Dokumentation Control Cu-R-Control2 Roboterelektronik · Mikrocontroller -ATMega-Serie. Der Mikrokontroller, kann je nach Anforderungen aus der 40 Pin ATMega Controller-Serie von

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CU-R-CONTROL²

Control Dokumentation zur Schaltung

Autor: Christian Ulrich

Datum: 06.02.2010

Version: 1.00

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Inhalt

Historie 4

Einleitung 5

Hinweis 5

Bestimmungsgemäße Verwendung 5

Beschreibung 6

Technische Daten 6

Features 7

Mikrocontroller 7

Stabilisierte Stromversorgung 7

Standardanschlüsse 7

Standard Ports 7

Motoranschluss 7

PC-kompatibel 7

24 Volt Betriebsspannung 8

Entwicklerfreundlichkeit 8

Europaformat 8

Schaltung 9

RS232 -Schnittstelle 9

RS232 TTL -Schnittstelle 9

I2C -Schnittstelle 10

I2C PullUp -Kurzschlussbrücke 10

I2C Ext 5V-Kurzschlussbrücke 10

Check-LED 10

Check-Taster 10

MOTOR -Motorport 10

Mikrocontroller -ATMega-Serie. 10

Quarz -Externer Oszillator 10

Port A, B, C, D - Externe Portleitungen 11

ISP -Programmierschnittstelle 11

Reset -Resettaster 11

VCC -Betriebsspannung 11

5V -Spannungswandler 11

Power-LED 11

Sicherung 11

OUT 11

Tipps und Hinweise 12

Spannungswandler kühlen 12

Controller sockeln 12

Takt optimieren 12

RS232 Taktung 12

Anschlüsse 13

POWER 13

OUT 13

I2C – Bus 13

ISP – In System Programming 14

Motorport 15

RS232 a(PC-Pegel) Hardware-RS232 15

RS232 b(PC-Pegel) Software-RS232 15

RS232 (TTL-Pegel) Hardware RS232 15

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Port-A AD-Ports 16

Port-B I/O Ports 16

Port-C I/O Ports 16

Port-D I/O Ports 17

Check-LED 17

Reset-Taster 17

Check-Taster 17

Sicherung 18

OUT 18

Software 19

Fuses 19

Fuses für Quarz 19

Fuses für JTAG 19

Fuses für ATmega 644P UART 19

Programmierung 19

Programmierbeispiele 19

Anwendungsbeispiele 20

Schaltplan 21

Layout 22

Bauteile und Bestückungsliste 23

Haftung, EMV-Konformität 24

Sicherheitshinweise 24

Betriebsbedingungen 25

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Historie Erstellt: am 06.02.2010 von Christian Ulrich

Erweitert: am 30.10.2011 von Christian Ulrich

+ Fuses Atmega644P RS232 UART ergänzt.

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Einleitung Diese Dokumentation enthält Detailinformationen zur Schaltung CU-R-CONTROL² bzw. zu den entsprechenden AddOns und Erweiterungen. Für jedes AddOn sowie jede Schaltung oder Erweiterung zu CU-R-CONTROL² gibt es solch eine Dokumentation. Die Aufzeichnungen werden von Zeit zu Zeit ergänzt und sind bei http://www.ulrichc.de/ in den jeweils letzten und aktuellsten Ausgaben, nebst weiteren Downloads zur Schaltung, zu finden. CU-R-CONTROL² ist eine freie Entwicklung. Der Nachbau für den Eigenbedarf ist gestattet. Gewerbliche Herstellung und Verbreitung, kurz Handel, ist ohne schriftliche Zustimmung untersagt.

Hinweis Lesen Sie diese Dokumentation, quasi als Gebrauchsanleitung, bevor Sie die Schaltung in Betrieb nehmen. Bewahren Sie diese Dokumentation an einem für alle Benutzer jederzeit zugänglichen Ort auf. Sobald Sie diese Schaltung durch Verkabelung und Einbau in ein Gehäuse betriebsbereit machen, gelten Sie nach DIN VDE 0869 als Hersteller. Als Hersteller sind verpflichtet, bei der Weitergabe des Gerätes alle Begleitpapiere mitzuliefern und auch seinen Namen und Anschrift anzugeben. Geräte, die aus Bausätzen selbst zusammengestellt werden, sind sicherheitstechnisch wie ein industrielles Produkt zu betrachten. Daher eine Bitte: “Wenn Sie sich nicht sicher sind wie die Schaltung ordnungsgemäß in Betrieb gesetzt werden kann, fragen Sie einfach nach“. Dies gilt unabhängig davon ob Sie die Schaltung selbst herstellen, als Bausatz aufbauen oder als fertige Komponente erwerben. Bitte lesen Sie hierzu auch die Kapitel Haftung, EMV-Konformität, und Sicherheitshinweise am Ende des Dokuments.

