Steffen Weißer Juni 2003 TG 12/3

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1 Steffen Weißer Juni 2003 TG 12/3

2 I Inhaltsverzeichnis I Inhaltsverzeichnis...1 II Aufgabenbeschreibung...3 III Inbetriebnahme...3 IV Technologieschema...4 V Schaltplan...5 VI Funktionsbeschreibungen...6 VII Signalfestlegung...9 VIII Speicher und Register Verwaltung...10 IX Programmablaufplan...12 X Quellcode...25 XI Protokoll...33 XII Schlusswort...37 XIII Anhang...38 XIV Quellenangaben...39 Steffen Weißer 2

3 II Aufgabenbeschreibung Das Ziel meiner Projektarbeit ist das Programmieren und Erstellen einer Temperaturstation mit Hilfe der Übungsplatine unter Verwendung des Mikrocontrollers AT89S8252 von Atmel. Die Temperaturstation soll alle 20 Sekunden die Temperatur über eine externe Platine einlesen, hierfür wird ein Temperatursensor benötigt, dessen analoges Signal durch einen Analog Digital Wandler für den Mikrocontroller aufbereitet werden soll. Zusätzlich müssen auf der externen Platine zwei Taster angebracht werden, mit denen ein Menü auf dem LCD Display der Übungsplatine gesteuert werden kann. In diesem Menü soll man sich die durchschnittlichen Temperaturen der letzten Tage, Monate und die des letzten hres anzeigen lassen können. Um solche Durchschnittstemperaturen zu erhalten muss eine Art Datenbanksystem auf dem Mikrocontroller organisiert werden, das Daten in dem RAM sowie auch im EEPROM verwalten kann. III Inbetriebnahme Um die Temperaturstation zu installieren müssen zunächst an der Übungsplatine die Dipschalter an Port 1 alle auf High Signal geschalten werden und die beiden Taster an Port 3 aus dem Stromkreislauf genommen werden, indem man die zwei entsprechenden Jumper zieht. Anschließend werden die drei blauen Steuerleitungen von Port 2 an die drei Buchsen der externen Platine gemäß der Signalfestlegung oder dem Technologieschema angeschlossen. Als nächstes muss die 8 Bit Datenleitung gelegt werden: Hierzu wird das Breitband mit der Markierung nach unten in die viert unterste Buchse links neben dem Mikrocontroller angebracht und mit dem anderen Ende, ebenfalls mit der Markierung nach unten auf der externen Platine eingesteckt. Jetzt müssen noch die Taster mit der Übungsplatine verbunden werden, dies geschieht, indem der rote Draht mit der Markierung in die erste Buchse an der Steckleiste neben dem Controller eingesteckt wird. Auf der anderen Seite muss danach die Steckverbindung mit der externen Platine an deren übriggebliebenen Buchsen verbunden werden. Die Markierung sollte hier nach oben schauen, ansonsten sind die Funktionen der Taster vertauscht. Nach diesen Schritten können die Platinen an je ein Netzteil angeschlossen werden, die Übungsplatine benötigt 9 V und die Sensorplatine 5 V. Beim aller ersten Start der Temperaturstation sollten sie im Menü zuerst ein mal den Menüpunkt auf null setzen auswählen, damit sämtliche Variablen im EEPROM gesetzt Steffen Weißer 3

4 werden können. Diese Funktion dient auch dazu alle bisher gesammelten Temperaturen zu löschen. IV Technologieschema Spannungsquelle 9V Mikrocontroller AT89S8252 LCD Display zur anzeige des Menüs und der aktuellen Temperatur Buchsen an Port 2 Spannungsquelle 5V CS an P2.0 RD an P2.1 WR an P2.2 Nichtstufe an P1.0 an P1.1 AD Wandler Datenbus an P3 LSB MSB LEDs, die das aktuelle gewandelte Byte des AD Wandlers anzeigen Spannungsteiler mit Temperatursensor Schaltung um die Referenzspannung des AD Wandlers einzustellen Taster 2 um im Menü etwas zu bestätigen Taster 1 um im Menü zu blättern Steffen Weißer 4

5 V Schaltplan Steffen Weißer 5

6 VI Funktionsbeschreibungen VI.1 Hauptprogramm Beim Start des Hauptprogramms werden zunächst der Stack, das LCD Display und der Timer initialisiert. Außerdem werden verschiedene Register mit ihren Anfangswerten geladen und Speicherstellen im bitadressierbaren Bereich gesetzt oder rückgesetzt, damit bei Parameterübergaben im Programm keine Fehler auftreten. Zudem werden noch die Zähler für die Temperaturen, die im RAM abgespeichert werden, auf ihren Startwert gesetzt. Schließlich gelangt das Programm in eine Endlosschleife, deren einziger Zweck ist, abzufragen, ob einer der beiden Taster, die zur Steuerung des Menüs benötigt werden, gedrückt ist. VI.2 Zeit Dieses Unterprogramm dient lediglich zur Zeitverzögerung, die durch zwei Schleifen realisiert ist und deren Dauer man mit der Register sechs beeinflussen kann. VI.3 Timer 0 Interrupt Dieser Timer Interrupt wird alle 50 ms ausgelöst und das THL0 Register nachgeladen. Außerdem registrieren zwei Zähler, wie oft der Interrupt aufgerufen wird, nach 400 mal bzw. nach 20 s wird dann erst die eigentliche Interrupt Routine durchgeführt. Der externe AD Wandler wird aktiviert und sein gewandeltes Byte eingelesen, dieses wird darauf hin mit Hilfe der Unterprogramme Wandler1 und SaveData verarbeitet. Sollte das Menü momentan nicht aktiv sein, so wird zusätzlich noch die aktuell eingelesene Temperatur am LCD Display ausgegeben. VI.4 Wandler1 Mit Hilfe dieses Unterprogramms wird das in A abgespeicherte Datenbyte des AD Wandlers in das Temperaturformat, mit dem das Programm arbeitet, umgewandelt. Zuerst wird das Byte um 80h verringert, da 0 C sich bei diesem Wert befindet. Die Hexzahl, die sich bei dieser Subtraktion ergibt, ist in diesem Fall eben so groß wie die Temperatur. Unterschreitet sie jedoch Null, wird sie komplementiert und um eins erhöht, erst dann entspricht sie der Temperatur, muss allerdings noch als negativ gekennzeichnet werden, das durch das setzen des höchsten Bits geschieht. Steffen Weißer 6

