Часы на микроконтроллере Atmega8
Содержание
Введение
1. Общая часть
1.1 Общие сведения о микропроцессорной системе
.2 Архитектура микроконтроллера
. Специальная часть
.1 Принцип работы часов на микроконтроллере Atmega 8
(PIC16F84А)
2.2 Программирование микроконтроллера Atmega8
3. Понятие о надёжности системы
.1 Понятия надёжности
.2 Расчёт надёжности
Заключение
Литература
Введение
На сегодняшний день очень большое распространение получили электронные
устройства, выполненные на микроконтроллерах. Их использую в телефонах,
телевизорах, ПК, в подводных лодках, космических аппаратах т.д. Большая часть
таких устройств выполняется на основе микроконтроллеров. Благодаря огромному
количеству выполняемых микроконтроллерами функций, мы можем использовать их в
своей деятельности.
Целью
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
1.1 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.
1.2 Архитектура микроконтроллера Atmega8
Только 33 простых команды;
все команды выполняются за один цикл (200ns), кроме команд ᴨȇрехода-
2 цикла;
рабочая частота 0 Гц... 20 МГц(200 нс цикл команды)
12- битовые команды;
8- битовые данные;
512... 2К х 12 программной памяти на кристалле EPROM;
25... 72 х 8 регистров общего использования;
7 сᴨȇциальных аппаратных регистров SFR;
двухуровневый аппаратный стек;
прямая, косвенная и относительная адресация данных и команд;
Периферия и Ввод/Вывод
12... 20 линий ввода-вывода с индивидуальной настройкой;
8 - битный таймер/счетчик RTCC с 8-битным программируемым предварительным
делителем;
автоматический сброс при включении;
таймер запуска генератора;
Watchdog таймер WDT с собственным встроенным генератором, обесᴨȇчивающим
повышенную надежность;
EPROM бит секретности для защиты кода;
экономичный режим SLEEP;
программируемые EPROM биты для установки режима возбуждения встроенного
генератора:
RC генератор : RC
обычный кварцевый резонатор : XT
высокочастотный кварцевый резонатор : HS
экономичный низкочастотный кристалл : LP
КМОП технология
экономичная высокоскоростная КМОП EPROM технология;
статический принцип в архитектуре;
широкий диапазон напряжений питания:
коммерческий: 2.5... 6.25 В
промышленный: 2.5... 6.25 В
автомобильный: 2.5... 6.0 В
низкое потребление
2 Специальная часть
.1 Принцип работы часов на микроконтроллере Atmega 8 (PIC16F84А)
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 продолжительности 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.
2.2 Программирование микроконтроллера Atmega8
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.
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.
Си позволяет создавать программы с гораздо большим комфортом,
предоставляя разработчику все преимущества языка высокого уровня.
Основные преимущества Си перед ассемблером: высокая скорость разработки
программ; универсальность, не требующая досконального изучения архитектуры
микроконтроллера; лучшая документируемость и читаемость алгоритма; наличие
библиотек функций; поддержка вычислений с плавающей точкой.
Компиляторы
Чтобы преобразовать исходный текст программы в файл прошивки
микроконтроллера, применяют компиляторы.
Так же существует программная среда Flowcode V4 for AVR в которой можно
написать программу в виде блок схем а за тем перевести ее на язык СИ.
Программа FlowCode - это среда разработки программ для микроконтроллеров
нескольких популярных видов PIC, AVR и ARM. В этом смысле есть программы,
которые выглядят одинаково, но работают с выбранными типами микроконтроллеров,
хотя есть возможность, например, программу, написанную для PIC-контроллера,
импортировать в программу для работы с AVR- контроллерами и наоборот.
Как среда разработки программы, FlowCode в качестве основных компонентов
предлагает наиболее употребительные языковые конструкции, которые можно найти,
практически, в любом из языков высокого уровня: ветвление программы, цикл и
т.п. Именно языковые конструкции и есть то, что следует искать в программе, из
чего, кирпич к кирпичу, возводится здание программы. В отличие от других сред
программирования, как MPLAB для PIC-контроллеров и AVRStudio для AVR, программа
FlowCode в качестве основного языка программирования использует графический
язык.
И как в объектно-ориентированном программировании, объекты FlowCode
выполняют ряд операций и наделены набором свойств. Графическое программирование
- отличительная черта и главное достоинство программы FlowCode. Достоинство
программы FlowCode еще и в том, что в качестве промежуточных результатов она
записывает программу на языках Си и ассемблере.
3. Понятие о надёжности системы
.1 Понятие надёжности
Теория
надёжности - наука, изучающая закономерности распределения отказов
<#"723216.files/image001.gif">
(1)
б) Среднее время безотказной работы
(2)
в) Средняя наработка на отказ
(3)
г) Частота отказа
(4)
2.2 Расчет надежности
R -
сопротивление резистора, Ом.
Рассчитываем резистор R1 по
формуле 1 и 2, принимаем U=5(B); R1=2,2(кОм).
где n - количество элементов, шт.
Рассчитываем
резистор R2 по формуле 1 и 2, принимаем U=5(B);
R2=1(кОм).
Рассчитываем
резисторы R3,4,5,6 по формуле 1 и 2, принимаем U=5(B); R3,4,5,6=10(кОм).
Вывод:
исходя из данных, представленных на графике видно, что схема имеет время
безотказной работы 
40000 часов.
Заключение
микроконтроллер программирование электронный
микропроцессорный
Во всём мире стали развиваться электронные устройства. Человек использует
их в своей деятельности почти во всех сферах. Большая часть таких устройств
выполняется на основе микроконтроллеров.
В настоящее время микропроцессоры развиваются в следующих направлениях:
- уменьшение габаритов;
- снижение удельного энергопотребления;
- расширениях диапазона питающих напряжений для
продления батарейных систем;
- увеличении быстродействия до 16 млн. операций в
секунду;
- реализация функций самопрограммирования;
- совершенствование и расширение количества периферийных
модулей;
- снижение стоимости.
Микроконтроллеры используются в управлении различными устройствами и их
отдельными блоками:
- в вычислительной технике: материнские платы, контроллеры
дисководов жестких и гибких дисков, CD и DVD, калькуляторах;
- электронике и разнообразных устройствах бытовой
техники, в которой используется электронные системы управления - в стиральных
машинах, микроволновых печах, посудомоечных машинах, телефонах и современных
приборах.
В то время как 8-разрядные процессоры общего назначения полностью
вытеснены более производительными моделями, 8-разрядные микроконтроллеры
продолжают широко использоваться. Это объясняется тем, что существует большое
количество применений, в которых не требуется высокая производительность, но
важна низкая стоимость.
1. А.В. Евстифеев. Микроконтроллеры AVR семейств Atmega фирмы ATMEL
А.В - М.: 2008.
. В.Н. Баранов Применение микроконтроллеров AVR схемы, алгоритмы, В.Н. Баранов - М.:
2004.
. А.В. Кузин, М.А. Жаворонков. Электротехника и
электроника - М.: 2005.
. К.В. Чернышов. Методы определения показателей
надежности технических систем - М.: 2003.
. Багов, Форт - язык для микропроцессоров.
. Андреев, А. Киселёв, Современные микропроцессоры.
Приложение A
Приложение Б
Структурная схема микроконтроллера Atmega8
