Краткий Курс - Самоучитель - Программирование микроконтроллеров AVR - быстрый старт с нуля

- стр. 6 -

Задачи-упражнения курса

Чтобы двигаться дальше
вам нужны программы:

1) Компилятор CodeVisionAVR

2) Софт симулятор-эмулятор AVR VMLAB

очень желательно и отличный компилятор ICC

Вы можете использовать другие компиляторы и симулятор PROTEUS

Если это так:

Приступайте к работе!

Задачи-упражнения курса - это практические занятия, примеры по написанию программ для AVR с сопутствующим
кратким изложением необходимых теоретических сведений сопровождаемым скриншотами программ.

Поверьте просто читать задачи - пользы МАЛО !

Как читать самоучитель игры на пиано или гитаре не
тренируясь на инструменте: сколько не читай - играть
ни фига не научишься ...

Задачи нужно проделать читая,
прочувствовать - только так!

Большинство задач могут быть выполнены виртуально, на ПК. Вам не нужно покупать МК и что-то паять, что либо сжигать и вдыхать пары флюса...

Нужны только перечисленный выше софт,
ПК, время и желание.

Задача 1

знакомство с компилятором Си CodeVisionAVR, схема, алгоритм, написание и компиляция первой рабочей программы.

Операции над отдельными битами !

знакомство с отличным компилятором ImageCraft - ICC я описал подробно и с картинками в Задаче 6

Задача 2

знакомство с эмулятором электронных устройств - VMLAB - симулятором МК AVR на примере файла-прошивки полученной в задаче 01.

Мигаем светодиодами, измеряем длительность сигналов на экране виртуального осциллографа (окно scope)

Задача 3

Закрепить навыки программирования и
работы в компиляторе CodeVisionAVR

очень подробно и с картинками учимся моделировать
работу электронного устройства в симуляторе VMLAB

Делаем универсальный таймер на микроконтроллере
ATmega8, с дискретной установкой времени.

Задача 4

Адаптер для связи вашего МК устройства с COM-портом ПК по rs232.

Метод отладки вашего устройства - нахождение ошибок программы и
"железа" с помощью вставки контрольных сообщений в текст программы.

Программы для ПК позволяющие вести, отслеживать и сохранять
на жестком диске обмен по COM-портам.

Задача 5

Создаём программу для ATmega16 принимающую и передающую
данные обмениваясь ими с ПК через COM-порт по интерфейсу rs232
с помощью USART встроенного в МК серии ATmega.

Углубляем навыки создания программы в CVAVR и
продолжаем использовать Си для микроконтроллеров.

Подключаем и управляем символьным ЖКИ
LCD 16x2 (2 строки по 16 символов)

Внизу этой страницы я дал
рекомендации по созданию
электронных устройств.

Как "прошить" = записать, загрузить *.hex
файл в память программ МК читайте на
следующей стр. 7 курса

Задача 6

Тщательное знакомство с компилятором ICC и подробный рассказ с картинками о применении его мастера начального кода.

Создаем программу 50 раз в секунду прерывающуюся по Таймеру_0
и посылающую данные на ПК.

Точная подгонка временных интервалов создаваемых с помощью
таймеров. Различные режимы работы таймеров.

В симуляторе VMLAB проверяем правильность времени прерываний и
сохраняем принятые от МК данные в файл.

Задача 07

Помнить все! добавляем 2 Мб памяти - быстрой и не забывающей информацию при отключении питания - стоит всего 5 баксов. Подключение AT45DB161 к МК AVR по SPI со схемой и программой на Си с подробными комментариями.

Задача 8

Что такое ШИМ (PWM) сигнал. Как аппаратно сделать ШИМ.

Как сделать ЦАП с помощью ШИМ и отфильтровать сигнал -
т.е. получить аналоговый сигнал из цифрового.

Программа к задаче написана в компиляторе Си CodeVisionAVR,
симуляция выполнена в VMLAB.

Задача 9

Электронный вольтметр - измеритель вибрации.

Цель задачи: разработать устройство и программу для МК ATmega16 для измерения напряжения и частоты сигнала от датчика вибрации и отображения результата на 2х разрядном 7-ми сегментном светодиодном индикаторе.

Задача знакомит с АЦП ATmega16 (такой же в ATmega32 ATmega64 ATmega128) используется компилятор CodeVisionAVR - дан пошаговый пример создания программы с нуля. Симуляция в VMLAB с комментарием.

Задача 09 часть 2

Проектирование входной цепи для сигнала

Цель задачи:
- расчет уилителя-фильра сигнала перед подачей на АЦП
- применение ОУ (операционных усилителей) для изменения
параметров входного сигнала
- защита устройства от внешних электрических воздействий !

Задача 10

Устройство изменяющее состояние нагрузки при громком звуке длительностью от 5 до 20 мС.

Цель задачи: разработать устройство и программу для МК ATmega16 которое будет анализировать длительность сигнала от микрофона и если она будет лежать в пределах 5-20 мС то будет менять состояние подключенной нагрузки: если была выключена - то включит и наоборот.

Задача повторяет-закрепляет навык генерации начального кода программы в компиляторе CodeVisionAVR для ATmega16.

Задача 11

АЦП - аналоговый сигнал преобразуем в Цифровой код при помощи 10 битного АЦП встроенного (там целых 8 каналов!) в МК AT90s8535. Программу пишем на CodeVisionAVR, компилируем и затем отладим в эмуляторе с наблюдением движения программы по тексту на Си.

Приступайте к работе!

Того что есть вполне достаточно для уверенного старта, остальное в АпНоутах и в Интернете навалом.

Напомню!
это Краткий курс
его цель показать начинающему как реально начать общаться с МК и что-то сделать на нем, быстро, с минимальными затратами и понимая что делаешь.

А если вам нужно сделать какое то устройство на МК или подключить что-то к МК то как это сделать - подсказка на первой странице курса

Хотите весь курс одним файлом? - качайте!

Но свежее он-лайн !

А какой AVR выбрать для поделок ?

их там много...

Вы не спец и надеюсь не собираетесь делать серийное устройство, соответственно вопросы конкурентной борьбы и цены МК в серии вас не сильно волнуют - вам похоже нужно комфортно, без изворотов и ухищрений, получить быстрый результат.

Я уже давал совет на 1-й странице курса,

здесь дополню:

Комфортно касательно МК - это когда много памяти и ножек (выводов, пинов) чтоб не сталкиваться с их не хваткой.

Комфортно когда на одном МК вы сможете сделать и то что вам надо сейчас и надо будет сделать потом и легко что-то добавить в работающую систему.

Советую вам выбрать универсальный МК - пусть он будет один у вас - зато вы сможете хорошо его узнать и не тратить время на изучение разных МК под каждый следующий проект.

Используйте ATmega16 (-32 -64 -128)

ATmega16 недорогой, выпускается в 40-ка выводном удобном для самоделкиных корпусе DIP-40 с шагом ножек 2.54 мм. длина МК - 53 мм ширина 17 мм.

Бывает и в маленьком, квадратном, плоском корпусе 12х12 мм
- но паять их чуть трудней и даже 7х7 мм

- 16 Кб многократно программируемой памяти (Flash Program Memory) для вашей программы,

- 1 Кб оперативной памяти SRAM,

- 512 байт памяти EEPROM - сохраняющей информацию при отключении питания,

- 8-ми канальный 10 битный АЦП (АЦП 90s8535)

- USART позволит вам организовать скоростной двусторонний обмен по Rs232 с COM портом ПК, либо с другими устройствами,

- TWI интерфейс (это i2c но по ATMEL'овски)

- SPI интерфейс (пример использования)

при напряжении питания от 4,5 до 5,5 вольт может работать с тактовой частотой от 0 до 16 МГц - эта частота определяется внешним кварцевым или керамическим резонатором, либо другим внешним источником тактирующего сигнала либо простым RC генератором - встроенным или внешним.

этот МК может работать без кварца так как имеет встроенный RC генератор, обеспечивающий частоту 1, 2, 4 или 8 МГц с точностью +- 3%. Во многих устройствах такая точность достаточна. Её можно повысить калибровкой, она описана в Апликухах (надеюсь вы уже знаете что это такое!)

