SLIDE KIT thuc hanh AVR

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MẠCH KIT PHÁT TRIỂN THỰC
HÀNH HỌ VI ĐIỀU KHIỂN AVR
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:
SINH VIÊN THỰC HIỆN :
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
•
Kỹ thuật vi điều khiển đang trở nên quen thuộc trong các ngành kỹ
thuật điện tử. Vì vậy việc tìm hiểu, khảo sát vi điều khiển là điều mà
các sinh viên chuyên ngành điện tử phải hết sức cần thiết với mỗi sinh
viên.
•
Từ nhu cầu này chúng em đã đi đến quyết định Thiết kế mạch KIT
thực hành các dòng vi điều khiển AVR với đầy đủ các thành phần cơ
bản của hệ vi điều khiển và các ngoại vi nhằm đáp ứng nhu cầu ham
muốn học hỏi của bản thân và giúp cho các bạn sinh viên dễ tiếp cận
và tìm hiểu sâu hơn về vi điều khiển.
NỘI DUNG CHÍNH
•
Giới thiệu vi điều khiển
•
Thiết kế phần cứng
•
Một số bài thực hành cơ bản
•
Kết luận và hướng phát triển
TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN
•
Vi điều khiển là mạch tích hợp trên một chip có thể

lập trình được, thường được sử dụng để điều khiển
các thiết bị điện tử theo các tập lệnh của người lập
trình và dùng trong các hệ thống nhúng
GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN AVR
•
AVR là các vi điều khiển 8 bit RISC có cấu trúc Harvard được phát triển bởi Atmel năm 1996.
AVR là một trong những họ vi điều khiển đầu tiên dùng bộ nhớ flash tích hợp trên chip để chứa
chương trình.
•
AVR thông thường được chia thành 4 dòng:
•
tinyAVRs
•
megaAVRs
•
XmegaAVRs
•
Application specific AVRs
•
Một số loại thông dụng
•
AT90S4434, AT90C8534
•
ATtiny10, ATtiny28
•
ATmega8/8515/8535
•
ATmega16, ATmega32
•
ATmega64/128/2560/2561

•
AT86RF401
ĐẶC ĐIỂM CỦA ATMEGA32
•
Là vi điều khiển 8 bit của atmel
•
Bộ nhớ flash 32KB có thể ghi xóa 10.000 lần
•
Đóng vỏ 44 chân (hoặc 40 chân), trong dó có 32 chân vào/ra dữ liệu chia làm 4 PORT A,B,C,D
•
Hỗ trợ thạch anh ngoài đến 16MHz
•
Có 8 kênh ADC
•
Giao tiếp SPI, I2C
•
1 bộ so sánh analog, 4 kênh PWM
•
2 bộ định thời đếm 8 bit, 1 bộ 16 bit
•
1 bộ định thời watchdog
•
1 bộ truyền nhận UART
•
Có thể lập trình bằng ASM hoặc C
MỘT SỐ DÒNG KHÁC
•
8051
•
PIC

THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
•
Phân tích yêu cầu thiết kế
•
Có đầy đủ các khối cơ bản trên mạch
•
Mạch chạy ổn định
•
Nhỏ gọn, dễ di chuyển
•
Có thể phát triển sau này
SƠ ĐỒ KHỐI
SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ
Q 1
c 8 2 8
Q 2
c 8 2 8
Q 3
c 8 2 8
Q 4
c 8 2 8
L D 0 L D 1 L D 2 L D 3
P W _ 7 S E G
L 0 L 1 L 2 L 3
U 1
l e d 7 t h a n h
L 1
1 2
L 2
9

L 3
8
L 4
6
a
1 1
b
7
c
4
d
2
e
1
f
1 0
g
5
d p
3
J 1 0 9
J U M P E R
1 2
L O A
L E D 3
L E D 4
L E D 5
L E D 6
L E D 7
L E D 2

L E D 1
L E D 0
L 0 L 1 L 2 L 3
J 1 1 0
J U M P E R
1 2
R E L A Y
J 1 0 3
C O N 6
1
2
3
4
5
6
U 2
T R O B A N G
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7

7
8
8
D 4 0 1
D I O D E
Q 4 0 1
M O S F E T _ G D S
L S 4 0 1
R E L A Y S P D T
3
5
4
1
2
U 3
T R O B A N G
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7

8
8
R 4 0 2
1 k
R 4 0 3
3 3 0
U 4
T R O B A N G
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
D 4 0 2
L E D
R 4 0 1
3 3 0
J 1 1 1
C O N 8

1
2
3
4
5
6
7
8
P C 0
P C 1
P C 2
P C 3
P C 4
P C 5
P C 6
P C 7
L D 0
L D 1
L D 2
L D 3L Q 3
L Q 2
L Q 1
L Q 0
S W 3
S W D I P - 2
D K L E D 0
D K L E D 1
D K L E D 2
D K L E D 3
D K L E D 4

D K L E D 5
D K L E D 6
D K L E D 7
V C C
J 1 0 4
C O N 3
1
2
3
C 8
1 0 0 0 u
L 1 3
1 0 0 m H
D 1 4
F R 2 0 7
C 1 6
1 0 0 0 u
C 1 8
1 0 4
5 V
U 1 5
L M 2 5 7 6 - 5
V I N
1
O U T
2
F B
4
O N / O F F
5

D 1
L E D
C 9
1 0 4
D 2
L E D
5 V
V i n
D 3
L E D
M O S I A U X
S C K P G C
M I S O P G D
D 4
L E D
P W _ U S B
R E S E T M C L R
J 9 9
C O N 3
1
2
3
D 5
L E D
D 6
L E D
V C C
NGUON
D 7
L E D

D 8
L E D
D 4 5
L E D
R 4 6
1 k
F 2
F U S E
L E D 0 L E D 1 L E D 2
J 2 1
c h a n n a p I S P
1 09
87
65
43
21
L E D 3 L E D 4 L E D 5 L E D 6 L E D 7
M I S O
S C K
R E S E T
M O S I
C 4
1 n
Y 2 1
8 M
C 2 1
2 2 p F
X T A L 1
X T A L 2
C 2 2

2 2 p F
D 4 0 4
L E D
L 1 4
1 0 0 m H
D 1 5
F R 2 0 7
C 1 7
1 0 0 0 u
3 . 3 V
V C C
C 1 9
1 0 4
U 1 6
L M 2 5 7 6 - 5
V I N
1
O U T
2
F B
4
O N / O F F
5
3 . 3 V
V i n
D 4 7
L E D
R 4 7
1 k
D 4 0 3D I O D E

D 4 8
D I O D E
P W _ 7 S E G
J 1 0 0
5 V
1 2
3 4
5 6
7 8
9 1 0
U 1 9
P W X A N H
N C
1
C O N
2
C O M
3
C O M
4
C O N
5
N C
6
V C C
J 1 0 1
3 . 3 V
1 2
3 4
5 6

7 8
9 1 0
3 . 3 V
V C C
J 1 1 2
C O N 3
1
2
3
C 2 3
1 n
V C C
P W _ U S B
J 1 0 5
C O N 1
1
S W 5
S W 1
J 1 0 6
C O N 1
1
S W 6
S W 5
J 1 0 7
C O N 1
1
S W 7
S W 9
J 1 0 8
C O N 1

1
S W 8
S W 1 3
S W 9
S W 2
S W 1 0
S W 6
S W 1 1
S W 1 0
S W 1 2
S W 1 4
S W 1 3
S W 3
S W 1 4
S W 7
S W 1 5
S W 1 1
S W 1 6
S W 1 5
S W 1 7
S W 4
S W 1 8
S W 8
S W 1 9
S W 1 2
S W 2 0
S W 1 6
p h i m _ b a m _ c o t _ 1
p h i m _ b a m _ c o t _ 2
p h i m _ b a m _ c o t _ 3

p h i m _ b a m _ c o t _ 4
p h i m _ b a m _ h a n g _ 1
p h i m _ b a m _ h a n g _ 2
p h i m _ b a m _ h a n g _ 3
S W 2 1
S W _ P H I M
L C D 1
1 6 x 2
G N D
1
V C C
2
V - C o n s t
3
R S
4
R / W
5
E
6
D B 0
7
D B 1
8
D B 2
9
D B 3
1 0
D B 4
1 1

