РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

ВВЕДЕНИЕ 4
1. МИКРОКОНТРОЛЛЕР СЕМЕЙСТВА AVR ATMEGA168A 5
1.1. Архитектура ядра AVR 5
1.1.1. Структура памяти 5
1.1.2. Память программ 6
1.1.3. Статическое ОЗУ 9
1.1.4. Регистры общего назначения 10
1.1.5. Регистры ввода/вывода 11
1.1.6. Энергонезависимая память данных EEPROM 13
1.2. Обзор периферийных устройств 14
1.3. Аналого-цифровой преобразователь 14
1.3.1. Функционирование модуля АЦП 15
1.3.2. Результат преобразования 22
1.3.3. Параметры АЦП 23
1.4. 8-разрядные таймеры-счетчики T0 и T2 24
1.4.1. Управление тактовым сигналом 24
1.4.2. Режим работы «сброс при совпадении» 25
1.5. 16-разрядный таймер-счетчик T1 27
1.6. Двухпроводный последовательный интерфейс TWI 29
1.6.1. Принципы обмена данными по шине TWI 29
1.6.2. Формат адресного пакета 31
1.6.3. Формат адресного пакета 32
1.6.4. Обзор модуля TWI 33
2. СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ И ПРОГРАММИРОВАНИЯ 44
2.1. Отладочная плата Arduino Nano 44
2.2. Средства разработки 45
2.3. Программирование МК ATmega168A 46
2.3.1. Программирование МК через интерфейс SPI 46
2.3.2. Программирование МК через последовательный асинхронный
порт 48
3. ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ДИСПЛЕЙ LCD1602 50
3.1. Основные характеристики 50
3.2. Интерфейс обмена данными 51
3.3. Адаптер интерфейса I2C для дисплея на основе контроллера HD44780
55
3.4. Библиотека lcd_HD44780 58
4. РАЗРАБОТКА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА 60
4.1. Структурная схема макета прибора 60
4.2. Измерение напряжения 61
4.3. Исследование характеристики преобразования АЦП 63
4.4. Измерение частоты 66
4.5. Оценка точности измерения частоты 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 74

Купить

С развитием и широким распространением однокристальных ЭВМ, чаще именуемых микроконтроллерами (МК), появляется возможность сравнительно быстрой разработки цифровых измерительных приборов различного назначения и класса точности. Например, даже на базе самых простых моделей распространенных МК семейства AVR фирмы Atmel можно создать вольтметр со встроенным в МК 10-разрядным АЦП. Задача отображения измеряемой величины также легко решается, например, с применением распространенных знакосинтезирующих
жидкокристаллических (ЖК) дисплеев, на основе контроллера Hitachi HD44780. Многие МК имеют развитые таймеры-счетчики, с помощью которых становится также легко реализуемым низкочастотный частотомер, пригодный для учебных задач или радиолюбительской практики.
Разработка комбинированного измерительного прибора на базе МК позволит получить большой опыт по схемотехнике цифровых интерфейсов и программированию МК. Результаты разработки могут быть применены в учебном практикуме по микроконтроллерам и измерительным приборам.
Цель работы: разработка измерительного прибора на основе AVR- микроконтроллера (МК) для измерения напряжения и частоты.
Поставленная цель потребовала решения следующих задач:
1) изучить архитектуру 8-разрядных микроконтроллеров семейства AVR на примере отладочной платы Arduino Nano с МК ATmega168A;
2) изучить среду разработки CodeBlocks, компилятор avr-gcc, библиотеку языка Си avr-libc, а также средство загрузки микропрограммы avrdude;
3) разработать библиотеку для управления ЖК дисплеем по последовательному интерфейсу I2C;
4) разработать подпрограмму для измерения напряжения на основе встроенного в МК АЦП;
5) разработать подпрограмму для измерения частоты на основе встроенных в МК таймеров и счетчиков.

Купить