» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
» Все публикации автора
Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»
Январь, 2019 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №1 (22) 2019
Автор: Мухин Сергей Владимирович, студент
Рубрика: Технические науки
Название статьи: Программно-аппаратный комплекс для изучения микроконтролеров PIC18
Дата публикации: 9.01.2019
УДК 004.3
ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ
МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ PIC18
Мухин
Сергей Владимирович
студент
Мытищинский филиал
Московского государственного технического университета
им. Н.Э. Баумана, г. Москва
Аннотация.
Предложен
вариант программно-аппаратного комплекса на базе микроконтроллера PIC18, предназначенного для проведения
лабораторных работ и отладки управляющих программ.
Ключевые
слова: Микроконтроллер, программно-аппаратный комплекс,
модуль.
В
статье описывается разработка лабораторного стенда для изучения 8-разрядных
микроконтроллеров PIC
производимых американской компанией Microchip Technology.
Микроконтроллеры
компании Microchip Technology
давно занимают прочную позицию на рынке микроэлектроники, что делает актуальной
потребность в программно-аппаратных комплексах для изучения студентами.
Предлагаемый
лабораторный стенд - предназначен для проведения лабораторных работ студентами
ВУЗов, с целью приобретения практических навыков работы с микроконтроллерами от
Microchip Technology.
Стенд
может использоваться как в лабораторных работах, так и для разработки
программного обеспечения на базе микроконтроллера PIC18.
Для
работы с данным стендом предпочтительно использовать интегрированную среду
разработки MPLAB. Среда
разработки включается в себя: Менеджер проектов, текстовый редактор, симулятор,
средства для отладки.
Разработанный
лабораторный стенд стоит из микроконтроллера серии PIC18F4520 и нескольких
модулей для проведения лабораторных работ.
Запись
прошивки в лабораторный стенд производится с помощью программатора PicKit2,
через специальный штыревой разъем на плате. Вывод данных с микроконтроллера
производится через UART – USB преобразователь
расположенный на плате, подключаемый к компьютеру через специальный провод в USB порт.
Рисунок
1.
Структурная схема стенда.
Микроконтроллер
PIC18F4520 имеет следующие характеристики:
- разрядность
8-bit,
- максимальная
тактовая частота: 40 МГц,
- количество
входов/выходов 25,
- объем
памяти программ 32 кбайт,
- объем
RAM 1,5 кбайт,
- АЦП
разрядностью 10 бит 13 каналов,
- встроенные
интерфейсы: I2C, SPI, USART,
- встроенная
периферия: ECCP, POR, PWM, WDT.
На
рисунке 1 изображена структурная схема разрабатываемого лабораторного стенда.
На стенде расположены следующие модули:
- Преобразователь UART – USB. Выполнен на базе
микросхемы FT232RL подключенной к модулю UART микроконтроллера. Имеет выход на micro-USB разъем
расположенный на плате стенда. Данный модуль
позволяет передать данные с
микроконтроллера на персональный компьютер. Стоит
отметить, что данная реализация вывода данных – проста в освоении. Так же
плюсом является широкая совместимость микросхемы преобразователя, что дает
возможность подключения модуля к любому ПК с интерфейсом USB, как на операционных системах Windows, так и на операционных
системах Linux.
- Сегментные индикаторы. Данный модуль
служит для вывода информации. Работает по методу динамической индикации.
- Потенциометр. Образует делитель
напряжения питания микроконтроллера. Позволяет пользователю задавать напряжение
на входе АЦП микроконтроллера от 5в до 0.
- 2 тактовые кнопки. Кнопки подключены к
выводам микроконтроллера, поддерживающим внешнее прерывание.
- Светодиоды. Подключены
к выводам микроконтроллера поддерживающим аппаратную генерацию ШИМ при помощи
периферийных модулей CCP1
и CCP2. При
данной конфигурации возможно управление яркостью свечения светодиодов при
помощи широтно – импульсной модуляции, генерируемой модулями CCP1 и CCP2.
- ЖКИ 16х2. Жидкокристаллический знакосинтезирующий дисплей, служит для вывода информации.
Не имеет привязки к периферийным модулям микроконтроллера. Работа с дисплеем
осуществляется программно, по параллельному интерфейсу.
- Преобразователь для термопары. Выполнен на базе микросхемы - MAX6675. Специализированная
микросхема для работы с термопарами К типа. Встроенный
в микросхему АЦП имеет разрядность 12 бит. Что обеспечивает разрешение
измерения температуры – 0,25 °C и диапазон измерений – от 0 °C до 1024 °C. Работа микросхемы
осуществляется по интерфейсу SPI.
- Источник
опорного напряжения. Выполнен на программируемом
источнике опорного напряжения TL431.
Данный модуль необходим для работы АЦП с внешним источником опорного
напряжения. Подключается на вывод микроконтроллера поддерживающего ввод
опорного источника напряжения.
- Разъем программирования. К данному
разъему подключается программатор отладчик PicKit2. Возможно подключение других программаторов таких как PicKit3, ICD3 – через специальный переходник.
Питание
лабораторного стенда осуществляется по micro-USB
разъему UART – USB преобразователя или через программатор
отладчик. Данное решение упрощает работу со стендом, исключая необходимость
отдельного внешнего блока питания.
Заключение. Разработанный
лабораторный стенд прост в освоении, удобен для использования в учебном
процессе, позволяет отработать навыки работы с микроконтроллером и его
периферийными модулями. Компонентная база стенда состоит из распространенных
комплектующих и имеет русскоязычную документацию, что
значительно упрощает учебный процесс
Список литературы:
- PIC18F2420/2520/4420/4520 Data Sheet [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39631E.pdf
- MAX6675 Datasheet [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/73692/MAXIM/MAX6675.html
- TL431/ TL432 Precision Programmable Reference [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl432.pdf
- MPLAB IDE [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.microchip.ru/files/d-sheets-rus/mplab_ide.pdf
- FT232R USB UART IC Datasheet [Электронный ресурс]. — Режим доступа:https://www.ftdichip.com/Support/Documents/DataSheets/ICs/DS_FT232R.pdf
Комментарии:
