Поделки с микроконтроллерами avr: примеры решений

Поделки с микроконтроллерами avr: примеры решений

Очень маленькое, но очень полезное устройство.

Автор: ELcat
Опубликовано 31.08.2012
Создано при помощи КотоРед.

Здравствуй, дорогой Кот! Позволь поздравить тебя с Днём рождения и от всей души пожелать рабочего вдохновения, творческих успехов ну и чтоб, как говорится, «всё Коту было Масленица»! А также преподнести тебе очень маленький скромный подарочек. Ой, а где же он? В кармане затерялся? Мяу-миу-рауж… О! Вот же он, «МИРАЖ».

Надеюсь, он тебе понравится и станет твоим верным спутником.

Каждый день мы куда-то торопимся, не успеваем, опаздываем. К сегодняшнему дню человечество изобрело массу всевозможных хронометров. От примитивных песочных и солнечных часов, до сложнейших, основанных на процессах квантовых переходов элементарных частиц, сверхточных атомных. Человечество даже научилось «из времени делать деньги», но, к сожалению, так и не освоило обратный процесс. Одним словом время – это то, чего нам всегда критически не хватает. И особенно для того, чтобы просто, никуда не спеша, свернуться калачиком и от всей души «придавить хорька». Конечно же, данный прибор не «растянет» вам время, но поможет его подсчитать, а значит экономно и с умом его использовать, с пользой для себя и окружающих.

Итак, что же за хронометр сегодня у нас? Идея систем отображения с механической развёрткой, отнюдь, не нова. Данные часы были разработаны чуть больше полугода назад, когда один из приднестровских котов опубликовал здесь свою статью с подобным прибором. Целью моей разработки было создать некое совершенное во всех отношениях устройство подсчёта времени, основанное на подобных принципах, но лишённое всех недостатков модели приднестровского товарища. Во избежание «переноса недостатков» как принципиальная схема, так и программный код разрабатывались с нуля. Да и не было желания «ковыряться» в чужом коде, хотелось разработать что-то своё, новое и совершенно отличное. Так, после двух месяцев творческих поисков и двух неудачных образцов появился «МИРАЖ». Уникальность данного устройства счёта времени заключается в его неимоверной простоте, дешевизне и столь модных сегодня минималистических тенденциях. Как говорят: «Всё гениальное должно быть просто!». Но, не смотря на это, данный хронометр умеет считать секунды, минуты, часы, числа, месяцы, годы, вычисляет дни недели по дате и добавляет по дню в високосные годы. Кроме того этот «малыш» довольно точен и экономичен. За полгода его работы уход времени составил не более двух минут, а элемент питания до сих пор не требует замены.


Из чего же он состоит? «Сердцем» устройства является излюбленный посетителями данного сайта 8-ми битный Flash микроконтроллер фирмы Atmel – ATmega8. Секрет сверхнизкого энергопотребления устройства заключается в том, что большую часть времени МК, как и положено всем порядочным котам, «дрыхнет»! Причём столь глубоко, что его ток потребления составляет при этом немногим более 8мкА! «А кто же тогда время считает?» – спросите вы. А всё дело в том, что в его составе имеется хитрый таймер-счётчик TC2, имеющий в своём составе независимый генератор тактовых импульсов с предделителем и возможностью подключения внешнего кварцевого резонатора. Вот он-то как раз и считает генерируемые генератором импульсы с частотой 32 786Гц, которая задаётся внешним опорным «часовым кварцем». Один раз в секунду происходит переполнение таймера и по данному событию он формирует сигнал прерывания, способный «разбудить» вычислительное ядро микроконтроллера. При пробуждении запускается внутренний калиброванный RC-осциллятор с делителем на 8, от которого и происходит тактирование ядра частотой порядка 1,2 МГц. При этом ток потребления скачком возрастает до полутора миллиампер. Ядро производит математические действия и снова уходит в спящий режим. Переполнение таймера – не единственное условие для пробуждения МК. Это также происходит и по нажатию кнопки «Wake». При этом МК в течение 5 секунд не уходит в спящий режим, ожидая действий пользователя, и выполняя алгоритмы пользовательского интерфейса. Если по истечению 5 секунд никаких действий не последует, МК снова уйдёт в режим сна.

