Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
“Уфимский колледж статистики, информатики
и вычислительной техники”
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий отделением «Техническое обслуживание ВТ и АС» _________ Т.В.Алексеева
“____” _________2010г.
Устройство имитации светофора
пояснительная записка к курсовому проекту
| Руководитель проекта |
| ___________ Павлов Н.А. |
| “_____”___________ 2010г |
| Студент гр. ___3А-1___ |
| Гадиев Тимур ________ |
| “_____”___________ 2010г |
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
“Уфимский колледж статистики, информатики
и вычислительной техники”
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий отделением «Техническое обслуживание ВТ и АС» _________ Т.В.Алексеева
“____” _________2010г.
задание
на курсовой проект студенту дневного отделения,
группы 3А-1, специальности № 230103
Гадиев Тимур Дамирович
Тема курсового проекта: Световая гирлянда
При выполнении курсового проекта должна быть представлена пояснительная записка, состоящая из следующих разделов и подразделов:
1 Введение
2 Текст курсовой работы:
· Описание актуальности задачи и область применения
· Исследование, проектирование и разработка схем
· Расчет схемы и отдельных элементов
· Технико-экономическое обоснование
3 Заключение
4 Практическая часть
5 Список использованной литературы и нормативно-технической документации
6 Приложения
Задание к выполнению получил ______________________ 2010 г.
Студент
Срок окончания __________ _______________ 2010 г.
Руководитель курсового проекта ____________ Н.А. Павлов
заключение
На курсовой проект по теме «Световая гирлянда»
Студент, группа 3А-1,
Специальность № 230103
«Автоматизированные системы обработки информации и управления», дневное отделение
Текст заключения: __________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
АННОТАЦИЯ
Курсовой проект по курсу
«Микропроцессоры и микропроцессорные системы » на тему:
«Световая гирлянда».
Пояснительная записка содержит следующие разделы:
Введение, текст курсовой работы, заключение, практическая часть, список использованной литературы и нормативно-технической документации и приложения к курсовой работе.
В конце проекта дано заключение, приведен список используемой литературы.
Курсовой проект состоит из 15страниц и 2 приложений.
СВЕТОВАЯ ГИРЛЯНДА
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ............................................................................................................ 6
1 Семейство AVR ............................................................................................. 7
2 Описание актуальности задачи и область применения.............................8
3 Исследование, проектирование и разработка схем ..................................8-10
4 Технико-экономическое обоснование.........................................................11
Заключение........................................................................................................12
Приложение А .................................................................................................13-18
Приложение Б ..................................................................................................19
Список использованной литературы и нормативно-технической документации ....................................................................................................20
Введение
Основная цель данной курсовой работы продемонстрировать актуальность применения использования микропроцессоров во всех сферах человеческой жизни.
Микроконтроллеры имеют настолько широкое применение, что используются не только для больших систем, но и для малогабаритных устройств, в том числе робототехники. В таких устройствах к контроллерам предъявляются жесткие требования по стоимости, габаритам и температурному диапазону работы. Этим требованиям не могут удовлетворить даже промышленные варианты универсального компьютера.
Последние годы отмечены массовым наполнением рынка всевозможной автоматизированной аппаратурой самого различного назначения и самой различной сложности от пластиковой платежной карточки до холодильника, автомобиля и сложнейших установок. Это стало возможным благодаря микроконтроллерам (МК). Микроконтроллеры входят во все сферы жизнедеятельности человека, их насыщенность в нашем окружении растет из года в год. Раньше, изобретателю электронных схем приходилось иметь дело с "кучей" электронных компонентов, размещая с огромным трудом все на печатной плате размером метр на метр и при испытании кипятить чайник на той же плате (это про расходуемую энергию), в наше время разработчику электронной аппаратуры не грозят выше указанные сложности, точнее, чем больше денег, тем меньше сложностей.
В данном курсовом проекте будет разработано устройство на современном микроконтроллере ATtiny231320PI , написана программа.
Данным устройством является светофор.
В ходе работы над данной курсовой работой поставлены следующие задачи:
1) проанализировать область применения устройства;
2) спроектировать принципиальную схему;
3) построить световую гирлянду;
4) написать программу для микроконтроллера ATtiny231320PI;
5) рассмотреть вопросы программирования микроконтроллеров.
Семейство
AVR
AVR
— семейство восьмибитных микроконтроллеров фирмы
Atmel. Год разработки — 1996.
Микроконтроллеры AVR имеют гарвардскую архитектуру (программа и данные находятся в разных адресных пространствах) и систему команд, близкую к идеологии RISC. Процессор AVR имеет 32 8-битных регистра общего назначения, объединённых в регистровый файл. В отличие от «идеального» RISC, регистры не абсолютно ортогональны:
- Три «сдвоенных» 16-битных регистра-указателя X (r26:r27), Y (r28:r29) и Z (r30:r31);
- Некоторые команды работают только с регистрами r16…r31;
- Результат умножения (в тех моделях, в которых есть модуль
умножения) всегда помещается в r0:r1.
Система команд микроконтроллеров AVR весьма развита и насчитывает в различных моделях от 90 до 133 различных инструкций. Большинство команд занимает только 1 ячейку памяти (16 бит). Большинство команд выполняется за 1такт.
Всё множество команд микроконтроллеров AVR можно разбить на несколько групп:
- команды логических операций;
- команды арифметических операций и команды сдвига;
- команды операции с битами;
3. ОПИСАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ ЗАДАЧИ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
В данной курсовой работе была создана световая гирлянда на основе микроконтроллера Attiny 2313. Созданный робот можно использовать как в качестве игрушки для детей, так и в качестве автоматизированного способа работы светофора.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СХЕМ
Принципиальная схема имитации светофора робота приведена в приложении А. Источник питания робота можно подобрать от 3,7В до 6В, и желательно стабилизировать. После включения питания и инициализации регистров микроконтроллера программа конфигурирует вывод RB1 и устанавливает на нем уровень высокого логического сигнала. Затем происходит проверка вывода RB1 на присутствие высокого логического сигнала от датчика границы. Принцип работы датчика границы основан на свойстве поверхностей по-разному отражать падающий на них свет. Черные или темные поверхности отражают свет намного хуже, чем белые или светлые. Свет от светодиода отражается от поверхности и улавливается фотодиодом. Если поверхность белая, то отраженного света достаточно для полного открытия фотодиода, в противном случае фотодиод будет закрыт (не будет пропускать ток). В данной конструкции робота использованы фото- и светодиод инфракрасного диапазона.
Если на выводе PD1 присутствует уровень высокого логического сигнала (робот находится над черной линией, фотодиод закрыт), то микроконтроллер устанавливает на выводах PC1, PC2, PC3, PC4 соответственно уровни высоких или низких логических сигналов 1, 0, 1, 1. Эти сигналы, проходя через выводы энергетического драйвера L293D, соответственно INPUT1, INPUT2, INPUT3, INPUT4, поступают непосредственно на сами электродвигатели M1 и M2 через выводы OUTPUT1, OUTPUT2, OUTPUT3 и OUTPUT4. При появлении на выводах двигателя M1 сигналов 1 и 0 двигатель работает, а двигатель M2 не будет работать, т.к. на него поступили сигналы соответственно 1 и 1.
Если на выводе PD1 присутствует уровень низкого логического сигнала (робот находится над белой линией, фотодиод открыт), то микроконтроллер устанавливает на выводах PC1, PC2, PC3, PC4 соответственно уровни высоких или низких логических сигналов 1, 1, 1, 0 – выключается двигатель M1 и включается двигатель M2.
Когда датчик находится над белым полем, то робот поворачивается в правую сторону по направлению к черной линии. Когда датчик находится над черной линией, то робот поворачивается в левую сторону, съезжая с черной линии. Чередуя повороты по направлению к линии и от нее, робот движется вперед, следуя по границе белого и черного.
В данной работе это устройство будет разработано на микроконтроллере фирмы Atmel. Периферия микроконтроллера включает: порты (23 линии ввода и вывода), поддержку внешних прерываний, таймеры-счетчики, сторожевой таймер, аналоговые компараторы, 10-разрядный 6-канальный АЦП, интерфейсы UART, JTAG и SPI, устройство сброса по понижению питания, широтно-импуль
Архитектурная особенность построения портов ввода/вывода у AVR заключается в том, что для каждого физического вывода (пина) существует 3 бита контроля/управления, а не 2, как у распространенных 8-разрядных микроконтроллеров (Intel, Microchip, Motorola и т.д.). Это позволяет избежать необходимости иметь копию содержимого порта в памяти для безопасности и повышает скорость работы микроконтроллера при работе с внешними устройствами, особенно в условиях внешних электрических помех.
У Atmel много бесплатно распространяемых программных продуктов. Хорошо известно, что развитые средства поддержки разработок при освоении и знакомстве с любым микроконтроллерным семейством играют не менее значимую роль, чем сами кристаллы. Фирма Atmel уделяет этому вопросу большое внимание. Чрезвычайно удачная и совершенно бесплатная среда разработки Atmel Studio, работающая под Windows. Ведущие сторонние производители выпускают полный спектр компиляторов, программаторов, ассемблеров, отладчиков, разъемов и адаптеров.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ.
| Наименование товара |
Ед. Изм. |
Кол- во |
Цена |
Сумма |
| Резонатор кварцевый 32768 |
шт |
1 |
12,00р. |
12,00р. |
| Резистор 200 Ом |
шт |
10 |
10,00р. |
100,00р |
| Резистор 500 Ом |
шт |
7 |
5,00р. |
35,00р. |
| Конденсатор 0.15 мкф |
шт |
1 |
7,00р. |
7,00р. |
| Микроконтроллер ATMEl Attiny 2313 |
шт. |
1 |
180р. |
180р. |
| Панелька для микроконтроллера DIP |
шт |
1 |
15,00р. |
15,00р. |
| Светодиоды |
шт. |
13 |
20,00р. |
20,00р. |
| Набор проводов 100шт. |
шт. |
1 |
130,00р. |
130,00р. |
Суммарная стоимость собранного мной устройства составляет 495 руб.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При выполнении данной курсовой работы были приобретены первоначальные навыки при проектировании, разработке и эксплуатации устройства.
