8-900-374-94-44
Даташит — это техническое описание на какой-либо радиокомпонент. Где его найти? Ну, конечно же, в интернете! Так так почти вся радиоэлектронная продукция выпускается «за бугром», то и описание на них, соответственно, «забугорское», а точнее, на английском языке. Те, кто хорошо дружит с разговорным английским, не факт, что сможет прочитать технические термины в даташитах.
Давайте попробуем пролить свет истины на основные характеристики МК ATmegа8. Для этого качаем даташит. В нашей статье мы будем рассматривать только основные сведения нашего подопечного.
Вот что мы видим на первой странице даташита:
Запоминаем правило: в фирменном описании нет ни одного лишнего слова! (иногда информации не хватает, но это уже другой случай)
Features. Переводится как «функции».
В среде электронщиков просто «фичи».
— High Performance, Low Power AVR® 8-Bit Microcontroller
Высокопроизводительный, потребляющий мало энергии, 8-битный микроконтроллер.
Понимаем как рекламу, единственно полезное то, что данный микроконтроллер — 8 битный.
— Advanced RISC Architecture
Расширенная RISC архитектура.
RISC и CISC — технологии построения процессорных систем. Но нам это не важно, по крайней мере, пока.
— 130 Powerful Instructions – Most Single Clock Cycle Execution
130 команд, большинство из них выполняются за один цикл.
А вот это уже интереснее! Во-первых, такое большое количество команд (например, у микроконтроллеров PIC всего 35 команд) уже подразумевает ориентацию этого МК под языки высокого уровня. Во-вторых, узнаем, что одна команда выполняется за один такт генератора. Т.е., при тактовой частоте 1 МГц одна команда будет выполняться 1 микросекунду (1 мкс, одну миллионную часть секунды — 10^-6).
А при 10 МГц — в десять раз быстрее, т.е., 0,1 мкс.
— 32 x 8 General Purpose Working Registers
32 восьмибитных регистра общего пользования.
Про регистры поговорим позднее, просто запомним, что большое количество регистров — весьма неплохо, ведь регистр — это ячейка памяти в самом МК. А чем больше такой памяти – тем «шустрее» работает МК!
Объединив эти данные с количеством поддерживаемых микроконтроллером команд, в очередной раз убеждаемся в изначальной ориентации данного МК под высокоуровневые языки вроде Си, Паскаля и других.
— Fully Static Operation
Полностью статическая структура.
Вспоминаем о типах памяти: динамической и статической. Этот пункт заверяет нас, что МК сохранит свою работоспособность при тактовой частоте ниже сотен герц и даже при отсутствии тактовой частоты на его специальных выводах.
(Также нелишним будет напомнить о том, что потребляемая мощность большинства типов МК напрямую зависит от тактовой частоты: чем выше тактовая частота, тем больше он потребляет)
— Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz
До 16 миллионов выполняемых команд при тактовой частоте 16 МГц.
За одну секунду при тактовой частоте 16 МГц может быть выполнено до 16 000 000 команд! Следовательно, одна однобайтовая команда может быть выполнена за 0,07 мкс. Весьма недурно для маленькой микросхемы.
С учетом предыдущего пункта понимаем, как работает на частотах от 0 Гц до 16 МГц.
— On-chip 2-cycle Multiplier
В данном МК имеется встроенный умножитель, который умножает числа за два такта.
Ну, это хорошо. Даже очень. Но мы пока не будет вгрызаться в эти нюансы…
— High Endurance Non-volatile Memory segments
Надежная энергонезависимая память, построенная в виде нескольких сегментов.
Вспоминаем типы памяти: EEPROM и FLASH.
— 8KBytes of In-System Self-programmable Flash program memory
— 8 Кбайт встроенной в МК памяти. Память выполнена по технологии Flash. В самом МК имеется встроенный программатор.
Этот объем весьма хорош! Для обучения (да и не только) — с запасом. А наличие встроенного программатора этой памяти, позволяет загружать данные в память, используя простой внешний программатор (в простейшем случае это пять проводков, которыми микроконтроллер подключают к LPT порту компьютера).
— 256 Bytes EEPROM
В МК имеется 256 байт энергонезависимой памяти EEPROM.
Следовательно, можно сохранить еще дополнительную информацию, которую можно изменять программой МК, без внешнего программатора.
— 1024 Bytes Internal SRAM
В МК имеется 1024 байт оперативной памяти (ОЗУ/RAM).
Также весьма приятный объем
— Write/Erase cyles: 10,000 Flash/100,000 EEPROM
Память Flash выдерживает 10 000 циклов записи/стирания, а память EEPROM — до 100 000
Проще говоря, программу в МК можно изменять до 10 000 раз, а свои данные в 10 раз больше.
— Data retention: 20 years at 85°C/100 years at 25°C
Сохранность данных в памяти МК — до 20 лет при температуре хранения 85°C, и 100 лет — при температуре 20°C.
Если ваши внуки и правнуки включат вашу «мигалку» или музыкальную шкатулку, то они смогут насладиться их работой ))
— Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits
— Programming Lock for Software Security
МК имеет несколько областей памяти (не уточняем каких), которые можно защитить от прочтения установкой специальных бит защиты.
Ну, тут всё понятно: свои труды вы можете защитить от вычитывания программы из памяти МК.
Далее идет описание имеющейся в данном микроконтроллере периферии (т.е., встроенных в него аппаратных устройств типа таймеров, источников прерываний и интерфейсов связи)
— Two 8-bit Timer/Counters
— One 16-bit Timer/Counter
В МК имеется два таймера/счетчика: 8 и 16 бит.
— Three PWM Channels
Три канала ШИМ
– 8-channel ADC in TQFP and QFN/MLF package
Eight Channels 10-bit Accuracy
– 6-channel ADC in PDIP package
Six Channels 10-bit Accuracy
В составе МК есть несколько каналов АЦП: 6 – для корпуса PDIP и 8 – для корпуса QFN/MLF. Разрядность АЦП — 10 бит.
— Byte-oriented Two-wire Serial Interface
— Programmable Serial USART
В данном МК реализован аппаратный двухпроводный интерфейс связи USART, байт ориентированный и программируемый — имеется возможность настройки параметров интерфейса.
— Master/Slave SPI Serial Interface
Реализован SPI интерфейс связи, режимы Мастер/Подчиненный.
[quads id=1]
— Programmable Watchdog Timer with Separate On-chip Oscillator
Сторожевой таймер с собственным автономным генератором.
— On-chip Analog Comparator
Аналоговый компаратор.
— Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection
Реализованы режимы контроля напряжения питания и защита работы МК при плохом питании (гарантирует увеличение надёжности работы всей системы).
— Internal Calibrated RC Oscillator
Встроенный калиброванный RC-генератор (можно запустить МК без внешних элементов).
— External and Internal Interrupt Sources
Реализовано несколько типов внешних и внутренних прерываний.
— Five Sleep Modes
Пять режимов «сна» (уменьшение энергопотребления МК за счет отключения некоторых внутренних узлов или специальных методов замедления их работы)
Понимаем как возможность выбора такого режима, при котором соотношение «потребляемая энергия/возможности» будут оптимальны для решения наших задач.
Весьма полезная возможность при необходимости экономить энергию: питании от батарей, аккумуляторов и других источников.
— 28-pin PDIP, 32-lead TQFP, 28-pad QFN/MLF and 32-pad QFN/MLF
Указаны типы корпусов, в которых выпускается данный микроконтроллер. Видим «28 DIP» — это хорошо! Не надо покупать специализированные дорогостоящие панели и мучиться с тоненькими и часто расположенными выводами на корпусе МК.
Temperature Range:
-40°C to 85°C
Рабочая температура: -40°C … +85°C
Очень важный параметр! Бывают модели микроконтроллеров, которые работоспособны только при положительных температурах окружающего воздуха.
(Был у меня горький опыт, когда в устройстве был применен именно такой «теплолюбивый» микроконтроллер. А устройство поместили на улицу… И каждую зиму «благодарные» пользователи моего устройства «хвалили» меня за «замерзание» микроконтроллера, которое проявлялось в виде полного его зависания)
– 2.
7 — 5.5V for ATmega8L
– 4.5 — 5.5V for ATmega8
Имеется две модификации данного МК: одна работоспособна при широком диапазоне питающих напряжение, вторая — в узком.
— ATmega8L: 0 – 8 MHz @ 2.7 — 5.5V
— ATmega8: 0 – 16 MHz @ 4.5 — 5.5V
Максимальная тактовая частота:
— Atmega8L: 0 – 8 МГц при напряжении питания 2,7 – 5,5 вольт
— Atmega8: 0 – 16 МГц при напряжении питания 4,5 – 5,5 вольт.
И что мы видим? А то, что модификация МК, работоспособная в широком диапазоне питающих напряжений, не может быть тактируема частотами выше 8 МГц. Следовательно, и ее вычислительные возможности будут ниже.
Power Consumption at 4 Mhz, 3V, 25°C
— Active: 3.6 mA
— Idle Mode: 1.
0 mA
— Power-down Mode: 0.5 µA
Потребляемая мощность:
— при работе на частоте 4 МГц и напряжении питания 3 вольта потребляемый ток: 3,6 миллиампер,
— в различных режимах энергосбережения потребляемый ток: от 1 миллиампер до 0,5 микроампера
На следующей странице публикуется расположение выводов данного микроконтроллера при использовании разных типов корпусов:
Советую этот листок из даташита распечатать и иметь под рукой. В процессе разработки и сборки схемы очень полезно иметь эти данные перед глазами.
Внимание!
Обратите внимание на такой факт: микросхема микроконтроллера может иметь (и имеет в данной модели) несколько выводов для подключения источника питания. То есть имеется несколько выводов для подключения «земли» — «общего провода», и несколько выводов для подачи положительного напряжения.
Изготовители микроконтроллеров рекомендуют подключать соответствующие выводы вместе, т.
е., минус подавать на все выводы, помеченные как Gnd (Ground — Земля), плюс — на все выводы помеченные как Vcc.
При этом через одинаковые выводы МК не должны протекать токи, так как внутри корпуса МК они соединены тонкими проводниками! То есть при подключении нагрузки эти выводы не должны рассматриваться как «перемычки».
Листаем описание далее, видим главу «Overview» (Обзор).
В ней имеется раздел «Block Diagram» (Устройство). На рисунке показаны устройства, входящие в состав данного микроконтроллера.
Но самым важным для нас в настоящее время является блок «Oscillator Circuits/Clock Generation» (Схема генератора/Генератор тактовой частоты).
В программе часто возникает необходимость сделать временную задержку в ее выполнении — паузу.
А точную паузу можно организовать только методом подсчета времени. Время считаем исходя из количества тактов генератора микроконтроллера.
Да и не лишним будет заранее просчитать: успеет ли МК выполнить тот или иной фрагмент программы за отведенное для этого время.
В даташите ищем соответствующую главу: «System Clock and Clock Options» (Тактовый генератор и его параметры). В ней видим раздел «Clock Sources» (Источники тактового сигнала), в котором имеется таблица с перечнем видов тактовых сигналов. В этом разделе указано, что данный МК имеет встроенный тактовый RC-генератор. В разделе «Default Clock Source» имеется указание о том, что МК продается уже настроенным для использования встроенного RC-генератора. При этом тактовая частота МК — 1 МГц.
Из раздела «Calibrated Internal RC Oscillator» (Калиброванный RC-генератор) узнаем, что встроенный RC-генератор имеет температурный дрейф в пределах 7,3 — 8,1 МГц.
Может возникнуть вопрос: если частота встроенного тактового генератора 7,3 — 8,1 МГц, то как была получена частота 1 МГц? Дело в том, что тактовый сигнал попадает в схемы микроконтроллера через программируемый делитель частоты (Об это рассказано в разделе «System Clock Prescaler»).
В данном микроконтроллере он имеет несколько коэффициентов деления: 1, 2, 4 и 8. При выборе первого мы получим частоту самого тактового генератора, при включении последнего — в 8 раз меньше, т.е., 8/8=1 МГц. С учетом вышесказанного получаем, что тактовая частота данного МК при включенном делителе с коэффициентом 8 будет в пределах от 7,3/8 = 0,9125 МГц (9125 КГц) до 8,1/8 = 1,0125 МГц.
Обратите внимание на один ну очень важный факт: стабильность частоты дана при температуре МК 25 градусов по шкале Цельсия. Вспомним, что внутренний генератор выполнен по RC схеме. А емкость конденсатора очень зависит от температуры!
Перед тем, как подать на микроконтроллер питающее напряжение, выполним правило, которое обязательно для всех цифровых микросхем: в непосредственной близости от выводов питания микросхемы должен быть керамический конденсатор емкостью 0,06 — 0,22 мкф.
Обычно устанавливают конденсатор 0,1 мкф. Его часто называют блокировочным конденсатором.
В схему необходимо установить и электролитический конденсатор емкостью 4-10 мкф. Он также является блокировочным фильтром, но на менее высоких частотах. Такой конденсатор можно устанавливать один для нескольких микросхем. Обычно на 2-3 корпуса микросхем.
Дело в том, что микроконтроллер (как и другие цифровые микросхемы) состоит из транзисторных ячеек, которые в процессе работы постоянно переключаются из открытого состояния в закрытое, и наоборот. При этом изменяется потребляемая транзисторными ячейками энергия. В линии питания возникают кратковременные «провалы» напряжения. Этих ячеек в микроконтроллере сотни тысяч (думаю, что сейчас уже миллионы!), поэтому по питающим проводам начинают гулять импульсные помехи с частотами от единиц до десятков тысяч Герц.
Для предотвращения распространения этих помех по цепям схемы, да и самой микросхемы микроконтроллера, параллельно его выводам питания устанавливают такой блокировочный конденсатор.
При этом на каждую микросхему необходимо устанавливать индивидуальный конденсатор.
Конденсатор для постоянного тока является изолятором. Но при установке конденсатора в цепи с непостоянным током он делается сопротивлением. Чем выше частота, тем меньшее сопротивление оказывает конденсатор. Следовательно, блокировочный конденсатор с малой емкостью пропускает через себя (шунтирует) высокочастотные сигналы (десятки и сотни Герц), а конденсатор с бОльшей емкостью — низкочастотные. Об этом я писал еще в статье Конденсатор в цепи постоянного и переменного тока
— микроконтроллер AVR ATmega-8 при поставке с завода работает на тактовой частоте 0,91—1,1 МГц;
— напряжение питания должно быть в пределах 4,5 — 5,5 Вольт. Мы будем использовать микросхемы с питающим напряжением 5 Вольт, поэтому и МК будет питаться этим же напряжением. (Хотя работоспособность сохранится при напряжении питания 2,7 Вольт для обычных, не низковольтных моделей МК)
Читайте отдельную статью про ATmega328P.
Где и как искать компоненты и даташиты ? Смотрите в видео:
Вход Регистрация. Вопросы Без ответов Теги Пользователи Задать вопрос. Сайт «Электронщики» — скорая помощь для радиолюбителей. Здесь вы можете задавать вопросы и получать на них ответы от других пользователей. Грамотно отвечайте, голосуйте, задавайте вопросы и т. Помогите найти подробное описание на русском языке ATmega8.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Содержание:
- ATmega8, ATmega8L
- Микроконтроллеры AVR для начинающих — 1
- ОПИСАНИЕ ATmega8
- Документация по AVR микроконтроллерам, все на русском.
- Atmega48 datasheet на русском
- Системный интегратор
- ATMEGA8-16PU datasheet
- ATMEGA8-16PU datasheet
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Learning AVR-C Episode 8: Analog Input
Теперь возникли серьёзные вопросы.
Нужен отладчик. Оказалось, что не так всё просто, но об этом не сейчас. Пришло понимание, что упрощённого языка для ардуино мало. Видимо нужно изучать си и читать первоисточник на контроллер.
Сейчас бьюсь с гуглом. Не могу найти даташит на atmegap-pu на русском языке. Где взять, подскажите Когда занимался с микрочипом, то там и простой отладчик и документы вся на русском, а тут с атмелом засада Это в природе человека, со стороны любая вещь кажется архи простой. Так и есть. Мне привычней ассемблер. А тут решил с другой стороны зайти. Думал, что подключил библиотеку и несколько страниц ассемблера превратились в 2 строчки и всё просто и задумываться не надо как этот блок работает.
