MA Ml. KATALOGI FIRM: MOTOROLA, TEXAS INSTRUMENTS, SARONIXIXICOR, ATAKŻE FPGA-ADVANTAGE, HA UU. CIRCUIT MAKER, PSPICE 9.1, AVR STUDIO, BASCOM AVR, ASEMBLER DLA MIKROKONTROLERÓW S]|
I 7/2001
lipiec > 15 Zł 50 gr (wtytn7%VAT)
DEKODER CLIP WSPÓŁPRACUJĄCY Z CENTRALAMI DTMF ZAMEK SaV.Fr~.....-------------"""".....-------.......
AMOWANY ZEGAR Z DCF77 ZDALNY WŁĄCZNIK 4 URZĄDZEŃ
PIPEK DRĘCZYCIEL 2001 AMPLITUNER FM
SPRZĘT:
ZESTAW NARZĘDZIOWY Dl MIKROKONTROLERÓW ST72 PRZYSTAW/K^ OSCYLOSKOPOWA PROTEK-210J0
PROJEKTY
Mikroprocesorowy wykrywacz metali
AVT-5025
Elektroni metali
wykrywaczami sl
do grupy u
zawsze wzbudzały wielkie
zainteresowanie hobbystów.
Jak wielkie jest
zapotrzebowanie na
urządzenia tego rodzaju
można stwierdzić, przeglądając
ogłoszenia ukazujące się
w czasopismach dla
elektroników.
Opisów budowy dobrych wykrywaczy metali jest w prasie fachowej jednak jak na lekarstwo. Przyczyną takiego stanu rzeczy jest z pewnością fakt, że budowa dobrej klasy wykrywacza jest w warunkach amatorskich dość trudna. Na największe problemy napotykamy nie tylko podczas budowy cewek wykrywających przedmioty
zacji części elektronicznej wykry-
urządzenia pracujące z dość wysokimi częstotliwościami, realizowane w tradycyjny sposób, co ozna-cza nawijanie licznych cewek i dobieranie ich indukcyjności.
Pomimo tych wszystkich trudności, postanowiłem "rozpracować" temat detektorów metali i w krótkim czasie powstało kilka
prototypów takich urządzeń. Po selekcji wybrałem trzy z nich, w których, moim zdaniem, relacja pomiędzy nakładem pracy a osiągniętymi rezultatami była najkorzystniejsza i opis pierwszego
tować Czytelnikom Elektroniki Praktycznej.
Najpopularniejsze i jednocześnie najprostsze w budowie są wykrywacze z generatorem LC, którego cewka o relatywnie sporych wymiarach umieszczona jest na wysięgniku z tworzywa sztucznego. W momencie zbliżenia takiej cewki do metalowego przedmiotu częstotliwość pracy generatora roś-
z metalem diamagnetycznym, lub romagnetycznego. Zmiany częstot-
Elektronika Praktyczna 7/2001
Mikroprocesorowy wykrywacz metali
Rys. 1. Schemat elektryczny wykrywacza.
liwości są małe i aby je wykryć, najczęściej stosowany był jeszcze jeden generator, wytwarzający sygnał o stałej częstotliwości, zbliżonej do częstotliwości generatora pierwszego. Po zmieszaniu dwóch sygnałów o tych częstotliwościach otrzymujemy sygnał o trzeciej częstotliwości różnicowej, która najczęściej mieści się w zakresie pasma akustycznego. Taki wykrywacz jest więc dość złożonym układem, trudnym do uruchomienia i regulacji.
A gdyby spróbować inaczej? Najprostszą metodą stwierdzenia, czy w pobliżu cewki wykrywacza znalazł się jakiś metalowy przedmiot byłby dokładny pomiar częstotliwości wytwarzanej przez generator. Takie rozwiązanie, najprostsze i najbardziej oczywiste, było dotąd niezbyt łatwe do zrealizowania. Trudno bowiem wyobrazić sobie wykrywacz metali połączony z miernikiem częstotliwości, przyrządem o sporych wymiarach. Także odczyt wyników pomiarów byłby niezwykle kłopotliwy. Człowiek nie jest w stanie zbyt długo skupić się na obserwacji pola odczytowego cyfrowego miernika częstotliwości i odchyłki pomiaru o parę herców
mogłyby pozostać niezauważone. A jednak, pomimo tych zastrzeżeń, zdecydowałem się właśnie na budowę wykrywacza, w którym wykorzystano bezpośredni pomiar częstotliwości. Przecież informacja o częstotliwości sygnału, wytwarzanego przez generator wykrywacza nie jest nam właściwie do niczego potrzebna. Interesują nas tylko zmiany tej częstotliwości i to, czy po zbliżeniu cewki do metalowego przedmiotu częstotliwość wzrosła, czy zmalała. A zatem można by ustalić jakąś wartość częstotliwości wzorcowej, zadeklarowaną jako stała w programie miernika, i porównywać ją z aktualną częstotliwością generatora. Niestety, takie rozwiązanie okazało się nie do przyjęcia ze względu na długoterminową niestabilność generatora. Ponieważ jednak interesują nas tylko krótkoterminowe zmiany częstotliwości (zachodzące w czasie od ułamków do pojedynczych sekund), to rozwiązaniem problemu byłoby ustalenie częstotliwości odniesienia bezpośrednio przed badaniem terenu wykrywaczem. W takim przypadku układ mógłby zawsze pracować z maksymalną czułością, niezależnie od warunków ze-
wnętrznych i właściwości magnetycznych gruntu.
Urządzenie oparte na takich założeniach zostało przeze mnie skonstruowane oraz przeszło wszystkie stosowne testy i próby praktyczne. Mam wrażenie, że udało mi się "wycisnąć" z tego
Podstawowe dane techniczne wykrywacza:
/ Czułość mierzona w warunkach
laboratoryjnych:
x płytka metalowa o powierzchni 100cm2 i grubości 1 mm była wykrywana z odległości ok. 40..50cm,
x płytka metalowa o powierzchni ok. 10OOcm2 i grubości 1 mm była wykrywana z odległości 90..100cm,
x toroidalny transformator sieciowy 100W
był wykrywany z odległości 80cm. / Trzy przełączane zakresy pomiarowe: mała
czułość, średnia czułość i największa czułość
(reakcja na zmiany częstotliwości o 1 Hz). / Dodatkowa możliwość bezpośredniego
pomiaru częstotliwości użytecznej podczas
testowania układu. / Ustalanie częstotliwości wzorcowej za
pomocą przycisku. / Akustyczna sygnalizacja wykrycia
metalowego przedmiotu: im większa zmiana
częstotliwości, tym wyższa częstotliwość
generowanych sygnałów akustycznych. / Graficzna sygnalizacja na wyświetlaczu
alfanumerycznym LCD wykrycia
metalowych przedmiotów i stopnia
odstrojenia generatora. / Identyfikacja własności magnetycznych
wykrytego obiektu.
Elektronika Praktyczna 7/2001
11
Mikroprocesorowy wykrywacz metali
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
układu wszystko, co można uzyskać z wykrywacza metalu zbudowanego na tak prostej zasadzie i wyposażonego w jedną tylko sondę pomiarową.
Opis działania
Schemat elektryczny mikroprocesorowego wykrywacza metalu pokazano na rys. 1. Jest to typowa aplikacja procesora AT89C2 051 z dołączonym ciekłokrystalicznym wyświetlaczem alfanumerycznym i czterema klawiszami sterującymi. Przestrajany indukcyjnością generator Collpitsa został zbudowany z wykorzystaniem tranzystora Tl. Częstotliwość pracy generatora określona jest wartością indukcyjności cewki dołączanej z zewnątrz do złącza CON2 i pojemnością kondensatora C9. Z wartościami parametrów tych elementów podanymi na schemacie wynosi ona około 32kHz.
