Anleitung emg DMM AVR-Board v3.0

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1 Anleitung emg DMM AVR-Board v3.0 Dr.-Ing. Martin Oehler Dipl.-Ing. Timo Klingeberg Christof Wehrmann M.Sc. Institut fu r Elektrische Messtechnik und Grundlagen der Elektechnik, TU Braunschweig, 5. April

2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Inhalt Hinweis Bestückung Gepolte Bauteile Inbetriebnahme Bootloader Einstellung COM-Port Anhang Fotos Bauteile

3 1 Einfu hrung 1 Einfu hrung Diese Anleitung soll Hilfestellung beim Aufbau des DMM AVR-Boards geben, insbesondere fu r Nutzer, die bisher keine oder wenig Erfahrung bei der Bestu ckung von Platinen gesammelt haben. Der Bausatz besteht aus der Platine mit vorbestu ckten SMDBauteilen, Display und USB-Buchse und den bedrahteten Bauteilen, die noch bestu ckt werden mu ssen. Zu dieser Anleitung geho rt der Bestu ckungsplan fu r die Platine, der die genaue Position der einzelnen Bauteile angibt. Im Anschluss an die Aufbauanleitung werden einige Hinweise und Tipps zur Fehlersuche gegeben. Weitere Informationen, aktuelle A nderungen zum DMM AVR-Board, sowie zur Vorlesung DMM befinden sich auf der Instituts-Website unter: oder im DMM-Wiki unter: Wichtig!!! Vor dem Aufbau der Platine bitte dieses Dokument sorgfa ltig lesen. Probleme beim Zusammenbau, insbesondere zersto rte Bauteile, die auf Grund der Nichtbeachtung der Ratschla ge in diesem Dokument verursacht sind, mu ssen auf eigene Kosten behoben werden. 1.1 Inhalt Abbildung 1 zeigt den Inhalt des Bausatzes. Er besteht aus der mit den SMD Bauteilen vorbestu ckten Platine und einem Beutel mit allen weiteren no tigen Bauelementen. Abbildung 1: Bausatz DMM-Board 3

4 1 Einführung Die folgende Tabelle enthält sämtliche Bauteile des Bausatzes inklusive der Bezeichnung im Bestückungsplan: Bauteil Anzahl Bezeichnung ATmega IC3 LM386 1 IC4 1 nf 1 C17 3,3 nf 2 C18,20 4,7 nf 1 C4 10 nf 2 C19,23 15 nf 1 C12 33 nf 1 C11 47 nf 1 C nf 2 C3,10 1 µf 2 C5, µf 1 C13 Stiftleiste 2x25 2 IC3 Jumper-Leisten, X4,5 Stiftleiste 1x4 1 JP7, JP9 LED 3mm 5 LED 1-4,7 LED 3mm grün 2 LED 5,6 Mikrofon 1 MIC Lautsprecher 1 Speaker Quarz 16 MHz 1 Q1 Wid. 10 Ω 1 R22 Wid. 270 Ω 7 R5,8-11,25-26 Wid. 1 kω 2 R3,7 Wid. 1,8 kω 1 R20 Wid. 2,2 kω 1 R18 Wid. 10 kω 5 R2,6,12,17,24 Wid. 12 kω 2 R4,16 Wid. 18 kω 1 R21 Wid. 22 kω 1 R19 Poti 10 kω 1 R1 (MIC.GAIN) Poti 100 kω 1 R15 (VOLUME) Rändelknopf 1 für R15 Taster 1 S1 Klinken-Buchse 2 X2,3 Sockel 8 pin 1 für LM386 Sockel 40 pin 1 für ATmega1284 Abstandsbolzen 4 Jumper 36 Platine 1 Tabelle 1: Bausatz Bauteilliste 4

5 2 Bestückung 1.2 Hinweis Tz sorgfältiger Kontrolle kann es unter Umständen vorkommen, dass ein Teil im Bausatz fehlt. In diesem Fall kann das fehlende Teil selbstverständlich im Institut abgeholt werden. 2 Bestückung Die Platzierung der Bauteile geht aus dem Bestückungsplan (DMMboard.Bestückung.pdf, siehe Anmerkung in Tabelle 1) hervor. Im Folgenden sollen nun einige Hinweise gegeben werden, die bei der Bestückung beachtet werden sollten: Es empfiehlt sich beim Bestücken und Löten mit den kleinsten Bauteilen anzufangen und zu den größeren Bauteilen hinzuarbeiten. Mögliche Reihenfolge: Widerstände, IC-Sockel, LEDs, Kondensatoren, Taster, Potis, Klinkenstecker, Mikrofon, Lautsprecher, Stiftleisten. Beim Bestücken ist auf die Polarität bzw. Codierung der Bauteile zu achten. Dies gilt für Mikrofon, Lautsprecher, Elko und LEDs. Angaben zur Polarität finden sich im weiteren Verlauf. Die Stiftleisten lassen sich am einfachsten mit einer Zange vereinzeln, indem die gewünschten Bruchstelle mit der Zange fixiert und die Leiste knickt. Vereinzeln mit einem Seiten- oder Bolzenschneider verletzen meist nur das Material. Beim Löten ist darauf zu achten, dass die jeweilige Lötstelle keinen Kurzschluss zu benachbarten Pins herstellt, eine besondere Sorgfalt in diesem Punkt erleichtert die spätere Inbetriebnahme sehr. Die verwendeten Widerstände besitzen folgende Farbcodierungen: Wert 10R 10K 1K 18K 1K8 2K2 22K 12K 12k 1.Ring 2.Ring 3.Ring 4.Ring 5.Ring grau grau gold 270R violett Abbildung 2: Farbcode der verwendeten Widerstände 5

