Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Описание лабораторного макета №2
Схема лабораторного макета приведена на рис.1. Макет состоит из микроконтроллера AVR ATmega8535 и подключенных к нему устройств ввода/вывода, датчиков и портов для связи с ПК. В макет входят следующие элементы:
Рисунок 1. Схема лабораторного макета
ATmega8535 – 8битный микроконтроллер архитектуры AVR с RISC системой команд, обладающий 8К слов флэш-памяти программ, 512 байт EEPROM и 512 байт SRAM. Встроенная периферия включает 4 8-разрядных порта ввода/вывода, 3 таймера-счетчика с режимами сравнения, захвата и широтно-импульсной модуляции, 8-канальный 10-разрядный АЦП, блоки приемопередатчиков USART и SPI, компаратор напряжений, сторожевой таймер и т.д. Полное описание архитектуры и принципов работы МК дано в [1, 2].
Макет питается от источника стабилизированного напряжения +5 В. Тактовая частота МК задается встроенным тактовым генератором с регулируемой частотой, по умолчанию равной 1 МГц. Также возможно тактирование от внешнего кварцевого резонатора, подключенного к выводам XTAL1 и XTAL2. Программирование МК осуществляется программатором AVRISP mkll по интерфейсу USB.
1. Входные устройства
1. Датчики
а) Цифровой датчик температуры. Цифровой термометр DS18B20 позволяет считывать температуру с разрешением до 12 разрядов и кроме непосредственно датчика температуры содержит встроенное ПЗУ, ОЗУ, CRC-генератор и триггеры высокой и низкой температуры (см. рис.2).
Рисунок 2. Блок-схема цифрового термометра DS18B20
Информация передается из/в DS18B20 по однопроводному интерфейсу, подключенному к линии порта PC2 МК. Протокол доступа через однопроводный порт следующий:
Более подробно об организации, протоколе доступа и формате команд цифрового термометра DS18B20 см. [3, 4].
б) Аналоговый датчик влажности. Датчик HIH-4010 преобразует значение относительной влажности в выходное напряжение. Типичная характеристика преобразования при напряжении питания 5 В и температуре 25 °C приведена на рис. 3 [5]. Выход напряжения датчика влажности подключен к линии МК PA2 (ADC2).
Рисунок 3. Характеристика преобразования датчика влажности HIH-4010.
в) Аналоговый датчик давления. Датчик MPX4115 преобразует значение атмосферного давления в выходное напряжение. Характеристика преобразования приведена на рис. 4 [6, 7]. Выход напряжения датчика давления подключен к линии МК PA1 (ADC1).
Рисунок 4. Характеристика преобразования датчика давления MPX4115.
г) Потенциометр. Потенциометр представляет собой резистор с управляемым сопротивлением. В макете потенциометр подключен к линии МК PA0 (ADC0).
д) Цифровой инфракрасный датчик. HCL1395-002PBF - инфракрасный датчик для детектирования отражающих объектов на коротких дистанциях. GaAs ИК-диод и n-p-n фототранзистор смонтированы бок о бок в едином черном пластиковом корпусе, разделенные перегородкой для минимизации взаимных помех. Датчик сконфигурирован таким образом, что катод ИК-диода и эмиттер фототранзистора имеют общий вывод [8].
е) Цифровой датчик угла поворота. Датчик поворота с цифровыми выходами PEC16 подключен через переключатель SW3 к линиям МК PB0 (сигнал А) и PB1 (сигнал В). Датчик выдает два меандра (сигналы А и В) с разными фазами. При вращении по часовой стрелке сигнал А опережает сигнал В по фазе, против часовой – наоборот [9].
ж) Аналоговый фотодатчик. Фототранзистор SDP8406 подключен к линии МК PA3 (ADC3) [10].
2-3. USB порт, COM порт. USB и COM порты для обмена информацией с ПК подключены к линиям МК PD0 (RXD) и PD1 (TXD). Выбор порта осуществляется переключателем SW2.
4. Кнопки. Кнопки без фиксации подключены к линиям МК PD2 и PD3. Кнопки с фиксацией (бездребезговые) подключены к линиям МК PC3 и PC4. При нажатии на кнопку контакт замыкается на шину земли.
5. Клавиатура. Опрос клавиатуры осуществляется следующим образом. На каждую из строк клавиатуры поочередно подается логический «0». На остальные строки подается логическая «1». После этого осуществляется считывание состояний столбцов. Линии столбцов подтянуты через резисторы к напряжению питания, чтобы избежать влияния помех в режиме ожидания нажатия кнопки клавиатуры. В результате, в режиме ожидания с линий столбцов считываются сигналы уровня логической «1».
При нажатии на кнопку клавиатуры с линий столбцов считывается код содержащий логический «0». По положению этого «0» и по положению «0», который подается на строку клавиатуры, определяется положение нажатой клавиши. Код полученной клавиши, состоящий из кода на линиях строк и кода линий столбцов, сохраняется в регистр МК. Далее, этот код можно обрабатывать в зависимости от поставленной задачи.
Рисунок 5. Схема подключения клавиатуры к МК.
2. Выходные устройства
8. Светодиоды. Макет содержит 2 светодиода HL1 и HL2, подключенных к линиям ввода/вывода МК. Катод HL1 подключен к линии порта PB3 непосредственно, а катод HL2 – через переключатель SW4 к линии PD4. Аноды светодиодов подключены к шине питания, поэтому для их зажигания необходимо подать на линию МК логический ноль.
9. Динамик. Пьезокерамический динамик SCS-17 подключен к линии порта PD4 через переключатель SW4. Для генерации звука необходимо подать на линию PD4 сигнал звуковой частоты.
10-11. USB порт, COM порт. USB и COM порты для обмена информацией с ПК подключены к линиям МК PD0 (RXD) и PD1 (TXD). Выбор порта осуществляется переключателем SW2.
12. Семисегментные индикаторы. Макет содержит 4 семисегментных индикатора, подключенных последовательно к линиям МК PC0 и PC1 с помощью сдвиговых регистров. Схема включения изображена на рис.6. Для выдачи на индикатор знака, необходимо последовательно подать 8 бит данных по линии DATA (PC1), снабжая их фронтами стробов CLK (PC0). При этом данные загрузятся в младший сдвиговый регистр D1, а содержавшиеся до этого в регистрах данные сдвигаются влево, содержимое старшего сдвигового регистра D4 теряется.
Каждый бит соответствует одному сегменту индикатора. Зажигание сегментов осуществляется сигналом логического «0». Тушение сегментов осуществляется сигналом логической «1».
Рисунок 6. Принципиальная схема модуля индикаторов
Список литературы