خانه / مدرسه الکترونیک98 / آموزش کار با میکروکنترلر AVR / جلسه اول-نرم افزارهای مورد نیاز برای کار با میکروکنترلر AVR

جلسه اول-نرم افزارهای مورد نیاز برای کار با میکروکنترلر AVR

زمانیکه صحبت از برنامه نویسی و آموزش برنامه نویسی می شود مغز اکثر ما که تا به حال تجربه برنامه نویسی نداشته ایم به سمت کتاب های آموزش برنامه نویسی با قطر زیاد و یک نرم افزار با صفحه سفید که باید در آن هزاران کد تایپ کنیم، می رود!!! این موضوع باعث می شود تا در همان ابتدای کار یک موج منفی بزرگ بر ما وارد شود و با وجود اینکه هنوز قدمی در این راه برنداشته ایم به شدت خود را در این راه خسته و نا امید حس کنیم!

از دیدگاه من برنامه نویسی همانند انشاء نوشتن در دوران ابتدائی است! بی شک همه می دانند هر انشاء یک موضوع دارد و بی شک برای هر کدام از ما زمانیکه می خواستیم شروع به نوشتن انشاء کنیم نوک مدادمان ساعت ها در همان خط اول یخ می زد، و با خود فکر می کردیم چه بنویسیم و بعد از گذشت یک مدت طولانی یک مرتبه چیزی از ذهن مان خطور می کرد و در عرض چند دقیقه یک صفحه انشاء می نوشتیم، یعنی در پایان انشاء نوشتن برای آن موضوع آنقدر ساده تمام می شد که حتی نمی توانستیم در ابتدای نوشتن تصور کنیم چه برسد که بخواهیم تصور کنیم یک صفحه در مورد آن موضوع خواهیم نوشت! برای من که اینگونه بود  😛 شما را نمی دانم!

به همین دلیل از نظر من برای نوشتن و یادگیری یک زبان برنامه نویسی همانند انشاء نوشتن باید ابتدا یک هدف و یا به زبان ساده تر یک موضوع داشته باشیم تا بتوانیم برایش بنویسیم! به هیمن خاطر تصمیم گرفته ایم تا برای آموزش هر مبحث یک هدف قرار دهیم و با تلفیق کار عملی شروع به آموزش برنامه نویسی و کار با میکروکنترلرهای AVR بپردازیم! ساده تر بگیم؟ به عنوان مثال برای شروع آموزش برنامه نویسی ما یک پروژه ساده با میکروکنترلر AVR را هدف خود قرار می دیم، مثلا فرض کنیم می خواهیم یک لامپ ال ای دی LED کوچک را با میکروکنترلر AVR روشن کنیم، و بعد از آن میریم سراغ نوشتن برنامه و در نهایت بستن مدار به صورت فیزیکی و  آزمایش پروژه به صورت عملی و همچنین بستن مدار به صورت مجازی و آزمایش آن در نرم افزارهای شبیه سازی خواهیم رفت.

پس از پروژهای بسیار ساده شروع خواهیم کرد و به سمت پروژه های حرفه ای تر می رویم، البته اگر هنوز تصمیم قطعی و واقعی برای یادگیری برنامه نویسی و کار با میکروکنترلرهای AVR ندارید، پیشنهاد میکنیم، ادامه مطلب را نخوانید، چراکه هرگز به دردتان نخواهد خورد!

همانطور که برای نوشتن انشاء به یک مداد و یا خودکار نیاز داشتید برای کار با میکروکنترلرهای AVR و نوشتن برنامه برای آن ها نیاز به یکسری نرم افزارهایی دارید که در این جلسه به معرفی و نحوه استفاده از آن ها خواهیم پرداخت، و در جلسه دوم به سراغ انجام اولین پروژه خود با میکروکنترلرهای AVR می رویم.

معرفی نرم افزار شبیه سازی PROTEUS

نرم افزار شبیه ساز پروتئوس، یک شبیه ساز Simulator مدارهای الکترونیکی بوده و قادر به شبیه سازی میکروکنترلرها، مداراهای مجتمع، مبدل های آنالوگ و دیجیتال و اجزاء و عناصر الکترونیکی می باشد و به علت توان بالای خود در شبیه سازی و پیاده سازی مدارات الکترونیکی، دارای محبوبیت خاص میان علاقه مندان به الکترونیک می باشد.

در واقع می توان این نرم افزار را به یک کارگاه و لابراتوار مجهز الکترونیکی تشبیه کرد که در آن همه چیز یافت می شود و هر نوع مداری را می توان ساخت و سبیه سازی کرد و توسط هر نوع اسباب آلات اندازه گیری، به مشخصات قسمت های مختلف مدار پی برده و حتی به داخل آی سی ها نفوذ کرده و از اتفاقات و برنامه های موجود در آن با خبر شد!

