Отладочную плату делаем сами. Часть 2 (Вариант с ATmega8).

Итак, в прошлой части статьи была описана сборка важной части нашей отладочной платы — схемы питания. Стоит сказать, что блок питания не всегда обязательно должен быть на любой отладочной или макетной плате. Если уже имеется готовый блок питания в виде готовой конструкции, то можно использовать и его. Широкое распространение получили и так называемые «лабораторные» блоки питания, имеющие одно или несколько стандартных выходных напряжений, часто регулируемых. Подобный блок питания также можно собрать самому или приобрести готовый. Тогда не потребуется каждый раз собирать схему питания для тестовых конструкций.

Продолжим собирать нашу отладочную плату. На этот раз мы установим на неё микроконтроллер, подключим несколько светодиодов и запустим на ней первую программу.
Первым делом подготовим необходимые детали:

В качестве основы возьмём AVR-микроконтроллер ATmega8. Это достаточно мощный микроконтроллер с большим объёмом памяти и разнообразной периферией. Можно также применить и любой другой микроконтроллер. С примером использования микроконтроллера ATtiny2313 на этой отладочной плате можно ознакомиться в другом варианте этого текста по ссылке: Отладочную плату делаем сами. Часть 2 (Вариант с ATtiny2313).

Как всегда, первым делом после выбора детали, нужно ознакомиться с расположением её выводов и основными характеристиками. Вся нужная информация для ATmega8 содержится в её справочном листке. Помните, почти все выводы микроконтроллера могут иметь несколько функций. Эти функции можно выбирать при написании программы для µC. И на это следует обращать внимание уже на этапе составления принципиальной схемы. Кроме того, уже в процессе составления схемы удобно использовать условное обозначение деталей с «живой» распиновкой, то есть, при обозначении детали на схеме, чертить выводы так, как они расположены на самом деле. Тогда размещение компонентов и на схеме, и на плате будет происходить проще, понятнее и с меньшим количеством ошибок. (Почти во всех редакторах схем есть возможность нарисовать своё собственное условное обозначение детали.)

Кварцевый резонатор Q1 с конденсаторами С1 и С2 образуют источник тактового сигнала для микрооконтроллера µC1. Это очень чувствительная к помехам часть схемы, поэтому проводники для нее следует выбирать минимальной длины, а к проводнику между С1, С2 и восьмой ножкой µC1 (утолщённая линия на схеме) ничего больше не присоединять. Резистор R1 и конденсатор С3 образуют цепочку сброса для микроконтроллера. Резисторы R2-R5 необходимы для ограничения тока через свтодиоды LED1-LED4. В цепи питания стоит блокировочный конденесатор С4. В качестве источника питания будем использовать стабилизатор, собранный в первой части статьи. (Список всех возможных замен в схеме расположен в конце этой страницы.)

Проводники для программирования следует подключить к одноимённым проводникам программатора. Эти проводники удобно подключить к ответной части разъёма имеющегося программатора с помощью стандартной вилки для установки на плату IDC-10MS (Рис. 3). Точное расположение выводов на этой вилке необходимо обязательно сверить с имеющимся программатором!

Расположим все детали на будущей отладочной плате в соответствии со схемой. Сначала одну за другой установим детали в отверстия, откусим бокорезами или кусачками излишнюю длину выводов элементов и запаяем. После этого можно провести соединения проводами. В той части схемы, которая не будет меняться в дальнейшем, соединения лучше производить с нижней стороны платы. Панельку (ещё говорят «кроватку») для микроконтроллера можно запаять пустой, а потом вставить в неё микроконтроллер. При этом нужно не забывать о «ключе» панельки и самого микроконтроллера. В нашей схеме, например, соединения кварца, соединения с программатором и соединение микроконтроллера с питанием изменяться в будущем не будут. А соединения со светодиодами мы, скорее всего, будем изменять для разных экспериментов.

Проводники питания лучше всего взять какого-то другого цвета; для плюсового провода можно взять красный, для минуса — синий или чёрный цвет. При разведении соединяющих проводников с обратной стороны платы не забываем о «зеркальности»!
Ровненько установить светодиоды можно следующим образом: продев небольшую полоску картона между выводами светодиодов, установить их в отверстия платы, с обратной стороны отрезать лишнюю длину выводов и запаять их. После пайки ножек полоску картона можно вынуть, Рис. 6.

