Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Факультет комп’ютерних наук
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Інші
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Чернівецький національний університет
імені Юрія Федьковича
Факультет комп’ютерних наук
Кафедра комп’ютерних систем та мереж
Вимір напруги мікроконтролером на основі протоколу UART
(пояснювальна записка)
482.362.6050102-22 81 08-2
Сторінок 20
2012
АНОТАЦІЯ
Даний документ містить основні відомості про інструментальні засоби розробки цифрових пристроїв.
В документі описано базисні властивості Proteus, проілюстровані способи опису простих комбінаційних і послідовних схем за допомогою цієї програми. Загальні відомості про протокол UART і його використання.
Пояснювальна записка займає 20 сторінок друкованого тексту.
ЗМІСТ
ВСТУП 4
1.ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО PROTEUS............................................5
2. МОДУЛЬ ПРОЕКТУВАННЯ ISIS…………………………………….7
3. ОПИС КОМПОНЕНТІВ 11
4 СКЛАДОВІ ПРИСТРОЇ 14
5. ОПИС CODE VISION AVR 17
6. ПРОТОКОЛ UART………………………………………………...…...18
СПИСОК ВИКОРОСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ТА ЛІТЕРАТУРИ ……..…20
ВСТУП
В пояснюючій записці на тему: «Вимір напруги мікроконтролером на основі протоколу UART» розглядаються засоби та опис прикладних програм за допомогою яких була виконана курсова робота для кафедри „Комп’ютерні системи та мережі” Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича.
1.ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО PROTEUS
Proteus Professional представляє собою систему схемотехнічного моделювання, що базується на основі моделей електронних компонентів прийнятих в PSpice. Відмінною рисою пакета Proteus Professional є можливість моделювання роботи програмованих пристроїв: мікроконтролерів, мікропроцесорів, DSP та інше. Додатково в пакет Proteus Professional входить система проектування друкованих плат. Proteus Professional може симулювати роботу наступних мікроконтролерів: 8051, ARM7, AVR, Motorola, PIC, Basic Stamp. Бібліотека компонентів містить довідкові дані.
Підтримує МК: PIC, 8051, AVR, HC11, ARM7/LPC2000 і інші поширені процесори. Більше 6000 аналогових і цифрових моделей пристроїв. Працює з більшістю компілятором і асемблера.
PROTEUS VSM дозволяє дуже достовірно моделювати і налагоджувати досить складні пристрої в яких може міститися кілька МК одночасно і навіть різних родин в одному пристрої!
Ви повинні ясно розуміти, що моделювання електронної схеми не абсолютно точно повторює роботу реального пристрою!
Але для відлагодження алгоритму роботи МК, цього більш ніж достатньо. PROTEUS містить величезну бібліотеку електронних компонентів. Відсутні моделі можна зробити.
Якщо компонент не програмований - то легко - треба на сайті виробника завантажити його SPICE модель і додати в підходящий корпус.
Proteus 7 складається з двох основних модулів:
ISIS - графічний редактор принципових схем служить для введення розроблених проектів з подальшою імітацією і передачею для розробки друкованих плат в ARES. До того ж після налагодження пристрою можна відразу розвести друковану плату в ARES яка підтримує авто розміщення і трасування за вже існуючою схемою.
ARES - графічний редактор друкованих плат з вбудованим менеджером бібліотек та автотрасувальника ELECTRA, автоматичної розстановкою компонентів на друкованій платі
PROTEUS має унікальні можливості.
USBCONN - цей інструмент дозволяє підключитися до реального USB порту комп'ютера.
COMPIM - цей компонент дозволяє вашому віртуальному пристрою підключиться до реального COM-порта вашого ПК.
Приклади:
- Ви можете підключити через "шнур" до вільного COM-порту стільниковий телефон і налагоджувати пристрій на МК яке повинно керувати ним.
- Ви можете підключити до COM-порту будь-який реальний пристрій з яким ваш створюваний прилад буде спілкуватися в реальності!
PROTEUS VSM - чудово працює з популярними компіляторами Сі для МК:
- CodeVisionAVR (для МК AVR)
- IAR (для будь-яких МК)
- ICC (для МК AVR, msp430, ARM7, Motorola)
- WinAVR (для МК AVR)
- Keil (для МК архітектури 8051 і ARM)
- HiTECH (для МК архітектури 8051 і PIC від Microchip)
Програма PROTEUS VSM ідеально підходить для новачків, що вирішили розпочати вивчення мікроконтролерів.
2.МОДУЛЬ ПРОЕКТУВАННЯ ISIS
ISIS - програма синтезу та моделювання безпосередньо електронних схем.
Основне вікно програми рис1.
Рис.1 Основне вікно
Увесь робочий простір програми розділений на кілька областей. У лівому верхньому кутку основного вікна програми розташовується вікно огляду, що дозволяє оперативно переміщатися по схемі проекту. У лівому нижньому кутку знаходиться панель управління симуляцією.( ис.2)
Рис.2.Панель керування симуляцією
Виконання одного такту включає симуляцію на час Single Step Time,(рис3) яке встановлюється в розділі головного меню System> Set Animation Options. Тут же, до речі, встановлюються та інші параметри анімації.
Рис3.Налаштування анімації
Основною робочою зоною є вікно редактора схем. Синтез схеми з окремих компонентів виробляється саме тут. При переміщенні курсора по вікну редактора поточні координати курсору відображаються для зручності у правому нижньому куті.
У вікні вибору об'єктів доступні різні елементи, залежно від обраного режиму. У режимі «Virtual Instruments Mode» (Рис4). доступні наступні елементи
Рис.4.Віртуальні елементи
А в режимі «Generator Mode» доступні різні функціональні генератори(Рис.5).
Рис.5.Функціональні генератори
Синтез схеми
Для того, щоб зібрати схему будь-якого пристрою, необхідно підготувати набір елементів, з яких ця схема складається. Для цього потрібно перейти в режим компонентів
і натиснути клавішу Р, яка знаходиться під вікном огляду поруч із клавішею L.
Перед нами з'являється менеджер компонентів (рис.5), що надає на наш вибір все елементи які містяться в бібліотеці програми.
Можна користуватися рядком пошуку, розташованої у верхньому лівому кутку.
Рис.5.Менеджер компонентів
Через контекстне меню(рис.6) можна також встановлювати і будь-які компоненти, клацнувши правою клавішею миші на порожньому місці у вікні редактора схем. Обраний таким чином компонент автоматично потрапить до переліку використовуваних компонентів.
рис.6. Контекстне меню
3. ОПИС КОМПОНЕНТІВ
8-розрядний високопродуктивний AVR мікроконтроллер з малим споживанням:
Прогресивна RISC архітектура.
130 високопродуктивних команд, більшість команд виконується за один тактовий цикл.
32 8-розрядних робочих регістра загального призначення + регістри управління периферією.
Повністю статична робота.
Продуктивність наближається до 16 MIPS (при тактовій частоті 16 МГц)
Незалежна пам'ять програм і даних.
64 Кбайт внутрішньосистемної перепрограмуємої Flash пам'яті
забезпечує 1000 циклів стирання / запису.
Додатковий сектор завантажувальних кодів з незалежними бітами блокування.
Внутрішньосистемні програмування вбудованою програмою завантаження.
Забезпечено режим одночасного читання / запису (Read-While-Write).
2 Кбайта EEPROM.
Забезпечує 100000 циклів стирання / запису.
4 Кбайта вбудованої SRAM.
До 64 Кбайт простору додаткової зовнішньої пам'яті.
Програмована блокування, що забезпечує захист програмних засобів користувача.
SPI інтерфейс для внутрішньо-системного програмування.
Інтерфейс JTAG (сумісний з IEEE 1149.1).
Можливість сканування периферії, відповідна стандарту JTAG.
Розширена підтримка вбудованої і налагодження.
Програмування через JTAG інтерфейс Flash.
EEPROM пам'яті, перемичок і бітів блокування.
Вбудована периферія.
Два 8-розрядних таймера / лічильника з окремим попередніми дільником, один з режимом порівняння.
Два 16-розрядних таймера / лічильника, з розширеними можливостями, з окремим попередніми дільником і режимами захоплення і порівняння.
Лічильник реального часу з окремим генератором.
Два 8-розрядних каналу PWM.
Шість каналів PWM з можливістю програмування дозволу від 1 до 16 розрядів.
8-канальний 10-розрядний аналого-цифровий перетворювач.
8 несиметричних каналів.
7 диференціальних каналів.
2 диференціальних каналу з програмованим посиленням в 1, 10 або 200 крат.
Байт-орієнтований 2-проводний послідовний інтерфейс.
Здвоєний програмований послідовний USART.