Sygnał wytwarzany przez generator jest wzmacniany przez tranzystor T2 i kierowany na wejście TO procesora. I właśnie w tym momencie kończy się opis schematu elektrycznego wykrywacza, ponieważ aby dowiedzieć się czegoś więcej o jego działaniu, musimy "zajrzeć" do wnętrza procesora i przeanalizować sterujący nim program.
Nasz wykrywacz metali nie jest w rzeczywistości niczym innym, jak uproszczonym mierni-
kiem częstotliwości wyposażonym w kilka dodatkowych funkcji. Program sterujący pracą tego miernika jest tak prosty, że możemy zapoznać się z nim praktycznie w całości, pomijając jedynie mało istotne fragmenty.
Czego właściwie potrzebujemy, aby wykonać miernik częstotliwości? Musimy mieć do dyspozycji licznik, który będzie zliczał nadchodzące impulsy, i układ, którego zadaniem będzie bramkowanie tego licznika. Obydwa te bloki funkcjonalne są zawarte w strukturze procesora AT89C2051. Są to TimerO i Timerl, które przygotujemy do pracy za pomocą następujących poleceń konfiguracyjnych (w Bascomie):
Config Timerl = Timer, Gate = Internal, Modę = 1 Config TimerO = Counter, Gate = External, Modę = 1 On TimerO Frequency Enable Interrupts Enable TimerO Enable Timerl Start TimerO Start Timerl
Rejestry TimeraO przeznaczone zostały do zliczania impulsów podawanych na wejście INTO procesora, natomiast zadaniem Time-ral będzie odmierzanie sekundowych odcinków czasu.
Wewnętrzny oscylator procesora pracuje z częstotliwością 11059200Hz, co wynika z zastosowania taniego i popularnego rezonatora kwarcowego o tej właśnie częstotliwości rezonansowej. Pamiętajmy jednak, że częstotliwość ta jest wewnętrznie dzielona przez 12 i dopiero sygnał o takiej częstotliwości jest używany jako sygnał zegarowy procesora. A zatem realna częstotliwość taktowania procesora wynosi 11059200/12=921600Hz.
Liczba ta znacznie przekracza pojemność zastosowanego licznika, który wobec tego będzie kilkukrotnie przepełniony w ciągu sekundy. Następnym krokiem będzie zatem znalezienie jak największej liczby, która spełnia następujący warunek: wynik dzielenia 921600 przez tę liczbę jest liczbą całkowitą mniejszą lub równą 65536.
Liczbą tą jest 15: 11059200/ 15 = 61440, co oznacza, że będziemy wykorzystywać prawie całą pojemność licznika. W trybie 1 maksymalna pojemność licznika
jest określona liczbą dwubajtową i wynosi 65536. Wynika z tego, że aby osiągnąć przepełnienie licznika i wygenerowanie przerwania we właściwym czasie, licznik musi za każdym razem rozpocząć zliczanie od wartości 65536-61440=4096. Teoretycznie! Nie zapominajmy bowiem, że na zatrzymanie, przeładowanie i ponowne uruchomienie timera procesor potrzebuje także trochę czasu. Z obliczeń i z doświadczeń przeprowadzonych podczas symulacji programowej wynika, że na te operacje procesor "zużyje" 54 takty zegarowe. A zatem liczba ładowana do rejestrów timera musi wynosić 415 0.
Wszystkie dokonane przez nas obliczenia nie są konieczne, ponieważ w naszym przyrządzie nie in-tere suj e nas zbytni o rzeczywi s ta wartość mierzonej częstotliwości, ale jej krótkoterminowe zmiany. Ponieważ jednak jedną z opcji przyrządu jest praca w trybie normalnego miernika częstotliwości, co może być przydatne podczas uruchamiania układu, wyniki pomiarów będą odpowiadały rzeczywistej częstotliwości pracy generatora.
Omówienia wymagają jeszcze dwa elementy widoczne na schemacie: Sl i S2. Złącze Sl służy do dołączenia do układu przycisku chwilowego, za pomocą którego możemy w dowolnej chwili przypisać wartość zmierzonej częstotliwości wzorcowej, czyli "wy-zerować" układ przygotowując go do kolejnych cykli pomiarowych. Jest to jedna z najważniejszych funkcji układu, która umożliwia osiągnięcie maksymalnej precyzji poszukiwań. Natomiast złącze S2, dołączone do kolektora tranzystora T2, zostało umieszczone w układzie jedynie na wszelki wypadek. Służy ono do dołączenia do układu zewnętrznego miernika częstotliwości i było wykorzystywane podczas testowania prototypu. Licząc się z tym, że niejeden spośród Czytelników zechce sam napisać program sterujący miernikiem nie usunąłem tego złącza ani ze schematu, ani z płytki obwodu drukowanego.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce obwodu drukowanego wykonanego
12
Elektronika Praktyczna 7/2001
Mikroprocesorowy wykrywacz metali
50 zwojów izolowanego przewodu
Ekranowany przewód ekran dołączony do ni
Rys. 3. Sposób wykonania cewki.
na laminacie dwustronnym z metalizacją. Montaż części elektronicznej układu wykrywacza rozpoczynamy od wlutowania w płytkę elementów o najmniejszych gabarytach, a kończąc na kondensatorach elektrolitycznych. Trudno tu o jakiekolwiek pomyłki, a układ zmontowany ze sprawdzanych elementów powinien działać poprawnie (oczywiście po włożeniu w podstawkę zaprogramowanego procesora i dołączeniu cewki -sondy wykrywacza i włączeniu zasilania). O ile jednak wykonanie części elektronicznej układu było banalnie proste, to podczas budowy cewki - sondy możemy napotkać na spore trudności. Dlatego też temu etapowi budowy wykrywacza poświęcimy więcej uwagi.
Wykonanie cewki sondy wykrywacza
Jest to najważniejsza czynność podczas budowy wykrywacza i od jej poprawnego i starannego wykonania zależeć będzie funkcjonowanie naszego przyrządu. Tak jak część elektroniczna wykrywacza zaprojektowana została w niekonwencjonalny sposób, tak i wykonanie cewki będzie odbiegać od "recept" zwykle podawanych w pismach dla elektroników. Cewka musi być zrobiona wyjątkowo solidnie, tak że wszystkie "patenty" polegające na nawijaniu zwojów na szablonie wykonanym z nabitej gwoździami deski, a następnie owijanie wykonanej cewki taśmą izolacyjną i paskami folii musimy wyrzucić do kosza. Podam Warn teraz dokładny opis wyko-
nania sondy, który zastosowałem, ośmielam się twierdzić, że z doskonałym rezultatem. Najpierw jednak wymienimy materiały, w jakie musimy się zaopatrzyć.
1. Potrzebny będzie odcinek aluminiowej, a właściwie duralu-miniowej rurki o średnicy zewnętrznej lOmm i o ściankach grubości lmm. Cewka będzie miała 30cm średnicy i do jej wykonania potrzebny będzie odcinek rurki o długości minimum 150cm, z której niestety część się zmarnuje. Najprawdopodobniej zamiast rurki duraluminiowej moglibyśmy użyć rurki mosiężnej, ale ja nie przeprowadziłem takich prób.
2. Następnym materiałem niezbędnym do wykonania sondy będzie izolowany przewód o długości 475 Ocm, no powiedzmy 5Om. Cewka prototypowej sondy została nawinięta kynarem, ale można zastosować dowolny inny przewód, oczywiście po uprzednim sprawdzeniu, czy jego 50 zwojów zmieści się w rurce o średnicy wewnętrznej 8mm. Pamiętajmy, że cewka nie może być nawinięta "na wcisk" i że w rurce musi zostać nieco wolnego miejsca, aby umożliwić swobodny przepływ Epidianu podczas impregnowania cewki.
