1. Тема Ультразвуковой дальномер с отображением расстояния

В блок-схеме применены условные обозначения:N – счетчик выборок, переменная в которой хранится текущее количество сделанных выборок;K – счетчик времени.При подаче питания микроконтроллер инициализирует порты ввода-вывода, переводя их в высокоимпедансное состояние, производит настройку и запуск таймера. Таймер отсчитывает время между переданным и полученным ультразвуковым импульсом. После измерения временных интервалов происходит обработка результатов – вычисление расстоянияи вывод результата измерения на экран. Функция обработки запросов по интерфейсу UART-USB реализована в виде подпрограммы обработки прерываний(Рисунок 5.3)После сохранения измеренных значений происходит возврат в основную программу.Рисунок 5.1 – Блок схема работы системы5.2 Интегрированная система разработки AVRStudioAVRStudio – это интегрированная отладочная среда разработки приложений для 8-разрядных RISC – микроконтроллеров семейств AVR (Tiny, Classic, Mega). Версия AVRStudio 4 объединяет средства управления проектами, текстовый редактор, Ассемблер и отладчик программ на языках Си и Ассемблер. Таким образом, AVRStudio 4 поддерживает проектировщика на стадиях разработки, отладки и верификации программного обеспечения. Кроме того, AVRStudio 4 поддерживает аппаратную платформу STK500, которая позволяет программировать все устройства AVR, и внутрисхемные эмуляторы ICE40, ICE50, ICE200, JTAGICE.Программа для устройства была написана и отлажена в среде для разработки AVRStudio. AVRStudio — интегрированная среда разработки (IDE) для разработки 8-ми и 32-х битных AVR приложений от компании Atmel, работающая в операционных системах WindowsNT/2000/XP/Vista/7. AVRStudio содержит ассемблер и симулятор, позволяющий отследить выполнение программы. Текущая версия поддерживает все выпускаемые на сегодняшний день контроллеры AVR и средства разработки. AVRStudio содержит в себе менеджер проектов, редактор исходного кода, инструменты виртуальной симуляции и внутрисхемной отладки, позволяет писать программы на ассемблере или на C/C++.Содержание Характеристики AVRStudio:Интегрированный Ассемблер;Интегрированный симулятор;Поддержка инструментов Atmel, совместимых с 8-разрядной AVR архитектурой, в том числе AVRONE!, JTAGICEmkI, JTAGICEmkII, AVRDragon, AVRISP, AVRISPmkII, AVRButterfly, STK500 и STK600;Поддержка плагина AVRRTOS;Поддержка AT90PWM1 и ATtiny40;Интерфейс командной строки с поддержкой TPI.Программа не имеет команды останова и выполняется циклически пока микроконтроллер подключен к питанию. Основные команды и процессы описаны в комментариях в тексте программы.Ввиду ограниченных ресурсов микроконтроллерных систем исходные тексты их программ создаются и обрабатываются на персональном компьютере вплоть до получения исполняемой программы. В этом случае говорят, что инструментальная система другая, а ассемблирование называют кросс-ассемблированием (перекрестным ассемблированием). Существуют компьютерные программы, имитирующие работу микроконтроллеров, что может быть весьма полезно для отладки программ на инструментальных компьютерах (KEIL, 2550A.D.Software,Inc, IAR и т.д.) Такие методы моделирования работы программ называются математическими. При помощи инструментальных компьютеров и специальных приставок к ним осуществляется отладка программ в условиях, приближенных к реальной работе микроконтроллера с реальным изделием. Такие методы отработки называются эмуляцией. Инструментальные компьютеры используются и для записи исполняемого файла в ПЗУ при помощи периферийного устройства, называемого программатором.Так, использование интегрированной среды проектирования AVR Studio, свободно распространяемой, дает возможность не только разрабатывать, но и отлаживать создаваемое программное обеспечение с помощью встроенного симулятора.