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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Fehler vermeidung (Beschaltung) - AVRs, Pegelwandler + DOGL-LCD


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Autor: Arne B. (karnortc85)
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Guten Abend,

ich habe im Bezug auf den 1. Teil vom Betreff eine kleine Bitte:

Bitte schaut mal über die Schaltpläne und teilt mir mit wenn ich da 
Schaltungs-Technische "Denkfehler" in den Schaltplänen haben sollte.

Zu meiner etwas merkwürdigen Beschaltung habe ich allerdings auch etwas 
zu erläutern, ehe es los geht:

Natürlich wird immer nur in einem der beiden Sockel für die 
Mikrocontroller zur zeit ein Mikrocontroller stecken.
(Die Alten Typen dienen Hauptsächlich als Platzhalter und um mich zu 
erst mit alten Typen wie ATmega8 und Atmega16 warm zu machen, ehe ich an 
die Neueren Typen gehe: Basis-Features zu erst, um den Überblick nicht 
sofort zu verlieren, sondern auf die Basis-Features aufbauend die 
neueren Features später hinzu zu erlernen.)
Die eingebaute SPI-Schnittstelle wird bei Beiden Gehäusen verwendet, 
zzgl. PD1 für das Einschalten der Versorgungsspannung vom LCD, PD2 für 
den Reset des selben, dann kommen noch PD3 für ChipSelect und PD4 für A0 
ins Vertrauen, alle 6 benötigten Verbindungen wie sollte es auch anders 
sein über den 74HC4050 zum LCD geführt.

Die Widerstandsnetzwerke habe ich zwar eingezeichnet, sie sollen jedoch 
zu nächst weg bleiben, da sie - dank Buchsenleisten - ggf. (im 
ausgeschalteten Zustand versteht sich) nach einander hinzu gesteckt 
werden. Ein paar Jumper die die Leitungen unterbrechen sind 
hauptsächlich da zu da um Strommessungen mit dem Multimeter zu 
ermöglichen.

Der Schaltplan ist leider in mehrere Blätter aufgeteilt, ging leider 
nicht anders, sorry dass ich es als *.zip angehängt habe - leider habe 
ich erst zu spät die Schaltfläche >>Weitere Datei anhängen<< gesehen - 
die zip habe ich nicht mehr weg bekommen. (An die Admins bzw. 
Moderatoren: kann die zip irgendwie wieder entfernt werden?)

Es würde für mich mit meinen geringeren Einkommen schlicht nicht zu 
finanzieren sein, müsste ich bei Leiterplatten aus Entwurfsfehlern 
lernen. Daher kann ich mir bei Leiterplatten-Bestellungen keinen Fehler 
leisten.
Ich habe schon Monate mit Fehlersuche am Steckbrett verbracht, daher ist 
es wahrscheinlich dem Einen oder Anderen durch meine Wortwahl schon 
aufgefallen, ich habe langsam mit ein wenig Frust zu kämpfen.

Liebe Grüße,

karnortc85.

Autor: Stefanus F. (Firma: Äppel) (stefanus)
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> Es würde für mich mit meinen geringeren Einkommen schlicht nicht zu
> finanzieren sein, müsste ich bei Leiterplatten aus Entwurfsfehlern
> lernen.

Und jetzt sollen wir Dir beim Geldsparen helfen...

Was du da gezeichnet hast, ist ein Suchbild ohne Zusammenhänge. Das 
schaue ich mir nicht weiter an.

Denke mal über Abblock-Kondensatoren nach.

Und wenn wir eine PLATINE bewerten sollen, dann solltest du den Plan der 
PLATINE auch zeigen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Arne B. schrieb:
> Ich habe schon Monate mit Fehlersuche am Steckbrett verbracht

Das nehme ich dir nicht ab. Dann hättest du nämlich Fehler wie die 
direkte Verbindung von AREF zu VCC, die völlig fehlenden 
Abblockkondensatoren und ferner die fehlende Induktivität an AVCC nicht 
gemacht.
Schau dir doch mal hier das Mega8 Tutorial an:
https://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial

Da wird genau das alte Mega8 Schlachtschiff benutzt - zum Glück 
pinkompatibel mit Mega 48-328.

