Применение микроконтроллера AVR в экспериментальной установке «Машина Атвуда»
Введение
Автоматизация - это одно из направлений научно-технического прогресса, использующее саморегулирующие технические средства и математические методы с целью освобождения человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов, изделий или информации, либо существенного уменьшения степени этого участия или трудоёмкости выполняемых операций [1].
Автоматизация физического эксперимента – это управление процессами эксперимента с помощью программного обеспечения. При проведении такого эксперимента от человека требуется либо только ввод начальных параметров эксперимента, либо контроль некоторых процессов. Это зависит от степени автоматизации эксперимента.
Тема автоматизации физического эксперимента является актуальной, причем ее актуальность растет с тем как развиваются цифровые технологии. Автоматизация эксперимента позволяет сбросить часть нагрузки с экспериментатора, снижает вероятность ошибки при проведении эксперимента, так как
Оглавление
Введение 2
1. История 5
2. Знакомство с Arduino 7
3. Отладочные платы 14
3.1 Средства отладки для выявления логических и схемотехнических ошибок 14
4.Среды и языки программирования 17
4.1Среда разработки Arduino IDE 17
4.2 Язык программирования C++ 18
5. Принцип работы лабораторной установки «Машина Атвуда» 18
5.1 Описание экспериментальной установки 18
5.2 Схема машины Атвуда 21
5.3 Принцип работы цифровых часов 24
5.3.1 Генератор счетчик CD4060 — двоичный счетчик со встроенным генератором. Описание, распиновка. 26
5.3.2 CD4060 пример – регулируемый таймер 29
5.3.3 Включение вакуумных люминесцентных индикаторов 31
6. Разработка скетча в среде Arduno IDE на С++ для отладочной платы Arduno UNO: 34
Основные результаты и выводы 40
Список используемых источников 41
Приложение 42
Список используемых источников
1. Курилин А. И., Золотухо Р. Н. AVR-микроконтроллеры: семь ярких лет становления. Что дальше? // Компоненты и технологии. 2005. № 1.
2. Курилин А. И. Отладочные средства для AVR и AVR32 UC3 2011 года // Компоненты и технологии. 2011. № 10.
3. Ламберт Е.В. 8 разрядные микроконтроллеры AVR корпорации Atmel: новинки и тенденции развития // Компоненты и технологии. 2009. № 6.
4. Прокопенко В.С. Программирование микроконтроллеров ATMEL на языке C. СПб.: КОРОНА-ВЕК, 2012. 307 с.
5. Дхананья Гадре, Нигуал Мэлхотра. Занимательные проекты на базе микроконтроллеров tinyAVR. СПб.: БХВ-Петербург, 2012. 330 с.
6. Краткий Курс – Самоучитель AVR, ATmega и ATtiny [Электронный ресурс]: [сайт]. [2007]. URL: http://123avr.com/ (дата обращения: 10.12.2022).
7. www.atmel.com
8. www.atmel.no/beta_ware
9. www.atmel.com/Xplained
10. www.wholetomato.com
11. www.labcenter.com
К таким ошибкам относятся неправильное использование регистров специальных функций и их битов, ошибки адресации к переменным или массивам, неверно рассчитанные коэффициенты в арифметических выражениях, не соблюдение требований к времени выполнения и многие другие.
Ошибки на уровне схемы так же весьма разнообразны: неправильно выбранные номиналы резисторов, конденсаторов, типов диодов, транзисторов, неверное понимание логики работы микросхем, функций и характеристик отдельных выводов микросхем и пр.
Рассмотрим способы и средства отладки в порядке от простого к сложному [2].
Отладка с использованием программной модели МК (симулятор – Debugger) – самый простой и дешевый способ, его полнота ограничена возможностями программной модели. Почти во всех «средах» программирования имеется подобный отладчик. В базовом варианте программная модель выполняет функции ядра МК – выполнение машинных команд процессором