Bestimmungsgemäße Verwendung

Der bestimmungsgemäße Einsatz der Baugruppe ist die Verwendung als Komponente zu CU-R-CONTROL² für den Aufbau von Steuerschaltungen mit sicherheitstechnisch niedriger Kritikalität. Die Schaltung ist in ein geschlossenes Gehäuse einzubauen und nur im beschrieben Umfang zu nutzen. Ein anderer Einsatz als vorgegeben ist nicht zulässig! Bitte lesen Sie hierzu auch die Kapitel Betriebsbedingungen am Ende des Dokuments.

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Beschreibung Diese Hauptsteuerung zum CU-R-CONTROL² ist nach dem Prinzip zur modularen Mikrokontroller-Steuerung aufgebaut. Mit den zahlreichen Erweiterungen sind auch viele Anwendungsgebiete für die Steuerung verbunden. Als Experimentalboard oder auch als Grundlage für Roboter- und Maschinensteuerungen kann diese Schaltung als Hauptsteuerung eingesetzt werden. Die Hauptsteuerung basiert wahlweise auf einem Atmel Mega 16,32 oder auch 64. Ausgestattet mit notwendigen Schnittstellen zur Programmierung und Ansteuerung, können über ausgeleitete Pins und Ports, programmierte Maschinensteuerungen erstellt werden. Ergänzt wird die Steuerung durch zahlreiche Erweiterungen und Steuerungen, diese in Form von AddOns bereitgestellt sind.

Technische Daten Betriebsspannung: 7 bis 24 Volt Stromaufnahme: max. 2 A Abmessungen: 80 x 100 X 25 mm

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Features Unterhalb wurden die Hauptfeatures zur Steuerung aufgezählt. Die wichtigsten Features ergeben sich bei der Anwendung. Denn die Schaltung ist nur so gut wie das was Sie daraus machen!

Mikrocontroller

AVR- Mikrocontroller in Risc-Architektur. - Wahlweise 16, 32 oder auch 64 Kb Programmspeicher bzw. Atmel Mega 16,32 oder 64. - Mit bis zu 32 nutzbaren Kommunikations-, Schalt- und Messleitungen. Alle Ports des Mikrocontrollers sind ausgeführt und ihrem jeweiligen Zweck entsprechend nutzbar gemacht. - Programmierbar in C (auch über GCC), Assembler(ASM), Pascal oder auch BASCOM. - Mikrocontroller ist je nach Anwendung variier- und tauschbar. Der Mikrocontroller ist gesteckt und kann wenn notwendig ersetzt werden.

Stabilisierte Stromversorgung

Die stabilisierte 5Volt Stromversorgung wurde auch für externe Erweiterungen an nahezu jedem Anschluss bzw. jeder PIN-Ausleitung ausgeführt.

Standardanschlüsse

Mit CU-R-CONTROL² wurden alle gängigen Anschlussstandards für AVR-Mikrocontroller umgesetzt. - Mit 10-pol Programmierschnittstelle mittels Standard AVR-Programmer programmierbar. - 10-pol I2C-Bus zum Anschluss von Erweiterungen. - Standard normgerechte RS232 Anschlüsse für Erweiterungen oder auch PC. - Standard 3-pol Anschlüsse für Pinausleitungen

Standard Ports

Die RS232 Schnittstelle sowie die Erweiterung für den I2C-Bus sind auf den dafür vorgesehenen PINs des Controllers geschalten. Die Verwendung ist daher denkbar einfach und auch mit den vorgesehenen Hardware-Funktionen des Controllers zu gestallten.

Motoranschluss

Speziell für den Betrieb von Motorsteuerungen wurde ein Motorport für bis zu zwei Motoren ausgeleitet. Verschiedene AddOns für Motorsteuerungen ermöglichen eine skalierbare Anwendung. Je nach Leistungsbedarf kann zwischen verschiedenen Motorsteuerungen, von 2 bis 20 Ampere gewählt werden.

PC-kompatibel

Mit Adapterkabel oder auch direkt über SUB-D 9 am PC verwendbar. Ein integrierter Pegelwandler sowie der verwendete Verbindungsstandard für RS232 sorgen für eine direkte Verbindung.

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24 Volt Betriebsspannung

Die wahlweise Betriebsspannung von 7 bis 24 Volt eröffnet ein weites Einsatzgebiet. Speziell im Bereich mobile Robotik spart diese Auslegung auch gesonderte Spannungsversorgungen für Steuerungen. Der Spannungsanschluss ist gegen Verpolung geschützt und meldet über Status-LED Betriebsbereitschaft.

Entwicklerfreundlichkeit

Die entwicklerfreundliche Gestaltung des Boards ermöglicht eine rasante Entwicklung. Erfahrungen aus der Mikrokontrollerentwicklung wurden sozusagen auf der Steuerung fest untergebracht. Verschiedene LEDs, Taster und Anschlussstandards erübrigen das sonst zeitraubende Was, Wie, Wo und Warum während der Entwicklung.

Europaformat

Die Abmessungen sowie die Befestigungsbohrungen der Platine entsprechen dem halben Europaformat.

