گروه :الکترونیک

عنوان پروژه ساخت

کرنومتر

نام و نام خانوادگی دانشجو:

نام استاد راهنما :مهندس

نیم سال تحصیلی89-88

سخت افزاری

در پروژه مطرح شده قطعات زیر مورد استفاده قرار گرفته اند:

1-آی سی atmega 16

2-آی سی 7448

3-مقاومت

4-شاسی فشاری

5-سون سگمنت دوبل

نقش قطعات مدار

آی سی atmega 16

این نوع آی سی از نوع میکرو کنترلر می باشد که در زیر پاره از توضیحات را ارائه میدهیم:

IC AT MEGA16(AVR)

ساده ترين معماري ميكرو كنترلر، متشكل از يك ريز پردازنده، حافظه و درگاه ورودي/خروجي است. ريز پردازنده نيز متشكل از واحد پردازش مركز (CPU) و واحد كنترل (CU)است.

CPU درواقع مغز يك ريز پردازنده است و محلي است كه در آنجا تمام عمليات رياضي و منطقي ،انجام مي شود. واحد كنترل ، عمليات داخلي ريز پردازنده را كنترل مي كند و سيگنال هاي كنترلي را به ساير بخشهاي ريز پردازنده ارسال مي كند تا دستورالعمل ها ي مورد نظر انجام شوند.

حافظه بخش خيلي مهم از يك سيستم ميكرو كامپيوتري است. ما مي توانيم بر اساس به كارگيري حافظه، آن را به دو گروه دسته بندي كنيم: حافظه برنامه و حافظه داده . حافظه برنامه ، تمام كد برنامه را ذخيره مي كند. اين حافظه معمولاً از نوع حافظه فقط خواندني (ROM) مي باشد. انواع ديگري از حافظه ها نظير EPROM و حافظه هاي فلش EEPROM براي كاربردهايي كه حجم توليد پاييني دارند و همچنين هنگام پياده سازي برنامه به كار مي روند . حافظه داده از نوع حافظه خواندن / نوشتن (RAM) مي باشد . در كاربردهاي پيچيده كه به حجم بالايي از حافظه RAM نياز داريم ، امكان اضافه كردن تراشه هاي حافظه بيروني به اغلب ميكرو كنترلر ها وجود دارد.

درگاهها ورودي / خروجي (I/O )به سيگنال هاي ديجيتال بيروني امكان مي دهند كه با ميكرو كنترلر ارتباط پيدا كند. درگاههاي I/O معمولاً به صورت گروههاي 8 بيتي دسته بندي مي شوند و به هر گروه نيز نام خاصي اطلاق مي شود. به عنوان مثال ، ميكروكنترلر 8051 داراي 4 درگاه ورودي / خروجي 8 بيت مي باشد كه P3, P2, P1, P0 ناميده مي شوند. در تعدادي از ميكرو كنترلر ها ، جهت خطوط درگاه I/O قابل برنامه ريزي مي باشد. لذا بيت هاي مختلف يك درگاه را مي توان به صورت ورودي يا خروجي برنامه ريزي نمود. در برخي ديگر از ميكروكنترلرها (از جمله ميكروكنترلرهاي 8051) درگاههاي I/O به صورت دو طرفه مي باشند. هر خط از درگاه I/O اين گونه ميكرو كنترلرها را مي توان به صورت ورودي و يا خروجي مورد استفاده قرار داد . معمولاً ، اين گونه خطوط خروجي ، به همراه مقاومتهاي بالا كش بيروني به كار برده مي شوند.





میکرو کنترلر AVR به منظور اجرای دستورالعملهای قدرتمند در یک سیکل کلاک(ساعت) به اندازه کافی سریع است و می تواند برای شما آزادی عملی را که احتیاج دارید به منظور بهینه سازی توان مصرفی فراهم کند.

میکروکنترلر AVR بر مبنای معماری RISC(کاهش مجموعه ی دستورالعملهای کامپیوتر) پایه گذاری شده و مجموعه ای از دستورالعملها را که با 32 ثبات کار میکنند ترکیب می کند.

به کارگرفتن حافظه از نوع Flash که AVR ها به طور یکسان از آن بهره می برند از جمله مزایای آنها است.

