С 80-х годов XX века в микропроцессорной технике появился самостоятельный класс интегральных схем –микроконтроллеры, которые предназначены для встраивания в приборы различного назначения.
Микроконтроллер(англ. MicroControllerUnit, MCU) — микросхема , предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает на одном кристалле функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ и (или) ПЗУ. По сути, это однокристальный компьютер , способный выполнять простые задачи./1/
В то же время остро стал вопрос о программировании существующих микроконтроллеров. Так были разработаны первые программаторы.
Программатор— аппаратно-программное устройство , предназначенное для записи/считывания информации в постоянное запоминающее устройство ( однократно записываемое, ПЗУ, внутреннюю память микроконтроллеров и ПЛК )./2/
В настоящее время существует множество программаторов, которые отвечают различным требованиям потребителя. Мы же рассмотрим наиболее простую и универсальную схему программатора.
Возьмём за основу USB-программатор для микроконтроллеров AVR./3/
USB-программатор – это программатор, к которому подключение ПК осуществляется посредством USB-порта.
Использование таких программаторов очень удобно в виду того, что любой компьютер в настоящее время оборудован USB-портом, в то время как программирование посредством подключения к LPT-порту, который на новых моделях компьютеров практически не встречается.
Рассмотрим схему исследуемого USB-программатора:
Рисунок 1 – Функциональная схема универсального
USB-программатора
Данный программатор позволяет программировать микроконтроллеры семейства AVR, которые в настоящее время получили широкое применение в различных электронных устройствах.
Основой данного программатора является микроконтроллер ATtiny 2313-20PU.
Рисунок 2 – Блок-диаграмма ATtiny 2313-20PU(внутренняя архитектура)
Схема подключения данного микроконтроллера представлена на следующем рисунке: 
Рисунок 3 – Схема подключения микроконтроллера
ATtiny 2313-20PU
Кварцевый резонатор ZQ1, изображённый на схеме служит для стабилизации частоты и имеет номинальную частоту 12МГц.
Конденсатор C1 номиналом 0,1 мкФ по сути является фильтром питания.
Резистор R1 устанавливает напряжение на интерфейсной линии D, сигнализирующей компьютеру о подключении к нему низкоскоростного USB-устройства. Номинал этого резистора может варьироваться от 1,5 до 2,2кОм.
Резисторы R2 и R3 (номинал которых равен 82 Ом) работают в паре со стабилитронами VD1 и VD2. В качестве стабилитронов могут выступать отечественные КС133Г, или подобные им на напряжение 3,3-3,6 В.
Вышеперечисленные резисторы и стабилитроны обеспечивают защиту сигнальной линии интерфейса USB компьютера от превышения допустимого для них напряжения, который по стандарту равен 3,6В.
Резисторы R4-R7 служат для защиты выводов микроконтроллера от замыканий, а так же для согласования логических уровней в случае раздельного питания программируемого микроконтроллера и программатора. Их номинал может варьироваться в пределах от 270 до 560 Ом.
В качестве разъёмов X1 и X2 соответственно выступают разъём USB-B и двухрядная 10-контактная розетка. Назначение контактов такой розетки соответствует принятому в стандартных программаторах STK200 и STK300.
Вместо разъёма USB-B может выступать любой тип разъёмов с подобной распиновкой.
По окончании изготовления платы, до установки микроконтроллера ATtiny 2313-20PU, его можно запрограммировать с помощью другого программатора, подходящего для программирования микроконтроллеров семейства AVR.
Следует учесть, что данного типа программатора в списке доступных к программированию в некоторых программах можно не встретить. Тогда можно выбрать в качестве программируемого устройства микроконтроллер ATmega8 или любой другой микроконтроллер с объёмом памяти большим, чем 4кб.
Рисунок 4 – Внешний вид собранного программатора
Себестоимость данного USB-программатора относительно не высока, количество, тип и цена требуемых деталей и устройств отображены в следующей таблице(цены указаны на момент 8.12.13):
Таблица 1
Перечень элементов программатора и их стоимость
|
Деталь |
Номинал |
Марка |
Количество |
Стоимость |
|
|
Микроконтроллер ATtiny |
|
ATtiny 2313-20SU |
1шт |
элемента |
суммарная |
|
60 руб |
60руб |
||||
|
Кварцевый резонатор |
12 МГц |
HC-49SM |
1шт |
32 руб |
32 руб |
|
Конденсатор |
0,1 мкФ |
KM5Б-H90 |
1шт |
15 руб |
15 руб |
|
Резистор |
82 Ом |
CF-100(C1-4) |
2шт |
6,4 руб |
12,8 руб |
|
Резистор |
1,5 кОм |
МО-200(С2-23) |
1шт |
9,6 руб |
9,6 руб |
|
Резистор |
330 Ом |
МО-200(С2-23) |
4шт |
11 руб |
44 руб |
|
Стабилитрон |
|
KC133Г |
2шт |
7 руб |
14 руб |
|
Разъём USB-B |
|
|
1шт |
32 руб |
32 руб |
|
10-контактная розетка |
|
|
1шт |
21 руб |
21 руб |
|
Стеклотекстолитовая плата 50x100мм |
|
|
1 шт |
80 руб |
80 руб |
|
ОБЩАЯ СТОИМОСТЬ |
320,4 руб |
||||
В дальнейшем данный USB-программатор предполагается использовать для программирования микроконтроллеров семейства AVR, которые в дальнейшем будут использованы в схемах датчиков движения, фиксирующих несанкционированное проникновение на подстанции.