در نرم افزار Proteus ضمن اینکه می توان یک مدار الکترونیکی را شبیه سازی کرد، می توان با ابزار آلات موجود مانند ولتمتر، آمپرمتر، اهم متر، فرکانس متر، شمارنده، اوسیلوسکوپ و غیره … می توان به همه جای مدار سرکشی کرده و جزئیات آن را مورد بازبینی قرارداده و از وقایع موجود در آن قسسمت ها باخبر شد.

 آغاز کار عملی با نرم افزار شبیه ساز Proteus

مدار زیر تستر الکترونیکی نام دارد که می خواهیم آنرا به صورت عملی و گام به گام شبیه سازی کنیم تا حین عمل به آموزش نرم افزار Proteus بپردازیم. این بهترین کاری است که شما می توانید عملاً هم یک مدار را شبیه سازی کنید و هم به جزئیات نرم افزار پی ببرید. برای شروع نرم افزار Proteus را از طریق لینک زیر دانلود و بر روی کامپیوتر خود نصب کنبد.

دانلود نرم افزار شبیه سازی پروتئوس Proteus ورژن 8.1

مدار تستر الکترونیکی

کامپیوتر خود را روشن کنید و نرم افزار پروتئوس را باز کنید. تصویر زیر صفحه ای است که بعد از اجرای نرم افزار با آن مواجه خواهید شد، برای ورود به صفحه شبیه سازی نرم افزار کافی است طبق تصویر زیر بر روی آیکون آبی رنگ ISIS کلیک کنید.

تصویر صفحه اصلی نرم افزار Proteus بعد از اجرا شدن

حال شما همانند تصویر زیر وارد محل اصلی اجرای پروژه های الکترونیکی می شوید. تقریبا یک پنجم از قسمت سمت چپ صفحه به دو بخش تقسیم شده که در مربع خاکستریی بالائی، تصویر ساده ای از پروژه را نشان می دهد و مستطیل سفید پایین آن محل قطعات مورد نیاز برای پروژه اجرایی می باشد. در قسمت پایین صفحه نیز دگمه های راه اندازی، توقف، ثابت کردن پروژه قرار دارد که در ادامه با عملکرد آن ها آشنا می شویم.

چندین علامت فلش و دایره مانند نیز در کنار آن ها موجود است که برای چرخاندن و تغییر حالت قطعات در نظر گرفته شده اند که در ادامه توضیح داده خواهند شد. اما قسمت اعظم سمت راست صفحه خالی و به صورت نقطه چین و همراه با یک کادر بزرگ مربعی شکل می باشد که محل اصلی طراحی مدار و قرار دادن قطعات و پیوند آن ها به یکدیگر می باشد.

محل اصلی اجرای پروژه های الکترونیکی در نرم افزار پروتئوس

اکنون در طرف چپ بالای کادر سفید، دو عدد آیکون آبی رنگ L و P مشخص شده اند، که اگر روی مربع P کلیک کنید، صفحه زیر نمایان خواهد شد.

صفحه انتخاب قطعه در نرم افزار Proteus

همانطور که در تصویر بالا مشاهده می کنید ستون سمت چپ این صفحه به سه قسمت نامساوی تقسیم شده است، که هر کدام به شرح زیر می باشد:

1- Category : دسته بندی کلی قطعات موجود در مخزن را نشان می دهد.

2- Sub-Category : قطعات موجود در مخزن نرم افزار را از نظر موضوعی و نوع تیپ مشخص می سازد.

3- Manufacturel : در این قسمت نام کارخانه سازنده قطعه مشخص می شود.

در طرف چپ صفحه نیز تصویری عملی و علمی از قطعه انتخاب شده، نشان داده می شود، که کاربر بتواند اطلاعات کافی در مورد شکل، اندازه و تعداد پایه ها و غیره … بدست آورد.

با توجه به نقشه شماتیک مدار تستر که در ابتدا این مطلب درج شده است برای ساخت و آزمایش آن در نرم افزار Proteus نیاز به قطعات زیر داریم:

:: سه عدد مقاومت

:: دو عدد ترانزیستور منفی

:: یک عدد دیود نورانی

:: باتری 6 الی 9 ولتی

:: کلید فشاری، که به جای (پروپ اتصال) از آن استفاده خواهیم کرد.

