Типы и схемы контроллеров avr: 404 — Ошибка: 404

Рассмотрим три алгоритма работ и три ситуации для данного АВР.

Ввод №1 и ввод №2 исправны

Первый ввод является основным, второй – резервным. Устройство посредством контактов А1,В1,С1 через защитный автомат QF2 следит за напряжением на вводе-1.
То же самое происходит по вводу-2, через контакты А2,В2,С2.

Так как на всех этих контактах все в норме, AVR-02 должен подать напряжение на катушку КМ. Как это происходит?

Контакт 1 и 11 формируют сигнал управления посредством реле К5. Данное реле К5, если уровень напряжения нормален на обоих вводах, должно включить ввод№1.
То есть находится в том положении, как на изначальной схеме. Напряжение через него попадает на 10 контакт и идет до катушки КМ4. Это промежуточное реле. Его контакты обозначены КМ4.1 и КМ4.2

Реле срабатывает, замыкая свои контакты и напряжение через них попадает на 22-й контакт. Далее AVR включает реле К1. Через него и контакт №24 фаза достигает катушки включения КМ1. При этом другие реле К2,К3,К4 остаются разомкнутыми.

Алгоритм №2 — ввод №1 неисправен

Напряжение на вводе №1 исчезло. AVR-02 видит, что на А1,В1,С1 напряжения нет, зато на А2,В2,С2 оно есть. Поэтому К5 переключается в позицию №11.

Далее U с ввода-2 поступает через 11 на 10 и потом вся схема повторяется как было рассмотрено ранее.

Только в этом случае происходит замыкание не К1, а К2. И соответственно катушки контактора КМ2.

При этом устройство следит за тем, чтобы напряжение на №13,14,15 отсутствовало. Дабы не получилось встречного включения питания (при залипании контактов и восстановлении эл.снабжения).

Если же напряжение хотя бы на одном из разъемов 13-14-15 есть, то катушка КМ2 никогда не сработает. Это и есть защита от встречного напряжения.

АВР с автозапуском генератора

А как будет запускаться генератор, если исчезнет питание с обоих вводов? Контакт №12 служит для подключения к АВР внешнего источника питания +12В.

Когда у вас пропало напряжение на двух вводах, все контакты К1,К2,К3 получаются в разомкнутом состоянии. При этом автоматически происходит замыкание внутреннего контакта реле К4. За счет этого, формируется сигнал запуска для генератора.

Большинство генераторов с возможностью АВР, управляют заслонкой своей собственной автоматикой. Для этого им нужен только сигнал на старт. Вы его как раз и подаете.

Если у вас этого нет, то можно смастерить такую систему самостоятельно.

После подачи импульса, происходит запуск ДГУ и его прогрев. Когда он прогрелся, напряжение на реле KV1 достигает нормы. KV1 представляет из себя, что-то вроде реле защиты трехфазных двигателей.

Оно необходимо для контроля напряжения 3-х фазной сети (правильное чередование фаз и их номинальное значение). Подойдет например такое — CKF-317.

После срабатывания, реле KV1 замыкает свой контакт KV1.1 и напряжение достигает разъема №16. Также U поступает на контакт №9 (он управляет внутренними цепями AVR) и №22.

AVR это видит и подает сигнал на замыкание реле К3 и катушки КМ3. После чего включаются силовые контакты пускателя генератора КМ3.1 Вся нагрузка запитывается от генератора.

Ввод№1+генератор (резерв)

Ну и напоследок рассмотрим чаще всего применяемую схему АВР для частного дома – ввод№1+генератор.

Далеко не все имеют два независимых ввода, плюс еще и ДГУ. Зато наличие отдельно генератора у владельцев особняков, не такая уж и большая редкость.

Основное эл.снабжение осуществляется от первого ввода. Принцип работы здесь такой же как и рассмотренный выше.

При изменение параметров напряжения на выходе за его номинальные значения (резко упало или повысилось, исчезло), происходит смена источника оперативного напряжения. Контакт КМ3.1 размыкается, а контакт КМ3.2 замыкается.

Также размыкаются контакты 22 и 24. Пускатель QF2 выключается. Спустя три секунды AVR 02 дает сигнал на запуск генератора. После его прогрева, происходит замыкание контактов 22-26. Подается напряжение на катушку КМ2 и включается пускатель QF8.

Вся нагрузка переводится на генератор.

Опять же, спустя установленное время, происходит замыкание №22-№24, после чего включается КМ1 и QF2. Питание восстанавливается от основного ввода. При этом контакты 29-30 будут замкнуты пока генератор не охладится.

Время расхолаживания ДГУ лучше выставлять в районе 3-5 минут.

Статьи по теме

Что такое микроконтроллер, зачем он нужен и как его используют

Область применения микроконтроллеров безгранична. Их используют в любых электронных устройствах для осуществления контроля. Кроме того, они находятся во всех бытовых приборах – микроволновках, электрочайниках, утюгах, стиральных машинах — микроконтроллер можно запрограммировать под любую функцию.

История появления

Работы над изобретением микропроцессора велись с начала 1970-х годов. Первой компанией, разработавшей его, была компания Intel. Уже в 1971 году ее был выпущен первый микроконтроллер 4004, который состоял из 2300 полупроводниковых транзисторов, а по размеру был не больше ладони. Это стало возможным, после того как для микросхемы был специально разработан кристалл процессора.

Несмотря на маленькие размеры, производительность микропроцессора не уступала компьютеру Eniac, имеющему габариты в 85 м³. Особенностью этого устройства было то, что оно могло обрабатывать только 4 бита информации.

В ближайшие полгода еще несколько компаний заявили о создании аналогичных изделий.

К концу 1973 года Intel выпускает 8-зарядный микропроцессор. Он был настолько удачно разработан, что и сегодня считается классикой.

Через несколько месяцев фирма Motorola выпускает свой 8-битовый микропроцессор 6800. Он стал сильным конкурентом интеловской микросхеме, т. к. имел более значительную систему прерываний и одно напряжение электропитания. В 8080 их было три.

Внутренняя архитектура 6800 тоже отличалась. В ней не было регистров общего назначения, в которых могли сохраняться как адресная информация, так и числовые показатели. Вместо них, в процессоре появился еще один полноценный аккумулятор для обработки данных и 16-разрядные регистры для хранения адресов. Работа с памятью у 6800 выполнялась быстрее и была проще, но 8080 тратил меньше времени на обмен внутренней информацией между регистрами.

Оба эти изделия имели как положительные стороны, так и недоработки. Они стали родоначальниками двух больших семейств микропроцессоров – Интел и Моторола, которые конкурируют между собой до сих пор.

В 1978 году Интел выпустила 16-разрядный микропроцессор, который IBM использовала для разработки персональных компьютеров. Моторола не отстала от своего конкурента и тоже выпустила 16-разрядный микропроцессор, который использовали Atari и Apple.

Сейчас существует более 200 разновидностей микроконтроллеров. Количество компаний, их изготавливающих, перевалило за два десятка. Широкое распространение у разработчиков получили:

• 8-битные микроконтроллеры Pic компании Microchip Technology и AVR от Atmel;
• 16-битовые MSP 430 фирмы TI;
• 32-битные ARM от одноименной компании.

В России пользуются популярностью микроконтроллеры Renesas Electronics, Freescale, Samsung.

Что такое микроконтроллер

Микроконтроллер по сути является микросхемой, который состоит из:

• Центрального процессора. В него входят блок управления, регистры, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство).
• Периферии, которая включает порты ввода-вывода, контроллеры прерываний, таймеры, генераторы различных импульсов, аналоговые преобразователи и подобные элементы.

Зачастую микроконтроллер называют микропроцессором. Но это не совсем так. Последний осуществляет только определенные математические и логические операции. А в состав микроконтроллера входит и микропроцессор с другими элементами, являясь лишь частью МК.

Принцип работы микроконтроллера

Несмотря на сложное устройство принцип работы микроконтроллера очень прост. Он основан на аналоговом принципе действия. Система понимает лишь две команды («есть сигнал», «нет сигнала»). Из этих сигналов в его память вписывается код определенной команды. Когда МК считывает команду, он ее выполняет.

В каждом из МК прописаны свои базовые наборы команд. И только их он способен принимать и выполнять. Сочетая отдельные команды между собой, можно написать уникальную программу, по которой будет работать любое электронное устройство именно так, как требуется.

В зависимости от содержащихся в МК набора программ, они делятся на:

CISC – комплекс большого числа базовых команд;

RISC – только необходимые команды.

Большинство контроллеров содержит RISC набор. Объясняется это тем, что такой МК проще изготовить, он дешевле и больше пользуется спросом у разработчиков электронной техники.

Назначение и область применения микроконтроллера

Благодаря тому, что микроконтроллеры AVR очень просты в использовании, обладают высокой способностью интегрирования и низкой потребляемой мощностью, области их применения разнообразны:

• автомобилестроение;
• робототехника;
• самолето- и судостроение;
• промышленное оборудование;
• электронные детские игрушки;
• компьютеры, телефоны;
• электронные музыкальные инструменты;
• бытовая техника;
• медоборудование;
• управление шлагбаумами и воротами;
• светофоры, семафоры;
• железнодорожный транспорт.

Это не полный перечень областей применения МК.

Основное назначение МК – контролировать все процессы, которые происходят на его платформе. От включения или выключения света по хлопку до поднятия штор при изменении освещенности на улице. По сути, МК осуществляет контроль за состоянием неких переменных и изменение системы в динамических условиях.

Питание микроконтроллера

Для работы микроконтроллеру, как и любому электронному устройству, необходима энергия. Напряжение МК Atmel AVR находится в диапазоне 1.8–5.5 Вольт и зависит от модели и серии. Большинство приборов работает от 5 Вольт. Но встречаются и низкочастотные модели (Attiny 2313), нижняя граница у которых от 1,8 В.

Кроме того, на работу МК влияет и частота поступающего тока. Низкое напряжение требует и низких пределов частот. Чем выше частота, тем быстрее работают определенные модели.

Так, чтобы обеспечить работу контроллеров серии AVR, на все плюсовые входы нужно подавать 5 В, а нулевой заземляют.

Если у модели несколько вводов и выводов питания, то подключать их нужно все.

На аналогово-цифровой преобразователь питание подают через дополнительные фильтры. Это поможет избавиться от помех, которые могут изменять показания напряжения. При этом на плюсовой ввод подается напряжение через фильтрующий дроссель. А нулевые выводы разделяют на цифровые и аналоговые. Причем соединяться они могут только в одной точке.

Кроме того, необходимо установить и конденсаторы, лучше керамические, из расчета 1 на 100 нанофарад.

Подключение

Через микроконтроллер можно подключить к локальной сети любой девайс. В качестве таковой можно рассмотреть Ethernet. Прежде всего, определимся с понятиями.

Ethernet – это набор стандартов IEEE 802.3, которые описывают разнообразные технологии локальных сетей: общий канальный уровень и набор технологий физического уровня, включающий в себя для передачи информации оптоволокно, витую пару, коаксиал с различными скоростями.