По полученному заданию была проделана работа в полном объеме, было разработано устройство на основе микроконтроллера, написана программа для него, рассмотрены вопросы программирования микроконтроллеров.
При выполнении данной курсовой работы был получен ценный опыт разработки подобных устройств, получены навыки в разработке программ, также был закреплены знания, которые получены на занятиях.
Несмотря на то что, данная схема не сложна в реализации, для меня она послужила толчком для дальнейшего проектирования схем и устройств, очень много разных идей появилось для робототехнических конструкций.
Приложение А
Программа прошивки микроконтроллера (откомпилированный вариант)
;Текст программы устройства светодиодная гирлянда
.include "tn2313def.inc"
.CSEG
.def Rab1=r16
.def Rab2=r17
.def Rab3=r18
.def Rab4=r19
.def Rab5=r20
.def Bright=r21
.def Period=r22
.def CombinacionB=r23
.def CombinacionD=r24
.def CombinacionA=r27
.def Universal=r25
.org 0
rjmp RESET
rjmp EXT_INTO
nop ;rjmp EXT_INT1
nop ;rjmp TIM_CAPT1
nop ;rjmp TIM_COMP1
rjmp TIM_OVF1
rjmp TIM_OVF0
nop ;rjmp UART_RXC
nop ;rjmp UART_DRE
nop ;rjmp UART_TXC
nop ;rjmp ANA_COMP
nop ;rjmp PCINT
nop ;rjmp TIMER1 COMPB
nop ;rjmp TIMER0 COMPA
nop ;rjmp TIMER0 COMPB
nop ;rjmp USI START
nop ;rjmp USI OVERFLOW
nop ;rjmp EE READY
nop ;rjmp WDT OVERFLOW
.include "Interrupt.asm"
RESET:
ldi Rab1,low(RAMEND)
out SPL,Rab1
ser Rab1
out PORTB,Rab1
out PORTD,Rab1
out PORTA,Rab1
out DDRB,Rab1
ldi Rab1,$f0
out DDRD,Rab1
ldi Rab1,$3
out DDRA,Rab1
ldi Rab1,15
out WDTCR,Rab1
ldi Rab1,$80
out SREG,Rab1
ldi Rab1,$82
out TIMSK,Rab1
ldi Rab1,$40
out GIMSK,Rab1
ldi Rab1,$5
out TCCR0,Rab1
ldi Rab1,$ce
out TCNT0,Rab1
ldi Rab1,$3
out TCCR1B,Rab1
ldi Rab1,$9e
out TCNT1H,Rab1
ldi Rab1,$58
out TCNT1L,Rab1
ldi Period,50
ldi Bright,206
ldi NumberProgram,0
ldi CombinacionB,$ff
ldi CombinacionA,$ff
ldi CombinacionD,$ff
sei
main:
rcall control_number_program
wdr
rjmp main
.include "Effect_program.asm"
.include "Time_Interval.asm"
control_number_program:
cpi NumberProgram,0
breq call_program0
brne to1
call_program0:
rcall program_0
to1:
cpi NumberProgram,1
breq call_program1
brne to2
call_program1:
rcall program_1
to2:
cpi NumberProgram,2
breq call_program2
brne to3
call_program2:
rcall program_2
to3:
cpi NumberProgram,3
breq call_program3
brne to4
call_program3:
rcall program_3
to4:
cpi NumberProgram,4
breq call_program4
brne to5
call_program4:
rcall program_4
to5:
cpi NumberProgram,5
breq call_program5
brne to6
call_program5:
rcall program_5
to6:
cpi NumberProgram,6
breq call_program6
brne to7
call_program6:
rcall program_6
to7:
cpi NumberProgram,7
breq call_program7
brne to8
call_program7:
rcall program_7
to8:
cpi NumberProgram,8
breq call_program8
brne to9
call_program8:
rcall program_8
to9:
cpi NumberProgram,9
breq call_program9
brne to10
call_program9:
rcall program_9
to10:
cpi NumberProgram,10
breq call_program10
brne to11
call_program10:
rcall program_10
to11:
cpi NumberProgram,11
breq call_program11
brne exit
call_program11:
rcall program_11
exit:
ret
.exit
Приложение Б
Схема:
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
1. ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. [Текст]. – Введ. 1996–01–07 -М.: Изд-во стандартов, 1996.- 36 с.
2. ГОСТ 2.316-68 ЕСКД. Правила нанесения на чертежах надписей технических требований и таблиц (введен 01.01.1971);
3. Нарышкин А.К. Цифровые устройства и микропроцессоры. – М.:
4. Слободин А.С. Микропроцессорные системы. – М.:, 2001- 300 с.
5. Мой робот: http://cxem.net
6. Atmel corp.: pic.com
7. Электроника БашЭл: http://electronica.bashel.ru
8. Микросхемы, их описание, продажа микросхем: http://www.gaw.ru