Аппаратное обеспечение для изучения микроконтроллеров

Приведена информация с перечнем минимально необходимого оборудования и компонентов необходимого чтобы запустить свой первый проект на AVR микроконтроллере. Рассмотрены варианты источников питания для микроконтроллеров и конструкций с их использованием.

Содержание:

1. В качестве предисловия
2. Монтаж микросхем
3. Источник питания для микроконтроллера
4. Схема стабилизатора напряжения на 5В
5. Заключение

В качестве предисловия

Для начала работы с теми примерами, что будут приведены в следующих статьях, нам понадобится некоторое аппаратное обеспечение. В своем примере я использую микроконтроллер ATmega8, приведу список того что нужно для того чтобы запрограммировать его на управление питанием светодиодов:

• микроконтроллер ATmega8 в корпусе DIP-28;
• макетная панель для беспаечного монтажа (breadboard) и соединительные проводники к ней;
• программатор, в моем случае это USBASP (о программаторах расскажу в следующей статье);
• несколько светодиодов разного цвета;
• по одному резистору сопротивлением 620-800 Ом на каждый светодиод;
• источник питания 5В;
• компьютер с установленной ОС Debian GNU Linux или Ubuntu.

Часто для работы к микроконтроллеру подключают внешнюю цепочку (кварц и конденсаторы) которая задает частоту внутреннего тактового генератора.

В большинстве AVR микроконтроллеров уже встроен внутренний калибруемый генератор на основе цепочки резисторы+конденсаторы (RC-генератор) и для многих задач его вполне достаточно. К примеру в наших экспериментах с ATmega8 мы не будем использовать внешний кварц с конденсаторами.

К тому же для использования внешних источников тактового сигнала нужно устанавливать правильные фюзы (fuse bits - внутрипрограммные переключатели что задают начальные режимы работы микроконтроллера), поэтому чтобы не усложнять наше первое знакомство мы обойдемся встроенным тактовым RC-генератором.

Рис. 2. Макетная панель, проводники, микроконтроллеры, программатор USBASP.

Монтаж микросхем

Если у вас нет монтажной панели то можно собрать все и навесным монтажом, а под микросхему-микроконтроллер купить панельку, чтобы лишний раз не греть паяльником ножки чипа. Позже купив беспаечную монтажную панель и соединительные проводники к ней вы сразу же оцените все ее преимущества для экспериментов с микроконтроллерами и по радиоэлектронике в целом.

Рис. 3. Панельки для микросхем в корпусе DIP (PDIP).

В крайнем случае можно подключить микроконтроллер разместив его на кусочке картона, хотя думаю если вы смогли купить микроконтроллер то в этом же магазине сможете купить и панельки и макетную панель, а также другие детали и инструменты для радиолюбительского дела.

Источник питания для микроконтроллера

В случае использования программатора USB ASP запитать микроконтроллер можно прямо от него. В данном случае нужно быть очень внимательным, поскольку неверно подключенное или закороченное питание от программатора может перегрузить USB порт. К тому же USB порты разных версий имеют ограничения по току:

• USB 1.0 - 500 мА;
• USB 2.0 - 500 мА;
• USB 3.0 - 900 мА;
• USB 3.1 - до 5А.

Интерфейс USB 1.0 присутствует в старых компьютерах, USB 2.0 - в компьютерах и ноутбуках поновее, а USB 3.0 сейчас есть почти в каждом современном ноутбуке или материнской плате.

Силы тока от USB порта вполне хватит для питания различных светодиодов, цифровых табло, индикаторов, реле и даже небольших двигателей, но следует учесть что в любом эксперименте что-то может пойти не так и подпаленный порт в вашем новом ноутбуке это не очень хорошая перспектива.

Поэтому для экспериментов лучше подыскать не дорогой внешний источник питания с напряжением на выходе 5В и силой тока порядка 0,5А. Если все же планируете питать свои эксперименты от USB порта то не поскупитесь приобрести предохранитель на 0,25-0,5 и подключите его в разрыв линии питания +5В что идет от USB-порта или программатора USB ASP.

Рис. 4. Схема источника питания 5В и распиновка USB порта.

Также в качестве источника питания можно использовать зарядное устройство от мобильного телефона на 5В и ток 0,5-1А. О том как подготовить для экспериментов такое зарядное устройство я уже рассказывал в статье Полезности из корпусов старых компьютеров для экспериментов и макетирования схем, также там рассказано о том что можно извлечь из корпусов старых компьютеров- проводники, светодиоды, кнопки и другие компоненты.

Рис. 5. Мобильная зарядка как источник питания 5В для микроконтроллера.

Схема стабилизатора напряжения на 5В

Для питания микроконтроллера от источников питания с напряжением больше чем 5В нужно собрать небольшую схему стабилизатора.

Рис. 6. Схема стабилизатора для питания микроконтроллерных схем от 5В.

Схема выполнена на интегральном стабилизаторе L7805 (78L05) что обеспечивает на выходе стабильные 5В при токе 1-1,5А. Конденсатор С1 можно ставить на 220-1000 мкФ, а конденсатор C4 - на 47-220 мкФ. Конденсаторы С2 и С3 нужно ставить не электролитические. Диод D1 необходим для защиты схемы от переполюсовки входного питания, здесь можно использовать любой мощный диод. Сопротивление гасящего резистора R1 должно быть достаточным для уверенного свечения светодиода LED1.

Схема очень простая и доступна к изготовлению даже начинающим радиолюбителям. Она не требует налаживания и как правило начинает работать сразу после включения.

Рис. 7. Стабилизатор для микроконтроллера из 9В в 5В на микросхеме 7805.

Используя такой стабилизатор можно подключать источник питания составленный из нескольких пальчиковых элементов АА 1,5В или же батарею КРОНА на 9В. Также к данному стабилизатору можно подключать сетевой трансформаторный выпрямитель (трансформатор 220В-12В + диодный мост) с выходным напряжением 8-30В.

Заключение

Собрав минимальный набор для подключения и питания микроконтроллера мы можем двигаться дальше. Если у вас нет возможности купить программатор USB ASP то не расстраивайтесь, запрограммировать свой первый AVR микроконтроллер можно используя самодельный программатор что подключен к COM или LPT порту компьютера.

В следующей статье мы рассмотрим схемы программаторов для AVR микроконтроллеров, интерфейс ISP и разберемся с некоторыми важными нюансами подключения программаторов.

Начало цикла статей: Программирование AVR микроконтроллеров в Linux на языках Asembler и C.