CC BY
74
16. Pavlenko V.I. Modeling of processes of interaction of high-energy radiations with radiation-protective oxide of iron composites / Pavlenko V.I., Yastrebinskij R.N., Degtyarev S.V. // Электромагнитные волны и электронные системы. - 2005. - Т. 10. № 1-2. - С. 4651.
Коняев И.С.1, Моногаров С.И.2
Студент, Армавирский механико-технологический (филиал) ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»; ^Кандидат технических наук, доцент кафедры внутризаводского оборудования и автоматики, Армавирский механико-технологический (филиал) ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»;
АНАЛИЗ РАБОТЫ УНИВЕРСАЛЬНОГО ПРОГРАММАТОРА ДЛЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕМЕЙСТВА AVR
Аннотация
В статье рассмотрена конструкция универсального программатора для микроконтроллеров семейства AVR, проведён анализ элементов схемы, рассмотрен вопрос практического применения программатора.
Ключевые слова: программатор, микроконтроллер, семейство AVR.
Konyaev I.S.1, Monogarov S.I.2
1Student, Armavir Institute of Mechanics and Technology (Branch) FGBOU VPO "Kuban State Technological University»; 2Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of in-plant electrical equipment and automation, Armavir Institute of Mechanics and Technology (Branch) FGBOU VPO "Kuban State Technological University»;
ANALYSIS OF UNIVERSAL PROGRAMMER FOR AVR MICROCONTROLLERS
Abstract
In the article the design of a universal programmer for microcontrollers AVR, the analysis circuit elements considered practical application programmer.
Keywords: programmer, microcontroller, AVR.
Во второй половине XX века в микропроцессорной технике появился новый класс интегральных схем - микроконтроллеры, которые предназначены для встраивания в приборы различного назначения.
Микроконтроллер (англ. Micro Controller Unit, 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]
Первый патент на однокристальную микро-ЭВМ был выдан в 1971 году инженерам М. Кочрену и Г. Буну, сотрудникам американской Texas Instruments. Именно они предложили на одном кристалле разместить не только процессор, но и память с устройствами ввода-вывода.[2]
В то же время остро стал вопрос о программировании 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 различают по типу микросхем, сложности, способу подключению микросхемы, способу подключения к компьютеру, а так же по наличию дополнительных функций.
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 осложнено в виду того, что на новых моделях компьютеров данный порт практически не встречается.
Рассмотрим схему исследуемого USB-программатора:
Рис. 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, блок-схема которого представлена на следующем рисунке:
52
Рис.2 - Блок-диаграмма ATtiny 2313-20PU (внутренняя архитектура) Схема подключения данного микроконтроллера представлена на следующем рисунке:
(RESET/cfW)PA2
(RXD)PDO
(TXD)PD1
(XTAL2)PA1
(XTAH)PAO
(CKOUT/XCK/INTO)PD2
(INT1)PD3
(T0)PD4
(OCOB/T1)PD5
GND
VCC
Zl PB7(UCSK/SCK/PC!NT7) PBS(DO/PCINT6) PB5{Di/SDA/PC!NT5) PB4(OC1 B/PCINT4) PB3(OC1A/PCINT3) PB2(OCOA/PCI NT2) PB1(A!N1/PCINT1) PBO(A!NO/PCINTO) PD6(ICP)
Рис. 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 3,6 В.
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.
В данном случае программирование микроконтроллера осуществлялось с помощью программатора Громова [4]
53
Рис. 4. Внешний вид собранного программатора
Программирование с помощью уже изготовленного программатора можно осуществлять с помощью таких программ, как PonyProg.
Себестоимость данного USB-программатора относительно не высока, количество, тип и цена требуемых деталей и устройств отображены в следующей таблице (цены указаны на момент 6.05.14):
Таблица 1 - Перечень элементов программатора и их стоимость
Деталь Номинал Марка Количество Стоимость
Микроконтроллер ATtiny ATtiny 2313-20SU 1шт элемента суммарная
120 руб 120 руб
Кварцевый резонатор 12 МГц HC-49U 1шт 13 руб 13 руб
Конденсатор 0,1 мкФ КМ5Б-Н90 1шт 12 руб 12 руб
Резистор 82 Ом CF-100(C1-4) 2шт 1,8 руб 3,6 руб
Резистор 1,5 кОм МО-200(С2-23) 1шт 2,9 руб 2,9 руб
Резистор 330 Ом МО-200(С2-23) 4шт 3 руб 12 руб
Стабилитрон КС133Г 2шт 12 руб 30 руб
Разъём USB-B 1шт 49 руб 49 руб
10-контактная розетка 1шт 21 руб 21 руб
Стеклотекстолитовая плата 50x100мм 1 шт 80 руб 80 руб
ОБЩАЯ СТОИМОСТЬ 343,5 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.
Лиетратура
1. Википедия, микроконтроллер. [Электронный ресурс] URL:
http://ra.wikipedia.org/wild/%CC%E8%EA%F0%EE%EA%EE%ED%F2%F00/oEE0/oEB0/oEB0/oE50/oF0_(дата обращения 15.05.14)
2. Википедия, программатор. [Электронный ресурс] URL:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%BE %Ю1%80_(дата обращения 15.05.14)
3. С.Сокол «Миниатюрные USB-программаторы для микроконтроллеров AVR» -Радио, 2012, №2, с.27-30
4. Easy Electronics [Электронный ресурс]http://easyelectronics.ru/avr-shag-pervyj-programmator.html (дата обращения 15.05.14)
Куприева О. В.
Аспирант, Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова КОНСТРУКЦИОННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАЩИТЫ АТОМНЫХ РЕАКТОРОВ
Аннотация
Проведены исследования по разработке радиационно-стойкого конструкционного композиционного материала на основе тяжёлого железо-магнетито-серпентинитового цементного бетона с высоким содержанием химически связанных с наполнителем редкоземельных элементов и кристаллизационной воды.
Ключевые слова: тяжелый бетон, атомные реакторы, нейтронное излучение, радиационная защита.
Kupriyeva O. V.
Postgraduate student, Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhova CONSTRUCTIONAL COMPOSITE MATERIAL FOR PROTECTION OF NUCLEAR REACTORS
Abstract
Researches on development of a radiation resistant constructional composite material on the basis of heavy iron-magnetite-serpentines cement concrete with the high maintenance of rare-earth elements chemically connected with a filler and crystallizational water are conducted.
Keywords: heavy concrete, nuclear reactors, neutron radiation, radiation protection.
Основной недостаток известных защитных бетонов - низкая теплопроводность, затрудняющая отвод выделяемого в защите тепла, недостаточно высокая радиационная стойкость при повышенных температурах (300 °С) и большой мощности дозы (2 Мрад/час), высокий уровень газовыделения за счет радиолиза воды. В связи с этим, проведены исследования по разработке радиационно-стойкого конструкционного композиционного материала на основе тяжёлого железо-магнетито-серпентинитового цементного бетона, обеспечивающего высокие нейтронозащитные свойства за счет содержания химически связанных с наполнителем редкоземельных элементов и кристаллизационной воды на уровне не менее 1,5% в рабочих условиях [1-10].
Впервые при изготовлении радиационно-защитного бетона для реакторной защиты использован нанотрубчатый хризотиловый наполнитель, содержащий атомы редкоземельных элементов. Установлены оптимальные условия синтеза длинноволокнистого нанотрубчатого хризотила в присутствии галогенидов диспрозия и гадолиния с последующим заполнением нанотрубок кристаллогидратами редких земель с содержанием не менее 3 % масс [11-13]. Для улучшения физико-механических, конструкционных и радиационно-защитных характеристик материала защиты разработан новый тип специальных
54