Наконец, подключив к AVR Studio 4 стартовый набор разработчика STK500, можно проверить созданную программу непосредственно в целевом микроконтроллере, а подключив через разъем расширения дополнительные устройства, - и в составе системы. Попутно отметим сравнительно невысокую стоимость STK500, что немаловажно для учебных заведений.AVR Studio состоит из нескольких панелей и модулей, каждый из которых выполняет часть общей задачи. Создание программ в среде AVR Studio происходит в виде проектов, каждый из которых имеет файл, сохраняющий информацию о проекте и входящих в него файлах, установки Ассемблера, пользовательские настройки и т. д.Описание: AtmelStudio 6 позволяет осуществлять разработку и отладку на платформах AVR, AVR32 и ARM, поддерживает большое количество средств программирования и отладки для этих платформ, содержит встроенный компилятор С/С++ (GNU GCC).Рисунок 5.4 – Внешний вид программы AVRStudioРедактор служит для написания программного кода, он полнофункционален, имеет подсветку синтаксиса, которая может быть изменена и дополнена пользователем. Окно редактора также используется при отладке, при этом точки возможного программного останова могут быть размещены на левой границе поля.Рабочее пространство разделено на несколько областей, расположение и комбинации которых можно изменять. Основная часть рабочего пространства отведена для написания кода, а все остальные элементы для отображения состояния микроконтроллера в режиме пошаговой отладки. Таким образом, пока не будет запущена пошаговая отладка, эти элементы не активны.Наиболее важными и полезными рабочими областями являются: «Processor», «I/OView», «Memory». Рабочая область Processor отображает указатель команд, указатель вершины стека, частоту процессора, регистр SREG, а также 32 РОН во вкладке Registers. Регистры X, Y, Z, входящие в число 32-х регистров общего назначения, для удобства вынесены отдельно. Параметр StopWatch отображает время после включение питания контроллера (в данном случае это начало пошаговой отладки). С его помощью можно быстро определить сколько времени занимает та или иная команда, цикл и т.д.Рисунок 5.5 - Рабочая область ProcessorРабочая область I/OView отображает состояние всех регистров, отвечающих за управление периферийными устройствами контроллера. По каждому из устройств можно получить подробную информацию, если раскрыть соответствующую вкладку. Для примера рассмотрим вкладку TIMER_COUNTER_1 (вкладка была открыта во время пошаговой отладки).Рисунок 5.6 - Информация о периферийных устройствах микроконтроллераПри раскрытии списка TIMER_COUNTER_1 отображаются все регистры, имеющие отношению к данному таймеру, их адреса (относительные и абсолютные) и значения (в шестнадцатеричном и побитовом представлении). Значения этих регистров доступны для изменения во время отладки программы. Рисунок 5.7 - Состояние таймера TIMER_COUNTER_1Рабочая область Memoryотображает содержимое памяти контроллера. На рисунке показано, что можно выбрать память данных (Data), память программ (Program)б EEPROM, регистров ввода/вывода (I/O), остальных регистров (Register).В графе Address можно ввести адрес интересуемого сегмента памяти в шестнадцатеричном виде, чтобы быстро перейти к отображению его содержимого, что является весьма удобным средством при отладке программ.Рисунок 5.8 - Окно MemoryУстановка ПОДля поддержки STK500 требуется AVRStudio версии 3.2 и выше. В приложении приведен загрузочный файл для версии 4.16.Для инсталляции AVRStudio вставьте компакт-диск приложения в компьютер и скопируйте файл «AvrStudio416Setup.exe» в любую свободную папку на жестком диске, запустите. В ходе инсталляции будем предложено ввести директорию, в которую будет устанавливаться AVRStudio. Для стабильной работы приложения, этот путь должен быть максимально простым, например, «C:\AVR\», и не должен содержать кириллические символы.Работа с ПОПосле установки AVRStudio создадим проект. Для этого нужно открыть вкладку «Project» и выбрать «NewProject». После этого откроется окно с выбором свойств проекта. Тип проекта определяет на каком языке будет написано приложение. В данной работе приведены приложения созданные только с использованием AtmelAVRAssembler. Для использования AVRGCC требуется дополнительно установить приложение WinAVR перед установкой AVRStudio. Также указывается имя проекта, имя исходного файла и расположение проекта. Рисунок 5.9 - Окно «Создание проекта», аПосле указания основных свойств проекта можно перейти далее и указать свойства проекта более подробно. В частности, предлагается указать отладочную платформу и наименование микроконтроллера. В данной работе использовался программный симулятор AVRSimulator и микроконтроллер ATmega48.Рисунок 5.10 - Окно «Создание проекта», Создание проекта завершено и можно переходить непосредственно к написанию и отладке программы. Для того чтобы загрузить программу в микроконтроллер необходимо вызвать компиляцию программы на панели управления. Если в программе имеются ошибки, то их нужно устранить, в противном случае исполняемый файл не будет создан. Желательно, чтобы работы программы была предварительно проверена с помощью программного симулятора, так как количество числа стираний/записи в Flash-память микроконтроллера ограничено.Рисунок 5.11 - Выбор используемых аппаратных средствДалее нужно выбрать элемент «Connection» на панели управления. В раскрывшемся окне необходимо указать имеющуюся в наличии платформу (программатор) и номер COM-порта, к которому он подключен, после чего нажать «Connect». Стоит отметить, что питание у стенда STK500 должно быть включено.Рисунок 5.12 - Настройки программатора После соединения AVRStudio с платформой STK500 откроется окно программатора. Чтобы записать программу в микроконтроллер во вкладке Flash нужно выбрать исполняемый файл с расширением .hex. Важно отметить, что при смене проектов имена загружаемых файлов не меняются автоматически в строке адреса, а потому стоит внимательно проверять их при каждом запуске программатора.Функция Verify позволяет проверить сохранность файла (выполняется проверка контрольной суммы). Функция Read позволяет считать файл, записанный в микроконтроллер ранее.Для записи данных в EEPROM используется аналогичный набор функций. 5.2 Программа работы микроконтроллераПрограмма работы микроконтроллера написана на языке С++ восьмиразрядных RISC микроконтроллеров семейства AVR фирмы ATMEL . Текст программы приведен в приложении 1.ЗаключениеВ ходе курсового проектирования былоразработано ультразвуковое устройство измерения расстояния до объекта. Основная цель использования дальномеров измерение расстояния бесконтактным методом..Например подобное устройство можно использовать системе парктронника, для помощи водителю при парковке автомобиля.Данный ультразвуковой дальномеротличается высокой надежностью, что является следствием отсутствия подвижных деталей и механизмов, защитой от импульсных помех высокого напряжения, наличием ЖК индикатора и интерфейсов связи для вывода результатов измерений и настройки. По полученному заданию была проделана работа в полном объеме, разработано устройство контроля освещения и написана программа для него. При выполнении данной работы был получен ценный опыт разработки подобных устройств, получены навыки в разработке программ на языке ассемблер, также были закреплены знания, полученные на занятиях.Список использованной литературыТрамперт В. Измерение, управление и регулирование с помощью AVR–микроконтроллеров.: Пер. с нем.– Киев.: «МК-Пресс», 2006. – 208с.; ил.Кравченко А.В. 10 Практических устройств на AVR-микроконтроллерах. Книга 1 – М.:Издательский дом «Додэка-XXI», Киев «МК-Пресс», 2008.–224с.; Ил.Кестер У. Аналогово-цифровое преобразование: Под ред. У. Кестера М.: Техносфера, 2007. 1016 с.; ил.Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств.– М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005.–528 с.ATMEL 8-разрядный AVR-микроконтроллер ATmega 48. datasheet.–atmel, june 2005.– режим доступа:http://atmel.ru.Цифровые интегральные микросхемы: Справочник / П. П. Мальцев и др. – М.: Радио и связь, 1994. –240 с.Быстродействующие интегральные микросхемы ЦАП и АЦП и измерение их параметров/А.-Й. К Марцинкявичюс, Э.-А. К. Багданскис, Р.Л.Пошюнас и др.; Под.ред. А.-Й. К Марцинкявичюса, Э.-А. К. Багданскиса.– М.: Радио и связь, 1988.-224 с.; ил.Интегральные микросхемы: Микросхемы для линейных источников питания и их применение. Издание второе, исправленное и дополненное – М. ДОДЭКА, 1998 г., 400 с.Кирьянов Д.В. Самоучитель Mathcad 11. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 560 с.; ил.Типовые нормы времени на разработку конструкторской документации. – 2-е издание., доп. – М.: Экономика, 1991.– 44 с.Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя. – М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2007.– 592 с.: ил.Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. –М.: Высшая школа, 1988. – 448 с.Безопасность жизнедеятельности: Методические указания к самостоятельным работам / Сердюк В.С., Игнатович И.А., Кирьянова Е.Н., Стишенко Л.Г. – Омск: ОмГТУ, 2007.Автомобильный справочник / Пер. сангл. - 2-е ИЗД., перераб. И доп. - М.: ЗАО «КЖИ За рулем», 2004.- 992 с.Богданов В.И. Электротехника И электроника в автомобиле И автомобильном хозяйстве: Учеб.пособие / в.и. Богданов. - Шахты: Изд.-во ЮРГУ­ЭС, 2000.- 339 с. Звонкин Ю.З. Современный автомобиль И электронное управление: Учебное пособие / Ю.З. Звонкин. - Ярославль: Изд.-во Ярославского [ТУ, 2006. - 250с.Литвиненко В.В, Автомобильные датчики, реле и переключатели: Краткий справочник / В.В. Литвиненко, А.П. МаЙструк. - М.: ЗАU «КЖИ «За рулем», 2004. - 176 с: ил.: табл.Микропроцессорные системы управления автомобильными двигателями внутреннего сгорания: Учеб.пособие / Ф.И. Пинский, Р.И. Давтян, Б.Я. Черняк. - М.: Легион-Автодата, 2004.- 136 с. Соснин Д. А. Новейшие автомобильные электронные системы: Учебное пособие для специалистов по ремонту автомобилей, студентов и преподавателей вузов и колледжей / Д.А. Соснин, В.Ф. Яковлев. - М.: СОЛОН­Пресс, 2005. - 240 с: ил. Соснин Д.А. Автотроника. Электрооборудование и системы бортовой автоматики современных легковых автомобилей: Учеб.пособие / Д.А.Соснин. - М.:СОЛОН-Р, 2001. - 272 с. Дворецкий М. Е.Автомобильные сигнализации. — СПб.: Наука и Техника, 2006. — 544 е.: ил.Приложение 1 Программное обеспечение#include #include #include "DisplayCommand.h"#define CLK_MHz8#define delay_mks(Time_mks) __delay_cycles((long)Time_mks*CLK_MHz);#define delay_05mks() __delay_cycles((long)(CLK_MHz/2));#define delay_ms(Time_ms) __delay_cycles((long)Time_ms*1000*CLK_MHz);#include #include //заголовочныйфайлдляработыспрерываниями#include //местохранения _delay_us()//-------------------- класс символьного ЖКИ дисплея --------------#defineMT16S4 // MT16S4#include "MT16S4S.h"// Подключение файла содержащего функции //для работы с дисплеемMT20S4S Display; // создание класса//---------------------------- данные ----------------------------- //определяемножку Echo#define  Echo_PORT   PORTD#define  Echo_DDR   DDRD#define  Echo_PIN   PIND#define  Echo_N   2//определяемножку Trig#define  Trig_PORT   PORTD#define  Trig_DDR   DDRD#define  Trig_PIN   PIND#define  Trig_N   3 void PEP_Init (void){//устанавливаем ножки на выход и вход соответственноTrig_DDR |= 1<>8);UBRRL = (unsigned char) speed;UCSRA = 0X00;UCSRB|=(1<