Понять, как работает локальная сеть, можно через модель OSI. Она включает в себя несколько уровней:

1. Физический. Состоит из витой пары, драйверов и трансформаторов, по которым происходит передача данных.
2. Канальный. Через него передаются Ethernet-фреймы между узлами локальной сети.
3. Сетевой. По нему происходит передача пакетов. Они могут передаваться через несколько сетей, различающихся по технологиям физического и канального уровней.
4. Транспортный. Связывает узлы между собой. Перед отправкой данных транспортный уровень представляет их в виде пакета сетевого уровня и передает другому узлу. Он может отправлять и группы пакетов одновременно. Если используется протокол с установкой соединения, то перед отправкой транспортный уровень устанавливает соединение, контролирует его качество, а только потом передает пакет данных.
5. Прикладной. Решает прикладные задачи, те, ради которых создавался. С внешним миром он обменивается данными по стандартному или эксклюзивному протоколу.

Каждый из последующих уровней обслуживается предыдущим или нижележащим. Так образуются вертикальные межуровневые связи. Особенности обслуживания каждого уровня скрыты от остальных.

При взаимодействии двух сетей каждый из уровней одной сети контактирует с аналогичным уровнем другой. Так образуются горизонтальные связи.

Управление микроконтроллером

Управление МК может осуществляться двумя способами:

1. Проводной путь. Управление исполнительными механизмами происходит через электропроводное соединение управляющих цепей и исполнительных механизмов. Включение — по нажатию кнопки на диспетчерском пункте или кнопочном пульте.
2. Беспроводной путь. Такой способ управления не требует проводного соединения. С передатчика или пульта дистанционного управления (ПДУ) передается сигнал, который идет на приемник.

Сигналы беспроводного соединения могут быть:

• Оптическими. Подобными сигналами управляется домашняя бытовая техника: телевизоры или кондиционеры.
• Радио. Есть несколько вариантов: Wi-Fi, Bluetooth и др.

Развитие современных средств связи позволяет управлять контроллерами как через ПДУ, находясь в непосредственной близости к прибору, так и по интернету из любой точки мира через локальную сеть.

Обеспечивает поддержку cети Wi-Fi МК ESP 8266. В продаже он может быть в виде микросхемы или распаян, как arduino. У него 32-битное ядро, программировать его нужно через последовательный порт UART. Бывают более продвинутые платы с возможностью прошивки по USB – это NodeMCU. Они могут хранить информацию, записанную, например, с датчиков. Такие платы работают с различными интерфейсами, в т. ч. SPI, I2S.

Поддерживает большое число функций:

• планировщик задач;
• таймер;
• канал АЦП;
• формирование на выходе ШИМ сигнала;
• аудиопроигрыватель и многое другое.

Плата может быть использована как самостоятельное устройство и как модуль для беспроводной связи с Ардуино.

Тактирование микроконтроллеров

Тактовая частота МК – это количество тактов за секунду, выполняемых контроллером. Чем она выше, тем большее количество операций он может выполнить.

Существуют несколько способов тактирования МК. Они зависят от использования:

• Внутреннего RC-генератора. Он может работать только на частоте 1, 2, 4, 8 МГц. Если нужна другая частота, то он не подойдет. При необходимости использования точных временных интервалов тоже нельзя пользоваться этим методом, т. к. его задающая частота колеблется в зависимости от температуры.
• Внешнего кварца. Этот способ имеет более сложное подключение. Емкость конденсатора должна находиться в интервале 15–22 пФ. Один выход присоединяется к резонатору, а другой заземляется.
• Внешнего генератора. Этот генератор также нестабилен при разной температуре, как и внутренний.
• RС-цепочек. Для данной схемы подойдет конденсатор емкостью от 22 пФ, резистор 10–100 кОм.

Для простейших микроконтроллеров подойдут внутренний или внешний генератор и RC-цепочки. Для проектирования более точных МК потребуются стабильные источники тактирования.

Семейства микроконтроллеров

Все МК объединяются в семейства. Основная характеристика, по которой происходит это деление, — структура ядра.

 Под ядром МК подразумевают набор определенных команд, цикличность работы процессора, организацию как памяти программ, так и баз данных, систему прерываний и базовый набор периферийных устройств (ПУ).

Различаются представители одного семейства между собой объемом памяти программ и баз данных, а также разнообразием ПУ.

Объединяют все МК в семейства одинаковость двоичного кода программирования.

Семейства делятся на:

• MSC-51, производства Intel. Монокристальный МК на основе Гарвардской архитектуры. Основной представитель этого семейства 80С51, созданный по технологии CMOS. И хотя эти контроллеры разработаны еще в 80-х годах прошлого века, но до сих пор широко применяются. И сегодня многие компании, такие как Siemens, Philips и др. выпускают свои контроллеры с подобной архитектурой.
• PIC (Microchip). МК Гарвардской архитектуры. В его основе лежит архитектура с сокращенным набором команд, встроенная память команд и данных, низкое энергопотребление. В это семейство входят более 500 различных МК (8-ми, 16-ти, 32-битные) с различными наборами периферии, памяти и прочими характеристиками.
• AVR (Atmel). Высокоскоростные контроллеры разработаны на собственной архитектуре. Основой контроллера является Гарвардский RISC-процессор с самостоятельным доступом к памяти программ и баз данных (Flash ПЗУ). Каждый из 32 регистров общего назначения может работать как регистр-аккумулятор и совокупность 16-битных команд. Высокая производительность в 1 MIPS на каждый МГц тактовой частоты обеспечивается за счет порядка выполнения команд, который предусматривает выполнение одной команды и одновременную подготовку к следующей. Для поддержания своей продукции компания Atmel выпускает бесплатную и качественную среду разработки Atmel
• ARM (ARM Limited) разработаны на собственной архитектуре. В семейство входят 32-х и 64-битовые МК. ARM Limited занимается только разработкой ядер и их инструментов, а лицензии на производство продает другим компаниям. Эти процессоры потребляют мало энергии, поэтому находят широкое применение в производстве мобильных телефонов, игровых консолей, маршрутизаторов и т. д. К компаниям, выкупившим лицензии, относятся: STMicroelectronics, Samsung, Sony Ericsson и др.
• STM (STMicroelectronics). 8-разрядные контроллеры (STM8) относятся к категории высоконадежных с низким энергопотреблением изделий. В это же семейство входят контроллеры STM32F4 и STM Их основу составляет-32 битный Cortex. Такие контроллеры обладают отлично сбалансированной архитектурой и имеют большие перспективы развития.

Это не все семейства микроконтроллеров. Здесь мы привели только основные.

Типы корпусов микроконтроллеров

Внешних отличий МК от других микросхем нет. Кристаллы размещены в корпусах с определенным количеством выходов. Все МК выпускаются только в 3-х типах корпусов:

• Корпус DIP имеет два ряда выводов. Расстояние между ними 2,54 мм. Выводы вставляются внутрь отверстий на контактных площадках.
• Корпус SOIC. Он подходит для монтажа, который предполагает поверхностную припайку выходов к контактной площадке. Расстояние между выходами 1,27 мм.
• Корпуса QFP (TQFP). Выводы расположены со всех сторон. Расстояние между ними в 3 раза меньше, чем в DIP. Корпус имеет квадратную форму. Предназначаются только для поверхностной пайки.
• Корпус QFN. Самый маленький по сравнению с предыдущими. Контакты выходят в 6 раз чаще, чем в DIP. Имеют большое распространение в промышленном производстве, т. к. позволяют значительно уменьшить габариты выпускаемых приборов.

Каждый из корпусов имеет свои точки применения. Первые 3 могут использоваться радиолюбителями.

В чем отличие микроконтроллера от микропроцессора?

Весь компьютерный функционал микропроцессора (Micro Processor Unit — MPU) содержится на одном полупроводниковом кристалле. По характеристикам он соответствует центральному процессору компьютера ЦП (Central Processing Unit — CPU). Область его применения – хранение данных, выполнение арифметико-логических операций, управление системами.

МП получает данные с входных периферийных устройств, обрабатывает их и передает выходным периферийным устройствам.

Микроконтроллер совмещает в себе микропроцессор и необходимые опорные устройства, объединенные в одном чипе. Если нужно создать устройство, коммуницирующее с внешней памятью или блоком ЦАП/АЦП, то понадобится только подключить источник питания с постоянным напряжением, цепь сброса и источник тактовой частоты.

Устройства на микроконтроллерах

Каждый из видов контроллеров имеет свои периферические устройства, которые работают автономно, т. е. независимо от центрального ядра. После того как периферийное устройство выполнит свою задачу, оно может сообщить об этом ЦП, а может и не сообщать. Это зависит от того, как оно запрограммировано.

На МК могут быть следующие устройства:

• Аналоговый компаратор. Основная его задача сравнивать поступающее (измеряемое) напряжение с идеальным. Если измеряемое напряжение выше, чем идеальное, то компаратор выдает сигнал логической 1 (прибор отключается), если ниже, то логический 0 (прибор продолжает работать).
• Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Измеряет аналоговое напряжение в период времени и выдает его в цифровой форме. Есть не у всех МК.
• Таймер/счетчик. Представляет собой сочетание 2-х форм таймера и счетчика. Таймер формирует интервалы времени, а цифровой счетчик считает количество импульсов, идущих от внутреннего генератора частот, или сигналы от внешних источников. Одним из представителей работы таймера /счетчика может быть ШИМ (широтно-импульсный модулятор). Он предназначен для управления средним значением напряжения при нагрузке.
• Сторожевой таймер. Его задача перезапускать программу через определенный временной промежуток.
• Модуль прерываний. Он сообщает МК о наступлении какого-либо события и прерывает выполнение программы. После завершения события возобновляет прерванную программу.

Не все из этих периферийных устройств обязательно есть в каждом МК. Существуют и другие, менее распространенные устройства.

Что нужно для программирования микроконтроллера

Чтобы микроконтроллер мог выполнять необходимые функции и решать определенные задачи, его необходимо запрограммировать.

Путь программирования проходит несколько этапов:

1. Перед тем как приступить к написанию кода программы, надо определиться с конечной целью.
2. Составляется алгоритм работы программы.
3. Непосредственное написание кода программы. Коды пишутся на языке Си или Ассемблере.
4. Компиляция программы, т. е. перевод ее в двоичную или шестнадцатеричную систему 1 и 0. Только так ее сможет понять МК.
5. Откомпилированный код записывают в память контроллера.
6. Прошивают МК с помощью программатора. Они бывают двух типов подключения: через COM или USB порт. Самый простой и дешевый программатор USBASP.
7. Тестирование и отладка МК на реальном устройстве.

Радиолюбители иногда обходятся без прописывания алгоритма работы программы на бумаги. Они держат его в голове.

Языки программирования

Языки программирования для МК мало чем отличаются от классических компьютерных. Основное отличие заключается в том, что МК ориентируются на работу с периферией. Архитектура МК требует битово-ориентированных команд. Поэтому для контроллеров создавались особые языки:

• Ассемблер. Самый низкий уровень языка. Программы, написанные на нем, получаются громоздкими и труднопонимаемыми. Но несмотря на это он позволяет наиболее полно раскрыть все возможности контроллеров и получить максимальное быстродействие и компактный код. Подходит преимущественно для маленьких 8-битных МК.
• С/С⁺⁺. Более высокий уровень языка. Программа, написанная на нем, более понятна человеку. На сегодняшний день есть много программных средств и библиотек, позволяющих писать коды на этом языке. Его компиляторы есть практически на любой модели МК. На сегодня это основной язык для программирования контроллеров.
• Еще более удобный для восприятия и проектирования язык. Но он мало применяется для программирования МК.
• Старинный язык программирования. На сегодня почти не применяется.