Но не так всё просто оказалось. Поэтому и желание понимать что где лежит и за что отвечает. Что такое Ардуино? Войдите или зарегистрируйтесь , чтобы получить возможность отправлять комментарии 10 ответов [ Последнее сообщение ]. Зарегистрирован: Столкнулся я недавно с ардуиной. Приманили меня «лёгким стартом».
Если что не так — сильно не пинайте. Поиском пользовался, в том числе и по этому сайту. Войдите или зарегистрируйтесь , чтобы получить возможность отправлять комментарии.
Видимо нужно изучать си и читать первоисточник на контроллер а ты сообразительный. Maverik пишет:. СергейНСК пишет:. Coolerr пишет:. Конкретики нет. Речь об освоении атмела. Электропочта для связи:.
RU www. В таблице fuse -биты популярных AVR. С лева названия fuse -битов по даташиту, в первых двух строках перечислены семейства и типы конкретных МК, а на пересечении строк и столбцов стоит знак плюс , если данный fuse -бит имеется в данном МК, или указано название , отличное от стандартного. Если какой-то бит отсутствует — в соответствующей клетке ничего нет. Назначение каждого фьюза AVR fuse бита :. Ни при каких условиях не рекомендуется менять его состояние т.
ATMEGAPU Микросхема ATMEGAPU представляет собой 8- разрядный AVR-микроконтроллер с внутрисистемно программируемой.
Switch to English регистрация. Телефон или email. Чужой компьютер. Клуб любителей ATmega8. Присоединяйтесь к сообществу любителей самого распространенного микроконтроллера среди программистов микроконтроллеров, а именно ATmega8. Микро контроллеры описываемого семейства являются наиболее развитыми представителями микроконтроллеров AVR. Можно подключить его к Arduino, принимать и отправлять СМС и управлять удаленно устройствами. Вобщем найти кучу техноманьячных применений. Модуль очень дешевый, к покупке рекомендую. Кто желает получить дополнительную информацию, ниже привожу ссылки.
Микроконтроллеры далее МК прочно вошли в нашу жизнь, на просторах интернета можно встретить очень много интересных схем, которые исполнены на МК. Чего только нельзя собрать на МК: различные индикаторы, вольтметры, приборы для дома устройства защиты, коммутации, термометры… , металлоискатели, разные игрушки, роботы и т.
Первую схему на микроконтроллере я увидел лет назад в журнале радио, и практически сразу же перелистнул страницу, подумав про себя «все равно не смогу собрать». Действительно, в то время МК для меня были чем то очень сложным и непонятым устройством, я не представлял как они работают, как их прошивать, и что делать с ними в случае неправильной прошивки. Но около года назад, я впервые собрал свою первую схему на МК, это была схема цифрового вольтметра на 7 сегментных индикаторах, и микроконтроллере ATmega8.
Теперь возникли серьёзные вопросы. Нужен отладчик.
Краткий курс — Самоучитель — AVR — быстрый старт с нуля. Как загрузить программу в микроконтроллер. Как запрограммировать микроконтроллер AVR. Скачать весь курс по AVR одним архивом на заглавной странице курса. Электрический ток. Закон Ома Последовательное и параллельное соединение проводников Правила Кирхгофа для разветвленных цепей Работа и мощность тока Электронно-дырочный переход.
Логин или эл.
Войти или Зарегистрироваться. Авторизация Логин или эл. Документация по AVR микроконтроллерам, все на русском. За время программирования AVR микроконтроллеров, нарыл я вагон книг в интернете. Целый архив скопился.
Описание AVR микроконтроллера ATmega8, система команд, архитектура, поиск по группе.
Загрузок: В данном разделе приведены полные описания на русском языке системы команд микроконтроллеров AVR, а также архитектуры микроконтроллеров. На этом сайте можно найти описания, техническую документацию и datasheet на русском языке.
Перевожу даташит на на русский для Atmega 16A нужна помощь. Русский даташит можно скачать. Микроконтроллер Atmega На рисунке 4.
По datasheet описанию , все контроллеры Atmega обладают следующими особенностями:. Справочная информация: Буква V в названии микросхемы означает пониженное напряжение питания; Буква A — микросхема имеет расширенный диапазон питания от 1.
Микроконтроллер atmega8 сочетает в себе функциональность, компактность и сравнительно не высокую цену.
Такие качества дали широчайшее распространение ATmega8 среди профессиональных и любительских конструкций. Микроконтроллер имеет широкий набор модулей, и может быть использован в большом количестве устройств, различного назначения, от таймеров, реостатов, систем автоматики до генератор специальных сигналов, видео сигналов и декодеров стандарта RC5. Микроконтроллер atmega8 имеет два полноценных портов с разрядностью 8 бит в отличии от ATtiny, младшего брата. Наличие в atmega8 аналогово-цифрового преобразователя, дающего возможность измерять такие параметры как напряжение, ток, емкость что позволяет разработать полноценный мультиметр на базе этого микроконтроллера.
Даташит — это техническое описание на какой-либо радиокомпонент. Где его найти? Ну, конечно же, в интернете! Те, кто хорошо дружит с разговорным английским, не факт, что сможет прочитать технические термины в даташитах.
Atmel AVR ATMEGA8-16U — это маломощный 8-разрядный микроконтроллер CMOS на основе архитектуры AVR RISC.
Ядро Atmel®AVR® сочетает в себе богатый набор инструкций с 32 рабочими регистрами общего назначения. Все 32 регистра напрямую подключены к арифметико-логическому устройству (ALU), что позволяет получить доступ к двум независимым регистрам в одной инструкции, выполняемой за один такт. получившаяся архитектура более эффективна в коде, обеспечивая при этом пропускную способность в десять раз быстрее. чем обычные микроконтроллеры CISC.
ATMEGA8-16U обеспечивает следующие функции: 8 Кбайт внутрисистемно программируемой флэш-памяти с
Возможности чтения во время записи, 512 байт EEPROM, 1 КБ SRAM, 23 универсальных
Линии ввода/вывода, 32 рабочих регистра общего назначения, три гибких таймера/счетчика с возможностью сравнения
режимы, внутренние и внешние прерывания, последовательный программируемый USART, байт-ориентированный двухпроводной последовательный интерфейс, 6-канальный АЦП (восемь каналов в корпусах TQFP и QFN/MLF) с
10-битная точность, программируемый сторожевой таймер с внутренним генератором, последовательный порт SPI,
и пять программно выбираемых режимов энергосбережения.
• Высокопроизводительный 8-разрядный микроконтроллер Atmel®AVR® с низким энергопотреблением
• Усовершенствованная архитектура RISC
— 130 мощных инструкций — выполнение цикла за один такт
— 32 × 8 рабочих регистров общего назначения
– Полностью статическая работа
– Пропускная способность до 16MIPS на частоте 16 МГц
– Встроенный 2-тактный множитель
• Сегменты энергонезависимой памяти высокой надежности
– 8 Кбайт внутрисистемной самопрограммируемой флэш-памяти программ
– 512 байт EEPROM
– 1 КБ внутренней памяти SRAM
– Циклы записи/стирания: 10 000 Flash/100 000 EEPROM
– Хранение данных: 20 лет при 85°C/100 лет при 25°C (3)
Внутрисистемное программирование с помощью встроенной программы загрузки
Операция True Read-While-Write
– Блокировка программирования для безопасности программного обеспечения
• Периферийные функции
– Два 8-битных таймера/ Счетчики с отдельным предделителем, один режим сравнения
– Один 16-разрядный таймер/счетчик с отдельным предделителем, режимом сравнения и захватом
Режим
– Счетчик реального времени с отдельным генератором
– Три канала ШИМ
– 8-канальный АЦП в TQFP и QFN/MLF пакет
Восемь каналов, 10-битная точность
– 6-канальный АЦП в пакете PDIP
Шесть каналов, 10-битная точность
– Байт-ориентированный двухпроводной последовательный интерфейс
– Программируемый последовательный USART
–Последовательный интерфейс SPI
– Программируемый сторожевой таймер с отдельным встроенным генератором
– Встроенный аналоговый компаратор
• Специальные функции микроконтроллера
– Сброс при включении питания и программируемое обнаружение пониженного напряжения
– Внутренний калиброванный RC-генератор
— пять режимов сна: бездействие, шумоподавление АЦП, энергосбережение, отключение питания и режим ожидания
Ввод-вывод и пакеты
— 23 программируемых линии ввода-вывода
– PDIP с 28 выводами, TQFP с 32 выводами и QFN/MLF с 32 выводами
• Рабочее напряжение
– 2,7–5,5 В (ATmega8L)
– 4,5–5,5 В (ATmega8)
Классы скорости
– 0–8 МГц (ATmega8L)
– 0–16 МГц (ATmega8)
• Потребляемая мощность при 4 МГц, 3 В, 25 °C
– Активный: 3,6 мА
2– Режим ожидания:
0002 – Режим отключения питания: 0,5 мкАХороший, надежный и простой в использовании настольный блок питания, вероятно, является самым важным и наиболее часто используемым устройством в каждой электронной лаборатории.
Надлежащий настольный блок питания с электронной стабилизацией — важное, но дорогое устройство. Используя конструкцию на основе микроконтроллера, мы можем создать блок питания, который имеет множество дополнительных функций, прост в сборке и очень доступен по цене.
Распространенное заблуждение о цифровом блоке питания состоит в том, что люди считают все цифровым и не понимают, как это может работать со схемой на основе микроконтроллера. Нам нужно чистое и стабильное аналоговое напряжение на выходе, и для этого мы используем аналоговые компоненты. Только аналоговые компоненты достаточно быстры, чтобы удалить пульсации из-за изменений нагрузки или любого оставшегося шума 50/60 Гц.
Напряжение на эмиттере транзистора связано с напряжением на базе, а не с входным напряжением на коллекторе. Однако основной ток течет от C к E. Эта простая схема создает чистое постоянное напряжение. Он устраняет шум, поступающий через штифт коллектора, и контролирует изменения нагрузки на стороне эмиттера.
Другими словами, наш цифровой блок питания имеет полностью аналоговую систему управления для быстрого реагирования на изменения нагрузки и напряжения, и мы накладываем вторую цифровую систему управления для более необычных функций, которые необходимы настольному блоку питания. Давайте удалим батарею из этой схемы и создадим простейший блок питания с электронной стабилизацией. Он состоит из 2-х основных частей: транзистора и опорного напряжения, генерируемого Z-диодом.
Выходное напряжение этой схемы Uref — 0,7В. 0,7 В — это примерно падение напряжения между B и E на транзисторе. Z-диод и резистор генерируют опорное напряжение, которое является стабильным, даже если входной сигнал колеблется и шумит.
Транзистор необходим для работы с более высокими токами, чем могут обеспечить только Z-диод и резистор. В этой конфигурации транзистор просто усиливает ток. Ток, который должны обеспечить резистор и Z-диод, представляет собой выходной ток, деленный на hfe (hef — это число, которое вы можете найти в таблице данных транзистора).
Какие проблемы с этой схемой?
Это довольно серьезные ограничения, которые делают эту схему непригодной для использования, но эта схема по-прежнему является основным строительным блоком всех блоков питания с электронной регулировкой.
Чтобы преодолеть эти проблемы, вам понадобится некий «ум», который будет регулировать ток на выходе и переменное опорное напряжение. Вот и все (… и это сильно усложняет схему).
В течение последних нескольких десятилетий люди использовали операционные усилители для обеспечения этого интеллекта. Операционные усилители в основном могут использоваться как аналоговые калькуляторы для сложения, вычитания, умножения или логического «или» напряжений и токов.
Сегодня микроконтроллеры настолько быстры, что все это можно легко сделать программно. Прелесть в том, что в качестве побочного эффекта вы получаете бесплатно вольтметр и амперметр. Контур управления в микроконтроллерах в любом случае должен знать значения напряжения и тока. Вам просто нужно их отобразить. Что нам нужно от микроконтроллера:
Проблема в том, что DA-преобразователь должен быть очень быстрым. Если на выходе обнаружено короткое замыкание, то надо сразу снизить напряжение на базе транзистора, иначе он умрет. Быстро означает в течение миллисекунд (так же быстро, как операционный усилитель).
ATmega8 имеет более чем достаточно быстрый АЦП, но на первый взгляд ЦАП отсутствует. Можно использовать широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) и аналоговый фильтр нижних частот, чтобы получить ЦА-преобразователь, но одна ШИМ слишком медленная, чтобы программно реализовать защиту от короткого замыкания. Как собрать быстрый DA-преобразователь?
Есть много способов построить цифро-аналоговый преобразователь, но нам нужен быстрый и дешевый, который может легко взаимодействовать с нашим микроконтроллером.
Существует схема ЦАП, известная как «лесенка Р-2Р». Он состоит только из резисторов и переключателей. Есть два типа резисторов. Один со значением R и один с удвоенным значением R.
Выше показан 3-битный преобразователь R2R-DA. Логика управления перемещает переключатели между GND и Vcc. Цифровая «единица» соединяет переключатель с Vcc, а цифровой «ноль» — с GND. Что делает эта схема? Он обеспечивает напряжение с шагом Vcc/8. Обычно выходное напряжение равно Z * (Vcc/(Zmax+1), где Z — цифровое число. В случае 3-битного АЦП это: 0–7.
Внутреннее сопротивление цепи, как видно из выход R.
Вместо использования отдельных переключателей мы можем подключить многозвенную цепь R-2R к выходным линиям микроконтроллера.
Широтно-импульсная модуляция — это метод, при котором вы генерируете импульсы и пропускаете их через фильтр нижних частот с частотой среза, намного меньшей, чем частота импульсов.
Это приводит к сигналу постоянного тока, и напряжение зависит от ширины этих импульсов.
Atmega8 обеспечивает аппаратную 16-битную ШИМ. То есть: теоретически у вас может быть 16-битный ЦАП с очень небольшим количеством компонентов. Чтобы получить истинный сигнал постоянного тока из сигнала ШИМ, его необходимо усреднить с помощью фильтра, и это может быть проблемой при высоких разрешениях. Чем выше точность, тем ниже частота ШИМ-сигнала. Это снова означает, что вам нужны большие конденсаторы, а время отклика очень медленное. Первое и второе поколение цифровых источников питания постоянного тока имели 10-битный ЦАП с R2R-релейной схемой. То есть: вывод может быть установлен в шаге 1024. Если вы запустите atmega на частоте 8 МГц и используете 10-битный ЦАП с ШИМ, то импульсы сигнала ШИМ будут иметь частоту 8 МГц / 1024 = 7,8 кГц. Чтобы получить из этого несколько хороший сигнал постоянного тока, вам нужно отфильтровать его с помощью фильтра нижних частот второго порядка с частотой 700 Гц или меньше.
Вы можете себе представить, что произойдет, если вы используете 16-битный ШИМ. 8МГц/65536=122Гц. Нужен низкочастотный фильтр 12 Гц.
Можно объединить идею ШИМ и R2R-лестницы. В этом проекте мы будем использовать 7-битную R2R-лестницу в сочетании с 5-битным ШИМ-сигналом. С системной частотой 8 МГц и разрешением 5 бит мы получим сигнал 250 кГц. 250 кГц можно даже преобразовать с небольшими конденсаторами в сигнал постоянного тока.
Первоначальная версия цифрового блока питания постоянного тока tuxgraphics имела 10-битный ЦАП на основе релейной схемы R2R. В этом новом дизайне мы используем R2R-лестницу и ШИМ с общим разрешением 12 бит.
За счет некоторого времени обработки можно увеличить разрешение аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Это называется передискретизацией.
Четырехкратная передискретизация дает двойное разрешение. То есть: 4 последовательных выборки могут быть использованы, чтобы получить вдвое больше шагов на АЦП.
Теория передискретизации объясняется в документе PDF, который вы можете найти в конце этой статьи. Мы используем передискретизацию для контура управления напряжением. Для контура управления током мы используем исходное разрешение АЦП, так как быстрое время отклика здесь более важно, чем разрешение.
Итак, вот более подробная схема вышеприведенной схемы.
Несколько технических деталей все еще отсутствуют:
Чтобы исправить это, мы должны добавить усилители тока и напряжения.
При добавлении усилителей следует помнить, что они должны работать с большими сигналами. В большинстве конструкций усилителей (например, для аудио) предполагается, что сигналы будут малы по сравнению с напряжением питания. Так что забудьте все классические книги о конструкции транзисторных усилителей.
Мы могли бы использовать операционные усилители, но для этого потребуются дополнительные положительные и отрицательные напряжения питания, которых мы хотим избежать.
Дополнительное требование заключается в том, что усилитель должен переходить от нулевого напряжения к стабильному состоянию без колебаний. Другими словами, при включении питания не должно быть коротких колебаний или скачков выходного сигнала.
На приведенной ниже схеме показан усилительный каскад, подходящий для этой цели.
Начнем с силового транзистора. Мы используем BD245 (Q1). Согласно техническому описанию этот транзистор имеет hfe=20 при выходе 3А. Следовательно, он будет потреблять около 150 мА на базе. Для усиления тока мы используем конфигурацию, известную как «транзистор Дарлингтона». Для этого впереди ставим транзистор средней мощности. Обычно они имеют значение hfe 50-100. Это уменьшит необходимый ток до уровня менее 3 мА (150 мА / 50). 3 мА управляются транзисторами с малым сигналом, такими как BC547/BC557. Эти маленькие сигнальные транзисторы очень хороши для создания усилителя напряжения.
Для выхода 30 В мы должны как минимум усилить 5 В от ЦАП в 6 раз.
Для этого мы комбинируем PNP и NPN транзистор, как показано выше. Коэффициент усиления напряжения этой схемы:
Vampl= (R6 + R7)/R7
Источник питания должен быть доступен в 2 версиях: макс. выход 30 и макс. выход 22 В. Комбинация 1K и 6,8K дает коэффициент 7,8, что хорошо для 30-вольтовой версии и имеет место для возможных потерь из-за более высоких токов (наша формула линейна. Реальность нелинейна). Для версии 22 В мы используем 1K и 4,7K.
Внутреннее сопротивление цепи согласно BC547:
Rin=hfe1 * S1 * R7 * R5 = 100 * 50 * 1K * 47K = 235 МОм - hfe составляет от 100 до 200 для транзистора BC547 - S – наклон кривой усиления транзистора, около 50 [единица измерения = 1/Ом]
Этого более чем достаточно для подключения к нашему ЦАП с внутренним сопротивлением 5 кОм.
Внутреннее эквивалентное выходное сопротивление:
Rout= (R6 + R7) / (S1 + S2 * R5 * R7) = около 2 Ом
Достаточно низкий для управления следующим транзистором Q2.
R5 связывает основу BC557 с эмиттером, что означает «выключено» для транзистора до тех пор, пока не появятся ЦАП и BC547. R7 и R6 первоначально связывают основание Q2 с землей, что отключает выходной каскад Дарлингтона.
Другими словами, все компоненты этого каскада усилителя изначально выключены. Это означает, что мы не получим от этих транзисторов каких-либо колебаний или выходных пиков при включении или выключении питания. Очень важный момент. Я видел дорогие промышленные блоки питания, которые давали скачок напряжения при отключении питания. Такого источника питания определенно следует избегать, так как он может легко вывести из строя чувствительные схемы.
Вы можете использовать трансформатор, выпрямитель и большие конденсаторы или попытаться получить блок питания для ноутбука 32/24 В. Я выбрал более поздний вариант. Эти блоки питания для ноутбуков иногда продаются очень дешево (с запасом), а некоторые из них обеспечивают мощность 70 Вт при 24 В или даже 32 В постоянного тока.
Большинство людей, вероятно, выберут трансформатор, потому что его очень легко достать.
Версия 22 В 2,5 А: вам нужен трансформатор 18 В 3 А, выпрямитель и конденсатор 2200 мкФ или 3300 мкФ. (причина: 18 * 1,4 = 25 В) Версия 30 В 2 А: вам нужен трансформатор 24 В 2,5 А, выпрямитель и конденсатор 2200 мкФ или 3300 мкФ. (причина: 24 * 1,4 = 33,6 В) Не помешает купить трансформатор, который может обеспечить больший ампер. Мост силовых диодов с 4 диодами, которые предназначены для низкое падение напряжения (например, BYV29-500) дает хороший выпрямитель.
Вы также можете использовать более «тяжелый» трансформатор.
Проверьте цепь на предмет надлежащей изоляции. Убедитесь, что , а не , можно прикоснуться к любой части, которая может находиться под напряжением 110/230 В, даже когда корпус открыт. Соедините все металлические части корпуса с землей (не с заземлением цепи).
Если вы хотите использовать два или более блоков питания в цепи для получения положительного и отрицательного напряжения для вашей цепи, важно, чтобы трансформатор был действительно изолирован.
Будьте осторожны с блоками питания ноутбуков. Они красивые и маленькие, но некоторые из них могут соединять минусовой контакт на выходе с заземляющим контактом на входе. Это вызовет короткое замыкание через заземляющий провод, если вы используете два источника питания в цепи.
Предлагаются две конфигурации: 22 В, 2,5 А и 30 В, 2 А. Если вы хотите собрать версию с другими (более низкими) выходными напряжениями или ограничениями по току, просто отредактируйте файл hardware_settings.h.
Пример: Чтобы собрать версию на 18 В 2,5 А, просто отредактируйте файл hardware_settings.h и измените максимальное выходное напряжение на 18 В.
После этого можно использовать источник питания 20 В 2,5 А.
Пример: Чтобы создать версию 18 В 1,5 А, просто отредактируйте файл hardware_settings.h и измените максимальное выходное напряжение на 18 В, а макс. ток до 1,5А.
После этого можно использовать источник питания 20 В 1,5 А.
Последним компонентом, который необходимо припаять к плате, должен быть микроконтроллер. Перед тем, как вставить его, я бы порекомендовал выполнить несколько основных аппаратных тестов:
Тест 1: подключите источник питания (не менее 10 В) к входу питания схемы и убедитесь, что вы получаете 5 В постоянного тока после регулятора напряжения.
Test2: Измерьте выходное напряжение. Оно должно быть равно 0 В (или близко к нулю, например, 0,15 В, и оно упадет до нуля, если вы поместите на выход «нагрузку» от 2 до 5 КОм).
Test3: Припаяйте микроконтроллер к плате и загрузите программное обеспечение для тестирования ЖК-дисплеев, выполнив команды в каталоге распакованного пакета digitaldcpower tar.gz.
сделать test_lcd.hex make load_test_lcd
На дисплее должно появиться сообщение «ЖК-дисплей работает».
Теперь вы можете загрузить окончательное программное обеспечение.
Предупреждение для дальнейшего тестирования с финальным программным обеспечением: будьте осторожны с короткими замыканиями, пока не протестируете функцию ограничения тока.
Безопасный способ проверить ограничение тока — использовать низкоомный резистор, например автомобильную лампочку.
Установите нижний предел тока, например, 30 мА при 10 В. Вы должны увидеть, как напряжение сразу же упадет почти до нуля, как только вы подключите лампочку к выходу. В цепи все еще есть неисправность, если она не выходит из строя. Автомобильная лампа защитит цепь питания даже в случае неисправности, так как это не полное короткое замыкание.
В этом разделе вы узнаете, как работает программное обеспечение, и вы сможете использовать эти знания для внесения изменений. Однако имейте в виду, что защита от короткого замыкания также является программной. Если вы где-то ошибетесь, то эта защита может не сработать. Если вы вызовете короткое замыкание на выходе, ваше оборудование может уйти в облако дыма. Чтобы избежать этого, вы должны использовать автомобильную лампочку на 12 В (см. выше) для проверки защиты от короткого замыкания.
Теперь немного о структуре программы. Сначала взгляните на основную программу (файл main.c, загрузите в конце этой статьи), вы увидите, что при включении питания выполняется всего несколько строк кода инициализации, а затем программа входит в бесконечный цикл.
В этой программе действительно есть 2 бесконечных цикла. Один из них — это основной цикл («пока(1){ …}» в файле main.c), а другой — периодическое прерывание от аналого-цифрового преобразователя (функция «ISR(ADC_vect){…}» в файле аналог.с). Во время инициализации прерывание настроено на выполнение каждые 104 мкс. Все выполняемые функции и код выполняются в контексте одной из этих задач (задача — это имя процесса или потока выполнения в ОС реального времени, поэтому я использую это слово здесь, даже если ОС не существует).
Задача прерывания может остановить выполнение основного цикла в любое время. Затем он будет выполняться без прерывания, а затем выполнение снова продолжится в основном цикле в том месте, где оно было прервано.
Это имеет два следствия:
Код в прерывании не должен быть слишком длинным, так как он должен завершиться до прихода следующего прерывания. Здесь имеет значение количество инструкций в машинном коде. Математическая формула, которая может быть записана в виде одной строки C-кода, может привести к сотням строк машинного кода.
Переменные, общие для кода прерывания и кода в основной задаче, могут внезапно измениться в середине выполнения.
Все это означает, что сложные вещи, такие как обновление дисплея, проверка кнопок, перевод значений ампер и вольт во внутренние единицы и т. д., должны выполняться в основной задаче. В прерывании мы выполняем только то, что критично по времени: контроль тока и напряжения, защита от перегрузок и настройка ЦАП. Чтобы избежать сложной математики, все вычисления в прерывании выполняются в единицах АЦП. Это те же самые единицы измерения, которые производит АЦП (целочисленные значения от 0 до 1023 для тока и от 0 до 2047 для напряжения).
Это основная идея программы. Я также объясню, что вы найдете в каких файлах, и тогда вы сможете понять код (учитывая, что вы знакомы с C).
main.c -- этот файл содержит основную программу. Вся инициализация сделано отсюда.здесь. Здесь также реализован основной цикл. Analog.c — аналого-цифровой преобразователь и все, что выполнения в контексте задачи прерывания можно найти здесь. dac.c — цифро-аналоговый преобразователь. Инициализировано из ddcp.c, но используется только с аналога.c kbd.c – код клавиатуры lcd.c — драйвер ЖК-дисплея. Это специальная версия, которая не требует контакт RW дисплея. Вместо этого используется внутренний таймер который должен быть достаточно длинным, чтобы дисплей завершил свою задачу.
Для загрузки программного обеспечения в микроконтроллер вам понадобится программатор, например, avrusb500.
Вы можете скачать заархивированные архивы программного обеспечения в конце статьи.
Отредактируйте файл hardware_settings.h и настройте его в соответствии с оборудованием. Здесь же можно сделать калибровку вольтметра и амперметра. Файл хорошо прокомментирован.
gedit hardware_settings.h
Подсоедините кабель программатора и включите питание схемы. Затем выполните:
сделать предохранитель Это установит тактовую частоту микроконтроллера на 8 МГц. программное обеспечение разработано для этой частоты. делать Это скомпилирует программное обеспечение. сделай загрузку Это загрузит программное обеспечение.
Блок питания имеет 4 кнопки для местного управления напряжением и макс. текущий. 5-я кнопка предназначена для постоянного сохранения настроек в EEPROM, так что при следующем включении будут отображаться идентичные настройки.
С помощью U+ вы можете увеличить напряжение, а с помощью U- вы можете его уменьшить.