7 VI.5 SaveData Beim Aufruf dieses Unterprogramms wird der Zähler für die Messungen alle 20 Sekunden geladen, die aktuelle Temperatur in die dafür bestimmte Speicherstelle geladen und der Zähler um eins erhöht. Werden nun die reservierten Speicherstellen überschritten so werden alle abgespeicherten Temperaturen mit Hilfe des Unterprogramms upadd addiert und anschließend mit updiv durch die entsprechende Anzahl dividiert. Die hierdurch errechnete Durchschnittstemperatur wird wiederum mithilfe eines weiteren Zählers abgespeichert. Werden erneut die hierfür vorgesehenen Speicherstellen überschritten, wird erneut eine Durchschnittstemperatur ermittelt und abgespeichert. Für das Abspeichern Der Daten im EEPROM ist das Unterprogramm Save behilflich. Der ganze Vorgang wiederholt sich so lange, bis die durchschnittliche Temperatur für ein hr ermittelt und anschließend in der Adresse 60h abgespeichert wird. VI.6 Save Es wird der Zähler mit der Adresse, die im DPTR steht geladen und als nächstes der Wert aus A in diese entsprechende Speicherstelle abgelegt. VI.7 upadd Die Temperatur, die in der Adresse, welche im Register null steht, wird zu A addiert. Überschreitet A seine Kapazität, wird das Register vier um eins erhöht, unterschreitet es sie, so wird das Register um eins verringert. Somit entsteht ein 16 Bit Register, das sich aus dem Register vier und A zusammensetzt. Auf diese Weise können vierstellige Hexzahlen bei der Addition erreicht werden. VI.8 updiv Dieses Unterprogramm ermöglicht es eine dreistellige Hexzahl, die mittels upadd entstanden ist, durch eine einstellige Hexzahl, welche in B abgelegt ist, zu dividieren. Soll die Division nun zum Beispiel durch 19h erfolgen, so lädt man in B die Konstante Ch und setzt die Adresse 21h auf eins. Dies bedeutet, dass die Zahl zuerst durch Ch und anschließend durch 2h geteilt wird, wodurch man wiederum eine Division durch 19h erhält. Beim Start von updiv wird erst geprüft, ob die zu teilende Zahl negativ ist. Falls das zutrifft wird sie entsprechend Umgewandelt und am Ende des Unterprogramms wieder als negativ gekennzeichnet. Nach der Überprüfung beginnt der Rechenvorgang, der unten als Grafik Steffen Weißer 7

8 vereinfacht dargestellt ist. Sofern die Adresse 21h gesetzt ist, erfolgt zusätzlich noch eine Division durch zwei. R4 A B Ergebnis 0 1 B 8 h : 8 = 35h VI.9 OneUp Beim betätigen des linken Tasters wird OneUp gestartet, es prüft ob das Menü bereits geöffnet ist, ansonsten wird es aktiviert. Es erhöht den DPTR um 11h und gibt den dort stehende Menüpunkt aus. Währenddessen wird auch geprüft, ob das Ende des Menüs erreicht wurde und gegebenenfalls mit dem ersten Menüpunkt fortgefahren. VI.10 OK Startet dieses Unterprogramm durch die Betätigung des rechten Taster, so wird mit Hilfe des DPTR der aktuelle Menüpunkt überprüft und anschließend ausgeführt. Dies geschieht meist durch einen Unterprogrammaufruf mit den entsprechenden Parametern, sofern welche benötigt werden. Die Anzeige der durchschnittlichen hrestemperatur wird jedoch zum Beispiel gleich ausgeführt. Die Temperatur wird aus dem EEPROM gelesen und anschließend mit dem Unterprogramm TempAusg ausgegeben. Sollte sie noch nicht vorhanden sein werden zwei Striche angezeigt. VI.11 TempAusg Dieses Unterprogramm gibt die Temperatur, die in A stehe, am LCD Display aus. Dafür wird zuerst geprüft, ob die Temperatur negativ ist, Wenn ja, wird ein Minuszeichen ausgegeben. Nun folgt die Temperatur und der Zusatz C für Grad Celsius. VI.12 SetNull Mit dem Start von SetNull werden alle Variablen im EEPROM auf ihren Anfangswert gesetzt, sodass die Messungen von neuem beginnen. Vor jedem schreiben ist eine kurze Zeitverzögerung programmiert, damit der EEPROM wieder bereit ist. Am Ende dieses Vorganges wird eine Meldung ausgegeben, dass das Rücksetzen erfolgreich war. Steffen Weißer 8

9 VI.13 LdDurch Beim Aufruf von LdDurch wird der aktuelle Menüpunkt, also vor x Tagen oder vor x Monaten, um eins erhöht und die entsprechende Durchschnittstemperatur ausgegeben. Sollte diese nicht vorhanden sein, werden zwei Striche angezeigt. Es wird außerdem geprüft, ob das Ende des Menüs erreicht wurde und gegebenenfalls wieder von vorne begonnen. VII Signalfestlegung VII.1 Port 0: An diesem Port ist das LCD Display angeschlossen, auf dem das Menü ausgegeben wird. VII.2 Port 1: Über Port 1 werden die Tasterstellungen eingelesen und bei Null Signal wird das entsprechende Unterprogramm ausgeführt. Mikrocontroller AD Wandlerplatine Unterprogramm P 1.0 / Pin 1 Taster 1 OneUp (obere Steckbuchse) P 1.1 / Pin 2 Taster 2 OK (untere Steckbuchse) VII.3 Port 2: Port 2 wird als Steuerbus für den AD Wandler verwendet. Das eins Signal, das der Mikrocontroller zum ansteuern des AD Wandlers liefert, wird durch einen IC 7404 invertiert, da der Wandler nullaktive Steueranschlüsse besitzt. Mikrocontroller AD Wandler Signal P 2.0 / Pin 21 Pin 1 CS P 2.1 / Pin 22 Pin 2 RD P 2.2 / Pin 23 Pin 3 WR Steffen Weißer 9

