Programowanie mikrokontrolerów

Każdy początkujący zastanawia się od czego zacząć zabawę z mikrokontrolerami bo na początku nasza wiedza nie jest zbyt imponująca więc postaram się przedstawić sposób postępowania oraz zasady jakimi należy się kierować budując pierwszy układ mikroprocesorowy.

Na początek wybieramy sobie mikrokontroler. Najlepszym wyborem będzie coś prostego, nie skomplikowanego o nie wygórowanej cenie a więc skupmy się na Atmega8 za około 4 pln. Pierwszym krokiem będzie pobranie dokumentacji technicznej ze strony producenta.

http://www.atmel.com/images/atmel-2486-8-bit-avr-microcontroller-atmega8_l_datasheet.pdf

Przyda się on nam w czasie projektowania układu odpowiadając na pojawiające się pytania.

Po wybraniu mikrokontrolera przystąpmy do projektowania układu. Każde urządzenie żeby działać musi zostać zasilone. Mikrokontrolery pod tym względem mają dosyć wymagające parametry zasilania szczególnie przy pracy z przetwornikami analogowo cyrowymi ale o tym później. Zacznijmy od czegoś prostego. Podstawowym zadaniem przy projektowaniu zasilania będzie zapewnienie stałego niezmiennego napięcia na nóżkach zasilających mikrokontroler i tu pierwszy raz przyda nam się nota katalogowa mikrokontrolera. Zajrzyjmy na jakim napięciu zasilającym pracuje nasz mikrokontroler (typowymi napięciami są 5V i 3,3V). Na pierwszej stronie dokumentacji znajdujemy

Nasz mikrokontroler zasilany będzie 5V i taki zasilacz musimy zaprojektować.

Najprostszym jednak nie najlepszym ale wystarczającym na razie układem zasilającym będzie stabilizator liniowy. Google podpowie nam jakie stabilizatory liniowe mamy w sprzedaży, my jednak skupimy się na najprostszym z nich LM7805 (jest to stabilizator 5V, gdyż taki mikrokontroler sobie wybraliśmy). Wybraliśmy już scalak stabilizatora i co dalej. Oczywiście ściągamy notę katalogową z neta. Najważniejsze rzeczy jakich będziemy szukać w nocie to parametry elektryczne oraz standardowa aplikacja zastosowania. Po ściągnięciu dowolnej noty katalogowej znajdujemy dwie najbardziej interesujące nasz informacje a mianowicie 

parametry elektryczne scalaka oraz

standardowy układ zastosowania oraz układ nóżek 

Przy tego typu stabilizatorze należy pamiętać o trzech rzeczach. Pierwsza to maksymalne napięcie wejściowe którego nie możemy przekroczyć, maksymalny prąd wyjściowy którego nie możemy przekroczyć oraz dobrze jest zwrócić uwagę na moc jaka będzie się wydzielać na stabilizatorze przy naszym obciążaniu go, ale o tym za chwile. Z teorii wiemy że napięcie wejściowe na stabilizatorze liniowym do jego poprawnej pracy powinno być wyższe od napięcia wyjściowego ja proponuje użyć napięcia wejściowego 12V. Będzie to napięcie którym będziemy zasilać naszą płytkę. Napięcie to mieści się w dopuszczalnym zakresie napięć stabilizatora co widać w tabelce w środkowej kolumnie (VI = 7V to 20V). Oszacujmy nasz maksymalny prąd wyjściowy stabilizatora. Załóżmy że wykorzystamy na płytce mikrokontroler pobierający pomijalnie mały prąd do tego jedna dioda led sygnalizacyjna podłączenie napięcia (10mA) powiedzmy że w przyszłości podłączymy do niego wyświetlacz LCD z podświetleniem (powiedzmy 100mA) i do testów i nauki programowania podłączymy w przyszłości 16 diod (160mA)w sumie wypada 270mA. Prąd ten mieści się w zakresie dopuszczalnego prądu wyjściowego stabilizatora który wynosi 1A o ile się nie mylę. Przejdźmy więc do oszacowania mocy jaka się będzie na nim wydzielać co będzie skutkowało grzaniem się stabilizatora. Aby policzyć moc P na stabilizatorze musimy znać spadek napięcia na nim i prąd przez niego płynący. Spadek napięcia będzie to U = Uwej - Uwyj = 12V - 5V = 7V, prąd oszacowaliśmy 260mA tak więc P= U * I = 7V * 0,260A = 1,82 W. Troszke dużo, może być ciepło jednak to jest maksymalne obciążenie tak więc jeśli będziemy długo pracować z takim obciążeniem do stabilizatora warto dodać mały radiatorek, jeśli tylko okresowo będziemy obciążać pełną mocą możemy pozwolić sobie na prace bez radiatora. Można to sprawdzić w czasie pracy jaką temperaturę będzie osiągał stabilizator jednak powinno być ok. Pierwszy krok zrealizowany.

Zasilacz zaprojektowany możemy przejść do kolejnego punktu projekt układu resetowania mikrokontrolera. Układ ten jest konieczny aby mikrokontroler pracował prawidłowo. Mikrokontroler posiada nóżkę reset aktywną stanem "0". Układ resetu jest konieczny aby mikrokontroler nie resetował się nam samoczynnie podczas pracy a żeby była możliwość podtrzymania sygnału reset przez podłączony przez nas programator na czas programowania mikrokontrolera. Układ jest dosyć prosty i został przedstawiony na rysunku poniżej

 CDN