Kakorkoli se že poskušamo izogniti bolj »inteligentnim« rešitvam v elektroniki, lahko z vsako novo aplikacijo ugotavljamo, da bi bilo lahko naše vezje veliko manjše, elegantnejše in cenejše, če bi namesto vgrajenih funkcij v obliki posameznih funkcionalnih blokov uporabili kar mikrokontroler, ki bi vse te funkcije izvajal programsko. Morda je na prvi pogled to res bolj zapletena rešitev, vendar samo do tistega trenutka, ko preženemo strah pred neznanim in se seznanimo z osnovami uporabe in programiranja mikrokontrolerjev. Vsak korak naprej pomeni korak bliže rešitvam, ki bodo vsebovala le najnujnejše elektronske komponente, vse ostalo pa bo s programom, ki ga bomo napisali sami, opravil mikrokontroler v zanemarljivo kratkem času. Ste pripravljeni sprejeti ta izziv in v svoje naprave vgraditi tudi nekaj »pameti«?
Strojna in programska oprema
Strojna in programska opremaPreden se lotimo tega zanimivega področja, moramo najprej povedati nekaj o tem, kaj bomo pri tem potrebovali. Naprave, ki jih krmilijo mikrokontrolerji, imajo na strojni in programski del. Strojni del (tiskano vezje z vgrajenimi elementi) zagotavlja osnovo za delovanje naprave, prilagoditev vhodov in izhodov mikrokontrolerja našim vhodno-izhodnim napravam in napajanje. Programska oprema (naš program, ki se izvaja v mikrokontrolerju) skrbi za to, da stanja na izhodu mikrokontrolerja ob določenih vhodnih stanjih dobijo takšne vrednosti, kot želimo.
Stanja vhodov in izhodov so v »svetu« mikrokontrolerjev običajno izražena z logičnimi nivoji LO in HI (nizko in visoko). Še ena prednost uporabe mikrokontrolerja je ta, da lahko za vsak posamezni vhod programsko določimo, ali bo aktivno stanje visok ali nizek logični nivo. Prav tako lahko za vsak posamezni izhod določimo, ali ga bo aktiviral visok ali nizek logični nivo, odvisno pač od uporabljene vezave izhodnega vezja in naših potreb. Skratka, vse lahko uredimo programsko in pri tem ni omejitev. Na sliki 1 lahko vidimo povezavo strojne in programske opreme znotraj mikrokontrolerja. Vidimo, da je strojna oprema vsa elektronika, ki jo moramo vgraditi za delovanje neke naprave, programska oprema pa je del mikrokontrolerja, ki je le eden od mnogih vgrajenih elementov. Lepo je tudi nakazano, da sta del vhodnega in del izhodnega vezja naprave že vgrajena v mikrokontroler.
Mikrokontroler v večini primerov na svojih vhodih pričakuje enega od obeh logičnih nivojev, razen pri vhodih analogno-digitalnega pretvornika, ki pa znotraj mikrokontrolerja to napetost pretvori v neko binarno število, ki pomeni velikost priključene napetosti. Logična nivoja mikrokontrolerja sta določena z velikostjo priključene napetosti, ki je tipično 5 V. Visok nivo bo mikrokontroler »priznal«, ko je priključena napetost višja od 0,65 napajalne napetosti (pri 5 V bi bilo to 3,25 V), nizek nivo pa takrat, ko priključena napetost pade pod 0,35 napajalne napetosti [1]. Sodobni mikrokontrolerji pa sicer delujejo že od 1,8 V naprej in vsak posamezni član AVR družine mikrokontrolerjev ima tudi različico, ki podpira delovanje pri nižjih napetostih. Poleg tega ima vsak član te družine tudi različne oblike ohišij, tako da vedno lahko izberemo primernega za svoje potrebe. Za začetnike priporočam vse mikrokontrolerje v DIL ohišjih, saj jih je preprosto spajkati. Lahko jih vtaknemo tudi v prispajkana podnožja, poleg tega pa je zanje veliko bolj preprosto izdelati tiskano vezje, ki je z malo vloženega truda lahko enoslojno in s tem idealno za izdelavo v domači delavnici.
Elektronika za začetnike – Programiranje mikrokontrolerjev I. (25)
2011_SE191_45