D B 5
1 2
D B 6
1 3
D B 7
1 4
A
1 5
K
1 6
1 0 k
R 4
R 2
3 3 0
V C C
V C C
R W
R S
E
D K L E D 4
D K L E D 5
D K L E D 6
D K L E D 7
p h i m _ b a m _ h a n g _ 4
D K L E D 0
D K L E D 1
D K L E D 2
D K L E D 3
U 7
D O T _ M A T R I X _ L E D 8 x 8

C o t 1
1 3
C o t 2
3
C o t 3
4
C o t 4
1 0
C o t 5
6
C o t 6
1 1
C o t 7
1 5
C o l 8
1 6
H a n g 1
5
H a n g 2
2
H a n g 3
7
H a n g 4
1
H a n g 5
1 2
H a n g 6
8
H a n g 7
1 4

H a n g 8
9
U 5
L C D 1 2 8 X 6 4
G N D
1
V C C
2
V O
3
R S
4
R W
5
E N
6
D 0
7
D 1
8
D 2
9
D 3
1 0
D 4
1 1
D 5
1 2
D 6
1 3

D 7
1 4
C S 1
1 5
C S 2
1 6
R S T
1 7
V E E
1 8
L E D +
1 9
L E D -
2 0
G N D
V C C
R S
R W
E
D K L E D 0
D K L E D 1
D K L E D 2
D K L E D 3
D K L E D 4
D K L E D 5
D K L E D 7
D K L E D 6
L C D _ C S 1
L C D _ C S 2
V C C

G N D
R 1
3 3 0
C o t 1
C o t 2
C o t 3
V C C
U 1 7
D S 1 3 0 7
G N D
4
S Q W / O U T
7
S D A
5
X 1
1
X 2
2
S C L
6
V B A T
3
V C C
8
C o t 4
C o t 5
C o t 6
C o t 7
C o t 8

L E D 7
L E D 6
L E D 5
L E D 4
L E D 3
L E D 2
L E D 1
L E D 0
R 4 8
1 0 k
R 4 9
1 0 k
R 5 0
4 7 0 k
R 3
1 0 k
V C C
Q 5
C 8 2 8
Q 6
C 8 2 8
Q 7
C 8 2 8
Q 8
C 8 2 8
V C C
Q 9
C 8 2 8
Q 1 0
C 8 2 8

V C C
Q 1 1
C 8 2 8
Q 1 2
C 8 2 8
V C C V C C V C C V C C
Q u e t _ C o t _ 5
Q u e t _ C o t _ 1
C o t 5 C o t 1
C o t 2C o t 6
Q u e t _ C o t _ 6 Q u e t _ C o t _ 7
C o t 7
C o t 8
Q u e t _ C o t _ 8
Q u e t _ C o t _ 4Q u e t _ C o t _ 3Q u e t _ C o t _ 2
C o t 3
C o t 4
Y 1
3 2 . 7 6 8 k h z
B T 1
3 V
R 4
1 k
R 5
1 k
R E S E T
S C K D K L E D 7
U 2 1
D E C H I P K I T
V C C

1
V C C
2
3 . 3 V
3
3 . 3 V
4
1 . 8 V
5
1 . 8 V
6
G N D
7
G N D
8
I O
5 1
I O
5 2
I O
5 3
I O
5 4
I O
5 5
I O
5 6
I O
5 7
I O