3. Materiałem pomocniczym będzie walec o średnicy 30cm, odpowiednio twardy, aby można było na nim wygiąć rurkę sondy. Podczas wykonywania prototypu wykorzystałem w tym celu zwykły garnek kuchenny.
4. Pozostałe materiały to taśma izolacyjna, przewód ekranowany o długości ok. l,5m i klej Poxipol. Jeżeli będziemy chcieli wykonać sondę w wersji wyjątkowo odpornej na wpływy zewnętrzne, to potrzebna będzie jeszcze pewna ilość Epidianu lub innej żywicy chemoutwardzalnej.
Wygląd gotowej cewki został pokazany na rys. 3. Kolejność postępowania będzie następująca:
1. Pierwszym i najtrudniejszym etapem pracy będzie wygięcie rurki na kształt okręgu o średnicy 3Ocm. Wbrew pozorom, pomimo niewielkiej średnicy rurki, jej wygięcie będzie wymagało pewnej krzepy. Rurkę wyginamy stopniowo, cały czas dociskając ją mocno do walca - wzorca. Ostatecznym wynikiem naszej pracy powinien
być kształt, z grubsza tylko przypominający okrąg, jak pokazano na rys. 4.
2. Kolejnym etapem pracy będzie przecięcie rurki w miejscu oznaczonym na rys. 4. Czynność tą możemy wykonać za pomocą piłki do metalu. Po przecięciu rurki uzyskujemy okrąg ze szczeliną na jego obwodzie.
3. Następnie musimy wywiercić w rurce otwór o średnicy około 3mm, zlokalizowany dokładnie naprzeciwko szczeliny. Brzegi otworu musimy także bardzo dokładnie wygładzić za pomocą pilnika iglaka.
4. Wewnątrz tak przygotowanej rurki należy nawinąć 50 zwojów przewodu. Istnieją dwie możliwości: pierwsza przeznaczona tylko dla wyjątkowo cierpliwych i posiadających palce iluzjonisty: przewód, szczególnie jeżeli użyjemy kynaru w izolacji teflonowej, można po prostu wsunąć do rurki. Próbowałem w ten sposób wykonać cewkę, ale po wsunięciu do jej wnętrza 20 zwojów, będąc cały oplatany kłębami przewodu, dałem sobie spokój i postanowiłem przeciąć rurkę wzdłuż jej brzegu, tak jak pokazano na rys. 4. Aby wykonać w rurce szczelinę potrzebną do szybkiego nawinięcia przewodu, musimy zamocować ją w imadle i przeciąć za pomocą piłki do metalu.
5. Po przecięciu rurki nawinięcie uzwojenia cewki nie powinno już przedstawić najmniejszego kłopotu. Pamiętajmy tylko, że zarówno początek, jak i koniec uzwojenia muszą zostać wyprowadzone przez otwór wykonany naprzeciwko przerwy w obwodzie koła. Musimy także zwracać uwagę, aby podczas nawijania cewki przerwa w rurce osłony się nie zamknęła. Najlepiej włożyć pomiędzy końce rurki jakąś przegrodę (nie metalową!) o grubości 5..10mm. Zarówno początek, jak i koniec uzwojenia muszą zostać wyprowadzone przez otwór zlokalizowany naprzeciwko przerwy w rurce.
6. Po nawinięciu cewki dołączamy do końców jej uzwojenia przewód ekranowany, który posłuży do połączenia sondy z częścią elektroniczną wykrywacza. Ekran przewodu musi być dołączony do metalowej rurki ekranującej uzwojenie cewki.
Elektronika Praktyczna 7/2001
13
Mikroprocesorowy wykrywacz metali
, Szczelina 2mm
Szczelina 2mm
Rys. 4. Proponowany sposób wykonania słony cewki wykrywacza.
Po wykonaniu tych czynności możemy dołączyć sondę do płytki z układem elektronicznym wykrywacza i rozpocząć pierwsze próby w warunkach laboratoryjnych. Jeżeli próby te wypadną pomyślnie, to musimy jeszcze zabezpieczyć sondę przed wpływem czynników zewnętrznych i wyposażyć ją w odpowiedni uchwyt, na którym zamocujemy także część elektroniczną wykrywacza. Jeśli chodzi o zaimpregnowanie cewki, to polecałbym tu sprawdzoną, lecz nieco pracochłonną metodę. Rurkę sondy należy uszczelnić za pomocą taśmy izolacyjnej, pozostawiając tylko jeden otwór, a następnie nalać do środka Epidianu, który po utwardzeniu uczyni cewkę odporną na jakiekolwiek wpływy atmosferyczne.
Pozostałe prace mechaniczne pozostawiam już pomysłowości Czytelników. Zachęcam także do eksperymentów z cewkami o innej średnicy. Zastosowanie cewek o mniejszej średnicy ogranicza zasięg pracy wykrywacza, ale ułatwia określenie położenia małych przedmiotów.
Na zakończenie jeszcze kilka uwag. To, że zbudowaliśmy wy-
krywacz metali nie oznacza, że za jego pomocą natychmiast będziemy w stanie odnajdywać metalowe przedmioty ukryte w ziemi. Praca z wykrywaczem metali, niezależnie od jego typu i czułości, wymaga z zasady znacznej wprawy i treningu. Dlatego też radziłbym Warn przeprowadzić szereg prób praktycznych w terenie, wykorzystując w tym celu celowo zakopane w ziemi metalowe przedmioty. Musimy np. nauczyć się odróżniać z pozoru identyczne reakcje na mały przedmiot ukryty bezpośrednio pod powierzchnią ziemi od reakcji na czołg zakopany kilka metrów pod ziemią. Zasadą jest, że poszukiwania rozpoczynamy z wykrywaczem ustawionym na największą czułość. W przypadku zlokalizowania jakiegoś metalowego przedmiotu staramy się najpierw zgrubnie określić jego położenie, wielokrotnie zerując wykrywacz i podchodząc do "podejrzanego" miejsca z różnych kierunków. Następnie, o ile będzie to możliwe zmniejszamy czułość i powtarzamy serię poszukiwań aż do maksymalnie dokładnego określenia położenia poszukiwanego przedmiotu.
I jeszcze jedno, może najważniejsze: chciałbym zaapelować w szczególności do młodszych, a tym samym mniej rozważnych Kolegów o ostrożność. Odnaleziony w ziemi przedmiot niekoniecznie musi być mieszkiem pełnym dukatów. Istnieje ogromne prawdopodobieństwo, że znalezisko może okazać się "zardzewiałą śmiercią"! Apeluję zatem o zachowanie ogromnej ostrożności i rozwagi podczas wydobywania z zie-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1: Ikn
Rl, R3..R7: 10kO
R2: Ikn
R8: 100O
Kondensatory
C1..C3: lOOnF
C4..C6: 100^F/16V
C7, C8: 27pF
C9: 22nF(*)
CIO: 560pF
Cli: 4,7^F/1ÓV
Półprzewodniki
IC1: 78L05
IC2: AT89C2051
Tl: BC557
T2: BC548
Różne
DPI: wyświetlacz alfanumeryczny
LCD 16*1
Ql: rezonator kwarcowy
ll,059MHz
Q2: przetwornik piezo w obudowie
S3, S4, S5, Só: mikroprzełączniki
mi metalowych przedmiotów. W przypadku najmniejszych nawet podejrzeń, że zlokalizowany przedmiot może być niewybuchem lub inną "pamiątką" z okresu wojny, należy natychmiast przerwać wszelkie prace i zawiadomić Policję. Takie znaleziska może wydobywać z ziemi tylko fachowiec - saper. Zbigniew Raabe, AVT zbigniew.raabe@ep.com.pl
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/lipiec 01.htm oraz na płycie CD-EP07/2001B w katalogu PCB.
