جزوه آموزش AVR با بیسیک و بسکام

چکیده
جزوه حاضر به عنوان یک مرجع ساختار یافته برای آشنایی با مبانی میکروکنترلرهای AVR، محیط برنامه نویسی BASCOM و شیوه ی کار با سخت افزارهای جانبی تهیه شده است. مطالب با رویکرد مرحله به مرحله تنظیم شده اند تا روند یادگیری از آشنایی با نرم افزار و دستورات پایه تا پیاده سازی عملی پروژه های مبتنی بر LCD، پورت ها، تایمرها، مبدل آنالوگ به دیجیتال، ارتباطات سریال و دیگر قابلیت های داخلی و خارجی میکروکنترلر ادامه یابد. علاوه بر توضیح کامل ساختار برنامه نویسی در بیسیک، تنظیمات رجیسترها، معرفی قطعات، روش شبیه سازی در Proteus و نحوه پروگرام کردن میکرو نیز در بخش ضمائم گنجانده شده است. این جزوه با محوریت خانواده ی Atmega و Attiny، نمونه کدها و مثال های قابل اجرا را همراه با فایل های شبیه سازی ارائه می کند تا مخاطب بتواند مباحث را در محیط واقعی یا مجازی دنبال کند.

مقدمه
میکروکنترلرهای AVR طی سال ها جایگاه ویژه ای در پروژه های الکترونیکی پیدا کرده اند و دلیل این موضوع تنها به فراگیر بودن آن ها در بازار محدود نمی شود. معماری هشت بیتی ساده، کارایی بالا در فرکانس های مختلف، مجموعه ی دستورالعمل های کم تعداد اما کاربردی و وجود امکانات داخلی گسترده باعث شده است که این خانواده برای ساخت و توسعه ی مدارهای دیجیتال انتخاب مناسبی باشد. در کنار این ویژگی ها، وجود ابزارهای نرم افزاری مانند BASCOM-AVR فضای مناسبی را برای برنامه نویسی فراهم کرده است؛ فضایی که با اتکا بر زبان بیسیک، امکان نوشتن کدهای خوانا و سریع را فراهم می سازد. جزوه ی پیش رو با همین نگاه تهیه شده و به صورت منسجم، بخش های مختلف کار با AVR را از پایه تا سطوح کاربردی توضیح می دهد.

نخستین موضوعی که در این جزوه مطرح شده، آشنایی با محیط بسکام است؛ محیطی که تمام مراحل نوشتن، ویرایش، بررسی خطا، کامپایل و تولید فایل های خروجی مانند HEX در آن انجام می شود. منوهای مختلف برنامه، از File و Edit تا Program و View، به شکلی قابل فهم بررسی شده اند و مخاطب می تواند بدون پیچیدگی های اضافی مسیر ایجاد یک پروژه را از ابتدا دنبال کند. توضیحاتی مانند نحوه ی ذخیره سازی پروژه ها، مدیریت فایل ها، مشاهده ی خطاها، استفاده از شبیه ساز داخلی، و کاربرد گزینه هایی مانند Compile یا Syntax Check از جمله بخش هایی هستند که در گام اول به آن ها پرداخته شده است. آشنایی با این محیط مقدماتی ترین نیاز برای ورود به دنیای بسکام است و ساختار منظم این بخش، زمینه ی لازم را برای ادامه مسیر ایجاد می کند.

پس از آشنایی با نرم افزار، نوبت به مبانی زبان بیسیک در بسکام می رسد. در این بخش، ساختار اصلی یک برنامه توضیح داده شده است؛ از معرفی میکروکنترلر با دستور $regfile تا تعیین فرکانس کاری با $crystal. مثال های عملی نشان می دهند که چگونه می توان امکانات داخلی میکرو مانند تایمرها، مبدل آنالوگ به دیجیتال، یا LCD کاراکتری را توسط دستور Config تنظیم کرد. با ارائه نمونه کدهای واقعی، روند استفاده از پورت ها و پین ها نیز شرح داده شده است؛ از تعریف ورودی و خروجی بودن خطوط گرفته تا دستوراتی مانند Toggle، Set، Reset و Bitwait که رفتار پایه ها را کنترل می کنند. این توضیحات پایه ای، امکان تنظیم دقیق سخت افزار و نوشتن ساختارهای قابل اجرا را فراهم می سازد.