یک میکرو AVR می تواند با استفاده از یک منبع تغذیه 2.7 تا 5.5 ولتی از طریق شش پین ساده در عرض چند ثانیه برنامه ریزی شود یا Program شود.

میکروهای AVR در هرجا که باشند با 1.8 ولت تا 5.5 ولت تغذیه می شوند البته با انواع توان پایین (Low Power)که موجودند.

راه حلهایی که AVR پیش پای شما می گذارد، برای یافتن نیازهای شما مناسب است:

با داشتن تنوعی باور نکردنی و اختیارات فراوان در کارایی محصولات AVR، آنها به عنوان محصولاتی که همیشه در رقابت ها پیروز هستند شناخته شدند.در همه محصولات AVR مجموعه ی دستورالعملها و معماری یکسان هستند بنابراین زمانی که حجم کدهای دستورالعمل شما که قرار است در میکرو دانلود شود به دلایلی افزایش یابد یعنی بیشتر از گنجایش میکرویی که شما در نظر گرفته اید شود می توانید از همان کدها استفاده کنید و در عوض آن را در یک میکروی با گنجایش بالاتر دانلود کنید.



توان مصرفی پایین:

* توان مصرفی پایین آنها برای استفاده بهینه از باتری و همچنین کاربرد میکرو در وسایل سیار و سفری طراحی شده که میکروهای جدید AVR با توان مصرفی کم از شش روش اضافی در مقدار توان مصرفی ، برای انجام عملیات بهره می برند.
* این میکروها تا مقدار 1.8 ولت قابل تغذیه هستند که این امر باعث طولانی تر شدن عمر باتری می شود.
* در میکروهای با توان پایین ، عملیات شبیه حالت Standby است یعنی میکرو می تواند تمام اعمال داخلی و جنبی را متوقف کند و کریستال خارجی را به همان وضعیت شش کلاک در هر چرخه رها کند!

نکات کلیدی و سودمند حافظه ی فلش خود برنامه ریز:

* قابلیت دوباره برنامه ریزی کردن بدون احتیاج به اجزای خارجی
* 128 بایت کوچک که به صورت فلش سکتور بندی شده اند
* داشتن مقدار متغیر در سایز بلوکه ی بوت (Boot Block)
* خواندن به هنگام نوشتن
* بسیار آسان برای استفاده
* کاهش یافتن زمان برنامه ریزی
* کنترل کردن برنامه ریزی به صورت سخت افزاری

راههای مختلف برای عمل برنامه ریزی:

موازی یا Parallel :

* یکی از سریعترین روشهای برنامه ریزی
* سازگار با برنامه نویس های(programmers) اصلی

خود برنامه ریزی توسط هر اتصال فیزیکی:

* برنامه ریزی توسط هر نوع واسطه ای از قبیل TWI و SPI و غیره
* دارا بودن امنیت صد درصد در بروزرسانی و کدکردن


ISP:

* واسطه سه سیمی محلی برای بروزرسانی سریع
* آسان و موثر در استفاده

واسطه JTAG :

* واسطه ای که تسلیم قانون IEEE 1149.1 است و می تواند به صورت NVM برنامه ریزی کند یعنی هنگام قطع جریان برق داده ها از بین نروند.استفاده از فیوزها و بیتهای قفل.
* بیشتر برای دیباگ کردن آنچیپ و به منظور تست استفاده می شود

مقایسه ما با تمام میکروهای 8 بیتی هست یعنی در مجموع میشه گفت AVR یه رقیب قدرتمند برای بقیه میکروهای قوی است و یه انقلاب بزرگ هم به شمار میره. هنوز هیچ میکرویی به سرعت بالای AVR در محاسبات دست پیدانکرده .در ضمن AVR قادره که محاسبات 16 بیتی رو هم انجام بده. شهار ATMEL هم اینکه شما پول یه میکرو 8 بیتی رو میدید ولی میتونید از قایلیتهای یک میکرو 16 بیتی استفاده کنید.
AVR از معماری RISC با تعداد دستورالعمل بالا بهره میبره که دربین میکروها کم نظیر هست. اکثر دستورالعمل های آن باوجود زیاد بودن تعداد دستورالعملها در یک سیکل انجام میشه.
این میکرو از مدهای کاهش توان به خوبی بهره برده و تایید کننده آن زیاد بودن مدهای کاهش توان آن و استفاده از تقسیم کلاک به صورت نرم افزاری است که در کمتر میکرویی دیده میشه.
AVR حتی برعکس میکروهای دیگه هیچ تقسیم کلاکی انجام نمیده(مثلا 8051 کلاک رو بر 12 و PIC که یه میکرو قدرتمند هست کلاک رو بر 4 تقسیم میکنه). این امر که AVR کلاک رو تقسیم نمیکنه موجب کاهش مصرف انژی و افزایش MIPS شده.

