מיקרו בקרים לחובב איתן ברוגרדי 4z7EIG

מיקרו בקרים לחובב איתן ברוגרדי

4z7EIG

הקדמה ומטרת ההרצאה

(.PICAXE ו MICROCHIPהכרות עם בקרים בסיסיים )ממשפחת

הכרות עם צורבים והתהליך מכתיבת קוד לצריבה.

הכרות עם שפת תכנות בסיסית.

הכרות עם שפת תכנות גרפית.

סימולציית קוד.

עבודה מעשית.

מהו מיקרו בקר :

פונקציונלית שלמה, המוכללת במחשב הינו רכיב מתוכנת, שהוא למעשה מערכת מיקרו-בקר בודד. כך ניתן למצוא בתוך הרכיב את כל המרכיבים המקובלים של מערכת מחשב, רכיב אלקטרוני

. כפי ששמו מרמז, מטרתו של המיקרו-בקר היא לבקר על תהליכים, ולצורך זיכרון ויחידת עיבודכמו עם העולם תקשורת(, המשמשים לבקרה ולI/Oכך, נמצא במיקרו-בקרים גם רכיבי כניסות ויציאות )

החיצוני.

, כלי-רכבמיקרו-בקרים מצויים כיום כמעט בכל מוצר המכיל אלמנט אלקטרוני/חשמלי כלשהו, כגון בודד, במקום מספר מעגל משולב. השימוש במיקרו-בקר כצעצועיםמכונות ביתיות ומשרדיות ו

(, מאפשר להקטין בגודל ועלות היצור של מוצרים.I/Oרכיבים נפרדים )מיקרו-מעבד, זכרונות ובקרי

מבנה:. יחידה זו CPU– הרכיב המרכזי במיקרו-בקר הוא יחידת העיבוד המרכזית יחידת העיבוד המרכזית

אחראית בעיקר על הבאת פקודות הקוד מהזכרון, פענוחן, הבאת נתונים שונים מהזיכרות וביצוע ביט.32 ביט בפשוטים ביותר ועד 4הפקודות עליהן. רוחב המילה במיקרו בקרים נע מ

– באופן כללי ניתן לחלק את הזכרונות לשני קבוצות:זיכרוןא. זיכרון תוכנה – עליו נשמר הקוד שכתב המשתמש. זיכרון זה יהיה כמעט תמיד לא נדיף. כיום

כך שניתן לצרוב עליהם את הקוד מספר רב של FLASHמרבית זכרונות אלה הם מסוג פלאש פעמים )יעיל לשלבי פיתוח ולעדכוני תוכנה/שינויים אצל הלקוח(. בייצור המוני וכשיודעים שלא יעשה

..ROMשינוי לקוד לאחר הייצור, עושים שימוש גם בב. זיכרון מידע – עליו נשמרים נתונים וערכים שונים של משתנים. זכרון זה הוא בדרך כלל נדיף

.RAMומסוג

– דרכם יכול הבקר לקבל נתונים של אותות דיגיטאליים ולשלוט כניסות/יציאות דיגיטאליות וכו'(.LCDבהתקני פלט דיגיטאליים )למשל נוריות,

– מנגנון המאפשר הפסקת התוכנית הראשית וקפיצה לקטע תוכנה אחר כדי לטפל מנגנון פסיקות .REAL TIMEבאירוע חריג , ב

– דרכם הבקר יכול לתקשר עם רכיבים דיגיטאליים אחרים. ישנם מספר כניסות/יציאות לתקשורת חלק מהגדרות/דרישות הפרוטוקול UART, I2C,SPI,SSP,CANפרוטוקלים שהנפוצים שבהם

, Ethernetממומש בחומרה בבקר. ישנם בקרים מתקדמים שאף תומכים בפרוטוקלי תקשורת כגון USB.ועוד

תת משפחות וארכיטקטורה

MICROCHIPבקרים ממשפחת

שפות תכנות:

– ניתן להוריד באתר החברה MPLAB IDE– סביבת פיתוח חינמית – אסמבלר www.microchip.com/

יתרון: חינמי,תכנות זמן אמת.

חיסרון: שפת מכונה, מסובך לבצע פעולות פשוטות.

– קיימים מספר מהדרים ברשת ואפילו חינמיים. Cשפת

יתרון: נוח, פשוט לתכנת הממוצע.

חיסרון: יש צורך בידע מוקדם.

PICBASIC 200-300$ – סביבת פיתוח העולה.

, SERVO, LCD יתרון: פשוט מאוד לכתוב קוד, המון פונקציות בנויות, תמיכה במגוון מוצרים )כגון תקשורות ועוד(.

.REAL TIME חיסרון: לא למשתמש המבקש בקרות http://www.rentron.com/PicBasic1.htm

של התוכנה ללא צורך לכתוב קוד.FLOWCHART: סביבה המאפשרת לצייר סביבה גראפיתhttp://www.picaxe.com/Software/PICAXE/Logicator-for-PICAXE/

PICAXEבקרים ממשפחת

PICAXEמשפחת A PICAXE microcontroller is designed to be the brain of your electronic project. Originally designed as an educational system for schools, the PICAXE system has now also been widely adopted by hundreds of thousands of 'hobbyists' due to its ease of use. Each year thousands of high school students are also introduced to electronics and microcontrollers via building a PICAXE project.

PICAXE chips are popular because they are very low-cost, and simple to program using free, easy-to-learn software.

The PICAXE chip can react to input sensors and switch outputs on and off accordingly.