10 VII.4 Port 3: Über Port 3 werden die vom AD Wandler erzeugten Hexzahlen eingelesen. Hierzu muss mit dem 8 Bit Datenkabel eine Verbindung zwischen der Mikrocontrollerplatine und der AD Wandlerplatine hergestellt werden. Die Pinbelegung sieht wie folgt aus: Mikrocontroller AD Wandler Pin 10 Pin 18 Pin 11 Pin 17 Pin 12 Pin 16 Pin 13 Pin 15 Pin 14 Pin 14 Pin 15 Pin 13 Pin 16 Pin 12 Pin 17 Pin 11 VIII Speicher und Register Verwaltung VIII.1 Register Register 0 wird im Zusammenhang mit Zählschleifen verwendet Register 1 ist ständig mit 34h geladen und dient zusammen mit dieser Speicherstelle als Hilfsregister für updiv Register 4 wird mit A zusammen als 16 Bit Register verwendet Hilfsspeicher für updiv Register 5 zählt die zwei Menüpunkte vor x Tagen und vor x Monaten hoch Register 6 Parameter um die Dauer der Zeitverzögerung im Unterprogramm Zeit zu beeinflussen VIII.2 RAM 30h Timer0 Interruptzähler 1 (Voreinstellung: 200d) 31h Timer0 Interruptzähler 2 (Voreinstellung: 2d) 32h Zähler für die Messungen alle 20 Sekunden (Voreinstellung: 40h) 33h Zähler für die Durchschnittstemperaturen alle 5 Minuten (Voreinstellung: 50h) 34h dient zusammen mit Register 1 als Zwischenspeicher für updiv Steffen Weißer 10

11 35h Parameter für LdDurch: Anzahl der Menüpunkte h Parameter für LdDurch: Adresse des Zählers 37h Parameter für LdDurch: Startadresse des Speichers 38h Zwischenspeicher für TempAusg 40h 4Eh Speicherplatz für die Messungen alle 20 Sekunden (15 Stück) 50h 5Bh Speicherplatz für die Durchschnittstemperaturen aller 5 Minuten einer Stunde (12 Stück) 60h 7Fh Stapelspeicher Bitadressierbarer Bereich: 20h um zwischenzuspeichern, ob eine Temperatur positiv oder negativ ist (0 = positiv; 1 = negativ) 21h Parameter für updiv, bei gesetztem Bit wird erst duch B, dann durch zwei geteilt 22h bei gesetztem Bit ist das Menü im LCD Display aktiv 24h Parameter für upadd, dass es weiß, ob die Temperatur aus dem EEPROM (gesetztes Bit) oder aus dem RAM (gelöschtes Bit) gelesen werden muss VIII.3 EEPROM 0h Zähler für die Durchschnittstemperaturen jede Stunde (Voreinstellung: 10h) 1h Zähler für die Durchschnittstemperaturen jeden Tag (Voreinstellung: 30h) 2h Zähler für die Durchschnittstemperaturen jedes Monats (Voreinstellung: 50h) 10h 27h Speicherplatz für die Durchschnittstemperaturen jeder Stunde eines Tages (24 Stück) 30h 4Dh Speicherplatz für die Durchschnittstemperaturen jedes Tages eines Monates (30 Stück) 50h 5Bh Speicherplatz für die Durchschnittstemperaturen jedes Monates eines hres (12 Stück) Steffen Weißer 11

12 IX Programmablaufplan IX.1 Hauptprogramm START Stack initialisieren 1 Marke: HP LCD Display initialisieren R1 := #34h 90h = 1 OneUp R4 := #0h Parameter setzen Zähler laden 91h = 1 OK Timer 0 initialisieren PC := HP P2 := #0h 1 IX.2 Zeit R0 := #FFh R0 um 1 verringern R0 = 0 R6 um 1 verringern R6 = 0 UP beenden Steffen Weißer 12

13 IX.3 Timer 0 Interrupt TL0 := AFh TH0 := 3Ch 2 P2 := #3h 30h um 1 verringern NOP 3 30h = 0 A := P1 30h := #200d Wandler1 31h um 1 verringern SaveData 3 31h = 0 31h := #2d 22h = 1 TempAusg Kann gerade keine aktuelle Temperatur ausgegeben werden, da das Menü aktiv ist DPTR auf Stack R0 von Stack A auf Stack A von Stack R0 auf Stack P2 := #5h DPTR von Stack 3 NOP Interrupt beenden NOP 2 Steffen Weißer 13

14 IX.4 SaveData A auf Stack 4 24h rücksetzen Parameter für upadd 8 R0 = #5B R0 := 32h A := A 33h := #50h 32h um 1 erhöhen upadd 8 R0 = #4Eh A rücksetzen Sind die Messungen von der Temperatur alle 20 s komplett R0 um 1 verringern R0 = #4Fh 32h := #40h B := #12d updiv upadd R0 um 1 verringern WMCON := #18h DPTR := #0h R0 = #3Fh Save B := #15d up DIV 9 R0 = #27h 24h setzen R0 := 33h A := := := A 33h um 1 erhöhen A rücksetzen 4 5 Steffen Weißer 14

15 5 upadd R0 um 1 verringern 6 B := #15d R0 = #Fh B := #12d 21h setzen updiv bedeutet für updiv, dass es erst durch B, dann durch 2 teilt 21h setzen bedeutet für updiv, dass es erst durch B, dann durch 2 teilt R6 := #5h updiv zeit R6 := #5h DPTR := #2h zeit Verzögerung, damit der EEPROM wieder beschrieben werden kann Save DPTR := #1h Save 9 R0 = #5Bh A := #50h 9 R0 = #4Dh Sind die durch. Temperaturen für jeden Tag := A A := #30h A := A upadd A rücksetzen R0 um 1 verringern upadd R0 um 1 verringern R0 = #4Fh 7 R0 = #2Fh 6 Steffen Weißer 15

16 7 B := #12d updiv 9 R0 um 1 erhöhen A := R0 DPTR := := := A WMCON := #0h 8 A von Stack WMCON := #0h A von Stack UP beenden UP beenden IX.5 Wandler1 IX.6 Save DP0L auf Stack CY rücksetzen A auf Stack A := A #80h A CY = 0 Ist die Temperatur positiv DP0L := A A komplementieren A von Stack A um 1 := A E7h setzen R0 := DP0L UP beenden DP0L von Stack UP beenden Steffen Weißer 16

17 IX.7 upadd B 24h = 0 DPTR auf Stack Muss nicht aus dem EEPROM gelesen werden A auf Stack DPOL := R0 A B := A A von Stack DPTR von Stack F7h = 0 F7h rücksetzen Ist die Temperatur positiv A := A + B A := A B CY = 0 CY = 0 R4 um 1 erhöhen R4 um 1 verringern UP beenden UP beenden Steffen Weißer 17