Выбор языка для программирования зависит от решаемых задач и необходимого качества кода. Если нужен компактный код, то подойдет Ассемблер, для решения более глобальных задач выбор ограничится только С/С⁺⁺.

Среда разработки

На сегодня нельзя найти универсальной среды для программирования МК. Это связано с его внутренней структурой и наличием технического обеспечения записи кода в память контроллера.

Вот несколько сред программирования:

• FlowCode – универсальная графическая среда. Программируется с помощью построения логических структур блок-схем.
• Algorithm Builder. Тоже графическая среда. Но написание кода проходит в 3–5 раз быстрее, чем в FlowCode. В ней совмещены графический редактор, компилятор, симулятор МК, внутрисхемный программатор.
• В ней объединены Ассемблер и С/С⁺⁺. Функционал среды позволяет самостоятельно прошивать МК.
• Image Craft. Как и предыдущая поддерживает Ассемблер и С/С⁺⁺ языки. В ее составе есть библиотека, позволяющая работать с отдельными устройствами МК.
• Популярная среда для любителей. Имеет Си-подобный язык, но отличающийся от других. Он более понятен человеку. Поддерживает библиотеки, в составе которых есть драйвера для подключения некоторых платформ.

Среды бывают платные и бесплатные. Выбирая конкретную среду, нужно исходить из ее функционала, языка программирования, поддерживаемых интерфейсов и портов.

Основы программирования

Прежде чем приступать к программированию МК, нужно выбрать язык. Начинать лучше с Ассемблера. Хотя для понимания он достаточно сложен, но если приложить силы и все-таки понять его логику, то тогда станет ясно, что именно происходит в контроллере.

Если Ассемблер окажется сложен, то можно начинать с Си. Одной из сильных его сторон является то, что он хорошо переносит коды с одного вида МК на другой. Но для этого надо правильно все прописать, разделив рабочие алгоритмы и их реализации в машине по разным частям проекта. Это позволит переносить алгоритм в другой контроллер, переделав всего лишь интерфейсный слой, в котором прописано обращение к «железу», оставив рабочий код без изменений.

Далее действуют по следующей схеме:

1. Выбор компилятора и установка среды (подробнее о них писалось выше).
2. Запуск среды и выбор в ней нового проекта. Необходимо будет указать место расположения. Путь нужно выбирать наиболее короткий.
3. Настройка проекта. Классическим действием будет создание make-файла, в котором прописываются все зависимости. На первой странице указывают еще частоту работы МК.
4. Настройка путей. В них надо добавить директорию проекта. В нее можно добавлять сторонние библиотеки.
5. Постановка задачи.
6. Сборка схемы. На этом этапе надо соединить модуль USB-USART конвертера с аналогичными выводами МК. Это позволит прошить микроконтроллер без программатора. Нужно накинуть джамперы, соединяющие LED1 и LED2. Этим действием мы подключим светодиоды LED 1 и 2 к выводам PD4 и PD5.
7. Пропись кода.
8. Добавление библиотек и заголовков с определениями.
9. Главные функции. Язык Си состоит из одних функций. Они могут быть вложенными и вызываться в любом порядке относительно друг из друга и разными способами. Но все они имеют три обязательных параметра: 1) возвращаемое значение; 2) передаваемые параметры; 3) тело функции. В зависимости отданных, все возвращаемые или передаваемые значения должны быть определенного типа.
10. Компиляция и запуск эмуляции.
11. Отладка программы.

После того как прописали программу на языке Си, можно понаблюдать, как и что происходит в МК. Это поможет выстроить аналогию с программированием на Ассемблере.

Советы начинающим программистам микроконтроллеров

Чтобы первый опыт в программировании МК не закончился неудачей и навсегда не отбил охоту заниматься этим делом, нужно следовать некоторым советам:

• Начинать с изучения периферии и ее особенностей.
• Каждую большую задачу надо разделять на максимально количество мелких.
• В начале пути не стоит упрощать себе жизнь и пользоваться кодогенераторами, нестандартными фичами и т. п. вещами.
• Обязательно нужно изучать языки программирования (Си и Ассемблера).
• Читайте Даташит.
• Соберите необходимый набор инструментов. Это стоит определенных денег, но окупит себя экономией времени и качеством работы.

Никогда не поздно стать радиолюбителем, будь вам 30 лет или 50. И необязательно иметь профильное высшее образование. Сейчас на просторах интернета много доступной информации, изучая которую можно разобраться в устройстве микроконтроллеров и научиться их программировать.

что это такое, расшифровка, устройство, варианты схем АВР

Нельзя гарантировать бесперебойную работу энергосистемы, поскольку всегда существует вероятность воздействия на нее техногенных или природных внешних факторов. Именно поэтому токоприемники, относящиеся к первой и второй категории надежности, положено подключать к двум или более независимым источникам энергоснабжения. Для переключения нагрузок между основными и резервными питаниями используются системы АВР. Подробная информация о них приведена ниже.

Что такое АВР и его назначение?

В подавляющем большинстве случаев такие системы относятся к электрощитовым вводно-коммутационным распредустройствам. Их основная цель — оперативное подключение нагрузки на резервный ввод, в случае возникновения проблем с энергоснабжением потребителя от основного источника питания. Чтобы обеспечить автоматическое переключение на работу в аварийном режиме, система должна отслеживать напряжение питающих вводов и ток нагрузки.

Расшифровка аббревиатуры АВР

Данное сокращение это первые буквы полного названия системы – Автоматический Ввод Резерва, как нельзя лучше объясняющее ее назначение. Иногда можно услышать расшифровку «Автоматическое Включение Резерва», такое определение не совсем корректное, поскольку под ним подразумевается запуск генератора в качестве резервного источника, что является частным случаем.

Классификация

Вне зависимости от исполнения, блоки, шкафы или АВР принято классифицировать по следующим характеристикам:

• Количество резервных секций. На практике чаще всего встречаются АВР на два питающих ввода, но чтобы обеспечить высокую надежность электроснабжения, может быть задействовано и больше независимых линий. Шкаф АВР на три ввода
• Тип сети. Большинство устройств предназначено для коммутации трехфазного питания, но встречаются и однофазные блоки АВР. Они применяются в бытовых сетях электроснабжения для запуска двигателя генератора. Применение АВР в частном доме
• Класс напряжения. Устройства могут быть предназначены для работы в цепях до 1000 или использоваться при коммутации высоковольтных линий.
• Мощностью коммутируемой нагрузки.
• Время срабатывания.

Требования к АВР

В число основных требований к системам аварийного восстановления электроснабжения входит:

• Обеспечение подачи питания потребителю электроэнергии от резервного ввода, если произошло непредвиденное прекращение работы основной линии.
• Максимально быстрое восстановление электропитания.
• Обязательная однократность действия. То есть, недопустимо несколько включений-отключений нагрузки из-за КЗ или по иным причинам.
• Включение выключателя основного питания должно производиться автоматикой АВР до подачи резервного электропитания.
• Система АВР должна контролировать цепь управления резервным оборудованием на предмет исправности.

Устройство АВР

Существует два основных типа исполнения, различающиеся приоритетом ввода:

1. Одностороннее. В таких АВР один ввод играет роль рабочего, то есть используется, пока в линии не возникнут проблемы. Второй – является резервным, и подключается, когда в этом возникает необходимость.
2. Двухстороннее. В этом случае нет разделения на рабочую и резервную секцию, поскольку оба ввода имеют одинаковый приоритет.

В первом случае большинство систем имеют функцию, позволяющую переключиться на рабочий режим питания, как только в главном вводе произойдет восстановление напряжения. Двухсторонние АВР в подобной функции не нуждаются, поскольку не имеет значения от какой линии запитывается нагрузка.

Примеры схем двухсторонней и односторонней реализации будут приведены ниже, в отдельном разделе.

Принцип работы автоматического ввода резерва

Вне зависимости от варианта исполнения АВР в основу работы системы заложено отслеживание параметров сети. Для этой цели могут использоваться как реле контроля напряжения, так и микропроцессорные блоки управления, но принцип работы при этом остается неизменным. Рассмотрим его на примере самой простой схеме АВР для бесперебойного электроснабжения однофазного потребителя.

Обозначения:

• N – Ноль.
• A – Рабочая линия.
• B – Резервное питание.
• L – Лампа, играющая роль индикатора напряжения.
• К1 – Катушка реле.
• К1.1 – Контактная группа.

В штатном режиме работы напряжение подается на индикаторную лампу и катушку реле К1. В результате нормально-замкнутый и нормально-разомкнутый контакты меняют свое положение и на нагрузку подается питание с линии А (основной). Как только напряжение в на входе А пропадает, лампочка гаснет, катушка реле перестает насыщаться, и положение контактов возвращается в исходное (так, как показано на рисунке). Эти действия приводят к включению нагрузки в линию В.

Как только на основном вводе восстанавливается напряжение, реле К1 производит перекоммутацию на источник А. Исходя из принципа работы, данную схему можно отнести к одностороннему исполнению с наличием возвратной функции.

Представленная на рисунке 4 схема сильно упрощена, для лучшего понимания происходящих в ней процессов, не рекомендуем брать ее за основу для контроллера АВР.

Варианты схем для реализации АВР с описанием

Приведем несколько рабочих примеров, которые можно успешно применить при создании щита автоматического запуска. Начнем с простых схем для бесперебойной системы электроснабжения жилого дома.

Простые

Ниже представлен вариант схемы АВР, переключающей подачу электричества в дом с основной линии на генератор. В отличие от приведенного выше примера, здесь предусмотрена защита от короткого замыкания, а также электрическая и механическая блокировка, исключающая одновременную работу от двух вводов.

Обозначения:

• AB1 и AB2 – двухполюсные автоматические выключатели на основном и резервном вводе.
• К1 и К2 – катушки контакторов.
• К3 – контактор в роли реле напряжения.
• K1.1, K2.1 и K3.1 – нормально-замкнутые контакты контакторов.
• К1.2, К2.2, К3.2 и К2.3 – нормально-разомкнутые контакты.

После переводов автоматов АВ1 и АВ2 алгоритм работы блока АВР будет следующим:

1. Штатный режим (питание от основной линии). Катушка К3 насыщается и реле напряжения срабатывает, замыкая контакт К3.2 и размыкая К3.1. В результате напряжение поступает на катушку пускателя К2, что приводит к замыканию К2.2 и К2.3 и размыканию К2.1. Последний играет роль электрической блокировки, не допускающей подачи напряжения на катушку К1.
2. Аварийный режим. Как только напряжение в главной линии исчезает или «падает» ниже допустимого предела, катушка К3 перестает насыщаться и контакты реле принимают исходную позицию (так, как показано на схеме). В результате на катушку К1 начинает поступать напряжение, что приводит к изменению положения контактов К1.1 и К1.2. Первый играет роль электрической защиты, не допуская подачи напряжения на катушку К2, второй снимает блокировку подачи питания на нагрузку.
3. Чтобы работала механическая блокировка (на схеме отображена в виде перевернутого треугольника) необходимо использовать реверсивный пускатель, где ее наличие предполагается конструкцией электромеханического прибора.

Теперь рассмотрим два варианта простых АВР для трехфазного напряжения. В одном из них энергоснабжение будет организовано по односторонней схеме, во втором применено двухстороннее исполнение.

Обозначения:

• AB1 и AB2 – трехполюсные автоматы защиты;
• МП1 и МП2 – магнитные пускатели;
• РН – реле напряжения;
• мп1.1 и мп2.1 – групповые нормально-разомкнутые контакты;
• мп1.2 и мп2.2 – нормально-замкнутые контакты;
• рн1 и рн2 – контакты РН.

Рассмотрим схему «А», у которой два равноправных ввода. Чтобы не допустить одновременное подключение линий применяется принцип взаимной блокировки, реализованный на контакторах МП1 и МП2. От какой линии будет питаться нагрузка, определяется очередностью включения автоматов АВ1 и АВ2. Если первым включается АВ1, то срабатывает пускатель МП1, при этом разрывается контакт мп1.2, блокируя поступление напряжение на катушку МП2, а также замыкается контактная группа мп1.1, обеспечивающая подключение источника 1 к нагрузке.

При отключении источника 1 контакты пускателя ПМ1 возвращаются в исходное положение, что приводит в действие контактор ПМ2, блокирующий катушку первого пускателя и включающий подачу питания от источника 2. При этом нагрузка будет оставаться подключенной к этому вводу, даже если работоспособность источника 1 пришла в норму. Переключение источников можно делать в ручном режиме манипулируя выключателями АВ1 и АВ2.

В тех случаях, когда требуется одностороння реализация, применяется схема «В». Ее отличие заключается в том, что в цепь управления добавлено реле напряжения (РН), возвращающее подключение на основной источник 1, при восстановлении его работы. В этом случае размыкается контакт рн2, отключающий пускатель МП2 и замыкается рн1, позволяя включиться МП1.

Промышленные системы

Принцип работы промышленных систем энергообеспечения остается неизменным. Приведем в качестве примера схему типового шкафа АВР.

Обозначения:

• AB1, АВ2 – трехполюсные устройства защиты;
• S1, S2 – выключатели для ручного режима;
• КМ1, КМ2 – контакторы;
• РКФ – реле контроля фаз;
• L1, L2 – сигнальные лампы для индикации режима;
• км1.1, км2.1 км1.2, км2.2 и ркф1 – нормально-разомкнутые контакты.
• км1.3, км2.3 и ркф2 – нормально-замкнутые контакты.

Приведенная схема АВР практически идентична, той, что была представлена на рисунке 6 (А). Единственное отличие заключается в том, что в последнем случае используется специальное реле контролирующее состояние каждой фазы. Если «пропадет» одна из них или произойдет перекос напряжений, то реле переключит нагрузку на другую линию, и восстановит исходный режим при стабилизации основного источника.

АВР в высоковольтных цепях

В электрических сетях с классом напряжения более 1кВ реализация АВР более сложная, но принцип работы системы практически не меняется. Ниже в качестве примера приведен упрощенный вариант схемы понижающей ТП 110,0/10,0 киловольт.

Из приведенной схемы видно, в ней нет резервных трансформаторов. Это говорит о том, что каждая из шин (Ш1 и Ш2) подключена к своему питающему трансформатору (T1, T2), каждый из которых может на определенное время стать резервным, приняв на себя дополнительную нагрузку. В штатном режиме секционный выключатель СВ10 разомкнут. АВР контролирует работу ТП через ТН1 Ш и ТН2 Ш.

Когда перестает поступать питание на Ш1, АВР выполняет отключение выключателя В10Т1 и производит включение секционного выключателя СВ10. В результате такого действия обе секции работают от одного трансформатора. При восстановлении источника система ввод резерва перекоммутирует систему в исходное состояние.

Микропроцессорные бесконтакторные системы

Завершая тему нельзя не упомянуть о АВР с микропроцессорными блоками управления. В таких устройствах, как правило, используются полупроводниковые коммутаторы, которые более надежны, чем аппараты, выполняющие переключение с помощью контакторов.

Основные преимущества бесконтакторных АВР несложно перечислить:

• Отсутствие механических контактов и всех связанных с ними проблем (залипание, пригорание и т.д.).
• Отпадает необходимость в механической блокировке.
• Более широкий диапазон управления параметрами срабатывания.

К числу недостатков следует отнести сложный ремонт электронных АВР. Самостоятельно реализовать схему устройства также не просто, для этого потребуются знания электротехники, электроники и программирования.

типов микроконтроллеров AVR — ATmega32 и ATmega8, их работа

ATmega32 — 8-битный микроконтроллер AVR

Микроконтроллеры AVR основаны на усовершенствованной архитектуре RISC. ATmega32 — это 8-битный КМОП-микроконтроллер с низким энергопотреблением, основанный на улучшенной RISC-архитектуре AVR. AVR может выполнять 1 миллион инструкций в секунду, если частота цикла составляет 1 МГц.

Основные характеристики:

• 32 x 8 регистров общего назначения.
• 32 Кбайт внутрисистемной самопрограммируемой флэш-памяти программ
• 2 Кбайт внутренней SRAM
• 1024 байта EEPROM
• Доступен в 40-контактном DIP-корпусе, 44-контактный QTFP, 44-контактный QFN / MLF
• 32 программируемых линии ввода / вывода
• 8-канальный, 10-битный АЦП
• Два 8-битных таймера / счетчика с отдельными предделителями и режимами сравнения
• Один 16-битный таймер / счетчик с отдельным предварительным делителем, режимом сравнения и режимом захвата.
• 4 канала ШИМ
• В системном программировании с помощью встроенной программы загрузки
• Программируемый сторожевой таймер с отдельным встроенным генератором.
• Программируемый серийный USART
• Ведущий / ведомый последовательный интерфейс SPI

Специальные характеристики микроконтроллера:

• Шесть спящих режимов: режим ожидания, шумоподавление АЦП, энергосбережение, отключение питания, режим ожидания и расширенный режим ожидания.
• Внутренний калиброванный RC-генератор
• Внешние и внутренние источники прерываний
• Сброс при включении и программируемое обнаружение обесточивания.

Все 32 регистра напрямую подключены к арифметико-логическому устройству (ALU), что позволяет получить доступ к двум независимым регистрам в одной инструкции, выполняемой за один такт.

Отключение питания сохраняет содержимое регистра, но останавливает генератор. Все остальные функции микросхемы будут отключены до появления следующего внешнего прерывания. Асинхронный таймер позволяет пользователю поддерживать таймер в режиме энергосбережения, пока остальная часть устройства находится в спящем режиме.

Режим шумоподавления АЦП останавливает ЦП и все модули ввода / вывода, кроме АЦП и асинхронного таймера. В режиме ожидания, кроме кварцевого генератора, остальная часть устройства находится в спящем режиме. И основной генератор, и асинхронный таймер продолжают работать в расширенном режиме ожидания.

ATmega32 — это мощный микроконтроллер, поскольку он сам программируется внутри системы на монолитной микросхеме и обеспечивает гибкое и экономичное решение для многих встраиваемых приложений управления.

Описание контактов:

VCC: Цифровой источник питания

GND: Земля

Порт A (PA7-PA0): Этот порт служит аналоговыми входами для аналого-цифрового преобразователя. Он также служит 8-битным двунаправленным портом ввода-вывода, если аналого-цифровой преобразователь не используется.

Порт B (PB7-PB0) и порт D (PD7-PD0): Это 8-битный двунаправленный порт ввода-вывода. Его выходные буферы обладают симметричными характеристиками привода с высокой пропускной способностью как приемника, так и источника. В качестве входов они становятся крайне низкими, если активированы подтягивающие резисторы. Он также обслуживает различные специальные функции ATmega32.

Порт C (PC7-PC0): Это 8-битный двунаправленный порт ввода-вывода. Если интерфейс JTAG включен, подтягивающие резисторы на контактах PC5 (TDI), PC3 (TMS) и PC2 (TCK) будут активированы.

Сброс: Это вход.

XTAL1: Это вход усилителя инвертирующего генератора и вход в рабочую схему внутренних часов.

XTAL2: Это выход усилителя инвертирующего генератора.

AVCC: Это вывод напряжения питания для порта A и аналого-цифрового преобразователя. Он должен быть подключен к VCC.

AREF: AREF — это аналоговый опорный вывод для аналого-цифрового преобразователя.

ATmega32 Воспоминаний:

Он имеет две основные области памяти: память данных и область памяти программ. Кроме того, он имеет память EEPROM для хранения данных.

В системной программируемой флэш-памяти программ:

ATmega32 содержит 32 Кбайт встроенной в систему перепрограммируемой флэш-памяти для хранения программ. Флэш-память организована как 16k X 16, и ее память разделена на две секции, секцию загрузочной программы и секцию прикладной программы.

Память данных SRAM:

Файл регистров, память ввода-вывода и внутренняя SRAM данных адресуются из 2144 нижних ячеек памяти данных.Первые 96 ячеек адресуют файл регистров и память ввода / вывода, а внутренняя SRAM данных адресуется следующими 2048 ячейками. Прямой, косвенный со смещением, косвенный, косвенный с пре-декрементом и косвенный с пост-декрементом — это 5 различных режимов адресации для покрытия памяти данных. С помощью этих режимов адресации доступны 32 регистра общего назначения, 64 регистра ввода / вывода и 2048 байтов внутренней SRAM данных.

EEPROM Память данных:

Он содержит 1024 байта памяти EEPROM данных.Доступ к нему можно получить как к отдельному пространству данных, в котором можно читать и записывать отдельные байты.

Память ввода / вывода:

Все устройства ввода-вывода и периферийные устройства размещаются в области ввода-вывода. Доступ к местоположениям ввода-вывода осуществляется командами IN и OUT, передавая данные между 32 регистрами общего назначения и пространством ввода-вывода. Регистры ввода-вывода с адресом 00-1F доступны напрямую по битам с использованием инструкций SBI и CBI.

ATmega8

Введение

Это 8-битный микроконтроллер с КМОП-схемой из семейства AVR (разработанный Atmel Corporation в 1996 году), построенный на архитектуре RSIC (компьютер с сокращенным набором команд).Его основное преимущество в том, что он не содержит аккумулятора, а результат любой операции может быть сохранен в любом регистре, определенном инструкцией.

Архитектура

Память

Он состоит из 8 КБ флэш-памяти, 1 КБ SRAM и 512 байтов EEPROM. Флэш-память 8K разделена на 2 части: нижняя часть используется как секция загрузочной флэш-памяти, а верхняя часть используется как секция флэш-памяти приложения. SRAM содержит 1 Кбайт вместе с 1120 байтами регистров общего назначения и регистров ввода-вывода.32 младших адреса используются для 32 8-битных регистров общего назначения. Следующие 64 адреса используются для регистров ввода / вывода. Все регистры подключены напрямую к АЛУ. EEPROM используется для хранения данных, определенных пользователем.

Порты ввода / вывода

Он состоит из 23 линий ввода / вывода с 3 портами ввода / вывода, названных B, C и D. Порт B состоит из 8 линий ввода / вывода, порт C состоит из 7 линий ввода / вывода, а порт D состоит из 8 линий ввода / вывода. O строк.

Регистры, соответствующие любому порту X (B, C или D):

DDRX : Регистр направления данных порта X

PORTX : Регистр данных порта X

PINX : входной регистр порта X

Таймеры и счетчики

Состоит из 3-х таймеров с сопоставимыми режимами.Два из них 8-битные, а третий 16-битный.

Генераторы

Он включает в себя внутренний сброс и генератор, что позволяет исключить необходимость в любом внешнем входе. Внутренний RC-генератор способен генерировать внутренние часы, которые могут работать на любой частоте 1 МГц, 2 МГц, 4 МГц или 8 МГц в соответствии с программой. Он также поддерживает внешний генератор с максимальной частотой 16 МГц.

Связь

Он обеспечивает как синхронные, так и асинхронные схемы передачи данных через USART (универсальный синхронный и асинхронный приемный передатчик), т.е.е. связь с модемами и другими последовательными устройствами. Он также поддерживает SPI (последовательный периферийный интерфейс), используемый для связи между устройствами на основе метода ведущий-ведомый. Другой поддерживаемый тип связи — TWI (двухпроводной интерфейс). Это позволяет коммутировать между любыми двумя устройствами, используя 2 провода вместе с общим заземлением.

Он также имеет модуль компаратора, встроенный в микросхему, чтобы обеспечить сравнение двух напряжений, подключенных к двум входам аналогового компаратора через внешние микросхемы.

Он также содержит 6-канальный АЦП, из которых 4 имеют точность 10 бит, а 2 — точность 8 бит.

Регистр состояния : Он содержит информацию о текущем выполняемом наборе арифметических инструкций.

Схема выводов ATmega :

Одной из важных особенностей ATmega8 является то, что все остальные выводы, кроме 5, поддерживают два сигнала.

• Контакты 23,24,25,26,27,28 и 1 используются для порта C, тогда как контакты 9,10,14,15,16,17,18,19 используются для порта B и контактов 2,3, 4,5,6,11,12 используются для порта D.
Вывод 1
• также является выводом сброса, и подача сигнала низкого уровня в течение времени, превышающего минимальную длину импульса, вызовет сброс.
• Контакты 2 и 3 также используются для последовательной связи для USART.
• Контакты 4 и 5 используются как внешние прерывания. Один из них сработает, когда установлен бит флага прерывания в регистре состояния, а другой будет срабатывать, пока преобладает условие прерывания.
• Контакты 9 и 10 используются в качестве внешнего генератора, а также в качестве генераторов счетчиков таймера, где кристалл подключается непосредственно между контактами.Контакт 10 используется для кварцевого генератора или кварцевого генератора низкой частоты. Если внутренний откалиброванный RC-генератор используется в качестве источника синхронизации и включен асинхронный таймер, эти выводы можно использовать как выводы генератора таймера.
• Контакт 19 используется как выход Master Clock, вход Slave Clock для канала SPI.
• Контакт 18 используется как вход тактового сигнала главного устройства, выход тактового сигнала подчиненного устройства.
• Контакт 17 используется как выход данных Master, вход данных Slave для канала SPI. Он используется как вход, когда разрешен ведомым устройством, и является двунаправленным, когда разрешается ведущим устройством.Этот вывод также можно использовать в качестве выхода сравнения сравнения, который служит внешним выходом для сравнения таймера / счетчика.
• Pin16 используется как вход выбора ведомого. Его также можно использовать в качестве сравнения таймера / счетчика1, настроив вывод PB2 как выход.
• Контакт 15 может использоваться как внешний выход для сравнения таймера / счетчика A.
• Контакты с 23 по 28 используются для каналов АЦП. Контакт 27 также может использоваться как часы последовательного интерфейса, а контакт 28 может использоваться как данные последовательного интерфейса
• Контакты 13 и 12 используются как входы аналогового компаратора.
• Контакты 11 и 6 используются как источники таймера / счетчика.

Микроконтроллер работает в 6 спящих режимах.

• Режим ожидания: Он останавливает работу ЦП, но разрешает работу SPI, USART, ADC, TWI, таймера / счетчика и сторожевого таймера и прерывает систему. Это достигается установкой битов SM0 в SM2 флага регистра MCU в ноль.
• Режим снижения шума АЦП : Останавливает ЦП, но позволяет функционировать АЦП, внешним прерываниям, таймеру / счетчику2 и сторожевому таймеру.
• Power down Mode : Включает внешние прерывания, 2-проводной последовательный интерфейс, сторожевой таймер при отключении внешнего генератора. Он останавливает все сгенерированные часы.
• Режим энергосбережения : Используется, когда таймер / счетчик синхронизируется асинхронно. Останавливает все часы, кроме clk _ASY.

• Режим ожидания : В этом режиме генератору разрешается работать, останавливая все остальные операции.

Приложения с участием Atmega8

Мигающий светодиод

Программа написана на языке C и сначала компилируется как.c файл. Программный инструмент ATMEL преобразует этот файл в двоичный объектный файл ELF. Затем он снова конвертируется в шестнадцатеричный файл. Затем шестнадцатеричный файл передается в микроконтроллер с помощью программы AVR dude.

Фото:

Что такое микроконтроллер AVR? Основы микроконтроллеров AVR

В этой статье вы узнаете, что такое микроконтроллер AVR, каковы его особенности, как выбрать подходящий микроконтроллер AVR, и как программировать микроконтроллер AVR программно и так далее.

Микроконтроллер AVR — это усовершенствованный 8-битный встроенный набор команд Flash RISC, разработанный ATMEL. По сравнению с CISC, RISC не просто упрощает команду, но делает структуру компьютера более простой и разумной для повышения скорости работы. Конструкция вобрала в себя преимущества микроконтроллера 8051 и PIC и имеет возможность выполнять одну инструкцию за один такт.Скорость может достигать 1Mips / MHz. Микроконтроллеры AVR широко используются во внешних устройствах компьютеров, промышленном управлении в реальном времени, контрольно-измерительных приборах, коммуникационном оборудовании, бытовой технике и других областях.

Это видео показывает вам, как создать свою собственную плату разработки AVR и как использовать ее в своих проектах.

Аппаратная структура AVR использует стратегию компромисса 8-битного и 16-битного компьютера, то есть стек локальной регистровой памяти (32 файла регистров) и единую схему высокоскоростного ввода / вывода (т.е. входной регистр захвата, выход сравнивает совпадающие регистры и соответствующую логику управления), улучшая скорость выполнения инструкции, преодолевая явление узкого места и улучшая функцию. В то же время это снижает стоимость управления внешним оборудованием, упрощает структуру оборудования и снижает стоимость. Таким образом, микроконтроллер AVR представляет собой однокристальный микрокомпьютер с высокой производительностью и ценой, в котором достигнут оптимизированный баланс между разработкой аппаратного и программного обеспечения, скоростью, производительностью и стоимостью.

Появление микроконтроллера AVR полностью разрушает этот старый шаблон проектирования, отменяет машинный цикл и отказывается от компьютера со сложными инструкциями (CISC) для реализации метода завершения инструкций; Сокращение набора команд, использование слов в качестве единицы длины команды, размещение расширенных операндов и кодов операций в одном слове (большинство одноцикловых инструкций в наборе порядка одинаковы), а контрольный период короткий, и инструкция может быть предварительно выбранные, реализующие потоковую операцию, поэтому вы можете выполнять инструкции на высокой скорости.Конечно, требуется высокая надежность.

1. Высококачественная встроенная флэш-память программ, может быть многократно записана и стерта, поддерживает ISP и IAP, что упрощает отладку продукта, разработку, производство, обновление. EEPROM с длительным сроком службы, может сохранять ключевые данные в течение длительного времени и избегать потери мощности. ОЗУ большой емкости в микросхемах поддерживает разработку системных программ на языках высокого уровня.

2. Высокая скорость, низкое энергопотребление, с функцией SLEEP (энергосбережение во время сна). Каждая инструкция может выполняться на частоте 50 нс / 20 МГц, при этом потребляемая мощность составляет от 1 до 2,5 мА (типичное энергопотребление при выключенном WDT составляет 100 нА), AVR (с функцией предварительной выборки инструкций) основан на концепции структуры Гарварда. То есть существуют разные памяти и шины для хранения программ и данных, при выполнении инструкции следующая инструкция предварительно удаляется из памяти программ.Это позволяет выполнять инструкции в каждом тактовом цикле. Микроконтроллер AVR может работать с широким диапазоном напряжения (2,7 В ~ 5 В), обладает сильной защитой от помех и снижает общую 8-битную конструкцию программного обеспечения для защиты от помех и использование оборудования.

3. Все линии ввода-вывода однокристального компьютера AVR имеют регулируемый подтягивающий резистор. Входные и выходные характеристики порта параллельного ввода / вывода аналогичны характеристикам выхода HI / LOW PIC и входа h2-Z с тремя состояниями с высоким импедансом, также должны быть установлены аналогично серии 8051 с внутренним высоким сопротивлением в качестве функции входа.Его можно настроить как вход / выход или изначально установить как вход с высоким сопротивлением. Чтобы ресурсы ввода-вывода были гибкими, мощными и использовались полностью. Ввод / вывод AVR может точно отражать ввод / вывод ввода / вывода.

4. Микроконтроллер AVR имеет множество независимых делителей тактовой частоты для URAT, IIC, SPI. Предделитель с размером до 10 бит при согласовании с 8/16-битным таймером может установить коэффициент частотного деления с помощью программного обеспечения, чтобы обеспечить различное время синхронизации. Таймер / счетчик (одиночный) в микроконтроллере AVR может подсчитывать двунаправленно, чтобы сформировать треугольную волну, затем согласовать с регистром согласования выходного сравнения, выходным ШИМ широтно-импульсной модуляции с переменной скважностью, переменной частотой и прямоугольной формой волны с переменной фазой. генерируется.

5. Для промышленных продуктов с большим током (ток орошения) lO = 20 мА ~ 40 мА (один выход), может напрямую управлять SSR или реле. Встроенный сторожевой таймер (WDT) используется, чтобы избежать ошибочной программы и улучшить способность продукта к помехам.

6. Суперфункциональная обтекаемая инструкция. Имеется 32 общих рабочих регистра (эквивалентных 32 аккумуляторам в однокристальных компьютерах 8051), что позволяет преодолеть проблемы обработки данных, вызванные одним аккумулятором.

7. Микроконтроллер AVR имеет аналоговый компаратор, порт ввода / вывода может использоваться для аналого-цифрового преобразования, может образовывать дешевый аналого-цифровой преобразователь.

8. Байтовый высокоскоростной аппаратный последовательный интерфейс TWI и SPI. TWI совместим с интерфейсом I2C, с аппаратной передачей и распознаванием сигнала ACK, распознаванием адресов, арбитражем шины и другими функциями. Он может реализовывать все четыре вида связи между несколькими машинами. SPI выполняет ту же функцию.Также похоже, что AVR 8051 имеет несколько фиксированных адресов входа вектора прерывания, поэтому он может быстро реагировать на прерывания, и он будет прерывать, как PIC, по тому же адресу вектора.

9. Микроконтроллер AVR имеет схему автоматического сброса при включении питания, независимую схему сторожевого таймера, схему обнаружения низкого напряжения BOD, несколько источников сброса (автоматический сброс вверх и вниз, внешний сброс, сброс сторожевого таймера, сброс BOD). Он может настроить программу задержки срабатывания после запуска системы, повышая надежность системы.Между тем, микрокомпьютер AVR имеет множество энергосберегающих спящих режимов, работу с широким диапазоном напряжения (2,7-5 В), сильную защиту от помех. Поэтому он широко используется в электротехнической промышленности из-за своих преимуществ.

10. Улучшенный высокоскоростной синхронный / асинхронный последовательный порт имеет функции генерации кода проверки на основе оборудования, обнаружения и отладки оборудования, двухэтапной буферизации приема, автоматической регулировки скорости передачи данных (при получении), экранирования кадра данных , и так далее.Они повышают надежность связи и помогают легко написать программу. Он также составляет распределенную сеть и реализует комплексное применение системы связи с несколькими компьютерами.

Функция последовательного порта намного шире, чем последовательного порта микроконтроллера MCS-51/96. Кроме того, однокристальный микрокомпьютер AVR работает на высокой скорости, а время обслуживания прерывания невелико, поэтому может быть реализована связь с высокой скоростью передачи данных. Последовательная асинхронная связь UART не занимает таймер и функцию передачи SPI, из-за своей высокой скорости он может работать на стандартной целочисленной частоте, в то время как скорость передачи может достигать 576Ko11, с многоканальным 10-битным преобразователем AID и часами реального времени RTC .

Технология микроконтроллера AVR включает в себя множество устройств (включая память программ FLASH, сторожевой таймер, EEPROM, синхронный / асинхронный последовательный порт, преобразователь TWI / SPI / AID / A / D, таймер, счетчик и т. д.) и различные функции (повышенная надежность системы сброса, пониженное энергопотребление и спящий режим с защитой от помех, различные системы прерывания, таймер / счетчик с захватом входа и выходом согласования, сменный порт ввода / вывода.Он полностью отражает современную однокристальную технологию, которая перерастает в систему SoC «на кристалле».

AVR укомплектован, может применяться в различных случаях. Чтобы эффективно использовать его, необходимо знать его классификацию, основанную на различных стандартах и ​​функциях. А здесь мы представляем три сорта и их модели в качестве примеров.

Микроконтроллер AVR имеет три класса:

Низкосортная серия Tiny: этот тип микроконтроллера имеет меньше памяти, небольшой размер, подходит только для более простых приложений, применяемая модель, такая как Tiny11 / 12/13/15 / 26/28 и т. Д.;

Серия AT90S среднего уровня: этот микроконтроллер используется в коммерческих целях для составных приложений, для него требуется большая программная память, а также высокая скорость, например AT90S1200 / 2313/8515/8535 и т. Д .;

High-grade ATmega: Этот тип микроконтроллера является наиболее популярным, он имеет хороший объем памяти до 256 КБ, более мощные встроенные периферийные устройства и подходит для скромных и сложных приложений, применяемая модель, такая как ATmega8 / 16/32/64/128 (емкость хранилища 8/16/32/64/128 КБ) и ATmega8515 / 8535.

Количество выводов устройства AVR от 8 до 64, доступны различные пакеты.

• IC-CAVR6.31AC Language Compiler

• Интегрированная среда разработки (ATMEL AVR Studio)

• PonyProg2000 Загрузить программное обеспечение

• Интегрированная тестовая плата микроконтроллера AVR

• Симулятор AVR-JTAG

• Загрузчик параллельного порта

• Высокостабильный источник питания

• Многофункциональный USB-программатор TOP2004

• 34 9009 VI.Программное обеспечение для программирования микроконтроллеров AVR

  Компилятор языка ICCAVR6.31AC
  

  ICCAVR6.31A — это компилятор языка программирования C, разработанный ImageCraft для микроконтроллера AVR. Это чистая 32-битная версия с интегрированной средой разработки, также состоящая из редактора и менеджера проекта.

  ICCAVR получил широкое распространение благодаря своим мощным функциям, простоте управления, хорошей технической поддержке и разумной цене. На следующем рисунке показан рабочий интерфейс ICCAVR.

  Интегрированная среда разработки AVRStudio

  AVRStudio — это интегрированная среда разработки, которая объединяет управление проектами, сборку программ, отладку программ, загрузку программ, моделирование JTAG и т. Д. Однако AVRStudio не поддерживает язык программирования C. Поэтому, когда мы разрабатываем микроконтроллер AVR с языком программирования C, мы должны сначала скомпилировать язык программирования C с помощью ICCAVR, а затем открыть файл скомпилированного кода с помощью AVRStudio для отладки программы.На следующем рисунке показано рабочее пространство SVRAStudio.

  Программное обеспечение PonyProg2000

  В основном используется для загрузки программ AVR MCU и PIC MCU, может использоваться в операционных системах Windows95 / 98 / ME / NT / 20001XP. На следующем рисунке показан рабочий интерфейс PonyProg2000.

  Внимание

  Запись с помощью PORTx, чтение с помощью PINx

  Во время эксперимента старайтесь не подключать контакт напрямую к GND / VCC. Если он не установлен должным образом, порт ввода / вывода будет выводить / заполнять высокий ток 80 мА (Vcc = 5 В), что приведет к повреждению устройства.

  В качестве входа

  1. Подвеска (состояние с высоким сопротивлением) будет восприимчивой к помехам, если внутренний подтягивающий резистор обычно разрешен (обычно кажется, что 51 имеет сильную помехоустойчивую способность, потому что 51 всегда имеет внутреннее сопротивление подтягиванию).

  2. Старайтесь не допускать приостановки входа или уровня аналогового входа, близкого к VCC / 2, потому что это будет потреблять слишком большой ток, особенно в маломощных приложениях схем CMOS.

  3. Уровень вывода, обеспечиваемый программным обеспечением для чтения, обычно требует интервала тактового цикла между инструкцией назначения «out» и инструкцией чтения «in», например, nop order.

  4. Вход функционального модуля (прерывание, таймер) может запускаться по низкому уровню, также это может быть триггер по переднему фронту или триггер по заднему фронту.

  5. Для входа аналогового сигнала с высоким сопротивлением помните, что не допускайте, чтобы внутренний подтягивающий резистор влиял на точность, например вход цифро-аналогового преобразователя АЦП, вход аналогового компаратора и т. Д.

  Как выход

  Приняв необходимые меры по ограничению тока, например, включите светодиод для последовательной установки токоограничивающего резистора.

  Сброс

  Внутренний подтягивающий резистор будет отключен при сбросе. Если требуется строгий контроль уровня в приложении, таком как управление двигателем, необходимо использовать внешний резистор для фиксации уровня.

  Неактивный

  Как выход, он все еще находится в том же состоянии

  Вход обычно недействителен, но функция входа действительна, если вторая функция прерывается.Например, функция пробуждения внешнего прерывания

  ---

  FAQ
  1. Что подразумевается под микроконтроллером AVR?

  AVR — это семейство микроконтроллеров, разработанных с 1996 года компанией Atmel, приобретенной Microchip Technology в 2016 году. Это модифицированные однокристальные 8-битные RISC микроконтроллеры с архитектурой Гарварда. AVR был одним из первых семейств микроконтроллеров, в котором для хранения программ использовалась встроенная флэш-память, в отличие от одноразовых программируемых ПЗУ, СППЗУ или ЭСППЗУ, используемых в то время другими микроконтроллерами.

  2. Как работает микроконтроллер AVR?

  AVR — это 8-битный микроконтроллер, принадлежащий к семейству компьютеров с сокращенным набором команд (RISC). В архитектуре RISC набор команд компьютера не только меньше по количеству, но также проще и быстрее в работе. … Доступные регистры ввода / вывода 8-битные.

  3. Что означает AVR в электронике?

  Автоматический регулятор напряжения (АРН) — это электронное устройство, которое поддерживает постоянный уровень напряжения в электрическом оборудовании при той же нагрузке.

  4. Какие бывают типы АРН?

  Обычно существует два типа автоматического регулятора напряжения. Один тип реле, а другой тип серводвигателя. В АРН релейного типа для регулирования напряжения используются электронные схемы, такие как реле и полупроводники.

  5. Arduino — AVR или ARM?

  Arduino использует микроконтроллеры на базе AVR или ARM, в зависимости от платы. ПИК — самый старый из всех. Нет такой вещи, как «микроконтроллер Arduino».

  6. Что такое полная форма AVR?

  Полная форма AVR — это замена аортального клапана. AVR — это тип операции на открытом сердце, используемый для лечения проблем с аортальным клапаном сердца.

  7. Что произойдет, если AVR выйдет из строя?

  При выходе из строя АРН срабатывает защита, называемая «Защита от сбоев поля», и отключает генератор. … Если отказ поля связан с пониженным напряжением, которое может произойти из-за серьезной неисправности рядом с генератором, и АРН может отключиться, не в состоянии поддерживать напряжение, генератор отключается мгновенно.

  8. Что такое AVR и ARM?

  ARM — это архитектура микропроцессора или процессора, а AVR — это микроконтроллер. ARM может использоваться аналогично микроконтроллеру в сочетании с ПЗУ, ОЗУ и другими периферийными устройствами в одном чипе, таком как LPC2148. … Микроконтроллер имеет встроенные ОЗУ, ПЗУ и другие периферийные устройства в одном чипе. Пока микропроцессор имеет только центральный процессор.

  9. Каковы приложения AVR и ARM?

  AVR и ARM относятся к семейству микроконтроллеров.Но ARM можно использовать как микроконтроллер, так и микропроцессор. Микроконтроллер ARM и микроконтроллер AVR отличаются друг от друга с точки зрения разной архитектуры и различных наборов инструкций, скорости, преобразования, памяти, энергопотребления, ширины шины и т. Д.

  10. Что такое архитектура микроконтроллера AVR?

  AVR — это микроконтроллер с 8-битной архитектурой RISC (вычисления с сокращенным набором команд), представленный на рынке с 1996 года, который имеет встроенную программируемую флеш-память, SRAM, пространство данных ввода-вывода и EEPROM.AVR — первый микроконтроллер на рынке, имеющий встроенную флеш-память.

  ---

  Вам также может понравиться

  Полное руководство по твердотельному накопителю (SSD)

  Краткое введение в применение некоторых микросхем IC в Maxim Integrated

  Рекомендация по продукту

  KY32-AT49BV162AT (T)

  KY32-K9T1G08U0M-YIBO

  KY32-CY7C131E-55NXI

  Разница между AVR и ARM

  Необходимое условие — разница между микроконтроллером (µC) и микропроцессором (µP). (IC), который можно сравнить с небольшим автономным компьютером и предназначен для выполнения конкретных задач встроенных систем.Микроконтроллер содержит процессор, но небольшой объем памяти (ПЗУ, ОЗУ и т. Д.), Несколько портов ввода-вывода для периферийных устройств, таймер и т. Д. AVR и ARM относятся к семейству микроконтроллеров. Но ARM можно использовать как микроконтроллер, так и микропроцессор. Микроконтроллер ARM и микроконтроллер AVR отличаются друг от друга разной архитектурой и разными наборами инструкций, скоростью, приведением, памятью, потребляемой мощностью, шириной шины и т. Д. Теперь давайте подробно разберемся, чем они отличаются от друг с другом.

