Mini ecosonda casera en el microcontrolador Atmel ATMega8L por 500 rublos
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Decidí hacer una mini mesa de fresado para el taller de mi casa. La mesa de fresado para un enrutador manual facilitará el trabajo y ayudará a aumentar la precisión del procesamiento de las piezas de trabajo.
Aquí se muestra un remolque de este tipo para un tractor de empuje: peso de aproximadamente 100 kg, cuerpo plegable, freno de pie con función de freno de mano, portón trasero extraíble, remolque intercambiable (nunca se sabe cómo colocarlo en el automóvil)
Cómo hacer tiradores de resorte de amortiguador de automóvil de bricolaje. Dibujos para autoproducción.
Mini ecosonda casera en el microcontrolador Atmel ATMega8L
и
LCD del teléfono móvil nokia3310
Presento a su atención el desarrollo del autor: una mini ecosonda casera en el microcontrolador Atmel ATMega8L y LCD del teléfono móvil nokia3310. El dispositivo está diseñado para que lo repita un radioaficionado de calificación media, pero creo que cualquiera puede repetir el diseño. Traté de presentar el material de tal manera que los lectores en una forma accesible brinden información más útil sobre el tema. Espero que la repetición del diseño le traiga mucho placer y beneficio.
Estaré encantado de responder a sus preguntas / deseos / comentarios y ayudar a repetir el diseño.
Atentamente, Alex
Ecosonda, sonar (sonar) – abreviatura de Sound NAvegation and Ranging. La ecosonda existe desde la década de 40 y la tecnología se desarrolló durante la Segunda Guerra Mundial para rastrear submarinos enemigos. En 1957, Lowrance presentó el primer sonar de pesca deportiva transistorizado del mundo.
La ecosonda consta de los siguientes bloques funcionales principales: un microcontrolador, un transmisor, un sensor-emisor, un receptor y una pantalla. El proceso de detección del fondo (o de los peces) de forma simplificada es el siguiente: el transmisor genera un impulso eléctrico, el sensor-emisor lo convierte en una onda ultrasónica y la envía al agua (la frecuencia de esta onda ultrasónica es tal que no lo siente ni una persona ni un pez). La onda de sonido se refleja en el objeto (fondo, peces, otros objetos) y regresa al sensor, que la convierte en una señal eléctrica (ver la figura a continuación).
El receptor amplifica esta señal devuelta y la envía al microprocesador. El microprocesador procesa la señal recibida del sensor y la envía a la pantalla, donde ya vemos la imagen de los objetos y la topografía del fondo en una forma conveniente para nosotros.
A lo que debe prestar atención: la ecosonda dibuja el relieve del fondo solo en movimiento. Esta afirmación se deriva del principio de funcionamiento de la ecosonda. Es decir, si el barco está estacionario, la información sobre la topografía del fondo no cambia y la secuencia de valores consistirá en los mismos valores absolutamente idénticos. Esto dibujará una línea recta en la pantalla.
La primera pregunta que estoy seguro que tendrán los lectores es “¿Por qué una pantalla tan pequeña?” Por lo tanto, lo responderé de inmediato: este “mini-sonar” se desarrolló a pedido de un amigo de lo que tenía a mano. Y estos medios improvisados resultaron ser ATMega8L, una pantalla de nokia3310 y algún tipo de emisor con la designación f=200kHz. También puede preguntar si es posible rehacer el programa/circuito para una pantalla diferente y más grande. Sí. Teóricamente, esto es posible.
De las ecosondas descritas en [1, 2, 3], mi diseño difiere en el uso de una pantalla LCD gráfica, lo que le da ventajas al dispositivo para mostrar información útil.
Toda la estructura está montada en la caja “Z14”. La energía es proporcionada por una batería GP9R17H de 9V. El consumo máximo de corriente no supera los 30 mA (en la versión del autor, 23 mA).
Ahora sobre las posibilidades de la ecosonda. La frecuencia de funcionamiento es de 200 kHz y está configurada para un radiador existente específico. El software implementó la capacidad de medir la profundidad hasta 99,9 metros. Pero lo diré de inmediato: la profundidad máxima que la ecosonda puede “ver” dependerá en gran medida de los parámetros del emisor utilizado. Hasta ahora, mi diseño ha sido probado solo en un reservorio con una profundidad máxima de aproximadamente 4 m. El dispositivo mostró excelentes resultados. En la medida de lo posible, intentaré probar el funcionamiento de la ecosonda a mayores profundidades, lo que se informará a los lectores.
Entonces, pasemos al esquema. Esquema de mini ecosonda se muestra en la siguiente figura:
Los principales bloques funcionales de la ecosonda: circuito de control (es decir, microcontrolador ATMega8L), transmisor, emisor, receptor, pantalla, teclado, circuito de carga de batería.
La ecosonda funciona de la siguiente manera: el microcontrolador a la salida del PB7 genera una señal de control (log. pulsos rectangulares “0”) con una duración aproximada de 40 μs. Esta señal activa el oscilador maestro de 400 kHz en IC4 durante el tiempo especificado. Luego, la señal se alimenta al chip IC5, donde la frecuencia de la señal se divide por 2. La señal de IC5 se alimenta a la etapa de búfer en el chip IC6 y luego a los interruptores Q3 y Q4. Además, la señal del devanado secundario del transformador T1 se alimenta al sensor-emisor piezoeléctrico LS2, que envía mensajes ultrasónicos al entorno externo.
La señal reflejada desde el fondo/obstáculo es recibida por el transductor-emisor y alimentada a la entrada del receptor, que está ensamblado en el chip SA614AD en una inclusión típica (consulte la hoja de datos en SA614AD). El conjunto de diodos BAV99 en la entrada del receptor limita el voltaje de entrada del receptor en el momento de la operación del transmisor.
La señal del receptor se alimenta al comparador en el chip LM2903, cuya sensibilidad está regulada por el microcontrolador.
Además, la señal se procesa en el microcontrolador y se muestra en la forma deseada en la pantalla LCD gráfica de 84×48 píxeles.
El transformador transmisor T1 está enrollado en un núcleo K16 * 8 * 6 hecho de ferrita M1000NM. El devanado primario está enrollado en 2 cables y contiene 2×14 vueltas, el secundario: 150 vueltas de cable PEV-2 de 0,21 mm. El devanado secundario se enrolla primero. Las mitades del devanado primario deben “estirarse” a lo largo de toda la longitud del núcleo. Los devanados deben aislarse entre sí con una capa de tela barnizada o papel transformador.
Ahora la parte más interesante y problemática: el sensor emisor. Este problema se resolvió para mí inicialmente: ya tenía un emisor listo. ¿Y usted?
Opción 1: compre un sensor listo para usar.
Opción 2: hágalo usted mismo con piezocerámica TsTS-19.
Al flashear el microcontrolador ATMega8L, configure los bits del fusible de acuerdo con la imagen a continuación:
Información completa sobre la fabricación, configuración, firmware y manual de uso de la miniecosonda
mira en el archivo adjunto!
Contenido del archivo:
Preguntas y deseos _ ecosonda hecha a sí misma _ mini ecosonda_archivos
Instrucciones _ ecosonda casera _ mini ecosonda_archivos
configuración _ ecosonda casera _ mini ecosonda_archivos
firmware _ ecosonda casera _ mini ecosonda_archivos
enlaces _ buscador de peces casero _ mini buscador de peces_archivos
esquema y descripción _ ecosonda hecha a sí misma _ mini ecosonda_archivos
Teoría _ ecosonda casera _ mini ecosonda_archivos
Archivos _ buscador de peces casero _ mini buscador de peces_files
foto del dispositivo _ ecosonda hecha a sí misma _ mini ecosonda_archivos
echolot_v1.43.dch
echolot_v1.53.dch
pcb_v1.53_A4.doc
pcb_v1.53_componentes.doc
plata_v2.doc
0012.gif
firmware_demo_v1.0.hex
firmware_demo_v1.1.hex
firmware_demo_v1.2.hex
firmware_demo_v1.5.hex
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firmware _ ecosonda hecha a sí misma _ mini ecosonda.html
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Teoría _ ecosonda casera _ mini ecosonda.html
Archivos _ ecosonda casera _ mini ecosonda.html
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fusible_bits.jpg
gen400kHz.jpg
mini-sonar_circuit_v1.53.jpg
mini-sonar_review_01.jpg
MH2009V.pdf
SA614AD.pdf
mini-sonar_circuit_v1.43.PNG
mini-sonar_circuit_v1.43_800x600.png
echolot_user_manual.zip
Arduino sin Arduino: trabajar con microcontroladores directamente
Si recordamos la historia de la creación de Arduino (www.drive2.ru/b/2520138/), Arduino se hizo popular debido a tres cosas que constituyen su base: el entorno de programación Arduino IDE (en realidad es el entorno de lenguaje de procesamiento ), el lenguaje de programación Wiring (En realidad, tal lenguaje no existe; lo que vemos es el C más común, complementado con una gran cantidad de bibliotecas) y las placas Arduino.
Ya escribí anteriormente que puede prescindir de cada uno de estos tres componentes y di un ejemplo de cómo puede prescindir de C – www.drive2.ru/b/2729013/. Cómo abandonar el IDE de Arduino está escrito aquí: www.visualmicro.com/page/…what_is_visual_micro.html, y hoy me gustaría escribir sobre cómo abandonar las “placas Arduino”.
Entonces, ¿cuál es la placa que ha tenido tanto éxito comercial?
Como puede ver, la placa contiene un microcontrolador AtMega 168 o 328, un chip de fuente de alimentación – DA1, un controlador de puerto de comunicaciones virtual – DD1 y un cuarzo de 16 MHz – Q1. En general, a primera vista, no hay nada superfluo, pero esto es solo a primera vista: el chip de fuente de alimentación utilizado le permite alimentar la placa desde un voltaje de 5 a 12V o hasta 30V por un corto tiempo, es decir. para un automóvil con sus 14,5V no es adecuado y necesita hacer su propia fuente de alimentación. El controlador de puerto COM se usa principalmente para cargar programas y es opcional (no está disponible en la placa Arduino Pro Micro y similares). El cuarzo, por supuesto, le permite trabajar con precisión con el tiempo, pero si un error de unos pocos milisegundos no es crítico para usted, puede recordar que los microcontroladores Atmel, que incluyen el Atmega168/328, contienen cuarzo interno y pueden contar relojes hasta ellos mismos.
Entonces, ¿cuál es este cargo extra? En general, sí. En la mayoría de los casos, realmente puede prescindir de él, y ahora hablaremos sobre cómo hacerlo.
Soporte del entorno de programación
Encuentra dónde tienes instalado Arduino y abre la carpeta de hardware
Por defecto está aquí − C:Archivos de programaArduinohardwarearduinoavr
En esta carpeta descomprimiremos archivos con bibliotecas que descargaremos desde aquí:
1) Para microcontroladores
ATmega8, ATmega8A,
ATmega88, ATmega88A, ATmega88P, ATmega88PA, ATmega88PB
ATmega168, ATmega168A, ATmega168P, ATmega168PA, ATmega168PB
ATmega328, ATmega328P, ATmega328PB
ATmega48, ATmega48A, ATmega48P, ATmega48PA, ATmega48PB
descargue la serie ATmega8 (8/48/88/168/328) desde aquí – github.com/sleemanj/optib. ob/master/dists/README.md
Ver artículo separado Acerca de AtMega pobre puesto en una buena palabra
Estas bibliotecas le permiten ejecutar el MK a 3 frecuencias: 1 MHz, 8 MHz o 16 MHz (se requiere un cristal externo de 16 MHz para el funcionamiento).
Aquí es necesario entender que el cuarzo externo aumenta la velocidad y la estabilidad (1 milisegundo de ejecución del programa siempre equivaldrá a 1 milisegundo de tiempo real), pero aumenta, aunque sea levemente, el costo del diseño y reduce la confiabilidad debido a una mayor cantidad de piezas. . Personalmente, mi opinión es que para la mayoría de los diseños diseñados para un automóvil, puede funcionar de manera segura con cuarzo incorporado. Para los circuitos de encendido, un tacómetro, puede usar un cuarzo externo conectado de acuerdo con el diagrama a continuación, pero es más barato llevar una bufanda lista para usar como Arduino Pro Micro.
Una nota muy valiosa de alexfrance
Hubo una experiencia triste al usar el generador interno MK tini2313. En el frío a -20, los controladores fallaron. Instalar un cuarzo externo ayudó. Dado que el oscilador interno es un circuito RC, depende mucho de la temperatura.
2) Microcontroladores Attiny13 (A)
Las bibliotecas y los archivos compatibles con “Teenek” se pueden descargar desde el enlace anterior, o puede tomar la versión del desarrollador: sourceforge.net/projects/ard-core13/files/
También ponemos el archivo descargado en la carpeta de hardware
3) Para microcontroladores
ATtiny84, ATtiny44, ATtiny24,
ATtiny85, ATtiny45, ATtiny25,
ATtiny2313, ATtiny4313
enlace de descarga -code.google.com/p/arduino-tiny/
Después de desempaquetar, vaya a la carpeta pequeña y cambie el nombre del archivo C: Archivos de programaArduinohardwaretinyavrProspective Boards.txt a C:Archivos de programaArduinohardwaretinyavrBoards.txt
Después de todas las descargas y el desempaquetado, obtendremos una carpeta de hardware con el siguiente contenido
Y al ejecutar el IDE de Arduino verá:
Conexión del microcontrolador
Puede flashear programas en MK de 2 maneras diferentes:
1) La versión clásica – firmware usando un programador
Aquí todo es simple: compramos cualquier programador de la lista de compatibles
y adelante
El más común es USBasp, es producido activamente por los chinos, es fácil hacerlo usted mismo. En Ucrania, puedo recomendar un fabricante con dicho kit (por desgracia, ya se ha descontinuado, los muchachos solo fabrican una placa adaptadora): fix.org.ua/index.php/%D0%…%D1%80%D0 %BE%D0%BC- detalle
Es fácil flashearlos: deje los controladores, inserte el MK en la ranura deseada, elija el programador de la lista (no necesita elegir COM), indique el microcontrolador y su frecuencia y el programa.
El segundo más popular es USBtinyISP. No los vi a la venta, pero aquí se describe en detalle cómo hacerlo usted mismo: robocraft.ru/blog/2948.html
Los programadores profesionales como STK500 (Oh, tuve una placa así en un trabajo anterior, algo genial) claramente no están dentro del alcance de este artículo. Así que sigamos adelante.
2) Firmware usando la placa Arduino de fábrica
Cabe señalar que no todas las placas Arduino son aptas para esta acción.
Coge tu tabla y compruébalo antes de intentarlo. El pinout de la interfaz SPI debe ser el siguiente:
Si coincide, entonces todo está bien, si no, entonces es mejor buscar otra placa.
Entonces, la secuencia de acciones:
a) Preparamos el pago. Para hacer esto, conecte la placa Arduino a la computadora, seleccione el elemento de menú Archivo-> Muestras-> ArduinoISP
y “subir” el código a la placa. Todos convertimos nuestra placa en un programador.
b) Conectar. El esquema de conexión es simple: debe conectar los pines de la interfaz SPI de la placa a los pines correspondientes de la interfaz SPI del microcontrolador, y el pin de reinicio del microcontrolador al pin 10 de la placa (o 53 para placas basadas en mega1280 y 2560). En el siguiente diagrama, un ejemplo de conexión de Attiny13 (Attiny85 y Attiny45 es similar, miramos los otros pinouts MK) a una placa basada en el microcontrolador Atmega 168/328
Tengo algo como esto:
Cargando el gestor de arranque. ¿Es necesario?
Primero, definamos qué es un gestor de arranque y por qué es necesario.
La instalación del cargador de arranque permite flashear directamente el microcontrolador a través del puerto serie (solo aquellos con un puerto serie de hardware).Por ejemplo, ATMEGA328P vacío se flashea de esta manera, que luego se puede usar en lugar del microcircuito estándar en Arduino UNO y instalado más en tableros caseros.
Aquellos. cargar un cargador de arranque en el mismo Attiny13 simplemente no tiene sentido: no tiene un puerto de hardware (pines Tx, Dx), aunque algunos “artesanos” que escriben artículos de tutoriales lo hacen (ver UPD a continuación). Pero para Atmega8 esto se puede hacer; al mismo tiempo, perderá 1 kB de 8 de su memoria, pero será posible cargar el firmware no a través de SPI, sino conectándolo al adaptador de puerto COM (cómo hacer esto se describe aquí: www.drive2.ru/b /2642464/ usando el Arduino Pro Mini como ejemplo, consulte la sección “Conexión”).
UPD. Suplemento escrito mucho más tarde
Con el paso del tiempo, entiendo que vale la pena detenerse en el tema del gestor de arranque por separado, al mismo tiempo que se explica en detalle qué son los fusibles.
Pero ahora en resumen: además de escribir el firmware, es necesario escribir bits de configuración en cada microcontrolador, los llamados fusibles y bits de bloqueo. De fábrica vienen grabadas con un techo medio y en la vida real lo más probable es que no te convengan – esta es la razón de la sincronización incorrecta, por ejemplo.
Pero al registrar el cargador de arranque, puede sortear este momento: justo cuando el cargador de arranque se registra en el microcontrolador, se escriben los fusibles correctos. Por lo tanto, incluso si no se necesita el cargador de arranque, se puede registrar para que se registren los fusibles y luego, al escribir el firmware (“boceto”), marque la casilla que no se necesita y se puede eliminar.
Si cree que lo necesita, instale el microcontrolador en el programador (conéctelo a la placa del programador) y haga clic en “Escribir cargador de arranque”
Firmware del programa
a) Escribir un programa. Aquí todo es como de costumbre, solo debe tener en cuenta que no todas las características del “lenguaje Arduino” son compatibles con Attiny, pero solo
pinMode ()
digitalWrite ()
digitalRead ()
analogRead ()
Referencia analógica (INTERNA) / (EXTERNA)
desplazar fuera()
pulsoEn ()
analogWrite ()
millis ()
micros ()
retrasar()
delayMicroseconds ()
b) Cosemos.
Si usamos una placa Arduino, luego seleccionamos “Arduino as ISP” como programador, en la sección “placas” nuestro microcontrolador y la frecuencia a la que funcionará en el futuro, en la sección “puerto” el COM virtual de nuestra placa programadora y hacemos clic en “cargar ”.
Opción de grabación vía programador descrito aquí: diga una palabra sobre el pobre AtMega
c) comprobar el rendimiento. Existe cierto desacuerdo sobre qué hacer con el tramo RESET. Alguien cree que durante la operación se puede dejar en el aire, alguien que necesita ser levantado a través de una resistencia de 10 kΩ para encenderlo. Funciona de esta manera y de otra, es más una cuestión de religión.
