Esercitazioni PIC Baseline

20Aw - Encoder incrementale e display in multiplex

Una variazioni sulla Esercitazione 20A

L' hardware

Utilizziamo l' hardware di base dell' esercitazione 20A per realizzare un contatore up/down su due cifre a sette segmenti:

PORTC e un bit del PORTB sono usati per i sette segmenti, mentre due pin sono dedicati al comando dei gate dei MOSFET che pilotano i catodi comuni delle due cifre in multiplex; altri due pin sono utilizzati dai segnali dell' encoder. Ruotando in senso orario l' albero dell' encoder il display conterà a crescere da 00 a 99; l' opposto se il senso è antiorario.  
Il pulsante di RESET azzera il risultato, facendo ripartire il programma dall'inizio.
In questa applicazione tutti i pin del chip sono utilizzati !

La LPCuB semplifica le connessioni, anche se occorre sempre un supporto a parte per l'encoder:

I jumper "gialli" collegano i segmenti da a a f.
Il jumper volante "giallo" collega il segmento g.
I jumper volanti "verde" e "nocciola" collegano i segnali dalla scheda dell' encoder.
I jumper volanti "marrone" e "rosso" collegano i gate dei MOSFET.
Il pulsante RES è utilizzato come RESET; quindi occorrono i jumper "rosso" e "viola"

Se si utilizza il filtro RC antirimbalzi sui contatti dell' encoder, durante la programmazione occorre scollegare si RB0 e RB1, dato che la capacità collegata renderebbero difficoltosa l'operazione.

L' encoder trova posto su una schedina  Smart  Proto Board di Mikroelektronika, inserita nel connettore JMK, come in precedenza. 

I segnali A e B sono accessibili dai pin D4 e D6 del connettore.  L' encoder usato (Tyco) dispone anche di un pulsante che è accessibile da D7, ma non viene usato in questa applicazione.
I componenti RC dell' antirimbalzo non sono indispensabili, dato che il software campiona con un tempo maggiore di quello che il foglio dati assegna ai bounces. 

Una foto della realizzazione: pull-up e RC sono installabili su contatti a tulipano per poter effettuare cambiamenti con facilità. In questa versione sono installati solo i pull-up da 10k; i condensatori non sono presenti (contati a tulipano in bassi a sinistra) e le resistente dell' RC sono sostituite da due ponticelli (rossi).

Una foto dell' insieme durante lo sviluppo con un Pickit3:

Il programma

Il sorgente è compilabile per 16F505/506/526 con il solito sistema visto nelle esercitazioni.

Le routines e la lookup table del display sono nella prima metà della pagina 0. 

Il programma principale consiste solamente in un loop con la chiamata delle varie subroutines, cadenzate da un ritardo fisso generato con l' ausilio del Timer0:

La cadenza, di 4ms circa, serve sia ad applicare una azione di debounce sui test dell' encoder, sia a modulare il ciclo del multiplex dei display. 
La routine di tempo è una di quelle già viste nelle Esercitazioni, con l' impiego del Timer0 in free run e con il test di un bit. Variando il bit in test si varierà la cadenza; alcuni valori sono già inseriti nel sorgente.
Il ciclo principale comprende 4 tempi da 4ms:

1. 4ms
2. lettura encoder
3. 4ms
4. lettura encoder, attivazione prima cifra display
5. 4ms 
6. lettura encoder, spegnimento prima cifra, accensione seconda cifra
7. 4ms
8. lettura encoder, spegnimento seconda cifra e ripresa del loop dal punto 1

Variando la struttura si potrà assegnare al multiplex una diversa cadenza.

Il valore da presentare sui display è tratto da una copia del contatore up/down principale, copia che è aggiornata una volta all'inizio di ogni ciclo, per evitare sfarfallii dovuti al cambio di una cifra durante la presentazione.

La routine di verifica dello stato dell' encoder è analoga a quella vista nell' Esercitazione 20A; l' unica differenza consiste nel fatto che il contatore, a un byte intero, lavora in BCD nella forma packed, ovvero su numeri intesi come decimali, da 00 a 99. Questo facilita il trasferimento sul display, senza la necessità di ricorrere ad una conversione da esadecimale a BCD.  Per contro, si deve utilizzare un piccolo algoritmo per incrementare e decrementare il contatore direttamente in BCD:

Le due routines sono speculari. Quella di incremento utilizza una somma con 67h (complemento di 99h) e poi la sottrazione con 60h se si è verificato un overflow del flag DC, ad esempio all'incremento del contatore che contiene 09, in modo da rendere 10 e non 0A. Se non c'è overflow del Decimal Carry si sottrae 66h. In questo modo, su un byte, il conteggio va da 00 a 99, dove le cifre sono impegnate sono solamente quelle da 0 a 9, escludendo le combinazioni relative alle lettere A-F del modo esadecimale. 
All'incremento successivo a 99, il contatore va in overflow e torna a 00 (99+1=100), generando però un carry che può servire a concatenare incrementi su contatori composti da più bytes. 
Analogamente il decremento, ricordando che l'opcode subwf opera d=f-W  , dove la destinazione d può essere W o il file stesso. Anche qui, all'overflow si genera un Borrow che consente di estendere il decremento a contatori composti da più bytes.
Incremento e decremento BCD sono sotto forma di subroutines, chiamate dalla Chck_Encoder, a sua volta subroutine, raggiungendo così il limite massimo dello stack del Baseline.

La lookup table per le maschere dei sette segmenti può quindi fare a meno delle righe relative alle lettere da A a F.

Non è il caso di cancellarle, dato che possono tornare utili in eventuali estensioni del programma; per escluderle dalla compilazione basta trasformarle in linee di commento.

Come abbiamo detto in precedenza, la divisione delle azioni in subroutines consente di modificare con facilità il programma. 

Da osservare che il programma è trasferibile, con le solite piccole modifiche relative all' inizializzazione degli I/O, su qualsiasi altro PIC senza problemi, dato che tutti possono eseguire il set di istruzione dei Baseline.

File compresso contenente il progetto MPLAB.