Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному

Модель светофоров на перекрестке. Это может быть простейшая модель одного светофора, а может быть модель сложного перекрестка. Информацию о его работе несложно получить, просто понаблюдав за сменой сигналов светофора на перекрестке.

Двухтональный электронный звонок.

Цифровой регулятор мощности для нагрузок при напряжении 220 В с гальванической развязкой силовой части и цепей управления.

Автоматическое зарядное устройство, проверяющее ток зарядки, напряжение на аккумуляторах, длительность зарядки и температуру аккумуляторов.

Простой метроном с регулированием скорости подачи звуковых сигналов двумя кнопками — «Быстрее» и «Медленнее».

Камертон музыканта — звуковой генератор, воспроизводящий ноту «ля» — звуковой сигнал с частотой ровно 440 Гц.

Сложный проект, но достаточно интересный — микрокомпьютер карманного формата. Индикация может быть как на знаковых ЖКИ-индикаторах со встроенным контроллером, так и на графических ЖКИ-индикаторах, клавиатура — 64 клавиши, звуковой излучатель, COM-порт, позволяющий обмениваться информацией с настольным ПК. Можно добавить LPT-порт для подключения к принтеру. Для хранения информации можно предусмотреть специальный разъем для подключения электрически перепрограммируемой микросхемы постоянной памяти для хранения программ для микрокомпьютера. Современные микросхемы позволяют сделать такой микрокомпьютер достаточно компактным, быстрым и экономичным. Самое сложное в его разработке — написание программного обеспечения.

Приложение 1 Вопросы и ответы

Вопрос 1

Есть микроконтроллер AT90S2313 и реле коммутирующее 220 В индуктивную нагрузку (50 Вт сетевой трансформатор от другого устройства). Реле управляется через микросхему ULN2803. В момент переключения реле AVR перезапускается с вероятностью 80 %, причем происходит это чаще всего в момент отключения нагрузки. Реле на плате стоит рядом с микроконтроллером. Если я экранирую реле, то становится лучше, но не совсем. Конденсаторы по питанию, супервизор, диод на обмотке реле и т. д., как обычно, на месте. Разводка печатной платы тоже вроде нормальная. Что делать?

Ответ 1

1) Раз микроконтроллер перезапускается — скорей всего помеха наводится на вывод Reset. Рецепт общеизвестен: если Reset глобальный, и бегает по всей плате, то вход микроконтроллера надо от него отвязать резистором (~1 кОм), и со входа на «земляную ногу» микроконтроллера навесить керамический конденсатор 10—100 нФ. Если Reset локальный — то стоит проверить разводку печатной платы, и опять — же керамический конденсатор.

2) Супервизор — не панацея от помех, при коротких помехах на шине питания он сам может генерировать ложный сигнал сброса. Поэтому супервизору на питание нужен индивидуальный развязывающий керамический конденсатор, вплотную к его ножкам.

3) Может ресетиться по WDT. Зависание микроконтроллера довольно часто случается, если помеха наводится на кварцевый генератор. Конденсаторы кварцевого резонатора следует подключить к земляной ноге микроконтроллера напрямую, и больше к этой дорожке ничего не подключать.

4) Контакты реле должны быть зашунтированы искрогасящими цепочками. Просто конденсатор я бы не советовал, т. к. не всякие контакты такое выдерживают. Навскидку можно посоветовать конденсатор 100 нФ (сертифицированный на работу V_ac = 250 В) последовательно с проволочным или объемным углеродным резистором 10…100 Ом (чем меньше тем лучше, но контакты при малых сопротивлениях могут потихоньку портиться). Кроме этого, не помешает зашунтировать обмотку трансформатора MOV-варистором на V_ac = 275 В, причем MOV лучше отнести как можно ближе к нагрузке (трансформатору).

5) Обмотка реле должна быть зашунтирована диодом (одним).

6) Остальное — разводка. Возможно, есть где-то проводок, к которому и AVR подключен, и ток с реле или нагрузки бегает. Проверяется просто: AVR запитывается от батарейки, отключаются от схемы с AVR все внешние соединения кроме одного провода земли и оптронной развязки на реле. Важно: заземление только в одном месте одним проводом, лучше всего от GND вывода микроконтроллера на ввод питания остальной схемы. Будет сбоить, тогда похоже это электромагнитное излучение, но почти наверняка не будет. Тогда надо подключать назад и искать, где ошибка.