موضوع دیگری که در جزوه مورد توجه قرار گرفته، راه اندازی لوازم جانبی داخلی و خارجی است. میکروکنترلرهای AVR به مجموعه گسترده ای از امکانات مجهز هستند؛ تایمر/کانترهای متعدد، کانال های PWM، واحد USART، مبدل آنالوگ به دیجیتال ۱۰ بیتی، نوسان ساز داخلی، ارتباط JTAG، پشتیبانی از ISP و دیگر قابلیت هایی که در پروژه های مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. در این جزوه، نحوه ی فعال سازی و کار با این امکانات همراه با مثال های کاربردی ارائه شده است. همچنین راه اندازی LCD گرافیکی، بررسی ساختار ورودی/خروجی، تنظیمات مربوط به کریستال ها و معرفی ویژگی های سخت افزاری پایه های میکرو نیز در بخش های مختلف تشریح شده است.

در بخش ضمائم، موضوعاتی قرار گرفته که نقش تکمیلی دارند. آموزش مقدماتی کار با Proteus، روش شبیه سازی مدارها، معرفی روند پروگرام کردن میکرو با ISP و آشنایی با برخی نکات اجرایی، مجموعه ای از ابزارها را در اختیار مخاطب قرار می دهد تا بتواند برنامه ها و مدارهای خود را در محیط واقعی یا شبیه سازی شده اجرا کند. این بخش باعث می شود مسیر بین نوشتن کد، تست، شبیه سازی و پیاده سازی سخت افزاری به صورت یکپارچه دنبال شود.

در کنار تمام این مباحث، محتوای جزوه از مثال های عملی تشکیل شده است؛ مثال هایی که از چشمک زن ساده تا نمونه های پیچیده تر را در بر می گیرد. این مثال ها با ساختار منظم نوشته شده و امکان بررسی خط به خط را فراهم می کنند. استفاده از فایل های شبیه سازی پروتئوس نیز شرایطی ایجاد کرده تا اجرای واقعی کدها قابل مشاهده باشد. تمرکز اصلی در این روند بر شناخت امکانات میکرو، تجربه کردن رفتار آن ها و آشنایی با ساختار بیسیک است.

این مجموعه با نگاهی دقیق به نیازهای کار با AVR، از معرفی نرم افزار و دستورات اولیه تا راه اندازی سخت افزارهای جانبی را به شکل منظم بررسی کرده و جریان مشخصی برای نوشتن کد، تست و اجرای عملی ارائه می دهد.