18 IX.8 := A A := R4 10 E7h = 0 Ist die Zahl positiv A die Nibble tauschen A := A 20h setzen B von Stack A komplementieren A := A : B A tauschen A := A + R4 A komplementieren A um 1 erhöhen 21h = 0 21h rücksetzen Soll die Zahl noch durch zwei geteilt werden A tauschen B := #02h B auf Stack A := A : B A die LOW Nibble tauschen 20h = 0 Ist die Temperatur positiv A tauschen 20h rücksetzen A die Nibble tauschen E7h setzen A := A : B A die Nibble tauschen R4 := #00h R4 := A UP beenden A := B 10 Steffen Weißer 18

19 IX.9 OneUp R5 := #0h Für das Untermenü MP1x. 22h = 1 22h setzen Ist das Menü bereits aktiv DPTR := MP3 11 R7 := #3h A := DP0L R6 := #FFh A := A + #11h zeit DP0L := A A = #53h Wird die Anzahl der Menüpunkte von MPx überschritten R7 um 1 verringern R7 = 0 DPTR := MP1 UP beenden A := #97h Wird die Anzahl der Menüpunkte von MP1x überschritten DPTR := MP11 loeschen textzeile1 11 Steffen Weißer 19

20 IX.10 OK A := DP0L A := MP1 DPTR auf DB MP11 stellen 12 textzeile1 PC := OKende 15 A := MP11 35h := #8h A := MP2 SetNull 36h := #1h 37h := #30h PC := OKende 15 LdDurch A := MP3 22h rücksetzen DPTR auf DB head stellen PC := OKende A := MP12 35h := #0Dh 15 textzeile1 36h := #2h R0 := 32h 37h := #50h R0 um 1 verringern LdDurch A := R0 PC := OKende 15 TempAusg 13 PC := OKende Steffen Weißer 20

21 13 A := MP13 DPTR auf Stack A auf Stack WMCON := #8h DPTR := #60h 14 A := MP14 DPTR auf DB MP1 stellen A textzeile1 WMCON := #0h PC := OKende 15 A := #FFh DPTR auf DB strich2 stellen Noch keine Durchschnittstemperatur vorhanden 15 R7 := #3h Marke: OKende textzeile2 R6 := #FFh PC := weiter1 zeit TempAusg R7 um 1 verringern A von Stack Marke: weiter1 R7 = 0 DPTR von Stack UP beenden PC := OKende Steffen Weißer 21

22 IX.11 TempAusg DPTR auf Stack 16 38h := A A := #46h loeschzeile2 cursorpos A := 38h A := 38h E7h = 0 Ist die Temperatur positiv dezaus E7h rücksetzen A := #49h 38h := A cursorpos A := #45h DPTR auf DB celsius stellen cursorpos textaus DPTR auf DB strich stellen DPTR von Stack textaus UP beenden 16 Steffen Weißer 22

23 IX.12 SetNull DPTR auf Stack A auf Stack WMCON := #18h DPTR := #0h 17 A := #5h A := #10h := A DPTR := #60h A := #5h A := #FFh := A DPTR := #1h WMCON := #0h A := #30h DPTR auf DB erf := A textzeile2 A := #5h A von Stack zeit DPTR von Stack DPTR := #2h UP beenden A := := A 17 Steffen Weißer 23

24 IX.13 LdDurch DPTR auf Stack A auf Stack R5 um 1 erhöhen A := R5 A = 35h R5 := #1h Wird die Anzahl der Menüpunkte überschritten 18 CY = 1 Ist die Durchschnittstemperatur noch nicht vorhanden A := #3h DPTR auf DB strich2 stellen DP0L := 37h cursorpos textzeile2 A := A + DP0L A := R5 PC := LDende DP0L := A dezaus A WMCON := #8h textzeile2 DP0L := 36h WMCON := #0h A A von Stack Marke: LDende CY rücksetzen DPTR von Stack A := A 37h UP beenden A := A R5 18 Steffen Weißer 24

25 X Quellcode ;Programmname: Temperaturstation ; ;Programmierer: Steffen Weißer ; Klasse TG 12/3 ; Gewerbliche Schulen Rottweil ; ;Programmzweck: aktuelle Temperaturen über einen AD Wandler einlesen, ; diese sichern und verwalten ; ;Programmversion: v. 1.1 ; ;Datum: 25. Juni 2003 include REG_8252.pdf EXTERN CODE initlcd,loeschzeile1,loeschzeile2,loeschen EXTERN CODE textzeile1,textzeile2,cursorpos EXTERN CODE textaus,hexaus,dezaus ; Startadresse code at 0h ljmp init ; Timer 0 Startadresse code at 0Bh ljmp Timer0 ; Datenbanken code at 20h MP1: db 'durch. Temp. von',0 ;Menüpunkte: MP1 bis MP3 MP2: db 'auf null setzen ',0 MP3: db 'zurueck ',0 MP11: db 'vor x Tagen ',0 MP12: db 'vor x Monaten ',0 MP13: db 'dem letzten hr',0 MP14: db 'zurueck ',0 ;Untermenü: MP11 bis MP14 head: db ' ',126,' Temp ',127,' ',0;Kopfzeile wait: db ' wartet ',0 ;Meldung: wartet erf: db ' erfolgreich ',0 ;Meldung: erfolgreich strich: db ' ',0 ;besondere Zeichen, die für strich2: db ' ',0 ;das Menü benötigt werden celsius: db 'C',0 ;für die Temperaturangabe ; Initialisierung code at 100h init: mov SP, #60h ;setzt Stackpointer lcall initlcd lcall loeschen mov DPTR, #head lcall textzeile1 mov DPTR, #wait lcall textzeile2 ;initialisierung des LCD Displays Steffen Weißer 25