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Schaltung Die Darstellung der Schaltung zeigt alle Anschluss- und damit verbundenen Funktionsmöglichkeiten der Schaltung.

Abbildung kann von Schaltung abweichen.

RS232 -Schnittstelle

Die RS232 Schnittstelle der Schaltung arbeitet mittels Standard-Pegelwandler und ist somit auch konform mit der seriellen PC-Schnittstelle. Ein PC ist direkt anschließbar. Der dreipolige RS232 hat die RX-Leitung, der Abbildung entsprechend, auf der rechten Seite. Dieser RX-Pin ist ggf. auch auf der Platine markiert und für eine entsprechende Steckverbindung gekennzeichnet.

RS232 TTL -Schnittstelle

Speziell für die Erweiterung mit Funk- USB- oder Controllererweiterungen ist RS232 nochmals im TTL-Pegel ausgeführt. Der vierpolige RS232(TTL) hat den ersten PIN bzw. die 5Volt-Leitung, der Abbildung entsprechend, oben am äußeren Pin.

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I2C -Schnittstelle

Die I2C Schnittstelle der Schaltung arbeitet mit dem standardmäßigen TTL-Pegel. Die Pinbelegung der dafür vorgesehenen Buchsenleiste entspricht ebenfalls einem weit verbreiteten Standard. Der I2C ist voll belegt und kann bei Bedarf auch mit einem Interrupt des Controllers verbunden werden.

I2C PullUp -Kurzschlussbrücke

Wenn der Jumper gesetzt ist, kann der I2C-Anschluß der Platine genutzt werden.

Andernfalls sind keine PullUps auf den PINs geschaltet, So dass die jeweiligen PINs frei

verwendet werden können.

I2C Ext 5V-Kurzschlussbrücke

Wenn der Jumper gesetzt ist, wird der I2C-Anschluß der Platine mit 5 Volt versorgt. Falls

an diesem I2C-Anschluß Platinen angeschlossen werden, die eine eigene

Spannungsversorgung auf dem I2C-Anschluß haben, ist dieser Jumper zu entfernen. Falls

es nur einen Stromkreis/Stromquelle im System gibt, kann der Jumper dennoch gesteckt

bleiben.

Check-LED

Mit der Check-LED kann Programmtechnisch die Funktion des Controllers sichergestellt werden.

Check-Taster

Mit dem Check-Taster können Programmfunktionen aktiviert werden.

MOTOR -Motorport

Für Erweiterungen in Form von Motorsteuerungen nutzbar. Mit PWM und Digitalports zum

Anschluss von ein bis zwei Motorendstufen für bis zu zwei Motoren geeignet.

Mikrocontroller -ATMega-Serie.

Der Mikrokontroller, kann je nach Anforderungen aus der 40 Pin ATMega Controller-Serie von Atmel gewählt werden. Passend zu der in CU-R-CONTROL² vorgesehene Kontrollerserie, im DIP40 Gehäuse, sind (stand 2010) Mega16(4), Mega32(4) und Mega64(4) kompatibel. Im Falle ATMega32 stehen 32K Speicher, 2K RAM und 1K EEPROM sowie 32 programmierbare I/O Pins inklusive 8 AD Ports zur freien Verfügung.

Quarz -Externer Oszillator

Ein vorgesehener Quarz, kann die Geschwindigkeit gemäß Controller auf 16 Mhz steigern. Hinweis: Falls der Quarz nicht eingelötet ist, taktet der Prozessor intern mit ca. mit 1 Mhz.

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Port A, B, C, D - Externe Portleitungen

Alle nutzbaren Ports des Controllers, sind über Buchsenleiste erreichbar. So können alle Ports via Draht, ohne zwingendes Löten, genutzt werden. Die Buchsen eignen sich zudem gut zum Ansetzen von Prüfspitzen zur Messdatenerfassung oder auch Diagnosen bei der Fehlersuche. Die über dreipolige Stiftleisten ausgeführten Controller-PINs haben neben dem Logik-PIN zusätzlich 5Volt und GND(-) ausgeführt. Der Aufbau der Steckverbindung ist jeweils gleich in der Reihenfolge Logik, 5Volt und GND. Der Controller-PIN, also Logik, ist dabei jeweils, dem Controller zugewandt, auf dem ersten PIN.

ISP -Programmierschnittstelle

Die ISP- Programmierschnittstelle des ATMega–Controllers kann mit gewöhnlichem AVR-Programmieradapter (10polig) programmiert werden. Hinweis: Zum Programmieren des Controllers, wird ein Programmieradapter (ISP-Programmer) benötigt.

Reset -Resettaster

Ein Reset des Controllers, kann bequem über Taster auf der Platine ausgelöst werden.

VCC -Betriebsspannung

Ausgelegt für Betriebsspannungen von 12 und 24 Volt, kann die Betriebsspannung wahlweise zwischen 7 und 24V Gleichspannung liegen. Gegen Verpolung geschützt, können die Spannungsanschlüsse, auch vertauscht werden. Ein Verpolungsschutz, schützt die Schaltung vor größerem Schaden. Der Anschluss ist wie in der Abbildung vorzunehmen. Links Rot (+) und Rechts (-) entsprechen der richtigen Anschlussbelegung.