Как пользоваться данным устройством? Элементарно! Держите устройство в руке горизонтально батареей к себе. Кратковременно нажмите кнопку «Wake» и начните совершать взмахи влево-вправо с частотой от 3 до 5 взмахов в секунду. Перед вами появится «виртуальное табло» с отображением текущего времени.

Ещё одно кратковременное нажатие, и на «табло» появится текущая дата.

И, наконец, эмблемка «МИРАЖ».

Для установки времени необходимо в режиме отображения времени нажать и удерживать не менее 2 секунд кнопку «Wake» до засвечивания нижнего светодиода. При взмахах появится:

Каждое кратковременное нажатие будет увеличивать отображаемый параметр на единицу. Ещё одно нажатие с удерживанием переключит в режим установки минут:

Отображаемый параметр изменяется аналогично. Следующее нажатие с удержанием сохранит установленное время и переключит в режим отображения времени. Если вы не желаете сохранять установленное время – просто не производите с устройством никаких действий в течение промежутка времени длительностью не менее пяти секунд. Устройство без сохранения перейдёт в спящий режим.

Аналогично устанавливается и дата. Необходимо перейти в режим отображения даты, далее нажатием с удержанием войти в режим установки даты. Далее производятся действия, аналогичные описанным выше как и при установке времени:

Ну чтож, без внимания остался лишь самый загадочный элемент устройства – это «датчик взмахов». Для удобства назовём его «акселерометр», хотя это и не совсем корректно.

Данный компонент изготавливается вручную. Для этого вам понадобятся напильник, паяльник, шило, кусачки-бокорезы ну и, конечно же, пара не очень кривых рук. За основу корпуса берётся планка штыревая типа PLD-80. От неё очень аккуратно откусываются 2 отрезка по 8 штырей. Все штыри вынимаются. В результате получается 16 штырей и 2 пластиковые детали. Далее 4 штыря изгибаются под прямым углом с отступом около 2мм от края и вставляются в одну из пластиковых деталей со стороны без углубления (см. фото).

Из тонкой медной жести вырезается маленький прямоугольник, прокалывается шилом в двух точках так, чтобы при помощи полученных отверстий надеть его на одну из пар штырей. Надевается до упора, вдавливается, облуживается и припаивается к штырям.

Сам чувствительный элемент «акселерометра» представляет собой грузик-контакт удерживаемый пружинкой. Под действием сил, вызванных ускоренем, он должен свободно двигаться между двух штырей-контактов и быть подпружиненным к контакту, расположенному по направлению взмаха, то есть влево, если представить плату в руке (на фотографии нижний справа).

В качестве грузика используется кусочек медной или латунной проволоки сечением около 1,5мм с золотым или серебряным покрытием – идеально подходят кусочки контактов некоторых старых «совковых» разъёмов. В качестве пружинки применена струнка, выпаянная из оптической головки лазерного CD/DVD привода. На таких струнках подвешиваются подвижные пластиковые рамки с обмотками и микролинзами. Пружинка должна иметь 1-1,5 витка (подбирается экспериментально), навивается на оправке диаметром около 1мм (вывод какого-нибудь выводного элемента с соответствующим сечением). Одним кончиком пружинка припаивается к грузику, на другом формируется «петелька», которая припаивается к медному прямоугольнику. Далее на штыри надевается вторая пластиковая деталь углублением вниз, образуя таким образом «крышечку коробочки» со всей «механикой» внутри. Далее «крышечку» необходимо снять, аккуратно подгибая пружинку тонким пинцетом, необходимо добиться, чтобы груз не касался верхней или нижней стенки коробочки, а был слегка прижат к левому контакту («крышечка» для проверки периодически устанавливается на место). Таким образом в собранной конструкции при взмахах грузик будет ударяться только о боковые штыри-контакты.