Перед включением ещё раз проверим правильность соединений, а самое главное — правильность разводки проводников питания к микроконтроллеру!
Если при подключении питания зелёный сигнальный светодиод в схеме стабилизатора светится и ничего не нагревается, значит схема собрана правильно.
Теперь можно себя поздравить, мы только что получили собранную своими руками настоящую отладочную плату!
Сразу же загрузим в микроконтроллер простейшую программу мигания светодиодами: mega8_4leds_1.zip. После загрузки прошивки в микроконтроллер светодиоды начнут поочерёдно мигать. Время свечения и пауз будет приблизительно равно одной секунде:

Видео 1. Работа тестовой прошивки.

Применять такую отладочную плату можно не только для тестирования конструкций или программных алгоритмов. Иногда электронные схемы, собранные на макетных платах, применяют для построения законченных устройств даже профессиональные электронщики.
В будущем я приведу несколько примеров, как на основе этой отладочной платы можно собрать простой автомат световых эффектов, музыкальный звонок, таймер со светодиодной индикацией, и даже основной модуль простого робота.

Возможные замены в схеме с микроконтроллером ATmega8 Рис. 2:

• Кварцевый резонатор Q1 можно применить на частоту от 2 до 8 Мегагерц. Тестовая прошивка (мигание светодиодами) будет работать медленнее или быстрее.
• Конденсаторы С1 и С2 должны быть одинаковой емкости от 18 пФ до 27 пФ.
• Ёмкость конденсаторов С3 и С4 может быть от 0,01мкФ до 0,5 мкФ.
• Резистор R1 может быть заменён на другой, сопротивлением от 10 до 50 кОм.
• Токоограничительные резисторы R2-R5 могут иметь сопротивление от 680 Ом до 1 кОм.
• Светодиоды LED1-LED4 могут быть любого цвета и размера.
• Основной микроконтроллер может иметь следующие обозначения: ATmega8L-8PU, ATmega8-16PU. Главное, чтобы он был в корпусе DIP или PDIP.

Дополнения:

Смелых и Удачных Экспериментов.

Источник

—>cxema21.ucoz.ru —>

Для начала зададим себе вопрос, зачем нужна макетная плата? отвечаю: — затем, чтобы нам не приходилось каждый раз собирать и проверять нужную схему, травить плату, или собирать схему навесным монтажом. Может кому то это и нравится, дело хозяское.

Плата была собрана еще года два назад, все еще юзаю ее и проверяю на ней некоторые свои проекты. На плате можно использовать любой из трех микроконтроллеров на выбор: ATmega48/88 или 8. у первой четыре кб у третьей 8 кб. Про мегу 88 не помню =)

Выглядит она следующим образом:

Светодиоды и кнопки распаяны, запаян «бузер» динамик, подстроечный резистор под АЦП. Имеется разъем по датчик температуры DS18b20. Питаться схема может как от программатора, так и от внешнего источника 12в. На обратной стороне установлена кренка на 5 вольт.

ВИДЕО РАБОТЫ:

В архиве ниже прилагается тестовая прошивка, после сборки платы смело загружайте ее в микроконтроллер и запускайте! контроллер работает на частоте 8 мГц. Можете выставить на 4Мгц, будет работать медленнее, разъем ISP для программирования МК на плате имеется — куда же без него!

На нижнем фотографии проект часов с сайта «паяльников» cxem.net. Просто взяли исходник, поправили порты под нашу плату и запустили =)

Как уже и упомянул, файл печатной платы имеется ниже в архиве, в проекте применил SMD резисторы, дабы не загромождать схему. Стабилизатор питания стоит 78M05. Кнопки тактовые, продаются везде, транзисторы BC547. Кварц у меня стоит на 12мГц, можете не ставить — смотрите сами. Светодиоды подключены через транзисторы, разъем питания стандартный, можете поискать в платах роутеров. Вопросы задавайте как всегда ниже =)

/ОБНОВЛЕНИЕ ОТ 28.02.2015/

Новая версия печатной платы с исправленными прошлыми недочетами, отлично зарекомендовала себя среди начинающих AVR’овцев, тех кто только осваивает микроконтроллеры. Плата изменилась в лучшую сторону, больше доступных портов, подтянутые кнопки к плюсу питания, несколько свободных портов с подтянутыми резисторыми к плюсу питания, например для работы с датчиком DS18B20 или DHT11. Печатная плата делалась методом ЛУТ, тонких дорожек нет так что у вас все получится! Ниже как всегда несколько фотографий для ознакомления.

Надписи на плату так же нанесены методом ЛУТ, в архве ниже есть файл печатной платы, для печати надписей нужно убрать все остальные слои.

После нанесения надписей и распайки всех элементов и конечно же промывки платы, покрыл лаком.

Скачать прошивку и файл печатной платы (

Скачать обновленную версию печатной платы (

Источник

Универсальная отладочная плата для AVR

Устройство является универсальной системой для отладки микроконтроллеров AVR. Плата не привязана к конкретному микроконтроллеру, а имеет универсальный разъем, к которому можно подключить модуль с любым микроконтроллером. На данный момент разработаны модули для микроконтроллеров:
— ATmega8
— ATmega16
— ATmega162
— ATtiny2313
— ATtiny13

Но ничего не мешает разработать модули и под другие микроконтроллеры. Устройство включает в себя программатор USBASP и может быть полностью запитано от USB или внешнего источника питания. Устройство включает в себя все необходимое для отладки: ЖК и светодиодные дисплеи, часы реального времени и EEPROM память, интерфейсы RS232 и RS485, разъем для подключения клавиатуры, кнопки, светодиоды и многое другое. Части устройства соединяются между собой при помощи специальных проводов, перемычек и переключателей. Некоторые части постоянно соединены с портами выбранного микроконтроллера (например, LCD), что убирает проблему спутанных проводов.

Описание констукции

Так как проект является сложным, схема разделена на несколько частей.

Наиболее важная часть всего устройства, которая управляет процессорным модулем и остальной частью устройства. К этой части подключаются светодиодные дисплеи, таймер и I2C интерфейс, UART и инфракрасный приемник. На микроконтроллере U6 (ATmega8) собран программатор USBASP. Для корректной работы необходим кварц X1 (12 МГц) и конденсаторы C9 (22pF) и С10 (22pF). Резистор R27 (10k) подтягивает вывод сброса микроконтроллера к плюсу. Резисторы R31 (470R) и R32 (470R) ограничивают ток светодиодов D3 и D4. Резистор R58 (470R) играет ту же роль для светодиода D1. KANDA — это разъем ISP. Конденсаторы C12 (100nF) и С11 (4,7 мкФ) — фильтрующие. Для правильной работы шины USB необходимы резисторы R29 (68R) и R30 (68R), стабилитроны D1 и D2 (3,6 V). Резистор R28 (2,2 кОм) необходим для того, чтобы устройство определялось компьютером как работающее на малой скорости. Отладочная плата подключается к компьютеру через разъем ZUSB1 (USB-B).

U3 и U4 (DS18B20) — это датчики температуры работающие по шине 1-wire. Для правильной работы шины необходим резистор R24 (4,7 кОм). 1WR_OUT разъем позволяет подключать дополнительные датчики, а разъем 1WR обеспечивает связь с модулем микроконтроллера. PS2 разъем (Mini DIN6) есть не что иное, как разъем для подключения клавиатуры персонального компьютера. Резисторы R59 (4,7 кОм) и R60 (4,7 кОм) подтягивают шину данных и вывод «Clock» к плюсу. Разъем KBD обеспечивает связь с модулем микроконтроллера. Клавиатура питается от внешнего источника питания +5 В.

На плате имеется дополнительный генератор частоты 16 мГц. Также имеется дополнительный кварцевый резонатор X3 и два конденсатора C16 (22pF) и С17 (22pF) для любых целей.

ZUSB2 в связке с элементами C18 (100nF), C19 (4,7 мкФ), R48 (68R), R49 (68R) и стабилитронами D8 (3,6 V) и D9 (3.6 V) предназначены для отладки произвольных устройств, с подключением к порту USB. Резистор R47 (2,2 К) может быть отключен с помощью перемычки ZW7, благодаря этому возможно использовать USB порт для получения питания без уведомления о устройстве USB.

W1 LCD (20×4) является главным элементом для отображения данных. Резистор R3 (47R) ограничивает ток подсветки, которая активируется транзистором Т1 (BC556) и резисторами R1 (3,3 кОм) и R2 (3,3 кОм) перемычкой ZW1. Потенциометр P1 (10 кОм) позволяет установить контрастность дисплея. Перемычка PW4 включает дисплей. Переключатель SD1 (SW6) служит для отключения линий управления дисплеем, подключенным к главному процессору (можно не ставить).

Транзисторы T2 — T5 (BC556) и резисторы R4-R11 (3,3 кОм) контролируют аноды 4-х разрядного LED дисплея W2. Резисторы R12 — R20 (330 Ом) ограничивают ток через сегменты дисплея. Переключатели SD2 (SW4) и SD3 (SW8) служит для отключения линий управления дисплеем, подключенным к главному процессору (можно не ставить). Разъем W2L используется для подключения центральных точек к процессору.

U9 (TL431) с резисторами R45 (330 Ом) и R46 (10 кОм) и потенциометром P2 (1 кОм) является источником опорного напряжения около 2,56 В. Выход через разъем VREF. Пьезо пищалка с генератором BUZ1 (5В) управляется при помощи транзистора T12 (BC556) и резисторов R40 (3,3 кОм) и R41 (3,3 кОм). Управление зуммером осуществляется через разъем BUZ. Также на плате установлен фототранзистор T7 (L-93P3BT). Резистор R33 (10 кОм) ограничивает ток, протекающий через него. Выход фототранзистора через разъем FOT.

Для преобразования уровней COM порта используется популярная микросхема MAX232 (U1). Для правильной работы требуются конденсаторы С1 — С4 (1 мкФ). Первый выход UART непосредственно подключен к процессорному модулю через переключатель SD4 (SW2). Второй выход UART выведен на разъем и может использоваться для любых целей. С MAX232 через разъем V- снимается отрицательное напряжение (выход инвертора). Это может использоваться для смещения в различных схемах. MAX232 отключается от источника питания с помощью перемычки Pw1.

Перемычка PW2 включает микросхемы, работающие на шине I2C. Резисторы R25 (3,3 кОм) и R26 (3,3 кОм) необходимы для правильной работы шины I2C. Шина I2C подключены к процессорному модулю через переключатель SD5 (SW2). Микросхема U5(AT24C256) — EEPROM память. Диоды D6 (1N4148) и D7 (1N4148) с батареей BAT1(3 В) — источник бесперебойного питания для RTC, микросхемы U7(PCF8583). Перемычкой Zw4 вы можете отключить батарею, а перемычкой ZW3 можно установить адрес U7 160 или 162. Конденсатор C14 (100 нФ) — фильтрующий, и должен располагаться как можно ближе к микросхеме U7. Конденсатор С13 (33 пФ) и кварц X2 (32,768 кГц) обеспечивают точный ход часов. Прерывание от микросхемы U7 выведено на разъем PCF_INT.

На плате установлены два светодиодных дисплея — уровня W3 и W4. Резисторные сборки RP1 (4x470R), RP2 (8x470R) и RP3 (8x470R) ограничивают ток через сегменты дисплеев. Дисплеи соединены с процессорным модулем через разъемы LED1 и LED2. Также на плате установлены RGB светодиоды D13 и D14, с токоограничительными резисторами R63 (180R), R64 (100R), R65 (180R), R66 (180R), R67 (100R) и R68 (180R). Перемычки Zw11 и Zw12 необходимы для включения катодов светодиодов к земле или к транзисторам.

Разъемы V1 — V3, V4 — V9 являются источником питания +5 В. Разъемы G1 — G3, G4-G8 — земля.

Микросхема U8 (ULN2803) предназначена для управления низковольтными нагрузками. Управляющий сигнал подается на разъемы Z3 и Z4. Выход на разъемы ULN1 — ULN4. В связи с высоким потреблением энергии микросхема U8 получает питание от внешнего источника. Разъемы Z1 и Z2 соеденины с разъемами с винтовыми фиксаторами ZU1 — ZU4. Симисторы TR1 (BT138-600E) и TR2 (BT138-600E) с оптопарами OPT1 (MOC3041) и OPT2 (MOC3041) и резисторами R34 (180R), R35 (180R), R37 (180R) и R38 (180R) позволяют управлять нагрузкой 220 В. Резисторы R36 (330R) и R39 (330R), ограничивают ток, протекающий через оптопары. Выход через разъемы с винтовым фиксатором TRO_1 и TRO_2. Управляющий сигнал подается на разьем TR1 Варисторы WR1 (JVR-7N431) и WR2 (JVR-7N431) защищают выход. Панельки PD28 (DIL28) и PD40 (DIL40) предназначены для установки любых микросхем, их выводы разведены на разъемы PDG1 — PDG4.

Выводы энкодера I1 разведены на разъем IMP, перемычка ZW2 используется для подключения земли или +5 В к энкодеру. Конденсаторы C20 (100nF) и C21 (100nF) необходимы для подавления помех. На плате есть также оптропара OPT3 (CNY17) для любых целей. R43 (330R) ограничивает ток светодиода оптропары. R44 (10k) и R42 (100k) подтягивают выводы к питанию. Перемычками ZW5 и ZW6 можно подключать светодиод оптопары к +5 В или на землю. Выход через разъем CNYO.

Кнопки S1 — S8 подключены к разъему SW. Кнопки S9 — S24 образуют матрицу. Столбцы клавиатуры подключаются через разъем SWC, а линейки через разъем SWR.

Разъем ZAC (Molex 2×2) необходим для подачи внешнего питания +5 В с более высоким током. Реле PU1 (HFC-005-12W) необходимо для переключения питания от USB или от внешнего источника питания при условии, что установлена перемычка ZW8. Светодиод D11 и резистор R61 (470R) установлены для сигнализации работы реле. Диод D12 (1N4007) защищает от скачков на катушке реле напряжения при выключении питания. Выключатель питания позволяет отключить питание от USB (запитываться будет только программатор), светодиод D15 с резистором R69 (470R) указывают на этот факт.

Микросхема U2 (TSOP1736) представляет собой ИК-приемник работающий на частоте 36 кГц. Для правильной работы необходимы элементы C8 (100 мкФ) и R23 (220R). Также на плате установлен инфракрасный светодиод D5 (SFH485). Резистор R22 (10R) ограничивает ток. Конденсаторы C6 (100 нФ) и С7 (100 мкФ) — фильтрующие. Транзистор T6 (BC516) управляет инфракрасным светодиодом. База транзистора соединена с процессором через переключатель SD6 (SW2). Резистор R21 (10 кОм) ограничивает ток базы транзистора T6, и R21 * (10 кОм) подтягивает базу транзистора к +5 В. Это предотвращает произвольное включение ИК-светодиода, когда он не используется. Перемычка PW3 включает питание для приемника и ИК-передатчика.

Транзисторы T8 — T11 (BC556) с резисторами R50 — R57 (3,3 кОм) могут использоваться для управления низковольтными нагрузками. Управляющий сигнал подается на разъем Z5. Выход через разъемы с винтовыми фиксаторами ТО1 и ТО2

Далее даны схемы процессорных модулей

ATMega 8

ATMega 162

ATTiny 13

ATtiny2313

Изготовление

Устройство изготавливается на основе печатной платы (В конце статьи). Плата не сложна в сборке, но устанавливать придется много элементов. В случае ошибки в установке это будет трудно найти и исправить. Установка начинается с пайки всех перемычек (16 штук). Некоторые перемычки находятся под микросхемами. Далее устанавливают все резисторы, конденсаторы и другие мелкие детали. В последнюю очередь устанавливают микросхемы.

Плата изготавливается из текстолита 1,5 мм и крепится к подставке из металла (см. фото проекта). На всех микросхемах рекомендуется использовать панельку. Вместо датчиков DS18B20 припаяна панелька DIL6. Благодаря этому можно заменять датчики и считывать серийные номера для различных целей. Подробности изготовления платы можно увидеть в разделе «Фотографий проекта».

Перед включением платы нужно проверить плату на предмет коротких замыканий с помощью мультиметра, особенно проверить короткие замыкания между GND и +5В, так как плата подключается к порту USB.

Список деталей

21x Разъем с винтовым фиксатором двойной
1x Разъем с винтовым фиксатором тройной
Разъемы PLS
1x 2×2 MOLEX разъем
2x Панелька цанговая DIL6
1x Панелька цанговая DIL28
1x Панелька цанговая DIL40
1x Панелька цанговая DIL16
1x Разъем ISB(10PIN)
2x Разъем USB — B
1x Разъем PS2
1x Разъем DB9F
1x Разъем DB9M
1x Батарейка 3V (CR2032) + Держатель
1x 2-х позиционный переключатель
25x Кнопка без фиксации
1x Энкодер
1x Реле HFKW-005-1ZW
4x DIP-переключатель SW2
1x DIP-переключатель SW4
1x DIP-переключатель SW6
1x DIP-переключатель SW8

2x Резистор 2.2 кОм
23x Резистор 3,3 кОм
3x Резистор 4,7 кОм
1x Резистор 10 Ом
6x Резистор 10 кОм
1x Резистор 47 Ом
4x Резистор 68 Ом
2x Резистор 100 Ом
1x Резистор 100 кОм
8x Резистор 180 Ом
1x Резистор 220 Ом
13x Резистор 330 Ом
4x Резистор 470 Ом
1x Резисторная сборка 4×470 Ом
2x Резисторная сборка 8×470 Ом
2x Варистор JVR-7N431
1x Потенциометр 1 кОм
1x Потенциометр 10 кОм

1x Конденсатор 10 нФ
4x Конденсатор 22 пФ
1x Конденсатор 33пФ
7x Конденсатор 100 нФ
4x Конденсатор электролит 1 мкФ
2x Конденсатор электролит 4,7 мкФ
2x Конденсатор э лектролит 100 мкФ

1x 12 МГц кварц
1x Часовой кварц 32768Hz
1x 16 МГц кварцевый генератор
1x Диод 1N4007
2x Диод 1N4148
4x 3V6 стабилитрон
4x Светодиод
2x Светодиод RGB (общий катод)
1x ИК-светодиод
2x Светодиодный столбик DIL20
1x ИК-приемник TSOP1736
1x Транзистор BC516
10x Транзистор BC556
1x Фототранзистора L-932P3BT
1x Микроконтроллер ATMEGA8 + панелька
1x AT24C256
1x ULN2803
1x TL431
1x MAX232
1x MAX485
1x PCF8583

2x BT138-600E
2x MOC3041
1x Оптрон CNY17
1x Пищалка 5V с генератором
1x 7-сегментный дисплей (четырехразрядный)
1x LCD 20×4

Модуль ATtiny13:
Разъемы PLS
1x Конденсатор 100nF
1x Микроконтроллер ATTINY13 + панелька

Мо дуль ATtiny2313 :

Разъемы PLS
2x Конденсатор 22 пФ
1x Конденсатор 100 нФ
1x 16 МГц кварц
1x Микроконтроллер ATTINY2313 + панелька

Модуль ATMega8:
Разъемы PLS
2x Конденсатор 22 пФ
1x Конденсатор 100 нФ
1x 16 МГц кварц
Микроконтроллер ATMEGA8 + Панелька

Модуль ATMega16:
Разъемы PLS
2x Конденсатор 22 пФ
1x Конденсатор 100 нФ
1x 16 МГц кварц
Микроконтроллер ATMEGA16 + Панелька

Модуль ATMega162:
Разъемы PLS
2x Конденсатор 22 пФ
1x Конденсатор 100 нФ
1x 16 МГц кварц
Микроконтроллер ATMEGA162 + Панелька

Источник