5 8
I O
5 9
I O
6 0
I O
6 1
I O
6 2
I O
6 3
I O
6 4
I O
6 5
I O
6 6
I O
6 7
I O
6 8
I O
6 9
I O
7 0
I O
7 1
I O
7 2
I O

7 3
I O
7 4
I O
7 5
I O
7 6
I O
7 7
I O
7 8
I O
7 9
I O
8 0
I O
8 1
I O
8 2
I O
8 3
I O
8 4
I O
8 5
I O
8 6
I O
8 7
I O

8 8
I O
8 9
I O
9 0
I O
9 1
I O
9 2
I O
9 3
I O
9 4
I O
9 5
I O
9 6
I O
9 7
I O
9 8
I O
9 9
R E S E T
1 0 0
I O
2 1
I O
2 2
I O

2 3
I O
2 4
I O
2 5
I O
2 6
I O
2 7
I O
2 8
I O
2 9
I O
3 0
I O
3 1
I O
3 2
I O
3 3
I O
3 4
I O
3 5
I O
3 6
I O
3 7
I O

3 8
I O
3 9
I O
4 0
I O
4 1
I O
4 2
I O
4 3
I O
4 4
I O
4 5
I O
4 6
I O
4 7
I O
4 8
I O
4 9
I O
5 0
X T A L 1
9
X T A L 2
1 0
A R E F

1 1
A R E F
1 2
I O
1 3
I O
1 4
I O
1 5
I O
1 6
I O
1 7
I O
1 8
I O
1 9
I O
2 0
R 6
1 k
M I S O D K L E D 6
M O S I D K L E D 5
R 7
1 K
P B 4 D K L E D 4
P B 3 D K L E D 3
P B 2 D K L E D 2
R 8
1 K

P B 1 D K L E D 1
P B 0 D K L E D 0
P A 0 L Q 7A D C 0
R 9
1 K
P A 1 L Q 6L O A
P A 2 L Q 5R E L A Y
R 1 0
1 K
P A 3 L Q 4R S
P A 4 L Q 3R W
L Q 2E
R 1 1
1 K
L Q 1L C D _ C S 1
L Q 0L C D _ C S 2
P C 7 p h i m _ b a m _ h a n g _ 4
P C 6 p h i m _ b a m _ h a n g _ 3
P C 5 p h i m _ b a m _ h a n g _ 2
Q u e t _ C o t _ 8
Q u e t _ C o t _ 7
Q u e t _ C o t _ 6
P C 4 p h i m _ b a m _ h a n g _ 1
P C 3 D C 1 B
P C 2 D C 1 A
Q u e t _ C o t _ 5
Q u e t _ C o t _ 4
Q u e t _ C o t _ 3
Q u e t _ C o t _ 2
P C 1 S D A

P C 0 S C L
P D 7 D C 2 B
Q u e t _ C o t _ 1
P D 6 D C 2 A
P D 5 P W M 2
P D 4 P W M 1
P D 3 p h i m _ b a m _ c o t _ 4
P D 2 p h i m _ b a m _ c o t _ 3
P D 1 p h i m _ b a m _ c o t _ 2
P D 0 p h i m _ b a m _ c o t _ 1
A R E F
A R E F
X T A L 2
X T A L 1
V C C
J 1 0 2
C O N 3
1
2
3
V C C
S W 2
S W D I P - 8
R 5 1
1 0 k
S W 2 2
S W _ P W _ A D C
A D C 0
V C C
C 2 0

1 0 0 n
L Q 0
D C 1 +
U 6
L 2 9 3
1 A
2
2 A
7
3 A
1 0
4 A
1 5
1 / 2 E N
1
3 / 4 E N
9
1 Y
3
2 Y
6
3 Y
1 1
4 Y
1 4
V C C 1
1 6
V C C 2
8
L Q 1

L Q 2
L Q 3
L Q 4
D C 1 -
D C 2 +
D C 2 -
3 . 3 V
L Q 5
L Q 6
L Q 7
D C 1 A
D C 1 B
D C 2 A
D C 2 B
P W M 1
P W M 2
V in
D 9
D I O D E
D 1 0
D I O D E
D 1 1
D I O D E
D 1 2
D I O D E
D 1 3
D I O D E
D 1 6
D I O D E
D 1 7

