Курсовая работа по схемотехнике и моделированию на тему Измеритель скорости ветра

Введение
В настоящее время невозможно представить даже самую простую систему управления без применения микроконтроллеров. Микроконтроллеры прочно заняли свою нишу как неотъемлемый элемент любой системы управления. Многие производители электронных компонентов в номенклатуре выпускаемой продукции имеют собственную линейку микроконтроллеров. Как правило, производители покупают лицензию у фирм специализирующихся на разработке вычислительных ядер, например ARM, а периферийные устройства разрабатывают самостоятельно, пытаясь привлечь своего покупателя именно за счет особенностей своих периферийных устройств. Другие компании разрабатывают собственные вычислительные процессоры. Ярким примером подобных компания является фирма Atmel, которая запатентовала собственное ядро получившее название AVR. Существует несколько трактовок данной аббревиатуры. Кто-то утверждает, что это Advanced Virtual RISC, другие полагают, что не обошлось здесь без Alf Egil Bogen Vegard Wollan RISC.
Хочется отметить, что идея разработки данного ядра принадлежит студентам Norwegian University of Science and Technology (NTNU) из норвежского города Тронхейма — Альфу Богену (Alf-Egil Bogen) и Вегарду Воллену (Vegard Wollen). В 1995 году Боген и Воллен решили предложить американской корпорации Atmel, которая была известна своими чипами с Flash-памятью, выпускать новый 8-битный RISC-микроконтроллер и снабдить его Flash-памятью для программ на одном кристалле с вычислительным ядром.
Идея была одобрена Atmel Corp., и было принято решение незамедлительно инвестировать в данную разработку. В конце 1996 года был выпущен опытный микроконтроллер AT90S1200, а во второй половине 1997 г. корпорация Atmel приступила к серийному производству нового семейства микроконтроллеров, к их рекламной и технической поддержке.
Как правило, разработчик электронной аппаратуры выбирает одну линейку микроконтроллеров (одного производителя) и использует их в своих разработках. Набравшись опыта работы с определенными микроконтроллерами, разработчик нарабатывает множество библиотек для работы с разнообразной периферией благодаря чему, время, затраченное на процесс разработки конечного устройства значительно сокращается.
В нашей стране микроконтроллеры AVR завоевали огромную популярность благодаря невысокой цене, высокой производительности, широчайшему набору периферии и что немаловажно относительной доступности средств разработки. Многие производители профессионального программного обеспечения для разработки встроенных приложений поддерживают микроконтроллеры фирмы Atmel. К таким производителям относятся IAR, HPInfotech. Особенно хочется отметить интегрированную среду разработки (IDE) CodeVision AVR от HPInfotech, которая имеет бесплатную демонстрационную версию позволяющую разрабатывать программное обеспечение для микроконтроллеров фирмы Atmel объемом до 1кБайта, что вполне достаточно для простых приложений. В данной курсовой работе, для написания программного обеспечения, будем использовать именно IDE CodeVision. CodeVisionAVR представляет собой кросс-компилятор Си, интегрированную среду разработки и автоматический генератор программ.
Компилятор предназначен для использования с отладчиком AVR Studio от Atmel версии 4.06 и более поздней. Демонстрационную версию можно скачать с сайта http://www. Hpinfotech.ro



1.Основные характеристики микроконтроллеров фирмы Atmel семейства Mega.
Контроллер ATmega128 является высокопроизводительным AVR микроконтроллером c низким энергопотреблением фирмы Atmel. Рассматриваемый микроконтроллер входит в состав семейства Mega, отличительными особенностями микроконтроллеров данного семейства являются:
- Широкая номенклатура микроконтроллеров.
- Ядро микроконтроллеров семейства Mega выполнено по усовершенствованной RISC архитектуре, в которой используется ряд решений, направленных на повышения быстродействия.
- Flash- память программ объемом от 8 Кбайт до 256 Кбайт.
- RAM- память (ОЗУ) объемом от 1 Кбайт до 8 кБайт с возможностью подключения внешнего ОЗУ обемом до 64 кБайт.
- Электрически перепрограммируемая EEPROM-память данных объемом от 512 Байт до 4 кБайт.
- Тактовая частота отдельных моделей семейства может достигать 20 МГц.
- Микроконтроллеры данного семейства выпускаются в корпусах TQFP, MLF предназначенных для поверхностного монтажа так и в корпусах типа DIP предназначенных для пайки в монтажные отверстия.
- Микроконтроллеры семейства Mega имеют широкий набор периферийных устройств, например: различные последовательные интерфейсы SPI, UART, TWI (аналог I2C). Порты ввода-вывода, таймеры, аналого-цифровые преобразователи, аналоговый компаратор, сторожевой таймер, генераторы ШИМ и др.
Основные характеристики AtMega128 приведены в таблице 1.1, расположение и назначение выводов микроконтроллеров показаны на рисунке 1. Архитектура ядра микроконтроллеров семейства Mega представлена на рисунке 2.



Рисунок 1. Расположение и назначение выводов микроконтроллера AtMega 128 для различных вариантов исполнения.
№
Параметр
Единицы измерения
Значение
1
Быстродействие
MIPS
до 16
2
Объем памяти программ
кБайт
128
3
Объем ОЗУ
кБайт
4
4
Объем памяти данных (EEPROM)
кБайт
4
5
8ми разрядный таймер-счетчик
шт.
2
6
16ти разрядный таймер-счетчик
шт.
2
7
Последовательный интерфейс UART
шт.
2
8
Последовательный интерфейс SPI
шт.
1
9
Последовательный интерфейс TWI
шт.
1
10
АЦП (разрядность/количество каналов)
10 бит/8
1
11
Порты ввода-вывода
шт.
53
12
Аналоговый компаратор
шт.
1
13
Сторожевой- таймер
шт.
1
14
Количество векторов прерываний

21
15
Количество линий внешних прерываний
шт.
3

Таблица 1.1.Основные характеристики микроконтроллера AtMega 128







Архитектура микроконтроллера Mega128.