  1. Микроконтроллер AVR:
  Микроконтроллер AVR произведен корпорацией Atmel в 1996 году. Он основан на архитектуре набора команд RISC (ISA) и также называется Advanced Virtual RISC. AT90S8515 был первым микроконтроллером, принадлежащим семейству AVR. Микроконтроллер AVR — самая популярная категория контроллеров, и она недорогая. Он используется во многих роботизированных приложениях.

  2. Микроконтроллер ARM:
  Микроконтроллер ARM был представлен компьютерной организацией Acron и производится Apple, Nvidia, Qualcomm, Motorola, ST Microelectronics, Samsung Electronics и TI и т. Д.Он основан на архитектуре набора команд RISC (ISA) и также называется усовершенствованным микроконтроллером RISC. Это самый популярный микроконтроллер, и большинство отраслей используют его для встраиваемых систем, поскольку он предоставляет большой набор функций и позволяет производить устройства с превосходным внешним видом.

  
  Разница между AVR и ARM:

  
  
  

  S.	AVR	ARM
  01.	Микроконтроллер AVR относится к Advanced Virtual RISC (AVR).	Микроконтроллер ARM относится к микроконтроллеру Advanced RISC (ARM).
  02.	Он имеет ширину шины 8 или 32 бит.	Он имеет ширину шины 32 бита и также доступен в 64 бите.
  03.	Использует протокол связи ART, USART, SPI, I2C.	Он использует протокол связи SPI, CAN, Ethernet, I2S, DSP, SAI, UART, USART.
  04.	Его скорость составляет 1 такт на цикл инструкции.	Его скорость также составляет 1 такт на цикл команд.
  05.	Его производитель — компания Atmel.	Его производитель — Apple, Nvidia, Qualcomm, Samsung Electronics и TI и т. Д.
  06.	Он использует память Flash, SRAM, EEPROM.	Использует память Flash, SDRAM, EEPROM.
  07.	Его семейство включает Tiny, Atmega, Xmega, AVR специального назначения.	Его семейство включает ARMv4, 5, 6, 7 и серии.
  08.	Это дешево и эффективно.	Обеспечивает высокую скорость работы.
  09.	Популярные микроконтроллеры включают Atmega8, 16, 32, Arduino Community.	Популярные микроконтроллеры включают LPC2148, ARM Cortex-M0, ARM Cortex-M7 и т. Д.

  Внимание читатель! Не прекращайте учиться сейчас. Получите все важные концепции теории CS для собеседований SDE с курсом CS Theory Course по приемлемой для студентов цене и будьте готовы к отрасли.

  Память AVR — Справка разработчика

  Микроконтроллеры AVR построены с использованием модифицированной Гарвардской архитектуры. Это означает, что пространство флэш-памяти программ находится на отдельной адресной шине, чем статическая оперативная память (SRAM). Есть две шины данных: одна для доступа ко всем данным и шина ввода / вывода с ограниченным доступом к небольшому участку памяти.

  Микроконтроллеры AVR содержат встроенную в систему перепрограммируемую флэш-память для хранения программ.Поскольку все инструкции AVR имеют ширину 16 или 32 бита, флэш-память организована как 32K x 16. В целях безопасности программного обеспечения пространство памяти флэш-программ разделено на два раздела — раздел загрузочного загрузчика и раздел прикладных программ в устройстве. Типичный срок службы флэш-памяти составляет не менее 10 000 циклов записи / стирания. Таблицы констант могут быть размещены во всем адресном пространстве памяти программ с помощью инструкции загрузки памяти программ (LPM). Существует также библиотека функций, облегчающих эту задачу. AVR Libc Library

  .

  Данные электрически стираемая программируемая постоянная память (EEPROM) организована как отдельное пространство данных, в котором можно читать и записывать отдельные байты.Доступ от ЦП к EEPROM осуществляется через регистры адреса EEPROM , регистр данных EEPROM и регистр управления EEPROM . EEPROM выдерживает не менее 100 000 циклов записи / стирания.

  Доступ к данным можно получить через стандартную шину данных . Имеется вторичная шина In / Out для быстрого прямого доступа к выбранным местам.

  Память данных состоит из:

  • Регистры
  • Память ввода / вывода
  • Расширенная память ввода / вывода (зависит от устройства)
  • Внутренняя SRAM

  Регистровое пространство — состоит из 32 рабочих 8-битных регистров общего назначения (R0-R31).

  Память ввода / вывода — содержит адресное пространство для периферийных функций, таких как регистры управления и другие функции ввода / вывода.

  Расширенная память ввода-вывода — Некоторым микроконтроллерам AVR с большим количеством периферийных устройств требуется больше места, чем может адресовать память ввода-вывода, поэтому часть SRAM используется в качестве расширенной памяти ввода-вывода для обработки дополнительных регистров управления периферийными устройствами и других операций ввода-вывода. O функции.

  Внутренняя SRAM (память данных) — используется для временного хранения промежуточных результатов и переменных в программном приложении.

  Существует пять различных режимов адресации шины данных (не вход / выход) для памяти данных:

  • Прямая — Прямая адресация распространяется на все пространство данных.
  • Косвенный — В регистровом файле регистры с R26 по R31 содержат регистры указателя косвенной адресации.
  • Косвенный со смещением — Режим косвенного со смещением достигает 63 ячеек адреса от базового адреса, заданного регистром Y или Z.
  • Косвенный с предварительным декрементом — Адресные регистры X, Y и Z уменьшаются.
  • Косвенный с постинкрементом — Адресные регистры X, Y и Z увеличиваются.

  Вход / выход Шина данных

  Эта шина данных имеет прямой доступ к 64-байтовой секции памяти ввода-вывода (не расширенной) с использованием адресов от 0x00 до 0x1F. К этой памяти также можно получить доступ по стандартной шине данных, используя смещение адреса 0x20 в команде доступа.

  Все ячейки ввода / вывода (память ввода / вывода и расширенная память ввода / вывода) могут быть доступны инструкциям сборки LD / LDS / LDD и ST / STS / STD с использованием стандартной шины данных.Данные передаются между 32 рабочими регистрами общего назначения и пространством ввода-вывода.

  Регистры ввода / вывода в диапазоне адресов шины ввода / вывода 0x00-0x1F (память ввода / вывода) имеют прямой битовый доступ с использованием инструкций SBI и CBI. В этих регистрах значение отдельных битов можно проверить с помощью инструкций SBIS и SBIC.

  Три регистра ввода / вывода общего назначения, регистр ввода / вывода общего назначения 0/1/2 (GPIOR 0/1/2) находятся в верхней части памяти ввода / вывода (0x020-0x022). Эти регистры могут использоваться для хранения любой информации, и они особенно полезны для хранения глобальных переменных и флагов состояния.Эти регистры имеют прямой битовый доступ с использованием инструкций SBI, CBI, SBIS и SBIC через шину данных In / Out. Остальные регистры ввода-вывода начинаются после регистров ввода-вывода общего назначения.

  Шина данных AVR имеет ширину 8 бит, поэтому доступ к 16-битным регистрам требует атомарных операций. К этим регистрам необходимо обращаться побайтово с помощью двух операций чтения или записи. 16-битные регистры подключены к 8-битной шине, а временный регистр — через 16-битную шину.

  Для операции записи старший байт 16-битного регистра должен быть записан перед младшим байтом.Затем старший байт записывается во временный регистр. Когда записывается младший байт 16-битного регистра, временный регистр копируется в старший байт 16-битного регистра в том же тактовом цикле.

  Для операции чтения младший байт 16-битного регистра должен быть прочитан перед старшим байтом. Когда ЦП считывает регистр младшего байта, старший байт 16-битного регистра копируется во временный регистр в том же тактовом цикле, что и младший байт.Когда читается старший байт, он затем читается из временного регистра.

  Это гарантирует, что младший и старший байты 16-битных регистров всегда доступны одновременно при чтении или записи регистра.

  Микроконтроллер

  — схема именования Atmega (324p против 328p)

  Номера устройств Atmega построены по довольно простой базовой схеме. В качестве примера возьмем Atmega644PA-AU.

  • « 64 » Первые цифры всегда обозначают размер Flash в кибибайтах.
    • Это всегда степень двойки от 2 до 256.Единственное исключение — 4808 с 48 КБ памяти
    • ОЗУ в большинстве случаев в 8 или 16 раз меньше, чем у Flash
    .
  • « 4 » Последняя цифра обозначает серию микросхем. Внутри серии они часто совместимы по выводам и имеют схожий набор функций. Некоторые известные серии:
    • ‘без цифр’ — это чипы первого поколения с флэш-памятью от 8 до 128 КиБ
    • ‘8’ — серия от 4 до 32 КиБ Flash, все в одном корпусе. Более-менее улучшенная версия оригинальной микросхемы
    • ‘4’ аналогично ‘8’, но в больших корпусах с большим количеством контактов (~ 40 вместо ~ 30) и до 128 КБ Flash
    • ‘5’ аналогично ‘4’, но с большим количеством таймеров и каналов ШИМ
    • «0», «1» довольно старое семейство с большими корпусами (60 — 100 контактов) и до 256 КБ Flash.
    • ‘9’ со встроенным ЖК-контроллером
    • «U2», «U4» — это контроллеры с поддержкой USB двух размеров.
    • ’08’, ’09’ новейшее семейство с дополнительной настраиваемой логикой и дополнительными функциями обхода ЦП
    • ’50’, ’90’ самые большие микросхемы со 100 контактами, но с небольшим количеством периферийных устройств
  • ‘ PA ‘:
    • «A» и «B» — это более новые версии, обычно без существенных изменений.
    • P означает pico-power — чипы с режимами очень глубокого сна и довольно низким энергопотреблением, идеально подходят для приложений с батарейным питанием.
    • «L» и «V» выбираются для работы с более низким напряжением и более медленными тактовыми частотами (только старые серии, более новые имеют этот «встроенный»).
  • ‘ -AU ‘ Буквы после тире
    • вид упаковки (LGA, DIP, QFN …)
    • диапазон температур (промышленный, потребительский)
    • Транспортная упаковка (туба, бобина)
    • Настройки предохранителя по умолчанию (например, внутренний генератор на 32U4)
    • Содержание свинца (устаревшее)

  Контроллеры Attiny еще меньшего размера следуют аналогичной схеме, но имеют все больше и меньше семейств с более специализированными наборами функций.Примечательна серия Attiny [2,4,8,16,32] [0,1] [4,6,7] (например, Attiny204 до Attiny3217), которая расширяет Atmega [8-48] 0 [8,9] в сторону меньшей памяти и меньшего количества контактов.

  По состоянию на 2020 год есть две новые серии, связанные с Atmega: AVR-DA и AVR-DB , которые кажутся очень похожими на Atmega, но с некоторыми улучшенными и более современными функциями.

  ---

  В итоге : Вы можете многое узнать об устройстве по его номеру, но для получения подробной информации и точных цифр вам всегда нужно заглядывать в техническое описание.Microchip предлагает удобное краткое справочное руководство, в котором сгруппированы семейства микросхем, но будьте осторожны, некоторые записи неверны (например, 324PB, 32U4).

  Базовое руководство по покупке для Atmega: используйте ..4 или ..8, в зависимости от количества необходимых устройств ввода-вывода и периферийных устройств. «P» и «B» всегда благоприятны. Для связи с ПК используйте U2 или U4. Устройства с батарейным питанием, которые должны реагировать на внешние сигналы, могут извлечь выгоду из новой серии .. [0-1] [4-9].

  Для особых нужд проверьте остальные виды.

  Оптимальная конструкция контроллера автоматического регулирования напряжения с использованием гибридного имитационного отжига — алгоритм оптимизации кормодобывания скатов Манта

  Михайло Мичев (S’19) родился в Подгорице, Черногория, в 1995 году. Он получил степень бакалавра в области энергосистем и автоматического управления и специализации. научный получил степень в области автоматического управления на факультете электротехники Университета Черногории, Подгорица, в 2017 и 2018 годах соответственно. В настоящее время он работает ассистентом преподавателя в Университете Черногории и заканчивает диссертацию на степень магистра.Его области исследований — это реактивные машины с импульсным сопротивлением, синхронные и асинхронные машины, метаэвристические алгоритмы, методы оптимизации, автоматическое регулирование напряжения, силовая электроника и системы возбуждения синхронных генераторов. Он является студентом IEEE с 2019 года.

  Мартин П. Жаласан (M’17) родился в Плужине, Черногория, в 1986 году. Он получил степень бакалавра, магистра и доктора философии. Степень электротехники в Университете Черногории в Подгорице в 2009, 2010 и 2017 годах соответственно.В настоящее время он работает доцентом на кафедре энергосистем и автоматики в Университете Черногории. Он является председателем исследовательского комитета A1 — Вращающиеся электрические машины Черногорского комитета Международного совета по большим электрическим системам CIGRE CG KO. Его исследовательские интересы включают индукционные машины, генератор реактивного сопротивления, электрическое торможение, синхронные генераторы и солнечную энергию.

  Зиад М. Али получил степень бакалавра наук.получил степень в области электротехники, полученную в Асьютском университете, инженерный факультет, Асуит, Египет, в 1998 году. Он работал демонстратором на инженерном факультете Асуана в университете Южной долины, Асуан, Египет. Он получил степень магистра наук. В 2003 году получил диплом Асьютского университета, инженерно-технический факультет электротехники. Работал ассистентом преподавателя на инженерном факультете Асуана. Он получил степень доктора философии. В 2010 году окончила Казанский государственный технический университет, Татарстан, Россия. В настоящее время он работает доцентом кафедры электротехники.Инженерный колледж в Вади Аддавасир, Университет принца Саттама бен Абдулазиза, Саудовская Аравия.

  Хани М. Хасаниен получил степень бакалавра, магистра и доктора философии. дипломы по электротехнике, полученные на инженерном факультете Университета Айн-Шамс, Каир, Египет, в 1999, 2004 и 2007 годах, соответственно. В настоящее время он является профессором кафедры электроэнергетики и машин инженерного факультета Университета Айн-Шамс. Его исследовательские интересы включают современные методы управления, динамику и управление энергетическими системами, системы хранения энергии, системы возобновляемых источников энергии и интеллектуальные сети.В 2012 году он был награжден премией «Воодушевление Египта» в области технических наук. В 2014 году он был награжден премией Institutions Egypt за изобретения и инновации в области развития систем возобновляемой энергии.

  Shady HE Абдель Алим (M’12) получил B. Sc., M.Sc. и к.т.н. степени в области электроэнергетики и машиностроения на инженерном факультете Хелуанского университета в Египте в 2002 году и на инженерном факультете Каирского университета в Египте в 2010 и 2013 годах соответственно. С сентября 2018 года он является доцентом Высшего инженерного института им. 15 мая.Его исследовательские интересы включают электроэнергетические системы, качество электроэнергии, системы возобновляемых источников энергии и интеллектуальные сети. Он был награжден Государственной наградой в области инженерных наук в 2017 году из Египта и медалью за научные достижения в области инженерных наук в 2020 году из Египта.

  © 2020 Авторы. Опубликовано Elsevier B.V. от имени инженерного факультета Университета Айн-Шамс.

  Системы и методы управления возбуждением генератора

  Системы возбуждения Системы возбуждения можно определить как систему, которая подает ток возбуждения на обмотку ротора генератора.Хорошо спроектированные системы возбуждения обеспечивают надежность работы, стабильность и быстрый переходный отклик.

  Четыре распространенных метода возбуждения включают:

  • Шунтирующий или самовозбужденный
  • Система усиления возбуждения (EBS)
  • Генератор на постоянных магнитах (PMG)
  • Вспомогательная обмотка (AUX).
  У каждого метода есть свои преимущества. Все методы используют автоматический регулятор напряжения (АРН) для подачи постоянного тока на статор возбудителя.Выход переменного тока ротора возбудителя выпрямляется на вход постоянного тока ротора главного генератора. Более продвинутые системы используют дополнительный вход для AVR. В этой статье будут рассмотрены конструкция, функции и применение каждого метода, а также приведены схемы и иллюстрации для каждого из них.
  Автоматический регулятор напряжения (АРН) Конструкция АРН зависит от используемого возбуждения. Все получают входной сигнал от статора генератора, когда он вращается. АРН с возможностью приема второго входа для уменьшения или устранения внутренних гармоник, вызванных сигналами обратной связи нагрузки, используются для приложений с нелинейной нагрузкой.Обычно используются два типа:
  • Силиконовый управляемый выпрямитель (SCR) — определяет уровень мощности статора и определяет его срабатывание для напряжения возбудителя. Может вызвать проблемы при использовании с нелинейными нагрузками.
  • Полевой транзистор (FET) — определяет уровень мощности от статора и преобразует его в сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) на возбудитель. Этот стиль АРН может использоваться для методов возбуждения. Нелинейные нагрузки не вызывают обратной связи, приводящей к сбоям возбуждения.
  Шунтирующий или самовозбуждающийся

  Шунтирующий метод отличается простой и рентабельной конструкцией, обеспечивающей входное питание АРН. Этот метод не требует дополнительных компонентов или проводки. При возникновении проблем устранение неисправностей упрощается за счет меньшего количества компонентов и проводки для проверки.

  
  Когда генератор вращается, статор подает входное напряжение на АРН. Кроме того, в АРН есть датчики, контролирующие выход статора.

  АРН питает возбудитель и выпрямляется до постоянного тока.Для вывода нагрузки на статор наводится ток.

  Самым большим недостатком этой системы является то, что на АРН влияет нагрузка, которую питает генератор. Когда нагрузка увеличивается, напряжение начинает уменьшаться, и АРН должен подавать больший ток на возбудитель, чтобы поддерживать спрос. Это доводит AVR до предела возможностей. Если АРН выходит за его пределы, поле возбуждения схлопывается. Выходное напряжение снижено до небольшой величины.

  Если произойдет короткое замыкание в цепи питания АРН, генератор не будет иметь источника возбуждения.Это вызывает потерю выходной мощности генератора.

  Генераторы с шунтирующим или самовозбуждением могут использоваться при линейных нагрузках (постоянная нагрузка). Приложения с нелинейными нагрузками (переменная нагрузка) не рекомендуются для генераторов с этим методом возбуждения. Гармоники, связанные с нелинейными нагрузками, могут вызывать пробои поля возбуждения.
  

  Система усиления возбуждения (EBS) Система EBS состоит из тех же основных компонентов, которые подают входы и получают выходы от AVR.Дополнительные компоненты в этой системе:
  • Модуль управления усилением возбуждения (EBC)
  • Генератор усиления возбуждения (EBG).
  EBG установлен на ведомом конце генератора. Внешний вид такой же, как у постоянного магнита. EBG подает питание на контроллер при вращении вала генератора.

  Модуль управления EBC подключается параллельно к АРН и возбудителю. EBC получает сигнал от AVR. При необходимости контроллер подает на возбудитель различные уровни тока возбуждения на уровнях, которые зависят от потребностей системы.

  Дополнительная мощность, подаваемая в систему возбуждения, поддерживает требования к нагрузке. Это позволяет генератору запускаться и восстанавливать напряжение возбуждения.

  Эта система возбуждения не рекомендуется для приложений с непрерывным питанием. Он предназначен для аварийного или резервного питания. При запуске генератора система EBS отключается до достижения рабочей скорости. EBG все еще генерирует мощность, но контроллер не направляет ее.

  Система обеспечивает динамический отклик, дешевле и отвечает требованиям по обеспечению 300% тока короткого замыкания.Нелинейные нагрузки, такие как запуск двигателя, улучшаются по сравнению с методом шунтирования или самовозбуждения.

  Генератор постоянных магнитов (PMG) Генераторы, оснащенные постоянными магнитами, являются одними из самых известных методов с раздельным возбуждением. На ведомом конце вала генератора установлен постоянный магнит.

  PMG подает изолированное питание на АРН, когда вал генератора вращается. AVR использует дополнительную мощность при питании нелинейных нагрузок, таких как: запуск двигателей.

  Чистая, изолированная, непрерывная трехфазная форма волны генерируется при вращении вала генератора.

  Некоторые из преимуществ использования генераторов, оборудованных методом возбуждения PMG:

  • Поле возбуждения не разрушается, позволяя устранить устойчивые короткие замыкания.
  • Изменение нагрузки не влияет на поле возбуждения.
  • Напряжение создается при первом запуске и не зависит от остаточного магнетизма в поле.
  • При запуске двигателя поле возбуждения не разрушается из-за отсутствия питания АРН.
  Система PMG увеличивает вес и размер части генератора. Это наиболее часто используемый метод возбуждения для приложений, в которых используются двигатели, которые запускаются и останавливаются, и другие нелинейные нагрузки.
  Вспомогательная обмотка (AUX) Метод вспомогательной обмотки используется уже много лет. Области применения варьируются от морских до промышленных и более практичны в более крупных установках.

  Этот метод имеет отдельное поле возбуждения, однако он не использует компонент, прикрепленный к ведомому концу вала генератора. Эти методы используют вращение вала и постоянный магнит или генератор для обеспечения дополнительного возбуждения.

  В статор установлена ​​дополнительная однофазная обмотка. Когда вал генератора вращается, основные обмотки статора подают напряжение на АРН, как и во всех вышеупомянутых методах.

  Дополнительные однофазные обмотки подают напряжение на АРН.Это создает дополнительное напряжение возбуждения, необходимое при питании нелинейных нагрузок.

  Для приложений с линейной нагрузкой можно использовать методы возбуждения с шунтом, EBS, PMG и AUX. Шунтирующее возбуждение — наиболее экономичный метод.

  Для приложений с нелинейной нагрузкой можно использовать методы возбуждения EBS, PMG и AUX. Возбуждение PMG является наиболее распространенным и широко используемым.

  No related posts.