14
Elektronika Praktyczna 7/2001
AUTOMATYKA
55 J J j j
Plf artykule przedstawiamy
nowatorskie rozwiązanie
przemi en ników,
umożliwiających sterowanie
silnikami elektrycznymi dużej
mocy za pomocą modułu
z procesorem DSP. Ich
konstruktorami są polscy
inżynierowie, a produkuje je
firma Alfine.
sin
Wśród urządzeń energetyki przemysłowej przemienniki częstotliwości z falownikami MSI (Modulacja szerokości impulsu) rozwijają się w ostatnim czasie najszybciej. Jednocześnie prowadzone są badania związane z negatywnymi zjawiskami, jakie wywołuje zastosowanie falowników tego rodzaju w napędzie elektrycznym. Dotyczy to m.in. wpływu zasilania silnika z falownika MSI na jego trwałość i niezawodność, a także oddziaływań całego układu napędowego na otoczenie. Problemy te związane są zatem z wewnętrzną i zewnętrzną kompatybilnością elektromagnetyczną (EMC), jak również wytwarzaniem hałasu oraz drgań.
Uciążliwości hałasu oraz awaryjności napędów częstotliwościowych z MSI ujawniają się wtedy, gdy (po pracach modernizacyjnych napędu) przemienniki współpracują ze standardowymi silnikami indukcyjnymi, szczególnie starszej generacji.
Stosowanie standardowych falowników MSI powoduje szereg dodatkowych problemów wywołanych głównie dużą szybkością narastania napięcia wyjściowego. Są to m.in.: zwiększenie poziomu zakłóceń emitowanych w liniach przewodzących oraz nieprawidłowe działanie zabezpieczeń, możliwość pojawienia się potencjału na obudowie silnika, przepięcia (przy zasilaniu kablowym) czy elektroerozja łożysk. Minimalizację, a nawet niemal całkowitą eliminację tych negatywnych zjawisk zapewniają przemienniki częstotliwości nowej generacji typu SinVerter.
RTER
Koncepcja
W przemiennikach typu SinVerter, opracowanych w P.E.P. ALFINE, zastosowano sterowane źródło napięcia (prądu), którego przebieg wyjściowy odwzorowuje przebieg sterujący. Wykorzystują one zmodyfikowaną technikę modulacji szerokości impulsów oraz technologię cyfrowych procesorów sygnałowych (DSP) umożliwiającą identyfikację parametrów obciążenia w czasie rzeczywistym, co jest niezbędne dla zapewnienia stabilnej pracy układu.
Przemiennik, którego schemat blokowy pokazano na rys. 1, jest wyposażony w pasywny filtr wyjściowy F, eliminujący pasożytnicze produkty modulacji oraz pętlę ujemnego sprzężenia zwrotnego stabilizującego kształt przebiegu wyjściowego niezależnie od wahań napięcia zasilającego lub zmian parametrów obciążenia. Na rys. 2 pokazano przykładowo przebiegi charakterystycznych napięć przekształtnika.
Praktycznie pasmo przenoszenia układu wynosi ok. 3,0kHz. Zniekształcenia nieliniowe przebiegu wyjściowego dla sinusoidalnego sygnału zadanego (o częstotliwości 50Hz) nie przekraczają 0,5% w paśmie lkHz.
Przeznaczenie
Przemienniki typu SinVerter są przeznaczone do stosowania w układach napędowych oraz w urządzeniach energo elektronicznych specjalnego przeznaczenia jak: układy aktywnej kompensacji odkształceń napięć i prą-
Rys. 1. Schemat blokowy przemiennika SinVerter oraz widok ogólny układu sterowania.
Elektronika Praktyczna 7/2001
127
AUTOMATYKA
a)
b)
c)
\ / \
\ \ /
\ \ /
\ / V. /
sin., 50 Hz
m 00 50
\ \ /
50 00 \ \ /
sin.,2Hz (bez nośnej!
ta 1
f Ś-1) ŚŚŚ Ś i r 1 trap., 47 Hz
0 10 20 50 t[ms] 40
Rys. 2. Przykładowe przebiegi sygnału dla częstotliwości nośnej MSI lókHz.
dów sieci elektroenergetycznej, sterowniki przepływu mocy w sieciach energetycznych, a także jako generatory przebiegów wzorcowych dużej mocy, wykorzystywane np. do skalowania mierników energii.
Zastosowanie przemienników Sin-Verter w układach napędowych niesie szereg istotnych korzyści ekonomicznych oraz eksploatacyjnych, ponieważ zapewniają one:
- praktycznie sinusoidalne, regulowane napięcie wyjściowe, a tym samym wzrost sprawności energetycznej silnika,
odniesienia uRFF oraz napięcia wyjściowego u. przekształtnika
- możliwość zastosowania w układzie napędowym standardowego silnika indukcyjnego,
- eliminację zakłóceń elektromagnetycznych emitowanych przez przekształtnik,
- redukcję hałasu oraz wibracji wytwarzanych przez silnik, co daje wzrost trwałości mechanicznej napędu.
Aspekty ekonomiczne
Bezpośrednie korzyści ekonomiczne wynikają z możliwości zastosowania w układzie napędowym standar-
dowego (a więc tańszego) silnika indukcyjnego oraz wzrostu niezawodności pracy układu napędowego. Koszty produkcji samego przemiennika zbliżone są do kosztów falowników standardowych. Wynika to m.in. z faktu zastosowania w układzie sterowania nowoczesnych, wysoko zintegrowanych mikro kontroler ów opartych o technologię DSP. Michał Gwóźdź i Ryszard Porada, P.E.PAlfine
128
Elektronika Praktyczna 7/2001
MA Pn. KATALOGI FIRM: MOTOROLA Ś PROCESORY 16-1 32-BITOWE, SMSC Ś UKŁADY KOMUNIKACYJNE, NA UU. PREZENTACJA URZĄDZEŃ DO SZYBKIEGO PROTOTYPOWANIA PCB, SCAN-EDUCATOR, MULTlSIM VHDL
g Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów
8/2001
sierpień 15 zł 50 gr (wtym7%vAT)
W
w
OŚCI
rt\\M\)fi
Jrjgm 9&K _i
SPRZĘT:
gSSS iZENIATDC *i ŃISKON ) PRODUKCJI AKLAnnWF,!
NIKO
WEBENCH - NOWE. ZDALNE
MM
*^vy >if
LV.
PLYT&J^DRUKOWANYCH
PODZESPOŁY:
FRAM - NOWE PAMIBpl , . '"j^i^ ".
NIEJJLOTNE FIRMY RAMTR0N -*Ał ,' J.BEE1532 - NOWOCZE^RlY STANDARD ^-PROGRAMOWANIA UKŁADÓW PUD
EPon/offLINE ISSN
PROJEKTY
Pilot do WinAmpa, część 1
Moduł zdalnego sterowania PC
AVT-5031
W artykule przedstawiamy
układ, który powstał w ciągu
kilkunastu dni, na życzenie
gron a Czytelnikó w, którym
zależało na wyposażeniu
swojego komputera w zdalne
sterowanie, umożliwiające
sterowanie m,in, pracą
odtwarzacza MP3
i programowych dekoderów
współpracujących z DVD.
