wyklad 7.pdf

Hit roku 2000

BASCOM Co l l l l l lege

Wykład 7

Rys. 1

Procesor a pomiary wartości analogowych

oraz inne, drobne sprawy

Miło mi spotkać się z Wami na kolejnym wy−

kładzie BASCOM College. Poprzedni wy−

kład, traktujący o magistrali I 2 C był wyjątko−

wo trudny i ważny, tak więc dzisiejsza lekcja

będzie miała nieco wypoczynkowy charakter.

Więcej, będzie ona czymś w rodzaju “koncer−

tu życzeń”, czyli poruszać będziemy tematy,

o które Studenci BASCOM College najczę−

ściej pytają w e−mailach.

Zadałem sobie nieco trudu, przejrzałem

całą do tej pory otrzymaną pocztę i postara−

łem się posegregować listy tak, aby dowie−

dzieć się, jakie tematy sprawiają Wam naj−

więcej problemów i na opracowanie jakich

czekacie ze szczególną niecierpliwością.

Znalazłem też wiele listów z prośbami o wy−

tłumaczenie działania poszczególnych pole−

ceń języka MCS BASIC. Te tematy, które

powtarzały się najczęściej zostaną omówione

na dzisiejszej lekcji.

Dzisiejsza lekcja będzie miała nieco nie−

typową formę, ponieważ zostanie połączo−

naw jedną całość z ćwiczeniami. Spowodo−

wane jest to dużą różnorodnością porusza−

nych na wykładzie tematów i chęcią skupie−

nia całego przerabianego materiału w jedną

całość.

Wracajmy zatem do Waszych listów

i problemów nad jakimi się zastanawiacie.

Muszę przyznać, że byłem nieco zaszoko−

wany wynikami przeprowadzonej przeze

mnie analizy. Okazuje się, że jednym z naj−

większych problemów jest dla Was ... wy−

konywanie przez procesor pomiarów warto−

ści analogowych! Co, mało Wam było tych

oporniczków, kondensatorków, wzmacnia−

czy operacyjnych i innego elektronicznego

śmiecia? Żarty, żartami, ale pytania o po−

miar napięcia, a pośrednio także wartości

nieelektrycznych były jak najbardziej na

miejscu. Wprawdzie dysponujemy już

ogromną gamą najrozmaitszych czujników,

mierzących temperaturę, ciśnienie czy po−

ziom oświetlenia i dostarczających informa−

cję o wynikach pomiarów bezpośrednio

w postaci cyfrowej, ale ich stosowanie nie

zawsze ma sens ekonomiczny. Trudno prze−

cież angażować relatywnie kosztowny ter−

mometr cyfrowy DS1820 do zgrubnego po−

miaru temperatury czy też instalować w sy−

stemie przetwornik ADC w celu stwierdze−

nia, czy zapadł już zmierzch. Wiele pro−

stych pomiarów można wykonać bezpośre−

dnio za pomocą “gołego” procesora, co naj−

wyżej wyposażonego w jeden czy dwa ele−

menty dyskretne.

W kilku listach zapytywaliście, jak zmie−

rzyć napięcie za pomocą procesora. Pytania

te zadane były nieściśle: brak było definicji

typu procesora. Możliwości naszego ‘2051

w zakresie pomiaru wartości analogowych

nie są imponujące, ale mamy przecież do

dyspozycji procki innych typów. Wymienię

tu dla przykładu rewelacyjny chip

AT90S8535, wyposażony w osiem przetwor−

ników analogowo−cyfrowych o rozdzielczo−

ści 10 bitów, lub też ADUC812, “analogo−

wy” procesor z przetwornikami o rozdziel−

czości .... 24 bitów! Używając takich chipów

wystarczy z poziomu MCS BASIC wydać

polecenie GETAD, i po sprawie! Sadzę jed−

nak, że zadając pytanie o pomiary wartości

analogowych mieliście raczej na myśli nasz

poczciwy ‘2051.

zwanie wyprowadzeń portu 3 naszego

‘2051. Rzeczywiście, z pozoru wygląda to

nieco nielogicznie: mamy najpierw pięć pi−

nów ponumerowanych od 0 do 5, a następ−

nie od razu pin 7. A gdzie pin 6? Wiadomo,

że nie dałoby się wyprowadzić wszystkich

wyjść dwóch portów w procesorze zapako−

wanym w dwudziestopinową obudowę, ale

dlaczego taka dziwna numeracja? Otóż, wy−

nika to z tego, że w rzeczywistości wypro−

wadzenie 6 portu 3 istnieje i jest dostępne

do operacji odczytu! Jednak, aby to udowo−

dnić, musimy najpierw zajrzeć do środka

procesora ‘2051.

Na rysunku 1 (powyżej) widać fragment

“wnętrzności” naszego ulubionego procesor−

ka. Nie zajmowaliśmy się nimi do tej pory,

ale nadszedł czas, kiedy musimy wreszcie to

zrobić. Zajmiemy się zresztą tylko małym

kawałeczkiem struktury procesora, tym za−

znaczonym kolorem czerwonym. No i co my

tu widzimy? Nie nic innego, jak wzmacniacz

operacyjny, z wejściami dołączonymi do wy−

prowadzeń 0 i 1 portu 0 i z wyjściem, no wła−

śnie, wyjście wzmacniacza to ten “zagubio−

ny”, szósty pin portu trzeciego! Niestety, jak

już wiemy pin P3.6 nie został wyprowadzony

na zewnątrz procesora i nie mamy możliwo−

ści zastosowania w tym wzmacniaczu jakich−

kolwiek sprzężeń zwrotnych. A zatem, może

on pracować włącznie jako komparator na−

pięciowy. Oczywiście, fakt wykorzystania

pinów P1.0 i P1.1 jako wejść wzmacniacza

operacyjnego w niczym nie przeszkadza pod−

czas używania jako normalnych wejść lub

wyjść cyfrowych. Musimy jednak pamiętać,

że są to wyprowadzenia typu OPEN COL−

LECTOR i jeżeli mamy zamiar używać ich

jako wyjść, to najczęściej niezbędne będzie

dołączenie do nich zewnętrznych rezystorów

podciągających, tzw. pullupów.

Pomiar wartości analogo−

wych za pomocą proceso−

ra 89C2051

Odpowiedź na pytanie o pomiar wartości

analogowych za pomocą procesora ‘2051

chciałbym połączyć z drugą odpowiedzią,

tym razem na pytanie o nieco dziwne na−

Elektronika dla Wszystkich

BASCOM

Nie wiem jak Was, ale mnie ten rysuneczek

zamieszczony w karcie katalogowej procesora

‘2051 zupełnie nie przekonał. Narysować

można wszystko, a my przecież kierujemy się

słuszną zasadą sprawdzania podanych nam in−

formacji w praktyce. A zatem napiszemy sobie

banalnie prosty programik, który po skompilo−

waniu umieścimy we wnętrzu procesora. Tu

ważna uwaga: wszystkie ćwiczenia związane

z pomiarami wartości analogowych musimy

wykonywać wyłącznie z zaprogramowanym

procesorem. Symulacja programowa nie miał−

aby sensu, a nasz prosty i tani emulator sprzę−

towy nie jest w stanie “przepuszczać” danych

analogowych. Nie mamy zatem wyjścia i mu−

simy zaprogramować procesor następującym,

wyjątkowo skomplikowanym programem:

trzu procesora umieszczony jest pełnospraw−

ny komparator analogowy.

Jaki jednak możemy mieć praktyczny po−

żytek z tego elementu architektury ‘2051?

Z pewnością znajdzie się takich zastosowań

wiele, a my rozpatrzmy tylko jeden przykład.

Budujemy jakieś urządzenie (np. robota na

konkurs!), które musi wiedzieć, jaki jest stan

oświetlenia w pomieszczeniu, w którym się

znajduje. Zajrzyjcie teraz do waszych zapa−

sów i poszukajcie jakiegoś fotorezystora lub

fototranzystora. Typ zupełnie dowolny, byle

tylko działały! Jeśli znaleźliście już te elemen−

ty i do tego jeszcze jeden rezystorek o rezy−

stancji mniej więcej równej rezystancji posia−

danego fotoopornika w średnich warunkach

oświetleniowych, to zmontujcie sobie na płyt−

ce testowej układzik pokazany na

rysunku 2B , a następnie zmodyfikujmy nieco

nasz program:

możliwość wywołania określonej reakcji

programu procesora na dokładnie określoną

zmianę warunków zewnętrznych. A to już

jest coś!

Z pewnością wielu z Was, Drodzy Stu−

denci BASCOM College, to ”coś” jednak nie

zadowoli! W listach pytaliście przecież,

o możliwość POMIARU wartości elektrycz−

nych i nieelektrycznych, a nie ich porówny−

wanie! Za chwilę przejdziemy do przeprowa−

dzenia próby dokonania pomiaru wartości re−

zystancji lub pojemności, lecz najpierw mu−

szę Was o czymś uprzedzić. Dokonywanie

takich pomiarów jest możliwe, lecz przy za−

stosowaniu prostych środków i nieskompli−

kowanego hardware’u nie będą to pomiary

zbyt dokładne. Oczywiście, ich dokładność

możemy zwiększyć przez rozbudowywanie

oprogramowania lub dodanie dodatkowych

elementów sprzętowych, ale z pewnością

w pewnym momencie zadamy sobie pytanie

o sens dalszych tego typu działań. Dojdzie−

my bowiem do momentu, w którym najprost−

szym rozwiązaniem okaże się dodanie ze−

wnętrznego przetwornika analogowo−cyfro−

wego lub wręcz zastosowanie procesora

z wbudowanym takim przetwornikiem (np.

‘80515, ‘80535, ‘80517, ‘80535 lub jeden

z procesorów rodziny AVR). Niemniej, jeże−

li nie jest wymagana zbyt wielka dokładność

pomiaru, możemy sobie poradzić nawet dys−

ponując “gołym” ‘2051.

Z pewnością większość z Was zauważy−

ła już tajemnicze złącza umieszczone z pra−

wej strony naszej płytki testowej. Złącza te

oznaczone są symbolami R i C i mają także

wyprowadzone końcówki zasilania i masy.

W ich bezpośrednim sąsiedztwie znajduje

się jeszcze styk, za pomocą którego może−

my połączyć to złącze z procesorem. Mogę

już teraz powiedzieć Wam, że są to elemen−

ty służące do przeprowadzania eksperymen−

tów z pomiarem rezystancji i pojemności,

a pośrednio także wielkości nieelektrycz−

nych. Zmontujmy sobie zatem prosty ukła−

dzik, pokazany na rysunku 3, i napiszmy

następujący program:

Config Lcd = 16 * 1a

Cursor Off

Dim X As Bit

Cls

Config Lcd = 16 * 1a

Cursor Off

Dim X As Bit

Cls

X = P3.6

If X = 0 Then

Lcd " Ale jasno!"

Else

Lcd "Oj, jak ciemno!"

End If

Waitms 200

Cls

Loop

X = P3.6

Lcd " Pin p3.6= " ; X

Waitms 200

Cls

Loop

A więc próbujemy dokonać czegoś, co do

niedawna wydawało się niemożliwe: odczy−

tać stan wyprowadzenia 6 portu 3! Zanim

jednak włożymy zaprogramowany procesor

w podstawkę, musimy dokonać jeszcze jed−

nej operacji. Za pomocą dwóch z naszych za−

kończonych wtykami kabelków połączmy

pin P1.0 z plusem zasilania, a pin P1.1 z ma−

są i wreszcie uruchommy nasz program.

Na ekranie wyświetlacza ukazała się in−

formacja, że na “niewidzialnym” wyjściu

portu 3 mamy logiczny stan wysoki. To jak−

by się zgadzało, ale co się stanie, jeżeli za−

mienimy kabelki miejscami i na wejściu

P1.0 wymusimy stan niski, a na P1.1 stan

wysoki? Przeprowadzony błyskawicznie

eksperyment wykazał, że zgodnie z oczeki−

waniami na wyjściu 6 portu 3 pojawił się

stan niski.

Jak dotąd nie uzyskaliśmy jeszcze wiele,

ponieważ w zasadzie porównujemy ze sobą

dwa różne stany logiczne, a nie napięcia.

A zatem dokonajmy drobnej modyfikacji na−

szego hardware’u zgodnie z rysunkiem 2A .

Jako rezystory dołączone do pinu P1.0 wyko−

rzystamy dwa “wolne” oporniki, umieszczo−

ne przezornie na naszej płytce testowej, a po−

tencjometr (lub potencjometr montażowy)

z pewnością znajdziemy w czeluściach na−

szych szuflad z elektronicznymi skarbami.

Wartość tego potencjometru może być w za−

sadzie dowolna. Po ponownym uruchomie−

niu programu i powolnym pokręcaniu poten−

cjometrem, z pewnością okaże się, że stan

wyjścia P3.6 zmienia się mniej więcej w po−

łowie pełnego kąta obrotu potencjometru,

wtedy gdy napięcie na jego środkowym wy−

prowadzeniu jest równe połowie napięcia za−

silania (rezystory na płytce testowej mają

równą wartość). Jest to już dowód na to, że

producent ‘2051 nie oszukiwał nas i we wnę−

Rys. 2

$crystal = 11059200 'określenie częstotliwości

rezonatora kwarcowego

Config Timer0 = Timer , Gate = Internal , Mode = 1

'konfiguracja timera niezbędnego do

'prawidłowego funkcjonowania polecenia GETRC

Dim W As Word

Po zaprogramowaniu procesora i urucho−

mieniu programu możemy chwilę poekspe−

rymentować, zakrywając i odsłaniając foto−

rezystor.

Skutek działania tak napisanego progra−

mu nie jest może zbyt odkrywczy, ale prze−

cież to tylko przykład. Pamiętajcie, że za−

miast fotorezystora możecie przecież zasto−

sować np. termistor lub precyzyjny termo−

metr w rodzaju LM35, a jeden z rezystorów

w dzielniku napięciowym zastąpić potencjo−

metrem regulacyjnym. Uzyskamy wtedy

W = Getrc(p1.0)

'określenie pinu, do którego zostały dołączone

mierzone elementy

Lcd W

Waitms 200

Cls

Loop

Po uruchomieniu programu poobserwujmy

chwilę dane pojawiające się na wyświetlaczu

LCD, pokręcając jednocześnie potencjome−

trem. Jeżeli dysponujemy omomierzem, to mo−

żemy sporządzić sobie tabelkę przeliczeniową,

w rodzaju tej przygotowanej przez MCS Elec−

Elektronika dla Wszystkich

BASCOM

tronics i sprawdźmy, czy otrzymywane dane są

proporcjonalne do mierzonej wartości.

kładnych pomiarów za pomocą naszego

‘2051, to chyba najlepszą metodą byłoby

rozbudowanie warstwy sprzętowej o dodat−

kowy element − źródło prądowe o regulowa−

nej i stabilizowanej wartości wypływające−

go z niego prądu. Przykład takiego rozwią−

zania pokazuje rysunek 4 .

$regfile = "89c2051.dat"

Dim A As Byte

A = Getad2051()

Lcd A

Loop

Wynik pomiaru Rzeczywista wartość R

250

10900

198

9020

Tak napisany program możemy skompilo−

wać i uruchomić w zaprogramowanym pro−

cesorze. Jednak skutki jego działania będą,

jak na razie, mizerne. Wyświetlane wyniki

nijak się mają do rzeczywistego napięcia ist−

niejącego na wejściu P1.1 procesora, po do−

konaniu kilku pomiarów i “ręcznym” przeli−

czeniu ich wartości łatwo możemy stwier−

dzić, że ich liniowość także pozostawia wie−

le do życzenia. Aby uzyskać poprawne wyni−

ki pomiaru, należy dodać do programu liczą−

cą ... 159 linii tabelę przeliczeniową i instruk−

cję odczytywania zawartych w niej danych:

A = Lookup(a, Dta), umieszczoną bezpośre−

dnio przed poleceniem LCD A. Jak już wspo−

mniałem, wszystko to razem zajmuje ponad

600 bajtów pamięci ROM.

