Содержание

Техническое задание

Введение

1. Описание принципиальной схемы

   1. Микроконтроллер

   2. Интерфейс UART

   3. Датчик

2. Программа

Заключение

Техническое задание

Разработать измерительное устройство с датчиками, вывод датчика подключен к АЦП МК, измерения производятся периодически через время Δt (сек), данные передаются по интерфейсу UART (RS-232) в ПК.

Характеристики измерительного устройства:

МК - Mega64

Датчик - BPW34

Временной интервал измерения, сек - 3

Тактовая частота, МГц - 9

Скорость передачи RS-232 - 2400

Введение

В основе работы любого измерительного устройства находится измерительный преобразователь (датчик), который необходим для получения значений измеряемых физических или электрических величин. В настоящее время большинство измерительных устройств включают в себя микроконтроллеры, что позволяет обеспечивать высокую точность измерений, а также синхронизацию и согласование между устройствами, подключаемыми к микроконтроллеру.

Обобщенная структурная схема измерительного устройства состоит из датчика, микроконтроллера и устройства отображения информации (рис.1). Информация, полученная датчиком передается в микроконтроллер через специальный интерфейс. Микроконтроллер производит преобразование информации для последующей ее отправки в персональный компьютер или устройство отображения информации.

Рис. 1 – Структурная схема измерительного устройства

1. Описание принципиальной схемы

   1. Микроконтроллер

В соответствии с техническим заданием в данной работе должен быть использован микроконтроллер фирмы ATMEL ATMega64. На рис.2 изображена его структурная схема.

Рис. 2 Структурная схема микроконтроллера

2. Интерфейс uart

В соответствии с техническим заданием данные из микроконтроллера передаются в персональный компьютер посредством интерфейса UART.

Порт UART входит в состав периферийных устройств микроконтроллеров типа 2313, 4433, 8515, m163 и m103.

Порт UART содержит передатчик, приемник, тактовый генератор и аппаратуру управления передачей и приемом. Передатчик получает байт из шины данных микроконтроллера и формирует и выдает последовательность битов. Приемник выделяет стартовый бит, расформировывает принятый кадр и подготавливает байт для выдачи в шину данных микроконтроллера.

Тактовый генератор формирует сигнал, определяющий скорость передачи и приема битов и позволяющий выделять биты при приеме кадра.

В состав порта входят регистр данных передатчика UDR (T), регистр данных приемника UDR (R), регистр управления UCR, регистр состояния USR, регистр задания скорости передачи/приема UBRR и др. при обращении для записи выбирается регистр UDR, при обращении для чтения – регистр UDR (R).

Перед началом сеанса связи необходимо выполнить инициализацию USART. Процесс инициализации обычно состоит из установки скорости связи, задания формата посылки и разрешения работы передатчика и приемника.

Работа передатчика USART разрешается путем установки бита разрешения передачи (TXENх) в регистре UCSRxB. После разрешения, функция вывода TxD как обычного порта заменяется на функцию выхода последовательной передачи данных. Скорость связи, режим работы и формат посылки должны быть установлены однократно перед началом какой-либо передачи.

Начало передачи инициируется записью передаваемых данных в буфер передатчика. Буферизованные данные в буфере передатчика будут перемещены в сдвиговый регистр, после того как он будет готов к отправке новой посылки. Запись в сдвиговый регистр новых данных происходит в состоянии ожидания (когда передача завершена) или сразу после завершения передачи последнего стоп-бита предыдущей посылки. Если в сдвиговый регистр записаны новые данные, то начинается передача одной посылки на скорости, определенной в регистре скорости связи.

Буферные регистры данных передатчика и приемника USART расположены по одному и тому же адресу в области ввода-вывода, обозначенной как регистр данных UDRx. Если выполнять запись по адресу регистра UDRx, то записываемые данные помещаются в буферный регистр данных передатчика. По аналогии, при чтении регистра UDRx извлекается содержимое буферного регистра данных приемника.

Описание выводов микроконтроллера, используемых в устройстве

VCC Напряжение питания цифровых элементов

GND Общий

XTAL1 вход инвертирующего усилителя генератора и вход внешней синхронизации.

XTAL2 выход инвертирующего усилителя генератора.

AVcc вход питания порта F и аналогово-цифрового преобразователя. Он должен быть внешне связан с VCC, даже если АЦП не используется. При использовании АЦП этот вывод связан с VCC через фильтр низких частот. AREF вход подключения источника опорного напряжения АЦП.

PEN вход разрешения программирования для режима последовательного программирования через интерфейс SPI. Если во время действия сброса при подаче питания на этот вход подать низкий уровень, то микроконтроллер переходит в режим последовательного программирования через SPI. В рабочем режиме PEN не выполняет никаких функций.

Порт A (PA7..PA0)

√ 8-разр. порт двунаправленного ввода-вывода с внутренними подтягивающими к плюсу резисторами (выбираются раздельно для каждого разряда). Выходные буферы порта A имеют симметричную выходную характеристику с одинаковыми втекающим и вытекающим токами. При вводе, линии порта А будут действовать как источник тока, если

внешне действует низкий уровень и включены подтягивающие резисторы. Выводы порта A находятся в третьем (высокоимпедансном) состоянии при выполнении условия сброса, даже если синхронизация не запущена. Порт А также выполняет некоторые специальные функции ATmega64.

Порт C (PC7..PC0)

Порт C √ 8-разр. порт двунаправленного ввода-вывода с внутренними подтягивающими к плюсу резисторами (выбираются раздельно для каждого разряда). Выходные буферы порта C имеют симметричную выходную характеристику с одинаковыми втекающим и вытекающим токами. При вводе, линии порта C будут действовать как источник тока, если внешне действует низкий уровень и включены подтягивающие резисторы. Выводы порта C находятся в третьем (высокоимпедансном) состоянии при выполнении условия сброса, даже если синхронизация не запущена. Порт C также выполняет некоторые специальные функции ATmega164, описываемых далее. В режиме совместимости с ATmega103 порт C действует только на вывод, а при выполнении условия сброса линии порта C не переходят в третье состояние.

Порт D(PD7..PD0)

Порт D √ 8-разр. порт двунаправленного ввода-вывода с внутренними подтягивающими к плюсу резисторами (выбираются раздельно для каждого разряда). Выходные буферы порта D имеют симметричную выходную характеристику с одинаковыми втекающим и вытекающим токами. При вводе, линии порта D будут действовать как источник тока, если внешне действует низкий уровень и включены подтягивающие резисторы. Выводы порта D находятся в третьем (высокоимпедансном) состоянии при выполнении условия сброса, даже если синхронизация не запущена. Порт D также выполняет некоторые специальные функции ATmega64.

Порт E(PE7..PE0)

Порт E √ 8-разр. порт двунаправленного ввода-вывода с внутренними подтягивающими к плюсу резисторами (выбираются раздельно для каждого разряда). Выходные буферы порта E имеют симметричную выходную характеристику с одинаковыми втекающим и вытекающим токами. При вводе, линии порта E будут действовать как источник тока, если внешне действует низкий уровень и включены подтягивающие резисторы. Выводы порта E находятся в третьем (высокоимпедансном) состоянии при выполнении условия сброса, даже если синхронизация не запущена. Порт E также выполняет некоторые специальные функции ATmega64.

Порт F (PF7..PF0) Порт F действует как аналоговый ввод аналогово-цифрового преобразователя. Порт F также может использоваться как 8-разр. порт двунаправленного ввода-вывода, если АЦП не используется. К каждой линии порта может быть подключен встроенный подтягивающий к плюсу резистор (выбирается раздельно для каждого бита). Выходные буферы порта F имеют симметричную выходную характеристику с одинаковыми втекающим и вытекающим токами. При вводе, линии порта F будут действовать как источник тока, если внешне действует низкий уровень и включены подтягивающие резисторы. Выводы порта F находятся в третьем (высокоимпедансном) состоянии при выполнении условия сброса, даже если синхронизация не запущена. Если активизирован интерфейс JTAG, то подтягивающие резисторы на линиях PF7(TDI), PF5(TMS) и PF4(TCK) будут подключены, даже если выполняется Сброс. Вывод TDO находится в третьем состоянии, если не введено состояние TAP, при котором сдвигаются выводимые данные. Порт F также выполняет функции интерфейса JTAG. В режиме совместимости с ATmega103 порт F действует только на ввод.

Рис. 2.1 Расположение выводов у ATmega64