Autor: Arne B. (karnortc85)
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Hallo Leute,

zu der Tatsache das ich bereits nach ca. 3/4 Jahr vergeblich mit 
Grafik-LCDs experimentieren an einem Mega16, vergessen hatte wie man das 
Hardware-Mäßige SetUp für ADCs beschalten muss, kann ich nur sagen:
Okay mein Fehler, hätte mir nicht passieren dürfen.

Das mit dem Fehler mit den Abblockkondensatoren ebenso.
Bei beiden ist mir eben Aufgefallen dass ich es mir bis eben mit 
einzugestehen vermochte, offenbar habe ich mich wegen des sich auf das 
Grafik-LCD festbeißens etwas mehr als nur den Verstand verloren.

Da gebe ich zu das war nicht gut.

Bezüglich der Aufmachung der Schaltpläne, musste ich erst etwas 
Experimentieren ehe ich heraus fand wie ich grössere Schaltpläne in noch 
erkennbarer Auflösung als png erhalten kann um sie zu posten: aus gschem 
heraus drucken und als png wieder einscannen. Ärgerlich wegen des 
Aufwands und der Bildgröße aber EAGLE habe ich nicht zur Verfügung, 
Target unter GNU/Linux wäre mir neu usw.

Ich hänge die neuen pngs mal an, da sind dann auch mehr Stromlauflinien 
eingezeichent, deren Mangel ja ein Kritikpunkt an den ersten 
Schaltplänen war, ganz ohne Schaltplan übergreifende Netznamen und das 
Weglassen im Sinn gehabter Steckerleisten für Oszilloskop Messungen ging 
das dann doch nicht.

Der 3. Schaltplan mit den Festspannungsreglern ist dabei gleich 
geblieben.

Gruß Arne B.

Autor: Karl M. (Gast)
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Arne B.,

warum sind bei AVcc verbunden ? Das macht so keinen Sinn.

Autor: Falk B. (falk)
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@Arne B. (karnortc85)

>Bezüglich der Aufmachung der Schaltpläne, musste ich erst etwas
>Experimentieren ehe ich heraus fand wie ich grössere Schaltpläne in noch
>erkennbarer Auflösung als png erhalten kann um sie zu posten:

Druck sie lieber als PDF, das ist deutlich besser, siehe 
Bildformate.

>aus gschem
>heraus drucken und als png wieder einscannen.

Bitte? Willst du uns veralbern?

>Ich hänge die neuen pngs mal an, da sind dann auch mehr Stromlauflinien

AUA! Er hat sie tatsächlich ausgedruckt und wieder gescannt! NEIN!

Gerade du als Anfänger solltest dich auf EINEN uC beschränken. Der 
reicht locker aus. Mit 2 auf deinem Board kommt nur Unsinn rein.

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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Er möchte die uCs wahlweise einsetzen, nicht gleichzeitig.

Autor: Arne B. (karnortc85)
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Hallo Leute,

Christian S. schrieb:
> Er möchte die uCs wahlweise einsetzen, nicht gleichzeitig.

Genau das ist mit dem wahlweise ist der Fall!

Siehe Eröffnungs-Post.

Das mit den PDFs habe ich mal ausprobiert, dass das geht war mir nicht 
ganz klar aber nun gut. Jetzt ist es mir zumindest bewusst.

Nun ich habe die PDFs jedoch nicht angehängt, da ich schon etliche 
Versionen der Schaltpläne hochgeladen habe und nicht zu viel "zu müllen" 
wollte.

Da von ab: Über das Layout wollte ich erst reden wenn die Schaltpläne 
Fehlerfrei sind, da diese die Grundlage darstellen würden.
Im übrigen sollte ich mal besser erwähnen, dass ich mit den LCDs der 
DOGL-Serie in Verbindung mit den 74HC4050 etwas immer wieder 
festgestellt habe was mich mittlerweile an mir selber zweifeln lässt:
Obwohl ich 5 Volt am Eingang des Pegelwandlers hatte und die als dessen 
Versorgungs-Spannung angelegten 3,3 Volt am Ausgang und deswegen auch an 
den LCD Pins für die Versorgungs-Spannung an lagen habe ich mit meinem 
Multimeter nur 5-10 µA messen können.
Hätten es nicht die im Datenblatt erwähnten 320 µA sein müssen?

Oder sehe ich da etwas falsch? - Das Display hat jedenfalls NICHTS 
angezeigt, keinen Pixel.

Wenn ich den Innenwiderstand errechnete und statt des LCDs eine 
entsprechende Ansammlung in Reihe geschalteter Widerstände hinter den 
Pegelwandler schaltete flossen 320µA.

Liebe Grüße Arne B.

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Arne B. schrieb:
> Wenn ich den Innenwiderstand errechnete und statt des LCDs eine
> entsprechende Ansammlung in Reihe geschalteter Widerstände hinter den
> Pegelwandler schaltete flossen 320µA.

Welchen Innenwiderstand? Der typische Eingangsstrom ist beim ST7565 
Displaycontroller etwa 1µA pro Eingang, solange man mit der Spannung an 
den Dateneingängen nicht höher als VCC des Display geht. Das sind 
hochohmige CMOS Eingänge, zumindest beim DOGM128.
Wenn du hingegen das Display mit 3,3V speist, aber 5V über 
Vorwiderstände auf die Dateneingänge gibst, fliesst ein beträchtlicher 
Strom über die Eingangsklemmdioden ab.

Autor: Arne B. (karnortc85)
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Nun mal angenommen die Dateneingänge bekommen (da zwischen z.B. ATmega16 
und Dateneingängen der Pegelwandler sitzt) auch 3,3 Volt.

Dabei ist mir eben beim vergleichen der Datenblätter vom EA DOGL128-6 
und EA DOGM 128X-6 etwas "Merkwürdiges" wieder ins Auge gesprungen:
    Jeweils auf der ersten Seite (ebenso groß geschrieben abgetippt wie 
es da steht, um nichts zu verfälschen):
        EA DOGL128: POWER SUPPLY: SINGLE SUPPLY 3,0V TO 3,3V (TYPICALLY 
320µA)
        EA DOGM128: POWER SUPPLY: SINGLE SUPPLY 3,0V TO 3,3V (TYPICALLY 
270µA)

Das scheint mich Irritiert zu haben (widersprüchliche Angaben Displays 
vs. st7565r ?!?).

im Datenblatt des st7565r auf Seite 22 unten etwas von I/O PIN ITO 
Resister Limitation
darunter eine Tabelle mit Ohm-Werten.

Wenn ich mal wüsste wofür ITO steht- könnte ich damit evtl. besser klar 
kommen.

Die gemessenen 5-10µA waren tatsächlich weiter hinten im Datenblatt des 
st7565r (S. 58 mitte) zu finden, was mir sagt, dass ich die Tatsachen 
vor lauter Definitionen und überfliegen nicht gefunden habe.
Z.B. die Unterschiedlichen MPU-Serien (6800 und 8080), an und für sich 
müsste mir all das schon peinlich genug sein, befürchte aber dass das 
dicke Ende da noch kommt, ehe ich mal wieder erkenne was wesentlich ist.

Da die Schaltung eben bei einer Platine später nicht mehr so leicht zu 
ändern ist, ist mir wichtig dass ich da keine Verdrahtungs-Fehler mehr 
drin habe wenn ich die Platine fertigen lasse.
Die Firmware auf den Mikrocontrollern wäre einfacher zu ersetzen (neu 
Flashen).

Liebe Grüße, Arne B.