برای انتخاب مقاومت همانند تصویر زیر در سمت چپ، کادر اول گزینه Resistors و بعد گزینه General و در قسمت کارخانه سازنده All را انتخاب می کنیم. در صفحه اصلی نیز Res General را انتخاب کرده و دوباره روی آن کلیک می کنیم تا در صفحه اصلی سیمولاتور و در کادر سفید قطعات نمایان شود. ظاهر شدن کلمه RES در آن جا به مفهوم آماده شدن (مقاومت) در لیست قطعات می باشد.

نحوه اضافه کردن مقاومت در بخش شبیه سازی نرم افزار Proteus

اکنون نوبت به قطعه دیگری مانند کلید فشاری رسیده است. دوباره در صفحه اصلی مخزن قطعات گزینه Swhitch & Relay را انتخاب کرده و در کادر مربوط به نوع قطعه، گزینه Switch و در قسمت کارخانه All را انتخاب می کنیم. و در نهایت Button Active (کلید فشاری فعال) را انتخاب و با دو بار کلیک، آنرا به محل قطعات هدایت می کنیم.

نحوه اضافه کردن کلید فشاری در بخش شبیه سازی نرم افزار Proteus

قطعه دیگری که باید به دنبالش بگردیم ترانزیستور منفی (NPN) می باشد که باز هم از صفحه اصلی Transistors را انتخاب کرده و از کادر طبقه بندی General و از کارخانه سازنده All را برمی گزینیم و با دو بار کلیک روی آن، آن را به محل قطعات منتقل می کنیم.

نحوه اضافه کردن ترانزیستور در بخش شبیه سازی نرم افزار Proteus

قطعه بعدی لامپ ال ای دی LED می باشد که در ردیف ابزار نورانی می باشد، پس از گزینه مربوطه Optoelectronics و در قسمت تیپ قطعه، LEDs و از کادر کارخانه All را انتخاب می کنیم. در بخش اصلی گزینه LED Green Active را که به مفهوم (دیود نورانی سبز فعال) می باشد برگزیده و با دو بار کلیک بر روی آن، آن را به محل قطعات هدایت می کنیم.

نحوه اضافه کردن LED در بخش شبیه سازی نرم افزار Proteus

آخرین وسیله ای که باید انتخاب شود، باتری 6 یا 9 ولت می باشد. توجه کنید که نرم افزار Proteus در شبیه سازی مدارات میکروکنترلر، ارتباط های تغذیه و کریستال را بطور هوشمند تشخیص می دهد، اما در شبیه سازی مدارات آنالوگ و مداراتی که در آن ها از آی سی میکرو استفاده نمی شود، حتما باید منبع تغذیه در مدار آورده شود.

برای انتخاب باتری در کادر اصلی قطعات، گزینه Miscellaneous را که معنی (گوناگون – متفرقه) می دهد انتخاب می کنیم و بعد در صفحه اصلی Battery را انتخاب کرده و با دو بار کلیک روی آن، به محل اصلی قطعات انتقال می دهیم.

نحوه اضافه کردن باتری در بخش شبیه سازی نرم افزار Proteus

اکنون تمامی قطعات مورد نیاز ما برای طراحی و شبیه سازی و آزمایش مدار مورد نظر ما که همان (تستر) ساده می باشد، در محل اصلی استقرار قطعات آماده شده اند تا از آن ها استفاده کنیم. اگر روی هر کدام از آن ها کلیک کنیم، تصویر واقعی آن در کادر ویژه بالا بطور مشخص و واضح و بزرگ نمایان خواهد شد. در تصویر زیر با کلیک روی ترانزیستور آن را در کادر مربوطه حاضر کرده ایم.

آموزش کار با نرم افزار شبیه ساز Proteus

اکنون مثل این می ماند که قطعات مدار خود را از بازار خریده و به منزل آورده اید و آماده ساختن آن بر روی برد تا فیبر شده اید، در حالیکه فیبر و ماژیک و غیره لازم نبوده و در عرض چند دقیقه عین مدار را طراحی و در سیمولاتور آزمایش خواهیم کرد و نتیجه بدست آمده دقیقا همان چیزی خواهد بود که قرار بود با ساختن واقعی مدار بدست آید.

آغاز طراحی مدار و اتصال آن ها به همدیگر طبق نقشه مورد نظر

قبل از این کار به شکل زیر که در طرف چپ انتهای صفحه اصلی نرم افزار Proteus موجود است، دقت کنید.

آموزش نرم افزار شبیه سازی Proteus

از این جعبه ابزار مفید برای چرخش و گرداندن و تغییرات زاویه قطعات در هر جهت دلخواه استفاده می شود و کاربردهای بسیار مهم و مفیدی دارد. به این ترتیب در موقع چیدمان قطعات برای طرح نهایی مدار و اتصال آن ها به همدیگر، در صورت عدم تطابق آن ها با نقشه ما، توسط کلیدهای این جعبه ابزار مفید می توانیم آن ها را در جهت دلخواه خود چرخانده و بطور صحیح در مدار قرار دهیم.

اکنون نقشه مورد نظر (مدار تستر الکترونیکی) را مقابل خود قرار داده و نسبت به نقشه و قطعاتی که لازم دارید، آن ها را در محل های مناسب قرار دهید بدون اینکه به همدیگر وصل شده باشند.

نحوه قرار دادن قطعه در کادر سیمولاتور، به این ترتیب است که اول روی نام قطعه کلیک می کنیم تا شکل واقعی آن در کادر اصلی ظاهر شود. آنگاه نشانگر موس را روی شکل قطعه برده و کلیک کرده و بدون رها کردن آن، قطعه را کشیده و به محل مورد نظر می اندازیم. طی کشیدن قطعه به داخل کادر، رنگ قطعه قرمز می شود و بعد از رها کردن به حالت اول و رنگ طبیعی خود باز می گردد.

اگر بعد از انتقال قطعه به محل اصلی، اشتباهی رخ بدهد و یا متوجه شوید که سمت قطعه درست نمی باشد، با دوبار چپ کلیک روی آن، می توانید آن را ناپدید کرده و عملیات چرخش و انتقال را از اول و به دلخواه خود انجام دهید. در شکل زیر مرحله اول چیدن قطعات را بدون اتصال به یکدیگر مشاهده می کنید.

آموزش چیدن قطعات در نرم افزار شبیه سازی Proteus

اکنون زمان سیمکشی و اتصال قطعات به همدیگر با توجه به نقشه اصلی فرارسیده است. برای اینکار نوک فلش موس را به انتهای هر کدام از قطعات متوجه می کنیم تا به صورت x درآید. در این حالت کلید چپ موس را فشار داده و به همان حالتی که نگاه داشته ایم، میکشیم تا به محل اتصال مورد نظر برسد و باز هم به شکل x در آید و آنوقت کلید موس را رها می کنیم.

متوجه خواهید شد که تا این لحظه که سیم های ارتباطی به رنگ قرمز دیده می شدند، اکنون به رنگ مشکی درآمده و اتصال برقرار می شود. هر کجا در سیمکشی اشتباه کردید، کافی است دوبار روی آن قسمت راست کلیک کنید تا ناپدید شود و کار را از اول شروع کنید.

اتصالات اصلی با دایره های پر رنگ مشخص می شوند. و سیم هایی که از روی همدیگر رد می شوند، مادامیکه ماوس را رها نکرده ایم و اتصالات به شکل دایره سیاه پر رنگ در نیامده است، اشکالی به وجود نخواهند آورد و به هم وصل نخواهند شد. برنامه هوشمند است و در جاهایی ممکن است تشخیص دهد خط را بشکند و یا از جای دیگری بگذراند که اشکالی نخواهد داشت، بگذارید هر کاری دلش می خواهد بکند. بعد از اتصال کامل قطعات به همدیگر، مدار به شکل زیر در خواهد آمد.

نمونه یک مدار الکترونیکی بسته شده در نرم افزار شبیه سازی Proteus

هنوز یک مشکل اساسی باقی مانده که باید حل شود و آن تعیین مقدار عددی قطعاتی است که در مدار به کار برده ایم و باید با مقدار ذکر شده بر روی نقشه مطابقت داشته باشد در حالیکه الان مقدار آن متفاوت می باشد.

هیچ نترسید! این کار خیلی ساده است. کافیست تنها روی هر کدام از قطعات، یکبار راست کلیک کنیم تا به رنگ قرمز در آید. بعد چپ کلیک کنیم تا صفحه اصلی مشخصات قطعات باز شود و در آنجا مقدار قطعه را به اندازه ای که در روی نقشه ذکر شده است تغییر درهیم. به عنوان مثال در تصویر زیر ما مقدار مقاومت R4 را که 10K بود را به 470K تغییر دادیم.

نحوه تغییر مقدار قطعات در نرم افزار شبیه سازی Proteus

بعد از آنکه به این ترتیب مقدار قطعات و اندازه ولتاژ و غیره را مطابق با مقادیر ذکر شده در نقشه شماتیک مدار تستر درآوردید و مطمئن شدید که همه چیز درست می باشد، اکنون زمان آزمایش و راه اندازی مدار فرا رسیده است، اما قبل از شروع به آزمایش مدار لازم است تا از طریق منوی File اقدام به ذخیره پروژه از طریق گزینه Save Project نمائید. حال می توانید با کلیک بر روی گزینه Play در قسمت پائینی نرم افزار اقدام به اجرای عملیات شبیه سازی نمائید.

