2 Постановка задачи

В литературном обзоре были рассмотрены основные категории программного обеспечения, необходимого для проекта. Для дальнейшего процесса необходимо сформулировать задачи, стоящие передо мной, а именно:

• Необходимо изучить принципы работы с программой Avr Bascom

• Научиться использованию Basic для разработки

• Изучить Протеус, его интерфейс, возможности, способы осуществления целей поставленных перед этой программой

• Разработать в Протеусе схему будущего устройства

• Написать программу на Basic,скомпилировать её

• Полученный в ходе компиляции файл необходимо симулировать в Протеусе

3 Практическая часть

3.1 Составление схемы будущего устройства

Здесь описывается процесс составления принципиальной схемы устройства

Всё устройство можно представить состоящим из следующих частей:

Самой ответственной частью всего устройства является блок питания установки так, как он выдаёт на выход до 2000 Вольт.

Схема подобного блока питания была найдена в книге Федоркова Б. Г. «Микросхемы ЦАП и АЦП - функционирование, параметры, применение»

Ниже приведена схема подобного устройства:

Основной составляющей всей схемы является ЦАП на 12 разрядов. То есть блок питания будет выдавать напряжения с шагом

Вольт

Как видно: получилась очень маленькая величина.

К выводу управление подсоединяется порт микроконтроллера или два, так как одного может не хватить.

3.2 Алгоритм управляющей программы микроконтроллера

В ходе процесса своей работы микроконтроллер должен придерживаться какого-то чёткого алгоритма.

Ниже можно видеть примерный алгоритм работы кода

А вот этот же алгоритм, но уже реализованный на Basic:

$regfile = "m16def.dat" 'подключаем файл с определениями At Mega16

$crystal = 16000000 'задаём частоту кристалла

$lib "lcd4.lbx"

'следующие две строчки настройки lcd экрана: пины и размер

Config Lcdpin = Pin, Rs = Portb.0, E = Portb.2, Db4 = Portb.4, Db5 = Portb.5, Db6 = Portb.6, Db7 = Portb.7

Config Lcd = 16 * 2

Config Adc = Single, Prescaler = Auto, Reference = Avcc 'конфигурирование АЦП

Dim W As Word

Dim B As Integer

Dim V As Integer

Config Single = Scientific, Digits = 3

V = 0

Config Portc = Output 'конфигурируем порт C на выход

Config Portd.0 = Output 'конфигурируем 0 пин порта d на выход

Start Adc 'Запускаем АЦП

Do 'основной цикл программы

V = V + 1 'инкрементируем счётчик напряжения

Portc = V 'выводим в порт C напряжение

W = Getadc(0) 'забираем из АЦП очередное значение

Dim U As Single 'делим взятое из ацп значение на 1024

'умножаем на 5

U = W / 1024

U = U * 5.0

Locate 2 , 1

Lcd "Uiz="; U; "Volts " 'выводим на жк-экран значение измеренного напряжения

Locate 1 , 1

U = 5.0 / 256.0

U = U * V

Lcd "Uupr="; V; " Volts" 'здесь выводим на жк-экран значение напряжения управления плазмой

Waitms 100 'ждём 100 мс

Loop

End 'конец программы

Комментарии к программе дают ясное представление о том, как эта программа работает.

3.2 Симуляция в Протеусе

Как говорилось раньше, Протеус является программным пакетом для создания и симуляции электрических схем преимущественно цифровых. И недаром: в программе ISIS можно найти практически любой зарубежный цифровой компонент или замену отечественному. И практически все компоненты можно использовать в моделировании. Также в программу включены виртуальные приборы. Это может быть осциллограф либо генератор сигнала. В целом Протеус представляет собой прекрасную среду для цифрового моделирования. На рисунке ниже можно увидеть интерфейс программы ISIS, главной программы Протеуса. Слева в окне можно увидеть список используемых компонентов, по центру - составляемую схему. Внизу слева находится панель быстрого запуска симуляции.

После загрузки микрокода в микроконтроллер можно приступать к симуляции. Для этого необходимо нажать на кнопку старт на панели быстрого запуска. Начнётся симуляция, и можно будет наблюдать изменение информации на жк экране:

Видно, что на экране выводится два параметра: напряжение управление и измеренное напряжение. Пока только эти два параметра нам необходимы. При изменении первого соответственно меняется второй параметр. Чтобы имитировать измеренное напряжение к 0 каналу АЦП подключается источник напряжения через делитель напряжения, построенный на потенциометре.

3.3 Реализация интерфейса взаимодействия между микроконтроллером ATmega16 и компьютером

Для начала необходимо определиться по какому протоколу будет происходить обмен информацией между микроконтроллером и ЭВМ. Это может быть обмен по последовательному порту либо же по универсальной последовательной шине(usb). Второй вариант в настоящее время набирает всё большую и большую популярность. Не стоит забывать и о линии питания на 5 В.Но существует проблема, и состоит она в том, что микроконтроллер не знает о существовании спецификации usb. В наличии его есть только интерфейс rs-2.

Для решения этой проблемы можно собрать специальный переходник rs-2 – usb. И здесь же представлена схема подобного переходника, использующего микросхему FT232BM на 32 вывода.

FT232BM выпускается в 32 выводном корпусе LQFP-32 с шагом выводов 0.8 мм. Микросхема имеет интерфейс для подключения внешней EEPROM памяти (выводы 1,2 и 32), в которой могут храниться уникальные идентификационные коды производителя и типа устройства, а также текстовые строки, содержащие информацию о наименовании, производителе устройства и т.п. Микросхема может питаться либо от шины USB, либо от внешнего стабилизированного источника питания с напряжением 5В. В качестве генератора тактовой частоты используется кварц на 6MHz, подключаемый к выводам 27 и 28.

Режим питания микросхемы определяется логическим уровнем на входе PWRCTL: лог.0 – питание от шины USB (Bus-Powered), лог.1 – питание от стороннего источника (Self-Powered). Инверсный вход RESET надо через резистор (а можно даже и без него) подтянуть к плюсу питания микросхемы – этого достаточно для нормальной работы. Выход RSROUT может использоваться для сброса внешних устройств в момент сброса FT232. Кроме того, к этому выводу подключается подтягивающий резистор для линии USB Data+. Сами линии Data+ и Data- - это выводы USBDP и USBDM соответственно.

Микроконтроллер своими выводами UART-передатчика подсоединяется к TXD и RXD выводам FT232BM.

При подключение этого устройства к ПК, оно определяется как USB Serial port и с ним можно работать как с обычным COM-портом, что очень удобно при работе с разными терминальными приложениями.

Максимальная скорость обмена данными – 921600.

3.4Интерфейс пользователя на LabView

LabVIEW (англ.  Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) — это среда разработки и платформа для выполнения программ, созданных на графическом языке программирования «G» фирмы National Instruments (США).

,В данном проекте использовалась 7-я версия данного программного продукта.

Вся программа на LabView состоит из двух частей: лицевой панели и визуального кода.

На лицевой панели расположены всяческие элементы управления и индикаторы процесса, а визуальный код описывает логику работы программы.

Вот лицевая панель виртуального прибора:

А ниже представлен алгоритм работы: