Время задающая цепочка

Микроконтроллер ATmega169P (DA1) в своей структуре содержит основной генератор синхросигналов и дополнительный встроенный RC-генератор с фиксированной частотой 1 МГц для тактирования сторожевого таймера. Основной генератор имеет внешние выводы для подключения внешней времязадающей цепи. В МК к контактам XTAL1 и XTAL2 подключается времязадающая цепь с кварцевым или керамическим резонаторами.

Рисунок № 4.3.1.1 – Схема подключения кварцевого резонатора	Рисунок № 4.3.1.2 - Схема подключения керамического резонаторов

При выборе время задающей цепи необходимо принять во внимание наличие в УПМС канала связи между компьютером (RS232) и микроконтроллером. Скорость передачи по RS232 (DD3) определяется регистром UBRR, а точнее регистровой парой UBRL и UBRRH (младший и старший регистры). Для того чтобы задать необходимую стандартизированную скорость обмена данных между ПК и МК, нужно записать в эту регистровую пару коэффициент. Коэффициент UBRR рассчитывается по формуле:

(4.3.1)

Где fosc – тактовая частота микроконтроллера;

BAUD - скорость передачи;

UBRR – содержимое регистра контроллера скорости передачи (0…4095)

Скорость BAUD выбирается из ряда: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с, предусмотренного стандартом RS232С (ранее выбрана скорость – 9600 бит/с).

UBRR=8000000/(16*9600)-1=51,483

Полученное значение нужно прописать в 8-битные регистры UBRRL и UBRRH, в первый младшие 8 бит скорости, во второй старшие 2 бита.

В регистр UBRR можем записать только целое значение, для получения точного значения скорости нужно выбирать кварцевый или керамический резонатор, с определенной частотой, иначе скорость передачи будет задаваться с некоторой погрешностью. Согласно технического описания МК ATmega169P (DA1) относительная погрешность установки скорости не должна превышать 1%. Максимальная тактовая частота МК ATmega169P (DA1) – 16 МГц. Если у МК максимальная частота 16 Мгц то это значит, что максимальная частота кварца, подключенного к нему не должна быть больше 16 (чем больше будет частота кварца, тем быстрее будет работать микроконтроллер, главное чтобы эта частота не выходила за допустимый для МК предел). Для обеспечения синхронизации приемопередатчика USART микроконтроллера и порта RS-232C ПК достаточна частота 11МГц. При частоте 11 МГц и скорости 9600 бит/с погрешность составит 0,1 %. Выберем кварц с такой частотой - HC-49U (ZQ1).

Рисунок № 4.3.1.3- кварцевый резонатор

На рис 4.3.1.1 показано подключение кварцевого резонатора к микроконтроллеру. Резонатор подключается к МК по двум линиям XTAL1 и XTAL2. Емкости конденсаторов выбираются, исходя из рекомендаций – 20 пФ. Рис. 4.3.1.4

Рисунок № 4.3.1.4 конденсатор

4.3.2 Устройство рестарта

Устройство рестарта подключается к входу RESET и служит для сброса микроконтроллера, т.е приведения его в исходное состояние. Это необходимо при включении электропитания, при авариях в системе электропитания, при зависании программ и др.

Функциональная схема устройства рестарта приведена на рисунке 4.3.2.1.

R1

R2

C

VD1

+5V

/RESET

S

Рисунок № 4.3.2.1 - Функциональная схема устройства рестарта

Данная схема работает следующим образом: конденсатор C при подачи питания заряжается до напряжения питания через резистор R1, выполнение «сброса» завершится, когда напряжение С достигнет значения напряжения питания и МК переходит а рабочее состояние. Ключ S используется для сброса системы оператором в любое время. При замыкании ключа конденсатор разряжается и МК будет находиться в исходном состоянии до тех пор пока конденсатор не зарядится до напряжения питания. Для того, чтобы быстро разрядить конденсатор при коротких «провалах» питания, в схеме используется диод VD1. Резистор R2 ограничивает величину тока через кнопку S. Для формирования требуемой задержки включения (формирования фронта сигнала сброса) резистор R1 и конденсатор C образуют RC цепь.

При включении источника электропитания, через некоторое время оно достигает стабильной величины и подается на вход МК для его нормальной работы. Таким образом задержка включения МК есть постоянная времени R1 C – цепочки формирователя рестарта (τ_RC) (Рисунок № 4.3.2.2):

(τ_RC)=R1*C3(4.3.2)
где (τ_RC) для ATmega169P составляет 65 мс [19]

С учетом критерия электромагнитной устойчивости, R1 находится в пределах 5,1 – 10 кОм. Принимаем величину R1 равной 10 кОм.

Зная величину R1 рассчитаем величину конденсатора C3:

С3 = (τ_RC)/ R1; C3 составит 7 мкФ.

Рассчитаем величину резистора R2. Для этого вычислим пределы, в которых находится значение сопротивления резистора.

Ток для кнопки следует выбирать не более 50-100 мА (рекомендация из лекции) Предел снизу определяется выражением:

(4.3.3)

При U_пит = 5 В; I_кн.max = 50 мА; R₂ ≥ 100 Ом.

Найдем предел сверху согласно выражению:

(4.3.4)

Если принять U_rst = 0.2 В (согласно даташиту), тогда найдем R₂ ≤ 1000 Ом.

Для нахождения окончательной величины R2 применяется выражение:

(4.3.5)

Сопротивление R2 будет находиться в пределах 100 Ом ≤ R₂ ≤ 1000Ом

R2 составляет 374 Ом. Принимаем R2 равным 300 Ом.

Схема устройства рестарта приведена на рисунке 4.3.2.2

Рисунок № 4.3.2.2 - Схема устройства рестарта

При выборе диода верхняя рабочая частота не относится к основным параметрам, так как типичное время протекания тока через него от долей до нескольких периодов сетевого напряжения. Uобрmax не более 6В-7В, чему удовлетворяют любые выпрямительные диоды. Возьмём 2Д103А так как данный диод подходит для нашей схемы и является одним из самых дешевых имеющийся в наличии.Рис.4.3.2.3

Рисунок № 4.3.2.3- выпрямительный диод

Дата добавления: 2015-07-14