5V -Spannungswandler

Der Festspannungsregler ist Stabilisiert und für die Verwendung innerhalb von Mikrokontroller-Schaltungen optimiert. Der Spannungswandler liefert eine dauerhafte Festspannung von 5 Volt (TTL-Pegel) für bis zu 2 Ampere.

Power-LED

Die Power-LED auf der Schaltung zeigt an, ob Spannung an der Schaltung anliegt. Aber auch eventuelle Kurzschlüsse können ggf. bei ausbleiben der LED ausgemacht werden.

Sicherung

Die Sicherung auf der Platine schützt die Schaltung vor Schäden beispielsweise durch Überlastung oder durch Kurzschlüsse.

OUT

Mit dem Ausgang OUT ist Versorgungsspannung der Steuerung nachmals abgreifbar.

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Tipps und Hinweise

Spannungswandler kühlen

Es wird empfohlen einen Kuhlkörper am Festspannungsregler bereits bei niedrigen Strömen vorzusehen. Für eine langzeitige Anwendung entspricht dies einem nicht zu verachtenden Sicherheitsfaktor. Hinweis: Ein technischer Entwurf für einen einfachen Kühlkörper, ist bei den Anlagen zur Schaltung enthalten.

Controller sockeln

Das Controller-IC ist für gewöhnlich gesockelt. Speziell weil die Controller im Allgemeinen empfindlich sind wird das direkte Einlöten nicht empfohlen. Zudem müssen diese, gerade beim Entwickeln und Experimentieren, womöglich mal ausgetauscht werden.

Takt optimieren

Der Takt des Controllers kann seiner Aufgabe entsprechend angepasst werden. Der auf der Platine aufgebrachte Quarz für die externe Taktung ist variierbar. Von 1 bis 16 Mhz bei Atmega16 oder 32 bis zu 20 Mhz bei AtMega 64 sind möglich. Je kleiner der Takt, desto geringer der Stromverbrauch des Controllers. Je höher der Takt, desto mehr Befehle können innerhalb einer Zeitspanne abgearbeitet werden. Hinweis: Falls der Quarz nicht eingelötet wird, taktet der Prozessor intern mit ca. mit 1 Mhz. In jedem Fall sind die Fuses entsprechend der Taktung zu berücksichtigen.

RS232 Taktung

Bei RS232 Verbindungen, sind ungerade Taktungen geeignet. Gerade Taktfrequenzen (4, 8 und16 Mhz) führen dazu dass vereinzelte Bytes nicht Empfang werden können. Folgende Quarze empfehlen sich falls mit RS232 gearbeitet werden soll. U(S)ART-Quarze 1,8432MHz, 3,6864MHz, 7,3728MHz, 14,7456MHz, 18,4320MHz bei AtMega 644

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Anschlüsse

In diesem Kapitel sind alle Anschlüsse der Steuerung schematisch beschrieben.

Die einzelnen Anschlüsse, können standardmäßig, ohne Besonderheiten verwendet werden. Dennoch ist darauf zu achten, dass speziell von den Port-Anschlüssen nur freie Anschlüsse verwendet werden. Anschlüsse bzw. PINs, die womöglich von der Peripherie der Platinen (beispielsweise RS232, I2C) verwendet und genutzt werden, können nicht doppelt belegt werden.

POWER POWER

Mit der Anschlussklemme für die Stromversorgung, wird die Steuerung mit dem notwenigen Strom versorgt. PIN Nr. Funktion

Klemme 1 + Klemme 2 - (GND)

Der Anschluss ist gegen verpolen geschützt. Die Power-LED auf der Steuerung leuchtet sobald die Spannungsversorgung korrekt angeschlossen ist und funktioniert. Zum Schutz der Schaltung ist diese Stromversorgung zusätzlich mit einer Sicherung geschützt. Hinweis: Sobald mehr als 0,5 Ampere der 5 Volt-Stromversorgung über die Steuerung abgezweigt werden muss der Spannungswandler gekühlt werden. Das TO-220 Gehäuse unmittelbar neben der LED wird andernfalls zu heiß und kann schaden nehmen.

OUT OUT

Mit der Anschlussklemme für die Stromversorgung, ist die Versorgungsspannung der Schaltung angreifbar. PIN Nr. Funktion


Der Anschluss ist ungeschützt.

I2C

I2C – Bus Über den I2C-Anschuss können zahlreiche Erweiterungen an CU-R-CONTROL² angeschlossen werden. PIN Nr. Funktion CTRL-PIN/PORT

Pin 1 SLC (Takt) PC0 Pin 2 GND

Pin 3 SDA (Daten) PC1

Pin 4 GND

Pin 5 +5 V

Pin 6 GND

Pin 7 + 5 V

Pin 8 GND

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Pin 9 Batteriespannung

Pin 10 INT PD2

Der Steckanschluss entspricht dem gebräuchlichen Standard für 10Pol I2C-Steckverbindungen. Die Beschaltung des I2C Anschluss kann mit Jumpern eingestellt werden. EXT-5V Sobald diese Kurzschlussbrücke gesetzt ist, ist der I2C-Anschluss der Steuerung mit einer Versorgungsspannung von 5Volt beschalten. ENABLE-I2C Sobald diese Kurzschlussbrücke gesetzt ist, sind die so genannten PullUps des I2C-Anschlusses aktiv. Bitte beachten Sie dass innerhalb einer I2C-BUS Verdrahtung diese Terminierung nur an einer Stelle aktiv sein sollte.

ISP u. SPI

ISP – In System Programming

Über den ISP-Anschluss kann der Mikrokontroller programmiert werden. Über einen Programmer direkt an einen PC angeschlossen können Programme übertragen werden. PIN Nr. Funktion CTRL-PIN/PORT

Pin 1 MOSI PB5 Pin 2 VCC

Pin 3 GND

Pin 4 GND

Pin 5 Reset Reset Pin 6 GND

Pin 7 SCK PB7

Pin 8 GND

Pin 9 MISO PB6

Pin 10 GND

Der Steckanschluss entspricht dem gebräuchlichen AVR Standard für 10Pol ISP-Steckverbindungen. Die SPI-Schnittstelle ist ebenfalls über diesen Anschluss verwendbar.

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Motor

Motorport

Der Motorport birgt alle Ports zum Betrieb von Motorendstufen. PIN Nr. Funktion

DC-Motoren Funktion Schrittmotoren

CTRL-PIN/PORT

Pin 1 Motor 1 IN 1 Motor 1 DIR (Direction) PC4 (IO) Pin 2 Motor 2 IN 1 Motor 2 DIR (Direction) PC3 (IO) Pin 3 Motor 1 IN 2 Motor 1 ENA (Enable) PC5 (IO) Pin 4 Motor 2 IN 2 Motor 2 ENA (Enable) PC2 (IO) Pin 5 +5V Vcc 5V Pin 6 +5V Vcc 5V

Pin 7 GND GND Pin 8 GND GND

Pin 9 Motor 1 Enabled Motor 1 PUL (Pulse) PD4 (PWM) Pin 10 Motor 2 Enabled Motor 2 PUL (Pulse) PD5 (PWM)

Der Port ist in zwei Hälften unterteilt. Je nach Anwendung können Motorendstufen über zwei 5-Pin oder einen 10-Pin Stecker angeschlossen werden. Die geraden sowie die ungeraden Pin-Nummern dienen jeweils zur Ansteuerung von einem Motor.

RS232 a(PC)

RS232 a(PC-Pegel) Hardware-RS232

Der dreipolige RS232- sowie dessen SUB-D9- Anschluss kann zur Datenkommunikation mit einem PC genutzte werden. Dabei ist zu beachten, dass effektiv nur einer der beiden Anschlüsse, Drei-Pol oder SUB-D, genutzt werden kann. PIN Nr. Funktion CTRL-PIN/PORT

Pin 1 RX-Leitung PD0 (RXD) Pin 2 GND -

Pin 3 TX-Leitung PD1 (TXD) Tipp: Auch wenn diese Schnittstelle nicht direkt benötigt wird kann sie für Printausgaben zum einfachen Debuggen genutzt werden. Der RS232-Anschluß ist beispielsweise mit dem Terminal CU-RS232 von http://www.ulrichc.de/ gut auswertbar und sollte zumindest während der Entwicklung angeschlossen werden.

RS232 b(PC)

RS232 b(PC-Pegel) Software-RS232 Der dreipolige Software-RS232 ist eine Erweiterung um einen zusätzlichen RS232. Die Anbindung des zweiten RS232 kann bei Bedarf Softwaretechnisch umgesetzt werden. PIN Nr. Funktion CTRL-PIN/PORT

Pin 1 RX-Leitung PD6 (INT) Pin 2 GND -

Pin 3 TX-Leitung PD5 (PWM)

RS232 a(TTL)

RS232 (TTL-Pegel) Hardware RS232


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Der vierpolige RS232 Anschluss kann zur Datenkommunikation zu anderen Steuerungen mit TTL-Pegel, also 5 Volt, genutzte werden. PIN Nr. Funktion CTRL-PIN/PORT

Pin 1 5 Volt - Pin 2 TX-Leitung PD1(TXD)

Pin 3 RX-Leitung PD0 (RXD) Pin 4 GND -

Falls dieser Anschluss genutzt wird, kann der RS232(PC) nicht genutzt werden. Sie können dann den Treiberbaustein MAX-232, oder ähnlich, entfernen.

Port-A

Port-A AD-Ports Die insgesamt acht dreipoligen AD-Ports 0 bis 7 können frei genutzt werden. Mit den analogen Ports, lassen sich Spannungen bis zu 5 Volt messen. PIN Nr. Funktion CTRL-PIN/PORT

Pin 1 Logik PA0 – PA-7 Pin 2 5 Volt -

Pin 3 GND - Die Ports können auch als einfache I/O-Ports als Ein- oder Ausgang genutzt werden. Hinweis: Spannungen über 5 Volt zerstören den Port am Mikrokontroller! Es wird daher empfohlen Schutzwiderstände (1-10K) zwischen zu schalten. …

Port-B

Port-B I/O Ports

Die insgesamt acht dreipoligen Anschlüsse des Port-B 0 bis 7, können frei genutzt werden. Die Ports können als einfache I/O-Ports als Ein- oder Ausgang genutzt werden. PIN Nr. Funktion CTRL-PIN/PORT

Pin 1 Logik PB0 – PB7 Pin 2 5 Volt -

Pin 3 GND - Der Port-B wird gerne als Display-Anschluß genutzt. Daher kann der Port auch via Buchsenleiste verdrahtet werden. Hinweis: Pin 5 bis Pin 7 werden auch vom ISP-Anschluss zum Programmieren genutzt. Der Port kann dennoch im vollen Umfang genutzt werden. Es empfiehlt sich während dem Programmieren diese evtl. genutzten Anschlüsse abzuschließen. Falls die Pins als Eingänge genutzt werden sind auch beim Programmieren keine Vorkehrungen zu treffen.

Port-C

Port-C I/O Ports

Die insgesamt sechs dreipoligen Anschlüsse des Port-C 2 bis 7, können frei genutzt werden. Die Ports können als einfache I/O-Ports als Ein- oder Ausgang genutzt werden.

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PIN Nr. Funktion CTRL-PIN/PORT

Pin 1 Logik PC0 – PC7 Pin 2 5 Volt -

Pin 3 GND - Pin 0 und 1 sind im I²C-Anschluss der Steuerung ausgeleitet. Falls der I²C ungenutzt bleibt, können die entsprechenden Pins dort abgegriffen werden. Hinweis: Pin 2 bis 5 werden auch vom Motorport genutzt. Für den Fall das der Motorport genutzt wird, müssen diese Anschlüsse ungenutzt bleiben.

Port-D

Port-D I/O Ports Vom Port D sind die Interrupt-Anschlüsse in Form von dreipoligen Anschlüssen ausgeleitet. INT0 und INT1 stehen somit zur freien Verfügung. PIN Nr. Funktion CTRL-PIN/PORT

Pin 1 Logik PD2 und PD3 Pin 2 5 Volt -

Pin 3 GND - Die Interrupts eigenen sich besonders zur Auswertung von Drehgebern. Aber auch allgemeine Messanwendungen, beispielsweise zur Taktbestimmung sind Denkbar. PD4 und PD5 sind im Motorport ausgeleitet und können dort, falls der Motorport nicht belegt ist, abgegriffen werden. PD0 und PD1 werden vom RS232-Anschluß genutzt. Falls kein RS232 genutzt wird, können diese Pins am RS232(TTL) Anschluss abgegriffen werden.

Check-LED Check-LED

Auf dem Pin PD7 ist eine LED angeschlossen. Diese LED kann über den Mikrokontroller beschalten werden. Ein entsprechendes Testprogramm ist bei den Unterlagen zur Steuerung oder auch bei http://www.ulrichc.de/ zu finden. CTRL-PIN/PORT

PD7 Es wird empfohlen, wenn möglich diese LED im Sekundentakt blinken zu lassen. So lassen sich Taktfehler sowie Programmabstürze optisch einfach und schnell erkennen.

Reset-Taster Reset-Taster

Zum manuellen Reseten des Mikrocontrollers, wurde der Reset als Taster auf der Platine untergebracht.

Check-Taster Check-Taster

Der Check-Taster kann zum auslösen einer Funktion innerhalb eines


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Programms verwendet werden. CTRL-PIN/PORT

PD6

Sicherung Sicherung

Die Sicherung schütz die Schaltung vor übermäßiger Belastung. Standardmäßig bestückt mit einer flinken 2 Ampere Sicherung (F2A) werden die Schaltungsbauteile ggf. vor größerem Schaden bewahrt.

OUT OUT

Mit der Anschlussklemme Out ist die Eingangsstromversorgung gesichert nach außen geführt. PIN Nr. Funktion


Der Anschluss zum Anschließen von kleinen Lasten, bzw. einer weiteren Schaltung bis ca. 2 Ampere geeignet. Hinweis: Falls der Ausgang genutzt wird, muss ggf. eine größere Sicherung verwendet werden.

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Software

Fuses

Die so genannten Fuses sind sozusagen die Grundeinstellungen des Mikrokontrollers. Diese werden über einen Programmer einmalig und individuell festgelegt. Das Kapitel Fuses geht auf die wichtigsten der Einstellungen ein.

Fuses für Quarz Standardmäßig, nutzt der Controller lediglich den internen Oszillator (1Mhz) zur Taktung. Falls der extern vorgesehene Quarz der Schaltung genutzt werden soll, muss dies über die Einstellung der so genannten Fuses erfolgen. Einstellung: 000000: Ext Clock..

Fuses für JTAG Standardmäßig, ist der JTAG des Controller aktiviert. Falls man keinen JTAG benötigt, sollte man diesen via Fuses deaktivieren. Auf diese Weise , werden PortC.2 und PortC.5 frei und nutzbar. Einstellung: Disable JTAG

Fuses für ATmega 644P UART Um die HW-UART RS232 Schnittstelle des MC nutzen zu können, empfiehlt es sich in den Fuses zusätzlich den Teiler durch 8 am Port C auszuschalten.

Programmierung

Der verwendete AVR-Controller kann in verschiedenen Sprachen programmiert werden. Unter anderem in: -C -C++ -Basic (auch BASCOM) -Pascal -ASM (Assembler) Die Wahl der Programmiersprache hat für gewöhnlich keinen direkten Einfluss auf das Laufzeitverhalten des Controllers. Sodass die Sprache frei nach individuellen Bedürfnissen gewählt werden kann.

Programmierbeispiele

Bei http://www.ulrichc.de/, der Webseite zu CU-R-CONTROL² finden sich Programmierbeispiele zur Ansteuerung dieser Schaltung.



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Anwendungsbeispiele Bei http://www.ulrichc.de/, der Webseite zu CU-R-CONTROL² befinden sich Anwendungsbeispiele zur Verwendung dieser Schaltung.



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Schaltplan Der Schaltplan wurde als Vorstufe zum Layoutentwurf erstellt. Die abstrahierte Darstellung zeigt alle Funktionen und Anschlüsse der Schaltung. Schaltplan ist auch als Download bei http://www.ulrichc.de/ verfügbar.


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Layout Das Layout zu dieser Schaltung wurde bei http://www.ulrichc.de/ als Download bereitgestellt.


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Bauteile und Bestückungsliste Die Bauteil und Bestückungsliste zu dieser Schaltung wurde bei http://www.ulrichc.de/ als Download bereitgestellt.


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Haftung, EMV-Konformität Alle Teile der Schaltung wurden sorgfältig geprüft und getestet. Trotzdem kann UlrichC.de keine Garantie dafür übernehmen, dass alles einwandfrei funktioniert. Insbesondere übernimmt UlrichC.de keine Haftung für Schäden, die durch Nachbau, Inbetriebnahme etc. der hier vorgestellten Schaltung entstehen. Die Schaltung ist für den Einbau in Geräte oder Gehäuse konzipiert. Als OEM-Produkt ist die Schaltung für die Weiterverarbeitung durch Handwerk, Industrie und andere EMV-Fachkundige Betriebe bestimmt. Im Sinne des EMVG §5 Abs. 5 besteht daher für diese Schaltung keine CE-Kennzeichnungsplicht. Wenn nicht anders angegeben handelt es sich generell bei allen Schaltungen, AddOns und Erweiterungen zu CU-R-CONTROL² um "nicht CE-geprüfte" Komponenten. Ein Geräte, in das eine oder mehrere dieser Schaltungen integriert werden, muss in seiner Gesamtheit entsprechend den dafür gültigen Richtlinien bewertet werden, wenn es mit dem CE-Kennzeichen also der CE-Konformität dokumentiert wird. Selbstverständlich wurden bei der Schaltungsentwicklung alle möglichen Maßnahmen für einen EMV-gerechten Aufbau ergriffen. Wir möchten darauf Hinweisen, dass Verkabelung, verwendete Bauteile und angeschlossene Bauteile sowie die Einsatzumgebung sind Faktoren, die sich auf die EMV-Eigenschaften eines Gerätes auswirken können. Für Schäden die durch fehlerhaften Aufbau entstanden sind, direkt oder indirekt, ist die Haftung generell ausgeschlossen. Schadensersatzansprüche, gleich aus welchem Rechtsgrund, sind ausgeschlossen, soweit nicht vorsätzliches oder grob fahrlässiges Handeln vorliegt. Sofern wir haften, umfasst unsere Haftung nicht solche Schäden, die nicht typischerweise erwartet werden konnten. Haftung und Schadenersatzansprüche sind auf den Auftragswert / Bauteilwert beschränkt. Bei der Lieferung von Fremdprodukten als auch Software gelten über diese Bedingungen hinaus die besonderen Lizenz- oder sonstigen Bedingungen des jeweiligen Herstellers.

Sicherheitshinweise Bei allen Geräten, die zu ihrem Betrieb eine elektrische Spannung benötigen, müssen die gültigen VDE-Vorschriften beachtet werden. Besonders relevant sind für diese Schaltung die VDE-Richtlinien VDE 0100, VDE 0550/0551, VDE 0700, VDE 0711 und VDE 0860. Bitte beachten Sie auch nachfolgende Sicherheitshinweise: - Baugruppen und Bauteile gehören nicht in Kinderhände! - In Schulen, Ausbildungseinrichtungen, Hobby- und Selbsthilfewerkstätten ist das Betreiben von Baugruppen durch geschultes Personal verantwortlich zu überwachen. - Beim Umgang mit Produkten die mit elektrischer Spannung in Berührung kommen, müssen die gültigen VDE-Vorschriften beachtet werden. Geräte, die mit einer Versorgungsspannung größer als 24 Volt betrieben werden, dürfen nur von einer fachkundigen Person angeschlossen werden. Bei Geräten mit einer Betriebsspannung größer als 35 Volt, also auch Netzspannung, darf die Endmontage nur vom Fachmann unter Einhaltung der VDE Bestimmungen vorgenommen werden. - Vor Öffnen eines Gerätes stets den Netzstecker ziehen oder sicherstellen, dass das Gerät stromlos ist. Werkzeuge dürfen an Geräten, Bauteilen oder Baugruppen nur benutzt werden, wenn sichergestellt ist, dass die Geräte von der Versorgungsspannung getrennt sind und elektrische Ladungen, die in den im Gerät befindlichen Bauteilen gespeichert sind, vorher entladen wurden. - In gewerblichen Einrichtungen sind die Unfallverhütungsvorschriften des Verbandes der gewerblichen Berufsgenossenschaften für elektrische Anlagen und Betriebsmittel zu beachten.

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Betriebsbedingungen - Es ist vor der Inbetriebnahme eines Gerätes generell zu prüfen, ob dieses Gerät oder Baugruppe grundsätzlich für den Anwendungsfall, für den es verwendet werden soll, geeignet ist! - Die Inbetriebnahme darf grundsätzlich nur erfolgen, wenn die Schaltung absolut berührungssicher in ein Gehäuse eingebaut ist. Während des Einbaus müssen diese vom Stromnetz getrennt sein! Auch Verdrahtungsarbeiten dürfen nur im spannungslosen Zustand ausgeführt werden. - Die Betriebslage des Gerätes ist beliebig. - Die zulässige Umgebungstemperatur (Raumtemperatur) darf während des Betriebes 0°C und 40°C nicht unter-, bzw. überschreiten. - Betreiben Sie die Baugruppe "nicht" in einer Umgebung in welcher brennbare Gase, Dämpfe oder Stäube vorhanden sind oder vorhanden sein können. - Bei der Installation des Gerätes ist auf ausreichenden Kabelquerschnitt der Anschlussleitungen zu achten! - Das Gerät ist für den Gebrauch in trockenen und sauberen Räumen bestimmt. Dringt irgendeine Flüssigkeit in das Gerät ein, so könnte es dadurch beschädigt werden! Bei Bildung von Kondenswasser muss eine Akklimatisierungszeit von bis zu 2 Stunden abgewartet werden! Das Gerät ist von Blumenvasen, Badewannen, Waschtischen, Flüssigkeiten usw. fernzuhalten. Schützen Sie diese Baugruppe vor Feuchtigkeit, Spritzwasser und Hitzeeinwirkung! - Der Betrieb der Baugruppe darf nur an der dafür vorgeschriebenen Spannung erfolgen. Falls aus der zugehörigen Beschreibung nicht eindeutig hervorgeht mit welcher Betriebsspannung das Gerät betrieben werden kann muss stets ein Fachmann um Auskunft ersucht werden, Im Zweifelsfalle sind unbedingt Rückfragen bei Fachleuten, Sachverständigen oder den Herstellern der verwendeten Baugruppen notwendig! - Angeschlossenen Verbraucher sind entsprechend den VDE-Vorschriften mit dem Schutzleiter zu verbinden bzw. zu erden. - Spannungsführende Kabel oder Leitungen, mit denen das Gerät, das Bauteil oder die Baugruppe verbunden ist, müssen stets auf Isolationsfehler oder Bruchstellen untersucht werden. Bei Feststellen eines Fehlers in der Zuleitung muss das Gerät unverzüglich aus dem Betrieb genommen werden, bis die defekte Leitung ausgewechselt worden ist. - Falls das Gerät repariert werden muss, dürfen nur Original-Ersatzteile verwendet werden! Die Verwendung abweichender Ersatzteile kann zu ernsthaften Sach- und Personenschäden führen! Eine Reparatur des Gerätes darf nur vom Elektrofachmann durchgeführt werden! - Bitte beachten Sie, dass Bedien- und Anschlussfehler außerhalb unseres Einflussbereiches liegen. Verständlicherweise können wir für Schäden, die daraus entstehen, keinerlei Haftung übernehmen.

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Dieses Dokument gehört zum Projekt CU-R-CONTROL² von UlrichC.DE. Weitere Informationen, Dokumente sowie

Bilder zum Projekt sind auf der Internetpräsenz

http://www.ulrichc.de/ zum Download bereitgestellt.



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Dokumentation Control Cu-R-Control2 Roboterelektronik · Mikrocontroller -ATMega-Serie. Der Mikrokontroller, kann je nach Anforderungen aus der 40 Pin ATMega Controller-Serie von