26 mov R1, #34h mov R4, #00h mov R5, #00h clr 20h clr 21h clr 22h mov 30h, #200d mov 31h, #002d mov 32h, #040h mov 33h, #050h mov p2, #00h setb ET0 mov TMOD, #01h mov TL0, #0AFh mov TH0, #3Ch setb TR0 mov IP, #00h setb EA ;Voreinstellung der Register ;setzt verschiedene Parameter auf null ;Zähler laden ;LEDs ausschalten ;Initialisierung des Timers ;Prioritäten der Interrupts ;globale Interruptfreigabe ; Hauptprogramm hp: jb 90h, noneup lcall OneUp noneup: jb 91h, nok lcall OK nok: sjmp hp ; Timer Interrupt 0 Timer0: mov TL0, #0AFh ;Nachladen des Zählers mov TH0, #3Ch djnz 30h, nottime ;damit das Einlesen der Temperatur nur ;alle 20 s geschieht mov 30h, #200d ;Timer0 Interruptzähler 1 laden djnz 31h, nottime mov 31h, #002d ;Timer0 Interruptzähler 2 laden push 82h ;DP0L auf Stack push 83h ;DP0H auf Stack push 0E0h ;A auf Stack push 00h ;R0 auf Stack mov P2, #05h nop nop mov P2, #03h nop mov A, P3 mov P2, #00h lcall wandler1 lcall SaveData jb 22h, aktiv2 lcall TempAusg aktiv2: pop 00h pop 0E0h pop 83h pop 82h nottime: reti ;AD Wandler aktivieren ;Zeitverzögerung ;Hexzahl einlesen ;LEDs ausschalten ;Ist das Menü aktiv ;R0 von Stack ;A von Stack ;DP0H von Stack ;DP0L von Stack Steffen Weißer 26

27 ; UP: OK OK: mov A, DP0L cjne A, #MP1, nmp1 mov DPTR, #MP11 lcall textzeile1 ljmp OKende nmp1: cjne A, #MP2, nmp2 lcall SetNull ljmp OKende nmp2: cjne A, #MP3, nmp3 clr 22h mov DPTR, #head lcall textzeile1 mov R0, 32h dec R0 mov lcall TempAusg ljmp OKende nmp3: cjne A, #MP11, nmp11 mov 35h, #08h mov 36h, #01h mov 37h, #30h lcall LdDurch ljmp OKende nmp11: cjne A, #MP12, nmp12 mov 35h, #0Dh mov 36h, #02h mov 37h, #50h lcall LdDurch ljmp OKende nmp12: cjne A, #MP13, nmp13 push 82h push 83h push 0E0h mov WMCON, #08h mov DPTR, #60h movx mov WMCON, #00h cjne A, #0FFh, verz1 mov DPTR, #strich2 lcall textzeile2 sjmp weiter1 verz1: lcall TempAusg weiter1: pop 0E0h pop 83h pop 82h ljmp OKende nmp13: cjne A, #MP14, nmp14 mov DPTR, #MP1 lcall textzeile1 ljmp OKende nmp14: OKende: mov R7, #03h ;MP1 bestätigen ;MP2 bestätigen ;MP3 bestätigen ;Display Kopf ausgeben ;Ausgabe der aktuellen Temperatur ;MP11 bestätigen ;Parameter für LdDurch laden ;MP12 bestätigen ;Parameter für LdDurch laden ;MP13 bestätigen ;DP0L auf Stack ;DP0H auf Stack ;A auf Stack ;EEPROM zum lesen aktivieren ;hresdurchschnittstemp. lesen ;EEPROM deaktivieren ;Ist die Temp. vorhanden ;" " ausgeben ;Temp. ausgeben ;A von Stack ;DP0H von Stack ;DP0L von Stack ;MP14 bestätigen ;wieder MP1 anzeigen ;Zeitverzögerung, um den Steffen Weißer 27

28 schlz1: mov R6, #0FFh lcall zeit djnz R7, schlz1 ret ;Taster zu entprellen ; UP: OneUp OneUP: mov R5, #00h ;wichtig für Untermenü MP1x jb 22h, aktiv ;Ist das Menü bereits aktiv setb 22h mov DPTR, #MP3 aktiv: mov A, DP0L ;neuer Menüpunkt ermitteln add A, #11h mov DP0L, A cjne A, #53h, MOF1 ;Ende des Menüs erreicht mov DPTR, #MP1 MOF1: cjne A, #97h, MOF2 ;Ende des Untermenüs erreicht mov DPTR, #MP11 MOF2: lcall loeschen ;neuer Menüpunkt ausgeben lcall textzeile1 mov R7, #03h schlz2: mov R6, #0FFh lcall zeit djnz R7, schlz2 ret ;Zeitverzögerung, um den ;Taster zu entprellen ; UP: Zeit zeit: mov R0, #0FFh schlz: djnz R0, schlz djnz R6, zeit ret ; UP: LdDurch LdDurch: push 82h ;DP0L auf Stack push 83h ;DP0H auf Stack push 0E0h ;A auf Stack inc R5 ;neuer Menüpunkt berechnen mov A, R5 cjne A, 35h, MOF ;Ende dieses Menüs erreicht mov R5, #01h MOF: mov A, #03h ;Menüpunkt ausgeben lcall cursorpos mov A, R5 lcall dezaus ;Durchschnittstemp. ermitteln, ausgeben mov WMCON, #08h ;EEPROM zum lesen aktivieren mov DP0L, 36h ;Zähler laden movx clr C subb A, 37h ;ermitteln, ob Temp. bereits vorhanden subb A, R5 jc verz2 mov DP0L, 37h add A, DP0L mov DP0L, A movx lcall TempAusg LDende: mov WMCON, #00h pop 0E0h pop 83h pop 82h ;Temp. noch nicht vorhanden ;Temp. laden ;EEPROM deaktivieren ;A von Stack ;DP0H von Stack ;DP0L von Stack Steffen Weißer 28