D I O D E
D C 1 +
D 1 8
D I O D E
D C 1 -
D C 2 +
D C 2 -
V i n
V i n
V i n
V i n
J 6
C O N 2
1
2
J 7
C O N 2
1
2
D C 1 +
D C 1 -
D C 2 +
D C 2 -
V C C
(5)Com
U 1 8
M A X 2 3 2 A / S O
C 1 +
1
C 1 -

3
C 2 +
4
C 2 -
5
V +
2
V -
6
R 1 O U T
1 2
R 2 O U T
9
T 1 I N
1 1
T 2 I N
1 0
R 1 I N
1 3
R 2 I N
8
T 1 O U T
1 4
T 2 O U T
7
P 1
C O N N E C T O R D B 9
5
9
4

8
3
7
2
6
1
R X
T X
+
C 1 01 u F
+
C 1 1
1 u F
+
C 1 2
1 u F
T X
+
C 1 3
1 u F
P D 0R X
P D 1
V C C
L S 1
S P E A K E R
Q 1 3
N P N B C E
R 5 2
1 k
D 4 9

D I O D E
V C C
S D A
S C L
KHỐI NGUỒN
•
Cung cấp điện áp ổn định cho các toàn mạch
•
Có 2 nguồn cung cấp có thể sử dụng là
•
Qua adapter (~5-12V,1A)
•
Từ cổng USB của máy tính.
KHỐI LED ĐƠN
•
Bao gồm 8 LED đơn nối trực tiếp với PORT B dùng cho hiển
thị tín hiệu vào ra ở Port B.
KHỐI LED 7 THANH
•
Bao gồm 4 Led 7 đoạn Anode chung kết hợp với nhau. Tất cả các Led này
đều được cấp nguồn thông qua 4 Transistor đóng vai trò như các công tắc
•
Thường được dùng để hiển thị các thông số dưới dạng các số từ 0-9
KHỐI LED MA TRẬN
•
Dựa trên nguyên tắc như quét màn hình, ma trận LED được hiển thị bằng
cách quét theo hàng và quét theo cột.
•
Thường được dùng cho hiển thị quảng cáo
KHỐI LCD 16X2

•
Hiển thị mã ASCII theo tín hiệu được gửi từ vi điều khiển
•
Được dùng để hiển thị theo ngữ cảnh
KHỐI MA TRẬN PHÍM
•
Là khối thiết bị đầu vào giao tiếp giữa vi điều khiển và người sử
dụng. Bàn phím cho phép người sử dụng sử dụng nó để điều khiển
hoạt động của KIT
KHỐI GIAO TIẾP PC
•
Dùng để truyền dữ liệu trực tiếp từ máy tính xuống KIT hoặc
ngược lại
MỘT SỐ KHỐI KHÁC
•
Khối loa
•
Khối role
KHỐI CPU
•
Thiết kế đế chip gồm 100 chân, để có thể sử dụng
các loại chip có số lượng chân khác nhau ( AVR,
8051, PIC, MSP)
MẠCH IN PCB ĐƯỢC THIẾT KẾ BẰNG ORCAD
MẠCH IN KHỐI CPU ĐƯỢC THIẾT KẾ CHO AVR
SẢN PHẨM SAU KHI HOÀN THÀNH
•
Một số bài tập thực hành
o
Hiện thị LED đơn

o
Hiển thị LED 7 thanh
o
Hiển thị LED ma trận
o
Hiển thị LCD
o
Hiển thị đồng hồ
o
Điều khiển đèn LED bằng phím bấm
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
•
Ưu điểm:
•
Có nhiều khối phục vụ cho việc tìm hiểu thực hành
•
Linh kiện được sử dụng nhỏ gọn và phổ biến
•
Có khối mở rộng cho việc kết nối các khối ngoại vi
•
Có thể sử dụng một số vi điều khiển thông dụng khác
•
Nhược điểm
•
Còn xảy ra một vài lỗi nhỏ khi sử dụng
•
Các bài thực hành còn rời rạc
•
Muốn sử dụng vi điều khiển khác phải thiết kế thêm mạch nhân
•

Hướng phát triển
•
Có thể sử dụng nhiều loại chip trên mạch mà không cần mạch
nhân