VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

С 80-х годов XX века в микропроцессорной технике появился самостоятельный класс интегральных схем -микроконтроллеры, которые предназначены для встраивания в приборы различного назначения.

Микроконтроллер(англ.MicroControllerUnit, MCU) -микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает на одном кристалле функции процессора и периферийных устройств , содержит ОЗУ и (или) ПЗУ . По сути, это однокристальный компьютер , способный выполнять простые задачи./1/

В то же время остро стал вопрос о программировании существующих микроконтроллеров. Так были разработаны первые программаторы.

Программатор- аппаратно-программное устройство , предназначенное для записи/считывания информации в постоянное запоминающее устройство ( однократно записываемое , ПЗУ , внутреннюю память микроконтроллеров и ПЛК )./2/

В настоящее время существует множество программаторов, которые отвечают различным требованиям потребителя. Мы же рассмотрим наиболее простую и универсальную схему программатора.

Возьмём за основу USB-программатор для микроконтроллеров AVR./3/

USB-программатор - это программатор, к которому подключение ПК осуществляется посредством USB-порта.

Использование таких программаторов очень удобно в виду того, что любой компьютер в настоящее время оборудован USB-портом, в то время как программирование посредством подключения к LPT-порту, который на новых моделях компьютеров практически не встречается.

Рассмотрим схему исследуемого USB-программатора:

Рисунок 1 - Функциональная схема универсального USB-программатора

Данный программатор позволяет программировать микроконтроллеры семейства AVR, которые в настоящее время получили широкое применение в различных электронных устройствах.

Основой данного программатора является микроконтроллер ATtiny 2313-20PU.

Рисунок 2 - Блок-диаграмма ATtiny 2313-20PU(внутренняя архитектура)

Схема подключения данного микроконтроллера представлена на следующем рисунке:

Рисунок 3 - Схема подключения микроконтроллера ATtiny 2313-20PU

Кварцевый резонатор ZQ1, изображённый на схеме служит для стабилизации частоты и имеет номинальную частоту 12МГц.

Конденсатор C1 номиналом 0,1 мкФ по сути является фильтром питания.

Резистор R1 устанавливает напряжение на интерфейсной линии D, сигнализирующей компьютеру о подключении к нему низкоскоростного USB-устройства. Номинал этого резистора может варьироваться от 1,5 до 2,2кОм.

Резисторы R2 и R3 (номинал которых равен 82 Ом) работают в паре со стабилитронами VD1 и VD2. В качестве стабилитронов могут выступать отечественные КС133Г, или подобные им на напряжение 3,3-3,6 В.

Вышеперечисленные резисторы и стабилитроны обеспечивают защиту сигнальной линии интерфейса USB компьютера от превышения допустимого для них напряжения, который по стандарту равен 3,6В.

Резисторы R4-R7 служат для защиты выводов микроконтроллера от замыканий, а так же для согласования логических уровней в случае раздельного питания программируемого микроконтроллера и программатора. Их номинал может варьироваться в пределах от 270 до 560 Ом.

В качестве разъёмов X1 и X2 соответственно выступают разъём USB-B и двухрядная 10-контактная розетка. Назначение контактов такой розетки соответствует принятому в стандартных программаторах STK200 и STK300.

Вместо разъёма USB-B может выступать любой тип разъёмов с подобной распиновкой.

По окончании изготовления платы, до установки микроконтроллера ATtiny 2313-20PU, его можно запрограммировать с помощью другого программатора, подходящего для программирования микроконтроллеров семейства AVR.

Следует учесть, что данного типа программатора в списке доступных к программированию в некоторых программах можно не встретить. Тогда можно выбрать в качестве программируемого устройства микроконтроллер ATmega8 или любой другой микроконтроллер с объёмом памяти большим, чем 4кб.

Рисунок 4 - Внешний вид собранного программатора

Себестоимость данного USB-программатора относительно не высока, количество, тип и цена требуемых деталей и устройств отображены в следующей таблице(цены указаны на момент 8.12.13):

Таблица 1 -Перечень элементов программатора и их стоимость

В дальнейшем данный USB-программатор предполагается использовать для программирования микроконтроллеров семейства AVR, которые в дальнейшем будут использованы в схемах датчиков движения, фиксирующих несанкционированное проникновение на подстанции.

Источники информации:

1.     http://ru.wikipedia.org/wiki/%CC%E8%EA%F0%EE%EA%EE%ED%F2%F0%EE%EB%EB%E5%F0

2.     http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80

3.     С.Сокол «Миниатюрные USB-программаторы для микроконтроллеров AVR» -Радио, 2012, №2, с.27-30