 |
|
|
|
||||||
دروس برمجة ميكروكونترولر PIC و AVR بلغة منطق السلم دون الدخول فى تفاصيلها ودون الحاجة
التعديل الأخير تم بواسطة : F.Abdelaziz بتاريخ 18-05-2016 الساعة 10:23 AM |
| اعلانات |
|
||||||
|
|
| اعلانات اضافية ( قم بتسجيل الدخول لاخفائها ) | |
|
|
|
||||||
|
الدرس الأول : البرمجة بلغة منطق السلم Ladder Logic Programming
الدرس الأول : البرمجة بلغة منطق السلم Ladder Logic Programming أولا : مقدمة تاريخية عن نشأة البرمجة بمنطق المخطط السلمى كان ومازال ، أحيانا، التحكم الكهربائى فى عمليات الانظمة الصناعية ، يتم باستخدام : الريلايات (المرحلات) relays ، و المؤقتات timers ، والعدادات counters ، كأجزاء منفصلة ، ويتم التوصيل فيما بينها بالاسلاك الكهربية وتكون مجمعة فى صناديق تسمى لوح التحكم ، وكلما كبر النظام كبرت معه لوحة التحكم ، ولسهولة تصميم وتنفيذ وفهم هذه الأنظمة فقد كانت تتم وفق " المنطق التتابعى"، بمعنى أن تتم خطوة تلو الخطوة ، أى تتم الخطوة الأولى وبناء عليها تتم الخطوة الثانية وهكذا ( تذكر ذلك جيدا ) حتى النهاية تماما كالحركة على درجات السلم ، درجة تلو الدرجة ومن ثم سمى هذا المنطق "منطق السلم"ladder logic ، وكانت رسومات التصميمات تتم بهذا المنطق .  بعد التقدم السريع والهائل فى الإلكترونات ، تقدم معها التحكم فى العمليا ت الصناعية ،وظهرت المتحكمات المنطقية القابلة للمبرمجة PLC (والتى تعتمد فى بنائها على ميكروبروسسور أو ميكروكونترولر ) لتحل محل الأنظمة السابقة لها فكان من الصعب إهمال وفقد فائدة منطق السلم ( منطق التتابع ) وخاصة للعاملين فى حقل الكهرباء فى الصناعة آنذاك ، وحتى الآن ، ولذلك كان لابد من لغة جديدة تعتمد على هذا المنطق فتم استحداث لغة برمجة جديدة سميت البرمجة بمنطق السلم Ladder Logic .  كان من نتيجة المقدرة على تقبل البرمجة بشكل مخطط السلم ما يلى : 1- نجاح المتحكمات المنطقية المبرمجة PLC فى الصناعة . 2- أدى التشابه الكبير برامج منطق السلم المستخدمة مع PLC ، ومنطق السلم ( التتابعى ) لعمل المرحلات ، والذى كان مستخدما فيما سبق ، إلى سهولة تحويل الأنظمة القائمة والتى تعمل بالمرحلات وتتصل باسلاك إلى أنظمة تعتمد على المتحكمات القابلة للبرمجة PLC . 3- كما أن القدرة على مراقبة monitor أجهزة PLC فى شكل "مخطط سلم" جعل اكتشاف الأخطاء troubleshooting أسهل للذين اعتادو على أنظمة التحكم بالمرحلات . 4- وعلى الرغم من وجود لغات عالية المستوى كثيرة الآن ، يمكنها التعامل مع برمجة PLC ولكن غالبية الأنظمة مازال يتم برمجتها بشكل مخطط السلم لما له من مميزات . ومن ثم يمكن تلخيص المميزات فى : 1- التحكم فى الأنظمة المعقدة أصبح ناجح ( فعال ) من حيث التكاليف . 2- المرونة : حيث يمكن إعادة الاستعمال من جديد للتحكم فى أنظمة أخرى بسرعة وسهولة . 3- المقدرة على تطوير الأنظمة . 4- المساعدة فى إكتشاف الاعطال Trouble shooting مما يجعل البرمجة أسهل والأهم تقليل وقت التوقف عن العمل للنظام 5- باستخدام مكونات موثوق بها يجعل النظام يعمل لعدة سنوات دون ان يحدث له انهيار failure تعريف منطق السلم Ladder logic منطق السلم هو" لغة برمجة" ويمثل فيها البرنامج فى شكل رسم تخطيطى يستند ( يرتكز ) إلى مخططات الدوائر للمرحل ( الريلاى)relay والمؤقت والعداد وخلافه كأساس للمنطق ، وهى في المقام الأول تستخدم لتطوير البرمجيات للمتحكمات المنطقية المبرمجة (PLCs) (وسوف نستخدها نحن فى برمجة الميكروكونترولر ) ، والمستخدمة في التحكم فى التطبيقات الصناعية والاسم أستند إلى ملاحظة أن البرامج فى هذه اللغة تشبه السلالم فى كون أن لها قضيبان ( حاجزان ) rails رأسيان وسلسلة من الدرجات rungs بينهما .  ثانيا : لماذا البرمجة بلغة منطق السلم ؟ '''Ladder logic programming language''' توضع (تحمل) البرامج فى الأنظمة التى تعتمد فى بنائها على المعالج الدقيق فى شكل كود(شفرة) الماكينة (الآلة) وهى شفرة على شكل سلسلة من الأرقام الثنائية تمثل تعليمات البرنامج . يمكن إستخدام لغة الاسمبلى والتى تعتمد على إستخدام كلمات تذكرة أو مفكرة تساعد على تذكر التعليمة مثل إستخدام LD لبيان أن العملية المطلوبة هى تحميل البيانات LoaD فيقوم برنامج الترجمة المسمى الاسمبلر وبمساعدة كومبيوتر شخصى فى ترجمة LD الى شفرة الماكينة . كما يمكن البرمجة بلغات المستوى المرتفع مثل السى والبيزك C, BASIC . وهذه اللغات تستخدم وظائف معدة سلفا وتمثل بكلمات أو رموز سهلة تصف الوظيفة المطلوبة . فمثلا فى لغة السى C يستخدم الرمز & للعملية المنطقية (و) AND . إستخدام هذه الطرق يتطلب بعض المهارات فى البرمجة بينما المتحكمات القابلة للبرمجة PLC أعدت خصيصا ليستخدمها المتخصصين الذين ليس لديهم مهارات عالية فى البرمجة . نتيجة لذلك تم عمل البرمجة بلغة منطق السلم وهى وسيلة لكتابة البرامج والتى يمكن تحويلها إلى شفرة الماكينة ببعض البرمجيات من أجل المعالج الدقيق الموجود داخل المتحكم القابل للبرمجة PLC . هذه الطريقة فى كتابة البرامج أصبحت معتمدة من معظم صناع المتحكمات القابلة للبرمجة PLC على الرغم من أن كل صانع له إصداره الخاص به . لذلك تم توحيد واعتماد مواصفات قياسية عالمية للبرمجة بلغة منطق السلم وتعرف بأسم IEC 1131-3 . ثالثا : مخطط منطق السلم :Ladder Logic Daigram كمقدمة لمخطط منطق السلم إعتبر مخطط الدائرة الكهربائية البسيطة بالشكل رقم (1- أ) . يوضح المخطط دائرة توصيل وفصل محرك كهربائى . يمكننا إعادة هذا المخطط بطريقة مختلفة . باستخدام خطين رأسيين لتمثيل قضيبى أو خطى القدرة ووضع أو رص باقى الدائرة بينهما . الشكل 1- ب يبين النتيجة . كلا الدائرتان بهما مفتاح switch على التوالى مع محرك motor والذى يتم إمداده بالقدرة الكهربية عند غلق المفتاح . الدائرة المبينة بالشكل رقم (1- ب) أصطلح على تسميتها "مخطط منطق السلم" .  فى هذا المخطط يكون مصدر التغذية للدوائر دائما على شكل خطين رأسيين وباقى الدائرة على شكل خطوط افقية . خطوط القدرة (أو القضبان كما أصطلح على تسميتها ) تشبه الجانبين الرأسيين لسلم ladder والخطوط الأفقية للدائرة تشبه درجات rungs هذا السلم . الخطوط أو الدرجات الأفقية تبين فقط جزء التحكم من الدائرة ، ففى حالة الشكل رقم (1) هى فقط مفتاح على التوالى مع محرك . مخططات الدوائر غالبا ما تبين المواقع الفيزيائية أو الطبيعية النسبية لمكونات الدائرة وكيفية توصيلها الفعلى . ولكن مخططات السلم لا تبين المواقع الفعلية للمكونات ولكن الغرض منها هو بيان وبوضوح كيفية تنفيذ التحكم . مثال توضيحى : الشكل رقم (2) يبين مثال لمخطط منطق السلم للدائرة المستخدمة فى بدء وإيقاف محرك باستخدام مفاتيح أو أزرار ضاغطة .  • فى الحالة العادية أو الوضع الطبيعى يكون الزر الضاغط للبدء 1 مفتوح (غير موصل) ويكون الزر الضاغط للتوقف 2 مغلق (موصل) . • عند الضغط على زر البدء تكتمل دائرة المحرك ويبدأ فى الدوران . أيضا تلامسات المسك للمحرك الموصلة على التوازى مع زر البدء تغلق وتظل مغلقة طالما أن المحرك يدور . لذلك عند تحرير (إزالة الضغط) زر البدء فإن تلامسات المسك تحافظ على الدائرة ومن ثم القدرة الى المحرك . • لإيقاف المحرك يتم الضغط على زر التوقف 2 حيث يؤدى إلى فصل القدرة عن المحرك ومن ثم تفتح تلامسات المسك للمحرك وعند تحرير الزر 2 أيضا لن تصل القدرة الى المحرك . ويكون لدينا تحكم فى المحرك حيث يبدأ الدوران عند الضغط على زر البدء 1 ويقف عن الدوران عند الضغط على زر التوقف 2 . |
|
||||||
|
رابعا : قواعد البرمجة بلغة منطق السلم أتفق عند رسم مخطط منطق السلم على ما يلى : 1- الخطين الرأسيين بالمخطط يمثلان قضيبى القدرة ويوصل بينهما الدوائر. • سريان القدرة يؤخد من الخط الرأسى الأيسر ثم يمر عبر الخط الافقى أى الدرجة. 2- كل درجة من السلم تعرف عملية واحدة من عمليات التحكم . 3- يقرأ مخطط منطق السلم من اليسار إلى اليمين ومن أعلا إلى أسفل . الشكل أدناه يبين طريقة أو حركة المسح أو التنفيذ المستخدمة فى المتحكمات القابلة للبرمجة حيث : • يقرأ السطر الأول العلوى من اليسار إلى اليمين . ثم السطر الثانى من اليسار إلى اليمين وهكذا . • وعندما يكون المتحكم فى نظام العمل يسير خلال برنامج منطق السلم كله حتى النهاية . آخر سطر فى البرنامج يجب أن يكون معروفا تماما ومن ثم يستأنف التنفيذ على الفور من البداية . • هذا الاجراء أى المرور بجميع أسطر البرنامج اصطلح على تسميته ب "الدورة " cycle . • كما ان السطر الاخير يعرف بمربع به كلمة END ليعود البرنامج فورا من حيث بدأ .  4- كل سطر يجب أن يبدأ بدخل أومداخل ويجب أن ينتهى بخرج واحد على الأقل. • المصطلح "دخل" input يستخدم من أجل فعل تحكم ( مثل قفل تلامسات مفتاح ) يستخدم كدخل للمتحكم . • والمصطلح "خرج" output يستخدم من أجل جهاز موصل الى خرج المتحكم مثل المحرك. 5- الاجهزة الكهربية تظهر فى حالتها العادية او الطبيعية . • أى المفتاح الذى يكون فى وضعه العادى مفتوح (حتى يحدث ما يغير وضعه) يظهر مفتوح فى مخطط منطق السلم والمفتاح الذى يكون فى وضعه العادى مغلق يظهر مغلقا . 6- أى جهاز معين يمكن أن يظهر فى أكثر من سطر . • مثال : قد يكون لدينا ريلاى ويتحكم فى تحويل اكثر من جهاز . • نفس الحروف و /أو الأرقام تستخدم فى تسمية الجهاز فى أماكنه المختلفة . |
|
||||||
|
الدرس الثانى : جولة داخل بيئة التطوير المتكاملة لبرنامج LDMicro والمستخدم فى البرمجة
|
|
||||||
|
الدرس الثانى : الجزء الثانى استعراض برنامج LDmicro : مقدمة : • يقوم برنامج LDmicro بتوليد الشفرة المطلوبة لبعض أنواع من الميكروكونترولر من العائلة PIC16 لشركة ميكروشيب و بعض أنواع الميكروكونترولر AVRلشركة أتمل . • عادة ما تكتب البرامج لهذه الميكروكونترولر بلغات برمجة مثل الأسمبلى أو السى أو البيسك . البرنامج فى أى من هذه اللغات يتألف من قائمة من العبارات والتعليمات . هذه اللغات قوية ومناسبة جدا لبناء المعالج الذى يقوم داخليا بتنفيذ قائمة التعليمات . • على الجانب الاخر فإن المتحكم القابل للبرمجة PLC غالبا ما يبرمج بما يعرف باسم البرمجة بمخطط "منطق السلم " `ladder logic' . الشكل أدناه يبين مثال بسيط لشكل هذا المخطط :  • حيث Tdon يمثل مؤقت "تأخير التوصبل" turn-on delay . • و Tdof يمثل مؤقت "تأخير الفصل" turn-off delay . • والرموز أو التعليمات --] [-- و --]/[-- تمثل المداخل والتى تتصرف وتعامل كنوع من تلامسات الريلايهات. • والرمز أو التعليمة --( )-- تمثل المخارج والتى تتصرف وتعامل كنوع من ملفات الريلايهات . نلاحظ عدد من الاختلافات : 1- يتم تمثيل البرنامج على شكل رسوم (رموز) وليس كقائمة من التعليمات النصية . وكثير من الناس سوف يجد ذلك أسهل للفهم . 2- على المستوى الأولى أو الأساسى فإن البرامج تشبه مخططات الدوائر الكهربائية التى تستخدم الريلاى أى تلامسات (للمداخل) وملف (للمخارج) . وهى بديهية ومنطقية وسهلة للمبرمجين الذين لديهم معلومات عن نظريات الدوائر الكهربية . 3- مترجم أو كومبيلر مخطط منطق السلم يعتنى ويقوم بكل شىء . فلست مضطرا لكتابة كود لتحديد متى يتم تحديث المخارج بناء على التغيير فى المداخل أو التغيير فى الاحداث الزمنية ولا تكون مضطرا إلى تحديد ترتيب حدوث ذلك فالأدوات الموجودة فى البرنامج تقوم ذلك . مترجم أو كومبيلر برنامج LDmicro يدعم معالجات الميكروكونترولر التالية : • PIC16F628(A) • PIC16F88 • PIC16F819 • PIC16F877(A) • PIC16F876(A) • PIC16F887 • PIC16F886 • ATmega128 • ATmega64 • ATmega162 • ATmega32 • ATmega16 • ATmega8 • يمكنك أستخدام برنامج LDmicro من رسم المخطط السلمى لبرنامجك . • ويمكنك أيضا من محاكاة البرنامج كوقت التشغيل الفعلى real time ياستخدام الكومبيوتر الشخصى . • وعندما تكون على قناعة تامة بأن البرنامج صحيح ، يمكنك تخصيص أطراف الميكروكونترولر لمداخل ومخارج البرنامج . • وأخيرا يمكنك ترجمة البرنامج إلى ملف سداسى عشر .hex والمطلوب لوضعه أو تحميله فى الميكروكونترولر بأستخدام اى جهاز برمجة . |
|
||||||
|
|
|
||||||
|
|