Послідовний інтерфейс SPI (ведучий / ведений).
Програмований сторожовий таймер з окремим вбудованим генератором.
Вбудований аналоговий компаратор.
Спеціальні мікроконтролерні функції.
Скидання по подачі живлення і програмований детектор короткочасного зниження напруги живлення.
Вбудований калібрований RC-генератор.
Внутрішні і зовнішні джерела переривань.
Шість режимів зниженого споживання: Idle, Power-save, Power-down, Standby, Extended Standby і зниження шумів ADC.
Програмна установка тактової частоти.
Режим сумісності з ATmega103 (перемички).
Глобальна заборона підтягаючих резисторів.
53 програмовані лінії введення / виводу.
64-вивідний корпус TQFP.
Робочі напруги
2,7 - 5,5 В (ATmega64L)
4,5 - 5,5 В (ATmega64)
Робоча частота
0 - 8 МГц (ATmega64L)
0 - 16 МГц (ATmega64)
Основні параметри мікроконтролера.
Таблиця 2.1
Основні параметри мікроконтролера.
4. СКЛАДОВІ ПРИСТРОЇ
Найбільш популярна модель рідкокристалічного індикатора LM016L (2 рядки по 16 символів) і вікно її властивостей приведені на рисунку 7.
Для початку трохи про саму моделі. Ніжки VSS, VDD і VEE в даній моделі прироблені просто, як відсутня частина табуретки. Модель прекрасно працює, навіть якщо вони просто висять у повітрі. Немає сенсу, якщо звичайно ви просто моделюєте, а не розробляєте друковану плату, в навішуванні на них терміналів харчування, яких або батарейок, вимикачів і вже тим більше регулюючих контрастність потенціометрів. Крім зайвих «гальм» при симуляції ви такими діями нічого не отримаєте, тим більше, що регулювання контрастності в моделі ISISпросто не реалізована, адже це чисто цифрова програмна модель. Висновки RS (RegisterSelection), RW (Read / Write) і E (Enable), а також висновки 8-ми розрядної шини D0 ... D7 в моделі реалізовані в повному обсязі і використовуються при симуляції.
Рис7. Модель рідкокристалічного індикатора LM016L
Стабілізатор 7805.
Стабілізатор 7805 виконаний в корпусі, схожому на транзистор і має три виводи. Див малюнок. (+5 V стабілізованої напруги і струм 1A). Так само в корпусі є отвір для кріплення стабілізатора напруги 7805 до радіатора охолодження. Стабілізатор 7805 є стабілізатором позитивного напруги. Його дзеркальне відображення - 7905 - стабілізатор негативної напруги. Тобто на загальному висновку у нього буде +, а на вхід буде подаватися -. З його виходу, відповідно, буде зніматися стабілізовану напругу -5 вольт.
Так само варто відзначити, що для нормальної роботи на вхід обом стабілізаторам необхідно подавати напругу близько 10 вольт.
7805 терморегулятори
У стабілізатора 7805 терморегулятори наступні. Якщо дивитися на корпус 7805 як показано на фото вище, то висновки мають наступну цоколевку зліва направо: вхід, загальний, вихід. Висновок "загальний" має контакт на корпус. Це необхідно враховувати при монтажі. Стабілізатор 7905 має ту ж розпіновку(рисунок8).
Рис.8.Стабілізатор 7805
78l05 аналогічне маркування LM7805 стабілізатор напруга на 5 Вольт. Вхідна напруга по документації в межах 35 Вольт, але з особистого досвіду радив би подавати не більше 12 Вольт. Для більшого вхідного напругу необхідно застосовувати радіатор, підійде як чавунний з хорошим відведенням тепла так саморобний. Зниження напруги в мікросхемі 78l05 проводиться за рахунок часткового розсіювання енергії у вигляді тепла, ось чому так важливо наявність радіатора.
Цоколь стабілізатора 78l05 зображено на рисунку 9.
Рис.9. Цоколь стабілізатора 78l05
Для живлення реактивних навантажень, таких як електродвигун, лампочка розжарювання краще застосовувати ШІМ контролер.
Для підвищення ККД, максимальної передачі енергії в навантаження.
5. OПИС CODE VISION AVR.
CodeVisionAVR - інтегроване середовище розробки програмного забезпечення для мікроконтролерів сімейства Atmel AVR.