تکنولوژی بکار رفته در AVR موجب شده که حتی میتوان از آن در محیط های صنعتی و پر نویز براحتی از آن استفاده کرد(به گفته خود ATMEL والا هنوز خودم یه تست دقیق انجام ندادم ولی اون رو با یه فیبر یه رو و با یه کابل LCD تقریبا 20 سانتی و یا استفاده از باتری ماشین در کنار شمع پیکان غیر انژکتوری تست کردم ولی فقط در فاصله تقریبا 5-6 سانتی از اون صفحه LCD قاتی میکرد ولی نمیدونم میکرو هم ریست میشد یا نه .در ضمن قسمت تغذیه فقط از یک 7805 تشکیل شده بود. و این آزمایش هم برای خودم و هم برای چند تا از دوستانم که کارهای صنعتی انجام میدادن شگفت آور بود). اما به دلیل اینکه هنوز هیچ کسی اون رو تابه حال در محیط صنعتی تست نکرده و به دلیل اطمینان بالای PIC هیچ کسی دوست نداره اعتبار خودش رو به خطر بندازه.

در ضمن AVR مجهز به آخرین امکانات مثل تایمر واچ داگ و برون اوت دیتکتور و مبدل های ADC و PWM است.
یکی از مهمترین بخشی که کمتر در هر میکرویی دیده میشه مقایسه کننده آنالوگ با گین 1 و 10 و 200 و .. است که بسته به میکرو فرق میکنه.
این مقایسه کننده میتونه تو ورودی مبدل ADC قرار بگیره . این بخش برای بعضی طراحان خیلی مهمه و اونا رو مجذوب خودش کرده.

خانواده میکروکنترلرهای AVR شامل طیف گسترده ای از آی سی ها است که از 8 پایه شروع و به 64 پایه ختم می شود. اما در بین این طیف گسترده تعدادی استفاده عمومی تری دارند مانند ATMEGA16 .

این خلاصه ای بود از برخی نکات آی سی.اما چگونه برنامه در آی سی بریزیم و برنامه باید چگونه باشد؟

برنامه به زبان های مختلف وجود دارد از جمله c , c++ , واسمبلی که زبان ساده تر برای این کار زبان c

می باشد.و در قسمت نرم افزاری توضیحات بیشتری میدهیم.

شاسی فشاری

کار این قطعه ایجاد پالس های مثبت و منفی بسته به نوع اتصال به زمین یا منبع تغذیه دارد.

سون سگمنت دوبل

برای نمایش اعداد کرنومتر نیاز به سون سگمنت داریم که در مدار ما از نوع دوبل کاتد مشترک استفاده کردیم که برای اتصال به میکرو از

 آی سی 7448 استفاده میکنیم که در ادامه توضیح میدهیم.

آی سی 7448

در زیر شماره پایه های این آی سی را جهت اتصال به میکرو و سون سگمنت ذکر میکنیم:

1-به پایه B  میکرو

2- به پایه C  میکرو

3- بی اتصال

4- بی اتصال

5- بی اتصال

6- به پایه D  میکرو

7- به پایه A  میکرو

8- به پایه زمین GND

9- به پایه     e  سون سگمنت

10- به پایه d سون سگمنت

11- به پایه c  سون سگمنت

12- به پایه b  سون سگمنت

13- به پایه a  سون سگمنت

14- به پایه g  سون سگمنت

15- به پایه f سون سگمنت

16- به پایه منبع تغذیه Vcc+

شکل کلی مدار

نرم افزاری

ما باید به کمک برنامه کد ویژن برنامه ای بنویسیم که آی سی کار مورد نظر ما را انجام دهد.

برنامه مدار به صورت زیر می باشد :

while (1

:: موضوعات مرتبط: اطلاعات در مورد الکترونیک و برق , ,
:: بازدید از این مطلب : 4251