Absolute Beginner-AVR Steckbrettprojekte

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Als einfacher Anfang ist ein Steckbrett und ein USB Programmer erst mal ausreichend. Dazu ein Atmel Mega 88 und ein bisschen Hühnerfutter und los geht es.

Auf dem PC muss das AVR-Studio, WinAvr und ggf. Ponyprog zum Übertragen der Hex-Files installiert sein. Die Beispielprogramme sind in C geschrieben.
Die Programme können und sollen mit dem AVR Studio simuliert werden, um etwas Gefühl für die Abarbeitungszeit der Programme zu bekommen. (Es muss nicht immer ein 20 MHz Quarz sein).


LED einschalten

Siehe auch: AVR-GCC-Tutorial

Die Fuse Bits bleiben auf Auslieferungszustand.

Der AtMega88 wird aus einer 9V Block-Batterie und dem 7805 mit 5V Spannung versorgt. Eine LED wird nach GND geschaltet, diese leuchtet wenn der Portpin auf 1 oder High liegt. Die andere LED wird nach Vcc geschaltet, diese leuchtet wenn der Portpin auf 0 oder Low liegt.


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(Der Taster im Bild wird erst später gebraucht)

Im Programm wird im DDRD-Register festgelegt, dass alle Pins des Port D Ausgänge sind. Durch den unterschiedlichen Anschluss der LED muss der Port D0 auf 1 und der Port D2 auf 0 gesetzt werden, damit beide LED leuchten.

Download Software: C Programm Download Software: Hex-File

Aufgaben:
Hex-File in den Controller laden.
Das Programm im AVR Studio simulieren und die Zustände von Port D im Einzelschrittmodus (F10) betrachten.
C-Programm kompilieren und dann die neue Hex-Datei in den Controller laden.
C Programm so ändern, dass die LEDs an einem anderen Port angeschlossen werden.

Eingang abfragen

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In der Initialisierung wird mit dem DDRD festgelegt, dass Port D0 bis 3 Ausgänge und D4 bis 7 Eingänge sind. Der interne Pull Up Widerstand Port D7 wird eingeschaltet.

Der Taster ist an Pin D7 angeschlossen. Der Taster schaltet nach Masse, daher ist der Pin D7 bei unbetätigtem Taster durch den internen Pull Up Widerstand (nach Vcc) auf High.


Download Software: C Programm Download Software: Hex-File


Aufgaben:
Hex-File in Controller laden.
Das Programm im AVR Studio simulieren und die Abarbeitungszeit für das Hauptprogramm ermitteln.
C-Programm kompilieren und dann den neuen Hex-File in den Controller laden.

LED blinken lassen

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Die Fuse Bits bleiben auf Auslieferungszustand. Dadurch läuft der Controller auf 1Mhz internen Takt. Genutzt wird der Timer 1 . Der Takt-Vorteiler (pre-scaler ) wird auf 1024 eingestellt.

Zeit = 1 / (1.000.000/(1024*488)) = 0,4997sec.

Das heißt: die Timerinterrupt-Routine 1 wird alle 0,5 Sekunden aufgerufen, die LED blinken mit 1Hz.

Download Software: C Programm Download Software: Hex-File

Download Software: C Programm mit Timer 0 und 1


Aufgaben:
Hex-File in Controller laden.
Das Programm im AVR Studio simulieren und die Zeitabstände in der die Interruptroutine Timer 1 aufgerufen wird überprüfen, dann die Abarbeitungszeit für diese Routine ermitteln.
Sich über die Vorgänge klar werden, wie ein Timer funktioniert (FAQ#Timer).
C-Programm kompilieren und dann den neuen Hex-File in den Controller laden.
C Programm so ändern, dass andere Blinkzeiten entstehen.
CLK/8 Fuse ändern, sodass der Controller 8-mal schneller läuft und die LED schnell blinken.
Timer 0 konfigurieren und die LED an Port D0 mit ca. 4 Hz blinken lassen. Dazu das Programm um eine Variable blinkmerker2 erweitern und damit den Port D0 im Hauptprogramm steuern

LCD ansteuern

Man mag sich fragen, warum die Ansteuerung eines LCD so weit am Anfang kommt. Ich halte die Vorteile für eine einfache Fehlersuche für recht groß. Oft sagt man nach ein paar Stunden Fehlersuche: „kaum macht man es richtig, schon funktioniert es“. Einfach ein paar Variablen im Display anzeigen lassen und schon gibt es ein Ahhaaa.

Absolute Beginner LCD 01.pngAbsolute Beginner 04 LCD.JPG

Da man ein LCD häufig braucht und die benötigten Programmblöcke immer gleich sind, werden sie sinnvoller Weise in separate Programme ausgelagert. Die Bibliothek ist dann einmal getestet und kann wieder verwendet werden. In diesem Fall sind es die: lcd-routines.h und lcd-routines.c.

Das LCD wird im 4Bit Modus betrieben. Es kommt das Programm und der Anschluss hier aus dem Forum unter AVR-GCC-Tutorial/LCD-Ansteuerung zum Einsatz.


Download Software: Programm als ZIP


Aufgaben:
Das Programm im AVR Studio simulieren und die Abarbeitungszeit für das Hauptprogramm ermitteln.
Das LCD an PortB anschließen und das Programm entsprechend ändern.

Taster abfragen

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Um für Programmerweiterungen Ports frei zu bekommen wird das LCD nun auf Port B angeschlossen. In der Datei lcd-routines.h werden die entsprechenden Änderungen vorgenommen.
Wenn man ein LCD im Einsatz hat, sind schon 6 Pin´s „verbraucht“. Da die vier Leitungen für die Datenbits des LCD nur dann das LCD interessieren, wenn auch die RW (Read/Write) oder E (Enable) Leitung geschaltet wird, werden diese vier Pin´s doppelt belegt und mittels eines weiten Pins abfragt. Hierzu werden die vier Taster mit 470Ω Widerständen mit den Datenleitungen verbunden. Durch die Widerstände werden Kurzschlüsse verhindert, falls die Taster betätigt werden, wenn gerade auf das LCD geschrieben wird.
Der PinX.6 (in diesem Fall PinB.6) ist als Eingang definiert und der zugehörige interne Pull-Up Widerstand ist aktiviert. Nun werden die vier Datenleitungen der Reihe nach auf Low gesetzt und geschaut, ob sich der PinX.6 ändert. Dies geschieht, wenn ein betätigter Taster eine Verbindung von der jeweiligen Datenleitung nach PinX.6 geschaltet hat.


Download Software: Programm als ZIP

Analogeingang einlesen

Es kommt das Programm und der Anschluss hier aus dem Forum unter AVR-GCC-Tutorial#ADC_.28Analog_Digital_Converter.29 zum Einsatz.

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Das LCD ist jetzt am PortB angeschlossen.
Zwischen Vcc und Gnd liegt ein Poti als Spannungsteiler. Der Mittelabgriff liegt am Analogeingang 1 (PortC0)


Download Software: Programm als ZIP


Aufgaben:
zweiten Analogwert ebenfalls auf dem LCD anzeigen.


PWM Pulsweitenmodulation

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Einlesen des Analogengangs 0 (PinC0). Ausgabe des Analogwertes auf dem LCD. Erzeugung eines PWM Signals auf dem PortD6 mit Timer0.
Der Wert des Analogeingangs wird durch 4 geteilt und als Sollwert für die PWM genutzt. Durch das LED fading ist der Helligkeitsanstieg an der LED nicht linear.

Durch den Timer Vor-Teiler von 256 (TCCR0B =(1<<CS02);) ist die PWM Frequenz sehr niedrig, sodass man mit dem Auge ein Flackern an der LED erkennen kann.

fOCnxPWM=( fclk_I/O)/(Pre-Teiler * 256)
fOCnxPWM= 1.000.000Hz/(256*256)=15,26Hz


Download Software: Programm als ZIP


Aufgaben:
Hex-File in Controller laden.
Eine Simulation der PWM ist mit meinem AVR Studio nicht gelungen siehe AVR-Studio_Bugs
C-Programm kompilieren und dann den neuen Hex-File in den Controller laden.
Im Programm den Pre-Teiler heruntersetzen (TCCR0B =(1<<CS01|1<<CS00);), sodass das Flacken verschwindet. (fOCnxPWM =122,1Hz)

Interrupt