Laboratorium 3 – Wojciech Tarnawski

Zakres laboratorium:

Program testowy
Wykorzystanie przerwań wewnętrznych – praca z dokumentacją mikrokontrolera – dokumentacja
Przerwania zewnętrzne – obsługa przycisków
Konfiguracja układu licznikowego do pracy z zadanymi parametrami
Obsługa wyświetlacza 7-segmentowego na przerwaniach
Obsługa enkodera mechanicznego – impulsator

1. Program testowy

podłączyć diody do pinów PD0 i PD1 i skonfigurować odpowiednie piny
napisać program, który będzie migał diodą PD0 z częstotliwością 1Hz
program w pętli while powinien zajmować tylko dwie linijki -> dwie komendy
przemyśleć jak napisać program, który będzie migał diodą na pinie PD1 z częstotliwością 2Hz

2. Przerwania wewnętrzne od licznika – konfiguracja

podłączyć diody do pinów PD0 i PD1 i skonfigurować odpowiednie piny
wgrać do środowiska programistycznego poniższy kod programu
uzupełnić fragmenty aby uruchomić przerwanie na liczniku Timer1 działające z częstotliwością 2Hz
uzupełnić przerwanie o komendę migania diodą na porcie PD1

#include <avr/io.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <util/delay.h>
 
#ifndef _BV
#define _BV(bit)        (1<<(bit))
#endif
#ifndef sbi
#define sbi(reg,bit)    reg |= (_BV(bit))
#endif
 
#ifndef cbi
#define cbi(reg,bit)    reg &= ~(_BV(bit))
#endif

#ifndef tbi
#define tbi(reg,bit)    reg ^= (_BV(bit))
#endif


void timerInit() {
  //Wybranie trybu pracy CTC z TOP OCR1A

 
  //Wybranie dzielnika czestotliwosci - częstotliwość Atmega328: 16 MHz

 
  //Zapisanie do OCR1A wartosci odpowiadajacej 0,5s

 
  //Uruchomienie przerwania OCIE1A

}


//volatile -informacja dla kompilatora aby nie optymalizował zmiennej, 
//zmienna bezpieczna do wykorzystania w przerwaniach
volatile int zmienna=0; 



int main() {
  timerInit();
  sei(); //Uruchamia przerwania globalne
  sbi(DDRD,PD0);
  sbi(DDRD,PD1); 
 
  while (1) {
 //kod programu przełączajacy diodę LED na pinie PD0

    _delay_ms(500);
  }
}

ISR(TIMER1_COMPA_vect) {
 //kod programu przełączajacy diodę LED na pinie PD1
}

#include <avr/io.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <util/delay.h>

#ifndef _BV

#define _BV(bit) (1<<(bit))

#endif

#ifndef sbi

#define sbi(reg,bit) reg |= (_BV(bit))

#endif

#ifndef cbi

#define cbi(reg,bit) reg &= ~(_BV(bit))

#endif

#ifndef tbi

#define tbi(reg,bit) reg ^= (_BV(bit))

#endif

void timerInit() {

//Wybranie trybu pracy CTC z TOP OCR1A

//Wybranie dzielnika czestotliwosci - częstotliwość Atmega328: 16 MHz

//Zapisanie do OCR1A wartosci odpowiadajacej 0,5s

//Uruchomienie przerwania OCIE1A

}

//volatile -informacja dla kompilatora aby nie optymalizował zmiennej,

//zmienna bezpieczna do wykorzystania w przerwaniach

volatile int zmienna=0;

int main() {

timerInit();

sei(); //Uruchamia przerwania globalne

sbi(DDRD,PD0);

sbi(DDRD,PD1);

while (1) {

//kod programu przełączajacy diodę LED na pinie PD0

_delay_ms(500);

}

ISR(TIMER1_COMPA_vect) {

//kod programu przełączajacy diodę LED na pinie PD1

}

Pytania – zrobić notatkę:

jak działa ten program?
czy w pętli głównej programu możemy napisać kod blokujący (taki, który blokuje program na dłuższy czas), a dioda i tak będzie migać z dobrą częstotliwością?
co się stanie jak zablokujemy przerwanie, np. dodamy “_delay_ms(5000)” ? Jak będą działać diody?

3. Przerwania zewnętrzne – dioda LED

na bazie programu z zadania 2, wykonać kolejne zadanie
dioda podłączona do PD0 ma ciągle migać w pętli głównej programu. Dioda z pinu PD1 – działa w przerwaniu od Timer1, dioda miga
podłączyć kolejną diodę do pinu PD5 i skonfigurować odpowiednie piny
podłączyć przycisk do pinu gdzie jest możliwość obsługi przerwania zewnętrznego (INT0)
skonfigurować pin do obsługi przycisków (PULL-UP)
skonfigurować przerwanie zewnętrzne dla wybranego pinu z reakcją na zbocze opadające (należy ustawić dwa bity zgodnie z dokumentacją)
funkcja przerwania INT0-> ISR(INT0_vect)
każde przyciśnięcie przycisku generuje przerwanie, w przerwaniu powinna być przełączana dioda podłączona do pinu PD5

Pytania – zrobić notatkę:

co to jest zbocze opadające, zbocze narastające?
czy program przełączy stan diody natychmiast, czy będzie opóźnienie z innego przerwania lub pętli głównej? Jak zadziała jeśli w pętli głównej będzie dłuższe zadanie?
co się stanie jak w przerwaniu od przycisku dodamy opóźnienie 5000ms? (przerwanie należy ciągle wywoływać, naciskać przycisk)
co się stanie jak w przerwaniu od licznika dodamy opóźnienie 5000ms?
dlaczego dwa powyższe zadania działają inaczej, jaka jest różnica i dlaczego?

4. Wyświetlacz 7-segmentowy na przerwaniach

przerobić program z poprzedniego laboratorium tak aby wyświetlacz 7-segmetnowy obsługiwał liczby w zakresie 0-9999,
powinna być zmienna globalna “liczba”, której wartość jest wyświetlana na wyświetlaczu
odświeżanie wyświetlacza (multipleksowanie) należy przenieś do przerwania wewnętrznego, należy odpowiednio skonfigurować czasy przerwania
w wywołaniu przerwania nie wolno używać funkcji opóźniających, kod programu w przerwaniu powinien zajmować jak najmniej czasu – dlaczego? przygotować notatkę
w pętli głównej zrobić licznik liczący od 0 do 250 co jedną sekundę, wartość wyświetlić na wyświetlaczu

5. Enkoder mechaniczny – impulsator

na bazie zadania 4 przygotować program, który zmienia wartość zmiennej “wartosc” za pomocą enkodera i prezentuje ją na wyświetlaczu 7-segmentowym. Skasować licznik z pętli głównej programu.
działanie enkodera zostało zaprezentowane na rysunku poniżej
podłączyć enkoder, piny “Enc_A” i “Enc_B” do pinów mikrokontrolera, pin “Enc_com” do GND
skonfigurować piny jak do obsługi przycisków (PULL-UP)
napisać program, który odczyta kierunek obrotu enkodera i będzie zwiększał, zmniejszał zmienną “wartosc”
zmienna “wartosc” ma być wyświetlana na wyświetlaczu 7-segmentowym
zakres liczb jakie może przyjmować zmienna “wartość” to -100 do 100. Napisać odpowiednie zabezpieczenia i wyświetlanie liczby ujemnej