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Semáforo y paso de peatones en un microcontrolador. Significado y alternancia de la señal. Breves características del dispositivo.

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Publicado en http:// www. todo lo mejor. ru/

AGENCIA FEDERAL PARA LA EDUCACIÓN DE LA RF

Estado institución educativa educación vocacional secundaria

Facultad de Estadística, Informática e Informática de Ufa

PAGnota explicativa

SEMÁFORO BASADO EN MICROCONTROLADOR

Abdrakhimov A.R.

Gerente de proyecto

Michurin E.A.

INTRODUCCIÓN

1. DESCRIPCIÓN DE LA RELEVANCIA DE LA TAREA Y ÁMBITO DE APLICACIÓN

1.1 Semáforos

1.2 Tipos de semáforos

1.3 Diseño de semáforos

2. INVESTIGACIÓN, DISEÑO Y DESARROLLO DE CIRCUITOS

2.1 Descripción general de las características del microcontrolador ATtiny25V

CONCLUSIÓN

LISTA DE REFERENCIAS Y NORMATIVAS Y DOCUMENTACIÓN TÉCNICA UTILIZADA

APLICACIONES

INTRODUCCIÓN

Promoción nivel técnico y eficiencia de los equipos electrónicos basados en los últimos avances en electrónica es uno de tareas más importantes desarrollo de la sociedad. La creación de microprocesadores está impulsada por los avances en la tecnología de fabricación a gran escala. circuitos integrados(BIS). Tras la llegada de los microprocesadores, se utilizaron equipos multifuncionales especiales para resolver gran número tareas tecnología moderna. Los microprocesadores le permiten crear sobre una única base de circuitos tecnológicos a través de la programación. varios tipos dispositivos. Entonces en mi trabajo decidí implementar un dispositivo basado en un microprocesador. Se seleccionó AVR (ATtiny25V) como microcontrolador.

En este trabajo de curso, se desarrolló un dispositivo en un microcontrolador y se escribió un programa. Este dispositivo es un semáforo basado en un microcontrolador.

Al diseñar este trabajo de curso se plantearon las siguientes tareas:

1) Pensar, diseñar y probar en la práctica un dispositivo basado en un microcontrolador;

2) escribir y compilar un programa para el microcontrolador

3) considere programar microcontroladores.

1 . DESCRIPCIÓN DE LA RELEVANCIA DE LA TAREA Y ÁMBITO DE APLICACIÓN

En este trabajo de curso, basado en el microcontrolador ATtiny25V, se diseñó e implementó un dispositivo: un semáforo basado en un microcontrolador.

El rápido proceso de motorización lo abarca todo cada año numero mayor países, el parque de vehículos y el número de personas involucradas en el tráfico rodado aumentan constantemente. El crecimiento del parque de vehículos y el volumen de tráfico conduce a un aumento de la intensidad del tráfico, lo que en las condiciones de ciudades con edificios históricamente desarrollados conduce al surgimiento de un problema de transporte. Es especialmente grave en los puntos de unión de la red de carreteras. Aquí aumentan los retrasos en el transporte, se forman colas y congestiones, lo que provoca una disminución de la velocidad de comunicación, un consumo excesivo injustificado de combustible y un mayor desgaste de componentes y conjuntos. vehículos.

Los patrones de tráfico variables, las paradas frecuentes y la acumulación de automóviles en las intersecciones son las razones del aumento de la contaminación de la cuenca del aire de la ciudad con productos de la combustión incompleta de combustible. La población urbana está constantemente expuesta al ruido del tráfico y a los gases de escape.

Al mismo tiempo, está aumentando el número de accidentes de tráfico (ACR), en los que millones de personas en todo el mundo mueren o resultan heridas, y equipos y cargas costosos resultan dañados y dañados. Más del 60% de todos los accidentes de tráfico ocurren en ciudades y otros asentamientos. Al mismo tiempo, más del 30% de todos los accidentes de tráfico se concentran en las intersecciones, que ocupan una pequeña parte del territorio de la ciudad.

Garantizar un tráfico rápido y seguro en las ciudades modernas requiere el uso de un conjunto de medidas arquitectónicas, urbanísticas y organizativas. Las actividades arquitectónicas y de planificación incluyen la construcción de calles nuevas y la reconstrucción de calles existentes, la construcción de intersecciones de transporte en diferentes niveles, túneles peatonales, vías de circunvalación alrededor de las ciudades para desviar los flujos de tránsito, etc.

Las medidas organizativas ayudan a racionalizar el tráfico en una red de carreteras ya existente (establecida). Tales medidas incluyen la introducción del tráfico en un solo sentido, rotondas en las intersecciones, la organización de pasos de peatones y zonas para peatones, estacionamientos, paradas. transporte público etc.

Si bien la organización de eventos de arquitectura y planificación requiere, además de importantes inversiones, un período de tiempo bastante amplio, eventos organizacionales capaz de liderar, aunque sea temporalmente, pero comparativamente efecto rápido. en algunos casos, las medidas organizativas actúan como el único medio para resolver el problema del transporte.

Estamos hablando de organizar el tráfico en barrios históricamente establecidos de ciudades antiguas, que a menudo son monumentos arquitectónicos y no pueden reconstruirse. Además, el desarrollo de la red viaria suele ir asociado a la eliminación de espacios verdes, lo que no siempre es aconsejable.

Al implementar medidas para organizar el tráfico, un papel especial corresponde a la implementación. medios tecnicos: señales y marcas viales, dispositivos de control de semáforos, barreras viales y dispositivos de guía. Al mismo tiempo, la regulación de los semáforos es uno de los principales medios para garantizar la seguridad del tráfico en las intersecciones. Número de intersecciones equipadas con semáforos en las ciudades más grandes del mundo alto nivel La motorización aumenta continuamente y en algunos casos alcanza la proporción: un semáforo para cada 1,5-2 mil habitantes de la ciudad.

Para últimos años En nuestro país y en el extranjero se está trabajando intensamente para crear complejos. sistemas automatizados utilizando computadoras de control, automatización, telemecánica, comunicaciones de despacho y televisión para controlar el tráfico a escala de un área grande o de una ciudad entera. La experiencia operativa de estos sistemas demuestra de forma convincente su eficacia para resolver el problema del transporte.

1.1 Semáforos

Significado y alternancia de la señal.

Los semáforos están diseñados para permitir a los participantes del tráfico pasar alternativamente área específica red de carreteras, así como para señalizar tramos peligrosos de las carreteras. Dependiendo de las condiciones, los semáforos se utilizan para controlar el tráfico en determinadas direcciones o en carriles separados en una dirección determinada:

en lugares donde existen flujos de tráfico conflictivos, así como flujos de tráfico y peatones (intersecciones, pasos de peatones);

· a lo largo de carriles donde la dirección de circulación puede cambiar a la opuesta;

· en cruces ferroviarios, puentes levadizos, muelles, transbordadores, cruces;

· cuando los vehículos de servicios especiales circulan por carreteras con mucho tráfico;

· controlar el movimiento de vehículos uso publico.

El orden de alternancia de las señales, su tipo y significado, adoptado en Rusia, corresponde a la Convención Internacional sobre Señales y Señales Viales. Las señales se alternan en la siguiente secuencia: rojo - rojo con amarillo - verde - amarillo - rojo...

En ausencia de un tramo adicional, una señal roja no intermitente prohíbe el movimiento en todo el ancho de la calzada. El resto de tipos de señal roja tienen una finalidad especial:

· una flecha negra contorneada sobre un fondo redondo rojo prohíbe el movimiento en la dirección indicada por la flecha;

· cruz roja oblicua sobre fondo cuadrado negro

· prohíbe la entrada al carril de circulación sobre el cual se encuentra;

· silueta roja hombre de pie prohíbe el movimiento de peatones;

· una señal roja parpadeante o dos señales rojas parpadeantes alternativamente prohíben circular hasta un cruce ferroviario, un puente levadizo, un muelle de ferry y otros lugares que representen un peligro especial para el tráfico.

· Una señal amarilla fija obliga a todos los conductores a detenerse antes de la línea de parada, a excepción de aquellos que ya no pueden detenerse teniendo en cuenta las normas de seguridad vial. Una señal amarilla conectada a una señal roja advierte que la señal verde se encenderá inmediatamente. La señal amarilla intermitente no prohíbe el tráfico y se utiliza para indicar intersecciones que pueden no ser visibles para los conductores a una distancia suficiente para detener el vehículo.

· Señal verde que no parpadea en ausencia de cualquier restricciones adicionales, así como un tramo adicional de semáforo, permite el tráfico en todo el ancho de la calzada en todas las direcciones. Una señal verde parpadeante indica el final del ciclo de habilitación.

Los tipos de señal verde y su finalidad son los siguientes:

· una flecha de contorno negra sobre un fondo verde de forma redonda, así como una flecha verde sobre un fondo negro de forma redonda: permiten el movimiento en la dirección de la flecha;

· una flecha verde, dirigida hacia abajo sobre un fondo cuadrado negro, permite la circulación a lo largo del carril sobre el que se encuentra el semáforo;

· una señal en forma de silueta verde de una persona que camina permite el movimiento de los peatones.

· La flecha verde del tramo del semáforo adicional permite circular en el sentido indicado por la flecha, independientemente de la señal del semáforo principal. Al mismo tiempo, la señal roja del semáforo principal priva a los conductores que circulan en la dirección de la flecha verde iluminada del tramo adicional del derecho de vía. Un tramo que está apagado prohíbe el movimiento en la dirección de la flecha de este tramo incluso cuando la señal verde del semáforo principal está encendida.

La dirección de circulación permitida para los vehículos depende de la combinación de las señales incluidas en las filas superior e inferior de un semáforo especial (si se utiliza). Cuando la señal inferior está apagada, se prohíbe el movimiento en todas las direcciones.

1.2 Tipos de semáforos

Los semáforos se pueden clasificar según su propósito funcional(transporte, peatones); Por diseño(una, dos o tres secciones, tres secciones con secciones adicionales); según su rol desempeñado en el proceso de control de movimiento (principal, respaldo y repetidores).