182

8040

166

7000

154

6020

138

5040

122

4040

106

3060

2160

1000

198

150

104

Rys. 4

Zajmijmy się teraz kolejnym ciekawym

tematem, jakim jest bezpośredni pomiar na−

pięcia wykonywany za pomocą procesora

‘2051. Mark przygotował specjalne polece−

nie służące temu celowi: GETAD2051, do−

stępne jak na razie w wersji beta, przezna−

czonej do testowania. Powiem Wam coś

szczerze: moim zdaniem cała ta zabawa nie

ma większego sensu. Nie tyle sam pomiar,

co przeliczenie otrzymanych w jego efekcie

danych jest tak kłopotliwe i zajmuje tak

wiele miejsca w pamięci, że moim zdaniem

gra nie jest warta świeczki, szczególnie

przy obecnych cenach prostych przetworni−

ków analogowo−cyfrowych, a nawet proce−

sorów z wbudowanymi takimi przetworni−

kami. Jednak nie wszystko, czego się uczy−

my musi mieć natychmiastowe zastosowa−

nie w praktyce, tak więc zapoznamy się

z poleceniem GETAD2051 bez dalszych

komentarzy.

Do odczytywania wartości napięcie przy−

łożonego do pinu P1.1 procesora ‘2051 napi−

szemy krótki program, pozornie załatwiający

wszystkie problemy związane z pomiarem

napięcia. Przedtem jednak musimy przygoto−

wać sobie prosty układ, którego schemat zo−

stał pokazany na rysunku 5 .

Rys. 3

Możemy także wykonać kilka ekspery−

mentów z pomiarem względnej wartości

kondensatorów, przy znanej i nie zmienianej

wartości rezystancji.

Obawiam się jednak, że analiza otrzyma−

nych wyników pomiarów doprowadziła

Was raczej do smutnych wniosków. Wyniki

pomiarów są bardzo nieliniowe i ich wyko−

rzystanie wymagałoby albo zastosowania

rozbudowanych tablic przeliczeniowych, al−

bo rozbudowy hardware’u. Zastosowanie

tabel wiąże się ze znacznym zwiększeniem

obszaru zajmowanego przez program w pa−

mięci procesora. Tabele przeliczeniowe słu−

żące do konwersji wyników pomiaru napię−

cia, z którymi zapoznamy się za chwilę, zaj−

mują w pamięci ROM aż 620 bajtów, czyli

prawie jedną trzecią całego jej obszaru. Je−

żeli więc uprzemy się, aby dokonywać do−

Rys. 5

Dla zainteresowanych i lubiących śmiałe,

chociaż nie zawsze użyteczne eksperymenty

podaję dane zawarte w tabeli przeliczeniowej

(w ramce poniżej).

Sądzę, że wyczerpaliśmy już temat doko−

nywania pomiarów analogowych za pomocą

procesora ‘2051. Do tematu takich pomiarów

będziemy jeszcze wielokrotnie wracać, ale

w kontekście wykorzystywania przetworni−

ków analogowo−cyfrowych wbudowanych

w procesory lub będących samodzielnymi

Dta:

