MITTAUSPULSSIEN AIKA-ARVOT

PWM-testaus ATtiny85

PB0 nähdään bitin ykköstila.

ATtiny85 liitännät L

ATtiny85 liitännät K

ATtiny85 liitännät J

ATtiny85 liitännät I

ATtiny85 liitännät H

ATtiny85 liitännät G

ATtiny85 liitännät F

ATtiny85 liitännät E

ATtiny85 liitännät D

ATtiny85 liitännät C

ATtiny85 liitännät B

ATtiny85 liitännät A

ATmega8 testilevy

Niille mikroharrastajille, jotka haluavat tehdä I/O-kytkennät perinteisellä tavalla, vaikkapa reikälevylle, piirtelin mikro-ohjainkortin, jonka voi liittää tällaiseen kytkentään. Kortissa on 22 porttiliitäntää ja 2 A/D-liitäntää. Kytkentä voidaan ohjelmoida vaikka USB => ISP-kaapelin kautta. Käyttöjännitteenä on 5 volttia.

ATmega8 AD/PWM ohjelma

A/D-muunnoksella PWM-ohjaus on ohjelmallisesti hyvin helppo toteuttaa. Suoritetaan muunnos aivan normaalisti, jolloin tulos sijoitetaan johonkin rekisteriin (tässä r17), ja tuosta rekisteristä se siirretään ajastimen valvontarekisteriin. Nyt tuolla asetuksissa on annettu ehto, että PB1 on yksi aina kun laskijan arvo on pienempi kuin vertailurekisterin arvo, niin pulssin leveys levenee tai kapenee AD-muuntimen mukaisesti. Ja tätä arvoa säädetään siis potentiometrillä.

ATmega8 AD/PWM rekisterien asettelu

Potentiometriohjaus PWM-modulaatioon ei vaadi kovin monimutkaista ohjelmaa. Koodin alussa on perinteiset löpinät, perustiedot, B-portin asettelu ja pino-osoitteen asetus. Sitten asetellaan AD-muuntoon liittyvät rekisterit tarvittaviin tiloihin. Ja lopuksi vielä ajastimen asetus sopivaan asentoon.

Nyt voidaankin sitten siirtyä ohjelmaan.

ATmega8 PWM-säätö potentiometrillä

Tämä kytkentä on yksinkertainen. Analogiseen tuloon on kytketty vastuksen ja potentiometrin yhdistelmä. Tuo vastus pudottaa potentiometrin sätöjännitteen 2,5 volttiin, koska käytössä on piirin sisäinen referenssijännite. Lähdössä on LED-lamppu etuvastuksineen. Säätämällä potentiometriä, saadaan

LEDin kirkkautta muutetuksi. Tämä on vain peruskytkentä, sovellutukset sitten tekevät kytkennästä todellisen sulautetun järjestelmän.

ATmega8 TOIMINTA-AJAN ASETUS

Saadaksemme ajastimesta (TIMER) halutun mittaisia aikajaksoja, on ohjaimen rekistereihin asetettava tarpeellisia perusaikoja. Kun käytetään ajastuksessa vertailutapaa, ladataan vertailuarvo OCR-rekistereihin. Jos taas käytetään ylivuototapaa, ladataan alkuarvo laskentarekistereihin.

I/O-toiminnan simulointi

Ohjelman simulointi on koodin testauksen kulmakivi. Sillä näkee ohjelman toiminnan ennen ohjaimeen siirtämistä. Näin välttyy monelta turhalta toimelta, kun koodin etenemistä voi seurata käsky käskyltä, ja tulokset näkyvät näytön kuvapinnalla.

ATmega8 OHJELMAN HAARAUTUMINEN 1

Mikro-ohjaimen toiminnan ohjailu ASSEMBLY-koodilla perustuu haarautumiskäskyjen hallittuun käyttöön. Kun näitä käskyjä on useita eri tarkoituksiin, on välttämätöntä opiskella niiden toiminta huolellisesti.

Paras tapa on tehdä pieni koodin pätkä, jossa on tutkittavan käskyn toiminta ja sitten simuloida koodi.

ATmega8 PINOREKISTERIEN ASETUS

ASSEMBLY-ohjelmoinnissa on tärkeää osata käyttää ns. pinoa. Siinä SRAM-muistiin varataan alue, johon ohjelmanlaskijan tila viedään, kun poiketaan aliohjelmaan tai tehdään keskeytys. Kun poikeaminen on tehty, haetaan pinosta osoite ja jatketaan normaalisuoritusta. Koska ATmega8 sisältää SRAM-muistia kilotavun, osoittamiseen tarvitaan kaksi rekisteriä. Ohjelman kääntäjä tietää asettaa osoitteen alkamaan muistin loppuun eli pinon pohjaan.

ATmega8 TILAREKISTERI (SREG)

Tilarekisterin kautta ohjataan mikron tekemää toimintaa. Rekisterissä asettuvat tietyt bitit (ns.liput) tarkasteltavisssa tapahtumissa. Näihin voidaan sijoittaa ehtoja ohjelman etenemiselle. Ehdon perusteella sitten tehdään päätelmiä miten ohjelman suoritusta jatketaan.

ATmega8 LASKIJA (Counter) ohjelma

Laskijan kokeiluun sopii hyvin kuvassa esitetty ohjelma. B-porttiin kytketään kahdeksan LED-lampun näyttö ja D-portin D5-liitäntään kytketään painokytkin. Kun kytkintä painetaan, askeltaa LED-valo yhden bitin verran suurempaan arvoon jokaista painallusta kohti.

ATmega8 Viiveen vuokaavio

ATmega8 mikro-ohjaimella on helppo muodostaa viive. Tehdään rekisterejä käyttäen viivesilmukoita, joissa ohjelma pyörii halutun ajan. Määrittelemällä alkuarvot sopivasti, voidaan näin rakentaa hyvin erimittaisia viiveitä.

ATmega8 ANALOGINEN KOMPARAATTORI

Analoginen komparaattori on helppo tehdä käyttäen ATmega8 mikro-ohjainta. Mikron sisällä on referenssi, joten ulkoisen anturin antamaa jännitettä voidaan verrata kiinteään tarkkaan jännitteeseen. Tuossa on NTC-vastus anturina ja monikierrospotentiometri asetusarvon antajana. Jos kytkennän hystereesiä halutaan asetella, se voidaan tehdä lisäämällä potentiometri lähdön ja tulon välille.
On hyvä ja edullinen termostaatti lämpötilan säätöön.

ATmega8 BITTITIETO BCD-koodiksi

Tässä r17-rekisteriin asetettu tieto F3 muunnetaan BCD-muotoon ja tulostetaan B-portissa olevaan 7-segmenttinäyttöön.

ATmega8 BITTIEN SIIRTO-OHJELMA

Tässä on pieni ASSEMLY:llä tehty ohjelma, joka lukee B-porttiin kytketyt DIP-kytkimet ja tulostaa kytkimien tilat sitten D-portissa oleviin LED-lamppuihin. Ohjelma lukee ja tulostaa jatkuvasti, joten kytkimien asetukset uuteen tilaan nähdään jatkuvasti D-portin näytössä.

ATmega8 LISÄVAHVISTIMEN KYTKENTÄ

Ohjattavan laitteen käyttöjännite voi olla aina 50 voltin suuruinen. Induk-tiivisten kuormien, kuten moottorien ja releiden ohjauksessa käyttöön on otettava piiriin sijoitetut diodit. Tämä tapahtuu kytkemällä kohtio 10 yhteen kuorman käyttöjännitteen kanssa.

ATmega8 PUSKURIVAHVISTIMET

Jos mikrolla halutaan ohjata pientä tasasähkömoottoria tai relettä, silloin ei mikron antama virta riitä, vaan kytkantään on lisättävä vahvistin. Tähän tarkoitukseen sopii hyvin piiri ULN2803. Sitä voidaan kuormittaa 500 mA:n virralla tai kaikkien vahvistimien ollessa käytössä 260 watilla, esimerkiksi 350 mA virralla, jännitteen ollessa 8,95 volttia.

ATmega8 LED-näytön kytkentä

LED-ohjauksen kytkentä on hyvin yksinkertainen. LED:in katodi liitetään portin kohtioon, josta se saa plusjännitteen portin kohtion ohjautuessa "ykkös" tilaan ja tämä tieto sytyttää LED-lampun. Vastusverkko, jossa on 8 kappaletta 330 ohmin vastuksia, suojaa LEDejä ylisuurelta virralta.

ATmega8 LED-näyttö

Yksinkertaisin tulostuskytkentä mikron lähtötilojen tutkimiseen on LED-näyttö. Sen ohjaaminen on helppo ja sitä voidaan käyttää monen asian havainnollistamiseen. Vasta sitten kun on omaksuttu mikron I/O-toiminta voidaan siirtyä monimut-kaisempiin tulostuskytkentöihin. Esimerkiksi 7-segmenttitulostus vaatii jo huomattavasti enemmän osaamista kuin LED-tulostus.

ATmega8 DIP-kytkimen kaavio

DIP-kytkimen antama tieto ON-asennossa on nolla (0). Se voidaan käsitellä ykköseksi ohjelmallisesti invertoiden. Käyttäen tätä tapaa, ei tuloihin tarvita alasvetovastuksia, koska ohjaimeen on sisäisesti liitet-tävissä ylösvetovastukset.

ATmega8 DIP-kytkin INPUT:tiin

Mikro-ohjaimen käytön opiskelu on hyvä alkaa sen TULO/LÄHTÖ-toimintojen tutkimisella. Input toimintaan sopii hyvin DIP-kytkin.

ATmega8 I/O-rekisteri B jaettuun tilaan

Tämä toiminta tekee joustavaksi porttien käytön. Voidaan asettaa tuloja ja lähtöjä eri portteihin aina tarvittava määrä.

ATmega8 I/O-rekisteri B INPUT tilaan

I/O-suuntarekisterin asetuksella 00-tilaan saadaan portti vastaanottamaan digitaalista tietoa. Näin voidaan tehdä myös porteille C- ja D.

ATmega8 I/O-rekisteri B out-tilaan

Esimerkkinä I/O-rekisterien ohjauksesta on käytetty B-portin asetusta, mutta samalla tapaa ohjataan myös C- ja D- portteja.

ATmega8 KÄYTTÖREKISTERIT

Näitä rekistereitä käytetään tietojen käsittelyssä ja muistin osoitukseen.

ATmega8 SRAM ja EEPROM

ATmega8 käyttö- ja I/O-rekisterit ovat SRAM-muistissa. Tämä muisti on 8-bittinen. Kun tarvitaan pitempi tieto esimerkiksi muistin osoitukseen, liitetään kaksi rekisteriä yhteen. Yleiseen muistin käyttöön on 1 kilotavua samaa SRAM-muistia. Lisäksi mikrossa on 512 tavua EEPROM-muistia, johon voidaan sijoittaa esimerkiksi taulukoita.

ATmega8 FLASH MUISTI

Ohjelma sijoitetaan 16-bittiseen flash muistiin, jossa se säilyy vaikka käyttösähkö katkaistaan.

ATmega8:n LOHKOKAAVIO

Kuvasta nähdään pääpiirteittäin mitä toimintoja ja rakenteita ATmega8 mikro-ohjain sisältää.

ATmega8 ERITYISLIITÄNNÄT

Kuvassa esitettyjen liitäntöjen lisäksi ohjaimessa on PWM-, sieppaus (capture)-, laskija (counter)-, SPI- ja pulssi (TOGGLE)-liitännät.

ATmega8 LIITÄNNÄT

Suurin osa ATmega8 liitäntäkohtioista on kahdessa tai kolmessa käyttötarkoituksessa. Kunkin liittimen käyttö määritellään ohjelman koodissa.

ATmega8 PERUSKYTKENTÄ

Peruskytkennässä tarvitaan vain ohjain, ja ohjelmointiliitin. Mihin tarkoitukseen kytkentää sitten käytetään, lisätään siihen tarvittavat komponentit. Kuvasta puuttuvat ohjelmointijohtoihin kuuluvat 470 ohmin vastukset.

ATmega8:n OMINAISUUKSIA

Tuossa mainitsematta ovat analoginen komparaattorikytkentä, sekä ajastimen (TIMER) erilaiset käyttötavat.

MIKSI VALITSIN ATmega8 OHJAIMEN ?

Tässä lienee riittävästi perusteluita valinnalleni. Lisäksi ATMEL:in sivuilta löytyy lukematon joukko vihjeitä ja koodeja, jotka sopivat käyttööni. Myös vanha kokemukseni INTEL-prosessoreista ( 51 ja 8086 ) painoivat vaa´assa. Ja vielä tuo tosi havainnollinen simulointiohjelma.

MIKÄ ON MIKRO-OHJAIN ?

Tässä määrittelen yhdellä lauseella mikro-ohjaimen. Teollisuusrobotteja kouluttaessani käytin samaa lausetta roboteista. Nekin voivat tehdä erilaisia tehtäviä, vasta sitten kun niille on annettu toimintaohjeet !