En el Apéndice 1 se muestran algunos semáforos utilizados en nuestro país para controlar tráfico. De acuerdo con GOST 25695-83 "Semáforos. Condiciones técnicas generales" se dividen en dos grupos: transporte y peatones. Los semáforos de cada grupo, a su vez, se dividen en tipos y versiones. Hay siete tipos de semáforos y dos tipos de peatones. Cada semáforo tiene su propio número. El primer dígito del número significa el grupo (1 - semáforo de transporte, 2 - peatón), el segundo dígito - el tipo de semáforo, el tercer dígito (o número) - el tipo de su diseño.

Los semáforos de transporte de tipo 1 (excluidas las señales de tramos adicionales) y tipo 2 tienen tres señales redondas con un diámetro de 200 o 300 mm, ubicadas verticalmente. Como excepción, para los semáforos de tipo 1, se permite la colocación horizontal de señales. Secuencia de disposición de arriba a abajo (de izquierda a derecha): rojo, amarillo, verde.

Las secciones adicionales se utilizan solo con semáforos del tipo 1 con señales verticales y tienen una señal en forma de flecha sobre un fondo redondo negro.

Para mejor reconocimiento El conductor de la sección adicional (especialmente en la oscuridad) marca los contornos de las flechas en la lente de la señal principal del semáforo verde, indicando las direcciones de movimiento permitidas por esta señal. Con el mismo fin, si existen tramos adicionales, el semáforo se equipa con una pantalla rectangular blanca que sobresale de las dimensiones del semáforo. La ubicación de las secciones depende de la dirección de la flecha.

Para los semáforos de transporte del tipo 2, en todas las lentes se aplican los contornos de flechas que indican la dirección de movimiento permitida (prohibida). Además, a diferencia de las señales rojas y amarillas, la señal verde de este tipo de semáforos es flecha verde sobre un fondo negro. Las señales se colocan debajo o encima de los semáforos. blanco con la imagen de flechas apuntando en la misma dirección que los contornos de las flechas en las lentes.

Los semáforos tipo 1 se utilizan para regular todas las direcciones del tráfico en una intersección. También se permite su uso delante de cruces ferroviarios, cruces con líneas de tranvía y trolebús, estrechamientos de calzada, etc. Los semáforos tipo 2 se utilizan para regular el tráfico en determinadas direcciones (indicadas en las lentes mediante flechas) y solo en los casos en que el flujo de tráfico en estas direcciones no tiene intersecciones o fusiones con otros flujos de transporte o peatones (regulación libre de conflictos). Si la calzada es lo suficientemente ancha y hay más de cuatro carriles en el acceso al cruce, es recomendable utilizar semáforos de este tipo para regular el tráfico por los carriles.

El uso específico de semáforos de tipo 2, asociado a una regulación libre de conflictos, no permite su instalación conjunta con semáforos de tipo 1 en el mismo acceso al cruce. La excepción es cuando los flujos de tráfico están separados entre sí por islas elevadas o franjas divisorias. Así, dentro de la misma calzada, el conductor debería ver semáforos del mismo tipo.

Los semáforos de transporte de tipo 3 se utilizan como repetidores de señales de semáforos de tipo 1. A su manera apariencia Se parecen a los semáforos de este tipo, pero a diferencia de ellos tienen unas dimensiones más pequeñas y un diámetro de señal de 100 mm. Si el semáforo principal (tipo 1) tiene una sección adicional, entonces el semáforo repetidor también está equipado sección adicional naturalmente reducido de tamaño.

Los semáforos de tipo 3 se colocan debajo del semáforo principal a una altura de 1,5 a 2 m de la calzada, si la visibilidad de las señales del semáforo principal es difícil para un conductor detenido en la línea de alto. Los semáforos de este tipo también pueden utilizarse para controlar el tráfico de bicicletas en los cruces de una carretera y un carril bici. En este caso, encima se coloca una placa blanca con la imagen del símbolo de una bicicleta.

Los semáforos tipo 4 se utilizan para controlar los accesos a carriles individuales. Esta necesidad surge, por ejemplo, al organizar un movimiento inverso. Los semáforos de este tipo se instalan encima de cada carril al inicio del mismo. Tienen una disposición horizontal de señales: a la izquierda, en forma de una cruz roja oblicua; a la derecha, en forma de flecha verde que apunta hacia abajo. Ambas señales se realizan sobre un fondo rectangular negro. Dimensiones cada carácter 450-500 mm.

Los semáforos de tipo 4 se pueden utilizar con semáforos de tipo 1 si el tráfico inverso no está organizado en todo el ancho de la calzada. En este caso, el efecto del semáforo tipo 1 no se aplica a los carriles reversibles. Está prohibido acceder a un carril delimitado a ambos lados por una doble línea discontinua (marca 1.9) cuando el semáforo tipo 4 situado encima de este carril esté apagado. De lo contrario, existe la posibilidad de conducir hacia el tráfico que viene en sentido contrario (por ejemplo, si las luces rojas de uno de los semáforos de carril se apagan).

El semáforo de transporte tipo 5 tiene cuatro señales redondas de color blanco luna con un diámetro de 100 mm. Este semáforo se utiliza en el caso de una regulación libre de conflictos del movimiento de vehículos públicos (tranvías, autobuses de ruta, trolebuses) que circulan por un carril especialmente designado. Sin embargo, incluso en estos casos, a menudo no es necesario instalar semáforos de tipo 5: el esquema de gestión del tráfico en la intersección garantiza el paso libre de conflictos de vehículos de los tipos especificados junto con el flujo general, y los semáforos de tipo 5 sólo repiten los significados de las señales de los semáforos de tipo 1 o 2.

En ausencia de carriles especialmente designados para vehículos públicos o de la posibilidad de su paso sin conflictos, el uso de semáforos de tipo 5 deja de tener sentido. El control del tráfico se realiza mediante semáforos de tipo 1 o 2.

Los semáforos de transporte del tipo 6 tienen dos (con menos frecuencia una) señal roja redonda con un diámetro de 200 o 300 mm, ubicadas horizontalmente y que funcionan en modo de parpadeo alterno. Cuando se permite que los vehículos se muevan, las señales se apagan. Los semáforos de este tipo se instalan delante de cruces ferroviarios, puentes levadizos, atracaderos de cruces ferroviarios y en los lugares por donde acceden a la vía vehículos de servicios especiales.

El semáforo tipo 7 tiene una señal amarillo, trabajando constantemente en modo intermitente. Se utiliza en intersecciones no reguladas de mayor peligro.

Los semáforos tipo 8 tienen dos señales circulares rojas y verdes colocadas verticalmente con un diámetro de 200 y 300 mm. Se utilizan cuando la calzada se estrecha temporalmente, cuando se organiza el tráfico alternativo a lo largo de un carril y el uso de señales de prioridad para estos fines es difícil debido a la visibilidad limitada en este tramo de la vía. Además, los semáforos del tipo 8 también se utilizan para controlar el tráfico de baja intensidad en las zonas interiores de garajes, empresas y organizaciones, donde, por regla general, se introducen límites de velocidad. En los casos enumerados también se permite el uso de los semáforos más habituales del tipo 1, sin embargo, los semáforos del tipo 8, que se diferencian de ellos por la ausencia señal amarilla, indique las características específicas de las condiciones del tráfico.

Los semáforos para peatones tienen dos señales redondas o cuadradas ubicadas verticalmente con un diámetro de círculo o lado cuadrado de 200 o 300 mm. La señal superior es una silueta roja de un peatón de pie, la señal inferior es una silueta verde de un peatón caminando. Ambas siluetas están realizadas sobre un fondo negro.

Según GOST 23457-86, todos los pasos de peatones en una intersección controlada por semáforos están equipados con semáforos para peatones. Al mismo tiempo, si no se garantiza el paso libre de conflictos de los peatones, la señal verde debería funcionar en modo intermitente, advirtiendo a los peatones y a los conductores sobre la posibilidad de que los vehículos atraviesen los flujos de peatones.

Para todo tipo de semáforos, si existen dos opciones de señal (200 o 300 mm), se utilizarán semáforos con gran tamaño La señal se instala en las calles y plazas principales, en vías con una velocidad máxima permitida de más de 60 km/h, así como en condiciones de visibilidad desfavorables. Esto garantiza una mejor percepción de las señales por parte de los usuarios de la vía. Además, el mayor tamaño de las señales enfatiza la naturaleza de la carretera en la que se encuentra el conductor. Con el mismo fin, antes de los cruces con estas vías, en el lado donde había semáforos con un diámetro de señal de 200 mm, se instala un semáforo con un diámetro aumentado (300 mm) de señal roja.

1.3 Diseño de semáforo.

Un semáforo consta de secciones separadas, cada una de las cuales está diseñada para una señal específica. Dependiendo del tipo de semáforo, los tramos pueden tener diferentes características de diseño(forma y tamaño de la señal, características del símbolo, fuente de luz, filtro de luz, etc.). Común a todas las secciones es la presencia dispositivo óptico.

El semáforo consta de secciones conectadas entre sí mediante casquillos huecos roscados a través de los cuales pasan los cables. La sección consta de una carcasa con tapa y parasol. En la tapa se monta un dispositivo óptico que consta de un reflector, un filtro de color, una junta tórica de goma y un cristal móvil con una lámpara eléctrica. Al mover el vidrio, el filamento de la lámpara se instala en el foco del reflector.

Tendencia de desarrollo diseños modernos semáforos es mejorar los elementos básicos del sistema óptico de luz: fuente de luz, filtro de luz, reflector, así como la fiabilidad de la estructura en su conjunto. programa ensamblador de microcontroladores de semáforo

Como fuentes de luz se utilizan lámparas incandescentes de uso general y especial. Se conocen diseños en los que como fuente de luz se utilizan tubos de luz de gas o diodos emisores. La principal desventaja de las lámparas incandescentes. propósito general son la gran longitud del filamento, que es difícil de enfocar, y la baja resistencia a las vibraciones de las lámparas. Además, tienen una vida útil relativamente corta (500-800 horas), debido al modo de funcionamiento específico. El aumento de la vida útil de las lámparas se logra mediante el uso de rellenos especiales (criptón), aumentando la complejidad de la tecnología de fabricación de filamentos y aumentando el número de soportes de filamentos.

Algunos diseños de semáforos utilizan lámparas halógenas de bajo voltaje como fuente de luz. Al tener una mayor potencia luminosa específica y un filamento compacto a pesar de su pequeño tamaño, estas lámparas enfocan bien. Sin embargo, no se utilizan mucho debido a su costo relativamente alto y a la necesidad de utilizar transformadores elevadores.

Los semáforos utilizan filtros-difusores de luz y filtros-lentes de luz. Los primeros proporcionan la redistribución necesaria flujo luminoso en el espacio. Para estos efectos en su adentro Se forma un patrón estampado, prismático, rómbico o en forma de lágrima. Característica importante es el ángulo de dispersión de la luz: el ángulo más grande dentro del cual la intensidad de la luz se reduce a la mitad en comparación con su valor axial.

Las lentes con filtro de luz contribuyen a la concentración del flujo luminoso. Su uso permite eliminar el uso de reflector y reducir el tamaño de la señal (semáforos de tipo 3 y 5). Los semáforos con estos filtros se utilizan cuando es necesario garantizar la visibilidad de la señal dentro de límites bastante estrechos, en uno o dos carriles.

El diseño del reflector se caracteriza por dos superficies internas principales: paraboloide, que proporciona concentración del flujo luminoso, y cónica (o cilíndrica), diseñada para aumentar la profundidad del reflector y así reducir la quema del tinte filtrante. En el diseño de los semáforos modernos, el plano focal del reflector se acerca lo más posible al plano del orificio de luz, detrás del cual comienza la superficie cónica de lastre (que no funciona).

El dispositivo antifantasmas más común es el parasol. Sin embargo, cuando el sol está en una posición baja (en dirección este-oeste, oeste-este), todos los semáforos pueden iluminarse simultáneamente. Se conocen varios métodos para eliminar el efecto fantasma y se han generalizado en la práctica regulatoria. Como regla general, están asociados con algunos cambios en el diseño del reflector o filtro de luz. Un reflector con la denominada cruz antifantasma consta de placas de segmentos perpendiculares entre sí con ranuras para su colocación. lámpara halógena. Un rayo de luz que incide desde una fuente externa sobre el reflector es desviado y absorbido por la superficie ennegrecida de las placas. Al mismo tiempo, las placas transmiten casi por completo los rayos de la lámpara del semáforo. Otra solución es instalar una lente especial anti-fantasma con perfil de diente de sierra delante del filtro difusor. Un rayo de sol que incide sobre una superficie inclinada es arrojado sobre un escalón horizontal ennegrecido y absorbido. También se conocen métodos para eliminar el efecto fantasma instalando una partición de una estructura alveolar delante de la superficie interior del filtro de luz, que transmite el flujo luminoso horizontal del dispositivo óptico del semáforo, pero retrasa rayos de sol, si tienen al menos una ligera desviación horizontal.

2 . INVESTIGACIÓN, DISEÑO Y DESARROLLO DE CIRCUITOS

Descripción general:

ATtiny25: 8 bits económicos. Microcontroladores CMOS basados en la arquitectura avanzada AVR RISC. Al ejecutar la mayoría de las instrucciones en un solo ciclo de máquina, los microcontroladores ATtiny25 alcanzan un rendimiento de 1 M. op. por segundo con frecuencia de 1 MHz, lo que permite al desarrollador optimizar el consumo de energía y el rendimiento.

El núcleo AVR combina un rico conjunto de instrucciones con 32 registros de propósito general que están conectados directamente a una unidad aritmética lógica (ALU). Esto le permite acceder a dos registros a la vez al ejecutar una instrucción y ejecutarla en un ciclo de máquina. La arquitectura resultante es más eficiente y ofrece más de 10 veces el rendimiento de los microcontroladores CISC tradicionales.

El ATtiny25 contiene lo siguiente: Flash programable en el sistema de 2 kB, EEPROM de 128 bytes, 128 bytes RAM estática, 6 líneas de E/S de uso general, 32 registros de trabajo universales de uso general, uno de 8 bits. Contador temporizador con modos de comparación, uno de 8 bits. temporizador-contador de alta velocidad, universal interfaz serie, interrupciones internas y externas, 4 canales de 10 bits. ADC, temporizador de vigilancia programable con generador interno, así como tres modos económicos seleccionables por software. En modo inactivo, la CPU se detiene mientras la RAM estática, el contador temporizador, el ADC, el comparador analógico y el sistema de interrupción continúan funcionando. El modo de apagado guarda el contenido de los registros y desactiva todas las funciones integradas hasta la siguiente interrupción o reinicio completo. El modo de reducción de ruido ADC detiene la CPU y todos los módulos de E/S excepto el ADC, logrando así una reducción de ruido. ruido digital durante la conversión ADC.

El microcontrolador se produce utilizando tecnología de alta densidad. memoria no volátil. La memoria flash incorporada se puede reprogramar en el sistema a través de serie interfaz SPI usando un programador económico o usando un programa en sector de arranque(autoprogramación).

Compatible con ATtiny25 conjunto completo herramientas de depuración de hardware y software, incl. Compiladores de C, ensambladores, depuradores/simuladores de software, emuladores en circuito y kits de evaluación.

2.1Odescripción general de las características del microcontroladorentiny25 V

8 bits Microcontrolador con memoria flash programable en el sistema de 2 KB.

Peculiaridades:

8 bits económicos y de alto rendimiento. microcontrolador AVR

Arquitectura RISC avanzada

Amplio conjunto de 120 instrucciones, la mayoría de las cuales se ejecutan en un solo ciclo.

32 x 8 registros de propósito general

Funcionamiento completamente estático

Memorias de programas y datos no volátiles

Memoria de programa flash programable en el sistema de 2 KB (ciclos de escritura/borrado de 10 K)

128 bytes de EEPROM programable en el sistema (ATtiny25) (100 mil ciclos de escritura/borrado)

128 bytes de RAM estática interna (ATtiny25)

Bits de seguridad programables Flash y EEPROM

Características distintivas de los dispositivos periféricos.

8 bits Contador temporizador con preescalador y dos canales PWM

8 bits Contador temporizador de alta velocidad con preescalador separado 2 salidas PWM de alta frecuencia con registros de umbral de comparación separados

Generador de pausa programable

Interfaz serie universal con detector de condición de arranque independiente

10 bits CAD

4 canales no balanceados

2 canales diferenciales con ganancia programable (1x, 20x)

Temporizador de vigilancia programable con oscilador incorporado independiente

Comparador analógico incorporado

Funciones especiales del microcontrolador

Incorporado sistema de depuración depuraciónWIRE

Programación en el sistema a través del puerto SPI

Externo y fuentes internas interrumpe

Modos económicos: inactivo, reducción de ruido ADC y apagado

Circuito de reinicio de encendido mejorado

Circuito de monitoreo de voltaje de suministro programable

Generador calibrado incorporado

E/S y chasis

Seis líneas de E/S programables

8 pines PDIP y carcasa de 8 pines SOIC

Tensión de funcionamiento

1,8 - 5,5 V para ATtiny25V

2,7 - 5,5 V para ATtiny25

Gradaciones de rendimiento

ATtiny25V: 0 - 4 MHz a 1,8 - 5,5 V, 0 - 10 MHz a 2,7 - 5,5 V

ATtiny25: 0 - 10 MHz a 2,7 - 5,5 V, 0 - 20 MHz a 4,5 - 5,5 V

Rango de temperatura industrial

Bajo consumo de corriente

Modo activo: 1 MHz, 1,8 V: 450 µA

Modo de potencia reducida: 0,1 µA a 1,8 V

El diagrama de bloques del microcontrolador se proporciona en el Apéndice D.

Estudio de factibilidad

Nombre del producto

Resistencias
LED

CONCLUSIÓN

En este trabajo de curso se desarrolló un semáforo basado en el microprocesador AVR (ATtiny25V), se escribió y compiló un programa para el mismo y se consideraron cuestiones de programación de microcontroladores y aplicación de los conocimientos adquiridos en la práctica. Al realizar esto trabajo del curso Se adquirió una valiosa experiencia de desarrollo. dispositivos similares, adquirió habilidades en el desarrollo de programas en lenguaje ensamblador, y también consolidó los conocimientos adquiridos en el aula.

LISTA DE REFERENCIAS Y NORMATIVAS Y DOCUMENTACIÓN TÉCNICA UTILIZADA

1. GOST 2.105-95 ESKD. Requisitos generales A documentos de texto. - Ingresar. 1996-01-07 -M.: Editorial de Normas, 1996.- 36

2. GOST 21.1101-92 SPDS. “Requisitos básicos para la documentación de trabajo”.

3. GOST 2.004-88 ESKD “Requisitos generales para la implementación de documentos tecnológicos y de diseño en impresión y dispositivos gráficos salida de computadora”,

APLICACIONES

Apéndice A

Diagrama del dispositivo

Programa de firmware del microcontrolador (versión compilada)

Apéndice B

Código de programa de listado de programas para firmware de microcontrolador

Este programa fue producido por el

Evaluación de CodeWizardAVR V2.04.8b

Generador automático de programas

Fecha: 18/11/2011

Tipo de chip: ATtiny25

Frecuencia del reloj central AVR: 8,000000 MHz

Modelo de memoria: Diminuto

Tamaño de RAM externa: 0

Tamaño de la pila de datos: 32

#incluir

luz de carácter sin firmar = 0;

// Declara tus variables globales aquí

// Declara tus variables locales aquí

// Inicialización de puertos de entrada/salida

// inicialización del puerto B

// Func5=Entrada Func4=Entrada Func3=Entrada Func2=Salida Func1=Salida Func0=Salida

// Estado5=T Estado4=T Estado3=T Estado2=0 Estado1=0 Estado0=0

// Inicialización del temporizador/contador 0

// Fuente del reloj: Reloj del sistema

// Valor del reloj: Temporizador 0 detenido

// Modo: Normal superior=FFh

// Salida OC0A: Desconectada

// Salida OC0B: Desconectada

// Inicialización de interrupciones externas

// Interrumpir ante cualquier cambio en los pines PCINT0-5: activado

// Inicialización del comparador analógico

// Comparador analógico: apagado

//PORTB.0=1; //verde

//PORTB.1=1; //rojo

//PORTB.2=1; //amarillo

si (luz<5)svet++;

caso 1:PORTB.0=0; PUERTO.1=1; PORTB.2=0;delay_ms(1000); romper;

caso 2:PORTB.2=1; PUERTO.0=0; PORTB.1=1;delay_ms(500); romper;

caso 3:PORTB.1=0; PUERTO.0=1; PORTB.2=0;delay_ms(1000); romper;

caso 4:PORTB.1=0;PORTB.2=0; PORTB.0=0;delay_ms(100); romper;

caso 5:PORTB.1=0; PUERTO.0=1; PORTB.2=0;delay_ms(100); romper;

Apéndice B

Asignación de pines:

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Semáforo en Attiny2313

¡Saludos a todos! Más recientemente, surgió un deseo irresistible de aprender a crear dispositivos con microcontroladores y programarlos. El deseo se convirtió en acción. Para empezar, se eligió un objeto bastante trivial: un SEMÁFORO. Inicialmente, el semáforo estaba pensado como regalo para el cumpleaños de mi sobrino. Pero no tuve tiempo para mi cumpleaños... sin embargo, aun así terminé el diseño y se lo regalé al cumpleañero :). Por favor, no juzguéis estrictamente, este es mi primer trabajo en MK.

Extremadamente simple. Se eligió el microcontrolador Attiny2313 como elemento de control principal. Quizás sus recursos sean excesivos para este producto, pero la elección recayó en lo que estaba disponible. El convertidor para MC34063 se calculó utilizando una calculadora en línea. El botón S1 cambia el modo de funcionamiento “Normal-Emergencia (amarillo intermitente)”. Es cierto que aún no he soldado el botón...

Al elegir el cuerpo del juguete, encontré un compartimento para baterías de 4 pilas AA en las reservas, que determinaba el voltaje de suministro: 3 voltios. El espacio restante del compartimento lo ocupaba una placa con un convertidor de 3/5V y un controlador. Creo que resultó tolerable por primera vez)))

Utilicé un rotulador normal como soporte. A través de este rack se conectan los LED a la placa mediante un cable MGTF.

Los LED se colocaron en una caja de CD de plexiglás hecha en casa. El vidrio se cortó con nicromo y se pegó con dicloroetano. Los agujeros se cortan con una broca de pluma de 14 mm.

Pinté las piezas caseras con pintura en spray negra y esto fue lo que pasó:

Cuando mi hijo estaba haciendo un muñeco de semáforo para la escuela, se le ocurrió la idea: "¿Por qué no montarle un modelo funcional de un semáforo utilizando un microcontrolador?". En Internet existen muchos esquemas y programas para ellos que implementan el principio de un semáforo simple. Pero o son demasiado complejos para un juguete (convertidor CC-CC, registros de desplazamiento, etc.) o se presentan sólo como un ejemplo de un programa ensamblador simple. Me gustaría presentar para su revisión el circuito y el programa de ensamblaje del diseño completo del semáforo de juguete con algunas funciones adicionales. Además, está ensamblado en un microcontrolador "penny" según el circuito más simple, lo cual es importante para los principiantes. Espero que este circuito simple se convierta en el primer diseño realmente ensamblado en un PIC para muchos que están comenzando a aprender a programar microcontroladores PIC. Sencillo, pero que contiene las técnicas y atributos básicos de la programación, el programa hará que sea fácil de entender y experimentar.

Cualquiera que se dedique a la programación de microcontroladores conoce los principios básicos de la escritura de controladores de interrupciones: el menor tiempo de ejecución posible y código corto, ausencia de bucles y llamadas del controlador de otras subrutinas, etc. En este caso, las interrupciones se permiten solo para cambios de nivel (no podemos omitir otras interrupciones de ninguna manera, ya que simplemente no existen) y yo, para simplificar el programa y su percepción, consideré posible desviarme de estos principios. Aquí, en el controlador de interrupciones, hay bucles, una llamada a otra subrutina y (¡oh, horror!) incluso una transición al modo SLEEP. Por eso, en el título el programa se llama "incorrecto". En este caso, el controlador de interrupciones se utiliza como una subrutina normal; sin embargo, en otros casos, los principios anteriores, por supuesto, siguen vigentes.

Breves características del dispositivo:

El dispositivo es un modelo de semáforo con una simulación confiable de su funcionamiento (cambio de color, verde parpadeante) y tiene funciones adicionales: cambiar la frecuencia de conmutación presionando un botón, modo amarillo parpadeante, cambio al modo de suspensión en manual y modo automático con activación posterior con sólo pulsar un botón. Este dispositivo se puede utilizar como juguete para niños, así como como ayuda visual en instituciones preescolares para enseñar a los niños cómo comportarse en la carretera.

Entonces, pasemos a la descripción y consideración del esquema:

El circuito se ensambla en un microcontrolador económico. Directamente para controlar los LED se utilizan los pines GP0-GP2, GP4, GP5 (patas 7, b, 5, 3, 2), programados como salidas. Los LED en cada dirección se combinan en grupos en serie, lo que permite minimizar el consumo de corriente. Las resistencias R3-R8 limitan las corrientes del LED. Si hay una gran diferencia en la salida de LED de diferentes colores, deberá seleccionar las resistencias adecuadas. Por ejemplo, tengo dos grupos amarillos conectados en paralelo y conectados a la misma resistencia, con el mismo valor que los demás y brillan incluso un poco más que los demás (el retorno es mayor).

En este circuito, los LED se alimentan con 1,5 V más que el microcontrolador del elemento adicional (en este caso, cuando se apaga la salida, la corriente no fluye al pin del microcircuito, ya que se abren las uniones de dos LED requiere un voltaje mucho más alto que 1,5 V (al menos 2,5 B) E incluso si ambos LED están rotos (lo cual es poco probable), la corriente a través del diodo protector interno a la fuente de alimentación será de aproximadamente 7,5 mA, que es mucho menor. que el consumo de corriente permitido de los LED, que es mucho mayor que el consumo del MK, por lo tanto, por la diferencia en la descarga de los elementos (a través de uno el consumo de corriente del MK no fluye) se puede despreciar. Se ha establecido experimentalmente que, a pesar de la disminución de la corriente a través de los LED cuando la batería está descargada, el brillo de su brillo se mantiene en un nivel aceptable en todo el rango de voltaje de la batería. El circuito es extremadamente simplificado y no hay problema. estabilizador de voltaje que consume voltaje adicional, lo que permitió eliminar la necesidad de un interruptor de encendido (el consumo de corriente en modo de suspensión es de 1-3 µA).

El botón para controlar los modos de funcionamiento del dispositivo está conectado al pin GP3 (pin 4), que se declara como entrada digital en los bits de configuración. Cuando se presiona el botón, se produce una interrupción, en cuyo controlador ocurre lo siguiente. Cuando se presiona durante mucho tiempo (más de 4 s), el dispositivo entra en modo de suspensión. Con pulsaciones más cortas, la velocidad del semáforo cambia secuencialmente en un círculo con la velocidad actual indicada según la figura:

En el último modo (los LED rojos están encendidos), se activa el modo de señal amarilla intermitente. Cuando se presiona el botón durante mucho tiempo (confirmado por el apagado de todos los LED), cambiamos al funcionamiento normal y cambiamos el modo a uno nuevo, si no se presiona el botón durante más de 6 segundos, el modo de funcionamiento permanece; igual que antes de presionar el botón.

La carga de los elementos AA en modo de suspensión durará al menos un año, razón por la cual el dispositivo no cuenta con interruptor de encendido. El dispositivo también entra en modo de suspensión después de 0,5 a 1 hora (dependiendo de la velocidad de cambio de color) de funcionamiento sin presionar el botón. Se sale del modo SLEEP cada vez que se presiona el botón. La energía se suministra al microcontrolador a través de los pines 1 y 8. Para guardar pines y simplificar el diseño, se habilita un modo de oscilador interno sin elementos externos.

Algunas explicaciones sobre el programa, que se dan en el archivo adjunto:

El procesamiento de las pulsaciones de botones se realiza en las subrutinas: wait_butt__: espera de pulsación y registro durante 6 segundos. sin presionar, push_butt__ - registrar la duración de una pulsación, wait_nobutt__ - esperar a que un botón no se presione. Cuando el estado del semáforo cambia (amarillo y verde parpadeando), los valores en el puerto de salida se leen de la tabla en la subrutina tact__ (nibbles bajos o altos). De manera similar, la indicación de estado cuando se presiona el botón proviene de la subrutina ind__. Para ingresar al modo de suspensión después de que haya expirado el tiempo de operación, se produce una transición forzada a la rutina de manejo de interrupciones mediante la configuración del software del indicador de interrupción. Al cambiar las constantes CONST_MIN, CONST_REG, CONST_SL, puede cambiar, respectivamente, el período de parpadeo verde, el modo inicial al conectar la batería, el tiempo de funcionamiento sin impacto antes de cambiar al modo SLEEP.

La placa de circuito impreso está hecha de fibra de vidrio por una cara y tiene unas dimensiones de 22x87 mm. Los LED exteriores se instalan paralelos al tablero en diferentes direcciones. Los del medio se instalan uno por el lado donde se instalan las piezas, y el otro por el lado de las pistas, enroscando los cables en los orificios del tablero y fijándolos por el lado de las piezas con una gota de soldadura, y en el lateral de las pistas soldándolas a las pistas correspondientes.

Todas las resistencias son de 0,125 W. Los LED pueden ser nacionales o importados, preferiblemente del mismo tipo con una caída de voltaje directo a una corriente de 10 mA de aproximadamente 2 voltios. Botón: cualquiera sin fijación. El microcontrolador está instalado en el bloque.

La palabra de configuración se ingresa en la memoria automáticamente al cargar el firmware (en IC-Prog solo se marca el elemento "PWRT", los demás elementos se "borran", "intOSC GP4" se configura en la columna "oscilador"). Primero debe leer el firmware de un microcircuito en blanco y escribir el valor de la palabra al final de la memoria del programa en la dirección 03FF, que se requiere para ajustar la frecuencia del oscilador interno de una instancia específica del microcircuito. Después de cargar el archivo HEX en el programa, debe ingresar manualmente este valor en la dirección 03FF. En este dispositivo, la desviación de frecuencia no es crítica, pero aún así debes saber que este chip requiere tal procedimiento. Como último recurso, si se pierde el valor de fábrica, no se puede hacer nada; el programa también en este caso ha tomado medidas para garantizar un funcionamiento correcto.

El dispositivo se coloca en una caja de plástico adecuada. Se realizan los orificios correspondientes en la caja y la tapa para los LED. En mi versión, el propio semáforo y la base con el botón y la batería están conectados a través de un trozo de tubería de agua de plástico de 20 mm de diámetro.

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