6 2 Bestu ckung Alle Bauteile mu ssen nur von der Unterseite verlo tet werden, das Lo ten von der Oberseite ist nicht notwendig, da alle Lo cher durchkontaktiert sind. Beim eigentlichen Lo tvorgang sollte man darauf achten, dass sowohl Lo tpad als auch Bauteil erhitzt werden, erst dann wird Lo tzinn hinzu gegeben, um eine sichere elektrische Verbindungen zu erhalten. Bei Bedarf finden sich im Internet diverse Lo tanleitungen. Die beiden ICs (ATmega1284 und LM386) sind gesockelt, d.h. zuerst wird der Sockel eingelo tet, dann der IC in den Sockel gesteckt. Abbildung 3 zeigt das fertig bestu ckte DMM AVR-Board. Falls gewu nscht kann nun eine Reinigung des Boards durchgefu hrt werden. Das hat den Vorteil, dass Lo treste und andere Verunreinigungen, die die Funktion beeintra chtigen ko nnten, entfernt werden. Darauf hin werden die beiden ICs (ATmega1284 und der LM386) in die IC Sockel eingesetzt, der Ra ndelknopf aufgesetzt und ggf. das Schild (REMOTE AFTER WASHING) vom Lautsprecher entfernt. Abbildung 3: Bestu cktes DMM AVR-Board Insbesondere beim Einsetzen der ICs muss darauf geachtet werden, dass die Pins direkt in den Sockel passen. Falls no tig mu ssen sie etwas nach innen gebogen werden. Erst dann sollte der IC in den Sockel eingesetzt werden. Der Controller wird mittels der Jumper an die Peripherie angeschlossen. Diese sind je nach Wunsch und Projekt flexibel steckbar. Fu r die Grundkonfiguration ist die Jumperbelegung wie in Abbildung 4 zu wa hlen. 6

7 2 Bestückung Abbildung 4: µc-anschluss an die Peripherie Die Distanzbolzen sind in die 4 Löcher an den Ecken der Platine zu stecken. Somit wird ein Kontakt der Unterseite des AVR-Boards mit dem Boden verhindert. Fertig bestückt sollte die Platine etwa wie auf dem Foto der Titelseite aussehen. 2.1 Gepolte Bauteile Auf dem DMM AVR-Board gibt es eine Vielzahl von Bauteilen, auf deren Polarität geachtet werden muss. LEDs, Elko, Mikro, Lautsprecher und die ICs Bei den einzusetzenden Leuchtdioden LED1 LED7 stellt das längere Bein immer die Anode und das kürzere Bein die Kathode dar (siehe auch Abb. 5). 7

8 2 Bestückung Abbildung 5: LED Polarität Auf dem DMM-Board gibt es eine Power-LED zur Anzeige einer anliegenden Betriebsspannung. LED6 und LED7 sind mit dem USB-Seriell-Adapter verbunden und signalisieren eine Datenübertragung vom (RX) und zum (TX) Mikrocontroller. Die LEDs PB0 PB3 können frei programmiert werden. In welcher Richtung diese LEDs eingebaut werden müssen, geht aus dem Bestückungsplan hervor. Der Elko besitzt auf seinem Gehäuse eine Beschreibung in Form eines um seine Polarität zu identifizieren. Wie in Abb. 6 zu sehen, ist die Polarität des Mikrofons nur auf der Unterseite des Mikrofons zu ermitteln. Abbildung 6: Mikrofon Polarität Ebenso auf der Unterseite ist die Polarität des Lautsprechers zu erkennen (Abb. 7). 8

