Rok akad. 2010/2011

Krzysztof Stachura

Wydział FMI – specjalność Informatyka stosowana

Rok II, sem. 3. – Studia stacjonarne, stopień II

Mikroprocesory i mikrokontrolery

Projekt – prostownik AVR

Ogólny opis funkcjonalności prostownika

Przedmiotem projektu jest prostownik do ładowania akumulatorów kwasowych/żelowych itp. oparty
na mikrokontrolerze AVR (ATMega16) z możliwością regulacji maksymalnego prądu oraz napięcia
ładowania.

Ogólna zasada działania jest taka, że prostownik ładuje stałoprądowo, najczęściej 0,1C (dla

akumulatora 42Ah

- prąd 4,2A). Jeśli akumulator osiągnie docelowe napięcie (np. 14,4V) to przełącza

się na ładowanie stałonapięciowe i je utrzymuje (przykładowo 14,4V).

Dodatkowo układ prostownika ma za zadanie mierzyć prąd i napięcie ładowania, oraz sterować

tranzystorem przez sygnał PWM aby określony parametr utrzymać. Wszystkie informacje odnośnie

stany pracy sygnalizowane są na diodach oraz dodatkowo na wyświetlaczu Nokia (model 3310).

PWM (Pulse-width modulation) metoda regulacji sygnału pr

ą

dowego lub napi

ę

ciowego, polegaj

ą

ca na

zmianie szeroko

ś

ci impulsu o stałej amplitudzie.

Cechy i parametry mikrokontrolera ATMega16:

·

Wysokowydajna architektura AVR.

·

RISC, 131 instrukcji (większość 1 cyklowe), nastawione na język C, mnożenie 3

cyklowe.
16kB pamięci flash programowanej w systemie (ISP) z funkcją Read-While-Write, trwałość do 10k
cykli kasuj/zapisz.

·

32 x8 rejestry robocze.

·

1kB pamięci SRAM.

·

512 pamięci EEPROM (100k cykli).

·

Programowalne blokady bezpieczeństwa pamięci programu i eeprom.

·

do 32 konfigurowalnych linii I/O.

·

Interfejs JTAG (IEEE 1149.1): testowanie, debudowanie w układzie, programowanie

pamięci w systemie.

·

Trzy elastyczne timery/liczniki z trybami porównania (Input/Output Compare).

·

Wewnętrzne i zewnętrzne programowalne przerwania.

·

Szeregowy interfejs USART (praca synchroniczna i asynchroniczna).

·

Interfejsy szeregowe TWI (kompatybilny z I2C) oraz SPI.

·

8kanałowy 10bitowy przetwornik ADC, z opcjonalnym trybem wejścia różnicowego

wraz z programowalnym wzmocnieniem (tylko w wersji TQFP).

·

Analogowy komparator w układzie.

·

Programowalny Watchdog z własnym oddzielnym oscylatorem .

·

Układ Power-On Reset (zapewnienie prawidłowego resetu po włączeniu zasilania).

·

Wewnętrzny programowany generator RC (1, 2, 4 lub 8MHz), który pozwala w wielu

przypadkach zrezygnować z podłączania zewnętrznego kwarcu.

·

Programowalny próg spadku napięcia zasilania (Brown-out detection).

·

6 trybów oszczędzania energii.

·

Zakresy napięć zasilania:

4,5 – 5,5 V dla ATMega16.

·

Dopuszczalna szybkość pracy:

0 – 16 MHz dla ATMega16.

·

Pobór mocy dla 3V przy 1MHz:

W stanie aktywnej pracy: 1,1mA,
Tryb Idle: 0,35mA,
Tryb Power-down: poniżej 1uA.

·

Wersje obudowy: 40pin PDIP, 44pin TQFP, 44pad MLF.

Wyświetlacz Nokia 3310

Piny:
1. VCC - Zasilanie (2,7V - 3,3V)
2. SCK - Sygnał zegarowy
3. SDIN - Sygnał danych wejściowych

4. D/C - Wybór Dane / Komendy
5. SCE - Wybór kości (chip enable)
6. GND - Masa
7. VOUT - Kondensator dla napięć wewnętrznych
8. RES - Sygnał resetu


Po linii SDIN wprowadzamy bity danych. Całe pole ekranu podzielone jest w poziomie na 6 wierszy po

8 pikseli każdy. Każdej kolumnie (Xi) danego wiersza (Yi) odpowiada jeden bajt pamięci, przy czym

zewnętrznemu pikselowi odpowiada zerowy bit (LSB). Wybierając numer kolumny i wiersza,

przekazujemy bajt do pamięci danych i jest on wyświetlany na ekranie w postaci kolumny 8x1. Po

zapisie bajtu automatycznie zwiększa się wskaźnik adresu kolumny lub wiersza w zależności od stanu

(Function Set, bit H). Jeżeli ponownie prześlemy bajt do pamięci danych, to ujawni się on w tym

wierszu (w tej kolumnie) z przesunięciem o jeden piksel w prawo (8 pikseli w dół). Jeżeli w trakcie

zapisu nastąpi koniec wiersza y=yi; x=101 to następuje przejście na następny wiersz y=yi+1; x=0.

Analogicznie dzieje się tak dla kolumn.

Schemat ideowy

Funkcje:

Wyświetlacz LCD:
- prezentuje informacje odnośnie aktualnego prądu ładowania oraz napięcia
- informacje o wypełnieniu PWM 0-100%
- konfiguracja max prądu oraz napięcia

Diody LED
- ograniczenie prądowe (czerwony)
- ograniczenie napięciowe (żółty)
- prąd oraz napięcie mniejsze od skonfigurowanego (zielony)