USB осциллограф на микроконтроллере ATTINY45

Скачать

Общие сведения о микропроцессорных системах. Архитектура микроконтроллера Attiny 45-20. Принцип работы осциллографа - измерительного прибора для наблюдения зависимости между двумя или несколькими быстро меняющимися величинами, его электрическая схема.

Размер: 289,4 K
Тип: курсовая работа
Категория: Коммуникации и связь
Скачать

Другие файлы:

USB осциллограф на микроконтроллере ATTINY45-20
Общие сведения о микропроцессорной системе. Понятия о надежности системы. Принцип работы осциллографа. Расчёт электрической цепи светодиода. Проектиро...

Осциллограф-мультиметр ОМЦ-22/ОМЦ-26
Осциллограф-мультиметр ОМЦ-22/ОМЦ-26 серии А-КИП (далее прибор) представляет собой портативный 2-х канальный цифровой запоминающий осциллограф реально...

Осциллограф С1-75. Техническое описание и инструкция по эксплуатации
Осциллограф С1-75 предназначен для исследования формы периодических и однократных электрических сигналов с напряжением от 20 мВ до 25 В в диапазоне вр...

Часы на микроконтроллере Atmega8
Развитие электронных устройств. Общие сведения о микропроцессорной системе. Принцип работы часов на микроконтроллере Atmega 8. Его архитектура и прогр...

Разработка частотомера на микроконтроллере
Работа схемы электрической принципиальной частотомера на микроконтроллере. Технические характеристики и компоновка прибора. Сферы применения зарядного...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Введение

На сегодняшний день огромное развитие получили электронные устройства. Человек использует их в своей деятельности почти во всех сферах(ПЕРЕЧИРСЛИТЬ). Большая часть таких устройств выполняется на основе микроконтроллеров.

Цель курсовой работы «USB осциллограф на микроконтроллере ATTINY45»заключается:

- Спроектировать электрическую-принципиальную схему «USB осциллографа» с использованием микроконтроллера;

- Выполнить расчёт электрической цепи светодиода(VD1);

- Выполнить программирование микроконтроллера ATTINY45;

- Рассчитать надежность системы.

1. Общая часть

1.1 Общие сведения о микропроцессорных системах

Микропроцессорная система представляет собой функционально законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств, главным образом из микропроцессора и/или микроконтроллера.

Микропроцессор -- процессор (устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде), реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем (в отличие от реализации процессора в виде электрической схемы на элементной базе общего назначения или в виде программной модели).

Микроконтроллер - компьютер на одной микросхеме. Предназначен для управления различными электронными устройствами и осуществления взаимодействия между ними в соответствии с заложенной в микроконтроллер программой. В отличие от микропроцессоров, используемых в персональных компьютерах, микроконтроллеры содержат встроенные дополнительные устройства.

1.2 Архитектура микроконтроллера Attiny 45-20

Attiny45-20PU - это экономичный восьми разрядный CMOS микроконтроллер, выполненный по усовершенствованной RISC-архитектуре. Возможность исполнения инструкций за один аппаратный цикл позволяет микроконтроллерам Attiny45-20PU достигать показателей производительности в один миллион операций в секунду с тактовой частотой в 1MHz. Подобная производительность позволяет разработчикам оптимизировать быстродействие и потребляемую мощность. Ядро AVR позволяет комбинировать широкий набор инструкций и 32 регистра общего назначения, подключенными непосредственно к АЛУ устройству. Использование арифметико-логического устройства позволяет получать доступ к нескольким регистрам одновременно и выполнять инструкцию за один машинный цикл. RISC-архитектура обладает прекрасной производительностью, которая превышает производительность традиционных CISC-микроконтроллеров более чем в десять раз.

Основные характеристики микроконтроллера Attiny 45-20

- Тактовая частота: 0 - 20 МГц (при 4,5 - 5,5 В)

- Объём Flash-памяти: 4 кб

- Объём SRAM-памяти: 256 байт

- Объём EEPROM-памяти: 256 байт

- Напряжение питания: 2,7 - 5,5 В

- Потребляемый ток в режиме работы: 0,4 мА (1 МГц, 2,7 )

- Потребляемый ток в режиме сна: 0,1 мкА (1 МГц, 2,7 В)

- Количество таймеров/счётчиков: 2 восьмибитных

- Общее количество портов: 6

- Количество ШИМ (PWM) выходов: 4

- Количество каналов АЦП (аналоговые входы): 4

- Аппаратнаякоммуникация: 1 USI (Universal Serial Interface)

2. Специальная часть

2.1 Осциллограф

Осциллограф - измерительный прибор для наблюдения зависимости между двумя или несколькими быстро меняющимися величинами (электрическими или преобразованными в электрические). Наиболее распространены электронно-лучевые осциллографы, в которых электрические сигналы, пропорциональные изменению исследуемых величин, поступают на отклоняющие пластины осциллографической трубки; на экране трубки наблюдают или фотографируют графическое изображение зависимости.

Микроконтроллеры AVR фирмы ATMEL, появившись на рынке интегральных микросхем в 1996 г., сразу же привлекли к себе внимание разработчиков электронной аппаратуры. Удачное сочетание RISC-архитектуры ядра, обеспечивающей высокую производительность, с широким набором команд, Flash-памятью для программ быстро продвинуло микроконтроллеры AVR занимает главные позиции на рынке.

На смену микроконтроллерам первых семейств Tiny и Classic пришло новое поколение микроконтроллеров Mega. Сохранив программную совместимость, микроконтроллеры Mega обрели новые возможности: пониженные напряжения питания до 2.7в и энергопотребление, повышенное быстродействие до 16Мгц, и объем Flash-памяти до 128Кбайт.

AVR - самая обширная производственная линии среди других флэш-микроконтроллеров корпорации Atmel. Atmel представила первый 8-разрядный флэш-микроконтроллер в 1993 году и с тех пор непрерывно совершенствует технологию. Прогресс данной технологии наблюдался в снижении удельного энергопотребления (мА/МГц), расширения диапазона питающих напряжений (до 1.8 В) для продления ресурса батарейных систем, увеличении быстродействия до 16 млн. операций в секунду, встраиванием эмуляции в реальном масштабе времени, реализации функции самопрограммирования, совершенствовании и расширении количества периферийных модулей, встраивании специализированных устройств (радиочастотный передатчик, USB-контроллер, драйвер ЖКИ, и т.д)

Я выбрал микроконтроллер на базе Attiny 45-20, так как он обладает высокой производительностью, увеличенным быстродействием до 16 млн. операций в секунду, низким энергопотреблением в режиме ожидания и уменьшенным шумом выключения, а так же он способен работать до 10.000 тысяч часов в режиме: записи/стирания.

В основе схемы стоит микроконтроллер ATTINY45-20P.Осциллограф имеет два аналоговых входа и питается от USB-интерфейса. Один вход задействован через потенциометр, что позволяет уменьшать уровень входного сигнала.

2.2 Принцип работы осциллографа

Микропроцессор используется как обрабатывающее и управляющее устройство, выполненное с использованием технологии БИС (часто на одном кристалле) и обладающее способностью выполнять под программным управлением обработку информации, включая ввод и вывод информации, арифметические и логические операции и принятие решений.

Микроконтроллер - это микро-ЭВМ с небольшими вычислительными ресурсами, обедненной периферией и упрощенной системой команд ориентированная не на производство вычислений, а на выполнение процедур логического управления различным оборудованием. Контроллеры часто применяют в качестве встраиваемых в различные станки, машины, технологические процессы.

Простейшая структурная схема осциллографа (рис. 1) состоит из трех элементов: усилителя вертикально отклоняющего напряжения Ux, генератора развертки G и ЭЛТ. Формирование осциллограммы осуществляется следующим образом: Исследуемое напряжение (его мгновенное значение во времени) Ux через усилитель подают на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ. Под действием этого напряжения электронный луч отклоняется по оси ординат на Y = kSY ·t), где: k - коэффициент усиления усилителя; SY - чувствительность трубки по оси ординат.

осциллограф микроконтроллер схема измерительный

2.3 Электрическая принципиальная схема

Рисунок 1 - Блок схема ATTINY 45-20p

3. Специальная часть

3.1 Принцип работы схемы

Осциллограф - измерительный прибор для наблюдения зависимости между двумя или несколькими быстро меняющимися величинами (электрическими или преобразованными в электрические). Наиболее распространены электронно-лучевые осциллографы, в которых электрические сигналы, пропорциональные изменению исследуемых величин, поступают на отклоняющие пластины осциллографической трубки; на экране трубки наблюдают или фотографируют графическое изображение зависимости.

Микроконтроллеры AVR фирмы ATMEL, появившись на рынке интегральных микросхем в 1996 г., сразу же привлекли к себе внимание разработчиков электронной аппаратуры. Удачное сочетание RISC-архитектуры ядра, обеспечивающей высокую производительность, с широким набором команд, Flash-памятью для программ быстро продвинуло микроконтроллеры AVR занимает главные позиции на рынке.

На смену микроконтроллерам первых семейств Tiny и Classic пришло новое поколение микроконтроллеров Mega. Сохранив программную совместимость, микроконтроллеры Mega обрели новые возможности: пониженные напряжения питания до 2.7в и энергопотребление, повышенное быстродействие до 16Мгц, и объем Flash-памяти до 128Кбайт.

AVR - самая обширная производственная линии среди других флэш-микроконтроллеров корпорации Atmel. Atmel представила первый 8-разрядный флэш-микроконтроллер в 1993 году и с тех пор непрерывно совершенствует технологию. Прогресс данной технологии наблюдался в снижении удельного энергопотребления (мА/МГц), расширения диапазона п...