فهرست مطالب
مقدمه: 5
فصل اول (آشنايی مختصر با محيط بسکام)
آشنايی مختصر با محيط بسکام: 7 منوی file 7
8 edit منوی
8 View منوی
9 program منوی
اصلاحات پرکاربرد 7
فصل دوم (آشنايی مختصر با بيسيک و کار با lcd و پورت ها)
مراحل نوشتن يک برنامه جديد (بدنه ی يک برنامه): 11
دستورات مربوط به پورت ها (کار با پورت ها ) 15
دستورات تأخير 18
دستورات حلقه و پرش 18
Lcd کاراکتری (دستورات مربوط به راه اندازی، فارسی نويسی و…) 23
فصل سوم (معرفی ساير دستورات بيسيک )
اعداد و متغييرها در بسکام 33
دستورات مربوط به کار با رشته ها 45
دستورات حلقه و پرش و شرط 55
دستورات اجرايی (اين دستورات، دستورات خاص برای کامپايلر هستند که برای اجرای بهتر برنامه استفاده می شوند) 68
زيربرنامه ها و فراخوانی توابع 74
توابع رياضی و محاسباتی 79 توابع تبديل کدها و متغييرها به يکديگر 94
فصل چهارم (راه اندازی امکانات جانبی )
دستور debounce (اتصال کليد به ميکرو) 97
دستور PULSEOUT (ايجاد يک پالس بر روی يک پايه) 98
دستور PULSEIN (اندازه گيری دوره ی تناوب پالس موجود بر روی يک پايه) 99
دستور SOUND (ايجاد پالس برای راه اندازی بازر بر روی يک پايه) 99
دستور ENCODER ) ENCODER نوعی کليد دوطرفه می باشند که..) 100
دستور DTMFOUT ( ايجاد پالس شماره گيری (تلفن) با avr) 102
راه اندازی magnetic card (فقط کافی است شما آن را از شکاف…) 105 LCD گرافيکی (بر روی اين نوع lcd می توان تصاوير، متن و… را نمايش داد و…) 122
استفاده از کليد و کيبرد و کی پد و …(روش های راه اندازی کيپد، کيبرد کامپيوتر و کليد فشاری و…) 129
اتصال avr به عنوان کيبرد به کامپيوتر (چگونه يک کيبرد بسازيم…….) 126
اتصال avr به عنوان موس به کامپيوتر — چگونه يک موس بسازيم) 131
مبدل آنالوگ به ديجتال (adc) (برای تبديل کميت های آنالوگ به ديجتال از اين مورد استفاده می شود …. ) 134
راه اندازی سروو موتور (نوعی موتور پرقدرت است که می تواند در يک زاويه خاص بچرخد…) 137
راه اندازی WATCHDOG (تايمری است که می تواند تا يک زمان خاص بشمارد و ميکرو را ريست کند، اين تايمر…) 140
راه اندازی وقفه های خارجی (چگونه يک پايه هميشه چک شود) 141
راه اندازی گيرنده rc5 (گيرنده و فرستنده های مادون قرمز که آن ها را با نام تجاری گيرنده و فرستنده های rc5 می شناسند رواج فوق… ) 143
ساخت کنترل تلويزيون و سی دی sony (توسط دستور زير می توان دستورات مخصوص کنترل تلويزيون و cd سونی … ) 147
راه اندازی گيرنده RC6 (اين پروتکل، برخلاف RC5 در اکثر دستگاه های صوتی تصويری جديد (تمامی دستگاه های CD چينی را پشتيبانی…) 150
اندازه گيری يک خازن يا مقاومت (شما با استفاده از دستور زير می توانيد مقدار ثابت زمانی مقاومت و خازنی که به پايه دلخواه ميکرو…) 152
مقايسه کننده آنالوگ (مقايسه کننده آنالوگ مقادير ولتاژ آنالوگ موجود بر روی دو پايه خود را) 153
تايمر/کانتر (تايمر کانتر چيست؟…) 154
تايمر/کانتر 0 (راه اندازی تايمر کانتر صفر در مد تايمر – کانتر -….) 154
تايمر کانتر يک (راه اندازی در مد تايمر – کانتر – pwm مقايسه ای و…) 158
راه اندازی تايمر/کانتر دو (راه اندازی در مد تايمر – کانتر – pwm مقايسه ای و…) 176
راه اندازی تايمر/کانتر سه (راه اندازی در مد تايمر – کانتر – pwm مقايسه ای و…) 187
Real Time Counter) rtc ) (شمارشگر زمان واقعی) 202
ارتباط سريال rs232 (اتصال دو ميکرو از طريق دو سيم…) 211
ارتباط سريال spi ( ارتباط چند ميکرو از طريق 4 سيم …) 217
ارتباط سريال i2c يا wire 2 (اتصال چند ميکرو از طريق دو سيم…) 224
ارتباط سريال WIRE 1 (اتصال چند ميکرو از طريق 1 سيم..) 231
کار با حافظه داخلی ميکرو (eeprom): 234

ضمائم:
ضميمه 1 : طريقه ی نصب بسکام 236
ضميمه 2 : آشنايی با محيط شبيه سازی بسکام (simulate) 240
ضميمه 3 : شبيه سازی ميکرو کنترل avr با برنامه پروتئوس (آشنايی مقدماتی) 246
ضميمه 4 : پروگرام کردن ميکرو : (معرفی منوی send to chip) 253
ضميمه 5 : راه اندازی انواع موتورهای dc و پله ای بوسيله ی avr و زبان بيسيک 258
ضميمه 6 : راه اندازی 7 سگمنت (اين قطعات از 8 led تشکيل می شود که 7 تا از آن ها نمايشگر هستند و يکی…) 269
ضميمه 7 : خطاهای بسکام 283
ضميمه 8 : کليدهای ميانبر در بسکام 287
ضميمه 9 : اندازه گيری ولتاژهای منفی، زياد، مثبت و… با ADC (کار با OP AMP) 288
منابع و ماخذ 299