После регулировки и сборки верхние выступы штырей обкусываются кусачками и стачиваются напильником. Далее акселерометр ставится всеми четырьмя контактами на напильник и производится стачивание контактов до толщины не более 0,3-0,5мм, после чего он готов к пайке на плату. После пайки акселерометр необходимо самым тщательным образом промыть средством для удаления флюса и грязи. При определённой сноровке пластиковые детали корпуса также можно очень сильно утонить, получив акселерометр почти крохотных размеров.

Жёсткость пружинки и сила прижима грузика окончательно доводятся после сборки и прошивки устройства по корректности развёртки изображения. При очень мягкой пружинке левая или правая сторона растра «сминается», при слишком жёсткой акселерометр перестаёт реагировать на взмахи, растр появляется не при каждом взмахе или не появляется вообще.

Номинал резисторов R1-R8 выбирается в соответствии цвета устанавливаемых светодиодов (точнее от заявленного напряжения их переходов). Для синих, белых, и ultra bright зелёных – 8-16 Ом, для красных, жёлтых и зелёных обычных – порядка 47-56Ом. Также хочу обратить ваше особое внимание на то, что микроконтроллер ATmega8A-AU по ряду его архитектурных особенностей в данной конструкции не применим. Устройство будет корректно работать только с МК ATmega8-16AU и ATmega8L-8AU.

Также напомню об обязательном соблюдении правил антистатической безопасности при работе с микроэлектроникой. После сборки и монтажа не забывайте тщательно мыть платы специализированными средствами для удаления флюса и грязи. Перед включением проверьте плату на наличие непропаев, обрывов и закороток. Готовую плату можно покрыть лаком, например «Цапонлак» или «Plastik». Следите, чтобы остатки паяльного материала и лак не попали в акселерометр.

Всем желаю удачи, хорошего настроения и побольше свободного времени!

Фузы, прошивка и плата(SL5.0) находятся в архиве.

ПРОСТОЙ РОБОТ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ (Часть 1)

Простого робота на микроконтроллере можно собрать на основе драйвера управления двигателями и непосредственно самого микроконтроллера.

В качестве драйвера двигателей используем микросхему L293D, входы которой подсоединим к выводам микроконтроллера так, как показано на схеме. В данном примере будет рассмотрен микроконтроллер ATmega8, хотя можно использовать и другой микроконтроллер (например, ATtiny26 или какой-либо микроконтроллер из семейства Mega).

Комментарий к схеме робота


Из бесед Бибота и Бобота

Дорогой Бобот, на некоторых других схемах я встречал дополнительные элементы, например резистор, подтягивающий вывод RESET к питанию, или конденсатор, шунтирующий RESET на “землю”.
Так ли они необходимы?

Это очень хороший вопрос, старина Бибот. Внешний pull-up резистор, о котором ты говоришь, подключают к выводу RESET для предотвращения случайного сброса микроконтроллера при просадках питания, а конденсатор – для дополнительной защиты линии RESET от внешних помех. В приводимой схеме их нет по следующей причине: микроконтроллеры AVR второго поколения уже имеют для линии RESET встроенный подтягивающий резистор, номинал которого калибруется на заводе Atmel таким образом, чтобы обеспечить максимально устойчивую работу чипа без использования внешнего подтягивающего резистора [1]. А если ты заглянешь в атмеловский апноут “AVR042: AVR Hardware Design Consideration” (PDF), то об упомянутом тобой конденсаторе сможешь прочитать следующее: “Это непосредственно не требуется с тех пор, как AVR имеют low-pass фильтр, чтобы устранить пики и шум, которые могли бы вызвать сброс”.

Представленная схема максимально упрощена и является самым простым примером для первых опытов по построению робота на микроконтроллере. А для того чтобы уберечь микроконтроллер от возможных просадок питания в схему, как ты можешь видеть, введен конденсатор номиналом 1000 мкф, который играет роль накопителя энергии и обеспечивает нормальное функционирование микроконтроллера. Стоит также добавить, что роботы, построенные в точном соответствии со схемами, приводимыми в курсе “Шаг за шагом”, при всей своей простоте являлись неоднократными участниками и победителями соревнований Российской олимпиады роботов, Открытого робототехнического турнира на Кубок политехнического музея, Всероссийского робототехнического фестиваля, соревнований Фестиваля науки в Москве.