Data 0 ‘ 0 0.000

Data 1 ‘ 1 0.047

Data 1 ‘ 2 0.093

Data 2 ‘ 3 0.138

Data 2 ‘ 4 0.184

Data 3 ‘ 5 0.229

Data 3 ‘ 6 0.273

Data 3 ‘ 7 0.317

Data 4 ‘ 8 0.361

Data 4 ‘ 9 0.404

Data 5 ‘ 10 0.447

Data 5 ‘ 11 0.489

Data 6 ‘ 12 0.531

Data 6 ‘ 13 0.573

Data 6 ‘ 14 0.614

Data 7 ‘ 15 0.655

Data 7 ‘ 16 0.696

Data 8 ‘ 17 0.736

Data 8 ‘ 18 0.776

Data 8 ‘ 19 0.815

Data 9 ‘ 20 0.854

Data 9 ‘ 21 0.893

Data &H10 ‘ 22 0.931

Data &H10 ‘ 23 0.969

Data &H10 ‘ 24 1.006

Data &H11 ‘ 25 1.044

Data &H11 ‘ 26 1.080

Data &H11 ‘ 27 1.117

Data &H12 ‘ 28 1.153

Data &H12 ‘ 29 1.189

Data &H12 ‘ 30 1.224

Data &H13 ‘ 31 1.260

Data &H13 ‘ 32 1.295

Data &H13 ‘ 33 1.329

Data &H14 ‘ 34 1.363

Data &H14 ‘ 35 1.397

Data &H14 ‘ 36 1.431

Data &H15 ‘ 37 1.464

Data &H15 ‘ 38 1.497

Data &H15 ‘ 39 1.530

Data &H16 ‘ 40 1.562

Data &H16 ‘ 41 1.594

Data &H16 ‘ 42 1.626

Data &H17 ‘ 43 1.657

Data &H17 ‘ 44 1.688

Data &H17 ‘ 45 1.719

Data &H18 ‘ 46 1.750

Data &H18 ‘ 47 1.780

Data &H18 ‘ 48 1.810

Data &H19 ‘ 49 1.840

Data &H19 ‘ 50 1.869

Data &H19 ‘ 51 1.898

Data &H19 ‘ 52 1.927

Data &H20 ‘ 53 1.956

Data &H20 ‘ 54 1.984

Data &H20 ‘ 55 2.012

Data &H21 ‘ 56 2.040

Data &H21 ‘ 57 2.068

Data &H21 ‘ 58 2.095

Data &H21 ‘ 59 2.122

Data &H22 ‘ 60 2.149

Data &H22 ‘ 61 2.176

Data &H22 ‘ 62 2.202

Data &H22 ‘ 63 2.228

Data &H23 ‘ 64 2.254

Data &H23 ‘ 65 2.279

Data &H23 ‘ 66 2.305

Data &H23 ‘ 67 2.330

Data &H24 ‘ 68 2.355

Data &H24 ‘ 69 2.379

Data &H24 ‘ 70 2.404

Data &H24 ‘ 71 2.428

Data &H25 ‘ 72 2.452

Data &H25 ‘ 73 2.476

Data &H25 ‘ 74 2.499

Data &H25 ‘ 75 2.523

Data &H26 ‘ 76 2.546

Data &H26 ‘ 77 2.569

Data &H26 ‘ 78 2.591

Data &H50 ‘ 79 5.000

Data &H49 ‘ 80 4.953

Data &H49 ‘ 81 4.907

Data &H48 ‘ 82 4.862

Data &H48 ‘ 83 4.816

Data &H47 ‘ 84 4.771

Data &H47 ‘ 85 4.727

Data &H47 ‘ 86 4.683

Data &H46 ‘ 87 4.639

Data &H46 ‘ 88 4.596

Data &H45 ‘ 89 4.553

Data &H45 ‘ 90 4.511

Data &H44 ‘ 91 4.469

Data &H44 ‘ 92 4.427

Data &H44 ‘ 93 4.386

Data &H43 ‘ 94 4.345

Data &H43 ‘ 95 4.304

Data &H42 ‘ 96 4.264

Data &H42 ‘ 97 4.224

Data &H42 ‘ 98 4.185

Data &H41 ‘ 99 4.146

Data &H41 ‘ 100 4.107

Data &H40 ‘ 101 4.069

Data &H40 ‘ 102 4.031

Data &H40 ‘ 103 3.994

Data &H39 ‘ 104 3.956

Data &H39 ‘ 105 3.920

Data &H39 ‘ 106 3.883

Data &H38 ‘ 107 3.847

Data &H38 ‘ 108 3.811

Data &H38 ‘ 109 3.776

Data &H37 ‘ 110 3.740

Data &H37 ‘ 111 3.705

Data &H37 ‘ 112 3.671

Data &H36 ‘ 113 3.637

Data &H36 ‘ 114 3.603

Data &H36 ‘ 115 3.569

Data &H35 ‘ 116 3.536

Data &H35 ‘ 117 3.503

Data &H35 ‘ 118 3.470

Data &H34 ‘ 119 3.438

Data &H34 ‘ 120 3.406

Data &H34 ‘ 121 3.374

Data &H33 ‘ 122 3.343

Data &H33 ‘ 123 3.312

Data &H33 ‘ 124 3.281

Data &H32 ‘ 125 3.250

Data &H32 ‘ 126 3.220

Data &H32 ‘ 127 3.190

Data &H31 ‘ 128 3.160

Data &H31 ‘ 129 3.131

Data &H31 ‘ 130 3.102

Data &H31 ‘ 131 3.073

Data &H30 ‘ 132 3.044

Data &H30 ‘ 133 3.016

Data &H30 ‘ 134 2.988

Data &H29 ‘ 135 2.960

Data &H29 ‘ 136 2.932

Data &H29 ‘ 137 2.905

Data &H29 ‘ 138 2.878

Data &H28 ‘ 139 2.851

Data &H28 ‘ 140 2.824

Data &H28 ‘ 141 2.798

Data &H28 ‘ 142 2.772

Data &H27 ‘ 143 2.746

Data &H27 ‘ 144 2.721

Data &H27 ‘ 145 2.695

Data &H27 ‘ 146 2.670

Data &H26 ‘ 147 2.645

Data &H26 ‘ 148 2.621

Data &H26 ‘ 149 2.596

Data &H26 ‘ 150 2.572

Data &H25 ‘ 151 2.548

Data &H25 ‘ 152 2.524

Data &H25 ‘ 153 2.501

Data &H25 ‘ 154 2.477

Data &H24 ‘ 155 2.454

Data &H24 ‘ 156 2.431

Data &H24 ‘ 157 2.409

Elektronika dla Wszystkich

BASCOM

układami. Z dostępnych na rynku przetwor−

ników najbardziej godnym polecenia wydaje

się być układ Philipsa − PCF8591, zawierający

w swojej strukturze aż cztery niezłej jako−

ści ośmiobitowe przetworniki ADC i jakby te−

go było mało, na dodatek jeszcze jeden prze−

twornik DAC (Digital to Analog Converter),

także o rozdzielczości ośmiobitowej. Wszyst−

ko to ładnie zapakowane w 14 pinową obudo−

wę i sterowane poprzez magistralę I 2 C. Dla

zainteresowanych podaję na rysunku 6 sche−

mat prostego układu, umożliwiającego pomiar

wartości napięcia w czterech kanałach i wy−

słania na jedno wyjście wartości analogowej.

Chciałbym też zwrócić Waszą uwagę, że do−

kładny opis tego układu zostanie opublikowa−

ny w jednym z najbliższych numerów Elektro−

niki Praktycznej.

tego języka w naszej pracy. Ja podam Wam

tylko podstawowe zasady wklejania wstawek

asemblerowych w “basicowy” program i nie−

zbędne do tego celu polecenia. Zanim jednak

to uczynię, chciałbym uprzytomnić Wam, ile

możecie stracić stosując zbyt często asemble−

rowe “łaty” (oj, nie lubię ja tego asemblera,

nie lubię!).

Jedną z najwspanialszych cech języków

wysokiego poziomu, a w szczególności MCS

BASIC jest to, że program napisany na jakiś

typ procesora będzie działał bez większych

przeróbek nawet z procesorem z zupełnie in−

nej rodziny. Jeżeli więc napiszemy program

np. na ‘2051, a w pewnym momencie okaże

się, że zbyt wolna “pięćdziesiątka jedynka”

nie wyrabia się z niektórymi funkcjami, to

w każdej chwili, praktycznie bez przeróbek

sprzętowych możemy zastosować wielokrot−

nie szybszy i nowocześniejszy procesor AVR

wyposażonego jedynie w prosty hardware.

Program ten, bez tablic przeliczeniowych,

miał w pewnym uproszczeniu postać:

A = Getad2051()

Lcd A

Loop

Napiszmy jeszcze raz ten program, stosu−

jąc zamiast polecenia GETAD2051 napisane−

go w języku wysokiego poziomu, jego odpo−

wiednik asemblerowy:

Pozostawię po−

równanie obydwu

programów bez ko−

mentarzy, co nie

oznacza, że zniechę−

cam kogokolwiek do

pisania programów

w asemblerze.

W celu dołączenia

do programu wstawki

asemblerowej może−

my także użyć wy−

godnego polecenia

$INCLUDE , zawie−

rającego jako para−

metr nazwę pliku

z podprogramem

asemblerowym

i ścieżkę dostępu do

niego. Na polecenie

$INCLUDE , może−

my także wstawić

w tekst programu

fragmenty napisane

w języku MCS BASIC. Stosowanie tego

polecenia może w wielu przepadkach znacznie

przyspieszyć pisanie programu i pozwolić na

uniknięcie wielu denerwujących błędów.

Każdy programista gromadzi sobie podpro−

gramy, realizujące najrozmaitsze funkcje. Są to

gotowe procedury, które można wstawiać w pi−

sane programy. Im więcej takich procedur ma−

my, tym lepiej i tym szybciej będzie szła nam

praca nad nowym programem. Najlepiej prze−

chowywać je w osobnym podkatalogu wraz

z dokładnym opisem pełnionych przez nie

funkcji. Jednak nasze procedury nie są zwykle

niezmienne i są stale doskonalane i ulepszane,

zgodnie z ustawicznym rozwojem języka MCS

BASIC. Jeżeli więc jakaś procedura została

zmieniona, to musimy pamiętać także o mody−

fikacji każdego programu, w którym została

użyta. Od konieczności pamiętania o tym zwal−

nia nas właśnie polecenie $INCLUDE . Za−

miast kopiować całą sprawdzoną procedurę do

tworzonego programu, piszemy:

Rys. 6

Wybrane polecenia

i funkcje programu

BASCOM8051

Co jeszcze sprawia Wam problemy i z jakimi

problemami zwracaliście się do mnie? Kolej−

na grupa listów zawiera pytania o ... korzysta−

nie z asemblera w programach pisanych

w MCS BASIC. Pytania jak najbardziej sen−

sowne: w programie pisanym w języku wyso−

kiego poziomu wstawki asemblerowe mogą

niekiedy być stosowane. Połączenie tych

dwóch języków może pomóc nam zoptymali−

zować pisany program i osiągnąć jak naj−

mniejszą długość kodu wynikowego. Oczywi−

ście, BASCOM umożliwia takie operacje,

a nawet napisanie całego programu w asem−

blerze. Jest tylko jeden problem: nie czuję się

predestynowany do tłumaczenia Wam spraw

związanych z pisaniem programów w tym ję−

zyku. Asembler oczywiście znam, ale szcze−

rze i z całego serca go nie cierpię. Jest to je−

szcze jeden powód, dlaczego z takim entuzja−

zmem powitałem pojawienie się tak wspania−

łego narzędzia, jak BASCOM.

Jeżeli pytań na temat techniki pisania

podprogramów asemblerowych i implemen−

towania ich w program napisany w MCS

BASIC będzie więcej, to porozmawiam z na−

szym ekspertem od asemblera, redaktorem

Sławkiem Surowińskim. Może to on napisze

jeden wykład, przypominający nam asembler

i zaprezentuje możliwości wykorzystywania

AT90S2313, “pinowy” odpowiednik naszego

‘2051. Jednak nie kompatybilność sprzętowa

jest tu najważniejsza: znacznie większe zna−

czenia ma to, że praktycznie nie będziemy

musieli wprowadzać zmian w programie. Te

zmiany, których w żaden sposób nie będzie−

my mogli uniknąć, najczęściej będziemy mo−

gli wykonać “z automatu”, stosując

FIND\REPLACE w edytorze tekstowym.

O resztę będzie martwił się kompilator.

Jeżeli jednak w programie zastosowali−

śmy wstawki asemblerowe, to będziemy mu−

sieli napisać je od nowa, ponieważ asemble−

ry procesorów z dwóch rodzin najczęściej

znacznie się różnią od siebie.

Asemblerową “łatę” możemy umieścić

w dowolnym miejscu programu napisanego

w MCS BASIC. Początek podprogramu na−

pisanego w asemblerze oznaczamy:

$ASM ,

a koniec:

$END ASM

Kompilator BASCOM’a rozpoznaje wszyst−

kie polecenia asemblerowe, których spis znajdu−

je się w helpie, w rozdziale “ASM PROGRAM−

MING”. Wyjątkiem jest polecenie “SWAP ”,

które jest także poleceniem języka MCS BASIC.

Jeżeli chcemy użyć tego polecenia w wstawce

asemblerowej, to musi ono zostać poprzedzone

znakiem “! ”, czyli napiszemy: !SWAP .

Przed chwilą zapoznaliśmy się z prostym

programem służącym do dokonywania po−

miarów napięcia za pomocą procesora ‘2051

$INCLUDE [ścieżka dostępu procedura]

np.:

$include C:\program files\mcs electronics\

bascom−8051\procedury\obsluga eeprom.bas

Linia programu z poleceniem $INCLUDE

jest równoważna wstawieniu w jego tekst

kompletnej procedury, zajmującej nieraz wiele

Elektronika dla Wszystkich

$regfile = "89c2051.dat"

Dim A As Byte

$Asm

Clr P3.7

Mov a,#3

Lcall waitms

Clr a

Setb P3.7

Nop

_ad1:

Jb p3.6, _ad4

Inc a

Cjne a,#79,_ad1

Push acc

Mov a, #3

Lcall waitms

Pop acc

Clr a

Clr P3.7

Nop

_ad2:

Jnb p3.6, _ad3

Inc a

Cjne a, #79, _ad2

Dec a

_ad3:

Add a, #79

_ad4:

Ret

$End asm

Lcd A

Loop

BASCOM

miejsca. Powoduje to zwiększenie czytelności

programu (ale w żadnym wypadku nie zmniej−

sza długości kodu wynikowego). Najważniej−

sze jest jednak co innego: jeżeli w danej proce−

durze dokonamy jakichkolwiek zmian lub

ulepszeń, to zostaną one automatycznie

uwzględnione w każdym programie, w którym

umieściliśmy wywołanie tej procedury.

A teraz coś dla początkujących Studentów

BASCOM College i Tych, którzy dołączyli do

nas w ostatnim czasie. Z analizy listów, które od

Was dostaję wynika, że wielu początkujących

programistów nie za bardzo radzi sobie z najbar−

dziej podstawowymi funkcjami MCS BASIC,

czyli z deklaracją zmiennych i tablic. W przysy−

łanych przez Was listingach programów, niejed−

nokrotnie napisanych bardzo pomysłowo, czę−

sto występują błędy na poziomie podstawo−

wym. Często w miarę poprawnie napisany pro−

gram “wywala się” lub zabiera zbyt wiele miej−

sca w pamięci RAM właśnie z powodu tych ele−

mentarnych błędów i nieumiejętnej deklaracji

zmiennych i tablic. Często duże problemy mają

ci Studenci, którzy ... dobrze znają “komputero−

wy” QBASIC i nie zapoznali się z różnicami

występującymi pomiędzy tym językiem a MCS

BASIC. A zatem przypomnijmy sobie sprawy

podstawowe, które być może potraktowałem na

pierwszej lekcji zbyt ogólnikowo.

W przeciwieństwie do QBASICa MCS BA−

SIC wymaga deklarowanie każdej zmiennej ,

a nie tylko tablic zawierających więcej niż dzie−

sięć składników. Właśnie nieprzestrzeganie tej

zasady było przyczyną wielu problemów, na ja−

kie natrafili początkujący programiści. Dekla−

rowanie każdej bez wyjątku zmiennej jest lo−

giczną konsekwencją konieczności maksymal−

nego oszczędzanie pamięci RAM procesora.

Każda zmienna musi mieć swoją własną, nie−

powtarzalną nazwę, składającą się z dowolnych

znaków dostępnych z klawiatury. Nazwa

zmiennej może mieć długość do 255 znaków.

W języku MCS BASIC występuje 7 ro−

dzajów zmiennych. Ich rozróżnienie i właści−

we stosowanie jest fundamentem powodze−

nia podczas pisania programu i właściwego

zagospodarowania niezbyt pojemnej pamięci

RAM, w której przechowywane są zmienne.

Musicie pamiętać, że w przypadku procesora

‘X051 macie do dyspozycji zaledwie 128

bajtów tej pamięci i że w związku z tym każ−

dy zajęty niepotrzebnie bit może doprowa−

dzić do jej przepełnienia. Musicie pamiętać,

że program, w którym zmienna zadeklarowa−

na jest jako bajt, a której nadajemy jedynie

wartości 0 i 1, będzie pracował poprawnie,

ale zupełnie niepotrzebnie zmarnowaliśmy

siedem z 128 bitów RAM. Takich sytuacji

musimy bezwzględnie unikać i nigdy nie de−

klarować zmiennych “na zapas”.

Raz jeszcze przypomnijmy sobie rodzaje

zmiennych języka MCS BASIC, a potem po−

mówimy, jak można redukować liczbę uży−

tych zmiennych i odzyskiwać obszary pa−

mięci RAM.

Nazwa zmiennej

Zakres wartości

Zajmowany RAM

Zastosowanie

Bit

0....1

1 bit

Tylko 0 i 1

Byte

0 ... 255

1 bajt

Liczby dodatnie w podanym zakresie

Integer

−32768 ... 32768

2 bajty

Liczby dodatnie i ujemne w podanym zakresie

Word

0 ... 65535

2 bajty

Liczby dodatnie w podanym zakresie

Long

−2147483648 ... 2147483647 4 bajty

Liczby dodatnie i ujemne w podanym zakresie

Single

4 bajty

Operacje na liczbach zmiennoprzecinkowych

String

do 254 znaków

do 255 bajtów

Definiowanie tekstów

Sposób stosowania pierwszych pięciu ro−

dzajów zmiennych jest chyba oczywisty: za−

wsze deklarować możliwie najmniej “pamię−

ciożerną” zmienną! Natomiast komentarza

wymagają zmienne typu SINGLE i STRING.

Zmienna typu SINGLE została dodana do

języka MCS BASIC stosunkowo niedawno

i nie występowała w ogóle w zapomnianym

już BASCOM−ie LT. Umożliwia ona dokony−

wanie operacji na liczbach zmiennoprzecin−

kowych, czyli mówiąc w uproszczeniu obli−

czanie liczb niecałkowitych. Za pomocą

zmiennych typu SINGLE możemy dokony−

wać nawet bardzo skomplikowanych obli−

czeń, włącznie z funkcjami trygonometrycz−

nymi. Ale, ... zawsze jest jakieś ale, musimy

bardzo uważać na takie obliczenia, jeżeli dys−

ponujemy procesorem z niezbyt wielką pa−

mięcią programu! Wprawdzie zmienne typu

SINGLE zajmują tylko, lub aż 4 bajty RAM,

ale do wykonywania obliczeń potrzebna jest

także spora ilość pamięci programu. Podam

Wam prosty przykład podprogramu, za po−

mocą którego możemy obliczyć funkcję sinus

podanej wartości (w radianach) kąta:

jest jeszcze jeden bajt kończący ciąg znaków.

A zatem jeżeli zadeklarujemy zmienną:

DIM X AS STRING * 2

to zajmie ona w pamięci RAM trzy bajty.

Na zakończenie podam Wam jeszcze koło

ratunkowe, bo tak można nazwać polecenie

ERASE , usuwające z pamięci wykorzystane

i już niepotrzebne zmienne, zwalniając w ten

sposób cenny obszar pamięci RAM. Wyda−

nie polecenia:

Erase [zmienna]

Usunie z pamięci wskazaną zmienną

i zwolni zajmowane przez nią miejsce. Musi−

my jednak pamiętać, że usunąć możemy tylko

ostatnio zadeklarowane zmienne, w kolejności

“od tyłu”. Najlepiej posłużyć się przykładem:

DIM A as byte, C as byte, D as byte, E as byte

Teraz możemy usuwać zmienne w poda−

nej kolejności:

Erase E

Erase D

Erase C

Dim Angle As Single , S1 As Single , S2 As Single , S3

As Single

Angle = .1 'wartość podana w radianach

Natomiast np. wydanie polecenia “Erase

C” bezpośrednio po zadeklarowaniu zmien−

nych nie da żadnego rezultatu. Napiszmy so−

bie krótki programik, w którym tymczasowo

zawiesimy wykonanie polecenia ERASE.

Po skompilowaniu program zadziałał w sy−

mulacji programowej prawidłowo, dwukrot−

nie wysyłając na ekran terminala zadeklaro−

wane wartości. Jednak po dodaniu polecenia

ERASE, już w czasie kompilacji wystąpił ko−

munikat o błędzie, po−

nieważ powtórnie

chcieliśmy użyć

zmiennej już usuniętej

z pamięci.

A zatem pamiętaj−

cie: nie tylko rodzaj de−

klarowanych zmien−

nych należy dokładnie

przemyśleć. Istotna jest

także kolejność ich de−

klarowania i zmienne, które ewentualnie bę−

dziemy mogli po wykorzystaniu usunąć z pa−

mięci, deklarujemy jako ostatnie.

To wszystko na dzisiaj, pomimo że nie

omówiliśmy nawet drobnej części porusza−

nych w Waszych listach tematów. Na następ−

nym wykładzie zajmiemy się wprawdzie ob−

sługą magistrali 1WIRE, ale jeżeli starczy

czasu, to wrócimy jeszcze do trapiących Was

problemów.

Gosub Sin 'oblicz wartość sinusa od Angle

Print Angle

End

Sin:

S1 = Angle

Angle = Angle * Angle

S2 = Angle

Angle = Angle * 0.01388888899236917

Angle = Angle − 1

Angle = Angle * S2

Angle = Angle * 0.02380952425301075

Angle = Angle + 1

Angle = Angle * S2

Angle = Angle * .05

Angle = Angle − 1

Angle = Angle * S2

Angle = Angle * 0.1666666716337204

Angle = Angle + 1

Angle = Angle * S1

Dim A As Byte : A = 23

Dim C As Byte : C = 47

Dim D As Byte : D = 68

Dim E As Byte : E = 98

Print A

Print C

Print D

Print E

Return

'Erase E

Pozornie wszystko w porządku, program dzia−

ła poprawnie, ale po jego skompilowaniu otwórz−

cie sobie okienko PROGRAM\SHOW RESULT:

Used ROM : &H53E 1342 (dec) > Ok

Horrendum, ten prosty programik zajął

w pamięci 1342 bajty, czyli znacznie więcej niż

połowę pamięci, jaką ogółem mamy do dyspo−

zycji! Płynie stąd smutny wniosek, że jeżeli

mamy zamiar dokonywać skomplikowanych

obliczeń matematycznych, to powinniśmy się

zaopatrzyć co najmniej w procesor ‘4051.

Podobnie ma się sprawa ze zmiennymi ty−

pu STRING. Musimy używać ich z najwięk−

szą rozwagą, pamiętając, że w definiowanym

tekście każdy znak zajmuje dokładnie 1 bajt

i że do każdej zmiennej tekstowej dodawany

Print A

Print C

Print D

Print E

Zbigniew Raabe

e−mail: zbigniew.raabe@edw.com.pl

Elektronika dla Wszystkich

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: