طراحی و ساخت logo با ميکروکنترلر۸۰۱۹۶

مقدمه-با پيشر فت تكنولوژي و روي كارآمدن ريزپردازنده‌ها تحولات اساسي در فرآيند كنترلرها بوجود آمد. يكي از اين تحولات بكارگيري علم اتوماسيون صنعتي مي‌باشد. در چندين سال گذشته از كليدها و تايمرها و كنتاكتورها براي كنترل موتورها و پمپ‌ها و …. استفاده مي‌شد. امروزه بجاي اين كليدها از LOGO 5 نسل از اين تكنولوژي به بازار عرضه شده كه جديدترين نسل آن OBA 4 مي‌باشد.

مزاياي LOGO :
1- كاهش هزينه‌ها (حذف تعداد زيادي از كليدها)
۲- كاهش زمان مورد نياز
۳- قابليت برنامه‌‌نويسي
۴- قابليت نصب بر روي DIN RAIL
5- مناسب با نوع آب و هوا

۶- داراي صحنه نمايش
۷- داراي ورودي و خروجي‌هاي محدود
۸- مناسب براي نواحي حساس و نويز‌پذير
۹- راه‌اندازي ساده
۱۰- ذخيره برنامه توسط كارت حافظه
۱۱- قابليت اتصال به شبكه AS – Interface توسط ماژولهاي ارتباطي
كاربرد LOGO :
1- كنترل ماشينها
۲- تهويه هوا
۳- كنترل وسايل نقليه
۴- امكانات و تسهيلات حمل و نقل
نرم‌افزار LOGO :
– قابليت تست روي خط
– امكان شبيه‌سازي
– ايجاد تغيير در نام بلاكها
– مقايسه برنامه
– اتصالات ساده
سخت‌افزار LOGO :
– ماژول اصلي
– كارت افزايشي
– ماژول تغذيه
– كارت حافظه
– كابل PC

شرح پروژه
كليات – در اين پروژه سعي شده با ميكرو كنترلر KB 80196 كه يك ميكروكنترلر ۱۶ بيتي است يك دستگاه LOGO با ۸ ورودي و ۴ خروجي شبيه‌سازي مي‌شود. اين LOGO قابليت پياده‌سازي اكثر گيتهاي منطقي نظير OR,AND و … را دارا مي‌باشد.همچنين داراي تايمرOff Delay و
ON Dellayمي‌باشد. اطلاعات توسط key Pad به دستگاه داده مي‌شود. يك LCD هم فرامين و نتايج را به ما نشان مي دهد.

سخت‌افزار –
ميكروكنترلر ۸۰۱۹۶
ميكروكنترلرهاي ۸۰۱۹۶ مدل KD/KC/KB ميكروكنترلرهاي ۱۶ بيتي از سوي CHMOS هستند كه داراي سرعت بالاي محاسباتي و همچنين سرعت بالايي در انجام عمليات بر روي I / O مي‌باشند. در اين پروژه از ميكرو ۸۰C196KB استفاده شده است. تمام اعضاي اين خانواده داراي ساختار سخت‌افزاري و مجموعه دستور‌العملهاي مشترك و توان مصرفي كم هستند. كاربردهاي وسيع اين ميكروها را در طراحهاي كنترل حلقه بسته و پردازش سيگنال مودم، كنترل موتور، پرينتر، دستگاه فتوكپي، سيستم‌هاي ترمز ضد قفل (ABS) ، سيستم‌هاي تصفيه هوا، گرداننده‌هاي ديسك در كامپيوتر و دستگاههاي پزشكي و … مي‌توان مشاهده كرد.

ويژگيهاي ۸OC196KB
– توانايي كار در دماي محيط ۴۰- تا ۱۲۵ درجه سانتيگراد

– ۲۳۲ بايت RAM داخلي
– انجام عمليات داخلي با تكنولوژي CHMOS با راندمان بالا و تلفات كم
– عمليات داخلي با ساختار رجيستر به رجستر
– مبدل A/D همراه با Sample Hold كه اين تبديل ۱۰ بيتي است
– پنج يورت ۸ بيتي بعنوان I/O‌ (در مجموع ۴۰ خط I/O )
– 28 مرجع وقفه
– يك خروجي PWM
– حالتهاي Power Down و Idle براي كاهش توان مصرفي ميكرو
– پايه‌هاي ورودي و خروجي با سرعت بالا (HSO , HIS)

– قابليت تغيير پهناي BUS بين ۸ و ۱۶ بيت بصورت ديناميك
– پورت سريال Full Duplex
– مولد اختصاصي baud rate براي پورت سريال (دقت بالا)
– ضرب دو عدد ۱۶ بيتي در مدت ۷۲۵/۱ ميكرو ثانيه (با كريستال ۱۶Mhz)
– تقسيم يك عدد ۳۲ بيتي به يك عدد ۱۶ بيتي در ۳ ميكرو ثانيه (با كريستال (۱۶Mhz
– تايمر نگهبان (Watch Dog) 16 بيتي
– تايمر ۱۶ بيتي بعنوان Timer 1
– شمارنده صعودي / نزولي ۱۶ بيتي با قابليت Capture
– 4 تايمر نرم‌افزاري ۱۶ بيتي
– پروتكل اشتراك باس
– توانايي كار با كريستالهاي ۱۶Mhz , 3/5 Mhz
– داراي سه نوع بسته‌بندي PLCC با ۶۸ پايه و QFP با ۸۰ پايه و SQFP با ۸۰ پايه كه در اين پروژه از بسته‌بندي نوع اول استفاده شده است.
عيب اين ميكرو اين است كه داراي ۸ كيلو بايت حافظه از نوع oT PROM است و فقط مي‌توان آنرا يكبار برنامه‌ريزي كرد به همين جهت دراين پروژه از يك RoM‌ خارجي (۲۸c64) استفاده شده است. و از آنجا كه RAM آن هم كم است از يك RAM‌ خارجي (۶۲ ۶۴) استفاده شده است. همانطور كه در بالا گفته شد پهناي باس اين ميكرو را مي‌توان بصورت يك باس آدرس / دينامالتي پاكس شده ۱۶ بيتي و يا به صورت باس آدرس ۱۶ بيتي ديتا ۸ بيتي مالتي پلكس شده سازمان‌دهي كرد.

در طي سيكل باس ۱۶ بيتي پورتهاي ۳ و ۴ شامل آدرس مالتي پلكس شده يا ديتا مي‌باشد. ضمن آنكه از پايهALEٍٍٍٍٍ براي قفل كردن آدرس استفاده مي‌شود. در سيكل باس ۸ بيتي پورت ۳ با آدرس و ديتا مالتي پلكس شده است. اما پورت ۴ تنها ۸ خط بالاتر آدرس ايجاد مي‌كند. پهناي باس خارجي را مي‌توان در هر سيكل باس با نوشتن عدد ۱ در محل CCR.1 به هنگام ريست و يا با استفاده از پايه Buswith تغيير داد. جهت تفكيك آدرس و ديتا از هم در پورت ۳ از آي سي ۷۴۳۷۳ كه يك لچ است استفاده شده است.

پايه ALE ميكرو با پايه LE وصل مي‌شود . وقتي Hi. آدرس قفل است و وقتي Low است داده قفل است.
براي استفاده از حافظه خارجي پايه EA ميكرو بايد زين شود.
PCB:
طراحي برد PCB‌ اين پروژه به دو قسمت تقسيم شده:
الف) Power
ب) فشار ضعيف
– در قسمت Power 8 ورودي v 220 پس از افت دادن در روي دو مقاومت ويسكوسازي و فيلتر شدن با يك خازن وارد يك آي سي به نام ۶N137 يا همان oPToCoopler‌ مي‌شود كه وظيفه ايزوله كردن ميكرو را از برق شهر به عهده دارد. با اتصال دستگاه به برق ولتاژ +۵ به پشت ۸ بيت ورودي مي‌رسد و با يك شدن هر كدام از وروديها (اتصال v 220 به آن) oPToCoopler‌ صفر منطقي را به بيت يك شده وصل مي‌كند.
براي خروجي دستگاه هم از ۴ عدد رله استفاده شده است. ديودهاي موازي شده با بوبين رله‌ها هرزگرد هستند و از صدمه ديدن سيم‌پيچ به هنگام قطع و وصل ولتاژ جلوگيري مي‌كند. (چرا كه طبق رابطه با برقراري جريان در سلف ولتاژ آن بطور ناگهاني ميل به زياد شدن دارد.)
با تحريك بيس ترانزيستور BC107 (يك شدن هر كدام از بيتهاي خروجي) ترانزيستور سوئيچ مي‌كند و رله عمل مي‌كند.
ب) برد فشار ضعيف
در اين برد ميكرو همراه ROM و RAM خارجي ، آي سي لچ، انكلر ۷۴c922 و مدار ريست وجود دارد.
منبع تغذيه
اين دستگاه به دو منبع تغذيه نياز دارد. يكي برق V 220 شهر و ديگري يك ولتاژ ۵VD.C نول برق شهر به انتهاي شرك مقاومتهاي سري شده وصل است و فاز برق شهر به ترمينال مشترك رله‌ها وصل است. براي داشتن برق ۵ VD.C هم از يك ترانس ۲۲۰/۹ استفاده شده كه خروجي اين ترانس پس از يكسوسازي و فيلتر شده به يك رگلاتور ۷۸۰۵ داده مي‌شود تا ولتاژ روي ۵ V تثبيت شود.

آي سي ۷۸۰۵
اين آي‌سي سه پايه ورودي، زين و خروجي دارد و با دادن ولتاژ بالاي ۵ ولتاژ (ماكزيمم تا ۱۰V) مي‌توان ولتاژ صاف ۵V و جريان ماكزيمم A1َ دريافت كرد. مدار داخلي اين آي سي شامل يك ترانزيستور عبوري كه جريان از آن مي‌گذرد، خاموش كننده گرمايي

 محدود كننده جريان، تقويت كننده خطا و مقاومتهايي كه بعنوان مقسه ولتاژ عمل مي‌كنند.
آي سي ۶N137
يك نوع كوپل كننده نوري است كه عمل كوپل توسط يك ترانزيستور داخلي صورت مي‌گيرد. شامل ۸ پايه است كه ۳ پايه آن بدون اتصال هستند. به پايه ۲ و ۳ ولتاژ ورودي وصل مي‌شود يك مقاومت جهت كنترل جريان ديود داخلي با پايه ۲ يا ۳ سري مي‌شود . پايه ۵ به زمين وصل مي‌شود . پايه ۶خروجي است و پايه ۸ به هم vcc وصل مي‌شود. البته يك مقاومت Pull up هم بين ۶ و ۸ وصل مي‌شود. با اتصال برق ورودي ديود داخلي از خود نور ساطع مي‌كند و باعث تحريك بيس ترانزيستور داخلي مي‌شود و عمل سوئيچ كردن انجام مي‌شود. بدين ترتيب قسمت قدرت از فرمان ايزوله مي‌شود.

آي سي ۷۴۳۷۳
از آنجا كه كه پورتهاي ۳ و ۴ آدرس و ديتا را به صورت مالتي پلكس در اختيار ما قرار مي‌دهند لازم است اين دو از هم تفكيك شوند . اين كار توسط اين آي سي صورت مي‌گيرد و گيت آن كه پايه ۱۱ است توسط پايه ALE ميكرو فعال مي‌شود.
آي سي ۷۴C922
براي كاهش پايه‌هاي مصرفي ميكرو در زمان اسكن صفحه كليد مي‌توان از وسايل جانبي انكدرها استفاده نمود. ۷۴c922 انكدر ۱۶ كليدي و ۷۴c923 انكدر ۲۰ كليدي است . براي اسكن كي‌پد ۴×۴ از ۷۴c922 استفاده مي‌كنيم. زمانيكه كليدي فشرده مي‌شود پايه DATA AVAILABLE انكدر يك پالس مربعي ايجاد مي‌كند . اين پايه به پايه INTQ‌ از ميكرو متصل مي‌شود. زمانيكه كليدي فشرده مي‌شود ميكرو وارد زيربرنامه وقفه شده و عدد متناظر را از روي پورت مي‌خواند. پايه OE‌ كه Low active است زمين مي‌شود.
آي سي ۲۸c64

Rom نوعي از حافظه است كه محتوايش را با قطع منبع تغذيه از دست نمي‌دهد. به اين دليل Rom را حافظه غير فرار نيز مي‌نامند. انواع مختلفي از حافظه فقط خواندني مانند PROM , EPROM , EEPROM , EPROM سريع و ROM پوشش وجود دارد.