29 ret verz2: mov DPTR, #strich2 lcall textzeile2 sjmp LDende ;" " ausgeben ; UP: TempAusg TempAusg: push 82h ;DP0L auf Stack push 83h ;DP0H auf Stack mov 38h, A ;A zwischenspeichiern lcall loeschzeile2 mov A, 38h ;A wieder holen jnb 0E7h, positiv1 ;Ist die Temp. positiv clr 0E7h mov 38h, A ;A zwischenspeichern mov A, #45h ;Minuszeichen ausgeben lcall cursorpos mov DPTR, #strich lcall textaus positiv1: mov A, #46h ;Temp. ausgeben lcall cursorpos mov A, 38h ;A wieder holen lcall dezaus mov A, #49h ;"C" ausgeben lcall cursorpos mov DPTR, #celsius lcall textaus pop 83h ;DP0L von Stack pop 82h ;DP0H von Stack ret ; UP: SetNull SetNull: push 82h ;DP0L auf Stack push 83h ;DP0H auf Stack push 0E0h ;A auf Stack mov WMCON, #18h ;EEPROM zum schreiben u. lesen ;aktivieren mov DPTR, #0000h mov A, #10h A mov R6, #5h lcall zeit mov DPTR, #0001h mov A, #30h A mov R6, #5h lcall zeit mov DPTR, #0002h mov A, #50h A mov R6, #5h lcall zeit mov DPTR, #0060h mov A, #0FFh A ;Zähler für Durchschnittstemp. je ;Stunde setzen ;Zeitverzögerung ;Zähler für Durchschnittstemp. je Tag ;setzen ;Zeitverzögerung ;Zähler für Durchschnittstemp. je Monat ;setzen ;Zeitverzögerung ;Speicherstelle für durchschnittliche ; hrestemperatur rücksetzen Steffen Weißer 29

30 mov WMCON, #00h mov DPTR, #erf lcall textzeile2 pop 0E0h pop 83h pop 82h ret ;EEPROM deaktivieren ;Ausgabe von "erfolgreich" ;A von Stack ;DP0H von Stack ;DP0L von Stack ; Wandler 1 wandler1: clr C subb A, #80h jnc positiv7 ;Ist die Temperatur positiv cpl A ;Temperatur umwandeln inc A setb 0E7h positiv7: ret ; SaveData SaveData: push 0E0h ;A auf Stack clr 24h ;Parameter für upadd mov R0, 32h ;Zählerstand ermitteln A ;Temperatur abspeichern inc 32h ;Zähler um eins erhöhen cjne R0, #4Eh, hilfsjmp ;Ist der vorgesehene Speicherplatz ;voll sjmp weiter2 hilfsjmp: ajmp endesd weiter2: clr A mov 32h, #40h add1: lcall upadd dec R0 cjne R0, #3Fh, add1 mov B, #15d lcall updiv mov R0, 33h A inc 33h ;wird benötigt, da der Sprung für den ;CJNE Befehl zu lang ist ;Zähler rücksetzen ;Durchschnittstemperatur berechnen ;Zählerstand ermitteln ;Temperatur abspeichern ;Zähler um eins erhöhen cjne R0, #5Bh, endesd voll clr A mov 33h, #50h add2: lcall upadd dec R0 cjne R0, #4Fh, add2 mov B, #12d lcall updiv mov WMCON, #18h mov DPTR, #0000h lcall Save cjne R0, #27h, endesd2 voll setb 24h mov A, #10h A clr A add3: lcall upadd dec R0 ;Ist der vorgesehene Speicherplatz ;Zähler rücksetzen ;Durchschnittstemperatur berechnen ;EEPROM zum lesen und schreiben ;aktivieren ;abspeichern der Temperatur ;Ist der vorgesehene Speicherplatz ;Parameter für upadd ;Zähler rücksetzen ;Durchschnittstemperatur berechnen Steffen Weißer 30

31 cjne R0, #0Fh, add3 mov B, #12d setb 21h lcall updiv mov R6, #5h lcall zeit mov DPTR, #0001h lcall Save cjne R0, #4Dh, endesd2 voll mov A, #30h A clr A add4: lcall upadd dec R0 cjne R0, #2Fh, add4 mov B, #15d setb 21h lcall updiv mov R6, #5h lcall zeit mov DPTR, #0002h lcall Save cjne R0, #5Bh, endesd2 voll mov A, #50h A clr A add5: lcall upadd dec R0 cjne R0, #4Fh, add5 mov B, #12d lcall updiv mov R6, #5h lcall zeit mov DPTR, #0060h A mov WMCON, #00h endesd: pop 0E0h ret endesd2: inc R0 mov A, R0 A mov WMCON, #00h pop 0E0h ret ;Zeitverzögerung ;abspeichern der Temperatur ;Ist der vorgesehene Speicherplatz ;Zählerstand rücksetzen ;Durchschnittstemperatur berechnen ;Zeitverzögerung ;Temperatur abspeichern ;Ist der vorgesehene Speicherplatz ;Zähler rücksetzen ;Durchschnittstemperatur berechnen ;Zeitverzögerung ;Temperatur abspeichern ;EEPROM deaktivieren ;A von Stack ;Zählerstand um eins erhöhen ;EEPROM deaktivieren ;A von Stack ; Save Save: push 82h ;DP0L auf Stack push 0E0h ;A auf Stack zwischenspeichern movx ;Zählerstand ermitteln mov DP0L, A pop 0E0h ;A wieder holen A ;Temperatur abspeichern mov R0, DP0L ;Zählerstand in R0 abspeichern pop DP0L ;DP0L von Stack ret Steffen Weißer 31

32 ; upadd upadd: mov jnb 24h, ausram ;Muss nicht aus dem EEPROM gelesen ;werden push 82h ;DP0L auf Stack zwischenspeichern push 0E0h ;A auf Stack zwischenspeichern mov DP0L, R0 movx mov B, A pop 0E0h ;A wieder holen pop 82h ;DP0L wieder holen ausram: clr C jnb 0F7h, positiv4 clr 0F7h subb A, B jnc nof1 dec R4 nof1: ret positiv4: add A, B jnc nof2 inc R4 nof2: ret ;Ist die Temperatur positiv ;addiert negative Zahlen ;addiert positive Zahlen ; updiv updiv: A mov A, R4 jnb 0E7h, positiv5 ;Ist die Temperatur positiv setb 20h cpl A ;die nepative Temp. wird in eine positive xch cpl A inc A xch positiv5: push 0F0h xchd xch swap A div AB swap A mov R4, A mov A, B swap A add pop 0F0h div AB add A, R4 ;umgewandelt und erst später wieder als ;negativ gekennzeichnet ;B auf Stack zwischenspeichern ;Rechenvorgang ;B wieder holen jnb 21h, ndurch2 ;Keine Division mehr durch 2 clr 21h mov B, #02h ;dividiert A durch 2 div AB ;Ende des Rechenvorgangs ndurch2: jnb 20h, positiv6 clr 20h setb 0E7h ;Ist die Temperatur positiv positiv6: mov R4, #00h ret Steffen Weißer 32