همانطور که ملاحضه می کنید، به محض بسته شدن کلید فشاری (که در واقع باز سازی عملکرد اتصال پروپ های ورودی از طریق احساس رطوبت – مثلا رطوبت خاک گلدان) می باشد، لامپ LED سبز رنگ روشن شده است که حاکی از سلامت عملکرد مدار و صحت طراحی و شبیه سازی آن می باشد.

تبریک می گوییم! شما اولین مدار خود را با موفقیت شبیه سازی کردید و طی این شبیه سازی برخی نکات مهم برای شروع کار با نرم افزار Proteus را آموختید، حال می توانید از این پس با خیال راحت تا پایان آموزش، تمامی پروژه هایی که برای آموزش کار با میکروکنترلر AVR ارائه می شوند را با خیالت راحت در محیط این نرم افزار شبیه سازی کنید.

مدار تستر الکترونیکی که با نرم افزار Proteus شبیه سازی شده است

معرفی نرم افزار برنامه نویسی Bascom-AVR

فرامین و دستوراتی را که قرار است برای انجام کار مشخصی از میکروکنترلر بخواهیم تا برای ما انجام دهد، باید به زبان ویژه ای که زبان ماشین نام دارد نوشته شود تا برای میکروکنترلر قابل درک و اجرا باشد.

این دستورات تماما باید به کدهای باینری یعنی رشته ای از 0 و 1 و مبناهایی از عدد 2 باشد و خارج از این چیزی برای میکروکنترلر معنا و مفهومی ندارد و لذا برای رسیدن به این منظور، زبان های ویژه ای ابداع شده اند که هر کدام دارای ویژگی های خاص بوده و معایب و محاسن مخصوص به خود می باشند. این زبان ها به اسامی مختلفی مانند Assembly و C و Basic و Pascal و غیره نامیده می شوند که برای ورود به مبحث برنامه نویسی باید یکی از این زبان ها را برگزیده و فرامین و دستورات و قواعد آن را به خوبی یاد گرفت. از آنجا که ما در این آموزش قصد یادگیری زبان برنامه نویسی Basic را داریم پس به سراغ نرم افزار Bascom-AVR می رویم.

نرم افزار Bascom-AVR یکی از کامپایلرهای قوی برای برنامه نویسی میکروکنترلرهای AVR به زبان بیسیک BASIC است. از جمله مهمترین مزیت های محیط نرم افزار برنامه نویسی بسکام BASCOM–AVR, وجود بخشی به نام شبیه ساز (Simulator) است که برای شبیه سازی اتفاقاتی استفاده می شود که حین اجرای برنامه در میکروکنترلر اتفاق خواهند افتاد. جهت دانلود این نرم افزار می توانید بر روی لینک زیر کلیک کنید:

دانلود نرم افزار برنامه نویسی بسکام BASCOM-AVR بیسیک BASIC

معرفی نرم افزار برنامه نویسی Bascom-AVR

برای شروع نوشتن یک برنامه باید ابتدا نرم افزار Bascom-AVR را از طریق کامپیوتر خود اجرا کنید و سپس از طریق منوی File New یک پرونده جدید را برای نوشتن برنامه پروژه مورد نظر خود انتخاب کنیم، که با ظاهر شدن صفحه سفیدی همراه می باشد در حالیکه نشانگر ماوس در حالت چشمکزن نشان می دهد که به مفهوم آماده شروع پذیرش نوشتن است.

اما قبل از اینکه شروع به نوشتن برنامه بکنید، لازم است آن را با نام مناسبی ذخیره کنید تا بعداً دستیابی به آن آسان شود. هنگام Save کردن فایل های جدید، نرم افزار معمولا به صورت پیش فرض محل آنرا Desktup پیشنهاد می کند که نباید قبول کنید، بلکه آنرا دقیقا در مسیری که خود برنامه را نصب کرده اید ذخیره کنید تا با مشکلات بعدی مواجه نشوید. اکنون همه چیز آماده شده تا یک برنامه نوشته و کامپایل گردد.

شاید جلسه اول آموزش ما کمی کسل کننده بود اما قول می دهیم از جلسه بعدی با انجام پروژه های واقعی آموزش ها را هیجان انگیزتر کنیم. پس جلسات بعدی آموزش های ما را در مدرسه الکترونیک98 دنبال کنید.

 موسسه خیریه حمایت از کودکان مبتلا به سرطان

 نویسنده : electronics98

 تاریخ انتشار :

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *