έγηλε εηδηθή παξαγγειία απφ ην εμσηεξηθφ. Έσο φηνπ λα έξζεη ν αηζζεηήξαο πξνηεξαηφηεηα είρε ε αλάπηπμε ησλ ξνπηηλψλ πνπ ζα επηηπγράλνπλ ηελ επηθνηλσλία κε ηνλ κηθξνειεγθηή. Σν εκπφδην πνπ ζπλαληήζεθε ζε απηφ ην ζεκείν, ήηαλ φηη ε κνλαδηθή βηβιηνγξαθία πνπ ππήξρε γηα ην ζπγθεθξηκέλν ζέκα, ήηαλ ην datasheet ηνπ αηζζεηήξα (είλαη δηαζέζηκν ζην δηαδίθηπν) ην νπνίν πεξηείρε πνιιέο αζάθεηεο ζρεηηθά κε ηελ επίηεπμε ηεο επηθνηλσλίαο θαη ηνλ ρεηξηζκφ ηνπ αηζζεηήξα, ηνπιάρηζηνλ ζηα δηθά κνπ ηα κάηηα πνπ αζρνινχκνπλ θαη κειεηνχζα πξψηε θνξά θάηη ηέηνην. Μεηά ηελ θαηαζθεπή απηψλ ησλ ξνπηηλψλ, ζεηξά είρε ν ρεηξηζκφο ησλ δεδνκέλσλ απφ ηνλ αηζζεηήξα θαη ε απεηθφληζή ηνπο ζηελ LCD νζφλε. Ζ 9 bit κνξθή πνπ παξέρεη ν αηζζεηήξαο ηα δεδνκέλα ηεο ζεξκνθξαζίαο απφ ηα νπνία θάζε κνλάδα αληηζηνηρεί ζε 0.5 βαζκνχο Κειζίνπ, είλαη ηδαληθή γηα ηελ αλάπηπμε ελφο look up table, ν νπνίνο ζα έρεη κία ζέζε γηα θάζε κέηξεζε ηνπ αηζζεηήξα ζηελ νπνία ππάξρεη πξν απνζεθεπκέλε ε κεηαηξνπή ηεο ζεξκνθξαζίαο ζε θπζηθέο ηηκέο, θαζψο θαη ε απεηθφληζε ηεο ζηελ νζφλε. Ο ππνινγηζκφο απηψλ ησλ ηηκψλ έγηλε κε ηελ ρξήζε ελφο ινγηζηηθνχ θχιινπ. Έηζη κεηά απφ θάζε αλάγλσζε ηνπ αηζζεηήξα, γίλεηαη κία αλαδήηεζε ζηνλ πίλαθα ψζηε λα εκθαληζηεί ε ζεξκνθξαζία ζηελ νζφλε. ε απηφ ην ζεκείν ηειείσζε ην θνκκάηη ηνπ ινγηζκηθνχ θαη ην κφλν πνπ απέκελε ήηαλ ε δνθηκή κε ηνλ αηζζεηήξα. Ζ ζύλδεζε ηνπ αηζζεηήξα Γηα ηελ ζχλδεζε ηνπ αηζζεηήξα κε ηνλ κηθξνειεγθηή, ρξεζηκνπνηήζεθαλ έλα ξάζηεξ πάλσ ζην νπνίν ζπλδένληαη ηα θαιψδηα ηξνθνδνζίαο θαη δεδνκέλσλ ηνπ αηζζεηήξα, θαη κία βάζε γηα ην νινθιεξσκέλν ηνπ αηζζεηήξα ε νπνία θνπκπψλεη πάλσ ζην ξάζηεξ. 90

96 GND DQ (P2.0) CLK (P2.1) RST (P2.2) V cc Εικόνα 6.2 Η ςύνδεςη του DS1620 ςτο ράςτερ. Σα απνηειέζκαηα ησλ πξψησλ δνθηκψλ δελ ήηαλ ελζαξξπληηθά θαζψο ζηελ LCD νζφλε δελ εκθαληδφηαλ ηίπνηα. Έηζη δεκηνπξγήζεθαλ θαη δνθηκάζηεθαλ αξθεηέο παξαιιαγέο ηνπ ίδηνπ θψδηθα γηα λα δηαπηζησζεί αλ επζχλεηαη ην ινγηζκηθφ. Καη πάιη φκσο ε νζφλε εμαθνινπζνχζε λα είλαη θελή. Σειηθφο δηαπηζηψζεθε πσο ε ρξεζηκνπνίεζε κεγάινπ κήθνπο κε ζσξαθηζκέλσλ θαισδίσλ είρε σο απνηέιεζκα ηελ αιινίσζε ησλ ςεθηαθψλ ζεκάησλ απφ/πξνο ηνλ αηζζεηήξα θαη ηελ απψιεηα ηεο επηθνηλσλία κε ηνλ κηθξνειεγθηή. Έηζη απνθαζίζηεθε λα ρξεζηκνπνηεζνχλ κηθξφηεξνπ κήθνπο ζσξαθηζκέλα θαιψδηα, ψζηε ηα δεδνκέλα λα κεηαδίδνληαη απφ θαη πξνο ηνλ αηζζεηήξα ρσξίο λα παξεκβάιινληαη κεηαμχ ηνπο. ε απηφ ην ζεκείν ν δεχηεξνο ζηφρνο, δειαδή ε αλάγλσζε απφ ηνλ αηζζεηήξα θαη ε απεηθφληζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ζηελ νζφλε είρε επηηεπρζεί. 91

97 6.3.3 Ο αηζζεηήξαο Τγξαζίαο πλέρεηα είρε ην θνκκάηη ηεο Τγξαζίαο θαη ε επηινγή ηνπ θαηάιιεινπ αηζζεηήξα. Δδψ ηα πξάγκαηα ήηαλ δηαθνξεηηθά θαζψο νη επηινγέο ήηαλ πνιχ πεξηνξηζκέλεο ζε ζρέζε κε ηνλ αηζζεηήξα ηεο ζεξκνθξαζίαο. Έηζη ινηπφλ ζα ιέγακε πσο ε επηινγή ηνπ αηζζεηήξα SHT71 ηεο SENSIRION ήηαλ κνλφδξνκνο θαζψο έρεη εμαηξεηηθά ραξαθηεξηζηηθά θαη είλαη ε επηινγή ησλ πεξηζζφηεξσλ ζρεδηαζηψλ ελζσκαησκέλσλ ζπζηεκάησλ. πλνπηηθά: Δίλαη ςεθηαθφο. Μεηξά ηελ πγξαζία κε εχξνο απφ 0 έσο 100 % RH θαη ηε ζεξκνθξαζία κε εχξνο απφ -40 έσο 123 C. Δίλαη πιήξσο βαζκνλνκεκέλνο ζην εξγνζηάζην γηα αθξίβεηα: C θαη 0.05 %RH εμαηξεηηθή Ζ επηθνηλσλία ηνπ αηζζεηήξα κε ηνλ 8051 είλαη δπλαηή θαη επηηπγράλεηαη κέζσ κηαο δηεπαθήο δχν θαισδίσλ (2-wire interface). Ζ αλάπηπμε ησλ ξνπηηλψλ γηα ηελ επηθνηλσλία ηνπ κε ηνλ κηθξνειεγθηή ζε γιψζζα πξνγξακκαηηζκνχ Assembly είλαη εθηθηή. ηα κεηνλεθηήκαηα απηνχ αηζζεηήξα ζπγθαηαιέγεηαη ε κνξθή πνπ καο παξέρεη ηα δεδνκέλα ησλ κεηξήζεσλ θαζψο θαη φηη γηα ηελ κεηαηξνπή ησλ νπνίσλ ζε θπζηθέο ηηκέο απαηηνχληαη καζεκαηηθνί ππνινγηζκνί νη νπνίνη δελ ππνζηεξίδνληαη απφ ηελ γιψζζα assembly. ε απηφ φκσο ζα αλαθεξζνχκε αξγφηεξα. Δπίζεο, φπσο θαη κε ηνλ αηζζεηήξα ζεξκνθξαζίαο έηζη θαη κε ηνλ ζπγθεθξηκέλν, γηα ηελ απφθηεζε ηνπ θαηαθχγακε ζε