Учебный стенд разработчика МК Atmel AVR Atmega16

Учебный стенд M16/32 STK используется для обучения работы, проведения экспериментов и тестирования проектов на микроконтроллерах семейства AVR.
Для использования учебного стенда МК Atmel AVR Atmega16 нужно установить микроконтроллер в ZIF панель (сокет) на 40 контактов. Для этого нужно поднять ручку-фиксатор, чтобы открыть пазы для установки микроконтроллера, установить микроконтроллер так, чтобы ключ указывал на ручку-фиксатор, потом опустить ручку-фиксатор, зафиксировав микроконтроллер.
Потом нужно на основе платы собрать макет, подключить SI-Programmer Port через интерфейс RS232  к компьютеру (компьютер должен быть оснащен портом RS232, с преобразователями типа USB – RS232 плата работать не будет).
Потом нужно подключить к плате питание через USB порт компьютера с помощью кабеля USB тип A – USB тип B или через внешний источник питания (блок питания, батарея) с напряжением 6 – 12В. При подаче питания на плату кнопкой POWERSW должен загореться красный светодиод POWERLED и должны включиться дисплеи SEG1 и SEG2, на них должен начаться бесконечный отсчет времени от 0 до 9. Далее на компьютер нужно установить специальное программное обеспечение Arduino (например, Image Craft IDE for ICCAVR), которое можно бесплатно скачать на официальном сайте.
Драйверов устанавливать не надо, так как в контроллер вшит загрузчик. Микроконтроллер Atmega16APU1327 поставляется с записанным загрузчиком, что облегчает запись новых программ без использования внешних программаторов. Также есть возможность не использовать стандартный загрузчик и запрограммировать микроконтроллер через внутрисхемное программирование. Потом включаем на компьютере среду программирования и приступаем к работе.
Учебный стенд разработчика МК Atmel AVR Atmega16 имеет модульную структуру и состоит из 24 модулей. Некоторые модули, по потребности, можно подключать или отключать с помощью перемычек (джамперов).
Схема модулей стенда:

1 — Power Input/Output
2 — On-board SI-Programmer Port
3 — System Power Supply
4 — RS232 Communication Port
5 — LCD1602 & LCD12864 Ports
6 — LCD12864 Contrast Potentiometer
7 — LCD1602 Contrast Potentiometer
8 — System Clock (External Clock)
9 — ADC0 Potentiometers
10 — DS18B20 Module
11 — ISP Programming Port
12 — JTAG Debugging Port
13 — Buzzer Module
14 — DS1302 Module
15 — Eeprom 24CX Module
16 — PWM
17 — 8-BITs-7-seg Display Module
18 — 8 LEDs
19 — Mega32 core with All Pinouts
20 — ADC Filter
21 — System Reset Button
22 — INT0 & INT1 Input Keys
23 — 4*4 Keys
24 — 4 User BUTTONS.