А что мне добавить в схему в первую очередь, если я захочу сделать ее более защищенной?

Начни с цепи сброса, о которой мы только что говорили. Подключи внешний подтягивающий резистор номиналом от 4,7 до 10 кОм так, как показано на следующем рисунке, и подключи вывод “аналогового” питания AVCC. Схема при этом усложнится не намного.

Кроме того, чтобы избежать проблем с наводками от работающих электродвигателей, подсоедини непосредственно к каждому из них керамический конденсатор номиналом 0,1 мкф.

А каким образом я должен подключить микроконтроллер, чтобы быть абсолютно уверенным в своем устройстве?

Абсолютно уверенным быть ни в чем нельзя (Бобот с сожалением посмотрел на свою беспричинно погасшую трубку). Но вот обеспечить некоторые меры, чтобы работа устройства была приближена к уровню стабильности промышленной автоматики, вполене можно. Об этом см. подробнее в статье “Подключение AVR: стабилизация работы микроконтроллера”.


На схеме робота входы драйвера двигателей L293D подключены к выводам порта C микроконтроллера ATmega8, но их можно подключить к любому из портов микроконтроллера (при этом будет необходимо внести изменения в программную часть, указав порт и непосредственно его выводы в соответствующих строках программы, приводимой ниже).

Электролитический конденсатор C3 (1000 мкф, 10-25 в.) необходим для того, чтобы сгладить броски по питанию, вызванные работой моторов. Этот конденсатор очень важен. Именно он дает возможность работать схеме с необходимым уровнем стабильности. Вместо одного конденсатора можно использовать два. Номинал каждого из них в этом случае может быть около 470 мкф. При этом один из конденсаторов устанавливают в непосредственной близости от выводов питания микроконтроллера, а второй – рядом с выводом Vs микросхемы драйвера моторов L293D. Обеспечение стабилизации питания – один из важнейших аспектов проектирования устройств на микроконтроллерах.

Для того чтобы еще больше стабилизировать работу микроконтроллера, хорошим решением может служить керамический конденсатор емкостью около 0,1 мкф, подсоединенный между выводами питания VCC, GND (ножки 7 и 8) и располагающийся в непосредственной близости от них (на схеме не указан).

Механическая схема рассматриваемого робота должна быть собрана по “танковому” принципу: левый мотор передает движение на левое колесо, правый – на правое. По-другому такая механическая схема называется схемой с двумя ведущими колесами.


Для того чтобы собранный робот “ожил”, напишем для него программу. Откомпилируем ее и загрузим в микроконтроллер. (Как это сделать, см. в статьях: Makefile и компиляция программы; Программатор AVR. AVRDUDE. USB-программатор USBasp; Первый проект на микроконтроллере AVR.)

Отсоединив программатор, проверим направление вращения колес робота. Если моторы вращают колеса в противоположные стороны, поменяйте местами их выводы.

Следующим шагом будет создание программы, реализующей поворот на необходимый угол остановкой одного из моторов.

Изменяя время задержки, попробуйте добиться поворота на прямой угол так, чтобы траектория движения робота напоминала квадрат.

Для более быстрого разворота робота можно использовать реверс (вращение в противоположную сторону) одного из моторов. Написание такой программы будет хорошим практикумом для самостоятельного программирования движения робота.

Искусство роботов

Ежегодно проводимая Международная художественная выставка робототехнического искусства ArtBots: “Шоу талантов роботов” собирает тысячи посетителей.
Самая первая выставка ArtBots прошла еще в мае 2002 года в Бруклинском институте. А уже в июле 2003 года работу выставки освещали самые престижные газеты и журналы.
“Каждый год мы публикуем открытое приглашение для художников со всего мира принять участие в нашей выставке. Никаких формальных требований не существует: если Вы считаете, что это робот, и если Вы считаете, что это искусство, то можете смело отправлять заявку”.

Хотя получившийся робот достаточно прост, с ним можно провести ряд интереснейших экспериментов, среди которых могут быть опыты по созданию рисующего робота и робота-танцора.

