RN-Mega8Plus Funk Controllerboard

AVR Controllerboard RN-Mega8Plus

Dieses Board wurde speziell zum Experimentieren mit dem Mikrocontroller AT-MEGA 8, 168 oder 328 (bekannt vom Arduino Uno™ ) und andere Pin-kompatible Controller entworfen.
Der AVR Controller Mega 8/168/328 eignet sich wegen seines günstigen Preises als auch geringen Baugröße für zahlreiche Aufgaben, bei denen ein Mega16 oder Mega32 oder gar ein Raspberry Pi völlig überdimensioniert wäre. Im Bereich Robotik kann ein Avr wie der Mega 8 oder 328 ideal auch als Co-Controller für Servosteuerung, Motorsteuerung, Display Ausgabe, Sensorüberwachung und viele mehr eingesetzt werden. Oft sind kaum externe Bauteile notwendig.

Um den Controller jedoch für eine spezielle Aufgabe programmieren zu können, bedarf es einer Entwicklungsumgebung die quasi alle Ports steckbar zugänglich macht, also auch die visuelle Überwachung der Port-Zustände erlaubt.
Für diese Aufgabe ist RN-MEGA8Plus ideal! Ganze 20 Ports können gleichzeitig visuell über Leuchtbalken überwacht werden. Nahezu alle Ports sind über einfache Steckklemmen erreichbar. Zudem verfügt das Board über einen genormten LCD-Display- , I2C-Bus-, RS232-, Servo- und ISP-Anschluss.

Eine Besonderheit von RN-MEGA8Plus ist der Steckplatz für ein EasyRadio Funkmodul. Dadurch wird das Board funkkompatibel zu unserem Projekt RN-Mega128Funk, RN-Steuerung und RN-Funk. Somit können Daten mit anderen Boards oder PC per Funk ausgetauscht werden. Das Funkmodul ist optional im Handel beziehbar – es wird nur eingesteckt und man kann loslegen.

Funktionselemente

AVR Controllerboard RN-Mega8Plus Funktionen

Features des AVR Boards

  • Beliebiger Quarz kann bestückt werden
  • Schneller AVR ATMega8 Mikrocontroller (bis zu 8K Flash Speicher, 1K Ram und 0,5K EEPROM) (optional auch Mega168 / 328 oder pinkompatibler AVR )
  • 23 programmierbare I/O Pins, 6 AD Ports u.v.m.
  • 20 Leuchtdioden über zwei Balkenanzeigen auf dem Board – über Jumper deaktivierbar
  • Steckplatz für ein EasyRadio Funkmodul
  • fast alle Portleitungen sind über Steckklemmen mit Hebelmechanik herausgeführt. Kein löten mehr, Drähte und Litze kann einfach eingeklemmt werden
  • Alle Stecker RS232, ISP, LCD, I2C-BUS entsprechen der vereinbarten Roboternetz-Definition
  • Potentiale (GND und +5V) sind mehrfach über Steckbuchsen erreichbar. Ideal zum experimentieren da einfach Drähte (ca. 0,5mm²) eingesteckt werden (kein Löten oder schrauben).
  • Integrierter programmierbarer Mini-Lautsprecher um Töne auszugeben
  • Ein Reset Taster
  • 5 Taster für beliebige Verwendung. Sie belegen nur einen analogen Port!
  • 5 V Spannungsstabilisierung mit 2 A Belastbarkeit (bei Kühlung), auch herausgeführt für Erweiterungen
  • Eingangsspannung gegen Verpolung geschützt
  • ISP-Programmer wird über Diode versorgt (da einige Programmer dies nicht eingebaut haben)
  • RS232 mit normgerechtem Pegelwandler (MAX232) – PC direkt anschließbar
  • Batteriespannung kann im Programm abgefragt werden
  • ISP – Programmierschnittstelle für übliche AVR-Programmieradapter (10polig)
  • Betriebsspannung wahlweise zwischen 7 und 16V (empfohlen 8 bis 14 V)
  • Sehr kompakt, nur halbes Europaformat nach Roboternetz-Definition (ca. 100x78mm)
  • I2C-Bus über die zahlreiche Erweiterungsplatinen anschließbar sind (z.B. Sprachausgabe RN-Speak, Relaisboard RN-Relais, Servoboards, LCD´s, RN-Control uvm.).
  • RN-MEGA8PLUS kann auch selbst als Slave Erweiterung für anderes Board (z.B. RN-Control) dienen
  • Programmierbar in zahlreichen Sprachen, z.B. Basic (BASCOM Compiler, eingeschränkt bis 2K wird mitgeliefert), C (C-Compiler GCC wird mitgeliefert), Assembler, Pascal
  • Deutsche Doku mit Basic Programmbeispiel
  • Eagle Dateien frei zum Download
  • Kein Starter- oder Applikationsboard notwendig – bereits alles integriert!

 

Schaltplan Teil 1

AVR Controllerboard RN-Mega8Plus Schaltplan

Schaltplan Teil 2

AVR Controllerboard RN-Mega8Plus Schaltplan

Bestückungsplan

AVR Controllerboard RN-Mega8Plus Bestückungsplan

 

AVR Controllerboard RN-Mega8Plus Platine

So sieht die fertige Platine aus, wenn man sie fertigen lässt

Aufbauanleitung

Da die gesamte Aufbauanleitung den Rahmen dieses Beitrags sprengen würde, habe wir uns hier im Beitrag nur auf Schaltplan, Bauteileliste und einige andere  Punkte beschränkt. Die komplette Aufbauanleitung mit weiteren Bildern haben wir in ein PDF-Dokument gepackt!  Am Ende dieses Beitrages könnt ihr dieses unter Download herunterladen!

Über die frei downloadbare Eagle Dateien lässt sich bei einem Platinenhersteller leicht eine eigene Platine für dieses Projekt bestellen. Einige Platinenanbieter werden auf unserer Seite http://www.mikrocontroller-elektronik.de/ genannt! Der Aufbau der Schaltung ist durch ein vorgefertigte Platine eigentlich völlig problemlos auch von Elektronik-Einsteigern zu bewerkstelligen. Durch den Bestückungsdruck und die Bestückungsliste, etwas weiter hinten in dieser Dokumentation, ist der Aufbau recht unkritisch. Aufgrund moderner Bauteile hält sich die Anzahl der Kleinteile in Grenzen, weshalb die Schaltung meist in ca. 45 bis 90 Minuten aufgebaut ist.
Dennoch einige Anmerkungen zu kleinen Hürden:

  1. Das Board verwendet vier Widerstandsnetzwerke . Auf der Platine sind diese mit RN1 bis RN4 gekennzeichnet. Da diese Teile Einsteigern noch nicht so bekannt sind, möchte ich darauf hinweisen das diese richtig herum eingelötet werden müssen. Auf den schwarzen Teilen ist auf einer Seite ein Punkt. Dieser Punkt muss auf die Seite wo auf der Platine eine kleine 1 aufgedruckt ist.
  2. Sie können frei wählen welchen Quarz (Frequenz) Sie einlöten. In der Regel reichen 7,3728 Mhz voll aus damit ist das Board noch immer schneller als viele vergleichbare Boards dieser Preisklasse, zudem braucht es dann weniger Strom als mit 16 Mhz. Brauchen Sie jedoch die volle Rechenpower, dann ist 16 Mhz sinnvoll. Bei 16 Mhz brauchen Sie jedoch auch einen guten Programmieradapter, billige Lösungen machen hier manchmal Probleme mit der Übertragung.
    In dieser Anleitung nutzen wir noch weitgehend einen Programmer für einen Druckerport, natürlich können Sie aber auch einen moderneren USB-Programmer nutzen. Am besten schaun Sie auch dazu auf unsere Seite http://www.mikrocontroller-elektronik.de/, dort werden wir einige vorstellen und testen. Sie können aber auch im Roboternetz andere User nach den entsprechenden Erfahrungen mit Programmern befragen!
    Dir krumme Zahl 7,3728 Mhz hat noch einen zweiten Vorteil. Mit dieser Frequenz ist die Baudrate der RS232 ganz exakt, weshalb sich damit höhere Übertragunsgeschwindigkeiten erreichen lassen.Bei den Beispielprogrammen wird in der Regel von einem eingelöteten 16 Mhz Quarz ausgegangen.
  3. Die Taster richtig herum einsetzen. Wir verwenden 4 polige Taster, das fünfte Loch auf der Platine wird nicht benötigt. Die Taster passen genau in die Löcher, die Pin´s müssen nicht verbogen werden sondern der Taster muss nur mit leichtem Druck in die Platine eingedrückt werden.
  4. Über den Poti R2 (Spannungsteiler) wird die Referenzspannung festgelegt. Diese ist später wichtig für das messen von analogen Spannungen. Über diesen Spannungsteiler kann diese beliebig eingestellt werden. Sie sollte zwischen 2,5 und 5V liegen und kann an der Stiftleiste JP2 gemessen werden. Wurde diese korrekt eingestellt, wird ein Jumper auf EXREF gesteckt.Alternativ kann man den Jumper auch weglassen und die Referenzspannung per Software programmieren. Ist man sich unsicher (Einsteiger), lässt man den Jumper erst mal weg, die Poti-Einstellung ist dann belanglos.
  5. Das Board nutzt den Analog-Wandler des Controllers auch zur Batteriespannungsüberwachung. Soll diese Funktion über Jumper „UMESSPORT“ aktiviert werden, dann ist darauf zu achten das auch der Spannungsteiler R9 und R10 richtig dimensioniert ist. Die hier abfallende Spannung darf nicht höher als die zuvor erwähnte Referenzspannung sein.Einige Beispiele:

    R9=22 k
    R10= 5,1KBei diesen Werten würde bei 13V Eingangsspannung 2,5V abfallen. Wenn man eine Referenzspannung von 2,5V eingestellt hat, dann sollte die Eingangsspannung nicht höher sein, da ansonsten der analoge Port beschädigt werden kann.
    Diese Werte werden in den Beispielen verwendet. Werden andere Werte eingesetzt, so muss das Beispielprogramm angepasst werden.R9=22 k
    R10= 2,2K
    Bei diesen Werten dürfte Eingangsspannung bis ca. 27V hoch sein, um die Referenzspannung von 2,5V zu erreichenDie abfallende Spannung berechnet sich so:I=Eingangsspannung/R9+R10
    Uref=I*R10
  6. Zu beachten ist noch das die Balken-LED-Anzeigen nicht falsch herum eingelötet werden. Die Anode ist auf der Seite wo die Beschriftung KINGBRIGHT steht. Wenn man den Bestückungsplan so vor sich liegen hat, das der Ein-/Ausschalter rechts ist, dann muss bei der linken Balkenanzeige die Schrift auch links sein und bei der rechten Balkenanzeige muss die Schrift rechts sein.Im Zweifel kann man auch mit einem Multimeter Anode und Kathode bestimmen
  7. RN-Mega8Plus verfügt über einen Platz für ein Funkmodul. Wird dieses nicht benötigt, läßt man den Platz einfach unbelegt. Man kann ein solches Funkmodul wahlweise direkt einlöten oder in eine Buchsenleiste stecken. Ich empfehle eine 7 und 2 polige Buchsenleiste einzulöten. Eine solche liegt dem Bausatz bei. Da diese im Handel länger sind, muss diese mit einer Zange oder kleinen Säge (Laubsäge) auf die entsprechende Pinzahl gekürzt werden.
  8. Soll statt des vorhandenen RS232 Anschlusses ein Funkmodul eingesetzt werden, so ist das IC1 (MAX232) nicht mehr notwendig und muss aus der Fassung gezogen werden.
  9. Auf der Platine ist bei dem Piezo Lautsprecher die Polarität „+“ gekennzeichnet. Bei dem mitgelieferten Lautsprecher müssen Sie dies nicht beachten, der Piezo Lautsprecher kann beliebig herum eingelötet werden.

Das waren eigentlich schon die besonderen Punkte die zu beachten sind. Ansonsten natürlich sauber mit einem 15 – 25 W Lötkolben alles auf der Unterseite verlöten. Grundkenntnisse beim Löten werden empfohlen.

Nach dem Aufbau sollten Sie nochmals alle Lötpunkte kontrollieren. Wenn Sie dann Spannung anlegen, dann sollten deutlich weniger als 100mA Strom fließen. Ist der Strom höher, dann deutet das auf ein Lötfehler hin.

Das mitgelieferte Testprogramm kann dann recht einfach mit Bascom oder Pony übertragen werden. Per Tastendruck können anschließend verschiedene Boardeigenschaften überprüft werden

 

Bauteile Bestückungsliste / Bestellliste

Platinenbezeichnung    Beschreibung                         Bestellnummer/Bezugsquelle
ANTENNE                SMA-Buchse                           Bezugsquelle* Conrad
C1                     100n Keramik Kondensator             Bezugsquelle* Reichelt
C2                     100n Keramik Kondensator             Bezugsquelle* Reichelt
C3                     100n Keramik Kondensator             Bezugsquelle* Reichelt
C4                     100n Keramik Kondensator             Bezugsquelle* Reichelt
C5                     4,7uF Elko                           Bezugsquelle* Reichelt
C6                     4,7uF Elko                           Bezugsquelle* Reichelt
C7                     4,7uF Elko                           Bezugsquelle* Reichelt
C8                     4,7uF Elko                           Bezugsquelle* Reichelt
C9                     22pf Keramik Kondensator             Bezugsquelle* Reichelt
C10                    22pf Keramik Kondensator             Bezugsquelle* Reichelt
C11                    100n Keramik Kondensator             Bezugsquelle* Reichelt
C12                    100n Keramik Kondensator             Bezugsquelle* Reichelt
C13                    1000uF Elko                          Bezugsquelle* Reichelt
C14                    220uF  Elko                          Bezugsquelle* Reichelt
C15                    100n Keramik Kondensator             Bezugsquelle* Reichelt
C16                    100n Keramik Kondensator             Bezugsquelle* Reichelt
D2                     BYV27 DIODE                          Bezugsquelle* Reichelt
DZ1                    LED BLOCK Baragraf Anzeige           Bezugsquelle* Reichelt
DZ2                    LED BLOCK Baragraf Anzeige           Bezugsquelle* Reichelt 
EXREF                  JUMPER;Stiftleiste 2polig            Bezugsquelle+ Reichelt
FUNKMODUL              Buchsenleiste (7 pol und 2 polig)    Bezugsquelle* Reichelt
ER400TRS               (optional Funkmodul) 
I2C-BUS                10pol Wannenbuchse                   Bezugsquelle* Reichelt
IC1                    IC-Fassung 16 polig                  Bezugsquelle+ Reichelt
RS232                  TRANSEIVER                           Bezugsquelle* Reichelt
IC2                    Spannungsregler 5V                   Bezugsquelle* Reichelt
ISP                    10 pol Wannenbuchse                  Bezugsquelle* Reichelt
JP1                    Jumper 3x8                           Bezugsquelle* Reichelt
                       aus zwei- und einpoligen zusammenbauen
JP2                    3x8                                  Bezugsquelle* Reichelt
                       aus zwei- und einpoligen zusammenbauen
JP3                    Stiftleiste 2 polig                  Bezugsquelle* Reichelt
JP4                    Stiftleiste 2 polig                  Bezugsquelle* Reichelt
JP5                    Stiftleiste 2 polig                  Bezugsquelle* Reichelt
JPI2C                  Stiftleiste                          Bezugsquelle* Reichelt
JPQ                    Stiftleiste 2x2 2 mal                Bezugsquelle* Reichelt
L1                     Induktivität 10uH                    Bezugsquelle* Reichelt
LCD                    Wannenbuchse 10 polig                Bezugsquelle* Reichelt
MEGA8                  IC Fassung 28 polig                  Bezugsquelle* Reichelt
MICROCONTROLLER        ATMEGA 8-16 DIP ATMEGA 8-16 DIP
                       oder MICROCONTROLLER;ATMEGA 168 DIP  Bezugsquelle* Reichelt
PORTB                  Steckklemme 8 polig                  Bezugsquelle* Reichelt
PORTC                  Steckklemme 8 polig                  Bezugsquelle* Reichelt
PORTD                  Steckklemme 8 polig                  Bezugsquelle* Reichelt
POTENTIAL              Kontaktbuchse 1x10                   Bezugsquelle* Reichelt
POW5                   Stiftleiste 2polig                   Bezugsquelle* Reichelt
POWER                  Schraubklemme 2 polig                Bezugsquelle* Reichelt
Q1                     Quarz 16 Mhz                         Bezugsquelle* Reichelt
R1                     1k Widerstand 1k                     Bezugsquelle* Conrad
R2                     Spindeltrimmer stehend 50k           Bezugsquelle* Reichelt
R3                     10k Widerstand                       Bezugsquelle* Conrad
R4                     1k Widerstand                        Bezugsquelle* Conrad
R5                     1k Widerstand                        Bezugsquelle* Conrad
R6                     1k Widerstand                        Bezugsquelle* Conrad
R7                     10k Widerstand Toleranz max. 1%      Bezugsquelle* Conrad
R8                     1k Widerstand                        Bezugsquelle* Conrad
R9                     22k Widerstand                       Bezugsquelle* Conrad
R10                    5,1k Widerstand                      Bezugsquelle* Conrad
RESET                  Minitaster liegend                   Bezugsquelle* Reichelt
RN1                    RESISTOR;Widerstandsnetzwerk 5x1k    Bezugsquelle* Reichelt
RN2                    RESISTOR;Widerstandsnetzwerk 5x1k    Bezugsquelle* Reichelt
RN3                    RESISTOR;Widerstandsnetzwerk 5x1k    Bezugsquelle* Reichelt
RN4                    RESISTOR;Widerstandsnetzwerk 5x1k    Bezugsquelle* Reichelt
RS232                  Stiftleiste 3 polig                  Bezugsquelle* Reichelt
SPEAKER                Mini Piezo Lautsprecher              Bezugsquelle* Reichelt
T1                     Minitaster liegend                   Bezugsquelle* Reichelt
T2                     Minitaster liegend                   Bezugsquelle* Reichelt
T3                     Minitaster liegend                   Bezugsquelle* Reichelt
T4                     Minitaster liegend                   Bezugsquelle* Reichelt
T5                     Minitaster liegend                   Bezugsquelle* Reichelt
UMESS                  Stiftleiste 2 polig                  Bezugsquelle* Reichelt
7 Stück                Kurzschlussstecker (Jumper)          Bezugsquelle* Reichelt
3 Stück                Abtandsbolzen min. 10 mm

