Projetos com Micro Propeller - Painel Giratório › ~jwilson › pdf › Memorial_Propeller.pdf · Propeller - Painel Giratório Janeiro 2015 Projetos com Micro Figure 2: Formação

Propeller - Painel Giratório • Janeiro 2015 • Projetos com Micro

Propeller - Painel Giratório

José Wilson Lima Nerys e Gustavo Souto de Sá e Souza

Universidade Federal de Goiá[email protected], [email protected]

Abstract

O projeto Propeller consiste em mostrar mensagens a partir de uma coluna giratória de Leds. 1 Acoluna contém 8 Leds, que são ligados e desligados em um intervalo de tempo adequado para proporcionarao olho humano a impressão de que a mensagem foi gerada usando várias colunas de Leds, ao invés deapenas uma.

I. Introdução

AFig. 1 mostra o circuito do projeto. É utilizado o microcontrolador AT89C2051, componentede 20 pinos da família 8051.

Figure 1: Circuito do Propeller

A Fig. 2 mostra a formação dos caracteres em uma matriz 5 x 8. Nos exemplos mostrados,para formar a letra A, deve-se enviar para a coluna de Leds, em intervalos de aproximadamente400 µs, os valores 7Fh, 88h, 88h, 88h e 7Fh; para formar a letra L, deve-se enviar os valores FFh,01h, 01h, 01h e 01h.

O projeto tem 4 diferentes tipos de mensagens, que são escolhidas via bluetooth:1. Mostra a velocidade, em rpm, do circuito completo.

1O projeto é uma melhoria do projeto dos alunos Arthur Silva Oliveira e Marcus Vinicius Soares Machado. Nesseprojeto não havia comunicação via bluetooth e as mensagens mostradas eram previamente gravadas na memória.

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mailto:[email protected]


Figure 2: Formação de Caracteres no Propeller

2. Mostra uma mensagem pré-gravada na ROM do microcontrolador.3. Mostra a hora do computador usado para transmitir os comandos.4. Mostra uma mensagem qualquer, de até 16 caracteres, digitada pelo usuário.

A velocidade mostrada é calculada a partir do tempo correspondente a meia rotação. Umsensor do tipo “transmissor/receptor infravermelho” é usado para disparar o temporizador 0 eparar o mesmo após meia volta. O tempo correspondente é usado para calcular a velocidade apartir da equação Eq. 1.

ω(rpm) =30000000tempo(µs)

=30000000

contagem ∗ 1, 085µs=

1A5E000Hcontagem(H)

(1)

Uma vez que a linguagem utilizada é assembly do 8051, e a instrução de divisão disponível éapenas para 8 bits, foi necessário construir uma subrotina para divisão de 32 bits. Nessa divisão,o numerador é 01A5E000h, que corresponde ao valor decimal 30.000.000/1,085. O denominadoré o resultado da contagem do temporizador 0. Uma vez que o contador no modo 1 tem 16 bits, foinecessário reservar mais dois registradores de 8 bits, TCH e TCL, para comporem com TH0 e TL0os 32 bits do denominador. O resultado inicial dessa subrotina é a velocidade em hexadecimal.Assim, antes de retornar da divisão, há uma conversão da velocidade para decimal.

A velocidade em hexadecimal, portanto, é guardada nos registradores RPM_H e RPM_L, en-quanto a velocidade em decimal é guardada nos registradores DEC_H e DEC_L. O texto mostradonos Leds é guardado em uma região superior da RAM, começando no endereço 40h; essa regiãoé controlada usando o registrador R0 como apontador de endereço. A região que começa com oendereço 60h recebe o texto do computador, via bluetooth, e copia o mesmo para a região quecomeça em 40h. Esse procedimento é realizado ao final da recepção de todos os 16 caracteres decada mensagem recebida. A região reservada para a Pilha começa no endereço 30h.

II. Fluxograma e Programa em Assembly do 8051

O fluxograma e o programa em assembly do Painel Giratório foram divididos em partes. Aprimeira parte é a rotina principal; as outras partes são as tabelas usadas no programa e assubrotinas chamadas ao longo do processamento, como por exemplo a subrotina de divisão de32 bits. A definição de variáveis é mostrada a seguir, separado das tabelas do programa.