Для того чтобы сделать первого из них, достаточно укрепить на шасси робота цветной маркер, касающийся поверхности, по которой движется робот, и поставить робота на лист ватмана. Циклоидные рисунки такого арт-робота будут зависеть от написанной вами программы и, конечно же, вашей фантазии.

Если последовательно использовать на одном листе несколько толстых цветных маркеров разных цветов, под каждый из которых будет написана специальная программа, можно получить настоящие шедевры абстрактного искусства. Такие произведения робототехнического искусства сегодня экспонируются даже в престижных галереях.

Интересные результаты можно получить, используя маркеры и фломастеры разных типов, толщины и фактуры. Красиво выглядит фактурная прерывистая линия, оставляемая мягким толстым стеклографом. А самые необычные результаты дают подогреваемые восковые палочки для рисования. Устройство подогрева легко сделать из небольшого кусочка нихромовой проволоки и стеклянной трубки. (Батареи питания робота при этом быстро садятся.)

Как выглядит рисующий робот в работе, вы можете посмотреть на видеоролике в режиме он-лайн или скачать видеофайл.

Это оригинальная статья myROBOT.ru
Постоянный адрес статьи: http://myrobot.ru/stepbystep/r_firstbot1.php

Файлы:

Описание микросхемы управления двигателем L293D (англ.).
L293D.pdf

Описание микроконтроллера ATmega8 (англ.).
ATmega8.pdf

Виды и устройство микроконтроллеров AVR

AVR – это название популярного семейства микроконтроллеров, которое выпускает компания Atmel. Кроме АВР под этим брендом выпускаются микроконтроллеры и других архитектур, например, ARM и i8051.

Какими бывают AVR микроконтроллеры?

Существует три вида микроконтроллеров:

Самым популярным уже более десятка лет является именно 8-битное семейство микроконтроллеров. Многие радиолюбители начинали изучать микроконтроллеры с него. Почти все они познавали мир программируемых контроллеров делая свои простые поделки, вроде светодиодных мигалок, термометров, часов, а также простой автоматики, типа управления освещением и нагревательными приборами.

Микроконтроллеры AVR 8-bit в свою очередь делятся на два популярных семейства:

Attiny – из названия видно, что младшее (tiny – юный, молодой, младший), в основном имеют от 8 пинов и более. Объём их памяти и функционал обычно скромнее, чем в следующем;

Atmega – более продвинутые микроконтроллеры, имеют большее количество памяти, выводов и различных функциональных узлов;

Самым мощным подсемейством микроконтроллеров является xMega – эти микроконтроллеры выпускаются в корпусах с огромным количеством пинов, от 44 до 100. Столько необходимо для проектов с большим количеством датчиков и исполнительных механизмов. Кроме того, увеличенный объем памяти и скорость работы позволяют получить высокое быстродействие.

Расшифровка: Пин (англ. pin – иголка, булавка) – это вывод микроконтроллера или как говорят в народе – ножка. Отсюда же слово «распиновка» – т.е. информация о назначении каждой из ножек.

Для чего нужны и на что способны микроконтроллеры?

Микроконтроллеры применяются почти везде! Практически каждое устройство в 21 веке работает на микроконтроллере: измерительные приборы, инструменты, бытовая техника, часы, игрушки, музыкальные шкатулки и открытки, а также многое другое; одно лишь перечисление займет несколько страниц текста.

Разработчик может использовать аналоговый сигнал подовая его на вход микроконтроллера и манипулировать с данными о его значении. Эту работу выполняет аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Данная функция позволяет общаться пользователю с микроконтроллером, а также воспринимать различные параметры окружающего мира с помощью датчиков.

В распространенных AVR-микроконтроллерах, например, Atmega328, который на 2017 году является сердцем многих плат Arduino, но о них позже. Используется 8 канальный АЦП, с разрядностью 10 бит. Это значит вы сможете считать значение с 8 аналоговых датчиков. А к цифровым выводам подключаются цифровые датчики, что может быть очевидным. Однако цифровой сигнал может являться только 1 (единицей) или 0 (нулем), в то время как аналоговый может принимать бесконечное множество значений.