Alle Angaben ohne Gewähr

AVR Controllerboard RN-Mega8Plus LCD

Downloads

  Ausführliche Projektbeschreibung (PDF)
  Eagle-Dateien (ZIP)
  Bascom Beispielprogramme (ZIP)

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Weblinks zum Thema

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Weitere Hinweise

Vor dem Aufbau bitte nachfolgende Hinweise lesen:

Das Projekt unterliegt einer CC-Lizenz - Lizenzhinweis (zum Aufklappen anklicken)

Um ihnen weitgehende Möglichkeiten zum Nutzen der Schaltung einzuräumen, wurde dieses Projekt jetzt unter die CC-Lizenz gestellt. Sie haben So die Möglichkeit die Schaltung beliebig zu verändern oder weiterzugeben. Lediglich die kommerzielle Weitergaben ist nur mit Genehmigung möglich! Genauere Hinweise finden Sie im Lizenztext.

Bei einer Veröffentlichung oder Weitergabe ist nachfolgender Text sichtbar zu übernehmen:


cc_logo310

Projekt (Schaltung & Projektdateien) von Frank ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung - Nicht-kommerziell - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz.
Über diese Lizenz hinausgehende Erlaubnisse können Sie unter http://www.mikrocontroller-elektronik.de/ erhalten.

Lizenziert wurde das Projekt von: 
www.Roboternetz.de & www.Mikrocontroller-Elektronik.de  -  Autor/User Frank

Dieser Name und diese Webseiten sind bei der Weitergabe stets deutlich sichtbar zu nennen!



Achtung: Es kann keinerlei Garantie für die Fehlerfreiheit der Schaltung oder anderer Projektdateien übernommen werden! Der Nachbau und Betrieb geschieht auf eigene Gefahr! Jegliche Haftung für Schäden oder Verletzungen wird ausgeschlossen! Schadensersatzansprüche, gleich aus welchem Rechtsgrund, sind ausgeschlossen.

Sicherheitshinweise und Haftungsausschluss (zum Aufklappen anklicken)

Dieses Projekt dient vornehmlich für Lehrzwecke und zum Experimentieren. Für den Aufbau sollten ausreichend Elektronik Grundkenntnisse und Kenntnisse bezüglich der Sicherheit (Experimentieren mit Strom und Handhabung gängiger Werkzeuge wie Lötkolben etc.) vorhanden sein. Unter dem Menüpunkt Buchvorstellungen als auch auf der Seite RN-Wissen.de empfehle ich diesbezüglich noch interessante Literatur mit der man sich dies erarbeiten kann. Für Fragen bezüglich Elektronik und Mikrocontroller empfehle ich das Forum: Roboternetz.de

Sicherheitshinweise und Haftungsausschluss
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