• Aux_5 equ 2FH ; registrador auxiliar.• F01 bit 00H ; Bit de controle da serial• F02 bit 01H ; Bit que indica primeiro caractere lido via serial• F_IN bit 02H ; Flag usada para mostrar a mensagem pré-gravada• F_RPM bit 03H ; Flag usada para mostrar a velocidade em rpm

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• Digito4 bit 04H ; Flag de controle do dígito mais significativo da velocidade• Digito3 bit 05H• Digito2 bit 06H• Digito1 bit 07H ; Flag de controle do dígito menos significativo da velocidade• ZOV bit 08H• N3 equ 08H ; Dividendo de 32 bits• N2 equ 09H• N1 equ 0AH• N0 equ 0BH• D3 equ 0CH ; Divisor de 32 bits• D2 equ 0DH• D1 equ 0EH• D0 equ 0FH• RPM_H EQU 10H ; Registradores que são lidos e mostrados em P1• RPM_L EQU 11H ; rpm em decimal• DEC_H EQU 12H ; Registrador usado na conversao de hex para decimal• DEC_L EQU 13H ; rpm em decimal. Resultado da divisao• Q3 equ 14H ; Quociente da Divisão de 32 bits• Q2 equ 15H• Q1 equ 16H ; Q1 e Q0 = rpm em hexadecimal• Q0 equ 17H• Z3 equ 18H ; Auxiliar do Resto da Divisão de 32 bits• Z2 equ 19H• Z1 equ 1AH• Z0 equ 1BH• AQ3 equ 1CH ; Auxiliar do Quociente da Divisão de 32 bits• AQ2 equ 1DH• AQ1 equ 1EH• AQ0 equ 1FH• Y3 equ 28H ; Resultado da Subtração de 32 bits• Y2 equ 29H• Y1 equ 2AH• Y0 equ 2BH• TCH equ 2CH ; MSB da contagem

• TCL equ 2DH ; Registrador da contagem

A Fig. 3 mostra o fluxograma da rotina principal. Nessa rotina as flags de controle sãoverificadas: F0 é a flag de controle do início da mensagem. O loop inicial aguarda a interrupçãoexterna zero; ela ocorre a cada meia volta (uma faixa preta dividindo o disco em dois é usada paradisparar a interrupção externa zero a cada meia volta). No início da subrotina da interrupçãoexterna zero a flag F0 é setada para indicar que uma nova mensagem está começando. Emseguida é verificado se o Timer 0 já está ligado; caso esteja, então o tempo de meia volta já foimedido; o programa desvia para a subrotina de cálculo da velocidade (divisão de 32 bits). Casoo Timer 0 não esteja ligado, então ele é ligado e o processamento volta para o loop de F0.

No retorno do loop de F0 (com F0 = 1), o programa verifica mais duas flags de controle:F_IN e F_RPM. Se F_IN = 1, então o programa desvia para mostrar a mensagem previamentegravada no microcontrolador; caso F_IN = 0, verifica F_RPM. Se F_RPM = 1, desvia para mostrara velocidade de rotação; caso F_RPM = 0, mostra a mensagem guardada na região que começano endereço 40h da RAM; essa mensagem veio do computador, via bluetooth e foi guardada,originalmente, na região que começa no endereço 60h. Essas flags F_IN e F_RPM são alteradasvia bluetooth.

O programa mostrado na Tab.1 corresponde à rotina principal do Propeller, incluindo a rotinaque mostra a mensagem recebida via bluetooth e guardada na região que começa no endereço40h da RAM e também a mensagem interna, previamente gravada no microcontrolador.

O fluxograma mostrado na Fig. 4 corresponde à rotina usada para mostrar a mensagempreviamente gravada no microcontrolador.

A subrotina “Serial” é executada a cada informação recebida via canal serial. No início dasubrotina a flag F02 é verificada; se F02 = 0, então é a primeira passagem pela subrotina e osregistradores R0 e R1 assumem os valores 40h e 60h, respectivamente. Se F02 = 1, então há

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Figure 3: Rotina Principal do Propeller

Figure 4: Mostra mensagem previamente gravada

um desvio para verificar o caractere recebido via serial. Algumas opções são verificadas: se ocaractere recebido for 2Fh (final da mensagem), o espaço restante (o que falta para 16 caracteres)é preenchido com espaço (20h); caso não seja 2Fh, verifica se é E0h; sendo o caractere E0h, entãofaz F_IN = 1, o que faz o processamento, na rotina principal, desviar para mostrar a mensagempreviamente gravada. Se o caractere recebido for E1h, então faz F_RPM = 1, flag usada paramostrar a velocidade de rotação. Caso o caractere não seja 2Fh, E0h ou E1h, então simplesmentecopia o caractere na região que começa em 60h; isso ocorre até serem completados 16 caracteres,com ou sem espaço em branco. Após armazernar 16 caracteres a mensagem armazenada étransferida para a região que começa no endereço 40h.

As Tab. 6 e 7 mostram os caracteres lidos e mostrados nos Leds e também a mensagem internae a mensagem “rpm”.

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Table 1: Programa Principal - Configurações Rotinas Iniciais

Endereço Mnemônico Endereço Mnemônico Mostra_Serial: mov A,@R0org 00h mov th1,#0FDH inc R0ljmp Inicio mov tl1,#0FDH cjne R0,#50H,V2org 03h clr F0 mov P1,#00Hljmp Meia_volta clr F02 lcall atrasoorg 0Bh clr F_IN clr F0clr TF0 setb F_RPM setb EX0clr CY clr Digito1 setb RENinc TCL clr Digito2 sjmp Programajnc V1 clr Digito3inc TCH clr Digito4 V2: ljmp Mostra

V1: nop mov R0,#40Hreti mov R1,#60H MSG_Interna: inc R7org 23h setb TR1 mov DPTR,#Defaultljmp Serial setb REN mov A,R7

Programa: jnb F0,$ movc A,@A+DPTRInicio: mov sp,#2FH mov R7,#0FFH cjne A,#OFFh,V2

mov ie,#93H mov R0,#40H mov P1,#00hmov ip,#01H clr EX0 lcall atrasomov tcon,#01H clr F0mov scon,#40H Prog: jb F_IN,MSG_Interna setb EX0mov tmod,#21H jb F_RPM,Mostra_RPM sjmp Programa

Figure 5: Mostra Velocidade em rpm

Table 2: Rotina para Mostrar Velocidade em rpm

Endereço Mnemônico Endereço Mnemônico Endereço MnemônicoMostra_RPM: jb Digito1,Dig2 Dig3: jb Digito3,Dig4 Dig5: inc R7

setb Digito1 setb Digito3 mov DPTR,#MSG_RPMmov A,#0F0H mov A,#0F0H mov A,R7anl A,RPM_H anl A,RPM_L movc A,@A+DPTRswap A swap A cjne A,#0FFH,V2orl A,#30H orl A,#30H mov P1,#00Hcjne A,#30H,Pula1 ljmp Mostra lcall atrasomov A,#20H clr F0

Pula1: ljmp Mostra Dig4: jb Digito4,Dig5 setb EX0Dig2: jb Digito2,Dig3 setb Digito4 clr Digito1

setb Digito2 mov A,#0Fh clr Digito2mov A,#0FH anl A,RPM_L clr Digito3anl A,RPM_H orl A,#30h clr Digito4orl A,#30H ljmp Mostra ljmp Programaljmp Mostra

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Figure 6: Rotina de Cálculo da Velocidade

Table 3: Rotina para Divisão de 32 bits

Endereço Mnemônico Endereço Mnemônico Endereço MnemônicoMeia_volta: setb F0 mov AQ3,#0 mov C,ZOV

jb TR0, Divisao mov AQ2,#0 cpl CYsetb TR0 mov AQ1,#0 jnc Div32_1reti mov AQ0,#0

mov R6,#32 mov N3,Y3Divisao: clr TR0 mov N2,Y2

mov N3,#01H Div32_Loop: clr CY mov N1,Y1mov N2,#0A5H mov A,Z0 mov N0,Y0mov N1,#0E6H rlc Amov N0,#0E9H MOV Z0,A Div32_1: mov A,AQ0mov D3,TCH mov A,Z1 rlc Amov D2,TCL rlc A mov AQ0,Amov D1,TH0 mov Z1,A mov A,AQ1mov D0,TL0 mov A,Z2 rlc Amov TCH,#0 rlc A mov AQ1,Amov TCL,#0 mov Z2,A mov A,AQ2mov TH0,#0 mov A,Z3 rlc Amov TL0,#0 rlc A mov AQ2,A

Div32: mov A,D3 mov Z3,A mov A,AQ3orl A,D2 mov A,N0 rlc Aorl A,D1 rlc A mov AQ3,Aorl A,D0 mov N0,A djnz R6,Div32_Loopjnz Div32_OK mov A,N1setb ZOV rlc A mov Q3,AQ3reti mov N1,A mov Q2,AQ2

Div32_OK: mov Z3,N3 mov A,N2 mov Q1,AQ1mov Z2,N2 rlc A mov Q0,AQ0mov Z1,N1 mov N2,Amov Z0,N0 mov A,N3 mov Z3,#0mov N3,#0 rlc A mov Z2,#0mov N2,#0 mov N3,A mov Z1,#0mov N1,#0 mov Z0,#0mov N0,#0 lcall Sub32 clr ZOV

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Figure 7: Velocidade de Hexadecimal para Decimal

Table 4: Transformação da Velocidade de Hex para decimal

Endereço Mnemônico Endereço Mnemônico Endereço Mnemônicorpm_decimal: mov N3,#0 mov A,N0 orl A,B

mov N2,#0 rlc A mov DEC_L,Amov N1,Q1 mov N0,A mov RPM_H,DEC_Hmov N0,Q0 mov A,N1 mov RPM_L,DEC_Lmov D3,#0 rlc A retimov D2,#0 mov N1,Amov D1,#0 Sub32: mov A,N0mov D0,#100 lcall Sub16 clr C

subb A,D0Div16: mov A,#0 mov C,ZOV mov Y0,A

orl A,D0 cpl CY mov A,N1jnz Div16_OK jnc Div16_1 subb A,D1setb ZOV mov N1,Y1 mov Y1,Areti mov N0,Y0 mov A,N2

subb A,D2Div16_OK: mov Z1,N1 Div16_1: mov A,AQ0 mov Y2,A

mov Z0,N0 rlc A mov A,N3mov N1,#0 mov AQ0,A subb A,D3mov N0,#0 mov A,AQ1 mov Y3,Amov AQ1,#0 rlc A mov ZOV,Cmov AQ0,#0 mov AQ1,A retmov R6,#16

djnz R6,Div16_Loop Sub16: mov A,N0Div16_Loop: clr CY clr C

mov A,Z0 mov DEC_H,AQ0 subb A,D0rlc A mov A,N0 mov Y0,Amov Z0,A clr ZOV mov A,N1

subb A,D1mov A,Z1 mov B,#10 mov Y1,Arlc A div AB mov ZOV,Cmov Z1,A swap A ret

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Table 5: Comunicação Serial via Bluetooth

Endereço Mnemônico Endereço Mnemônico Endereço MnemônicoSerial: push ACC Pula: cjne A,#0E0H,Alfa Copia: push 00H

jb F02,Ja_Comecou setb F_IN push ACCmov R0,#40H clr F_RPM mov R0,#40Hmov R1,#60H sjmp Sai mov R1,#60Hsetb F02 Alfa: cjne A,#0E1H,Beta

clr F_IN Prox: mov A,@R1Ja_Comecou: clr EX0 setb F_RPM mov @R0,A

clr F0 sjmp Sai inc R0clr RI Beta: clr F_IN inc R1mov A,SBUF clr F_RPM cjne R1,#70H,Proxcjne A,#2FH,Pula mov @R1,A pop ACC

inc R1 pop 00Hmov A,#20H cjne R1,#70H,Sai mov R0,#40H

Volta: mov @R1,A Encerra: lcall Copia mov R1,#60Hinc R1 clr F02 retcjne R1,#70H,Volta setb EX0sjmp Encerra clr REN

Sai: pop ACCreti

Table 6: Tabela de Caracteres - Parte 1

Endereço Dados Endereço DadosYSPACE: db 00H,00H,00H,00H,00H YY: db 0E0H,10H,0FH,10H,0E0H

YA: db 7FH,88H,88H,88H,7FH YZ: db 83H,85H,99H,0A1H,0C1HYB: db 0FFH,91H,91H,91H,6EH Y1: db 00H,41H,0FFH,01H,00HYC: db 7EH,81H,81H,81H,42H Y2: db 43H,85H,89H,091H,61HYD: db 0FFH,81H,81H,42H,3CH Y3: db 42H,81H,91H,091H,6EHYE: db 0FFH,91H,91H,91H,81H Y4: db 18H,28H,48H,0FFH,08HYF: db 0FFH,90H,90H,90H,80H Y5: db 0F2H,91H,91H,091H,08EHYG: db 7EH,81H,89H,89H,4EH Y6: db 1EH,29H,49H,089H,086HYH: db 0FFH,10H,10H,10H,0FFH Y7: db 80H,8FH,90H,0A0H,0C0HYI: db 81H,81H,0FFH,81H,81H Y8: db 6EH,91H,91H,091H,6EHYJ: db 06H,01H,01H,01H,0FEH Y9: db 70H,89H,89H,08AH,7CH

YK: db 0FFH,18H,24H,42H,081H Y0: db 7EH,89H,91H,0A1H,7EHYL: db 0FFH,01H,01H,01H,01H Ymenor: db 08H,14H,22H,41H,00H

YM: db 0FFH,40H,30H,40H,0FFH Ymaior: db 41H,22H,14H,08H,00HYN: db 0FFH,60H,18H,06H,0FFH Yinter: db 60H,80H,8DH,090H,60HYO: db 7EH,81H,81H,081H,7EH Yexclama: db 00H,00H,0FDH,00H,00HYP: db 0FFH,88H,88H,088H,70H Yma: db 06H,29H,29H,29H,1FHYQ: db 7EH,81H,85H,082H,7DH Ymb: db 0FFH,09H,11H,11H,0EHYR: db 0FFH,88H,8CH,08AH,71H Ymc: db 1EH,21H,21H,21H,12HYS: db 61H,91H,91H,091H,08EH Ymd: db 0EH,11H,11H,09H,0FFHYT: db 80H,80H,0FFH,080H,080H Yme: db 0EH,15H,15H,15H,0CHYU: db 0FEH,01H,01H,01H,0FEH Ymf: db 08H,7FH,88H,080H,40HYV: db 0F0H,0CH,03H,0CH,0F0H Ymg: db 30H,49H,49H,49H,7EH

YW: db 0FFH,02H,0CH,02H,0FFH Ymh: db 0FFH,08H,10H,10H,0FHYX: db 0C3H,24H,18H,24H,0C3H Ymi: db 00H,00H,5FH,00H,00H

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Table 7: Tabela de Caracteres - Parte 2

Endereço Dados Endereço DadosYmj: db 02H,01H,21H,0BEH,00H Ymenos: db 08H,08H,08H,08H,08H

Ymk: db 0FFH,04H,0AH,11H,00H Yigual: db 14H,14H,14H,14H,14HYml: db 00H,81H,0FFH,01H,00H YsetaD: db 10H,10H,54H,38H,10H

Ymm: db 3FH,20H,18H,20H,1FH YsetaE: db 08H,1CH,2AH,08H,08HYmn: db 3FH,10H,20H,20H,1FH Ycifrao: db 12H,2AH,7FH,2AH,24HYmo: db 0EH,11H,11H,11H,0EH Ysmile: db 44H,02H,12H,02H,44HYmp: db 3FH,24H,24H,24H,18H Yponto: db 00H,06H,06H,00H,00HYmq: db 10H,28H,28H,18H,3FH Y2pontos: db 00H,66H,66H,00H,00HYmr: db 1FH,08H,10H,10H,08H Ypontovir: db 00H,65H,66H,00H,00HYms: db 09H,15H,15H,15H,02H Yporcento: db 0C6H,0CCH,18H,33H,63HYmt: db 20H,0FEH,21H,01H,02H Yasterisco: db 24H,18H,0FFH,18H,24H

Ymu: db 1EH,01H,01H,02H,1FH Yvirgula: db 00H,05H,06H,00H,00HYmv: db 1CH,02H,01H,02H,1CH Yaspas: db 00H,0E0H,00H,0E0H,00H

Ymw: db 1EH,01H,0EH,01H,1EH Yquote: db 00H,60H,0A0H,00H,00HYmx: db 11H,0AH,04H,0AH,11H Yunderl: db 01H,01H,01H,01H,01HYmy: db 00H,39H,05H,05H,3EH Ycolch1: db 00H,0FFH,81H,00H,00HYmz: db 11H,13H,15H,19H,11H Ycolch2: db 00H,00H,81H,0FFH,00H

Yarroba: db 66H,89H,8FH,081H,7EH Ychave1: db 18H,0FFH,81H,00H,00HYhashtag: db 24H,0FFH,24H,0FFH,24H Ychave2: db 00H,00H,81H,0FFH,18H

Yand: db 76H,89H,95H,62H,05H Yblock: db 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFHYparent1: db 00H,3CH,42H,081H,00HYparent2: db 00H,81H,42H,3CH,00H Default: db 7FH,’< EMC - UFG >’,7EH,93H,0FFH

Ymais: db 08H,08H,3EH,08H,08H Msg_RPM: db ’ rpm ’, 0FFH

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II.1 Montagem do Painel Giratório

As figuras 8(a) e 8(b) mostram a montagem do projeto. O motor de corrente contínua responsávelpela rotação do painel e o circuito do projeto têm fontes de alimentação independentes. A Fig.9 mostra a interface desenvolvida com LabView para a conexão e controle das mensagens doPainel.

(a) Vista Lateral (b) Vista Superior

Figure 8: Montagem do Painel Giratório

Figure 9: Interface desenvolvida em LabView

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