Содержание
Общая часть
1.1 Основные сведения о микроконтроллере;
1.2 Архитектура микроконтроллера;
2 Специальная часть.
2.1 Принцип работы часов на микроконтроллере Atmega 8;
2.2 Программирование микроконтроллера.
Теория надёжности
3.1 Понятие надежности
3.2 Расчет надежности
Заключение.
Список литературы.
Введение
Целью моей курсовой является изучение микроконтроллера ATMEGA 8 и получение следующих целей:
а) Спроектировать принципиальную схему часов на микроконтроллере Atmega 8;
б) Запрограммировать микроконтроллер Atmega 8;
в) Выполнить расчет транзистора;
г) Рассчитать надежность системы.
1 Общая часть
Основные сведения о микроконтроллере
Микропроцессор — процессор (устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде), реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем (в отличие от реализации процессора в виде электрической схемы на элементной базе общего назначения или в виде программной модели). Первые микропроцессоры появились в 1970-х годах и применялись в электронных калькуляторах, в них использовалась двоично-десятичная арифметика 4-битных слов. Вскоре их стали встраивать и в другие устройства, например терминалы, принтеры и различную автоматику. Доступные 8-битные микропроцессоры с 16-битной адресацией позволили в середине 1970-х годов создать первые бытовые микрокомпьютеры.
Микроконтроллер (англ. Micro Controller Unit, MCU) — микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает на одном кристалле функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ и (или) ПЗУ. По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи.
Микроконтроллер ATMega8 (мега8, mega8) от компании AVR выбирают тысячи радиолюбителей и профессионалов по всему миру благодаря идеальному сочетанию цены, функциональности и простоте применения в проектируемых электронных устройствах. Для прошивки микроконтроллера ATMega8 не требуется сложного специализированного оборудования - программаторы для ATMega8 просты в устройстве и могут быть легко куплены в нашем магазине или изготовлены самостоятельно.
¾ Память для программ составляет 8 Кб с возможностью перезаписать 10 000 раз
¾ 512 байт флеш-памяти для хранения переменных (100 000 циклов перезаписи)
¾ 1 Кб ОЗУ и 32 регистра общего назначения
¾ Два 8-разрядных Таймера/Счетчика с раздельным прескалером, режим сравнения
¾ 16-разрядный Таймер/Счетчик с раздельным прескалером, режим сравнения, режим захвата
¾ Таймер реального времени с независимым генератором
¾ канала ШИМ
¾ 6 каналов 10-разрядного АЦП
¾ Двухпроводный последовательный интерфейс
¾ Программируемый последовательный USART
¾ Интерфейс SPI с режимами Master/Slave
¾ Программируемый сторожевой таймер с отдельным независимым генератором
¾ Встроенный аналоговый компаратор
¾ Сброс при включении питания, программируемая защита от провалов питания
¾ Встроенный калиброванный RC-генератор
¾ Обработка внутренних и внешних прерываний
¾ 5 режимов с пониженным энергопотреблением: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, и Standby
¾ Напряжение питания 4.5 - 5.5В
¾ Тактовая частота 0-16 МГц
Рисунок 1- Расположения выводов на ATMEGA8
23 порта ввода/вывода, объединенных в 3 группы:
Порт В (PB0 - РВ7): Два вывода (РВ6 и PB7) используются для подключения кварцевого резонатора. Выводы РВ2 - РВ5 зарезервированы для внутрисхемного программирования. Таким образом, для общего применения остаются порты PB0 и PB1.
Порт С (PC0 - РС6: 7 выводов): Порты PC0 - РС5 можно использовать в качестве аналоговых входов. РС6 обычно используется для сброса.
Порт D (PD0 - PD7: 8 выводов): Эти порты можно использовать для общего применения.
Структура микроконтроллера
Рисунок 2 - Принципиальная схема микроконтроллера Atmega8
Сердцем является микроконтроллер U1 (ATmega8), тактирующийся от внутреннего генератора с частотой 8 МГц. Микросхема часов реального времени U2 (PCF8583) тактируется кварцевым резонатором X1 (32,768 кГц) и связана с микроконтроллером через шину I2C. Конденсатор С4 (4700uF/5V) способен в течении нескольких часов питать микросхему U2 в случае отключения питания. Резисторы R17 (3,3 кОм) и R18 (3,3 кОм) - подтяжка шины I2C к положительному выводу источника питания. Разъем SW используется для подключения четырех кнопок управления работой часов. Транзистор T11 (BC558) с резистором R15 (3,3 кОм) и R16 (3,3 кОм) - для подключения пищалки. Разъемы GpA и GpK обеспечивают связь между контроллером и платой драйвера дисплея. Разъем Prog и резисторы R11 - R14 (330R) - для прошивки микроконтроллера. Стабилизатор напряжения построен на микросхеме U3 (7805) и конденсаторах С1 (220uF) и С2 (47uF). Высоковольтные транзисторы Т1 - Т2 (MPSA42) и резисторы R1 - R10 (33k) управляют работой катодов дисплея.
2. Специальная часть
2.1 Принцип работы часов на микроконтроллере Atmega 8;
При первом включении на дисплее рекламная заставка в течении 1 сек. Потом отображение времени.
Нажатие на SET_TIME переводит индикатор по кругу из основного режима часов (отображение текущего времени):
– режим отображения минут и секунд. Если в этом режиме одновременно нажать на кнопку PLUS и MINUS, то произойдет обнуление секунд.
– установка минут текущего времени;
– установка часов текущего времени;
– символы ALAr. Переход к установке будильника;
– установка минут срабатывания будильника;
– установка часов срабатывания будильника;
– символы A_0n или A_0F активация будильника; Выбор кнопками PLUS/MINUS.
– символ o продолжительность звучания будильника; Пределы установки 1 ÷ 240 сек.
– основной режим часов;
Нажатие на SERVICE переводит индикатор по кругу из основного режима:
– величина ежесуточной коррекции точности хода часов. Символ c и значение коррекции. Пределы установки -25÷25 сек. Выбранная величина будет ежесуточно в 0 часов 0 минут и 30 секунд прибавлена/вычтена из текущего времени;
– символ t. Настройка продолжительности отображения часов;
– символ i. Время отображения символов индикации внутренней температуры (int);
– символ d. установка времени индикации температуры с внутреннего датчика;
– символ o. Время отображения символов индикации внешней температуры (out);
– символ u. установка времени индикации температуры с внешнего датчика;
– символ P. установка времени индикации рекламной заставки.
Пределы установки для времени отображения 0÷60 сек. Если установлен 0, данный параметр на индикатор не выводится. Если все параметры установить в 0 – на индикаторе будут часы.
2.2 Программирование микроконтроллера
Для программирования AVR микроконтроллеров мы будем использовать ранее собранный нами LPT программатор и программу PonyProg2000. Скачаем и установим программу PonyProg2000. Подключим программатор к компьютеру и запустим PonyProg2000, появится окно программы:
Теперь необходимо настроить программу для работы с нашим LPT программатором. Для этого идём во вкладку "Setup" и нажимаем "Interface Setup…".
Появится окно установки настроек:
В нём нам надо установить тип и порт программатора, к которому он подключён, вот так:
После установки настроек нажимаем кнопку "OK". Теперь необходимо откалибровать программу, для этого идем во вкладку "Setup" и нажимаем "Calibration".
Должно появится следующие окно:
Внимание! Перед калибровкой программы PonyProg2000 закройте все лишние программы на компьютере!
Нажимаем кнопку "Yes" и ждем пока программа откалибруется. После калибровки появится следующие сообщение:
Нажимаем кнопку "ОК". Теперь выберем AVR микроконтроллер, с которым будем работать, идем во вкладку "Device" в "AVR micro" и выбираем микроконтроллер.
Основные определения:
¾ Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки
¾ Отказ — событие, заключающееся в полной или частичной утрате работоспособности.
¾ Сбой — самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора.
Показатели надежности являются:
- Безопасность работы
- Средние время безотказной работы
- Средняя наработка на отказ
- Частота отказа
Для микроконтроллеров AVR существуют различные языки программирования, но, пожалуй, наиболее подходящими являются ассемблер и Си, поскольку в этих языках в наилучшей степени реализованы все необходимые возможности по управлению аппаратными средствами микроконтроллеров.
Ассемблер - это низкоуровневый язык программирования, использующий непосредственный набор инструкций микроконтроллера. Создание программы на этом языке требует хорошего знания системы команд программируемого чипа и достаточного времени на разработку программы. Ассемблер проигрывает Си в скорости и удобстве разработки программ, но имеет заметные преимущества в размере конечного исполняемого кода, а соответственно, и скорости его выполнения.
3 Теория надежности
3.1 Понятие надежности
Надёжность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.
Интуитивно надёжность объектов связывают с недопустимостью отказов в работе. Это есть понимание надёжности в «узком» смысле — свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Иначе говоря, надёжность объекта заключается в отсутствии непредвиденных недопустимых изменений его качества в процессе эксплуатации и хранения. Надёжность тесно связана с различными сторонами процесса эксплуатации. Надёжность в «широком» смысле — комплексное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать в себя свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости, а также определённое сочетание этих свойств.
3.2 Расчет надежности
Заключение.
Список литературы:
https://www.atmega8.ru/
https://yandex.ru/clck/jsredir?from=yandex.ru