На главную страницу

Содержание

1. Программирование на языке С на примере микроконтроллера ATmega168. Работа с кнопками. Опрос состояния, обработка дребезга.

Работа с кнопками основана на считывании логического сигнала с вывода микроконтроллера. Для работы с выводом микроконтроллера как входом, необходимо настроить соответствующий порт на вход и подключить внутренний подтягивающий резистор (который есть у каждого вывода портов). Без подключения подтягивающего резистора вывод микроконтроллера будет «ловить» электрические сигналы и его состояние будет неопределенным, что затруднит обработку сигнала при срабатывании кнопки.

Напишем простую программу, которая в основном цикле будет считывать значение сигнала на входе и в соответствии с этим зажигать светодиод. Т.е. если кнопка нажата, светодиод будет гореть, если не нажата – то нет. Опрос кнопки называется поллингом (polling). Для ввода используется соответствующий регистр «PIN».

Будем использовать платы «150» и «145» . На плате «145» имеется 4 пользовательских кнопки. С помощью джампера X4 можно подключить общий всех кнопок к земле (положение джампера 2-3). Остальные выводы кнопок подключены к портам PD4 … PD7. Уровень сигнала на входе микроконтроллера при не нажатой кнопке – «1». При нажатии на кнопку на входе будет появляться логический «0».

Программа написана для среды разработки ATMEL Studio® [1]. Текст программы приведен ниже.

…

2. Программирование на языке С на примере микроконтроллера ATmega168. Работа с пьезокерамическими излучателями.

Пьезокерамические излучатели широко используются в электронных устройствах. К основным характеристикам таких устройств можно отнести следующие:

- небольшой потребляемый ток (порядка нескольких мА)

- достаточно широкий диапазон рабочих напряжений (от 1 до нескольких десятков В)

- довольно узкий частотный диапазон (несколько кГц)

- излучатели могут изготавливаться со встроенным генератором (тогда генерируется только определенная частота) или без него

Исходя из основных характеристик, основными применениями являются:

- звуковое подтверждение действия (например, нажатия на кнопку)

- сигнал тревоги для сигнализаций (на таких излучателях хорошо формируется «противный на слух» сигнал)

- воспроизведение звуков в недорогой аппаратуре (параметры излучателей не дают возможность качественного воспроизведения звука)

Небольшой ток и широкий диапазон напряжений позволяет легко подключать данные излучатели к микроконтроллеру. Часто не требуется никаких дополнительных согласующих цепей. Если преобразователь со встроенным генератором, то достаточно просто подать питание на такой генератор. Если встроенного генератора нет, то сигнал нужно сформировать с помощью микроконтроллера.

Рассмотрим пример программы для генерации сигнала фиксированной частоты и задаваемой длительности звучания сигнала, который вполне подходит для решения задач звукового подтверждения и сигнализации.

Будем использовать платы «150A» и «145B» . На плате «145B» имеется пьезокерамическая «пищалка», которая подключена к выводу микроконтроллера PD3.

Для получения частоты генерации будем использовать таймер 0, настроенный на частоту срабатывания 1 кГц. Каждое прерывание будем переключать уровень логического сигнала на «пищалке», таким образом, частота сформированного сигнала будет в 2 раза меньше – 500 Гц.

Для получения нужной длительности звучания сигнала сделаем программный таймер. Для запуска генерации сигнала необходимо записать нужное время (в мс) в счетчик программного таймера. Начнется генерация сигнала. После обнуления счетчика времени генерации она прекратится.

В качестве теста сформируем несколько сигналов с разной длительностью.

Программа написана для среды разработки ATMEL Studio® [1]. Текст программы приведен ниже.

…

3. Таймер для фрилансера «175».

«Таймер для фрилансера» поможет всем, кто работает «на себя» и заинтересован в эффективном использовании своего времени.

Одной из задач, стоящих перед фрилансером является оценка трудоемкости и соответственно стоимости предлагаемой работы.

Оценивать время предлагается по двум временным порогам.