Пояснение:

Разрядность – это величина, которая характеризует качество, точность и чувствительность аналогового входа. Звучит не совсем понятно. Немного практики: 10 битный АЦП, записать аналоговую информацию с порта в 10 битах памяти, иначе говоря плавно изменяющийся цифровой сигнал микроконтроллером распознается как числовое значение от 0 до 1024.

12 битный АЦП видит тот же сигнал, но с более высокой точностью – в виде от 0 до 4096, а это значит, что измеренные значения входного сигнала будут в 4 раза точнее. Чтобы понять откуда взялись 1024 и 4096, просто возведите 2 в степени равную разрядности АЦП (2 в степени 10, для 10 разрядного и т.д.)

Чтобы управлять мощностью нагрузки к вашему распоряжению есть ШИМ-каналы, их можно задействовать, например, для регулировки яркости, температуры, или оборотов двигателя. В том же 328 контроллере их 6.

В общем структура AVR микроконтроллера изображена на схеме:

Все узлы подписаны, но всё же некоторые названия могут быть не столь очевидными. Давайте рассмотрим их обозначения.

АЛУ – арифметико-логическое устройство. Нужно для выполнения вычислении.

Регистры общего назначения (РОН) – регистры которые могут принимать данные и хранить их в то время пока микроконтроллер подключен к питанию, после перезагрузки стираются. Служат как временные ячейки для операций с данными.

Прерывания – что-то вроде события которое возникает по внутренним или внешним воздействиям на микроконтроллер – переполнение таймера, внешнее прерывание с пина МК и т.д.

JTAG – интерфейс для внутрисхемного программирования без снятия микроконтроллера с платы.

Flash, ОЗУ, EEPROM – виды памяти – программ, временных рабочих данных, долгосрочного хранения независимая от подачи питания к микроконтроллеру соответственно порядку в названиях.

Таймеры и счетчики – важнейшие узлы в микроконтроллере, в некоторых моделях их количество может быть до десятка. Нужны для того, чтобы отчитывать количество тактов, соответственно временные отрезки, а счетчики увеличивают свое значение по какому-либо из событий. Их работа и её режим зависят от программы, однако выполняются эти действия аппаратно, т.е. параллельно основному тексту программы, могут вызвать прерывание (по переполнению таймера, как вариант) на любом этапе выполнения кода, на любой его строке.

A/D (Analog/Digital) – АЦП, его назначение мы уже описали ранее.

WatchDogTime (Сторожевой таймер) – независимый от микроконтроллера и даже его тактового генератора RC-генератор, который отсчитывает определенный промежуток времени и формирует сигнал сброса МК, если тот работал, и пробуждения – если тот был в режиме сна (энергосбережния). Его работу можно запретить, установив бит WDTE в 0.

Выходы микроконтроллера довольно слабые, имеется в виду то, что ток через них обычно до 20-40 миллиампер, чего хватит для розжига светодиода и LED-индикаторов. Для более мощной нагрузки – необходимы усилители тока или напряжения, например, те же транзисторы.

Что нужно чтобы начать изучение микроконтроллеров?

Для начала нужно приобрести сам микроконтроллер. В роли первого микроконтроллера может быть любой Attiny2313, Attiny85, Atmega328 и другие. Лучше выбирать ту модель, которая описана в уроках, по которым вы будете заниматься.

Следующее что Вам нужно – программатор. Он нужен для загрузки прошивки в память МК, самым дешевым и популярным считается USBASP.

Немногим дороже, но не менее распространенный программатор AVRISP MKII, который можно сделать своими руками – из обычной платы Arduino

Другой вариант – прошивать их через USB-UART переходник, который обычно делается на одном из преобразователей: FT232RL, CH340, PL2303 и CP2102.

В некоторых случаях для такого преобразователя используют микроконтроллеры AVR с аппаратной поддержкой USB, таких моделей не слишком много. Вот некоторые:

Одно лишь «но» – в память микроконтроллера предварительно нужно загрузить UART бутлоадер. Разумеется, для этого все равно нужен программатор для AVR-микроконтроллеров.