С завода МК ATmega поставляются с включенным внутренним генератором на 1 МГц. Изменить эту установку можно программированием Фьюзов МК.

В корпусе DIP-40 удобном для пайки в любительских
условиях бывают еще ATmega32 и ATmega644 с 64 кБ
памяти для программы !

Если вы выбрали другой AVR - ни чего страшного, так как это именно семейство МК, все они имею одинаковый набор инструкций и программы легко переносятся с одного на другой с минимальной - однако необходимой! корректировкой.

После выбора МК Вам необходимо скачать ДатаШит (ДШ) на него (DataSheet.pdf) - это паспорт МК в нем есть "Errata" - описание уже обнаруженных ошибок МК - про него не забывайте!

Идеально распечатать и изучить весь ДШ - но я понимаю, что сделать это не просто, он ведь большой.

Поэтому настоятельно прошу вас распечатать стр. 1-5 и раздел "Register Summary" (примерно стр. 329-330) - это список регистров МК и ссылки на номера страниц с их подробным описанием.

Скачивайте свежий ДШ !

Краткие рекомендации по созданию
электронных устройств.

Обычно первый монтаж устройства выполняют на макетных платах (а в случае единичного устройства такой монтаж бывает и окончательным вариантом).

Здесь посмотрите варианты простых макетных плат от
OLIMEX

там же есть интересные проекты устройств на AVR!

Такие макетные платы продаются в магазинах компонентов,
а схемы свободно доступны на сайте.

Макетка - это обычная печатная плата содержащая множество отверстий обычно с шагом 2.54 мм, с одной (реже с двух) стороны вокруг отверстий есть луженые медные площадки.

Компоненты вставляют ножками в отверстия а с обратной стороны производят соединения гибким монтажным проводом.

Вот пример монтажа устройства на макетной плате:

Кстати! Это JDM-программатор для МК PIC и устройств с интерфейсом i2c

Я такой использую... работает хорошо.

а вот для AVR программатор не обязателен! достаточно 5 проводов от принтерного порта ПК !

На монтажной плате желательно размещать компоненты с одной стороны а все проводники с другой, получается очень аккуратный и качественный монтаж.

Если сторону проводников после тестирования, промыть от флюса растворителем, просушить и залить компаундом или лаком - то устройство наверняка будет работать долго и надежно.

Чтоб не забыть запаять какой то проводник,
удобно зачеркивать карандашом на бумажном рисунке
схемы устройства каждое сделанное соединение.

Очень удобно конденсаторы и резисторы брать чипы размера 0805 и 0603 и паять прямо на ножки компонентов.

Немного о пайке:

Электроника наука о контактах! это очень точное определение, большинство отказов правильно спроектированных устройств вызвано отсутствием электрического контакта там где он должен быть и наоборот.

Пайка основной вид неразъемных электрических соединений применяемый в электронике - поэтому вы легко можете найти материалы по тому как паять правильно.

Подробно:

Припои флюсы способы пайки - статья в FAQ'е курса

Коротко:

- Важно чтоб паяльник имел нужную температуру!

Используйте регулятор нагрева паяльника.

Например комнатный выключатель света с плавной регулировкой яркости. Установите его в блок розеток удлинителя вместо одной розетки - это очень удобно.

Припой должен как бы сам формировать аккуратную спайку, не должно требоваться размазывание спайки.

Жало паяльника должно быть достаточно горячим, чтоб припой не тянулся за паяльником а образовывал сглаженную поверхность, припой на паяльнике должен блестеть и довольно долго не тускнеть.

- Пайку нужно делать не мгновенно! Надо коснутся жалом с припоем площадки около контакта компонента, прогреть площадку около ножки и затем подводить жало к ножке... всего 2-4 сек. примерно. Нужен опыт конечно.

- Жало почаще протирайте сложенной в несколько слоев хб тряпочкой и при выгорании затачивайте напильником и залуживайте.

Я затачиваю жало паяльника как классическое жало плоской отвертки, только угол между гранями больше - примерно 30 градусов, а ширина жала около 3 мм для большинства работ. Жало простое медное диаметром 4.5 мм.

Второе жало, аналогичное но с шириной всего 1 мм - это для пайки компонентов для поверхностного монтажа размеров 0603 и 0805 и микросхем с шагом от 0.5 мм.

Таким образом
я всю пайку выполняю паяльником на 40 Вт
с двумя сменными жалами.

Желательно использовать не канифоль а активный флюс (он типа вазелина бывает), или паяльную пасту - она с припоем уже.

Плату после пайки промойте кисточкой растворителем в наклонном положении.

Очень рекомендую прочитать !

Руководство по правильной разводке
печатных плат и проводов в устройстве

Подробно разъяснено происхождение, излучение
и влияние электромагнитных помех и методы их
снижения для обеспечения EMC.

А так же АпНоуты AVR040 и AVR042
на gaw.ru они есть на русском языке.

Внимание !

Удобно купить мощный многоногий МК
уже припаянный на плату с некоторыми
нужными дополнительными элементами!

вот ATmega128 к примеру, на плате:

USB встроен и прочие приятности - документация тут.

в отверстия по краю платы впаяйте гребенки штырьков или гнезд и затем к ним подключайте без пайки разъемы с проводами, либо ставьте на ответные части разъема впаянные в плату основного устройства или на большую макетную плату.

Аналогичный модуль от Olimex

подешевле но и возможностей поменьше!
зато контакты по краю платы уже запаяны.

А вот подороже

но и по-навороченей! Тестовая программа для платы

Более качественный
монтаж

можно выполнить изготовив специальную плату для вашего устройства - обычно это делают уже отладив устройство в симуляторе и/или на макетной плате.

Вот примерный вид рисунка печатных проводников для переноса на плату:

А вот тот же программатор JDM, но собранный на специальной печатной плате со сверлением:

Я давно использую ТОЛЬКО поверхностный монтаж всех компонентов устройства, в том числе и не предназначенных специально для этого.

Я не сверлю отверстия в плате -
обычно и кроме крепежных отверстий.

Для рисования схем и "разводки" (размещение компонентов на плате и прокладка соединяющих дорожек) печатной платы устройства рекомендую

мощная и очень популярная у электронщиков программа рисования схем и "разводки" (размещение компонентов на плате и прокладка соединяющих дорожек) печатной платы устройства:

EAGLE

Она бесплатна для плат достаточно большого размера!

Программа автоматически размещает компоненты на плате и
может развести дорожки сама!

Вам нужно только нарисовать схему, выбрать корпуса для всех компонентов и задать размеры платы.

На сайте вы можете скачать дополнительные библиотеки электронных компонентов и различные микроконтроллерные проекты со схемами и печатными платами выполненными в этой программе.

Очень рекомендую!

Еще :

DipTrace - очень приятная в работе программа ! Чудесно разводит платы в автоматическом режиме.

Лазерно - Утюжный метод изготовления печатной платы

в интернете много описаний этой технологии! Google.com рулит...

я делаю :

Дорожки уверенно! от 0.1 мм !

Зазоры уверенно! от 0.25 мм !

Зазоры 0.2 мм требуют процарапывания в некоторых местах.

1) Рисунок печатной платы ЗЕРКАЛЬНО печатаю на глянцевой стороне "Универсальной бумаги для струйной печати" LOMOND - глянцевая-матовая двухсторонняя 50 листов А4, вес 170 гр/м2 (на торце пачки и над штрих-кодом номер 0102009) с обычными настройками принтера HP LaserJet 6P. Можно использовать испорченные, неудачные фотографии.

К рисунку платы можно добавить изображение рамки большей чем контур заготовки платы примерно на 1 мм с каждой стороны - так будет легко правильно совместить рисунок и плату. Или сделать в плате 2 (или больше) отверстия диаметром 3-4 мм, измерить РЕАЛЬНОЕ расстояние между ними и нанести на рисунок платы соответствующие перекрестия-прицелы для точного визуального совмещения рисунка с платой. Это полезно при изготовлении двухсторонних плат.

2) Медь платы я шкурю шкуркой с зерном 300-500 в перекрестных направлениях, затем стираю пыль тампоном из бинта. Не касайтесь поверхности платы пальцами!

3) Положите на ровную УСТОЙЧИВУЮ поверхность:

- упругий, ровный материал типа коврика мыши или листовой жесткий упаковочный мелкопористый поролон (я использовал 20 мм)
- 2 листа бумаги А4
- рисунок платы тонером вверх !!!
- плату положите на рисунок КОНЕЧНО медью к тонеру, для центровки используйте прозорливо напечатанные контуры или отверстия с перекрестиями
- лист 3-4 бумаги А4
- утюг ХОЛОДНЫЙ
- груз на утюг - я кладу 2 кГ сахара в мешках на плату 60х80.

Центр тяжести утюга с грузом должен быть примерно по центру заготовки платы, чтоб стоял устойчиво без перекоса.

Моё ноу-хау в этом методе, возможно
и позволяющее уверенно получать дорожки 0.1 мм таково:

НЕ НАДО ТОРКАТЬ ГОРЯЧИЙ УТЮГ ТУДА-СЮДА !

Вы просто отходите в сторонку от этого "пирога" и нежно включаете утюг в розетку! Он нагревается и сам выключается терморегулятором. Регулятор утюга я ставлю на "3" у моего утюга это 120-130 градусов всего!

После первого отключения нагрева я жду 5 минут, теперь аккуратно снимаю утюг вертикально без движения в плоскости платы. И ставлю место утюга плоски предмет (у меня коробка с набором ключей) для скорого охлаждения ниже температуры плавления тонера.

5) Плату с фотобумагой положите в теплую воду. Примерно через 3-5 минут она намокнет и по краям отойдет от платы. Не спешите! Я оставляю на 30-40 минут "изделие". После этого бумага уже хорошо отделяется от фотослоя, который вживляется в поры тонера.

Таким образом весть тонер покрыт фотослоем, его поры закрыты и при травлении дорожки получаются не изъеденными раствором.

К сожалению именно фотослой не дает делать зазоры менее 0.2 мм - он намертво заседает в маленьких зазорах и не желает от туда вымываться!

Остатки бумаги и фотослоя скатываются пальцами в воде - но их бывает мало и лишь в нескольких местах.

6) После высыхания платы внимательно с линзой проверьте рисунок платы на наличие дефектов. Особенно фотослой в узких местах между тонером. Подретушируете при необходимости рисунок нитро-лаком (мебельный НЦ222, цапон, лак для ногтей) и кисточкой от лака для ногтей или зубочисткой.

7) Травлю, после высыхания ретуши, в хлорном железе - свежий раствор работает быстрее, не грею.

Говорят можно не разводить хлорное железо в воде, а насыпать сырое на плату и кисточкой размазывать пока медь стравится - я так не пробовал пока.

удобно: Прикрепляю пенопласт к обратной стороне платы и плата плавает в хлорном железе травящейся стороной вниз - таким образом шлам от травления не оседает на плате а опускается на дно емкости и не препятствует травлению!

Проверяйте процесс - не передерживайте для уменьшения бокового подтрава узких дорожек!

8) Хорошо промойте плату проточной водой и смойте тонер растворителем, еще раз пошкурьте медь мелкой шкуркой, просушите плату.

9) Я залуживаю всю медь платы паяльником с припоем предварительно смазав ватной палочкой медь активным флюсом. Плату держу сильно наклонно и веду жало паяльника всегда вниз от контактных площадок, чтоб на контактных площадках не скапливался припой!

Говорят лудить плату можно в горячем глицерине водя
по ней куском сплава вуда - не пробовал...

Вот и все!

Очень советую заказать профессиональное изготовление платы для серьезного устройства -
с маской, "зеленкой" - вы получите истинное удовольствие
от профессионального вида сделанного вами девайса.

Назад Дальше...

язык Си для AVR Как "прошить" AVR

Курс AVR123.nm.ru		Electronic Banner Exchange (ElBE)
		Electronic Banner Exchange (ElBE)