…

Для макета будем использовать платы «150A» и «145B» .

Фото макета:

Программа написана для среды разработки ATMEL Studio® [1]. Текст программы приведен ниже.

…

4. Программирование на языке С на примере микроконтроллера ATmega168. Работа с компаратором.

В микроконтроллере есть аналоговый компаратор. Это устройство, на входы «+» и «-» которого подаются аналоговые напряжения и в зависимости от их соотношения на выходе компаратора устанавливается логические «0» или «1».

Вход «+» компаратора можно подключить к ножке «AIN0» микроконтроллера или внутреннему источнику опорного напряжения. Вход «-» компаратора можно подключить к ножке «AIN1» микроконтроллера или к выходу мультиплексора АЦП. Выход компаратора доступен только внутри микроконтроллера через бит в регистре управления компаратором. Также выход компаратора может быть подключен ко входу схемы захвата таймера 1. Есть возможность разрешить прерывания при изменении сигнала на выходе компаратора и настроить событие, при котором будет происходить прерывание.

Для демонстрации работы примеров программ будем использовать плату «150A» и переменный резистор. Фото макета:

Программы написаны для среды разработки ATMEL Studio® [1].

Первый пример показывает, как получать и использовать значение сигнала на выходе компаратора. Подключим вход «+» компаратора к внутреннему источнику опорного напряжения, а переменный резистор подключим к входу «PD7/AIN1» (средний вывод). Два других вывода резистора подключим к общему и питанию. Т.о. при изменении угла поворота резистора напряжение на входе «AIN1» будет изменяться от 0 до напряжения питания. В зависимости от напряжения на выходе компаратора будем включать или выключать светодиод.

…

Во втором примере реализуем сигнализацию при превышении порога напряжения, заданного внутренним источником напряжения, на входе «AIN1». При это будем зажигать светодиод и посылать сообщение по UART на ПК. Изменения в настройках компаратора выделены серым цветом.

…

При повороте потенциометра можно заметить, что сообщение на ПК появляется не один раз:

Напряжение превышено!

Напряжение превышено!

Это связано в тем, что при вращении потенциометра вблизи «точки совпадения напряжений» на входах компаратора из-за шумов возникает явление «дребезга». Устранить его можно разными способами. Самый простой – введение дополнительной задержки после возникновения прерывания компаратора.

…

И еще один пример, который показывает переключение светодиода при изменении сигнала компаратора.

…

5. Программирование на языке С на примере микроконтроллера STM32F103RET6. Работа с USB. Виртуальный COM порт.

Рассмотрим создание проекта с помощью программы «STM32CubeMX» [12] для платы «152» или любой другой с аналогичным микроконтроллером. Перед началом работы необходимо установить программу «STM32CubeMX» и в ней через меню «Help» -> «Install New libraries» установить библиотеки для используемого микроконтроллера.

Также необходимо установить драйвер виртуального COM порта.

…

Первый пример выводит заданное сообщение, которое можно посмотреть в терминальной программе.

«» [14].

…

Второй пример осуществляет передачу принятой информации (эхо). Если в терминальной программе передать какой-либо текст, то он будет передан обратно в терминальную программу:

«

» [14].

6. Программирование на языке С на примере микроконтроллера ATmega168. Работа со светодиодными лентами на WS2811.

Светодиодные ленты с индивидуальным программированием цвета каждого светодиода находят широкое применение в рекламе, различных ШОУ, световом оформлении квартир и т.п.

В статье рассматривается пример работы с такой лентой.

Программа написана для среды разработки ATMEL Studio® [1] и тактовой частоты микроконтроллера 8 МГц. В макете используется плата «150» или аналогичная на микроконтроллере ATmega168.

…

Фото работы макета:

7. Программирование на языке С на примере микроконтроллера STM32F407VGT6. Клавиатура, подключаемая по АЦП.

Рассмотрим работу с клавиатурой, которая подключена к АЦП. Такая клавиатура позволяет использовать мало выводов микроконтроллера.

Клавиатура состоит из 8 кнопок (K1 – K8), резистивного делителя (R1 – R8) и подтягивающего резистора (R9).

Фото макета:

При работе программы переключается светодиод на плате и выводится номер нажатой кнопки по UART:

Key = 1

Key = 2

Key = 3

Key = 4

Key = 5

Key = 6

Key = 7

Key = 8

8. Программирование на языке С на примере микроконтроллера ATmega168. Измерение частоты импульсов.

Для примера измерения частоты импульсов возьмем классический алгоритм – подсчет количества импульсов за 1 секунду. Для измерения частоты будем использовать счетный вход таймера 1 (T1). В результате получим в счетчике таймера значение частоты (дополнительные преобразования не потребуются). Счет будем производить по нарастающему фронту входных импульсов (соответствующим образом настроив биты «CS1x»). В качестве источника тактовых импульсов будем использовать ШИМ генератор на таймере 0. Для демонстрации работы примеров программ можно использовать плату «150A» или аналогичную. Необходимо соединить выход генератора («PD6/OC0A») со входом измерителя («PD5/T1»).

Программы написаны для среды разработки ATMEL Studio® [1].

…

Результат работы программы 1:

Измерение частоты импульсов

Частота - 62500.000000 Гц

Частота - 62500.000000 Гц

…

Минус данной программы в том, что она не сможет мерять частоты выше 65535 Гц, т.к. будет происходить переполнение 16-битного счетчика таймера. Для того, чтобы учесть переполнения, можно использовать дополнительный счетчик переполнений и прерывания при переполнении. Второй пример показывает, как это сделать. Добавим дополнительные переменные для организации программного счетчика, перенастроим генератор на более высокую частоту, сделаем разрешение и обработку прерываний переполнения таймера.

…

Результат работы программы 2:

Измерение частоты импульсов

Частота - 800026.000000 Гц

Частота - 800026.000000 Гц

…

Погрешность в основном возникает за счет работы прерываний, которые влияют на выполнение функции задержки. При использовании задержки на основе таймера можно получить лучшие результаты.

…

Результат работы программы 3:

Измерение частоты импульсов

Частота - 800004.000000 Гц

Частота - 800001.000000 Гц

Частота - 800000.000000 Гц

9. Программирование на языке С на примере микроконтроллера ATmega168. Определение длительности импульсов с широким диапазоном значений.

В выпуске журнала №22 (статья 3) был рассмотрен пример автоматического выбора диапазона измерения. Однако количество разных делителей в микроконтроллере невелико и за счет переключения делителей процесс определения длительности увеличивается. Другим вариантом определения длительности в широком диапазоне является создание дополнительного программного счетчика времени(«TCNT1_Hi») и использование прерываний переполнения таймера для его счета.

Программа написана для среды разработки ATMEL Studio® [1].

…

Результат работы программы:

Измерение длительности импульса в широком диапазоне

Длительность - 8576.000000 мкс

Длительность - 8576.000000 мкс

…

10. Программирование на языке С на примере микроконтроллера ATmega16. Работа с датчиками газов.

В настоящее время выпускается много различных датчиков газов. Отметим основные особенности их использования.

1. Для аналоговых датчиков обычно требуется достаточно точное напряжение питания (обычно +- 2%).

2. В датчике находится нагреватель, который потребляет ток порядка 150 мА.

3. Для получения стабильных показаний датчики необходимо «прогреть» (оставить постоянно включенными) на 24 часа (значение может быть и другим, уточняйте в документации на датчик).

4. Основным измеряемым значением является сопротивление датчика, которое пересчитывается в концентрацию газа. Разные датчики могут иметь разный диапазон измерения концентрации.

5. Датчики в основном реагируют на несколько газов. Поэтому, если необходимо детектировать какой-то один газ, то следует поискать датчик с минимальным влиянием на показания другими возможными газами.

6. Датчик часто требует подстройки чувствительности для обеспечения оптимального согласования с АЦП.

Рассмотрим пример работы с датчиком «MQ-3» [9].

…

Фото макета: