hacettepe robot topluluğu - wordpress.com · ama biz çoklu bağlama metodu ile hepsini birlikte...

Hacettepe Robot Topluluğu

HUNRobotX - Makaleler - Geri Sayım Cihazı

Makaleler

Geri Sayım Cihazı


Geri Sayım CihazıYazan: Kutluhan Akman, Düzenleyen: Canol Gökel - 22 Ekim 2006

GirişHepinizin bazı macera filmlerinden de bildiği gibi bombaları patlatan bir saat vardır :) Bu saat genellikle (1980’den sonra çekilmiş filmlerde) dijital bir geri sayıcıdan oluşur. Saat belirli bir değerden başlar, “0000” oluncaya kadar sayar ve sonra buuum. Yeni nesil Türk dizilerinde de ortada bir bomba varsa bu tür geri sayıcıların örneklerine rastlıyoruz.

Bu çalışmamızda da bir geri sayım cihazı yapacağız. Sayıcı “0” değerine ulaştığında bize baştan beri vermekte olduğu +5V seviyesindeki çıkışı kesecek ve hayali bomba düzeneğini ateşleyecek. Cihaza ekşın katmak için de birkaç kablo koyucaz.. tabii ki bazıları sayıcıyı durdururken bazıları ise sayım bitmeden “0”lanmasına yani patlamasına neden olucak.

tabii ki bu sayıcı mantığı birçok otomatik kontrol uygulamasında kullanılabilir. Gerçek hayatta da birçok uygulamasını görebilirsiniz.

Sayıcıyı yaparken assembly dilini kullandık. Donanımsal programlarda assembly'nin üstünlüğü tartışılmaz biliyoruz. Gecikme yapmak için kontrolcünün iç timer'ı kullanılabilirdi fakat gerek görmedik çünkü işlemcinin tek yapacağı işlem saymak. Kontrolcü olarak 4 Mhz'lik PIC16F84A kullanıldı. Ekran olarak da 3 adet 7 segment LED display kullanıldı. Bir de butonumuz var tabii ki; eğer basılırsa, sayıcıya başlama sinyalini veriyor.

Hepinize iyi eğlenceler, doğru kabloyu kesmeniz dileğiyle..

7 Segment Display'ler Hakkında Genel BilgiBu programı hazırlamak için bilmeniz gereken ufak birkaç ayrıntı var arkadaşlar. Bilindiği gibi insan gözü 1 saniye içinde bir görüntüdeki sadece belirli sayıdaki değişmeleri algılayabilir. Mesela sinema perdesindeki resimler saniyede 24 kez değişirler. Ama insan gözü orada hareketli bir görüntü varmış gibi görür ve göz yanılgısı, görüntü değişiminin hızı sayesinde sağlanır. Bizim 7 segment LED display'lerimiz (7SD) de aynı prensibi kullanarak çalışmaktalar. Her bir 7SD'yi sürdüğümüzde (ayrı ayrı sürüldüğünde), her segment için 1 çıkış = 7 çıkışa ihtiyaç vardır. 3 7SD için bu bize 21 adet çıkış gerektiği anlamına geliyor. 16F84'de ise sadece (8 adet PORTB'de, 5 adet PORTA'da olmak üzere) 13 adet giriş/çıkış portu bulunur. Ama biz çoklu bağlama metodu ile hepsini birlikte sürüyor ve göz yanılgısından faydalanarak tam bir görüntü oluşuyor imajını veriyoruz.

7 segment display'in çalışma prensibi de çok basittir. İçinde 7 adet LED var. Her bir LED'i yakmak da tabii ki normal LED'i yakmak gibidir.


Yukarıdaki resimlerde de görülebileceği gibi LED display'lerin 2 çeşidi mevcuttur: Ortak artılı (common anode) ve ortak eksili (common cathode). Common cathode'ta isminden de anlaşılabileceği gibi (-) ler ortak bağlanmıştır. LED'lerin çalışması diyotların çalışmasından farklı değildir. Anoda + gerilim ve katoda da 0V seviyesi verirseniz iletime geçerler, yani ışık yaymaya başlarlar.

7SD'lerde oluşturulabilecek görüntü şekli azdır ama rakamların tamamını oluşturmak mümkündür. Örneğin “3” rakamını oluşturmak için:

1- Common anode display'lerde: Ortak artıyı +5V'a bağladıktan sonra 3 rakamını oluşturmak için gerekli olan a, b, c, d ve g segment'leri 0V'a (ground) bağlanır.

2- Common cathode display'lerde: Ortak eksiyi 0V’a (ground) bağladıktan sonra 3 rakamı oluşturmak için gerekli olan a, b, c, d ve g segmentleri +5V'a bağlanır (bkz: Şekil 1).

Tabii ki gerilimi vermeden önce dikkat etmemiz gereken önemli hususlardan birisi LED'in müsaade ettiği maksimum gerilim ve akım değerlerini geçmemektir. Bir de eğer diyodun iletim gerilimi adı verilen gerilimin altında gerilim uygularsak diyot iletime geçmez ve ışık yaymaz. Maksimum akım değerini geçmemek için LED'e seri bir direnç bağlamalıyız.

(Anot) + - (Katot)

Şekil 3: Ortak katotlu display'in iç yapısı

a b c d e f g d.p

-

Şekil 2: Ortak anotlu display'in iç yapısı

a b c d e f g d.p

+Şekil 1: 7 segment display'de 3 sayısının yazdırılması

abcdefg

d.p

a

b

g

c

d.p

de

f


Mesela LED'in maksimum akımı 20mA ise V=I×R bağıntısından bağlamamız gereken direnci bulabiliriz. Tabii ki bizim bu devrede asıl dikkat etmemiz gereken husus PIC'ten çekebileceğimiz maksimum akım sınırını geçmemektir.

PIC'ten maksimum 25mA çekebileceğimizi kabul edersek (her bir out bacağından), PIC 5V ile çalıştığına göre R=V / I bağıntısından bağlayabileceğimiz en küçük direncin 200 Ohm olduğunu buluruz. Yani 7SD'in her bir segmenti için en az 200 Ohm'luk direnç bağlamalıyız. Biz devremizde 330 Ohm'luk dirençler tercih ettik.

Gelelim çoklu calıştırmaya. 7SD'leri çoklu çalıştırmak için transistor kullanacağız. Kullandığımız 7SD'ler ortak eksili oldukları için biz de NPN tipi transistör kullanacağız. NPN transistörün şematik gösterimi yukarıdaki gibidir. Eğer IN’e (“base” de denir) +5V uygularsak, transistörü anahtar olarak kullanmış oluruz ve LED ışık yayar. Çünkü transistörün LED'e bağlı tarafı (collector) ile toprağa bağlı tarafı (emiter) arasında akım akmaya başlar (collector-emiter arasındaki anahtar açıkmış, IN (base)’e +5V verdiğimizde kapanmış gibi düşünebiliriz).

22KΩ

330Ω

2N4124IN

+5

+5V 0V

seri direnç


Yukarıdaki şekillerde her bir şekil için 3 adet genel bağlantı noktası vardır:

1- +5V

2- IN

3- Ground

Yukarıda bahsedildiği gibi eğer IN girişine de +5V verilirse LED ışık verir. Eğer ki sıra ile 3 devrenin de IN girişlerine +5V verilirse üçü de sıra ile yanacaktır. Eğer bu sıra ile yakma işlemi saniyede 20 kereden fazla yapılırsa insan gözü bunların sıra ile yandıklarını fark edemeyecek, sanki aynı anda yanıyorlarmış gibi görecektir.

Bizim kullandığımız 7SD tipi common cathode olduğu için biz de display'lerin ground'larına transistör bağlayarak her display'i sıra ile çalıştıracağız. Her display'in “a” segment'lerini, “b” segment'lerini ve diğer segment'lerini kendi aralarında birbirlerine bağlayacağız (bkz: Aşağıdaki şekil). Bu şekilde mesela eğer PORTB'den verilen display data'sı “00111111” olduğunda hangi display aktifse (hangisinin anahtarlama transistörü iletimdeyse, hangisinin IN (base) girişine +5V ( yani lojik 1 seviyesi) geliyorsa) o display'de “0” yazısı görülecektir (Verilen 00111111 data'sı “0” sayısına ait data'dır.).

22KΩ

330Ω

2N4124IN

+5

22KΩ

330Ω

2N4124IN

+5

22KΩ

330Ω

2N4124IN

+5


Assembly Programı ve DevreBiz PIC'in PORTB'sinden, gösterilmesini istediğimiz sayıya ait data'yı gönderiyoruz. Mesela eğer ekranımızda “359” yazmasını istiyorsak:

1- 1’ler basamağını ilk önce yollayacağız. 1’ler basamağımızda da 9 sayısı var. PORTB den “9”a ait 01101111 data'sını gönderiyoruz (bkz: Şekil 1 ve o konu). Unutmayalım PIC için 0=0V, 1=5V seviyesidir; bir port'un bir bit'ini 0 yaparsak orası ground seviyesine çekilir, 1 yaparsak +5V seviyesine.

2- Sonra o display'e bağlı transistörü aktif etmek için (o anahtarı kapatmak için) PORTA’nın 0. bit'ini de 1 seviyesine getiriyoruz. Diğer display'lerde o anda hiçbir segment yanmasın diye (1’ler basamağı hariç diğer display'lerde 9 sayısı gözükmesin diye) PORTA’nın 1. ve 2. bit'lerini 0 yapıyoruz. Şu anda en sağdaki display'de 9 sayısı yandı. Sıra ile diğer sayıları da diğer display'lerde yakacağız ve saniyede 50 defa bu işlemi tekrarlayacağız (diğer display'e geçeceğiz) ki gözümüz ekranda 359 yazıyormuş gibi görsün.

3- Şimdi sıra geldi bu işlemleri yaptıktan sonra belirli bir miktar işlemciyi bekletmeye. Saniyede 50 defa display değiştireceğimize göre 20 milisaniyelik bir bekletme işimizi görecektir. Tabii eğer daha az bekletme yaparsak da göz için bir şey değişmez, yeter ki bütün çevrim 70 milisaniyeden daha kısa zamanda tamamlansın.

4- PORTB'deki data'yı “5” sayısını göstermek için değiştirmeden önce 1'ler basamağı display'ini pasif yapmalıyız. O yüzden PORTA, 0’ı 0V seviyesine çekiyoruz.

5- PORTB’ye display'de 5 sayısını göstermek için gerekli data giriliyor (01101101).

6- 10'lar basamağı aktif yapılıyor, diğerleri pasif (PORTA, 1 ← “1” ).

7- Gecikme süresince bekleniyor (20ms).

8- Bekleme bittikten sonra 10'lar basamağı da pasif yapılıyor (PORTA, 1 ← “0” ).

9- PORTB’ye display'de 9 sayısını göstermek için gerekli data giriliyor (01101111).

10- 100'ler basamağı aktif yapılıyor, diğerleri pasif (PORTA, 2 ← “1” ).

11- Gecikme süresince bekleniyor (20 milisaniye).

12- Bekleme bittikten sonra 100'ler basamağı da pasif yapılıyor (PORTA, 2 ← “0” ).

Daha sonra 1. basamaktan itibaren işlemler sürekli tekrarlanırsa ekranda sıra ile 3, 5 ve 9 sayıları yazmasına rağmen biz onu 359 sayısı olarak göreceğiz.

Bu yöntemi kullanarak PIC'i daha verimli kullanmış olduk. Unutmayalım ki aynı işi daha basit araçları kullanarak veya daha az malzeme kullanarak yapabilenler her zaman öndedir.


Şimdi sıra geldi bizim yaptığımız devreye ve programa. Bizim devremizde display'ler arası gecikme sadece 815 mikrosaniye. Bizim devre şemamızda kabloyu kesmek için switch'ler kullanılmıştır. Eğer assembly programını incelerken yandaki açıklamalara da dikkat ederseniz, bunun yanında aşağıdaki devre şemasını da incelerseniz, bu proje hakkında kafanıza takılmış bir soru kalmayacağını düşündüğüm için daha fazla açıklamıyorum… İyi eğlenceler..

Şekil 1

list p=16f84A ; İşlemciyi tanımlamak için gerekli satır#include ; İşlemciye özel değişkenler tanımlı olan

; dosyayı programa dahil etmek için kullanılan; satır.

__CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _XT_OSC; İşlemci calışırken kullanacağı özelliklerin belirlendiği satır; CP: code protect; WDT: watch dog timer; ON = ACIK, OFF = KAPALI; OSC = kullanılacak osilatör tipi, XT=kristal, LP=low power (iç ; osilatör), RC=direnc kondansatör ikilisi

; Bit tanımaları #define komutu kullanılarak yapılıyor#DEFINE KABLO PORTA,4 ; Tuzak kablosu


#DEFINE BOMB PORTA,3 ; Bizim LED bağladığımız ekşın çıkışı#DEFINE BUTON PORTB,7 ; Sayıcıya başla sinyali veren buton#DEFINE DIS1 PORTA,0 ; 1'ler basamağı display'ini aktif etmek

; için kullanılacak#DEFINE DIS10 PORTA,1 ; 10'lar basamağı display'ini aktif etmek

; için kullanılacak#DEFINE DIS100 PORTA,2 ; 100'ler basamağı display'ini aktif etmek

; için kullanılacak

; Byte tanımlamaları EQU komutu kullanılarak yapılıyorSAY1 EQU 0X0F ; Gecikme ve sayma işlemlerinde kullanılacakSAY2 EQU 0X10 ; Gecikme ve sayma işlemlerinde kullanılacakSAY3 EQU 0X11 ; Gecikme ve sayma işlemlerinde kullanılacakSAY4 EQU 0X12 ; Gecikme ve sayma işlemlerinde kullanılacakDIG1 EQU 0X13 ; 1'ler basamağı display'inin gÖstereceği sayının değerini

; saklayan registerDIG10 EQU 0X14 ; 10'lar basamağı display'inin gÖstereceği sayının

; değerini saklayan registerDIG100 EQU 0X15 ; 100'ler basamağı display'inin göstereceği sayının

; değerini saklayan register

ORG 0x000 ; Program memory'nin 0. adresini belirtir (reset; adresi)

GOTO BASLA ; BASLA isimli satıra gitORG 0X004 ; Program memory nin 4. adresini belirtir (kesme adresi)RETFIE ; Kesmeden dönmek için kullanılan komut (ama biz kesme

; kullanmıyoruz)

GECIK; 10ms'lik gecikme programı aynı zamanda display'i cağıran bir; programdan oluşuyor.; Eğer gecikme yaparken display programı çağırılmasaydı o zaman; 10ms'lik gecikme ekranda bozulmalara neden olacaktı

MOVLW D'4'MOVWF SAY3CALL EKRANGOSTER ; Display'leri süren program 4 kere çağırılıyorDECFSZ SAY3GOTO $-2RETURN

DISGECnop ; İşlem yapma (1 komut çevrimi boyunca)nopMOVLW D'203' ; W register'ına 203 yükleMOVWF SAY1 ; W'yu SAY1 register'ına kopyala (SAY1


GOTO $-2 ; Hyr: O zaman 2 satır yukarıya dönRETURN ; Ewt: İyi alt programdan çık o zaman

DONUSUMADDWF PCL,F ; PCL (program adreslerini hafızasında tutan register)

; ile W'yu toplayıp yine PCL'ye attık ki W'nun içinde; hangi değer varsa program o kadar satır+1 satır; sonraya dallansın. 0 varsa 1 alttaki satıra; dallanacak, 1 varsa 2 alttaki

RETLW B'00111111' ; Display'e 0 yazdırmak için gerekli olan dataRETLW B'00111111' ; Display'e 1 yazdırmak için gerekli olan dataRETLW B'00000110'RETLW B'01011011'RETLW B'01001111'RETLW B'01000110'RETLW B'01101101'RETLW B'01111101'RETLW B'00000111'RETLW B'01111111'RETLW B'01101111'RETLW B'00111111'

RETURN

EKRANGOSTERMOVFW DIG1 ; Dönüşüm tablosunu kullanmak için 1'ler basamağı

; register'ındaki sayıyı W'ya yükLEDikCALL DONUSUM ; Dönüşüm tablosu çağırıldıBCF DIS10 ; 10'lar ve 100'ler basamağı display'leri pasif

; yapıldıBCF DIS100MOVWF PORTB ; 1'ler basamağının sayı data'sı port b'ye gönderildi

; (yani bütün display'lerde aynı anda mevcut ama; sadece aktif display'de görüntüleniyor)

BSF DIS1 ; 1'ler basamağı display'i aktif yapıldı.CALL DISGEC ; display'de görüntülenen sayıdan sonra bir süre

; gecikme yapıldı

; Alttaki 2 program bloğu da üstteki gibiMOVFW DIG10CALL DONUSUMBCF DIS1BCF DIS100MOVWF PORTBBSF DIS10CALL DISGEC


MOVFW DIG100CALL DONUSUMBCF DIS1BCF DIS10MOVWF PORTBBSF DIS100CALL DISGEC

RETURN

BASLABSF STATUS,RP0 ; Ram içindeki BANK1 seçildi ki TRISA ve TRISB

; register'larına ulaşılabilsinMOVLW B'00010000'MOVWF TRISAMOVLW B'10000000'MOVWF TRISB ; Bu 4 satırda PORTA'nın 4., PORTB nin 8. bit'i giriş,

; diğer bütün port bit'leri çıkış yapıldı.BCF STATUS,RP0 ; Tekrar BANK0 seçildiMOVLW D'10' ; Önce bütün digit'lerin registerlar'ı 10 ile

; yuklendi, ilerleyen satırlarda niye 9 değilde 10 ; olduğunu anlıcaksınız acele etmeyin :)

MOVWF DIG100MOVWF DIG10MOVWF DIG1BSF BOMB ; Önce bomba cıkışı (LED bağlı) aktif edildi (eğer

; "0" olursa (LED sonerse) patlıyor)CALL EKRANGOSTERBTFSS KABLO ; Butona basılmadan once tuzak kablosu kesilmiş mi

; kontrol ediyor.GOTO PATLADI ; Tuzak kablo kesildiyse (PORTA,4 "0V" seviyesine

; çekildiyse) PATLADI isimli satıra gidiyor.BTFSC BUTON ; Butona basılınca geri sayım başlayacakGOTO $-4 ; Butona basılmamışsa tekrar kabloyu kontrol etmeye

; ve ekranda "999" yazmaya devam edecek

SAYBTFSS KABLO ; Geri saymayı sürdürürken bir yandan da kablonun

; kesilip kesilmediğini kontrol edecekGOTO PATLADI ; Kablo kesilirse "PATLADI" isimli satırdan programa

; devam edecek.

CALL GECIK ; 10 milisaniyede sayıcının değerini 1 azaltacak o; yuzden 10ms'lik gecikme altprogramını çağırıyor

DECF DIG1 ; 1'ler basamağı register'ını 1 azaltarak başlıyoruz ; geri saymaya. Önceden değeri 10 olduğu için 1; azaltınca 9 kalıyor ve devam ediyor


BTFSS STATUS,Z ; 1'ler basamağı 0 landı mı?GOTO SAY ; Hyr: O zaman azaltmaya devam etMOVLW D'10' ; Evt: O zaman 1 komşuya git 10'lar basamağından

; 1 adet 10 ödünç al :) 1'ler basamağı register'ına ; yükle

MOVWF DIG1 ; 1'ler basamağı register'ına yükleDECF DIG10 ; 10'lar basamağından 1 adet 10 ödünç alınca haliyle 1

; adet azalacak.BTFSS STATUS,Z ; iyi peki azaldın da 0 mı oldun?GOTO SAY ; Hyr: o zaman azaltmaya devam etMOVLW D'10' ; Evt: hadiiii! napcaz.. neyse 100'ler basamağına

; soralım onda vardır belki diyip 100'lerden 1 adet; 100 alıcaz

MOVWF DIG10 ; 10'lar basamagına yüklicezDECF DIG100 ; E nolcak o zaman, 100'ler basamağı 1 azalacakBTFSS STATUS,Z ; Peki 100'ler basamağı azalınca 0 mı kalıcak?GOTO SAY ; Hyr: O zaman daha vakit var geri saymaya devam et

; Evt: Aha şimcik hapı yuttun, bombaya yan bastın..PATLADI

CLRF DIG1 ; Bütün digit'leri 0 yap çünkü geri sayım bittiCLRF DIG10CLRF DIG100BCF BOMB ; Bombayı patlatMOVLW D'5' ; LED'i yakıp söndürücez o yüzden de gecikme sağlamak

; için gerekli register'ı hazırlaMOVWF SAY4CALL GECIK ; Saydırırken kullandığımız gecikmeyi 5 ile çarpıp

; burada da kullandıkDECFSZ SAY4GOTO $-2BSF BOMB ; Şimdi LED'i yak ve yine belirli süre bekleMOVLW D'10' ; Yukarıda 5 ile çarptık burada 10 ile çünkü o

; şekildeki bi yanıp sönme efekti daha etkileyiciMOVWF SAY4CALL GECIKDECFSZ SAY4GOTO $-2GOTO PATLADI

END


Bağlantılarhttp://robot.ee.hacettepe.edu.tr/

Geri sayım cihazının ISIS ve .hex dosyası:

http://robot.ee.hacettepe.edu.tr/dosyalar/geri_sayim_cihazi.zip

Diyot ve transistörler hakkında daha detaylı bilgi için bakınız:

http://baranelektronik.tripod.com/transistorler.htm

http://www.elektrotekno.com/about31.html

http://www.biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz/index.php?kategori_id=20&soru_id=2337

http://www.biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz/index.php?kategori_id=20&soru_id=4824

http://tr.wikipedia.org/wiki/Transistor

http://tr.wikipedia.org/wiki/Diyot

Yaptığımız cihaza benzer başka bir örnek için (Cihazın daha gelişmiş özellikleri var ama kullanılan programlama teknikleri çok gelişmiş değil, yeni başlayanlar anlayabilir rahatlıkla.):

http://www.turbokeu.com/myprojects/countdown3.htm

Common anode ve cathode display iç bağlantısı için örnek:

http://www.forge-europa.co.uk/pdfs/FN4-040XX0CGW.pdf

http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/an_pk/874
http://robot.ee.hacettepe.edu.tr/http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/an_pk/874http://www.forge-europa.co.uk/pdfs/FN4-040XX0CGW.pdfhttp://www.turbokeu.com/myprojects/countdown3.htmhttp://tr.wikipedia.org/wiki/Diyothttp://tr.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://www.biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz/index.php?kategori_id=20&soru_id=4824http://www.biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz/index.php?kategori_id=20&soru_id=2337http://www.elektrotekno.com/about31.htmlhttp://baranelektronik.tripod.com/transistorler.htmhttp://robot.ee.hacettepe.edu.tr/dosyalar/geri_sayim_cihazi.zip

hacettepe robot topluluğu - wordpress.com · ama biz çoklu bağlama metodu ile hepsini birlikte...

Documents