Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Рисунок 4.20 – Окно выбора типа программатора

После выбора типа программатора появится диалоговое окно «Output» с некоторым количеством системной информации, среди которой будет строка «PICkit 2 Ready» указывающия на правильное функционирование программатора. Если все правильно подключено, а микроконтроллер исправен и плотно зажат в панель, то программная среда сама определит тип установленного контоллера и в диалогом окне появится надпись с указанием типа контроллера. На рисунке 4.21 приведено диалоговое окно, в котором указан готовый к работе программатор PICkit 2 с установленным в ZIF-панель микроконтороллером PIC18F452.

Запись прошивки в микроконтроллер выполняется в два этапа. На первом этапе выполняется запись прошивки в микроконтроллер, а на втором – сравнение записанных данных с исходными. В случае их несовпадения диалоговое окно выдаст код ошибки сравнения и процедуру записи и сравнения придется проводить заново.

Рисунок 4.21 – Окно готовности программатора к прошивке

После выбора типа используемого программатора и его определения программной средой, в правой части главного окна появится панель инструментов, необходимая для работы с программатором. Внешний вид и описание панели инструментов приведено на рисунке 4.22.

Рисунок 4.22 – Внешний вид панели инструментов программатора

Для записи прошивки в память контроллера необходимо в панели инструментов нажать на кнопку «Write (Запись)» (рисунок 4.11, элемент 1). Процесс записи занимает некоторое время и будет отображаться в виде заполняемой строки в диалоговом окне программы. По окончании записи в открытой вкладке окна Output появится информация, соответствующая успешному завершению процесса программирования либо уведмление об ошибке. В случае появления строк с ошибкой необходимо проверить правильность подключения программатора, надежность посадки МК в ZIF-панельке, а также все необходимые настройки. Также возможно попробовать прошить МК заново. Для этого надо стереть испорченную прошивку из памяти контроллера при помощи функции Erase (рисунок 4.22, элемент 2), а после еще раз нажать кнопку «Write (Запись)». Если ошибка повторяется и вызывает затруднения, то следует получить полную информацию об ошибке в меню «Help (Справка)» (элемент 5 на рисунке 4.1).

Когда процесс программирования завершился успешно, жмем кнопку «Verifying (Сравнить)» (рисунок 2.15, элемент 3). При этом происходит сравнение записанного в пять кода с исходным. По окончании сравнения, при отсутствии ошибок, получим сообщение в диалоговом окне «Output», представленное на рисунке 4.23.

Рисунок 4.23 – Окно успешного завершения процесса программирования

После проведения всех выше перечисленных действий получим контроллер с записанным в его памяти исходным кодом. Теперь МК готов к работе и его можно использовать для дальнейшего изучения лабораторных работ. Прежде чем начать им пользоваться необходимо отсоединить программатор и вытащить МК из панельки.

5 СОЗДАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

В данном разделе выпускной квалификационной работы приведены принципиальные схемы и печатные платы для 6-ти лабораторных работ, посвященных изучению аппаратных возможностей микроконтроллеров семейства PIC. Для каждой лабораторной работы разработаны принципиальные схемы, а также спроектированы печатные платы модулей, необходимых для выполнения этих работ. Печатные платы разрабатывались в программном комплексе Sprint-Layout 5.0. Трассировка печатных плат выполнялась вручную для их размещения на макетном поле лабораторной станции NI Elvis производства National Instruments.

5.1 Обзор программного комплекса Sprint-Layout

Sprint-Layout – это простой, но в тоже время достаточно эффективный программный пакет для проектирования, полуавтоматической или ручной разводки печатных плат малой и средней сложности. В последние годы программа стала очень популярна среди радиолюбителей. Рабочее окно программы представленно на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 – Рабочее окно программы Sprint-Layout

Основным достоинством Sprint-Layout является интуитивно понятный дружелюбный интерфейс, включающий в себя лишь самые необходимые инструменты для подготовки печатных плат с размерами вплоть до 300 на 300 мм. Программа позволяет работать с двумя слоями (проводников и маркировки) для каждой стороны платы. При необходимости количество слоев можно увеличить до четырех. Четырехслойные платы достаточно редко применяются в любительской практике, а в масштабах описываемого комплекса лабораторных работ не используются вовсе, поэтому данные функциональные возможности, как и еще некоторые, будут приведены, но рассматриваться не будут. Sprint-Layout оборудован инструментами для формирования контактных площадок различной формы (как для выводного, так и для поверхностного монтажа), проводников, полигонов, текста и т.д. Размеры элементов можно изменять в широком диапазоне, причем как в метрической системе, так и в дюймовой. Для каждой стороны печатной платы предусмотрены два слоя – слой проводников и слой маркировки. Присутствует слой паяльной маски, который создается автоматически. Также возможно автоматическое создание общей шины, тестирование сетей и т.д. Дополнительные возможности – установка слоя паяльной маски, металлизация переходных отверстий, наложение SMD-маски. Встроенный трассировщик только помогает разводить проводники между элементами, и не является автоматическим. В библиотеке макросов, которую возможно редактировать и пополнять самостоятельно, изначально содержатся наиболее распространенные электронные компоненты. В Sprint-Layout реализована возможность экспортировать результаты работы в популярные форматы Excellon (формат для сверления отверстий в ПП) и Gerber (формат векторной описи движения фрезы для изготовления элементов ПП), а также создать файл HPGL (Hewlett-Packard Graphics Language, язык векторного графического описания) для отделки печатной платы на программно-управляемом фрезерном станке. Программный пакет широко применяется для изготовления плат с помощью технологии ЛУТ (Лазерно Утюжная Технология).

Программа не подойдет для профессионалов, поскольку ее возможности ограничены платами небольших размеров, невысокой плотностью элементов. А также ограничения касаются функциональных возможностей. Но, благодаря логичной и понятной структуре, Sprint-Layout очень проста в освоении и рекомендуется начинающим разработчикам, не желающим тратить свое время на изучение более сложных систем проектирования печатных плат [6]. По этим же причинам основной упор в изготовлении модулей для лабораторных работ был сделан на данный программный пакет. Его простота и малое время для освоения благоприятно сказываются на скорости и качестве разработки печатных плат, а также повторяемости результата.

Родной язык программы – немецкий. Также, при установке программы возможно выбрать английский язык. Отечественными энтузиастами был создан полностью работоспособный русифицированный вариант программы. Интерфейс программы изменен не был, однако было добавлено большое количество моделей электронных компонентов и сохранена совместимость со всеми оригинальными версиями Sprint-Layout.

Программа стабильно работает в 32-х или 64-х разрядных операционных системах Windows 98 / ME / NT / 2000 / XP / Vista / Win 7 / Win 8 /.

5.2 Обзор модулей для выполнения лабораторных работ

5.2.1 Общие сведения

Для изучения возможностей PIC контроллеров, необходимо иметь как сам контроллер так и некоторое количество внешей переферии. Под переферией понимаются изделия радиоэлектронной промышленности разной степени сложности. Они могут представлять из себя как обычный светодиод или кнопку, так и знакосинтезирующий дисплей. Для удобства выполнения работ все использующиеся в комплексе лабораторных работ радиоэлементы раснесены на несколько блоков, являющихся взаимосоединяемыми модулями. Каждый отдельный модуль имеет некоторый набор элементов, необходимый для изучения определенных функций микроконтроллера и выполнен в виде печатной платы. Все платы имеют модульную конструкцию и могут электрически соединяться между собой с помощью макетного поля. В качестве основного макетного поля используется рабочее поле от лабораторной станции NI Elvis. Внешний вид макетного поля лабораторной станции NI Elvis приведен на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 – Внешний вид макетного поля лабораторной станции NI Elvis

В данном разделе представлен полный перечень модулей, разработанных для выполнения лабораторных работ. Всего изготовлено 6 комплектов плат. Каждый комплект предполагает выполнение лабораторных работ одним или группой студентов на одном рабочем месте. В комплект модулей входят:

1. Базовая плата с установленным микроконтроллером PIC18F452;

2. Блок восьми светодиодов зеленого свечения;

3. Блок трех тактовых кнопок, с притянутым к плюсу входом;

4. LCD знакосинтезирующий дисплей;

5. Модуль трехвыводного потенциометра;

6. Одноразрядный семисегментный индикатор с общим анодом;

7. Четырехразрядный семисегментный индикатор с общим анодом;

8. Копия прогамматора PICkit 2.

Все печатные платы изготовлены при помощи ЧПУ (Числовое Программное Управление) станка для печатного прототипирования Everprecision EP2006 методом механической обработки. При помощи сверл малого диаметра станок в первую очередь выполняет все необходимые операции сверления, а затем при помощи фрезы происходит снятие тонкого слоя слоя меди с поверхности стеклотекстолита тем самым образуя контуры будущих электропроводящих дорожек. После сверления отверстий и вырезания электропроводящих дорожек в плату первоначально впаиваются перемычки, затем низкопрофильные компоненты, и только потом остальные более габаритные элементы. Лучше не менять порядок монтажа элементов, так как из за взаимного наложения габаритов радиодеталей будет затруднен доступ к более мелким элементам, что в свою очередь значительно увеличит общее время монтажа компонентов. Сборка плат выполняется с помощью двадцати пяти ваттного электрического паяльника и трубчатого припоя ПОС61 (Припой Оловянно-Свинцовый) с канифолью внутри. По окончании пайки со всех выводных компонентов бокорезами откусываются остатки металлических выводов, плату отмывают подходящим растворителем и проверяют на просвет на предмет волосковых коротких замыканий и непропаев.

Внешний вид фрезерованных и просверленных печатных плат приведен на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3 – Внешний вид печатных плат, подготовленных к мотажу радиодеталей

5.2.2 Базовая плата с микроконтроллером PIC18F452

Базовый модуль является «мозгом» всех работ, так как именно в нее устанавливется микроконтроллер. Плата является переходником и дает возможность соединить контроллер со всеми остальными модулями комплекса при помощи макетнго поля. Представляет из себя печатную плату размерами 87х45 мм. Установленная на плату ZIF-панель упрощает использование модуля а также уменьшает износ ножек МК как и шанс его повреждения. Все задействованные в работе контакты платы вынесены на одну сторону. Плата изготовнена для вертикальной установки в макетное поле. Также на плате присутствует индикаторный светодиод, указывающий факт подключения модуля к источнику питания и кварцевый резонатор, необходимый для работы МК.

Полный перечень использованных радиоэлементов приведен в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - перечень использованных радиоэлементов

Окончание таблицы 5.1

Принципиальная схема базового модуля с установленным микроконтроллером представлена на рисунке 5.4.

Рисунок 5.4 – Принципиальная схема базового модуля с установленным микроконтроллером PIC18F452

Характеристики

Список файлов ВКР