Autor: Boris O. (bohnsorg) Benutzerseite
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Die Spannungsversorgung (7805 und LM1117) kommt mir etwas altmodisch 
vor. Es gibt bessere LDO-Regler, selbst bei Reichelt, soetwas wie dem 
MCP1703 von Microchip Technologies. Und weil du im Bereich <10mA 
arbeitest sind 1,2V Drop Out schon happig. Die Elektrolyts machen ohne 
Platinenlayout nicht wirklich Sinn, da etwa C11 und C12 elektrisch 
parallel geschaltet sind. Ein 100nF gepolten Kondensator würde ich nicht 
mit einem 10µF ebenso gepolten nebeneinander anbringen, das wird zu 
groß. Ein paar Keramikkondensatoren, gerade <=1µF genügen vollauf (vgl. 
Datenblatt, load regulation/ minimum capacity).

Die beiden µCs würde ich über Adapterplatinen anbinden. Das vereinfacht 
das Routing immens. Ansonsten gibt es ja so Verschachtelungstricks der 
Gehäuse, bspw. den einen im DIP und den anderen versetzt dazu im SOIC 
oder innendrin im quadratischen Minigehäuse. Vielleicht soll auch mal 
Tiny aufgesteckt werden oder ein 32bit-Prozessor oder ein 
Konkurrenzprodukt.

Die von anderen angesprochene Verbindung von AVCC mit Induktivität 
zwecks Unterdrückung von Störgrößen halte ich für einen Platzhalter. In 
deinem Schaltplan hat die Leitung ja nur verbindenden Charakter und auf 
der Platine hingegen realweltlichen. Eine offene Leitung ohne bestückten 
zweiten µC mit der Induktivität »irgendwo« ist eine ziemlich gute 
Antenne für alles mögliche. Ich erinnere mich auch dunkel an AGND, 
abhängig vom Gehäuse und da muss auch ordentlich geführt werden. 
Allerdings ist das nur relevant, wenn du die Analogspannung auch 
wirklich nutzt. Für etwas Grafik auf einem Display ist das ziemlich 
irrelevant.

Autor: Arne B. (karnortc85)
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Hallo Leute,

nach ein Paar Tagen in denen ich z.T. nicht klar denken konnte und 
einigen hin und her überlegen, habe ich noch mal ein Paar Fragen:

Ich habe mich davon überzeugen lassen ein Paar MCP1703 (einen in der 5 
Volt und einen in der 3,3 Volt Ausführung) als Ersatz für die alten 
Linear-Regler (7805 und LM1117) verwenden zu wollen.
Da komme ich schon zu meiner 1. Frage:

Habe ich das richtig verstanden, dass wenn man beide nah neben einander 
platzieren will, man zwischen beiden nur einen 1µF Keramikkondensator 
gegen Masse bräuchte?

Da ich mich für welche im SOT-223 Gehäuse entschieden habe, derartige 
aber noch nie verlötet habe, kommt mir auch schon eine 2. Frage:

Kann man die Dinger auch mit einem "normalen" Feinlötkolben löten, oder 
braucht man dafür unbedingt eine Heissluft-Lötstation inkl. Stencil und 
Lötpaste (hoffentlich nicht)?

Die Stencil Variante, würde bei Eurocircuits ja zusätzlich kosten und 
die LDO-Regler sind die einzigen SMDs, die ich derzeit eingeplant habe. 
So viel dazu.

Das mit den Adapterplatinen erscheint mir als gute Idee. Im derzeitigen 
Planungs-Stadium habe ich dafür 2 Stiftleisten vorgesehen und einen 
6-Poligen DIP-Schalter um das Display von Programmier-Vorgängen der 
Mikrocontroller trennen zu können. Dabei bin ich mir jedoch nicht 
wirklich sicher, ob aufbauten auf Streifenraster-Platinen Resten (ja ich 
habe bei mir noch welche gefunden), nicht eine teilweise Antennenwirkung 
entfalten können.
Da würden jedoch neben jeweils einem Stützkondensator, je einem 
Mikrocontroller, und der Analog-Aussenbeschaltung auch ein Paar 
Stiftleisten zum Herausführen Platz finden.

Auf der in Planung befindlichen Platine, würde weiterhin die 
ISP-Schnittstelle vorhanden  sein, aber auch ein Paar Jumper und 
Stiftleisten für den Fall, dass ich etwas mittels Oszilloskop oder 
Multimeter messen muss/will. Das Display per Buchsenleisten und der 
Pegelwandler natürlich auch.

Bezüglich der Schaltpläne: Mit Zugeschnitten meine ich dass ich nach dem 
PNG-Export die Grossen Ränder weggeschnitten habe, nur um keine 
Irritationen aufkommen zu lassen.

An Mikrocontroller die maximal 3.3 Volt vertragen, habe ich wie mir 
gerade in den Kopf kommt derzeit noch nicht gedacht. Da ich aber noch 
nicht bestellt habe, könnte ich das derzeit jedoch noch einplanen, wie 
denkt ihr darüber?

: Bearbeitet durch User
Autor: Arne B. (karnortc85)
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Okay nach etwa einer Woche warten, noch keine Antwort.

So langsam begreife ich, dass ich mit einem Teilthema im falschem 
Board/Unterforum gelandet sein könnte (Versorgung mit Logik-Spannung 
scheint doch eher bei Analoge Elektronik und Schaltungstechnik hin zu 
gehören).

Ein dezenter Hinweis nach dem Motto: "Da wende dich doch bitte eher an 
das Entsprechende Board hier im Forum ... ", hätte diese Erkenntnis 
offensichtlich doch sehr beschleunigt aber jetzt komme ich ja so langsam 
von selber drauf.

Der Andere Teil hingegen der mich interessieren würde, scheint unter den 
Tisch gefallen zu sein:
Ob die Beschaltung mit dem Pegelwandler und dem LCD  Hardwaremäßig so 
richtig ist oder ich da etwas Wichtiges weiterhin übersehe.

Für den Fall dass Infos fehlen: So bald mir mitgeteilt wird was fehlt 
reiche ich es selbstverständlich nach, kein Thema.

Was die Frage ob es besser sein könnte auch an mit 3,3 Volt betriebene 
Mikrocontroller gleich mit zu denken anbelangt: Ich bin mir da immer 
noch nicht ganz im Klaren, ob es sich empfiehlt oder nicht. Sich später 
darüber selbst in den Hintern beissen zu wollen, ist ja bekanntlich 
nicht zielführend, von daher ... .

Liebe Grüße,
Arne B.

Autor: S. R. (svenska)
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Ich bastle ja meist entweder auf dem Steckbrett oder mit Kupferlackdraht 
auf Lochraster. Da kann man Fehler auch nachträglich beheben...

Da ich weder mit MCPs noch mit DOGMs gearbeitet habe, kann ich dir 
konkret auch nicht helfen. Dafür finde ich in deinem Konzept zwei 
grundlegende Dinge schlecht.

Der Ansatz "Universalplatine für mehrere Controller" ist Verschwendung 
von Platinenfläche und Geld. Fange mit einem an und arbeite damit.

Der Ansatz "mit alten Controllern anfangen und dann hocharbeiten" ist 
zumindest innerhalb der AVR-Familie Verschwendung von Gehirnwindungen. 
Mit den Dinosauriern wird nichts neues mehr entwickelt, und die 
moderneren Controller sind einfach flexibler einsetzbar. Du musst die 
Grenzen der alten Technik nicht lernen, denn du musst sie nicht 
berücksichtigen.

Mein Tipp: Kaufe dir einfach einen billigen Arduino-Klon und lasse dir 
eine Adapterplatine für das Display machen. Dann weißt du immerhin, dass 
die Hardware funktioniert. Eine eigene Platine machen kannst du später 
immernoch.

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