33 XI Protokoll Arbeitszeitraum: bis gesamte Arbeitszeit: ca. 153 Stunden Datum Zeit Notizen min Entwicklungsumgebung Ride installiert, beim Starten kommt eine Fehlermeldung, Fehler lässt sich nicht beheben min weitere Versuche den Fehler zu beheben min Formulierung der Aufgabenbeschreibung Informationssuche über AD Wandlung und den Mikrocontroller im Internet, sowie auf der CD, die der Platine beigelegt wurde min andere CD mit der Entwicklungsumgebung Ride von Herrn Schweizer erhalten und das Programm erneut installiert, die Fehlermeldung tritt nun nicht mehr auf kleines Testprogramm zur Ein und Ausgabe geschrieben min Suche nach einem Versand, der einen passenden AD Wandler anbietet min erneute Suche nach einem Versand Problem: 8 Bit Wandler sind relativ selten min kombinierte Suche mit Internet und Reichelt Katalog Ergebnis: AD 7574 JN einziger passender AD Wandler Problem: Betriebstemp. 0 70C Preis: 15, min Überlegungen zur Portbelegung Teil des Technologieschemas gezeichnet Gedanken zum AD Wandler gemacht Verschiedene Ein und Ausgabemöglichkeiten des µc getestet min Befehlssatz der 8051 Mikrocontroller durchgeschaut Gedanken und Aufschriebe zur Speicherverwaltung gemacht min Einführung in die DA AD Wandlung von Herr Schweizer min Tests mit bedingten Sprungbefehlen, außerdem Versuche mit dem Lesen und Schreiben auf den EEPROM (funktioniert noch nicht) min Herausgefunden, wie man die beiden 7 Segment Anzeigen einzeln ansteuert. (zwei kleine Testprogramme geschrieben) min Informationen über die Interrupts und die Timer gesammelt min zwei kleine Testprogramme geschrieben um die Funktion der Timer, der Interrupts und des LCD Displays zu testen Steffen Weißer 33

34 min Versuche mit Arithmetischen Operationen Teil der Speicherverwaltung festgelegt Überlegungen zur Realisierung von zwei Funktionen: es wird eine Funktion benötigt, die mehrere Temperaturen addieren und dabei das Ergebnis größer als ein Byte werden kann eine weitere Funktion muss diese 16 Bit große Zahl im Anschluss durch eine andere Zahl dividieren können min erneut die Funktion der Interrupts getestet min PAP zum Hauptprogramm, dem Unterprogramm Zeit und dem Timer0 Interrupt erstellt min PAP zu den Unterprogrammen Wandler 2 und SaveData (zur Hälfte) gezeichnet, sowie verschiedene Befehle für diese Programmteile getestet min PAP zu Save und SaveData (fertig) angefertigt min PAP von upadd und updiv erstellt beim Überprüfen von updiv ist ein Probleme aufgetreten min Problem bei updiv gelöst, dabei sind jedoch andere Schwierigkeiten bei der Erkennung von negativen Zahlen aufgefallen min Wandler2 verbessert, sodass kein Fehler mehr auftreten sollte, ebenfalls updiv verändert, es sind jedoch erneut Schwierigkeiten aufgetreten min die letzten Probleme in updiv gelöscht min Leichte Verbesserungen im PAP vorgenommen getestet wie man ein Menü auf dem LCD Display realisieren kann, hat jedoch nicht funktioniert, da die Ausgabe am Display innerhalb einer Interrupt Routine nur seltsame Zeichen erzeugt min Problemanalyse: Es scheint, als würde jeder Interupt beim Programmstart einmal automatisch ausgeführt, somit ist das LCD Display noch nicht initialisiert und es werden fehlerhafte Daten übermittelt min LCD Display vor den Interrupts initialisieren, nun funktioniert die Ausgabe, noch leichte Probleme mit dem Blättern min das kleine Testmenü funktioniert jetzt min Überlegungen zur Gestaltung und zum Aufbau des Menüs min Aufbau des Menüs festgelegt kleines Programm geschrieben, mit dem alle möglichen Zeichen des LCD Display angezeigt werden min Begonnen das Menü und seine Funktionen in mehrere PAPs umzusetzen; hiervon schon erledigt: TempAusg, externer Interrupt 1 und externer Interrupt (zum Teil) min am PAP des externen Interrupts 0 weitergearbeitet Steffen Weißer 34

35 min Gespräch mit Herrn Schweizer wegen dem AD Wandler und dem NTC, sowie einige Rechnungen zum bestimmen der Widerstände im Spannungsteiler min beim bestellen des AD Wandlers einen günstigeren gefunden, deswegen habe ich mich nun für den ADC0804 entschieden am PAP weitergearbeitet und ihn durch das Unterprogramm LdDurch verbessert min PAP des externen Interrupts 0 fertiggestellt und den des Unterprogramms SetNull angefertigt min Großteil des Menüs von PAP in Assembler umgewandelt und auf die Platine Gespielt (Initialisierung, Hauptprogramm, Zeit, externer Interrupt 0), es funktioniert jedoch nicht richtig, erste Debugging Versuche min Gespräch mit Herrn Schweizer über den AD Wandler min Debugging erfolgreich beendet min externer Interrupt 1 und LdDurch in Assembler umgewandelt und realisiert min Schaltplan für den AD Wandler gezeichnet min Gespräch mit Herrn Schweizer über den Schaltplan min TempAusg und SetNull in Assembler realisiert sowie Debugging dieser Programmteile min Debugging und einige Verbesserungen im Programm min Debugging min Funktionsbeschreibung von dem Hauptprogramm, sowie den Unterprogrammen Wandler2 und Zeit geschrieben min Funktionsbeschreibung von SaveData, Save und upadd erstellt min Gedanken zur Ansteuerung des AD Wandlers und dem Unterprogramm Wandler1 gemacht min Funktionsbeschreibung von updiv geschrieben min Funktionsbeschreibung von den beiden externen Interrupts, sowie von TempAusg und Set Null erstellt min erfolglose Fehlersuche Timer0 Interrupt in Assembler realisiert min Wandler2, upadd und updiv in Assembler geschrieben Debugging dieser Programmteile min Wandler2 verbessert SaveData in Assembler realisiert Steffen Weißer 35