Интересно: Bootloader – это обычная программа для микроконтроллера, только с необычной задачей – после его запуска (подключения к питания) он ожидает какое-то время, что в него могут загрузить прошивку. Преимуществом такого метода – можно прошить любым USB-UART переходником, а они очень дешевы. Недостаток – долго загружается прошивка.

Для работы UART (RS-232) интерфейса в микроконтроллерах AVR выделен целый регистр UDR (UART data register). UCSRA (настройки битов приемопередатчика RX, TX), UCSRB и UCSRС – набор регистров отвечающие за настройки интерфейса в целом.

В чем можно писать программы?

Кроме программатора для написания и загрузки программы нужно IDE – среда для разработки. Можно конечно же писать код в блокноте, пропускать через компиляторы и т.д. Зачем это нужно, когда есть отличные готовые варианты. Пожалуй, один из наиболее сильных – это IAR, однако он платный.

Официальным IDE от Atmel является AVR Studio, которая на 6 версии была переименована в Atmel studio. Она поддерживает все микроконтроллеры AVR (8, 32, xMega), автоматически определяет команды и помогает ввести, подсвечивает правильный синтаксис и многое другое. С её же помощью можно прошивать МК.

Наиболее распространённым является – C AVR, поэтому найдите самоучитель по нему, есть масса русскоязычных вариантов, а один из них – Хартов В.Я. «Микроконтроллеры AVR. Практикум для начинающих».

Смотрите также подробные обучающие видеокурсы по программированию микроконтроллеров для начинающих Максима Селиванова: Программирование и создание устройств на микроконтроллерах AVR.

Самый простой способ изучить AVR

Купите или сделайте своими руками плату Arduino. Проект ардуино разработан специально для учебных целей. Он насчитывает десятки плат различных формами и количеством контактов. Самое главное в ардуино – это то что вы покупаете не просто микроконтроллера, а полноценную отладочную плату, распаянную на качественной текстолитовой печатной плате, покрытой маской и смонтированными SMD компонентами.

Самые распространенные – это Arduino Nano и Arduino UNO, они по сути своей идентичны, разве что «Нано» меньше примерно в 3 раза чем «Уно».

Несколько фактов:

Ардуино может программироваться стандартным языком – «C AVR»;

своим собственным – wiring;

стандартная среда для разработки – Arduino IDE;

для соединения с компьютером достаточно лишь подключить USB шнур к гнезду micro-USB на плате ардуино нано, установить драйвера (скорее всего это произойдет автоматически, кроме случаев, когда преобразователь на CH340, у меня на Win 8.1 драйвера не стали, пришлось скачивать, но это не заняло много времени.) после чего можно заливать ваши «скетчи»;

«Скетчи» – это название программ для ардуино.

Выводы

Микроконтроллеры станут отличным подспорьем в вашей радиолюбительской практике, что позволит вам открыть для себя мир цифровой электроники, конструировать свои измерительные приборы и средства бытовой автоматики.

Поделитесь этой статьей с друзьями:

Вступайте в наши группы в социальных сетях:

Communities › Электронные Поделки › Blog › Емкостный сенсор на микроконтроллерах AVR и задержка итерациями. Примеры на Attiny13

Приветствую, любитель микроконтроллеров!

Вступление
Я продолжаю воплощать в жизнь свой первый, когда-то заброшенный, проект на микроконтроллере — лампу настроения. И, как и обещал в прошлый раз, по ходу разработки пишу небольшие заметки для начинающих. В этот раз рассмотрим как реализуется емкостный сенсор и задержки тех или иных операций итерациями основного цикла. Что касается самого проекта, могу сказать, что на данный момент написана полностью рабочая прошивка. Остается дело за схемой, печаткой и тестированием в нормальном железе. Затем выложу все на ваш суд.

Сенсорная кнопка
Принцип сенсорной кнопки прост. Берем небольшую площадку не важно какой формы, я взял кусок фольгированного текстолита (далее — кнопка). Подпаиваем к ней резистор большого номинала, порядка 1 МОм. И подключаем кнопку через этот резистор к питанию. Подпаиваем к кнопке провод, который соединит кнопку с ножкой микроконтроллера (далее — МК). Площадку изолируем тонким изолятором, хотя и без него будет работать. Площадка кнопки имеет определенную емкость, которая увеличивается, когда на ней находится палец человека.

Алгоритм работы следующий:
1. Переводим ногу МК в режим выхода.
2. Подаем низкий уровень, чтобы разрядить емкость кнопки.
3. Переводим ногу МК в режим входа и ждем когда емкость кнопки зарядится через резистор 1 МОм и на входе появится верхний уровень. Ожидание производится в цикле, в котором инкрементируется счетчик.
4. Сенсор зарядился — по значению счетчика можно судить о состоянии сенсора.

Обратите внимание, что подсчет итераций идет в атомарном блоке. Это значит, что в это время не будут срабатывать прерывания и не собьют нам время заряда сенсора.

Теперь для использования нашего алгоритма нам необходимо определить порог срабатывания кнопки. Для этого при инициализации мы выполняем калибровку. И берем в качестве порогового — значение на четверть большее, чем возвращается при свободном сенсоре.

Я проверял, на пустом сенсоре функция у меня возвращает стабильно 15. А когда кладешь на сенсор палец — около 30. Значит порог у нас будет где-то 15 + 15/4 = 18.

Ну а далее, в основном цикле программы нам остается проверять состояние сенсора и сравнивать его с пороговым значением. Если превысило — кнопка нажата, нужно отреагировать.

При необходимости, нужно в блок обработки нажатия добавить задержку, чтобы обработка не срабатывала несколько раз подряд.

Я, в течении нескольких дней, пользовался кнопкой, пока отлаживал прошивку для лампы — сенсор срабатывает четко!

Задержка итерациями основного цикла
Иногда в основном цикле требуется периодически производить какие-то действия с большой задержкой. Скажем 2 секунды. Однако, просто “спать” при этом нельзя, потому что можно проворонить, скажем, нажатие на сенсорную кнопку или другое событие. В этом случае есть простой выход. Берем счетчик, выставляем его в некоторое значение и каждую итерацию основного цикла декрементируем. Как только счетчик стал равен нулю — наша задержка истекла и пришло время для нашего действия. В основном цикле можно добавить минимальную задержку, которая не сделает появление ожидаемого события критическим.

Таким образом, с помощью счетчиков легко организовать различные задержки в основном цикле программы, не проворонив при этом критических событий и не расходуя драгоценные байты на дорогостоящие функции delay.

Результат
Дабы разбавить сухой текст, я хочу показать результат сегодняшнего урока наглядно. Т.к. я делаю лампу настроения, то я использовал RGB-светодиод. В основном цикле будем менять 7 цветов радуги + розовый по кругу. А при нажатии на сенсорную кнопку будем просто моргать белым цветом. Микроконтроллер будет работать на частоте 9.6 МГц, для этого достаточно от фьюзов по умолчанию убрать делитель на 8 (сделать CKDIV8 = 1). Фьюз байты удобно рассчитывать вот этим калькулятором.

Задержка между сменами цветов реализована циклами. Регулировка яркости светодиода реализована с помощью бинарной модуляции, о которой и подробно писал в прошлый раз.

Схема для модуляции в протеусе получилась немного отличающейся от реальной картины: пришлось реализовать емкостный сенсор на двух конденсаторах и переключателе. Питание 5В для МК на схеме отсутствует, но оно необходимо!

Смотрим результат на видео

Исходный код, схему, модель в протеусе можете скачать в архиве.

В преддверии Нового года, желаю вам довести все ваши проекты до конца!

Источники:

http://myrobot.ru/stepbystep/r_firstbot1.php

http://electrik.info/main/praktika/1333-ustroystvo-mikrokontrollerov-avr.html

http://www.drive2.com/c/2598725/

http://2shemi.ru/digispark-attiny85-shema-podklyucheniya-modulya-proshivka-i-ispytanie/

Ссылка на основную публикацию