ФГОУ СПО Волгоградский политехнический колледж им В И

ФГОУ СПО Волгоградский политехнический колледж им. В. И. Вернадского Кафедра «Автоматизация и Вычислительная Техника» ПРЕЗЕНТАЦИЯ ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ ОТЛАДОЧНАЯ ПЛАТА ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАНИЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕМЕЙСТВА AVR ДП. 230101. 020 11 Выполнил дипломант: Адам Вахитович Поляков Волгоград 2011 1

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Цель дипломного проекта – разработать Отладочную плату для программирования микроконтроллеров семейства AVR, которая была бы экономична, многофункциональна и надежна для программирования микроконтроллеров семейства AVR. Данное устройство является оптимальным выбором для специалистов по ремонту и сервисному обслуживанию персональных компьютеров, бытовой и автомобильной электроники, разработчиков и производителей электронных устройств. 2

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Назначение и область применения отладочных плат Отладочная плата – это законченное устройство, которое максимально задействует все узлы микроконтроллера, имеет органы управления и контроля и служит для тестирования программ написанных для какого-то проекта. В список программируемых входят практически все микроконтроллеры AVR c FLASH памятью программ. Именно их чаще всего используют сегодня профессиональные разработчики электронных приборов и радиолюбители. 3

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Микроконтроллер AVR ATmega 32 Тип AVR ATmega 32, позиция DD 2 Микросхема представляет собой семейство 8 – разрядных микроконтроллеров в корпусе с 40 выводами. КМОП-структура, RISC-архитектура (Reduce Instruction Set Computer) – реализует сокращенную систему команд. Номер вывода Назначение 1… 8 8 -разрядный двунаправленный ввода/вывода PB 7…PB 0 9 Сброс RESET 10 Напряжение питания Vcc 11 Общий GND 12 Выход генератора XTAL 2 13 Вход генератора XTAL 1 14… 21 8 -разрядный двунаправленный ввода/вывода PD 7…PD 0 8 -разрядный двунаправленный ввода/вывода PC 7…PC 0 22… 29 порт 4

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Сравнительные характеристики устройства Характеристики Основные элементы Режим работы Индикация Используемая элементная база Способ программирования МК Наличие собственного источника питания Проектируемое устройство «Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Микроконтроллер - Сброса - Программирования - Отладки Светодиодная Звуковая Микроконтроллерная, интегральная и дискретная схемотехника Аналоговое устройство «Программатор микроконтроллеров AVR» Транзисторы, диоды - Программирования Отсутствует Микроконтроллерная, дискретная схемотехника - Непосредственно в программаторе - Внутрисхемно Только внутрисхемно Да Отсутствует 5

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Назначение и основные технические характеристики устройства Данное устройство характеризуется основными техническими характеристиками МК, а также эксплуатационными параметрами устройства. Технические характеристики: Устройство напряжение программирования, В +9. . 15 потребляемый ток, м. А 100 рассеиваемая мощность, Вт 2, 5 вид порта RS-232, PS-2 световая индикация текстовый LCD наработка на отказ, ч 20000 Эксплуатационные параметры: температура окружающей среды, ºC 0. . +40 атмосферное давление воздуха, к. Па 100 относительная влажность воздуха, % 70 механические вибрации, не допускаются 6

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Схема электрическая функциональная 7

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Схема электрическая принципиальная 8

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Временные характеристики устройства 9

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Временные характеристики устройства 10

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Временные характеристики устройства 11

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Программная часть устройства Программная часть находится в памяти EEPROM микроконтроллера DD 2 и микросхеме памяти DD 3, необходимой для временного хранения данных. Программный продукт для работы отладочной платы выполнен на языке высокого уровня С++, с ассемблерными вставками, которые позволяют сократить программный код. program button_test; begin // init port DDRC : = $FF; // PORTC to be output PORTC : = $00; // Turn off the led on PORTC DDRB : = $00; // port B input PORTB : = $FF; // pullup on B all while TRUE do begin if Button(PORTB, 0, 100, 0) then // if button on PORTB. 0 is 5 v for 100 ms PORTC. 5 : = 1; while PINB. 0 = 0 do nop; if Button(PORTB, 1, 100, 0) then PORTC. 4 : = 1; while PINB. 1 = 0 do nop; if Button(PORTB, 2, 100, 0) then PORTC. 3 : = 1; 12

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Конструкторская часть Субтрактивный Изготовление фотошаблона Вырезание заготовки Зачистка медной фольги Нанесение фоторезиста поверх шаблона Химический Экспонирование в ультрафиолетовом излучении Удаление не засвеченного фоторезиста Травление меди с проблемных мест Фотопечать Сверление отверстий Обезжиривание печатных проводников и поверхности платы с помощью технического спирта Негативный Лужение токопроводящего рисунка припоем ПОС-61 Контроль печатных проводников 13

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Конструкторская часть Плата печатная устройства Масса 0, 058 14

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Алгоритм изготовления платы печатной в сборе Согласно постановке задачи сборочный чертеж Отладочной платы для программирования микроконтроллеров семейства AVR отражает способ формовки выводов и установки навесных элементов по ГОСТ 23752 -91. Подготовка элементов Лужение выводов элементов, их формовка Установка элементов на печатную плату: • выводы для кнопок • выводы для светодиодов • резисторы • конденсаторы • диоды • транзисторы • кварцевый резонатор • интегральные микросхемы Очистка печатной платы в сборе от канифоли Проверка качества пайки Отправление печатной платы в сборе на настройку 15

Варианты формовки выводов и установки элементов Поз. обозн. R 2 R 16 R 18 -R 24 C 1 C 7 C 12 C 16 VT 1 -VT 4 DD 1 DD 2 HL 1 HL 6 Типовое конструктивное исполнение Обозначение варианта формовки и установки Характеристики элемента 010, 011 Резисторы, конденсаторы, в цилиндрических и прямоугольных корпусах с двумя основными выводами 230 320 Транзисторы в цилиндрических корпусах с однонаправленными выводами Микросхемы и другие элементы в корпусах типа 1 по ГОСТ 17467 16

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Конструкторская часть Сборочный чертёж Масса 0, 13 17

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Количественные характеристики надежности устройства Вероятность безотказной работы составила 93%, что говорит о высокой надежности отладочной платы при его эксплуатации в течении 20000 часов, так как построено оно на ИМС. 18

Характерные неисправности и методы их устранения в аппаратной части Наименование неисправности Вероятная причина Метод устранения Отсутствует напряжение питания Обрыв в цепи питания Прозвонить цепь и пропаять место разрыва Нет связи ПК с программатором Обрыв кабеля связи Прозвонить кабель и пропаять место разрыва При включенном напряжении питания не горит светодиод HL 1 -HL 5 Вышел из строя cветодиод HL 1 -HL 5 Заменить светодиод HL 1 -HL 5 Не определяется программируемый микроконтроллер 1. Отсутствует контакт 2. Неправильная установка микроконтроллера 1. Проверить наличие контакта 2. Проверить установку микроконтроллера согласно ключу Кнопка SB 1 замкнута, а режим программирования не включается Вышла из строя кнопка SB 1 Заменить кнопку SB 1 Отсутствует напряжение на выходе 1. Вышел из строя диод VD 1 VD 3 2. Вышла из строя микросхема DD 3 1. Заменить диод 2. Заменить микросхему DD 3 19

Характерные неисправности и методы их устранения в программной части Наименование неисправности (выдается в окне «Output» ) Метод устранения Auto-connect not enabled Not connecting (Try enabling auto-connect on the ICD 2 settings pages. ) Включить режим автоматического соединения программатора: Programmer → Terminal Setup Wizard → установить галку «Terminal automatically connect to the Terminal 2» ICDWarn 0036: Terminal No longer allows Terminal 2 to be loaded as a programmer and a debugger simultaneously. Отключить режим отладчика Terminal: Debugger → Select Tool → None CD 0021: Unable to connect with Terminal 2 Проверить соединительные шнуры на нправильность подключения и на наличие механических повреждений ICD 0019: Communications: Failed to open port: (Windows: : Get. Last. Error() = 0 x 2 Выполнить отключение буфера (FIFO) используемого порта: вызываем окно свойств системы сочетанием клавиш Win+Pause/Break → выбираем вкладку Диспетчер устройств → пункт Порты (COM и LPT) → Последовательный порт х → Параметры порта → Дополнительно → снять галку «Использовать буферы FIFO» → ОК

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Охрана труда – организация работы по обеспечению безопасности, снижению травматизма и аварийности, профессиональных заболеваний, улучшению условий труда на основе комплекса задач по созданию безопасных и безвредных условий труда, лечебно-профилактических и санитарно-бытовому обслуживанию работающих. Охрана труда опирается на правовые и нормативные документы. Конституция Российской Федерации статья 7 и 37 Трудовой кодекс Российской Федерации статья 214 21

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Рабочее место Требования к помещению лаборатории Комфортные условия труда: Площадь рабочего места > 0. 6 м 2; Температура - +22…+25 0 С; Освещенность – 500 лк; Скорость движения воздуха – 0, 1 м/с; Относительная влажность воздуха – 40 -60%; 22

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Пожарная сигнализация Принудительная вентиляция Заземление монтажного участка Огнетушитель порошковый ОПС-10 23

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Схема подключения 1 – компьютер (порт RS-232); 2 – клавиатура (порт PS-2); 3 – отладочная плата; 4 – соединительный кабель; 5 – LCD индикатор; 6 – программатор STK-200; 7 – понижающий ИП. 24

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Внешний вид устройства 25

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Экономическая часть По способу включения в себестоимость продукции все затраты делятся на: • прямые – связанные с производством только данного вида продукции и относящиеся только на его себестоимость; • косвенные – связанные с производством нескольких видов продукции. К прямым затратам относятся: • затраты на основные материалы (стеклотекстолит, припой, канифоль, лак, спирт, железо хлорное и т. д. ) – 216, 77 рубля • затраты на комплектующие изделия и покупные полуфабрикаты (резисторы, конденсаторы, микросхемы и другие элементы)– 690, 27 рублей • затраты на основную заработную плату производственных рабочих – 209, 384 рубля • затраты на дополнительную заработную плату производственных рабочих – 20, 93 рубля 26

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Косвенные затраты на изготовление устройства включают: 1. Общепроизводственные расходы – расходы, связанные с организацией, обслуживанием и управлением цеха – 230, 32 рублей 2. Общехозяйственные расходы – это затраты, связанные с управлением и обслуживанием производства за пределами цеха в масштабе всего предприятия – 188, 44 рублей 3. Внепроизводственные расходы – связаны с реализацией продукции. Они составляют 5 % от производственной себестоимости – 81, 72 рубля. Расчет проектной себестоимости Нормативная прибыль берется в размере 20 -30 % от полной себестоимости. Ц = 1716, 13 + 1716, 13 × 0, 2 = 2059, 36 руб. 27

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Калькуляция затрат 28

«Отладочная плата для программирования микроконтроллеров семейства AVR» Радиоэлектроника Создание микро-ЭВМ на базе МП комплектов Применение Сервис и обслуживание электроники Массовая прошивка компонентов устройств 29

Используемое программное обеспечение: Microsoft Power Point 2007 Microsoft Word 2007 Adobe Photoshop CS 4 Splan 7. 0 Sprint Layout 5. 0 30

Доклад окончен. Спасибо за внимание. Выполнил : Адам Вахитович Поляков 31