36 min Testen von Save und SaveData sowie Debugging dieser Teile Beginn mit dem zeichnen der PAPs am Computer (Hauptprogramm, Wandler2, Zeit, Save) min Gespräch mit Herrn Schweizer Beginn mit dem Löten der Platine, auf der sich der AD Wandler und der PTC befinden Debugging min Zeichnen der PAPs von upadd, updiv und TempAusg (Diskette, die zum Transport von der Schule nach Hause benutzt wurde, lässt sich nicht mehr lesen) Versuche die Diskette zu retten Debugging und anschließend erneutes Zeichnen von upadd, updiv und TempAusg min an den PAPs weitergezeichnet (beide externen Interrupts, LdDurch und SetNull) Debugging min Löten an der Platine mit dem AD Wandler Debugging und das Beheben des Fehlers, den ich schon mehrere Wochen suche; das Problem war, dass sich der EEPROM nicht zwei mal hintereinender beschreiben lässt, sondern eine gewisse Zeit benötigt, bis er wieder bereit ist Änderungen in den PAPs min PAP zu SaveData gezeichnet min Funktionsbeschreibungen am Computer abgetippt Speicher und Register Verwaltung abgeschrieben an der Platine weitergearbeitet min Platine funktionstüchtig gemacht und an den µc angeschlossen, es treten kleinere Probleme auf Protokoll abgeschrieben min an der AD Wandlerplatine gearbeitet und deren Fehler gesucht Signalfestlegung und Quellenangaben am Computer abgeschrieben min über die Realisierung des Unterprogramms Wandler1 Gedanken gemacht erneut an der Platine gearbeitet und dieses mal den Fehler gefunden: Um das Datenbyte von der AD Wandlerplatine in den µc einzulesen darf ich nicht den Port 1 benutzen, da dieser nicht mit einer Tristate Schaltung von der restlichen Peripherie der µc Platine getrennt ist. Somit muss ich nun über den Port 3 einlesen, was bedeutet, dass ich die 7 Segment Anzeige und die externen Interrupts nicht mehr nutzen kann. Steffen Weißer 36

37 min Version 1.0 des Programms umgeschrieben, sodass es mit der neuen Portbelegung funktioniert zum Timer 0 Interrupt und Wandler 1 einen PAP gezeichnet, sowie diesen in Assembler realisiert AD Wandlerplatine um zwei Taster, zur Menüsteuerung, erweitert und die Spannungsteiler eingestellt min Funktionsbeschreibungen zu Wandler1 und dem Timer 0 Interrupt, sowie die Aufgabenbeschreibung, die Inbetriebnahme und das Schlusswort geschrieben die einzelnen bisher abgetippten Teile zu einer großen Dokumentation zusammengefügt und an dieser gearbeitet XII Schlusswort Mit dieser Übungsplatine kann man viele Problemstellungen angehen und sie vielseitig nutzen, möchte man jedoch mit ihr ein etwas größeres Projekt starten, so stößt man schnell auf ihre Grenzen. Bei der Speicherverwaltung musste ich beispielsweise einige der ersten Ansätze wieder umwerfen, da sich der RAM Bereich als relativ klein erweist, sobald man den Reservierten Platz für die Register, den Stackpointer und die Sonderfunktions Register abzieht. Auch bei der Verwaltung der Temperaturen musste ich mir mit verschiedenen Funktionen behelfen, damit das Addieren und Dividieren von größeren Zahlen problemlos abläuft. Es gab jedoch auch Schwierigkeiten, die sich nicht mit einem etwas größeren Programmieraufwand lösen ließen, so kann ich zum Beispiel nicht, wie es die Aufgabenbeschreibung vorsieht, die aktuelle Temperatur über die 7 Segment Anzeige ausgeben. Dies liegt daran, dass ich nicht, wie geplant, den Port 1 zum einlesen des Datenbytes vom Analog Digital Wandler nutzen kann. Hierzu ist der Schaltungsaufbau der Übungsplatine nicht geeignet, deswegen musste ich auf den Port 3 ausweichen, welcher jedoch auch zum ansteuern der 7 Segment Anzeige an Port 2 notwendig ist. Als Verbesserungsvorschlag für dieses Projekt würde ich eine von der Übungsplatine komplett getrennte Schaltung vorschlagen, mit Hilfe deren alle Funktionen der Temperaturstationssteuerung genutzt werden können. In diesem Fall könnte nämlich wieder das Unterprogramm Wandler2 (siehe Anhang) in das Programm übernommen werden Steffen Weißer 37

38 XIII Anhang XIII.1 Funktionsbeschreibung von Wandler2 Zuerst prüft das Unterprogramm ob die in A stehende Temperatur negativ ist, indem es schaut, ob das MSB gesetzt ist. Wenn ja, wird es rückgesetzt und dieser Zustandgespeichert, d.h. die Adresse 20h wird gesetzt. Nun wird diese Temperatur durch zehn geteilt, wodurch anschließend die Zehnerpotenz in A steht und für die 7 Segment Anzeige umgewandelt in das Regester zwei geladen wird, sofern sie nicht Null ist, dann wird dies, also Null, direkt abgespeichert. Ist die Temperatur positiv so wird jetzt die Einerpotenz aus B umgewandelt in das Register drei abgelegt. Ist sie allerdings negativ wird ein Minus anstatt der Zehnerpotenz abgespeichert. Sollte diese jedoch größer Null gewesen sein und somit später die Ausgabe verfälschen, so werden Register zwei und drei auf jene Weise geladen, damit eine Anzeige von Lo für lower temperature erfolgt. XIII.2 Programmablaufplan von Wandler2 A auf Stack A = 0 DPTR auf DB dez stellen E7h = 0 A R2 := A 20h setzen E7h rücksetzen Ist die Temperatur positiv A von Stack C 20h = 0 Ist die Temperatur positiv B := #0Ah 20h rücksetzen A := A : B A auf Stack D A = 0 ist die Temperatur größer als 10 C A B Steffen Weißer 38

39 C B R2 := #4Ch R2 := #80h D R3 := #8Eh A := B A von Stack A UP beenden R3 := A A von Stack UP beenden XIV Quellenangaben Internet: Sonstige: Datenblatt des AT89S8252 Befehlssatz der 8051 Mikrocontroller Beispielprogramme LCD und 7Seg von Otto Bubbers aus Karlsruhe Datenblatt des AD7574 Datenblatt des ADC0804 Datenblatt des KT 100 ins Projekt mit einbezogene Dateien: REG_8252.pdf lcd8252.a51 verwendete Programme: RIDE 51 von Raisonance SA Microsoft Word Steffen Weißer 39