K51-AVR

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PLACA EXPERIMENTAL PARA A FAMÍLIA DE PROCESSADORES 8051 E AVR

Salvatore Damino


1ª Parte

Em apenas 145 cm quadrados de espaço, estão concentrados uma série de recursos onde é possível, estudar os seguintes controladores e interfaces:

Utilizando apenas 2 linhas de I/O de CPU é possível simular o barramento I2C com os seguintes periféricos
- Relógio de tempo real com o PCF 8583 com bateria de lítio, RAM e alarme.
- Controlador de 4 dígitos LED de 7 segmentos do tipo SAA 1064.
- EEPROM série, tipo 24C08.
- Controlador de 8 linhas de I/O bidireccionais com PCF 8574.
- Conversor A/D de 4 entradas e uma saída D/A de 8 bits com PCF 8591.
- Medição de temperatura e controlo de termostato com DS 1621.
- Conector de interface I2C-BUS (2 terminais de parafuso) para controlar dispositivos I2C externos.

Secção de CPU

Esta secção inclui um circuito de reset controlado por um TL7705, que pode gerar tanto o sinal de RESET como o seu complementar /RESET; um botão de pressão e um jumper de 3 pinos que selecciona entre o CPU 8051 ou AVR.
A esta secção também pertencem um cristal e 2 sockets ZIF (Zero Insertion Force) onde podem ser montados CPU's de 20 ou 40 pinos DIL.

Interface série (RS232)

Está disponível num conector 90° 9 pinos tipo D, standard RS 232 e baseado num MAX 202.
Apenas uma secção deste integrado é usada, ficando a restante disponível para uso futuro.

Dispositivos e linhas de I/O

Tos seguintes dispositivos estão disponíveis para experiências:
- 4 displays 7 segmentos com LEDs de 13 mm ou 20 mm.
- 4 teclas controladas directamente pela secção de CPU.
- Buzzer controlado pela secção de CPU.
- Saída de termostato, com visualização LED disponível em conector.
- Relógio em tempo real para controlo de /INT ou saída em frequência.
- 16 linhas de I/O vindas do CPU de 40 pinos.
- 11 linhas de conversão A/D, 12 bit, ligadas ao TLC 2543.
- Conector standard de 20 pinos para ligar as entradas A/D.
- Terminais para ligação de display LCD e trimmer para regulação de contraste.
- Terminais para fonte de alimentação externa e sinais auxiliares.

Considerações gerais

Com o kit K51-AVR pode utilizar um hardware provado e bastante conhecido, tanto do ponto de vista do software como do ponto de vista do hardware, e permite-lhe iniciar as suas experiências simples e depois, passo a passo crescer na experiência e no conhecimento de todos os componentes da electrónica dos microcontroladores.
Como exemplo, vamos montar um relógio com alarme. Os seus vários circuitos serão explicados, e toda a informação como encontrar os "Datasheets" será dada. Para que esta pesquisa seja simplificada serão dados também os endereços de Internet onde poderá encontrar informação.
Qualquer novo circuito integrado que seja usado será acompanhado com um exemplo simples para melhor explicar como o controlar de modo a obter um sistema pronto para usar.
Os muitos exemplos irão crescer em complexidade e vão conter novos conceitos que lhe vão permitir alargar os seus conhecimentos. Mesmo os problemas mais complexos serão analisados e resolvidos de uma forma sistemática.
Do ponto de vista de software decidimos escolher uma linguagem simples, barata mas poderosa e achamos que o compilador BASIC da MCS-Electronics era o candidato ideal.
Este compilador existe em duas versões: para a numerosa família 8051, o BASCOM-8051 ou para os novos e rapidíssimos chips AVR da Atmel o BASCOM-AVR.

Para aqueles que querem experimentar antes de gastarem dinheiro, podem fazer o download de uma versão do compilador em http://www.grifo.com (http://www.multidigital.com).
Esta versão tem a limitação de apenas poder gerar código com 1Kbyte, mas é suficiente para testar o produto. Mas vamos ter oportunidade de gerar muitos exemplos (incluindo o relógio em tempo real) com esta versão.

Nesta primeira parte vamos usar um pequeno CPU de 20 pinos. Para isso é necessário ter acesso a um programador para poder gravar o programa compilado no microcontrolador. Se está a pensar usar por exemplo o AT89C2051 com 2K de memória ou o AT89C4051 com 4K as possibilidades são as seguintes:
- Peça a um amigo para lhe programar os micros.
- Construa o seu próprio programador. No site da grifo® ( http://www.grifo.com) existem esquemas eléctricos e o desenho do PCB.
- Compre um. Neste caso existem muitas soluções:
SIM2051 que é um emulador e programador.
MP AVR-51 que suporta as duas famílias.
Programador de EPROMS com adaptador.
Se pretende usar o RISC AT90S2313, só as duas ultimas opções são válidas.

Relógio Digital com alarme

O circuitos usados para o relógio de tempo real (RTC) são PCF8583 da Philips, o controlador de 7 segmentos SAA1064 as 4 teclas e o Buzzer. Os circuitos são controlados usando o protocolo I2C, inventado pela Philips e muito usado em áreas civis e profissionais. Este protocolo de comunicação usa apenas 2 fios e permite a troca de dados entre unidades periféricas e unidades inteligentes. O compilador BASCOM permite usar este protocolo a "alto nível", isto é com comandos simples e sem ser necessário qualquer conhecimento do funcionamento do protocolo.
Para quem quiser conhecer a fundo o I2C pode consultar a ampla documentação disponibilizada pela Philips para o efeito.
Também é possível experimentar este protocolo com a flexível placa GPC® F2 que pode ser montada a partir de um Kit muito simples. Nesta placa é possível testar todos os programas disponíveis.

Operação

O relógio com alarme, visualiza o tempo real e permite acertar as horas e minutos através das teclas. Permite ainda acertar o tempo do alarme com funções de "sleep", "snooze", etc. O brilho do display pode ser escolhido entre três níveis.
A pilha de lítio permite ao relógio continuar a contar o tempo mesmo com a alimentação desligada. Os 256 bytes de memória RAM do chip também são não voláteis, e podem ser usados para outras funções, como impor limites de tempo para alarmes, ou conter comandos para controlar outros periféricos, como por exemplo a temperatura da sala, iluminação etc.
No próximo mês continuaremos com a descrição deste circuito.


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