CodeVisionAVR включає в себе наступні компоненти:
компілятор Сі-подібної мови для AVR;
компілятор мови асемблер для AVR;
генератор початкового коду програми, що дозволяє провести ініціалізацію периферійних пристроїв;
модуль взаємодії з платою STK-500;
модуль взаємодії з програматором;
редактор вихідного коду з підсвічуванням синтаксису;
термінал.
Вихідними файлами CodeVisionAVR є:
HEX, BIN або ROM-файл для завантаження в мікроконтроллер допомогою програматора;
COFF - файл, що містить інформацію для відладчика;
OBJ - файл;
CodeVisionAVR є комерційним програмним забезпеченням.
Існує безкоштовна ознайомча версія з обмеженням ряду можливостей, зокрема, розмір програмного коду обмежений 4-ма кілобайтами і не включений ряд бібліотек.
Станом на березень 2012 року останньої є версія 2.05.7a.
Компілятор Сі, що входить до складу CodeVisionAVR, має деякі відмінності від AVR-GCC (WinAVR), у тому числі власний синтаксис, набір підтримуваних серій мікроконтролерів (останні версії підтримують в тому числі серію ATXMega), а також генерує відрізняється за швидкодією вихідний код.
6. ПРОТОКОЛ UART
Універсальний асинхронний приймач (УАПП, англ. Universal Asynchronous Receiver-Transmitter (UART)) - вузол обчислювальних пристроїв, призначений для зв'язку з іншими цифровими пристроями. Перетворює заданий набір даних в послідовний вид так щоб було можливо передати їх по однопровідній цифрової лінії іншому аналогічному пристрою. Метод перетворення добре стандартизований і широко застосовувався в комп'ютерній техніці.
Являє собою логічну схему, з одного боку підключену до шини обчислювального пристрою а з іншого має два або більше висновків для зовнішнього з'єднання.
UART може являти собою окрему мікросхему або бути частиною великої інтегральної схеми. Використовується для передачі даних через послідовний порт комп'ютера, часто вбудовується в мікроконтролери. Метод передачі(рис.10):
Рис.10 Протокол обміну
Фізичний рівень.
Логічна схема UART має входи-виходи з логічними рівнями, відповідними напівпровідникової технології схеми: КМОП, ТТЛ і т.д. Такий фізичний рівень може бути використаний в межах одного пристрою, однак непридатний для комутованих довгих сполук через низьку захищеності від електричного руйнування і завадостійкості. Для таких випадків були розроблені спеціальні фізичні рівні, такі, як струмова петля, RS-232, RS-485, LIN і тому подібні.
Специфічним різновидом фізичного рівня асинхронного інтерфейсу є фізичний рівень IrDA.
Існують фізичні рівні UART для складних середовищ. У певному сенсі стандартний комп'ютерний телефонний модем також можна назвати специфічним фізичним рівнем асинхронного інтерфейсу. Існують спеціальні мікросхеми дротових модемів, зроблених спеціально як фізичний рівень асинхронного інтерфейсу (тобто протокольно прозорі). Випускається також радіоканальний фізичний рівень у вигляді модулів радіоприймачів і радіопередавачів.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ТА ЛІТЕРАТУРИ.
1. Шило В.Л. Популярньые цифровьые микросхемьы: Справочник.- М.: Радио и связь, 1987.
2. Галкин В. И. Промышленная злектроника: Учебное пособие.- Минск: Высшая школа, 1989.-336с;
3.Зубчук В.И. и др. Справочник по цифровой схемотехнике.- К.: Техника, 1990.
4.Скражепа В.А. Злектроника и микросхемотехника. Часть первая.- К.:Рад. Школа, 1991.
5. Гутников В.С. Интегральная злектроника в измерительных устройствах. Л.: Знергия, 1980.
6. Радіотехніка: Енциклопедичний навчальний довідник; Навч. Посібник. За ред. Ю.Л. Мазора, Є. А. Мачуського, В.І. Правди. - К.: Вища шк., 1999. - 838 с.
7. Цифровая и вичислительная техника. Под ред. Е.В Евриинова. - М.: Радио й связь, 1998. - 658 с.
8. Романичева Е.Т., Соколова Т.Ю., Шандурина Г.Ф. Инженерная и ком'ютерная графика. -2-е изд., перераб. — М.: ДМК Пресе, 2001. - 592 с.
9.СТП 02070855-03-99.Стандарт підприємства. Курсовий і дипломний проекти. Вимоги до змісту та оформлення.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора