Termostat digital pentru controlul temperaturii pe baza la Attiny 2313

1. Caracteristici

Fig. 1 Microcontrolerele AVR pe 8 biti (Atmel)

Microcontrolerele AVR pe 8 biti (Atmel) au la baza un nucleu RISC cu arhitectura Harvard. Aceste microcontrolere sunt destinate aplicatiilor simple: controlul motoarelor, controlul fluxului de informatie pe portul USB, aplicatii din domeniul automotive, controlul accesului de la distanta (Remote Access Control), s.a.. Pe baza acestui nucleu firma Atmel a dezvoltat mai multe familii de microcontrolere, cu diferite structuri de memorie si de interfete I/O, destinate diferitelor clase de aplicatii.

Familia de procesoare AVR pe 8 biti are urmatoarele caracteristici:

• Arhitectura RISC

• 32 de registre de lucru de 8 biti

• Multiplicator hardware

• Arhitectura Harvard a spatiului (memorie interna: 16 kocteti program flash, 1 koctet data SRAM, 512 octeti data EEPROM)

• Frecventa de lucru poate fi controlata prin software de la 0 la 16 MHz

• Procesoarele sunt prevazute cu o gama larga de dispozitive I/O si de periferice incorporate

• Timer programabil cu circuit de prescalare

• Surse de intrerupere interne si externe

• Timer de urmarire (watchdog) cu oscilator independent

• Interfata JTAG (standardul IEEE 1149.1 Compliant)

• 6 moduri de operare SLEEP si POWER DOWN pentru economisirea energiei

• Oscilator integrat RC

• Densitate mare a codului si compatibilitate integrala a codului intre membrii

• familiei

MICROCONTROLERE AVR ATMEL PE 8 BITI

Procesoarele sunt disponibile in capsule variate, de la circuite cu 8 pini la procesoare cu 68 de pini. Familia AVR beneficiaza de existenta unui set unitar de instrumente software pentru dezvoltarea aplicatiilor Microcontrolerele din familia AVR folosesc o arhitectura RISC care permite executia celor mai multe instructiuni intr-un singur ciclu de tact, ceea ce duce la imbunatatirea performantei de 10 ori fata de procesoarele conventionale (de exemplu, Intel 8051) care opereaza la aceasi frecventa. Specific arhitecturii Harvard, procesoarele folosesc spatii de memorie si magistrale de acces separate pentru coduri si pentru date. Toate procesoarele au memorie de program de tip flash integrata. Memoria de program poate fi programata "in site" (fara scoaterea din sistem) ceea ce permite efectuarea rapida de upgrade-uri in programe. Programarea se poate face in doua moduri: serial si paralel. Procesoarele au memorie de date integrata de tip RAM pentru variabile si memorie de tip EEPROM pentru stocarea constantelor.

Numarul mare de registre interne (32 de registre de 8 biti), specific procesoarelor RISC, permite stocarea variabilelor in interiorul procesorului, reducind astfel timpul de acces. In acest fel creste viteza de executie a programelor. Prezenta unor blocuri interne ca: porturi, timere, unitati de comunicatie USART, TWI si SPI, module PWM (Pulse Width Modulation), convertoare A/D, comparator analogic, rezistoare pull-up, oscilator intern, etc., permite utilizarea acestor microcontrolere intr-o gama larga de aplicatii.

Instructiunile acestei familii de microcontrolere au fost proiectate pentru a reduce dimensiunea unui program scris in limbaj C sau in limbaj de asamblare. Posibilitatea programarii memoriei FLASH si a memoriei EEPROM, face ca aceste microcontrolere sa aiba o larga utilizare datorata costului mic de dezvoltare a unei aplicatii prin reducerea timpului de proiectare.

O alta calitate remarcabila a acestor microcontrolere este consumul redus de energie. Domeniul tensiunilor de alimentare este cuprins intre 1.8 si 5V. Procesoarele folosesc 6 moduri diferite de functionare cu consum redus ceea ce asigura reducerea consumului cind microcontrolerul nu este activ. La frecventa de tact de 1 MHz si la o tensiune de alimentare de 3 V procesorul activ consuma 1,1 mA, iar in regim Power-down consumul se reduce la <1 |iA.

Posibilitatea de control software al frecventei tactului garanteaza o viteza maxima de executie atunci cand este nevoie, iar in restul timpului microcontrolerul poate trece in stand-by unde consumul de energie este minim.

Utilizarea acestor microcontrolere poate reduce semnificativ timpul de dezvoltare a unei aplicatii datorita prezentei unui bloc de depanare in timp real, circuitul aflandu-se chiar pe placa ce reprezinta aplicatia.

Unitatea centrala de procesare

Arhitectura nucleului AVR este prezentata in Fig. 2. Functia principală a nucleului CPU-AVR este aceea de a asigura executia corectă a programului. Pentru aceasta, nucleul este capabil să acceseze memoriile, sa execute calcule, sa controleze perifericele și sa prelucreze întreruperile.

Fig. 2 Unitatea Aritmetica si Logica (ALU)

Unitatea aritmetica si logica executa operatiile de prelucrarea a datelor. ALU- AVR lucrează direct cu cele 32 de registre. Operatiile pe care le executa unitatea ALU sunt împartite în trei categorii: aritmetice, logice și operatii pe bit. Unele implementări ale arhitecturii AVR pot efectua și multiplicări de operanzi cu sau fară semn.

Registrele de uz general.