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Evaluierung eines STK 500

3 Kanal PWM Dimmer Endstufe

Projektarbeit 2009 39 Seiten

Elektrotechnik

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Beschreibung des STK 500
2.1 Funktionsbeschreibung STK500
2.2 Mikrocontroller ATmega8518L
2.3 Resultierende Aufgabenstellung
2.4 Zeitplan

3 Hardware
3.1 Schaltplan und Funktionsbeschreibung .
3.2 Wahl der Bauteile
3.3 Layout

4 Software
4.1 Quellcodedateien
4.2 Aufgaben der Module
4.2.1 Aufgabe des Moduls main.c
4.2.2 Aufgabe des Moduls uart.c
4.2.3 Aufgabe des Moduls comhandler.c
4.2.4 data.h
4.2.5 Makefile
4.2.6 ELSYS.pnpproj
4.3 Befehlsliste

5 Inbetriebnahme der Hardware und Test
5.1 Aufbau und Verkabelung der Hardware
5.2 Beispiel Terminal
5.3 Testergebnisse

6 Zusammenfassung

7 Liste der verwendeten Symbole

Abbildungsverzeichnis

1 STK 500

2 STK 500 mit Beschriftung

3 Blockschaltbild Zusatzhardware

4 Schaltplan Zusatzhardware

5 Stromverläufe bei induktiver und ohmscher Last

6 Fertiges Layout

7 Pinbelegung ATmega8515

8 Aufrufgraph main

9 Verkabelets STK 500 für Flashen des Prozessors

10 Verkabelets STK 500 für den normalen Betrieb

11 Terminalbeispiel 1

12 Terminalbeispiel 2

13 Stromverlauf ohmsche Last

14 Stromverlauf induktive Last

Tabellenverzeichnis

1 Vorgegeben Zeitplan für das Projekt

2 Angestrebter Zeitlicher Verlauf des Projektes

1 Einleitung

In dem vorliegenden Dokument wird die Entwicklung einer elektronischen Flachbaugruppe und dessen Software beschrieben, dokumentiert und dar- gelegt. Dieses Projekt entstand aus der Vorlesung des Moduls ELSY an der FH Bingen. Die grobe Aufgabenstellung ist mit folgendem Satz definiert worden: „Entwicklungen rund um das Atmel AVR STK 500 Eva-Board“. Bei dem STK500 von der Firma Atmel, handelt es sich um ein Evaluierungs- Board. Mit diesem Board ist es möglich gängige 8-bit Mikrocontroller der Firma Atmel, auch AVRs genannt, zu testen und schnell in Betrieb zu neh- men. Weiterhin bietet das STK 500 eine große Anzahl externer Peripherie. Die Auswahl des vertiefenden Themas bestand darin, entweder ein reines Softwareprojekt oder eine zusätzliche Hardware, welche an das STK500 anschließbar ist zu entwickeln. In dem vorliegenden Projekt ist beides rea- lisiert worden. Es ist zum einem eine zusätzliche Flachbaugruppe mit den entsprechenden Anschlüssen an das STK 500 entwickelt worden. Ferner ergab sich dadurch die Notwendigkeit Software für das STK 500 und des- sen aufgesteckten Mikrocontroller zu schreiben. Auf den folgenden Seiten werden zunächst eine Einführung und eine Beschreibung von dem STK 500 gezeigt. Weiterhin wird dargestellt, welche Möglichkeiten das STK 500 bietet und wo es an seine Grenzen stößt. Folgend wird die Idee der Zusatzhard- ware und dessen theoretische Planung gezeigt. Nach diesem Kapitel wird die vollständige Hard- und Softwaredokumentation folgen und abschließend eine Bewertung des Projektes durchgeführt.

2 Beschreibung des STK 500

2.1 Funktionsbeschreibung STK500

Wie bereits in der Einleitung erwähnt ist es mit dem STK 500 möglich, 8- bit Prozessoren der Firma Atmel zu evaluieren. In der Abbildung 1 ist das Board ersichtlich.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: STK 500

Der Vorteil des STK 500 besteht darin, dass bereits viele Komponenten auf dem Board verbaut sind. Folgende Liste gibt ein Übersicht:

- 8 Taster
- 8 LEDS

2.1 Funktionsbeschreibung STK500 8

- RS232 CTRL
- RS232 SPARE
- HC49U Quarz Sockel
- Einstellbarer Aktiver Taktgeber bis 3,68 MHz
- Power Jack 6-12 Volt
- Mikrocontroller ATMEGA8518L
- Verschieden DIP Sockel

Mit den 8 Tastern ist es möglich dem vorhandenen Mikrocontroller digitale Signale vorzugeben, und mit den 8 LEDs ist es wiederum möglich Zustände via Ausgänge des Mirkocontrollers optisch darzustellen. Die eingebaute se- rielle Schnittstelle1 kann zur Kommunikation mit einem PC oder auch mit ei- nem anderen Mikrocontroller genutzt werden. Weiterhin existiert ein RS232 CTRL Anschluss. Damit ist es möglich, dass STK 500 einzustellen bzw. mit Hilfe des „STK 500 Protokolls“ den gesockelten Mikrocontroller, den ATME- GA8515, zu flashen. Ebenfalls ist es möglich, einen Quarz auf das Board zu stecken, bzw den vorhanden aktiven Taktgeber über die RS232 CTRL einzustellen. Ferner ist ein Powerbuchse auf dem STK500 vorhanden wo- mit des Board mit Spannung versorgt werden kann. Eine Eingangspannung von 6 - 12 Volt ist zulässig. Zu guter letzt besitzt das STK 500 verschie- denste DIP2 Sockel. Damit ist es möglich, AVRs mit den unterschiedlichen Gehäusegrößen zu verwenden.

2.2 Mikrocontroller ATmega8518L

Der ATmega8518L ist bei der Auslieferung des STK 500 bereits auf einem DIP40 Steckplatz verbaut. Aufgrund dessen wurde dieser Prozessor bei diesem Projekt eingesetzt. Wie oben bereits vorgegriffen ist der ATmega8515L ein 8-bit Flash Mikrocontroller der Firma Atmel. Dieser ist mit folgenden Leistungsmerkmalen ausgestattet:

- RISC3 Architektur
- 16 MIPS @ 16 MHz Taktfrequenz
- 8K Flash ROM
- 512 Bytes RAM
- 512 Bytes EEPROM
- 1 8-bit Timer
- 1 16-bit Timer
- 3 PWM Kanäle
- USART, SPI
- Interner RC Oscillator
- Interne Brown Out detection

Ferner ist es möglich den ATmega mit 2,7 bis 5,5 Volt Versorgunsspannung zu betreiben. Dies bedeutet der Kennbuchstabe L am Ende. Ohne L wären nur Spannungen von 4,5 bis 5,5 Volt zulässig. Dabei ist jedoch zu beach- ten, dass bei einer Spannung kleiner 4,5 Volt der Prozessor nur mit 8 MHz betrieben werden darf. Ein weiteres nützliches Merkmal ist der interne Brow- nout. Dadurch kann auf externes Reset IC verzichtet werden. Es darf jedoch nicht vergessen werden dies über die Fuses zu aktivieren, ansonsten kann beim Shutdown der ATmega sein „Gedächtniss“ verlieren. In der folgenden Abbildung 2 ist das STK 500 inkl. Beschriftung der Funktionseinheiten er- kenntlich.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: STK 500 mit Beschriftung

2.3 Resultierende Aufgabenstellung

Da der ATmega8515L drei PWM Kanäle besitzt, wurde die Entwicklung ei- nes PWM gesteuerten 3-Kanal-Dimmers in Erwägung gezogen. Weiterhin kann der interne RC-Oszillator des ATmega8515 genutzt werden. Dieser hat eine Frequenz von 8 MHz. Damit ist die PWM Grundfrequenz bei einr 8- bit Auflösung auf [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] festgelegt. Dieser

Resulution =8 256

Dimmer soll in der Lage sein 12 Volt Halogenlampen und deren Leuchtstärke mit geringer Verlustleistung abzusenken. Auch soll es möglich sein, einen Gleichstrom durch induktive Lasten inkl. Freilaufdioden zu treiben. Ferner kann dadurch eine Leistungssteuerung in Heizwiderständen realisiert werden. In der folgenden Abbildung 3 ist ein Blockschaltbild der kompletten erdachten Aufgabenstellung abgebildet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Blockschaltbild Zusatzhardware

In dem Blockschaltbild ist zu sehen, dass ein Rechner mit dem STK 500 über RS232 verbunden ist. Das STK 500 ist wiederum mit der Zusatz- hardware, auf dieser sich drei Leistungsschalter befinden, verbunden. An dieser Zusatzhardware können drei Lasten parallel angeschlossen werden und unabhängig voneinander angesteuert werden. Da dieses Projekt nicht ohne Entwicklungswerkzeuge durchgeführt werden kann, musste eine Entscheidung gefällte werden, welche Softwarepakete in Frage kommen. Da das Budget sehr klein ist oder, muss natürlich auf Freeware zurückgegrif- fen werden. Daraufhin wurde für die Layouterstellung das Programm EA- GLE4 5.3 der Firma Cadsoft verwendet. Dieses Programm ist als Freeware auf der Homepage von Cadsoft5 verfügbar. Mit dieser Version ist es mög- lich Layouts mit der Größe einer halbe Europakarte zu erstellen. Dies ist für das Projekt ausreichend. Als Compiler für den AVR wird „WinAVR“ ein- gesetzt. „WinAVR“ ist ein Paket in dem sich ein Editor das Programmers Notepad und ein C-Compiler für die AVRs befindet. Der C-Compiler stammt aus der Gnu Compiler Collection (GCC). Dieses Softwarepaket kann unter http://winavr.sourceforge.net/ aus dem Internet geladen werden. Als Debug- plattform wurde das AVR-Studio 4.15 von Atmel eingesetzt. Mit dem AVR Studio ist es möglich, die AVRs über die serielle Schnittstelle zu flashen bzw. die Software zu simulieren. Eine ICD6 Funktion unterstütz das STK 500 nicht. Je nach Bedarf kann auch durch das AVR-GCC Plugin in das AVR Studio als IDE genutzt werden. Das AVR Studio kann entweder von der beim STK 500 beiliegenden Technical CD installiert werden oder die ak- tuellste Version bei http://www.atmel.com geladen werden. Eine komplette Dokumentation dieser drei Softwarepakete liegt jeweils bei. Aufgrund des- sen wird in diesem Dokument nicht weiter auf die Bedienung dieser drei Entwicklungswerkzeuge eingegangen.

[...]


1 RS232 SPARE

2 Dual in-line package

3 Reduced Instruction Set Computing

4 Einfach Anzuwendender Grafischer Layout Editor

5 www.cadsoft.de

6 In Circuit Debugging

Details

Seiten
39
Jahr
2009
ISBN (eBook)
9783640791002
ISBN (Buch)
9783640790814
Dateigröße
1.8 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v163961
Institution / Hochschule
Fachhochschule Bingen
Note
1,0
Schlagworte
Dimmer AVR Atmel STK 500 AVR ISP mk2 Kanal Endstufe WINAVR PWM MOSFET Rippelstrom Compiler AVR Studio

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