На функциональной схеме устройства необходимо показать все внешние устройства и используемые функциональные блоки микроконтроллера, их взаимосвязь и параметры, обеспечивающие решение поставленной задачи. Функциональная схема оформляется как чертеж с соблюдением всех требований и стандартов.
Разработка принципиальной схемы
Принципиальная схема устройства содержит все элементы системы и связи между ними. Основной задачей при разработке принципиальной схемы является выбор компонентов и их электрическое согласование.
Основным элементом системы является микроконтроллер ATmega16-16PU, электрические характеристики которого определяют требования к другим элементам. При разработке принципиальной схемы необходимо учитывать тип его корпуса, однозначно определяющего нумерацию и назначение выводов микроконтроллера.
Необходимо разобраться с назначением выводов микроконтроллера, подключить питание +5В к микроконтроллеру. При включении микросхемы необходимо выбрать один из возможных генераторов тактовых сигналов: внешний (кварцевый резонатор, внешний RC-генератор) или внутренний (внутренний RC-генератор). К входу RESET следует подключить кнопку или источник внешнего сигнала сброса. Принципиальная схема должна также содержать разъем питания, разъемы для подключения внешних устройств, разъем для внутрисхемного программирования (ISP) микропроцессора ATmega16 по SPI-интерфейсу, разъем для передачи обработанных данных.
При присоединении внешних высоковольтных цепей необходимо использовать цепи электромагнитные и оптоэлектронные цепи гальванической развязки, либо высоковольтные драйвера.
Принципиальная схема должна быть оформлена на формате А3 в соответствии с ГОСТ «Правила выполнения электрических схем», представлена в приложении проекта и сопровождаться перечнем элементов.
Разработка алгоритма
Алгоритм работы системы должен наглядно отображать все действия микроконтроллера по решению поставленной задачи. Действия микроконтроллера изображаются на схеме алгоритма отдельными блоками, объединенными линиями связи. Разработанный алгоритм может быть представлен отдельными, связанными между собой, подпрограммами.
Все действия, изображенные на схеме алгоритма, должны быть понятны, они не должны повторять текст программы. В пояснительной записке необходимо обосновать и описать все действия разработанного алгоритма.
Разработка программы
Программа на языке ассемблера должна соответствовать разработанному алгоритму. В пояснительной записке должно быть подробно обосновано использование тех или иных регистров ввода/вывода и битов, выбор режимов работы функциональных блоков, программирование регистров. Программа должна содержать множество комментариев, причем комментарии должны объяснять суть команд и необходимость выполнения этих действий. Комментарии, просто переводящие команду на русский язык недопустимы. Допускается одним комментарием объяснять несколько действий.
В начале основного файла проекта (.asm) в комментариях необходимо указать назначение программы, вариант задания, тип устройства, технические характеристики, тип процессора, тактовую частоту, тип генератора тактовых импульсов и автора. Например:
;Программа для измерения скорости на базе инкрементального энкодера;
;Вариант задания: 23; Тип датчика: DRS60-B4S00570;
;Число меток на оборот: 570мет/об; Память отсчетов: 75;
;Процессор: ATmega16-16PI; Тактовая частота: 1МГц (внешний кварц);
;Автор программы: Иванов Иван Иванович, ИТ-41, 2012г.
При необходимости для корректной работы программы следует отключить работу сторожевого таймера (!). Для правильной работы инструкций вызова подпрограмм (call, rcall, icall), инструкций выхода из подпрограмм (ret, reti) и прерываний произвести установку указателя стека (!).
В записке проекта необходимо указать установку соответствующих Fuse-битов для корректной работы микроконтроллера.
Отладка программы
Отладку программы следует производить на персональном компьютере с использованием интегрированной отладочной среды AVR Studio 4.12 или CodeVisionAVR C Evaluation 2.04 (обе программы распространяются бесплатно). В результате отладки должны быть созданы работоспособные файлы проекта. Отладку и проверку работы программы можно выполнить на отладочном комплексе STK500.
Листинг программы или исходный текст файлов с расширением .asm или .с необходимо распечатать и поместить в приложении записки проекта.
Используя интегрированную отладочную среду студент должен смоделировать работу отлаженной программы и доказать ее работоспособность! Отдельные окна программы, иллюстрирующие состояние микропроцессорной системы в различные моменты времени (состояние входов/выходов, регистров) должны быть приведены в тексте пояснительной записки. Отсутствие такой информации снижает ценность проекта.