ειεθηξνληθφ θαηάζηεκα ηνπ εμσηεξηθνχ, θαζψο ε εχξεζε ηνπ ζηελ Διιάδα δελ θαηέζηε δπλαηή. Μεηά ηελ θαηαζθεπή ησλ ξνπηηλψλ πνπ επηηπγράλνπλ ηελ επηθνηλσλία κε ηνλ κηθξνειεγθηή, ζεηξά είρε ν ρεηξηζκφο ησλ δεδνκέλσλ απφ ηνλ αηζζεηήξα θαη ε απεηθφληζή ηνπο ζηελ LCD νζφλε. Οη καζεκαηηθνί ππνινγηζκνί πνπ απαηηνχληαη γηα ηελ κεηαηξνπή ησλ δεδνκέλσλ ζε θπζηθέο ηηκέο είλαη ζρεδφλ αδχλαην λα πξαγκαηνπνηεζνχλ ζηε γιψζζα Assembly. Δπίζεο ε 12 bit κνξθή πνπ παξέρεη ν αηζζεηήξαο ηα δεδνκέλα ηεο Τγξαζίαο, έθαλαλ απαγνξεπηηθή ηελ ρξήζε look up table θαζψο ζα ρξεηαδφληνπζαλ 2 12 ζέζεηο επί ηνπιάρηζηνλ πέληε γξακκέο θψδηθα ε θάζε ζέζε, θάηη πνπ ζεκαίλεη φηη ζα δεζκεπφηαλ κεγάιν ηκήκα ηεο κλήκεο ηνπ κηθξνειεγθηή θαη ε εθαξκνγή ζα ήηαλ πνην αξγή. Ο αηζζεηήξαο φκσο καο δίλεη ηελ δπλαηφηεηα λα επηιέμνπκε λα καο παξέρεη ηα δεδνκέλα ζε 8 bit κνξθή κε θφζηνο ηελ κηθξή ειάηησζε ηεο αθξίβεηαο ησλ κεηξήζεσλ. Απηφ ην ραξαθηεξηζηηθφ ηνπ αηζζεηήξα έδσζε ηειηθά ηελ 92

98 δπλαηφηεηα λα αλαπηπρηεί έλαο look up table, ηνπ νπνίνπ θάζε ζέζε ζα αληηζηνηρεί ζε κία κέηξεζε πγξαζίαο θαη ζα έρεη πξν απνζεθεπκέλε ηελ κεηαηξνπή ηεο πγξαζίαο ζε θπζηθέο ηηκέο, ζε κνξθή έηνηκε γηα απεηθφληζε ζηελ νζφλε. Ο ππνινγηζκφο απηψλ ησλ ηηκψλ έγηλε κε ηελ ρξήζε ελφο ινγηζηηθνχ θχιινπ. Έηζη κεηά απφ θάζε αλάγλσζε ηνπ αηζζεηήξα, ζα γίλεηαη κία αλαδήηεζε ζηνλ πίλαθα ψζηε λα εκθαληζηεί ε πγξαζία ζηελ νζφλε. ε απηφ ην ζεκείν ηειείσζε ην θνκκάηη ηνπ ινγηζκηθνχ θαη ην κφλν πνπ απέκελε ήηαλ ε δνθηκή κε ηνλ αηζζεηήξα. Ζ ζύλδεζε ηνπ αηζζεηήξα Τγξαζίαο/Θεξκνθξαζίαο SHT71. Ζ ζχλδεζε ηνπ SHT71 δελ ήηαλ εχθνιε ππφζεζε δηφηη νη δηαζηάζεηο ηνπ είλαη κηθξνζθνπηθέο. Οη πξψηεο πξνζπάζεηεο ζπγθφιιεζεο ησλ αθξνδεθηψλ ηνπ αηζζεηήξα κε ηα θαιψδηα ήηαλ αλεπηηπρείο θαζψο θάζε θνξά πνπ ζπγθνιινχληαλ, απηά μεθνιινχζαλ. Απηφ ην γεγνλφο καο αλάγθαζε λα πξνκεζεπηνχκε εηδηθφ εμνπιηζκφ κε ηνλ νπνίν ε ζπγθφιιεζε ζα γηλφηαλ πνην εχθνιε θαη δελ ζα ππήξρε θίλδπλνο πξφθιεζεο βιάβεο. SHT71 Εικόνα 6.3 Το μέγεθοσ του SHT71. Σα απνηειέζκαηα ησλ πξψησλ δνθηκψλ δελ ήηαλ ελζαξξπληηθά θαζψο ζηελ LCD νζφλε δελ εκθαληδφηαλ ηίπνηα. 93

99 Θα ήζεια λα ηνλίζσ φηη φηαλ νη δνθηκέο ήηαλ αλεπηηπρείο θαη ην ζχζηεκα δελ δνχιεπε, δελ ππήξρε άκεζα ε δπλαηφηεηα εληνπηζκνχ ηεο πεγήο ηνπ πξνβιήκαηνο, δειαδή αλ είλαη ζέκα ινγηζκηθνχ, αλ έρεη λα θάλεη κε ηελ ζχλδεζε ηνπ αηζζεηήξα κε ηνλ κηθξνειεγθηή, αθφκε αλ ν αηζζεηήξαο έρεη θάπνην ειάηησκα ή αλ είλαη ζπλδπαζκφο φισλ απηψλ. Έηζη ε κέζνδνο πνπ αθνινπζήζεθε ήηαλ ε δεκηνπξγία θαη ε δνθηκή πνιιψλ εθδφζεσλ ηνπ βαζηθνχ πξνγξάκκαηνο γηα λα δηαπηζησζεί φζν είλαη δπλαηφλ αλ επζχλεηαη ην ινγηζκηθφ. Παξάιιεια δνθηκάζηεθαλ θαη δηαθνξεηηθέο δηαζπλδέζεηο κε ηνλ κηθξνειεγθηή. Γειαδή δηαθνξεηηθνχ κήθνπο θαη είδνπο θαιψδηα (κνλφθισλα, παξάιιεια, ζπλεζηξακκέλνπ δεχγνπο, ζσξαθηζκέλα), πξνζζήθε pull up αληίζηαζεο κεηαμχ ηνπ θαισδίνπ ηεο γείσζεο θαη ησλ δεδνκέλσλ, ψζηε λα δηαπηζησζεί ηη ηειηθά θηαίεη. Μεηά απφ πνιιέο δνθηκέο δηαπηζηψζεθε φηη ν αηζζεηήξαο είρε θαη πάιη παξεκβνιέο. Σν πξφβιεκα ιχζεθε κε ηελ ρξήζε ζσξαθηζκέλσλ ή θαισδίσλ ζπλεζηξακκέλσλ δεπγψλ, ησλ νπνίσλ ην κήθνο δελ ζα μεπεξλάεη ηα δέθα εθαηνζηά ζε ζπλδπαζκφ κε ηελ αχμεζε ηεο δηάξθεηαο ηεο πεξηφδνπ (ζεηηθήο ή αξλεηηθήο) ηνπ παικνχ ηνπ ξνινγηνχ ζε έλα ρηιηνζηφ ηνπ δεπηεξνιέπηνπ. Έηζη ινηπφλ ην πξφβιεκα ήηαλ ζπλδπαζκφο ηφζν πιηθνχ φζν θαη ινγηζκηθνχ. Εικόνα 6.4 Η ςύνδεςη του SHT71 ςτην αυτοςχέδια βάςη. 94

100 Εικόνα 6.5 Η ςύνδεςη του SHT71 ςτη βάςη βακελίτη. Παξφια απηά κεηά απφ πνιιέο δνθηκέο ηνπ αηζζεηήξα, δηαπηζηψζεθε φηη ππάξρεη θάπνην πξφβιεκα φηαλ ην πεδίν ησλ κεηξήζεσλ απμάλεηαη μαθληθά θαη απφηνκα. πγθεθξηκέλα φηαλ κία θπζηνινγηθή κέηξεζε ηεο ζρεηηθήο πγξαζίαο απφ ηνλ αηζζεηήξα ήηαλ γχξσ ζην 55% RH θαη εκείο πξνζπαζνχζακε κε ηελ ρξήζε πδξαηκψλ λα δεκηνπξγήζνπκε αθξαίεο ζπλζήθεο ηφηε ην πξφγξακκα ζηακαηνχζε λα απνθξίλεηαη. Σειηθά κεηά απφ πνιχ θφπν δηαπηζηψζεθε πσο ε πεγή απηνχ ηνπ πξνβιήκαηνο ήηαλ ν ηεξαζηίσλ δηαζηάζεσλ look up table. ε απηφ ην ζεκείν ζα ήζεια λα θάλσ κία παξάθακςε θαη λα επηζεκάλσ ηα πξνβιήκαηα πνπ ππήξραλ θαηά ηελ κεηαγιψηηηζε ηνπ θψδηθα. πγθεθξηκέλα κεηά απφ πνιιέο δνθηκέο δηαπηζηψζεθε πσο γηα θάπνηνλ αλεμήγεην ιφγν ν κεηαγισηηηζηήο δελ αλαγλψξηδε ηα νλφκαηα θάπνησλ flags (ζεκαηψλ) θαη ν θψδηθαο πνπ ππήξρε θάησ απφ απηά παξαβιεπφηαλ, ρσξίο φκσο λα ππάξρεη θάπνηα επηζήκαλζε ιάζνπο. Δπίζεο άιιν έλα πξφβιεκα ηνπ κεηαγισηηηζηή είλαη ε επαηζζεζία ηνπ ζηα θελά πνπ ππάξρνπλ ζην πξφγξακκα. Καζψο ν look up table ρξεζηκνπνηεί εθαηνληάδεο ζεκαίεο, απφ ηελ επηζήκαλζε πνπ κφιηο έγηλε κπνξεί λα ζπκπεξάλεη θαλείο φηη ν θψδηθαο ηνπ look up table κπνξεί λα είλαη ζσζηφο, αιιά απηφ δελ ζεκαίλεη φηη ζα γίλεη θαη ζσζηά ε κεηαγιψηηηζε ηνπ. Έηζη απνθαζίζηεθε πσο ε ρξήζε ηνπ δελ ζπλίζηαηαη γηαηί εθηφο απφ κλεκνβφξα δεκηνπξγνχζε θαη πνιιά πξνβιήκαηα ιφγσ ηνπ κεηαγισηηηζηή. 95

101 Σν πξφβιεκα φκσο ηψξα, ήηαλ πσο αθνχ ε ρξεζηκνπνίεζε ηνπ πίλαθα γηα ηελ κεηαηξνπή ησλ δεδνκέλσλ ησλ κεηξήζεσλ ζε θπζηθέο ηηκέο δελ θαηέζηε δπλαηή, ζα έπξεπε απηφ λα γίλεη κε ηνλ ππνινγηζκφ ηεο ζπλάξηεζεο RH linear = * SO RH -2.8* * SO RH (φπνπ SO RH ε αλάγλσζε απφ ηνλ αηζζεηήξα), πνπ δίλεηαη απφ ην datasheet ηνπ αηζζεηήξα. ίγνπξα θάπνηνο ζα ζθεθηεί πσο απηφο είλαη έλαο απιφο καζεκαηηθφο ππνινγηζκφο θαη εγψ ζα ζπκθσλήζσ ζε απηφ. Όλησο είλαη έλαο απιφο καζεκαηηθφο ππνινγηζκφο, φρη φκσο γηα κία γιψζζα ρακεινχ επηπέδνπ φπσο ε Assembly ε νπνία ππνζηεξίδεη κφλν αθέξαηνπο αξηζκνχο. Σειηθψο κεηά απφ πνιχ κειέηε θαη έξεπλα επηηεχρζεθε ε πινπνηήζε απηήο ηεο ζπλάξηεζεο κε ηε ρξήζε θάπνησλ ηερλαζκάησλ. Απηφ πνπ απέκελε ήηαλ ε απεηθφληζε απηψλ ησλ δεδνκέλσλ ζηελ νζφλε. Σα δεδνκέλα φκσο ήηαλ ζε δεθαεμαδηθή κνξθή θαη απαηηήζεθε ε ρξήζε κηαο ξνπηίλαο πνπ ζα κεηαηξέπεη ηα δεδνκέλα απφ δεθαεμαδηθή ζε BCD (Binarycoded decimal) κνξθή. Πνην αλαιπηηθά γηα ηνλ ππνινγηζκφ θαη ηελ ζπγθεθξηκέλε ξνπηίλα ζα γίλεη αλαθνξά ζε επφκελν θεθάιαην. Ζ ίδηα θηινζνθία επηιέρηεθε λα εθαξκνζηεί θαη ζηελ κέηξεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο απφ ηνλ ίδην αηζζεηήξα (SHT71) αιιά θαη απφ ηνλ πξψην αηζζεηήξα (DS1620) ν νπνίνο ζα κεηξάεη ηελ ζεξκνθξαζία ηνπ νδνζηξψκαηνο. Γειαδή ε κεηαηξνπή ησλ δεδνκέλσλ ησλ κεηξήζεσλ ζε θπζηθέο ηηκέο λα κελ γίλεη κε ηε ρξήζε look up table, αιιά κε θάπνηνλ καζεκαηηθφ ππνινγηζκφ θαη ε απεηθφληζή ηνπο ζηελ νζφλε λα γίλεη αθνχ κεηαζρεκαηηζηνχλ ζε θαηάιιειε κνξθή κε ηε ρξήζε ηεο ξνπηίλαο HEX2BCD. Οη ππνινγηζκνί πνπ απαηηνχληαλ δελ ήηαλ ηφζν πεξίπινθνη φζν ηεο πγξαζίαο θαη έηζη δελ αληηκεησπίζηεθε ηδηαίηεξν πξφβιεκα ζηελ αλάπηπμε ησλ ξνπηηλψλ πνπ ζα ηνπο εθηεινχλ. Πνην αλαιπηηθά γηα απηνχο ηνπο ππνινγηζκνχο ζα γίλεη αλαθνξά ζε επφκελν θεθάιαην. Σν ηειηθφ ζηάδην γηα ηελ πινπνίεζε ηεο ζπζθεπήο ήηαλ λα ζπλδεζνχλ θαη λα ιεηηνπξγήζνπλ ηαπηφρξνλα θαη νη δχν αηζζεηήξεο. ε απηφ ην ζεκείν φια πήγαλ θαιά θαη ιεηηνχξγεζαλ φπσο αλακελφηαλ. 96

102 Εικόνα 6.6 Η ςύνδεςη των καλωδίων των αιςθητήρων ςτην πόρτα του μικροελεγκτή. 97

103 Σχήμα 6.1 Σχηματικό διάγραμμα τησ ςυςκευήσ. 98

104 Κεθάιαην 2 Αλάιπζε θώδηθα 7.1 Δηζαγσγή ην παξψλ θεθάιαην γίλεηαη αλάιπζε ησλ πνην ζεκαληηθψλ ξνπηηλψλ θαη ηκεκάησλ θψδηθα ηνπ πξνγξάκκαηνο. 7.2 Αλάιπζε ησλ ξνπηηλώλ Τπνινγηζκόο ησλ 9 bit ζεξκνθξαζίαο ηνπ DS1620 Απφ ηνλ πίλαθα 7.1 κπνξνχκε λα ζπκπεξάλνπκε φηη ε εμίζσζε γηα ηελ κεηαηξνπή ηεο αλάγλσζεο απφ ηνλ αηζζεηήξα, ζε ζεξκνθξαζία Κειζίνπ είλαη: T = 0.5(Rt), φπνπ Rt ε αλάγλσζε ηεο Θεξκνθξαζίαο απφ ηνλ Αηζζεηήξα. => T = 0.1[ 5* Rt], ην Rt είλαη ζε δπαδηθή κνξθή. Γηα ηνλ πνιιαπιαζηαζκφ κε ην 0.1 κπνξεί λα ιεθζεί κέξηκλα θαηά ηελ ηνπνζέηεζε ηεο ππνδηαζηνιήο ζηελ νζφλε. ηνλ παξαθάησ πίλαθα πεξηγξάθεηαη ε αθξηβήο ζρέζε ησλ δεδνκέλσλ εμφδνπ ζηε κεηξεκέλε ζεξκνθξαζία. Πίνακας 7.1 Σχέςεισ Θερμοκραςίασ/Δεδομένων. 99