Проектирование электронного кодового замка с фиксированным кодом «00002» на микроконтроллере серии PIC

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

КОЛЛЕДЖ ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА №11

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 

 

Оценка проекта ______________

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Микропроцессоры и микропроцессорные системы»

Тема: Проектирование электронного кодового замка с фиксированным кодом «00002» на микроконтроллере серии PIC

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Груздев К. Е.

Студент группы В-42

Дата «___»__________ 2013 г.

 

Проверил:

Преподаватель: А.С. Манежкин                

Дата «___»__________ 2013 г.

 

 

 

 

 

 

Москва

2013

 

 

 

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

КОЛЛЕДЖ ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА №11

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 

 

Дата выдачи задания:	16.10.2013
Срок выполнения:	04.12.2013

 

 

ЗАДАНИЕ

на курсовое проектирование по дисциплине

«Микропроцессоры и микропроцессорные системы»

 

студенту группы В-42     Груздеву Константину Евгеньевичу

 

 

Тема проекта:

Проектирование электронного кодового замка с фиксированным кодом «000002» на микроконтроллере серии PIC

 

 

Техническое задание:

 

Разработать электронный кодовый замок, имеющий 10 кнопок для ввода кода, обозначенных цифрами от «0» до «9». Замок должен иметь переключатель режимов «Запись/Работа», кнопку «Сброс» в случае набора неверной цифры. После правильно введенного кода должен загораться светодиод.

1. Тип микроконтроллера  – PIC16F84А.

2. Длина кода – 6 десятичных цифр.

 

Календарный график работы над проектом:

 

1. Введение:	до 23.10.2013
2. Раздел 1:	до 06.11.2013
3. Раздел 2:	до 27.11.2013
4. Оформление пояснительной записки	до 04.12.2013

Задание принял к исполнению: Груздев Константин Евгеньевич

 

Введение

 

Кодовый замок используется для защиты помещений с важными и ценными данными. Кодовый замок представляет  собой  устройство с клавиатурой. Также кодовый замок может быть электрическим и механическим. Электрический кодовый замок открывается с помощью  кодовой комбинация, которая хранится в памяти электронного блока и вводится обычно с клавиатуры. 

А механический открывается с помощью  кодовой  последовательности, которая  хранится в виде установленных в определённое положение колец, штифтов и т. д.

Преимущество кодовых  замков состоит в том, что для них не нужен ключ, который легко потерять и можно скопировать, также можно быстро поменять код доступа. Недостаток кодовых замков в том, что код доступа можно забыть, код могут подсмотреть при вводе.

Целью курсовой работы является создание и разработка электронного кодового замка имеющий 10 кнопок для ввода кода, обозначенных цифрами от «0» до «9» и при правильном вводе кода должен загораться индикатор. Электронный кодовый замок  разрабатывается на основе микроконтроллера PIC16F84A .

Микроконтроллер -  микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами.

В работе будем разрабатывать электронный кодовый замок на основе Peripheral Interface Controller (сокращенно PIC,расшифровывается это так «Периферийный интерфейсный контроллер») производимый  компанией Microchip Technology Inc.

Отличается этот микроконтроллер от других тем, что у него  более высокая производительность, и он имеет два блока памяти: память данных и память программ.

 

 

 

 

Содержание

1. Общие сведенья о семействе PIC микроконтроллеров фирмы Microchip…………………….………………………………………………….5

1.1.Краткая характеристика микроконтроллеров  семейства PIC16CXXX...9

1.1.1 Микроконтроллеры семейства PIC16CXXX……………………….......9

1.1.2 Микроконтроллеры подгруппы PIC16F8X……...……………………11

1.2. Программное обеспечение MPLAB ……………………………………15

2. Разработка принципиальной электрической схемы……………………..17

3. Разработка  и отладка программного обеспечения………………………17

3.1. Листинг  программы …………………………………………………………..

Список использованной литературы....……………………………………..…….

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общие сведенья о семействе PIC микроконтроллеров фирмы Microchip

PIC — микроконтроллеры Гарвардской архитектуры, производимые американской компанией Microchip Technology Inc. Название PIC является сокращением от Peripheral Interface Controller, что означает «периферийный интерфейсный контроллер». Название объясняется тем, что изначально PIC предназначались для расширения возможностей ввода-вывода 16-битных микропроцессоров CP1600.[1]

В номенклатуре Microchip Technology Inc. представлен широкий спектр 8-и, 16-и и 32-битных микроконтроллеров и цифровых сигнальных контроллеров под маркой PIC. Отличительной особенностью PIC-контроллеров является хорошая преемственность различных семейств. Это и программная совместимость (единая бесплатная среда разработки MPLAB IDE), и совместимость по выводам, по периферии, по напряжениям питания, по средствам разработки, по библиотекам и стекам наиболее популярных коммуникационных протоколов. Номенклатура насчитывает более 500 различных контроллеров со всевозможными вариациями периферии, памяти, количеством выводов, производительностью, диапазонами питания и температуры и т. д.

8-битные микроконтроллеры 

8-битные  микроконтроллеры имеют модифицированную гарвардскую архитектуру и делятся на 2 больших семейства: PIC10/12/16 и PIC18.

8-битные  микроконтроллеры PIC10/12/16

8-битные  микроконтроллеры PIC10/12/16 представлены  двумя базовыми архитектурами  ядра: BASELINE и MID-RANGE.

Архитектура базового (BASELINE) семейства

Базовая архитектура (BASELINE) состоит из контроллеров семейства PIC10 и части контроллеров семейств PIC12 и PIC16. Основываются они на 12-и разрядной архитектуре слова программ и представлены контроллерами в корпусах от 6 до 28-и выводов. Упрощенная архитектура базового семейства предоставляет наиболее дешевое решение из предлагаемых Microchip. Широкий диапазон напряжений питания, возможность работы при низких напряжениях преследует целью возможность применения микроконтроллеров в батарейных устройствах.

 

 

 

 

• маловыводные и миниатюрные корпуса
• Flash память программ
• низкое потребление тока
• низкая цена
• легкое освоение, всего 35 команд

 

 

 

Архитектура среднего (MID-RANGE) семейства

Архитектура среднего семейства (Mid-Range) нашла применение в микроконтроллерах серий PIC12 и PIC16, и имеет ширину слова памяти программ 14 бит. Эти микроконтроллеры выпускаются в корпусах от 8 до 64 выводов. Микроконтроллеры с Flash памятью работают в диапазоне напряжений питания от 2.0 до 5.5В, имеют систему прерываний, аппаратный стек и энергонезависимую память данных EEPROM, а также богатый набор периферии, такой как USB, SPI, I²C, USART, LCD, компараторы, АЦП и т. п.

• различные корпуса: 6 — 64 выводов
• Flash память программ
• малый ток потребления
• богатая периферия
• производительность 5 MIPS
• легкое освоение, всего 35 команд

 

Расширенное ядро микроконтроллеров среднего семейства

В более новых микроконтроллерах Microchip применяет улучшенную архитектуру 8-битных PIC микроконтроллеров среднего семейства PIC12 и PIC16:

• увеличенный объем памяти программ и данных
• более глубокий и улучшенный аппаратный стек
• дополнительные источники сброса
• расширенная периферия, периферия включает модуль mTouch ™ для создания сенсорных пользовательских интерфейсов
• уменьшенное время входа в прерывание
• производительность увеличена на 50 %, а размер кода снижен на 40 %
• 14 дополнительных инструкций, оптимизированных под С-компилятор — итого, 49 инструкций

 

8-битные  микроконтроллеры PIC18

Высокопроизводительное семейство 8-битных микроконтроллеров PIC18F представлено широкой гаммой микроконтроллеров, включающих большой набор периферийных модулей: 10бит АЦП, компараторы, ШИМ, захват/сравнение, драйвер ЖКИ; интерфейсы связи USB, CAN, I2C, SPI, USART, Ethernet и т. д.

• быстродействия до 16 MIPS
• объем памяти программ до 128Кб
• корпуса от 18 до 100 выводов.
• эффективное кодирование на C
• NanoWatt технологии
• встроенный программируемый генератор
• 3В и 5В семейства
• продвинутая архитектура (16-и разрядные слова программ)
• гибкость самопрограммирования
• поддержка широко распространенных протоколов связи (CAN, USB, ZigBee™, TCP/IP)
• программная совместимость и совместимость по выводам и периферийным модулям внутри семейства, а также со старшими (16-битными) семействами, предоставляют возможность расширения и увеличения функциональности при развитии разработок.

16-битные микроконтроллеры

Компания Microchip Technology Inc. производит два семейства 16-и разрядных микроконтроллеров (MCU) и два семейства 16-и разрядных цифровых сигнальных контроллеров (DSC), которые дают разработчикам совместимые платформы с обширным выбором типов корпусов, периферийных модулей и быстродействия. Общие атрибуты всех 16-и разрядных семейств — это совместимость по выводам, общая система команд и, соответственно, общие компиляторы Си и средства разработки. Широкая линейка 16-битных контроллеров включает контроллеры от 18 до 100 выводов с объемом flash памяти от 6 Кб до 536 Кб.

Старшим семейством контроллеров от Microchip Technology является 32-разрядное семейство микроконтроллеров PIC32:

• ядро MIPS32 M4K, частота тактирования 80 МГц, большинство команд выполняются за 1 такт генератора, производительность 1.53 Dhrystone MIPS/МГц
• порты ввода/вывода относятся к основному частотному диапазону, т.о., к примеру, можно дергать портами с тактовой частотой.
• дополнительный частотный диапазон организуется для периферии из основного посредством программно настраиваемого делитель, т.о. частота тактирования периферии может быть снижена для снижения энергопотребления.

• 28-, 44-, 64- и 100-выводные корпуса, до 128 кБ SRAM и 512 кБ Flash с кэшем предвыборки
• совместимость по выводам и отладочным средствам с 16-битными контроллерами Microchip
• аппаратный умножитель-делитель с независимым от основного ядра конвейером, оптимизированным по скорости выполнения
• набор расширенных инструкций MIPS16e™ — набор 16-битных инструкций, позволяющий на некоторых приложениях снизить объем кода на 40 %
• независимый от основного ядра контроллер USB

Семейство 32-разрядных микроконтроллеров PIC32 выделяется значительно увеличенной производительностью и объемом памяти на кристалле по сравнению с 16-разрядными микроконтроллерами и контроллерами цифровой обработки сигналов PIC24/dsPIC. Контроллеры PIC32 также оснащены большим количеством периферийных модулей, включая различные коммуникационные интерфейсы — те же, что у PIC24, и 16-битный параллельный порт, который может использоваться, например, для обслуживания внешних микросхем памяти и жидко-кристаллических TFT-индикаторов. Семейство PIC32 построено на ядре MIPS32®, с конкурентоспособной комбинацией низкого потребления энергии, быстрой реакции на прерывание, функциональностью средств разработки и лидирующем в своем классе быстродействием 1.53 Dhrystone MIPS/МГц. Такое быстродействие достигнуто благодаря эффективному набору инструкций, 5-ступенчатому конвейеру, аппаратному умножителю с накоплением и несколькими (до 8) наборами 32-разрядных регистров ядра.

 

 

16-битные  микроконтроллеры PIC24F и PIC24H

Основные особенности:

• выполнение команды за 2 такта генератора
• гарантированное время отклика на прерывание — 5 командных тактов
• доступ к памяти (в том числе инструкции чтения-модификации-записи) за 1 командный такт
• аппаратный умножитель (за 1 такт)
• аппаратный делитель 32/16 и 16/16 чисел (17 командных тактов)
• диапазон питающих напряжений 1.8…3.6В, один источник питания.
• внутрисхемное и само- программирование
• встроенный генератор с PLL
• расширенная периферия (до 3-х SPI, до 3-х I2C, до 4-х UART (с поддержкой IrDA, LIN), CAN (и расширенный ECAN), USB OTG)

• модуль измерения времени заряда (CTMU), основное применение — управление емкостными сенсорами
• ток портов ввода/вывода общего назначения — 18 мА
• порты толерантны к устройствам с 5 В питанием
• до девяти 16-битных таймеров общего назначения
• до восьми модулей захвата
• ряд энергосберегающих режимов
• до двух АЦП (32 канала) с конфигурируемой разрядностью
• до восьми 16-битных модулей сравнения / генерации ШИМ
• программное переназначение выводов (PPS)
• прямой доступ к памяти DMA(у PIC24H)
• расширенный набор инструкций, 16 ортогональных регистров общего назначения, векторная приоритетная система прерываний, и другие особенности (методы адресации, аппаратные циклы).