Модули стенда:
1. Модуль ввода/вывода питания имеет 2 колодки по 4 контакта с обозначением VCC и GND.
2. Порт SPI ( Serial Peripheral Interface) – порт для соединения с компьютером. Порт исполнен в корпусе типа DB9. Используется для записи программ и управления процессами. Имеет, также, 8-пиновою колодку JP3 для подключения внешних устройств с интерфейсом SPI. Обозначение контактов SCK, RST, MISO, MOSI.
3. Модуль управления питанием. Имеет два входа под питание – от USB порта компьютера и от внешнего источника питания. Оба источника одновременно не могут быть задействованы. Также на модуле есть кнопка POWERSW и светодиод  POWERLED. При подаче питания на плату кнопкой POWERSW должен загореться красный светодиод POWERLED. Еще на модуле присутствует джампер J1 для переключения режимов питания 5V и 3.3V. Без установленной перемычки в любом положении – питания на плате не будет. Напряжение для внешнего источника питания 6 – 12 В.
4. Модуль интерфейса RS232. Порт исполнен в корпусе типа DB9. Используется для обмена данными между платой и устройствами с последовательным интерфейсом RS232. Модуль имеет 2 джампера RXD/PD0 и TXD/PD1. По умолчанию они находятся в замкнутом положении. Если разомкнуть перемычку RXD/PD0 то прекратиться прием данных, если TXD/PD1 – передача. Если разомкнуть обе перемычки модуль будет фактически отключен.
5. Модуль для подключения внешних дисплеев типа LCD1602 и LCD12864. Модуль имеет три колодки контактов: 3-контактный джампер J6 для переключения порта LCD12864 из последовательного режима работы в параллельный (по умолчанию последовательно-паралельный), 16-контакный выход LCD1602 PORT для подключения внешнего дисплея типа LCD1602, 20-контактный выход LCD12864 PORT для подключения внешнего дисплея типа LCD12864. Модуль оснащен потенциометром для регулировки контраста внешнего дисплея LCD12864 – P1 (модуль №6) и потенциометром для регулировки контраста внешнего дисплея LCD1602 – P2 (модуль №7). Колодка для подключения внешнего дисплея типа LCD1602 имеет контакты:
Vss – общий GND;
Vdd – питание;
VO – настройка контрастности;
RS – данные и команды;
RW – чтение и запись;
E (Enable) – включение;
DB0 – DB7 линии данных;
LEDA – анод подсветки;
LEDK – катод подсветки.
Колодка для подключения внешнего дисплея типа LCD12864 имеет контакты:
GND – общий контакт;
VСС – питание;
VO – настройка контрастности;
RS – данные и команды;
RW – чтение и запись;
E (Enable) – включение;
DB0 – DB7 линии данных;
PSB (Parallel Serial Bus) – последовательно-паралельная шина;
NC (No connect) – нет соединения;
RST (Reset) – сброс данных;
VOUT (Negative voltage output) - напряжение питания драйверов дисплея;
LEDA – анод подсветки;
LEDK – катод подсветки.
8. Системные часы. Модуль состоит из одного кварца частотой 8 МГц.
9 и 10. Модуль АЦП (аналого-цифровой преобразователь) DS18B20 и потенциометр ADC0 с обозначением P3 – для регулировки величины выходных данных от 9 до 12 бит.
Обозначение контактов DS18B20:
GND (общий контакт);
DQ (вход/выход данных);
VDD (напряжение питания).
Оба модуля можно отключить на контактной колодке JP5, отключив перемычки ADC0 – PA0 и DS18B20 – PC7.
11. Модуль внутрисхемного программирования (ISP – In-System Programming) позволяет программировать компонент, уже установленный в устройство состоит из 10-пиновой контактной колодки.
Обозначение контактов модуля внутрисхемного программирования:

12. Модуль интерфейса тестирования и отладки JTAG (Standard Test Access Port and Boundary-Scan Architecture) – интерфейс предназначен для подключения сложных цифровых микросхем или устройств уровня печатной платы к стандартной аппаратуре тестирования и отладки.
Обозначение контактов модуля интерфейса тестирования и отладки JTAG:

13. Модуль динамика BUZZER/SPEAKER используется для звукового оповещения. Подключается или отключается на контактной колодке JP5, замыканием или размыканием перемычки BUZZER – PA6.
14. Модуль часов реального времени, календаря DS1302 – используется для счета и/или мониторинга, привязки данных к дате и времени. Модуль может оперировать с секундами, минутами, часами, днем недели, датой, месяцами, годами. Месяцы с менее чем 31 днем и высокосные годы определяются автоматически. Часы могут работать в 24-часовом или 12-часовом формате с индикатором AM / PM. Имеет 31 байт статической ОЗУ, может хранить данные и информацию о синхронизации менее чем на 1 мВт (микроватт) мощности.
Обозначение контактов модуля часов реального времени, календаря DS1302:

Контакты RST, I/O, SCLK могут быть подключены или отключены на контактной колодке JP5, замыканием или размыканием перемычек 1302_CLK – PC0, 1302_I/O – PC1, 1302_RST – PC6.
15. Модуль постоянной, запоминающей, программируемой, энергонезависимой памяти (EEPROM). Модуль предназначен для хранения и воспроизведения данных. Данные записываются и считываются в памяти микросхемы Atmel 1206 24C02N, которая является основным элементом модуля.
Обозначение контактов модуля памяти EEPROM:

Последовательная линия данных SDA и последовательная линия тактирования SCL могут быть отключены на контактной колодке JP5, замыканием или размыканием перемычек 24CX_SDA – PC1 и 24CX_SCL – PC0.
16. Модуль контроля широтно-импульсной модуляции (PWM). Предназначен для световой сигнализации сигнала широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Модуль может быть подключен или отключен на контактной колодке JP5, замыканием или размыканием перемычки PWM – PB3. Основной элемент модуля красный светодиод PWM.
17. Модуль управления дисплеями SEG1 и SEG2. Предназначен для преобразования сигналов с микроконтроллера в сигналы для дисплеев SEG1 и SEG2. Модуль состоит из двух 4-сегментных дисплеев, двух микросхем 74LS138 и 74HC595, а также контактной колодки JP4.
Обозначение контактов микросхемы 74HC595:

Обозначение контактов микросхемы 74LS138:

Входы микросхем 74LS138 и 74HC595 могут быть отключены на контактной колодке JP4, замыканием или размыканием соответствующих перемычек:

18. Модуль из восьми светодиодов. Модуль предназначен для световой индикации, каких-либо процессов или процедур. Состоит из восьми красных светодиодов обозначенных LED1 – LED8. По умолчанию светодиоды LED5 – LED8 связаны соответственно с пользовательскими кнопками BATTON1 – BATTON4. Светодиоды LED5 – LED8 включаются при нажатии соответствующих кнопок. Модуль может быть включен или отключен джампером J4.
19. Модуль с микроконтроллером Atmel Atmega16APU1327. Модуль предназначен для установки микроконтроллера и подключения к нему внешних устройств. Модуль состоит из ZIF панели на 40 пинов, самого микроконтроллера и двух контактных колодок J2 и J3, на которых повторены все выводи микроконтроллера. Контактные колодки J2 и J3 предназначены для подключения микроконтроллеру внешних устройств.
Обозначение контактов модуля:

20. Модуль фильтра входящих сигналов АЦП (аналого-цифрового преобразователя). Предназначен для предотвращения наложения спектров сигнала, подаваемого на вход АЦП. Сигнал должен быть пропущен через фильтр нижних частот для подавления спектральных компонент, частота которых превышает половину частоты дискретизации. Этот фильтр получил название anti-aliasing (антиалиасинговый) фильтр, его применение чрезвычайно важно при построении реальных АЦП.
21. Модуль кнопки перезагрузки и/или сброса параметров системы RESET. Модуль предназначен для перезагрузки и/или сброса параметров системы при ошибках, неправильном выполнении процессов и процедур, аварийных ситуациях и т.п. Основным элементом модуля является кнопка обозначенная RESET.
22. Модуль внешнего прерывания. Модуль предназначен для осуществления функции внешнего прерывания при работе с микроконтроллером. Модуль состоит из двух кнопок INT0, INT1 и контактной колодки JP1. Кнопки INT0, INT1 можно включить и отключить на контактной колодке JP1, замыканием или размыканием перемычек INT0 и INT1.
23. Модуль матричной, кнопочной клавиатуры на 16 кнопок форм фактора 4x4. Клавиатура может использоваться для управления различными устройствами, для набора кодов в кодовых замках, для программирования и т.п. Принцип работы – при нажатии любой клавиши замыкается между собой определенная пара проводов.
Подключение клавиатуры к микроконтроллеру:

24. Модуль из четырех пользовательских кнопок. Модуль предназначен для исполнения, каких либо, операций, процессов, процедур, программ и т.п., которые будут запрограммированы на пользовательские кнопки. Модуль состоит из четырех кнопок обозначенных BUTTON1 – BUTTON4. По умолчанию светодиоды LED5 – LED8 связаны соответственно с пользовательскими кнопками BATTON1 – BATTON4. Светодиоды LED5 – LED8 включаются при нажатии соответствующих кнопок.
Подключение кнопок к микроконтроллеру:

Особенности и характеристики:

учебный стенд модели AVR mega16/32 starter development board;
стенд собран на микроконтроллере Atmega16APU1327;
стенд имеет модульную структуру и состоит из 24 модулей. Некоторые модули, по потребности, можно подключать или отключать с помощью перемычек (джамперов);
возможны два типа питания стенда: от USB порта компьютера, от внешнего источника питания с напряжением 6 – 12В;
в комплекте CD диск с примерами программ (скетчей) и даташитами на каждую микросхему, которая есть на стенде;
габариты стенда: 160 х 115 х 15 мм;
длина USB кабеля: 1,3 м;
вес стенда: 145 г;
вес комплекта поставки: 200 г.

Комплект поставки:

• учебный стенд разработчика МК Atmel AVR Atmega16 в антистатической упаковке;
• кабель питания USB тип A – USB тип B;
• CD диск с примерами программ (скетчей) и даташитами на каждую микросхему, что есть на стенде.

Автор: Павел Назаров