The various different PICAXE chip sizes )8, 14, 18, 20, 28 and 40 pins( give great flexibility on how the system can be used - simply select the chip size as required for your project. On  PICAXE parts almost all the pins can be user configured to be an output, a digital )on/off( input, an analogue input or a touch sensor. Advanced features such as PWM, I2C, SPI,  RS232 and 1-Wire interfacing can also be easily achieved if required.

PICAXE Microcontrollers

A PICAXE chip is a standard Microchip PIC microcontroller that has been pre-programmed with the PICAXE bootstrap firmware code. The bootstrap code enables the PICAXE microcontroller to be re-programmed 'in position' directly via a simple 'three wire' download cable connection. This eliminates the need for an )expensive( conventional PIC programmer, making the whole download programming system a low-cost USB cable. The same software and download cable is used for all PICAXE chip sizes and project boards

PICAXEבקרים ממשפחת

PICAXEתכנות תומכים באופן מלא בתוכנות גרפיות.PICAXEרכיבי ה

אינם נצרבים ע"י צורבים אלא ע"י כבל תקשורת - יתרון גדול.PICAXEרכיבי ה

PICAXEבקרים ממשפחת

מה צריך כדי להתחיל

מחובר בתצורת מעגל בסיסי.PICAXEרכיב

(.10$כבל תכנות )

.4.5V – 5.5Vמקור מתח –

INPUTS + OUTPUTS

PICAXEבקרים ממשפחת

28X2מעגל בסיסי עבור

PICAXEבקרים ממשפחת

כסביבת עבודהLOGICATORשימוש בתוכנת http://www.picaxe.com/Software/PICAXE/Logicator-for-PICAXE/

סביבה גראפית.

.PICBASICתמיכה בכתיבת קוד ב

אפשרות לצריבה ישר מהתוכנה.

סימולציה.

.LIVE ICEתמיכה בריצה במוד

וכו'(SERVO,AUDIO,חיישני טמפ',LCDהמון פונקציות מובנות)תקשורות,

MANUALS :1(GETTING STARTED: http://www.picaxe.com/docs/picaxe_manual1.pdf

2(BASIC COMMANDS : http://www.picaxe.com/docs/picaxe_manual2.pdf

3(MICRO. INTERFACES: http://www.picaxe.com/docs/picaxe_manual3.pdf

תפעול פין יציאה

תכנות בסיסי – הבהוב נורותשינויי מוצאים.יצירת השהייה

קריאת פין כניסה

תכנות בסיסי – הדלקת נורות כתלות בכניסהבדיקת כניסה דיגיטלית.

שינויי מוצאים.יצירת השהייה.

LCDשימוש בתצוגת

(SERIAL LCDשימוש בתצוגה ):SERIAL LCDיתרונות ה

(.10 או 6ממשק חסכוני בפינים )דרוש קו אחד במקום •(.UARTשימוש בפונקצית תקשורת בסיסית )•פשטות ההפעלה.•15-20$מחיר •

צורת החיבור:

SERIAL LCD

LCDכתיבת טקסט על תצוגת

והצגה על מסךADCשימוש ב

(( והצגה על מסך ADCמדידת כניסה אנלוגיתLCD

מדידת טמפרטורה

מדידת טמפ' והצגה על מסךDS18B20שימוש ברכיב

שליטה על מנוע סרוומהו מנוע סרוו?:

מנוע סרוו הוא מנוע זרם ישר בעל מערכת תמסורת פנימית של גלגלי שיניים ובקרה אלקטרונית על מיקום המנוע. מה , אלא נעים על פי זווית – לרוב DCשמיחד מנועי סרוו היא העובדה שהם אינם מסתובבים בצורה חופשית כמו מנועי

מעלות.מנועי סרוו פועלים בחוג סגור, כלומר הינם בעלי בקרה על מיקום המנוע, ובעלי יכולת תיקון פערים 180 ל-0בין מהמיקום הרצוי.

כיצד שולטים במנוע סרוו?שליטה במנועי סרוו מבוצעת על ידי שליחת אות דיגיטאלי אל חוט הבקרה של המנוע. הרעיון הכללי הוא שליחת גל

הוא זה שקובע את הזווית אליה ינוע המנוע.אורך הגל( אל המנוע, כאשר Square Waveמרובע ) מעלות.0מילי-שנייה, המנוע ינוע אל זוויתו המינימאלית – 1לדוגמה, כאשר נספק למנוע גל בו רוחב הפולס הוא

מעלות.90 מילי-שנייה, המנוע ינוע אל זוויתו האמצעית – 1.5כאשר נספק למנוע גל בו רוחב הפולס הוא מעלות.180 מילי-שנייה, המנוע ינוע אל זוויתו הגדולה ביותר – 2כאשר נספק למנוע גל בו רוחב הפולס הוא

תרשים סכמטי:

שליטה על מנוע סרוו

סרוו המשךשליטה על הסרוו ע"י פונקציה מוכנה .

שליטה אלחוטית אינפרה אדוםיתרונות:

שליטה נפוצה וזולה במערכות ביתיות.חומרה פשוטה במקלט ואו במשדר.

.LOGICATOR מקלט ומשדר נתמכים באופן מלא ע"י (.10$ניתן לקנות שלטים מוכנים לפרוטוקול המתאים)

מימוש מקלט:

פרוייקט גמר

מערכת אזעקה(ON OFF חיישנים דיגיטליים)4(ADC חיישנים אנלוגיים )שימוש ב 2

כדי לדרוך ואו לכבות את המערכת.INFRAREDשימוש ב LCDשימוש ב

(RS232 UARTשימוש בתקשורת למחשב ) בדמות אזעקהAUDIOיצירת

בהצלחה