Генератор импульсов на ATmega8

Приветствую!

Радиолюбителям, схемотехникам иногда необходимо настроить какое-нибудь цифровое устройство, как например, счетчик импульсов, тахометр, осциллограф и т.п. Или просто узнать, работает ли оно. Очень удобно пользоваться генератором, выдающим прямоугольные импульсы различной частоты. 

Проект такого генератора я и хочу предложить.

Сначала схема генератора импульсов:

Shema_Generator_mega8_WM

Основу устройства составляет популярный микроконтроллер ATmega8 фирмы Atmel.

Описание схемы. Вся схема питается напряжением 5 В. Микроконтроллер тактируется частотой 8 МГц, которая стабилизирована кварцем Х1. Для генерации импульсов используется таймер/счетчик №1. В виде кнопок на схеме, подключенных к выводам PC3, PC4 и PC5 изображен энкодер. Две крайних кнопки заменяют переключение энкодера при вращении, а кнопка посередине – это кнопка энкодера, замыкающаяся при нажатии на его ось. Прямоугольные импульсы заданной с помощью энкодера частоты амплитудой 5 В снимаются с выхода таймера 1 (OCR1A). Для отображения выходной частоты применяется 16-и символьный однострочный ЖК-дисплей WH1601, подключенный к порту D микроконтроллера. Дисплей тоже распространенный, на драйвере HD44780. Резистором R1 регулируется контраст дисплея. Обмен данными между МК и дисплеем организован с помощью 4-х проводной шины. Разъем J1 для внутрисхемного программирования МК.

Теперь о программе для микроконтроллера.

Программа написана в среде разработки CodeVisionAVR. В данной среде имеются готовые библиотеки для работы с дисплеем, да и настройка МК понятна и проста. Я использовал версию до выхода CodeVisionAVR версии 3.12. Она немного отличается в генерации кода с использованием Wizarda. Но, в основном, все то же самое. Далее все описано на примере работы с CodeVisionAVR версии 3.12. В интернете полно ссылок для изучения данной среды, например: изучение интегрированной среды разработки CodeVisionAVR.

Запускаем CVAVR. Создаем новый проект (New Project). Программа предложит использовать мастер создания проекта.

Соглашаемся. Затем выбираем семейство контроллера.

Далее с левой стороны выбираем закладку Chip, выбираем контроллер (ATmega8), вводим его рабочую частоту (8 МГц).

Настраиваем порты ввода-вывода. Нужно сделать выходом бит 1 порта B (PB1) – с него снимается генерируемая частота. Порт D пока оставляем как есть. А выводы, с которых будет считываться состояние энкодера (PC3, PC4, PC5) настроить на вход (Data Direction: In) и включить внутреннюю подтяжку к питанию (Pullup/Output Value – значение P). 

Переходим на вкладку Timers/Counters. Здесь нужно настроить 2 таймера: Timer0 и Timer1, остальные таймеры оставляем выключенными (Clock Value: Stopped).

Устанавливаем частоту Timer0 125 кГц. Данный таймер необходим для периодического опроса состояния энкодера. Опрос будет происходить каждый раз, как только таймер досчитает до верхнего значения. Поскольку Timer0 8-и разрядный, то верхнее значение у него 255. А чтобы контроллер прерывал выполнение основной программы для опроса энкодера, нужно включить прерывание по переполнению Timer0 (Overflow Interrupt). 

Настраиваем Timer1. Нужно выбрать режим (Mode) CTC (Clear Timer on Compare – Сброс при совпадении). В этом режиме выход таймера будет переключаться в лог. 0 как только содержимое счетного регистра TCNT1 совпадет с регистром OCR1A. За счет изменения значения в регистре OCR1A мы и будет изменять частоту выходных импульсов. В схеме используется выход А таймера 1. Для него нужно выбрать значение Toggle on Compare Match (переключиться в другое состояние при совпадении). В общем, смотрим картинку:

Следующий шаг – подключение дисплея. В CodeVisionAVR достаточно указать к какому порту МК будет подключен дисплей. Выбираем порт D.

Теперь нужно сгенерировать код программы. Нажимаем Program ->Generate, Save and Exit

Программа предложит сохранить 3 файла: файл кода (расширение .с), файл проекта (.prj) и файл ресурсов (.cwp).

Теперь нужно зайти в настройки Project -> Configure и проверить, что правильно заданы тип МК и его тактовая частота:

Готовый проект для CVAVR

  ATmega8_Generator (316,0 KiB, 682 hits)

Для прошивки МК нужен файл с расширением .hex. В готовом проекте это файл Gen_mega8.hex. Он расположен в папке Release/Exe/.

Если есть желание написать программу с нуля, то в проекте есть комментарии, какие команды для чего нужны. Или можно просто вставить готовый код из файла gen_mega8.c. И, изменяя его, смотреть как это отражается на готовом устройстве. Для генерации файла прошивки МК нужно нажать кнопку Build the project. Файл с расширением .hex сгенерится в папку Release/Exe/.
Fuse-биты контроллера программируются на работу с внешним кварцевым резонатором 8 МГц в соответствии с рисунком:

Fuses-Gen-ATmega8_8M_External

Теперь об управлении генератором импульсов.

После подачи питания происходит инициализация дисплея и энкодера (настраиваются выводы, к которым подключен энкодер). Далее по дисплею пробегает полоса (необязательная “фишка”, была сделана для тренировки вывода на дисплей) и высвечивается надпись “Генератор выкл.”. Спустя 2 сек дисплей очищается. Частота на выходе появляется после вращения ручки энкодера, и изменяется на единицы Герц. При нажатии и удержании кнопки энкодера около 0.5 сек на экран выводится сообщение “Отпусти кнопку”. После этого вращением ручки энкодера частота меняется по десяткам Герц. Для изменения частоты на сотни (тысячи) Герц нужно еще раз (2 раза) нажать кнопку энкодера. Затем все снова начинается с единиц Герц.

ATmega8 генератор   ATmega8 генератор

Для увеличения нагрузочной способности генератора выход МК можно включить через транзистор.

О точности выходной частоты.

Значения выходной частоты проверялись осциллографом. На малых частотах, примерно до 200Гц, значения совпадают с измеренными на осциллографе, затем чем больше частота, тем больше погрешность (это получается из-за нецелых чисел, записываемых в регистр сравнения). Точность можно повысить, если в регистр сравнения заносить константы из массива (мне высокие частоты не нужны были, да и просто лень считать и заносить числа в массив)). На высоких частотах, чтобы повысить точность, нужно брать другую частоту таймера.

Недавно приобрел очень удобный и компактный мультиметр, которым можно померить частоту (до 9.999 МГц). Вот его видеообзор. А заказать можно по этой ссылке.

Микроконтроллер можно прошить специальным программатором либо сделать простой программатор самому. Например, я успешно использую программатор USBasp. Об этом программаторе можно почитать по ссылке.

Оставить сообщение:

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь с условиями Политики конфиденциальности
Политика конфиденциальности

См. также:


Если Вы нашли что-то полезное, поделитесь с друзьями:

#
Генератор импульсов на ATmega8 обновлено: Май 21, 2019 автором: Deneb-80