Самодельный драйвер двигателей на транзисторах можно использовать не только для управления коллекторными моторчиками постоянного тока но и для управления шаговыми двигателями. Шаговые двигатели можно использовать для изготовления самодельных станков, роботов и прочих интересных вещей. Коллекторные двигатели тоже можно использовать для этих целей и асинхронные тоже но шаговые для таких применений обладают преимуществами: 1) точность, 2) отсутствие необходимости в обратной связи, 3) высокий момент и 4) низкие обороты. Начать освоение шаговых двигателей можно с каких нибудь дешёвых небольших например таких:

Рисунок 1 - Шаговый двигатель

У этого двигателя имеется 4 вывода 2 из них идут на одну обмотку остальные 2 на другую. Ротор двигателя будет вращаться если на определённые выводы в определённой последовательности подавать определённые напряжения. Есть несколько способов управления шаговым двигателем, один из них иллюстрируется на рисунке:

Рисунок 2 - Пример управления шаговым двигателем

Микроконтроллер может управлять драйвером так чтобы ротор подключённого к этому драйверу шагового двигателя вращался, для этого можно например хранить последовательности состояний выводов в массиве и перебирать их по очереди с необходимой периодичностью и в нужном направлении. А можно управляющую программу запускать на компьютере а микроконтроллер использовать для преобразования последовательного кода в набор состояний выводов микроконтроллера. LPT-порт параллельный и для управления шаговым двигателем в этом нет необходимости но так всё же можно поступить например для того чтобы не переделывать (сделанную ранее) схему для перепрограммирования микроконтроллера:

Рисунок 3 - ATtiny2313 и LPT-порт

Рисунок 4 - Драйвер двигателей

Обновлено 19.09.2015. Всем привет. В прошлой статье мы с Вами рассмотрели устойство для восстановления микроконтроллеров Atmega fusebit doctor (Шаг №7). Сегодня мы рассмотрим еще одно не менее важное а даже более полезное устройство UART-USB преобразователь на микроконтроллере ATtiny2313. Если Вы увлекаетесь электроникой и прикладным программированием, то данный девайс станет вашим верным инструментом для наладки проектируемого устройства и передачи данных на компьютер. Что такое интерфейс UART Вы можете ознакомится в статье № 40. А вот сам преобразователь нам необходим что бы мы смогли связать ПК и наше устройство, для наладки и передачи данных. Такая необходимость всегда возникает перед разработчиком, так что будьте готовы обзавестись ним. Конечно очень просто передать на COM порт (RS232) или LPT, но не у всех есть данный порт например ноутбуки.

Слева UART - USB преобразователь. Как видим из схемы на ней линии передачи/приема данных TXD/RXD, резисторы R4 — ограничитель тока, R5 — защита TXD от короткого на землю, стабилитроны на схеме для защиты сигнальных линий, резистор R1 – питание на линии, С3 – сглаживает помехи, R2 R3 — токоограничители. Сам микроконтроллер ATtiny2313 в роли преобразователя. Скорость передачи конфигурируется автоматически и равняется от 600 — 38400bps, стандарт протокола 8N1. Сборка не представляет сложности все исходники, шаблоны платы, все в свободном доступе на данном ресурсе. Ниже представлены фото моей сборки этого девайса:

На схеме присутствует интерфейс для внутрисхемного программирования (5-ть штырьков внизу и 1 возле микроконтроллера).

Добавлю инфомацию, от себя для проверки на работоспособность некоторых деталей:
- стабилитрон, для его проверки на целостность анод на минус, — плюс через 10кОм на катод, подаем 5 В – должны получитьь заданное падение напряжения;
- проверяем генератор тактовой частоты – здесь необходимо в микроконтроллере выставит фьюз CKOUT,т.е. разрешить выводить меандр задающего генератора на ножу 6 (мк ATtiny2313 – PD2). Меряем частоту. Также можно измерить напряжение, которое должн быть = половине питания = 2,86В. (у меня было так). Помните мк работает от внешнего генератора, поэтому заливаете сначала программу, а потом меняете фьюзы на внешний генератор.

Дальнейший шаг наладки этого устройства – установить драйвер на компьютер — «Virtual Communications Port» для Win — качаем архив avrcdc_inf.zip. В даном архиве 4-ри папки: raw - для (Windows 2000/XP), w2k - для Windows 2000 (bulk mode only), xpvista7 - для Windows XP/Vista/7 x32, vista64 - для Windows Vista x64. Драйвер выбирается после подключения нашего устройства. Вообщем стандартная схема. Далее для загрузки прошивки в наш контроллер качаем cdc232.2011-06-24.zip, где и выбираем прошивку под наш контроллер. Выставляем фьюзы H = 0xCD, L=0xFF. Все готово. Ниже схема взаимодействия преобразователя и ПК.

Устройство работате следующем образом: при подключении к ПК появляется виртуальный COM- порт. Далее происходит передача по интерфейсу RS232C , без упраляющих линий DTR, DTS, RTS, CTS.
После этого необходимо проверить работоспособность с помощью программы Terminal — качаем там же. Результат работы преобразователя можно просмотреть на примере с DoctorAVR и контроллера сбора данных (логгера).

В следующей статье№9 рассмотрим основу работы барьера на микроконтролере, программную и аппаратную часть. На этом все. Всем пока.

Программатор USBASP — устройство, распиновка, подключение, прошивка

Сегодня мы рассмотрим как, без особых затрат и быстро, запрограммировать любой микроконтроллер AVR поддерживающий режим последовательного программирования (интерфейс ISP) через USB-порт компьютера. В качестве программатора мы будем использовать очень простой и популярный программатор USBASP , а в качестве программы — AVRdude_Prog V3.3 , которая предназначена для программирования МК AVR.

Программатор USBASP

Для того, чтобы запрограммировать микроконтроллер необходимо иметь две вещи:
— программатор
— соответствующее программное обеспечение для записи данных в МК
Одним из наиболее простых, популярных и миниатюрных программаторов для AVR является USBASP программатор , созданный немцем Томасом Фишлем.
Имеется много разных схемотехнических решений этого программатора, программатор можно собрать самому или купить (стоимость — 2-3 доллара). При самостоятельной сборке следует учитывать, что собранный программатор необходимо будет прошить сторонним программатором.

Мы рассмотрим наиболее «навороченную» версию программатора:

Характеристики программатора:
— работает с различными операционными системами — Linux, Mac OC, Windows (для операционной системы Windows, для работы программатора, необходимо установить драйвера — архив в конце статьи)
— скорость программирования до (скорость программирования можно устанавливать самому, к примеру в AVRDUDE_PROG) 375 (5) кб/сек
— имеет 10-контактный интерфейс ISP (соответствует стандарту ICSP с 10-контактной распиновкой)
— поддерживает два напряжения питания программатора — 5В и 3,3В (не все USB порты ПК работают при 5 Вольтах)
— питается от порта USB компьютера, имеет встроенную защиту по току (самовосстанавливающийся предохранитель на 500 мА)

Назначение джамперов:
— разъем JP1 — предназначен для перепрошивки микроконтроллера программатора (для перепрошивки — необходимо замкнуть контакты)
— разъем JP2 — напряжение питания программатора — 5 Вольт или 3,3 Вольта (по умолчанию — 5 Вольт, как на фотографии). Программируемый микроконтроллер, или конструкцию, в которой он установлен, при токе потребления 300-400 мА можно запитать с программатора, для этого на разъеме есть выход +5В (VCC).
— разъем JP3 — определяет частоту тактирования данных SCK: разомкнутый — высокая частота (375 кГц), замкнутый — низкая частота (8 кГц)
Подробнее о разъеме JP3
Джампер JP3 предназначен для уменьшения скорости записи данных в микроконтроллер. Если у микроконтроллера установлена частота тактирования более 1,5 мГц — джампер может быть разомкнут, при этом скорость программирования высокая. Если тактовая частота менее 1,5 мГц — необходимо закоротить выводы джампера — снизить скорость программирования, иначе запрограммировать микроконтроллер не получится. К примеру, если мы будем программировать микроконтроллер ATmega8 (в принципе, практически все МК AVR настроены на тактовую частоту 1 мГц по умолчанию), у которого частота тактирования по умолчанию 1 мГц, необходимо будет замкнуть выводы джампера (как на фотографии). Лучше, наверное, держать этот джампер постоянно замкнутым, чтобы, забыв о его существовании, не мучиться вопросом — почему микроконтроллер не прошивается.

Если вы будете пользоваться , выложенной на сайте, то о перемычке можно забыть

Программатор поддерживается следующим программным обеспечением:
— AVRdude
— AVRdude_Prog
— Bascom-AVR
— Khazama AVR Prog
— eXtreme Burner AVR

Работать с таким программатором очень просто — соединить соответствующие выводы программатора с микроконтроллером, подключить к USB-порту компьютера — программатор готов к работе.
Распиновка 10-контактного кабеля программатора USBASP :

1 — MOSI — выход данных для последовательного программирования
2 — VCC — выход +5 (+3,3) Вольт для питания программируемого микроконтроллера или программируемой платы от порта USB компьютера (максимальный ток 200 мА — чтобы не сжечь порт USB)
3 — NC — не используется
4 — GND — общий провод (минус питания)
5 — RST — подключается к выводу RESET микроконтроллера
6 — GND
7 — SCK — выход тактирования данных
8 — GND
9 — MISO — вход данных для последовательного программирования
10 — GND

Установка драйверов для программатора USBASP

Установка драйвера для программатора USBASB очень проста:
— подсоедините программатор к USB порту компьютера, при этом в диспетчере устройств появится новое устройство «USBasp» с желтым треугольником и восклицательным знаком внутри, что означает — не установлены драйвера
— скачайте и разархивируйте файл «USBasp-win-driver-x86-x64-ia64-v3.0.7»
— запустите файл «InstallDriver» — будут автоматически установлены драйвера для программатора
— проверьте диспетчер устройств — желтый треугольник должен исчезнуть (если нет, щелкните правой кнопкой по устройству «USBasp» и выберите пункт «Обновить»
— программатор готов к работе

FUSE-биты при программировании USBASP AVR:

Архив «usbasp.2011-05-28» содержит папки:
= BIN:
— win-driver — драйвера для программатора
— firmware — прошивка для микроконтроллеров Mega8, Mega88, Mega48
= circuit — схема простого программатора в PDF и Cadsoft Eagle

При перепрошивке китайского программатора рекомендую установить FUSE-бит CKOPT. CKOPT взаимосвязан с предельной тактовой частотой. По умолчанию CKOPT сброшен и стабильная работа микроконтроллера программатора при применение кварцевого резонатора возможна только до частоты 8 МГц (а МК программатора работает на частоте 12 МГц). Установка FUSE-бита CKOPT увеличивает максимальную частоту до 16 МГц. Китайцы не трогают этот FUSE-бит, что довольно часто приводит к отказу программатора (обычно система не определяет программатор).

Архив «USBasp-win-driver-x86-x64-ia64-v3.0.7» предназначен для установки драйверов, как указано в статье

(518,9 KiB, 13 188 hits)

(10,9 MiB, 24 942 hits)

Описанный в статье USBASP программатор, прошитый последней версией программы, проверенный в работе, с установленными джамперами и перемычками, вы можете приобрести в интернет-магазине «МирМК-SHOP»

AVR-CDC предназначена для конвертации RS232 и USB данных с применением AVR-микроконтроллеров, без использования какого-либо специализированного USB-чипа. Данная технология основывается на Object Deveopment"s V-USB (Software-USB на AVR), и CDC (Communication Device Class) протоколах. AVR-CDC позволяет компьютеру взаимодействовать с USB-устройствами через виртуальный COM-порт. В этом проекте я хочу привести несколько вариантов реализации виртуального COM-порта на AVR-микроконтроллерах.

CDC-232 создает виртуальный COM-порт на ПК, который не имеет физического порта RS- 232C. Он обеспечивает соединение RS-232C (без управляющих линий) после подключения устройства и установки драйвера.

Использование

Запишите программу в AVR, соберите схему и подсоедините устройство к USB порту ПК. Установите драйвер под ОС Windows. Подключитесь к устройству через появившийся виртуальный COM-порт с помощью программного обеспечения терминала или вашего приложения. Управляющие линии (DTR, DTS, RTS, CTS) не используются хост приложением. Запрограммируйте терминальное приложение как "no flow-control" (без управления потоками данных).

ОС Windows повторно запросит установку драйвера при подключении к другому USB порту. Далле произойдет автоматическое обнаружение ранее установленного драйвера. После этого будет назначен другой номер COM-порта. Если вы введете номер последовательного порта в AVR (обновите с измененным файлом usbconfig.h), тогда вы получите тот же самый COM-порт на любом USB порте. Однако нельзя подключить несколько CDC устройств к одному и тому же последовательному порту.

Перед отключением устройства закройте вручную COM-порт с помощью программного обеспечения терминала или вашего приложения. В противном случае вы не сможете подключиться к устройству снова из-за повреждения индекса файла. Далее перезапустите программное обеспечение терминала или ваше приложение. Переключитесь в режим быстрой передачи, используя файл "lowcdc.vbs". Это позволит получить скорость передачи данных выше, чем 9600 бит/сек.

Циклический тест для версии ATtiny45

Схемные решения

Данные схемы предназначены для ATtiny45/85, ATtiny2313/AT90S2313, и ATmega8/48/88/168. Их микропрограммное обеспечение можно загружать через ISP-разъем. Красный светодиод понижает USB напряжение с 5В до 3.3В, затем оно подается на AVR. Ток составляет около 10мА, и его недостаточно для управления другой схемой. При подключении к другому микроконтроллеру, подсоедините вывод Gnd, а также перекрестно TxD и RxD. R4 ограничивает утечку тока, когда напряжение питания микроконтроллера Vcc составляет 5В. Резистор можно не использовать, если Vcc совпадает. R5 защищает вывод TxD, если он будет закорочен на Gnd. Поэтому вы можете не использовать оба резистора R4 и R5, если подключитесь к RS- 232C драйверу через MAX232. Используйте кварцевый генератор. Хотя керамический резонатор отлично работает в большинстве случаев, он становится нестабильным, когда отклонение частоты увеличивается.

ATtiny45/85 использует внутренний RC-генератор и PLL. Он калибруется USB сигналом при подключении устройства. Универсальный асинхронный интерфейс UART реализован программным методом. Этого недостаточно для скоростной передачи данных. Если TxD и RxD инверсные (обновите с помощью опции DUART_INVERT), вы сможете напрямую подключаться к линии RS-232C. Скорость 1200 – 4800бит/сек, протокол 8N1.

Пример ATtiny45 при использовании мини-B коннектора

ATtiny2313/AT90S2313 имеет программную память величиной 2кБ. Хотя скорость передачи данных конфигурируется автоматически, некоторые функции не используются. Скорость 600 – 38400бит/сек, протокол 8N1.

CDC-232 для ATtiny2313-20

Внутренний Универсальный асинхронный интерфейс UART ATmega8/48/88 конфигурируется с помощью ПК. Поддерживается управление потоком данных (RTS/CTS).

Скорость 600 – 38400бит/сек, данные 7/8, контроль по четности N/E/O, стоп 1/2.

Подключение к RS-232C каналу требует инвертирования полярности и подбора уровня TxD и RxD. Используйте выделенную ИС, такую как MAX232. Вы сможете заменить ей эту простую схему.

Когда целевой микроконтроллер имеет другое напряжение питания Vcc, происходит утечка тока через сигнальные линии. Это приведет к искажению сигнала или управлению микроконтроллером без питания. Данная схема несовершенна, однако пригодна для большинства случаев.

Список радиоэлементов

Сегодня мы попробовать воспользоваться более простым микроконтроллером ATtiny2313 и подключить к нему символьный дисплей LCD, содержащий две строки по 16 символов.

Дисплей мы будем подключать стандартным способом 4-битным способом.

Сначала начнём, конечно, с микроконтроллера, так как с дисплеем мы уже очень хорошо знакомы из предыдущих уроков.

Откроем даташит контроллера ATtiny2313 и посмотрим его распиновку

Мы видим, что данный контроллер существует в двух видах корпусов, но так как мне в руки он попал в корпусе DIP, то будем мы рассматривать именно эту версию корпуса, да и в принципе, они и не различаются особо, кроме чем по виду, так как количество ножек одинаково — по 20.

Так как ножек 20 по сравнению с 28 ножками контроллера ATMega8, к которым мы уже на протяжении всего времени занимаемся и ещё будем заниматься, то, соответственно, и возможностей также будет меньше.

В принципе, всё, что было у ATmega8, здесь есть, единственное то, что поменьше лапок портов. Но так как задача перед нами стоит попробовать соединить его по шине SPI с другим контроллеров, то нас это удручает не сильно.

Есть ещё некоторые отличия, но они незначительны и мы с ними познакомимся по мере необходимости.

Соберём вот такую вот схемку (нажмите на картинку для увеличения изображения)

Дисплей подключен к ножкам порта D. PD1 и PD2 — к управляющим входам, а остальные к ножкам модуля дисплея D4-D7.

Проект создадим с именем TINY2313_LCD, перенесём в него всё кроме главного модуля из проекта по подключению дисплея к Atmega8.

Конечно, некоторые вещи надо будет переделать. Для этого нужно внимательно изучить, к какой ножке что подключено. Шина E дисплея подключена к PD2, а шина RS — к PD1, поэтому внесём изменения в файл lcd.h

#define e1 PORTD |=0b000001 00 // установка линии E в 1

#define e0 PORTD &=0b111110 11 // установка линии E в 0

#define rs1 PORTD |=0b0000001 0 // установка линии RS в 1 (данные)

#define rs0 PORTD &=0b1111110 1 // установка линии RS в 0 (команда)

Как мы видим из выделения жирным шрифтом, не такие уж и кардинальные изменения у нас произошли.

Теперь информационные входы. Здесь у нас используются ножки PD3-PD6, то есть на 1 пункт сдвинуты по сравнению с подключением к Atmega8, поэтому исправим ещё и кое что в файле lcd.c в функии sendhalfbyte

PORTD &=0b1 0000 111; //стираем информацию на входах DB4-DB7, остальное не трогаем

Но это ещё не всё. Мы раньше передаваемые данные сдвигали на 4, а теперь нам в связи с вышеуказанными изменениями придётся их сдвигать только на 3. Поэтому в той же функции исправим ещё и самую первую строку

c <<=3 ;

Вот и все изменения. Согласитесь, не так уж они и велики! Это достигнуто тем, что мы всегда стараемся код писать универсальный и пользоваться именно макроподставновки. Если бы мы в своё время не потратили на это время, то нам пришлось бы исправлять код почти во всех функциях нашей библиотеки.

В главном модуле инициализацию порта D мы не трогаем, пусть весь встаёт в состояние выхода, как и в уроке 12.

Давайте попробуем собрать проект и посмотреть сначала результат в протеусе, так как для него я также сделал проект, который будет также находиться в приложенном архиве с проектом для Atmel Studio

У нас всё прекрасно работает! Вот как можно, оказывается быстро переделать проект для одного контроллера под другой.

Протеус — это очень хорошо, но на настоящие детальки посмотреть всегда приятнее. Схема вся была собрана на макетной плате, так как отладочной платы для данного контроллера я не делал и не собирал. Программатор мы подключим через стандартный разъём вот такой вот

Вот вся схема

Здесь всё стандартно. Подтягивающий резистор на RESET и т.д.

Теперь, прежде чем прошивать контроллер в avrdude, нам неоходимо выбрать контроллер и считать его флеш-память

Затем зайти во вкладки FUSES и установить правильно фьюзы. Так как у нас нет кварцевого резонатора, то мы устанавливаем фьюзы именно так