9 3 Inbetriebnahme Abbildung 7: Lautsprecher Polarita t Die ICs werden, wie auch die IC Sockel, in Richtung der Kerbe an der Stirnseite des IC Geha use ausgerichtet. Von der Kerbe aus betrachtet, ist der erste PIN auf der linken Seite, PIN 1. Wie in Abb. 7 ist im Falle des ATmega1284 ist PIN 1 der PB0. Fu r alle aufgefu hrten Bauteile mit einer Einbaurichtung, wird die Polarita t sowohl im Bestu ckungsplan als auch auf der Platine selber vorgegeben. Abbildung 8: ATmega1284 PIN 1 Markierung 3 Inbetriebnahme Sind alle Bauteile bestu ckt, muss folgendes beachtet werden, bevor man die Platine mit Strom versorgt: 1. U berpru fen Sie, ob es einen Kurzschluss zwischen Masse und der 5V-Versorgung gibt, indem Sie mittels eines Multimeters den Widerstand zwischen den Anschlu ssen +5V und GND am unteren Rand der Platine (direkt unter dem ATme ga1284) messen. Ist dieser Widerstand deutlich kleiner als 2 kω stimmt etwas nicht 9

10 3 Inbetriebnahme (der normale Wert liegt zwischen 2,1 kω und 2,5 kω). Die häufigste Ursache für einen solchen Kurzschluss sind kleinste Lötbrücken zwischen Pads, daher sollten Sie erneut alle Lötstellen kontrollieren und gegebenenfalls mittels Entlötpumpe oder Entlötlitze überschüssiges Lot entfernen. 2. Messen Sie mit Hilfe eines Multimeters, ob die Versorgungspins des ATmega1284 korrekt angeschlossen sind. Die Lage der Versorgungspins finden Sie sowohl im Datenblatt des ATmegas als auch im Schaltplan (Design/DMMboard Schaltplan.pdf) des Boards. 3. Falls alles funktioniert hat, können Sie nun den USB-Stecker anschließen. Im Idealfall erkennt Ihr Computer ein neues Gerät und bittet um die Treiberinstallation. Neue Betriebssysteme erkennen den FT232R meistens bereits von selbst und initiieren einen Treiberdownload. Sollte dieses nicht automatisch funktionieren, kann der Treiber unter der Adresse bezogen werden. 3.1 Bootloader Für das DMM AVR-Board v3.0 gibt es einen eignen Bootloader, der das programmieren des Boards auch ohne zusätzliche Programmierhardware (z.b. AVR-Dragon, JTAG-ICE, MKII, STK500) ermöglicht. Um diesen Bootloader auf dem AVR-Board nutzen zu können, muss das Hex-File stk500boot.hex einmalig mit einer anderen Programmierhardware auf das Board aufgespielt werden. Dieser Vorgang wird in der Übung vorgeführt und das File kann dann mit dem vorhandenen Equipment auf das Board aufgespielt werden. Nach dem erfolgreichen Aufspielen meldet sich das DMM AVR-Board in der Programmierumgebung als STK Einstellung COM-Port Wichtig für die Programmierung des Controllers mit dem Bootloader ist, welcher COM- Port der Platine durch den USB-Treiber zugeteilt wurde. Diesen Port finden Sie heraus, indem Sie den Gerätemanager starten (rechte Maustaste auf Arbeitsplatz/ Einstellungen/ Hardware/ Gerätemanager oder alternativ Windowstaste+Pause, dann ebenfalls unter Hardware). Dort sollte das Board unter Anschlüsse (COM und LPT) zu finden sein (siehe Abb. 9). 10

11 3 Inbetriebnahme Abbildung 9: Gerätemanager (DMM-Board markiert) Sollte die Nummer des COM-Ports größer als 4 sein, kann es eventuell zu Problemen mit manchen Programmiertools kommen. Daher ändern Sie den COM-Port, indem Sie mit der echten Maustaste auf das Board im Gerätemanager klicken, dort auf Eigenschaften, und schließlich unter Anschlusseinstellungen auf die Schaltfläche Erweitert (siehe Abb. 10). Abbildung 10: Anschlusseinstellungen Dort wählen Sie den COM-Port. Dies funktioniert auch, wenn dort bereits (inuse) o.ä. angezeigt wird. COM1 und 2 sollte man nicht wählen, da diese eventuell bereits vom System verwendet werden; somit bieten sich z.b. COM3 oder COM4 an. Mit OK bestätigen und den Dialog schließen. (siehe Abb. 11 und Abb. 12). 11

12 3 Inbetriebnahme Abbildung 11: Änderung des COM-Ports Abbildung 12: Meldung mit Ja bestätigen Im Gerätemanager muss anschließend nach geänderter Hardware gesucht werden (Schaltfläche Abb. 13), danach sollte der neue Com-Port korrekt angezeigt werden. Abbildung 13: Hardware suchen 12

13 4 Anhang 4 Anhang 4.1 Fotos Bauteile Elko 220 µf C13 Taster S1 Klinke-Buchse X2,3 Lautsprecher Speaker Poti 10 kω R1 Kond. 1 µf C5,14 Kond.47 nf C15 Mikrofon MICRO Kond. 10 nf C19,23 Distanzbolzen Quarz Q1 Poti 100 kω R15 Kondensator 3,3 nf C18,20 Kondensator 100 nf C3,10 Kondensator 15 nf C12 Kondensator 33 nf C11 Kondensator 4,7 nf C4 Kondensator 1 nf C17 13