KIT - K51-AVR

Manuale Tecnico PDF, in Italiano, della scheda K51-AVR.

In uno spazio di solo 145 cmq e' concentrata una serie di risorse che consentono di intraprendere lo studio e la sperimentazione di una nutrita e variegata tipologie di modalita' di controllo ed interfacciamenti.

Costruzione e sperimentazione con la scheda "K51 AVR"

        

Tramite la K51-AVR viene data l'opportunità di poter disporre di un hardware noto e documentato sia da un punto di vista hardware che software con cui poter intraprendere qualsiasi percorso formativo che; partendo da semplici sperimentazioni, consente di crescere in esperienza e complessita' fino a maneggiare con padronanza e competenza gli elementi componenti l'elettronica a micro controllori.
Con il pretesto di costruire un Orologio Sveglia verranno introdotti i vari elementi circuitali che lo compongono dando tutte le informazioni per reperire le informazioni sull'uso dei componenti e sul come procurarsi i rispettivi fogli tecnici. A questo proposito si farà uso della documentazione reperibile su Internet di cui verranno dati gli indirizzi per facilitarne la sicerca.
Per ogni nuovo integrato introdotto sarà presentato un semplice esempio esplicativo sul suo corretto uso in modo che sia immediatamente fruibile.
Vari esempi, via via più complessi, consentiranno di apprendere ed applicare i nuovi concetti fornendo una continua e costante crescita culturale. In un tempo relativamente breve Vi troverete tra le mani la conoscenza che vi consentirà di poter affrontare anche le imprese più complesse in modo sistematico e con il giusto metodo.

Una delle caratteristiche più importanti della K51-AVR é la possibilità di usare i nuovi microprocessori della PHILIPS 89C51Rxx o della ATMEL T89C51Rxx, e cugini, che supportano la Programmazione in System, ovvero la programmazione effettuata a bordo scheda, senza dover togliere la CPU e senza adoperare NESSUN PROGRAMMATORE ESTERNO. Di seguito sono descritti i passi da effettuare:

1) sviluppare il programma applicativo tramite un pacchetto software che generi un codice eseguibile

2) connettere il jumper J5 in posizione 1-2 e J6 in posizione 1-2

3) connettere la tensione di programmazione (+12 V per 89CRx+ o +5 V per 89CRx2) al pin 3 di CN6

4) collegare la linea seriale in RS 232 ad una linea COM libera di un personal computer

5) alimentare la scheda

6) programmare la FLASH EPROM interna del Microprocessore usando l'apposito programma. I programmi, ed i relativi futuri aggiornamenti, sono disponibili, e scaricabili, direttamente dai siti delle case madri ed, al momento, sono GRATUITI.

• PHILIPS: W I N I S P Documentazione Programma WINISP
  
• Embedded Systems Academy: FLASH MAGIC Link al sito.
  
• ATMEL: F L I P Documentazione Programma FLIP

7) togliere alimentazione alla scheda

8) scollegare tensione di programmazione da CN6, collegare J5 in posizione 2-3 e J6 in posizione 2-3 per abilitare la ROM interna del microprocessore

9) rialimentare la scheda: il programma applicativo é eseguito dalla FLASH EPROM interna.

L' I S P riduce i costi complessivi dell'applicazione, infatti elimina l'uso di EPROM, programmatore di EPROM, FLASH EPROM, ecc. Per ulteriori informazioni relative alla programmazione I S P fare riferimento alla specifica documentazione tecnica della PHILIPS.

La linea di comunicazione seriale della scheda K51-AVR é bufferata in RS 232. Dal punto di vista software sono invece definibili quasi tutti i parametri del protocollo fisico di comunicazione (baud rate, stop bit) tramite la programmazione dei registri interni della CPU.
La K51-AVR dispone di una seconda driver di comunicazione in RS 232 che quando é connessa a due pin non utilizzati del microprocessore si può realizzare una seriale software tramite i comandi presenti nel BASCOM-8051. Per facilitarne la connessione si faccia riferimento ai connettori CN1 (segnali TTL) e CN3 (segnali RS 232).

Da un punto di vista software, dovendo scegliere un linguaggio Semplice, Efficiente e possibilmente a Basso Costo ci é sembrato che il Compilatore BASIC della MCS-Electronics ed il Compilatore C della Wickenhaeuser fossero i candidati ideali. Questo Compilatore BASIC é disponibile sia per la numerosissima famiglia 8051 che per i nuovissimi e velocissimi chip in tecnologia RISC della ATMEL AVR con il nome di BASCOM-8051 e BASCOM-AVR. Come Compilatore C, per la fam. 8051 c'e' l'ottimo µC/51. Va inoltre sottolineato che, sia per il Compilatore BASIC che per il Compilatore C, é disponibile il manuale in Italiano.

Per quanti che, giustamente, prima di spendere dei soldi vogliono "Guardarci Dentro" ricordiamo che é disponibile, scaricare direttamente dal sito http://www.grifo.it la versione DEMO sia della versione per 8051 che per AVR. Il DEMO ha la limitazione di generare un massimo di 2K di codice che é ampiamente sufficiente per provare il prodotto. Noi però siamo riusciti, usando solo questo spazio, a generare tutta una serie di esempi tra cui anche quello dell'orologio. In questo modo siete in grado di fare tutte le prove del caso prima di avventurarvi nella eventuale costruzione.
Per la versione DEMO del Compilatore C per 8051 avete la possibilita' di generare codice per la bellezza di 8K!!!

• - Rivolgervi a qualche amico che vi programmi i Micro.
• - Autocostruirvene uno. Nel sito http://www.grifo.it ci sono schemi e disegno dello stampato.
• - Comperarne uno. In questo caso ci sono parecchie possibilità:
  • Scegliere il MP AVR-51 che programma entrambe le famiglie.
  • Prendere un Modulo Adattatore per un programmatore di EPROM.

Questa sezione é formata dalla circuiteria di Reset, gestita da un TL 7705, in grado di generare sia il RESET che il /RESET negato; da un pulsante e da un Jumper a 3 vie per commutare nella condizione di uso del 51 o degli AVR.
Di questa circuiteria fanno parte anche un Quarzo e due zoccoli, che possono essere anche del tipo ZIF (Zero Insertion Force), in grado di ospitare la CPU nei contenitori da 20 e da 40 piedini. Per una questione di praticita' e di facilitazione nel reperimento dei componenti, si e' prevista la possibilita' di montare anche gli zoccoli ZIF da 24 piedini che sono piu' facili da trovare e che geceralmente costano monto meno.

Disponibile, su un comodo connettore a vaschetta D da 9 piedini a 90°, un connettore standard per il collegamento seriale in RS232 realizzato con un MAX 202., oppure, in alternativa, un MAX 232.
Di questo integrato é stato utilizzata una sola delle due sezioni disponibili. Rimane quindi a disposizione utente la seconda sezione per future espansioni.

Gestione di periferiche simulando I2C-BUS tramite solo 2 linee di I/O della CPU.

• - Real Time Clock PCF 8583 con batteria al Litio, RAM e Sveglia.
• - Controllore display da 4 digits a LED da 7 Segmenti tipo SAA 1064.
• - E2 Seriale tipo 24C08.
• - Gestione di 8 linee di I/O bidirezionali tramite PCF 8574.
• - Gestione di 4 linee di A/D ed una di D/A Converter da 8 bit tramite PCF 8591.
• - Misura di temperatura e gestione termostato tramite DS 1621.
• - Due morsetti del I2C-BUS disponibili da e per il mondo esterno.

Sono inoltre disponibili per fare della sperimentazione i seguienti dispositivi:

• - 4 Display a LED da 13mm oppure da 20mm.
• - 4 Tasti gestibili direttamente dalla sezione CPU.
• - BUZZER in grado di essere pilotato dalla sezione di CPU.
• - Uscita Termostato, visualizzato tramite LED, disponibile su connettore.
• - Uscita Real Time Clock per gestione /INT o uscita frequenza.
• - 16 linee di I/O provenienti dalla CPU da 40 piedini.
• - A/D Converter da 11 linee 12 bit tipo TLC 2543.
• - Connettore da 20 piedini per collegamento ad A/D Converter da 12 bit.
• - Morsettiera per collegamento a Display LCD e trimmer per contrasto.
• - Morsettiera per alimentazione e segnali ausiliari.

La circuiteria che viene usata per la realizzazione della sveglia é costituita dal RTC PCF 8583; dal controllore del display a 7 segmenti SAA 1064; da 4 Tasti e da un BUZZER. Questa circuiteria é pilotata utilizzando il protocollo I2C-BUS inventato dalla Philips e largamente impiegato sia nel campo civile che professionale. Questo protocollo di comunicazione utilizza solamente due fili e consente di far colloquiare tra di loro sia dispositivi periferici che unità intelligenti. Il Compilatore BASCOM consente di usare questo non semplicissimo protocollo ad "Alto Livello" cioé dando dei semplici comandi, e senza assolutamente preoccuparsi di conoscere o capire il protocollo medesimo.
Per quanti volessero approfondire questo discorso consiglio di leggere la chiara e completa trattazione che la Philips fa delle caratteristiche di questo protocollo nei suoi Data-Book.
Per sottolineare la flessibilità del protocollo I2C-BUS basta ricordare che, per quanti vogliono sperimentare la circuiteria presentata, é possibile impiegare anche la comodissima scheda GPC® F2, che moltissimi hanno già aquistato od hanno costruito, su cui é possibile debugare e provare tutti i programmi presentati.

CAPACITA'

C1, C8, C9, C11, C12, C13 , C15, C16, C22, C27, C28 C29, C30, C33, C32, C46, C49 = 100nF multistrato
C2, C10 , C14, C23, C31, C45, C48 = 22µF 6v Tantalio
C3 , C4, C5, C6, C7, C34, C35, C36, C37, C38, C39, C40 C41, C42, C43, C44 = 100nF 50v poliestere
C17 , C18, C19, C20, C47 = 1 ÷ 2,2µF 16v Tantalio
C21, C23 = 22pF ceramico
C24, C25 = 33pF ceramico
C26 = 300pF ceramico

RESISTORI

R1, R3 , R12 = 680 Ohm 1/4w
R2 = 10 Ohm 1/4w
R4, R5, R6, R7, R8 = 4k7 Ohm 1/4w
R9 = 0
R10 = 470 Ohm 1/4w
R11, R13 = 18 Ohm 1/4w

RETI RESISTIVE

RR1, RR2 , RR3 , RR4, RR5 = SIP 4k7 Ohm 9+1 pin

SEMICONDUTTORI

D1, D2, D3, D4 = 1N4148
Q1, Q2 = BC547

CONNETTORI

CN1, CN3, CN4 = scatolino a basso profilo 20 vie maschio dritto
CN2 = vaschetta D 9 vie Femmina 90°
CN5 = morsettiera 10 vie passo 2,54
CN6 = morsettiera 8 vie passo 2,54

ZOCCOLI

IC1, IC2 , IC6 = 16 pin
IC3 , IC4 , IC5 , IC7 = 8 pin
IC8 = 20 pin (oppure 24 pin) + Textool
IC9 = 40 pin + Textool
IC10 = 24 pin
IC11 = -----
IC12 = 20 pin

JUMPER

J1 , J3 , J4 = 2 vie strip maschio
J2 , J5 , J6= 3 vie strip maschio

INTEGRATI SU ZOCCOLO

IC1 = PCF 8574A
IC2 = PCF 8591
IC3 = DS 1621
IC4 = 24C01/02/04/08
IC5 = TL 7705
IC6 = MAX 202ECPE
IC7 = PCF 8583
IC8 = 89C1051/2051/4051 AVR 90S2313 ecc.
IC9 = 8xC51/52 ecc AVR 90S4414/8515
IC10 = SAA1064
IC11 = LM336 2,5v
IC12 = TLC2543

COMPONENTI VARI

T1 , T2 , T3, T4= tasto da circuito stampato N.A.
BT1 = batteria la Litio CA2032 orrizzontale
RV1 = trimmer 4k7 Ohm orrizontale 1 giro
RV2 = trimmer 10k Ohm orrizontale 1 giro
QZ1 = quarzo 32,768 KHz
QZ2 = quarzo 11,0592 MHz
BZ1 = buzzer auto oscillante
P1 = tasto da circuito stampato miniatura N.A.
LD1 = LED 3mm Verde
LD2 = LED 3mm Rosso
LD3 = LED 3mm Giallo
DY1 o DY5= SA52-11 display 7 segmenti / SA08-11 display 7 segmenti
DY2 o DY6= SA52-11 display 7 segmenti / SA08-11 display 7 segmenti
DY3 o DY7= SA52-11 display 7 segmenti / SA08-11 display 7 segmenti
DY4 o DY8= SA52-11 display 7 segmenti / SA08-11 display 7 segmenti

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