Na temat oszałamiającej kariery, jaką zrobiły w ubiegłym stuleciu (no tak, XX wiek to juź ubiegłe stulecie!) komputery osobiste napisano juź całe tomy. To, źe maszyny klasy PC staną się uniwersalnymi urządzeniami wspomagającymi pracę i naukę można było w gruncie rzeczy przewidzieć. W założeniu były to przecież maszyny biurowe, nadające się doskonale do pisania tekstów czy też dokonywania obliczeń naukowych. Jednak na początku swego istnienia "blaszaki" były traktowane nieco z góry przez posiadaczy komputerów o być może mniejszej mocy obliczeniowej, ale za to wyposażonych w funkcje umożliwiające zastosowanie ich nie tylko do "poważnych" celów, ale także do rozrywki. Pamiętam jak będąc szczęśliwym posiadaczem COMMODORE C64 z pogardą słuchałem żałosnych pisków wydobywających się z ogromnej skrzyni komputera AT, a i obraz widoczny na monochromatycznym monitorze HERCULES nie budził moich zachwytów.
Minęło 20 lat, no i proszę co się porobiło! Drogą (r)ewolucji, z biurowej maszynki powstał potężny komputer nadający się nie tylko do pracy biurowej, ale skutecznie wspomagający prawie wszystkie dziedziny intelektualnej działalności człowieka. Trudno sobie obecnie wyobrazić jakąkolwiek pracę, inną niż prosta praca fizyczna, którą można by wykonać bez pomocy komputera. Jednak na pracy życie się nie kończy i każdemu niezbędna jest także odrobina rozrywki, w lepszym lub gorszym gatunku. I na tym polu komputery osobiste znalazły sobie miejsce i obecnie mają wszelkie szansę na przeniesienie się z pracowni do salonu, aby stać się czymś w rodzaju domowego centrum r o zrywko w ego.
Pierwszą, historycznie najstarszą dziedziną rozrywki zdominowaną przez komputery są oczywiście gry,
10
Elektronika Praktyczna S/2001
Pilot do WinAmpa
ADRES RC5/SONY JP3 n JP2n
O OO
RC5 lub SONY
CON1
Rys. 1. Schemat elektryczny pilota do WinAmpa.
niekiedy nawet nie tak głupie, jak się powszechnie uważa. Gry pisane na komputery PC stają się coraz doskonalsze, a ich ogromne wymagania sprzętowe są z pewnością jednym z czynników napędzających rozwój sprzętu komputerowego.
Drugą dziedziną, którą ostatnio opanowały komputery osobiste, jest już rozrywka wyższej klasy intelektualnej, czyli słuchanie muzyki. Wyposażenie PC w napędy CD-ROM i DVD oraz karty dźwiękowe najwyższej jakości pozwala na słuchanie muzyki o jakości zadowalającej nawet najwybredniejszych melomanów. Jednak to nie płyty CD zadecydowały o tym, że komputer stał się najbardziej uniwersalnym i najlepszym narzędziem do słuchania, przechowywania i edycji nagrań dźwiękowych. Opracowany już dość dawno standard zapisu dźwięku MP3 umożliwił nie tylko archiwizowanie nagrań muzycznych o akceptowalnej jakości, ale ich dowolną obróbkę, wykonywanie personali-zowanych składanek muzycznych
i tworzenie własnych płyt CD o pojemności prawie dziesięciokrotnie większej niż "klasyczne" płyty kompaktowe.
Trzecią dziedziną rozrywki, do której szturmem wtargnęły komputery jest film. Wszystko wskazuje na to, że kaseta VHS używana jako medium do archiwizowania filmów fabularnych dożywa już swoich dni i niedługo spocznie w muzeum w zacnym sąsiedztwie płyt analogowych, amatorskich kamer filmowych i innych wielkich wynalazków, zamordowanych przez naj okrutniej szego zabójcę, jakim jest czas. Różnica pomiędzy jakością obrazu uzyskiwanego z płyty DVD a obrazu z kasety VHS jest mniej więcej taka sama jak różnica pomiędzy filmem czarno-białym a kolorowym. O dźwięku surround, z jakim realizowany jest praktycznie każdy współcześnie realizowany film, nawet nie wspomnę.
Obecnie koszt stacjonarnego odtwarzacza płyt DVD jest w przybliżeniu równy cenie komputera PC
w bardzo dobrej konfiguracji, wyposażonego w stację DVD ROM, kartę graficzną z wyjściem TV i kartę muzyczną Sound Blaster obsługującą dźwięk surround, Wnioski płynące z tego faktu są oczywiste.
Już obecnie możliwa jest nie tylko amatorska rejestracja obrazu filmowego o cyfrowej jakości, ale także montaż samodzielnie wykonanych filmów. Oczywiście, jedynym powszechnie dostępnym środowiskiem, w którym możemy filmy montować, udźwiękowiać i dodawać do nich efekty specjalne jest komputer PC.
Wykorzystuję swój komputer nie tylko do opracowywania schematów, projektowania płytek obwodów drukowanych i pisania dla Was artykułów, ale także do słuchania muzyki i oglądania filmów z płyt DVD. Jednak zawsze, tak podczas słuchania w czasie przerwy w pracy ulubionych utworów, jak i oglądając filmy odczuwałem pewien niedosyt, czegoś mi brakowało. Podchodzenie do komputera i klikanie myszką na
Elektronika Praktyczna 8/2001
11
Pilot do WinAmpa
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
przyciski WinAmpa było równie uciążliwe, jak sterowanie z klawiatury odtwarzaczem DVD. Oczywiście, brakowało mi urządzenia, które stało się od dawna nieodłącznym i nieodzownym dodatkiem do magnetowidu, telewizora czy też odtwarzacza płyt kompaktowych: pilota!
Przygotowałem dla Was dwa układy zdalnego sterowania, które mogą współpracować z odtwarzaczami plików MP3, odtwarzaczami DVD i płyt kompaktowych, a także praktycznie z każdym programem zainstalowanym pod systemem Windows. Pierwszy z nich wykorzystuje jako medium transmisji promieniowanie podczerwone, a drugi fale radiowe. Obydwa pil o ty wymagają identycznego wsparcia programowego i mogą być używane oddzielnie lub naprzemiennie. Układy współpracują z portem szeregowym RS232 i mogą być zasilane zarówno z zasilacza sieciowego, jak i bezpośrednio z komputera. Napięcie zasilające +5VDC może być pobierane z dwóch źródeł: ze złącza klawiatury lub z gamę portu, czyli gniazda joysticka.
Pierwszy z układów (przedstawiamy go w tym artykule), pracujący z wykorzystaniem transmisji w podczerwieni, jest w zasadzie wyłącznie odbiornikiem transmisji danych realizowanej zgodnie ze standardem RC5 lub SONY. Wybrałem te dwa rodzaje transmisji ze względu na ich znaczną popularność na terenie Polski. Zadaniem układu jest odebranie transmisji nadawanej w jednym z wymienionych standardów i przekazanie danych do portu RS232 komputera. Wszystkie pozostałe funkcje realizowane będą programowo, za pomocą wyspecjalizowanego oprogramowania, dostępnego jako freeware w Internecie.
Bardzo ważną cechą proponowanego układu jest możliwość współpracy z pilotami produkcji dalekowschodniej, pracującymi zgodnie ze standardem SONY. Standard RC5 jest wprawdzie bardzo popularny na terenie Europy, ale w Polsce sprzęt produkcji firm japońskich jest w zdecydowanej przewadze i dominuje nad sprzętem produkowanym przez Philip-sa i inne firmy europejskie.
Po namyśle zrezygnowałem z projektowania i wykonywania nadajnika - pilota przeznaczonego do współpracy z proponowanym układem. Decyzja ta została podjęta z dwóch powodów. Po pierwsze, wykonanie pilota spełniającego choćby minimalne wymagania estetyczne i mogącego konkurować pod tym względem z urządzeniami fabrycznymi jest w warunkach amatorskich absolutnie nierealne. Już samo wykonanie klawiatury i jej opisu wymagałoby tak ogromnego nakładu pracy, że amatorska budowa pilota nie miałaby większego sensu ekonomicznego. Piloty produkcji fabrycznej są obecnie relatywnie tanie i oferowane w ogromnej liczbie odmian, różniących się wyglądem zewnętrznym. Z pewnością każdy będzie w stanie kupić sobie pilota, nie tylko realizującego podstawowe funkcje, ale odpowiadającego też określonym wymaganiom estetycznym. Ponadto, w wielu domach znajdują się piloty pochodzące z uszkodzonego i wycofanego z eksploatacji sprzętu, które możemy wykorzystać do sterowania funkcjami komputera. Ważne jest tylko jedno: pilot taki musi pracować w standardzie RC5 lub SONY.
Drugim powodem rezygnacji z projektowania nowego pilota był fakt, że już dwa takie urządzenia znajdują się w handlowej ofercie kitów AVT. Jednym jest uniwersalny "Mega" pilot RC5, za pomocą którego możemy sterować aż 32 urządzeniami, wysyłając do nich do 64 komend. Jest to kit AVT-849. Mamy także do dyspozycji kit AVT-2427, małego pilota wysyłającego do 16 poleceń pod adres 0, czyli do odbiornika telewizyjnego. Ten pilot także nadaje się do sterowania naszym układem, oczywiście pod warunkiem, że w tym samym pomieszczeniu co komputer nie został umieszczony telewizor produkcji europejskiej.
Tab. 1. Adresy poszczególnych urządzeń sterowanych kodem RC5.
Adres Urządzenie
00 Odbiornik telewizyjny 1
01 Odbiornik telewizyjny 2
02 Teletekst
05 Magnetowid 1
06 Magnetowid 2
16 Przedwzmacniacz audio 1
17 Radioodbiornik
18 Magnetofon
19 Przedwzmacniacz audio 2
20 Odtwarzacz CD
22 Tuner satelitarny
Opis działania układu
Schemat elektryczny układu sterowania komputerem za pomocą pilota od sprzętu RTV pokazano na rys. 1. "Sercem" układu jest popularny i tani procesor typu AT89C2051. Jego zadaniem jest identyfikacja danych odbieranych przez układ TFMS5360, jej dekodowanie, a następnie przekazywanie otrzymanych danych, czyli numerów komend do portu RS232 komputera. Za zapewnienie łączności pomiędzy naszym układem a komputerem odpowiada układ MAX232, którego zadaniem jest dopasowanie poziomów napięć TTL do standardu RS232.
Bardzo ważne w układzie są jumpery JPl, JP2 i JP3. Za pomocą jumperów JPl ustalamy adres, pod który będzie wysyłał komendy aktualnie używany pilot. W przypadku pilotów pracujących w kodzie RC5 ich najczęściej stosowane adresy podano w tab. 1.
Za pomocą jumpera JP2 ustalamy rodzaj kodu, z jakim ma współpracować nasz układ. Zwarcie tego jumpera powoduje przejście układu do pracy z kodem SONY, a pozostawienie tego jumpera rozwartego umożliwi pracę w standardzie RC5. Wybór standardu dokonywany jest w chwilę po starcie programu obsługującego procesor i po ustaleniu, jaki adres został ustawiony za pomocą jumperów JPl, jak to pokazano na poniższym listingu.
Address_set = 0
Set P3.7
If P3.7 = 1 Then
Address_set.0 = 1 Endlf Set P3.5 If P3.5 = 1 Then
12
Elektronika Praktyczna 8/2001
Pilot do WinAmpa
Address_set.1 = 1 Endlf Set P3 .4 If P3.4 = 1 Then
Address_set.2 = 1 Endlf Set P3 .3 If P3.3 = 1 Then
Address_set.3 = 1 Endlf Set P3 .2 If P3.2 = 1 Then
Address_set.4 = 1 Endlf Set P1.6 If P1.6 = 0 Then
Sony 'podprogram detekcji
1 kodu SONY Else
Rc5 'podprogram obsługi
1 kodu RC5 End If
Rolę, jaką pełni jumper JP3 omówimy za chwilę, podczas analizowania fragmentów podprogra-mów, których zadaniem jest badanie odebranych danych. W pierwszej kolejności zajmijmy się prostszą, wspartą przez odpowiednie polecenia języka MCS BASIC, analizą kodu RC5:
Sub Rc5 'analizowanie
odebranego kodu RC5
On IntO Receiverc5 'w przypadku wystąpienia 'przerwania INTO skok do 'podprogramu RECEIVERC5
Do-
If New = 1 Then 1 jeżeli odebrana została 1transmisj a zawierająca 'kod RC5, to:
'W tym momencie przyszła 'pora na wyjaśnienie roli, 'jaką pełni w układzie 'jumper JP3. Warunkiem 'poprawnej pracy układu jest 'ustawienie za pomocą 'jumperów JP1 adresu, pod 'jaki aktualnie używany 'pilot będzie wysyłał 'polecenia. Jeżeli j ednak 'tego adresu nie znamy, to 'zwieramy jumper JP3:
Set Pl.6
'sprawdź stan jumpera JP3
If P1.6 = 0 Then
'jeżeli jumper zwarty, to: Print "Adres= "; Subaddress 'wyślij do komputera 'informację o odebranym 'adresie
Else
'w przeciwnym wypadku
'(tj. podczas normalnej
'pracy układu): If Address_set = Subaddress Then 'jeżeli odebrany adres 'zgadza się z adresem 'ustawionym za pomocą 'jumperów JP1, to: Print Command 'wyślij do komputera numer 'aktualnie odebranej komendy End If
End If
New = 0
'wskaźnik odebrania 'transmisji RC5 ustawiamy 'na 0
Reset Led 'włącz diodę LED
Waitms 10 0
Set Led
'wyłącz diodę LED End If Loop
Receiverc5:
Getrc5(subaddress, Command )
New = 1
Return
End Sub
Wielką zaletą proponowanego układu jest możliwość odbierania i dekodowania sygnałów nadawanych w podczerwieni zgodnie ze standardem SONY. O ile jednak, dzięki wyspecjalizowanym poleceniom języka MCS BASIC, w przypadku kodu RC5 sprawa była banalnie prosta, to program dekodowania kodu SONY został napisany "na piechotę" i tym samym jest nieco bardziej skomplikowany od procedur analizy kodu RC5.
Procedura analizy kodu Sony została napisana przez pana Zol-tana Kantora z Węgier i za zgodą Autora dołączyłem ją do programu sterującego odbiornikiem. Ten fragment programu został pokazany na poniższym listingu, bez jakichkolwiek zmian.
Sub Sony
'(c)1999, By Kantor Zoltan
' kantoriimail .matav.hu
' kantoriif reemail. c3 . hu
'kantor@tar.hu
Config TimerO = Timer, Gate =
Internal, Modę = 2
ThO = 0
Set Tcon.O
Set Tcon.2
On TimerO Timer_O_int
On IntO IntO_int
Enable Interrupts
Enable TimerO
Enable IntO
Start TimerO
New_ir_command = 0
Cursor Off
Ide:
If New_ir_command = 0 Then
Goto Ide Endif
Infra_count_old = 0 Segwl = Inf ra_command Cis
Temp2 = Segwl Shift Segwl, Right, 2 Segb2 = High(segwl) Subaddress2 = Segb2 Set P1.6 If Pl.6 = 0 Then
Print "Adres = "; Segb2
Reset Led
Waitms 100
Set Led End If
Temp = Temp2 / 100 Temp = Temp * 100 Segb2 = Temp2 - Temp Incr Segb2 If Pl.6 = 1 Then
If Subaddress2 = Address_set Then Print Segb2 Reset Led Waitms 100 Set Led
End If End If
Goto Ide Timer_0_int: If Infra_count < 150 Then
Incr Infra_count
New_ir_command = 0 Else
New_i r_command = 0
If Infra_count_old o 0 Then New_i r_command = 1
End If End If
Timer_0_int_end: Return
IntO int:
Elektronika Praktyczna 8/2001
13
Pilot do WinAmpa
If Infra_count = 150 Then
Infra_count = 0
New_i r_command = 0
Infra_count_old = 0
Infra_command = 0
N = 0 End If
Segbl = Infra_ODUnt - Infra_ODUnt_old If Segbl > 5 Then
Set Infra_command.15 Else
Reset Infra_command.15 Endif
Infra_count_old = Infra_count Shift Infra_command/ Right Incr N
IntO_int_end: Return End Sub
Mam nadzieję, że pokazane fragmenty programu sterującego pracą odbiornika przybliżą Warn jego działanie.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na powierzchni płytki obwodu drukowanego. Płytka została wykonana na laminacie dwustronnym i dokładnie zwymia-rowana do umieszczenia w obudowie typu Z-24. Montaż układu wykonujemy typowo, przy czym wlutowanie w płytkę odbiornika podczerwieni i diody LED odkładamy na sam koniec pracy. Cały układ odbiornika musi być umieszczony wewnątrz obudowy, z wyjątkiem tych właśnie dwóch elementów. Sposób ich zamocowania będzie zależał od sposobu wykończenia obudowy. W układzie prototypowym do wierzchniej strony obudowy została przyklejona plastykowa, wykonana z przezroczystego, zabarwionego na czerwono tworzywa nakładka, pod którą umieściłem odbiornik TFMS5360 i diodę LED. Patrząc na zdjęcia można chyba przyznać, że całość wygląda dość efektownie. Pozostaje jednak problem, skąd wziąć taką nakładkę. Zainteresowanym mogę w największej tajemnicy zdradzić, że jest to fragment korka od jakiegoś płynu do kąpieli.
Przed umieszczeniem w obudowie musimy do układu dołączyć dwa przewody: jeden trójży-łowy łączący odbiornik z portem RS232 komputera i drugi doprowadzający do układu zasilanie. Z pierwszym przewodem nie bę-
< vcc i----------
15 NC 15
7 A2 7
14 B2 14
6 AY 6
13 BY 13
5 GND 5
12 GND 12
4 GND 4
11 BX 11
3 AX 3
10 B1 10
2 A1 2
9 VCC 9
1 VCC 1
DB15M
Rys. 3. Sposób pobierania zasilania ze złącza joysticka.
DB15F
dziemy mieli najmniejszego problemu: musimy jedynie wyposażyć go we wtyk DB9F (taki sam jak wtyk myszki). Natomiast przed wykonaniem drugiego przewodu musimy podjąć decyzję o sposobie zasilania układu odbiornika. Potrzebne mu napięcie +5VDC możemy dostarczyć z dowolnego zasilacza sieciowego, najlepiej typu "wtyczkowego". Jest to jednak rozwiązanie niezbyt "eleganckie" i osobiście polecałbym wykorzystać do zasilania układu komputer.
Istnieją co najmniej dwa miejsca, z których bez najmniejszych problemów możemy uszczknąć trochę prądu potrzebnego naszemu układowi. Jednym z nich jest złącze klawiatury, a drugim gniazdo joysticka.
Polecałbym wykorzystanie gniazda joysticka, i to z kilku powodów. Po pierwsze, opierając się na opinii graczy komputerowych mogę stwierdzić, że joystick stał się ostatnio urządzeniem "niemodnym" wśród "rasowych" graczy i że używany jest bardzo rzadko. Po drugie, pobieranie napięcia zasilającego z gniazda gamę portu jest najmniej kłopotliwe i nie wymaga stosowania "przejściówek", z których trzeba wyprowadzić potrzebne napięcie, tak jak to miałoby miejsce w przypadku korzystania z gniazda klawiatury. Wystarczy tylko dołączyć do układu odbiornika dwużyłowy kabel i do-lutować do niego wtyk DB15M, zgodnie z rys. 3. Trzecim argumentem przemawiającym za wykorzystaniem gamę portu jest to, że wiele nowoczesnych płyt głównych posiada już wbudowaną kartę dźwiękową i gamę port, a tym
samym i gniazdo joysticka. Niejednokrotnie jednak jakość wbudowanej w płytę główną karty dźwiękowej jest dość marna i użytkownicy lubiący posłuchać dobrej muzyki lub wspaniałych efektów akustycznych w nowoczesnych grach instalują dodatkową kartę, najczęściej Sound Blastera. W wyniku takiej rozbudowy sprzętu karta dźwiękowa wbudowana w płytę zostaje wyłączona, ale pozostaje jeden wolny port joysticka z potrzebnym nam napięciem zasilającym.
Zbigniew Raabe, AVT zbigniew.raabe@ep.com.pl
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/sierpien01.htm oraz na płycie CD-EP08/2001B w katalogu PCB.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: lkii R2: 220O R3: 10kO Kondensatory
CL C2: 100|iF/10V
C3, C4, C5, C6, C7: 4,7^F/10V
C8, C9: 27pF
CIO: lOOnF
Półprzewodniki
Dl: dioda LED
IC: TFMS5360
IC2: AT89C2051
IC3: MAX232
Różne
CON1: ARK2 (3,5mm)
CON2: 3xgoldpin
JP1: 5x2 goldpin + 5jumperów
Ql: rezonator kwarcowy
ll,059MHz
14
Elektronika Praktyczna 8/2001
AUTOMATYKA
Powszechnie stosowane są pojedyncze lub wielokrotne moduły separacyjne (tzw. karty przekaźnikowe) z wykorzystaniem przekaźników standardowych. Firma Finder posiada w swym programie między innymi także moduły pojedyncze - seria 49 (lub w nowszej wersji - seria 48), zbudowane w oparciu o powszechnie znane i niezawodne przekaźniki serii 40. Te rozwiązania mają jednak istotną wadę - dużą szerokość, a w następstwie duże wymiary.
Nowy, "wyszczuplony" moduł przekaźnikowy firmy Finder - serii 38 - został wymuszony światowym trendem do redukcji gabarytów aparatów elektrycznych.
Nowy moduł 3 8 składa się z przekaźnika serii 34 oraz gniazda serii 93. Pokazany na fot. 1 moduł jest bardzo wąski, ma tylko 6,2mm (rys. 2)! Oznacza to 2,5-krotne zmniejszenie szerokości pakietu separacyjnego. Ośmiowyjściowy moduł
W artykule prezentujemy miniaturowe przekaźniki elektromagnetyczne, których szczególną cechą jest
niewielka grubość obudowy.
Separacyjne moduły przekaźnikowe znajdują często
zastosowanie jako elementy izolujące galwanicznie wyjścia
mikrosterowników PLC. Dlatego są budowane jako pakiety
kart o wielokrotności osiem. Tak więc zmniejszenie
szerokości pojedynczego modułu daje istotną redukcję
rozmiarów całego podzespołu.
będzie miał szerokość 49,6mm zamiast 124mm jak ze starszymi modułami.
Ze względu na odstęp wynoszący zaledwie 1,2mm miedzy sąsiednimi przekaźnikami, powstają z punktu widzenia użytkownika dwa problemy:
- utrudnione wyjmowanie i wkładanie przekaźników,
- wykonanie mostków między modułami, może być np. kłopotliwe doprowadzenie zera do cewek przekaźników.
Wyjmowanie i wkładanie przekaźnika firma Finder rozwiązała za pomocą specjalnego wyrzutnika, powodującego po naciśnięciu dźwigni (widocznej na fot. 3) wypchnięcie przekaźnika z gniazda.
Interesującym rozwiązaniem konstrukcyjnym serii 38 jest mostkowanie modułów. Montażysta może zastosować specjalny łącznik 20-zaciskowy (fot. 4), który skrócony na właściwą długość może zostać wpięty w gniazdo, w specjalnie do tego celu skonstruowane kontakty. Łącznik bardzo ułatwia montaż, zwiększa niezawodność układu sterującego oraz pozwala zaoszczędzić wiele cennego czasu.
Każde gniazdo prezentowanej serii jest wyposażone w niewymienialny moduł sygnalizacyjno-przeciwza-kłóceniowy. Do sygnalizacji zgodnie ze standardami światowymi (kolor zielony - system pracuje zgodnie z wymaganiami, kolor czerwony oznacza stan awaryjny) użyta jest zielona dioda świecąca zapalana napięciem zasilania cewki przekaźnika. Dodatkowo, cewka przekaźnika zbocznikowana jest diodą prostowniczą włączoną zaporowo w stosunku do zasilania, której zadaniem jest zwieranie przepięć powstających w momencie wyłączania przekaźnika, związanych z wyłączaniem prądu
ł-i 1 n
Ś i "Zia i^^^^^
a 2 Ś
1
o
t
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna S/2001
131
AUTOMATYKA
Fot. 3.
płynącego przez indukcyjność cewki. Dla zapobieżenia pomyłce mogącej powstać przy montażu (odwrotnej biegunowości powodującej spalenie diody przeciwzakłóceniowej), zastosowano dodatkową diodę włączoną szeregowo z zasilaniem (rys. 5).
Elementem wykonawczym modułu jest mechanizm przekaźnikowy serii 34. Jego parametry elektryczne określają parametry całego modułu. Styki przekaźników wykonywane są w dwóch wersjach: standardowej (styki wykonane z AgSnO2) oraz pozłacanej (AgSnO2 + 5fim Au). Daje to dwie możliwości zastosowań: przy standardowych stykach moduł przełącza elementy wykonawcze obciążające do 6A (ACl), przy pozłacanych - małe sygnały o wartościach minimalnych 1 do 2mA. Cewki wykonane są na napięcia 12, 24, 48
i 60V napięcia stałego. Dla wersji czułej stosuje się cewkę o małym poborze mocy wynoszącym tylko 0,17W, co daje np. dla 24V prąd załączający 7mA.
O ile moduły separujące firmy Finder tworzące serię 3 8 zasilane napięciem stałym DC znane są już na polskim rynku od niespełna roku, o tyle do nowości należy zaliczyć te same moduły w wykonaniu z zasilaniem uniwersalnym stało-i zmiennoprądowe (AC/DC). W układach takich elementem wykonawczym jest ten sam przekaźnik stało-prądowy serii 34 opisany powyżej. Istota zasilania uniwersalnego tkwi w gnieździe serii 93. Dzięki mostkowi prostowniczemu (rys. 6) jest możliwe zasilanie cewki napięciem przemiennym, a dodatkowo układ zabezpieczony jest przed odwróceniem polaryzacji. Dioda Zenera tłumi przepięcia i ogranicza napięcie po odłączeniu od cewki. Do sygnalizacji obecności napięcia na cewce przekaźnika wykorzystana jest podobnie jak w poprzednim układzie zielona dioda LED.
Moduł separacyjny serii 38, produkowany przez firmę Finder, ze względu na niewielkie rozmiary (szerokość tylko 6,2mm) oraz doskonałe parametry elektryczne jest niezwykle przydatny wszędzie tam, gdzie mamy zarówno małą lub bardzo dużą liczbą sygnałów i równocześnie zależy nam na oszczędności miejsca. Do-
m
Al
i i:
U
Rys. 5.
Fot. 4.
Rys. 6.
datkowa, równie ważna oszczędność wynika z faktu małego poboru mocy, co umożliwia zastosowanie zasilacza
0 mniejszej mocy, to zaś skutkuje mniejszymi rozmiarami urządzenia
1 pozwala ograniczyć koszty.
Korzystna "szczupła" cena pojedynczego modułu i uniwersalne napięcie zasilania AC/DC pozwalają na powszechne i uniwersalne zastosowania w wielu aplikacjach związanych ze sterowaniami układów automatyki przemysłowej. Waldemar Fedorowicz, Astat
Artykuł powstał dzięki pomocy firmy Astat, iel. (0-61) 848-88-71, www.asiai.com .pl.
132
Elektronika Praktyczna S/2001
AUTOMATYKA
Regulator temperatury E52N
omRon
Zaskakująca jest konstrukcja mechaniczna regulatora, składa się on bowiem z dwóch części: podstawki z zaciskami śrubowymi i bocznymi złączami (rys. 1), przystosowanej do montażu na szynie DIN i niewielkiego regulatora zatrzaskiwanego w podstawce (rys. 2). Producent ofe-
ZDALNY PANEL OPEKATOHSKIE5ZN-SDL
Obecność w ofercie firmy Omron prezentowanego
w artykule urządzenia fest oczywista: modułowe regulatory
temperatury to jeden z pierwszych obszarów automatyki
zaanektowany przez firmę Omron. Dzięki zastosowaniu
zaawansowanej elektroniki regulator oznaczony symbolem E5ZN
pomimo niewielkich wymiarów doskonale nadaje się do
stosowania także w dużych systemach regulacyjnych, nie
tracąc przy tym zalet urządzenia niemal "domowego".
HEGULATOW E5ZN
ZASILACZ 24VDC
Boczne ztącza .krawędziowe*
ruje dwa typy podstawek, które można ze sobą łączyć na szynie: Master i Slave. Dzięki temu rozwiązaniu wykonanie zestawu regulacyjnego o maksymalnej liczbie 32 kanałów pomiarowych z niezależnymi wyjściami jest bardzo proste, ponieważ wystarczy zestawienie na jednej szynie DIN odpowiedniej liczby modułów E5ZN ulokowanych w podstawkach, z których jedna (tylko!) musi być typu Master. Jej zadaniem jest dostarczenie zasilania do wszystkich modułów regulacyjnych oraz zapewnienie im dostępu do wspólnej magistrali komunikacyjnej RS485 (protokół CompoWay/F).
Regulatory E5ZN są zbudowane z dwóch niezależnie programowanych bloków (kanałów - rys. 3) wyposażonych w jednakowy zestaw funkcji m.in. podwójne wejście analogowe, z których jedno służy do dołączenia czujnika temperatury, drugie natomiast można wykorzystać do dołączenia cewki transformatora prądowego. Za jego pomocą jest sprawdzana poprawność pracy obciążenia sterowanego przez sterownik. Charakterystyka przejściowa i czułość obwodów czujnikowych jest programowana, dzięki czemu regulator może współpracować z czujnikami termozłączowymi typów: K, J, T, E, L, U, N, R, S, B, termistorami platynowymi PtlOO i JPtlOO oraz bezstykowym czujnikiem temperatury ESlA. W przypadku konieczności zastosowania niestandardowego czujnika temperatury istnieje możliwość dołączenia go do wejścia liniowego o zakresie dopuszczalnych napięć wejściowych 0..50mV. Każdy moduł E5ZN wyposażono w jedno wejście uniwersalne, za pomocą którego można zdalnie zmieniać wartość zadaną na jedną z wcześniej zaprogra-
-4 -Panel
czołowy
Moduł regulatora
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna S/2001
135
AUTOMATYKA
Regulator #1
wejście analogowe (czujnikowe)
Wepcte pomiarowe czujnika prądowego CY
Regulator #2
Wejście analogowe (czujnikowe)
Wejście pomiarowe
czujnika prądowego CT
Port komunikacyjny
Wejścia
uniwersalne
Rys. 3.
mowanych lub - w zależności od konfiguracji wejścia - zatrzymywać i uruchamiać regulator.
Ze względu na niewielkie wymiary regulatorów w ich wnętrzu nie zintegrowano elementów bezpośrednio sterujących obwodami mocy (np. przekaźników). Regulatory wyposażono w separowane galwanicznie wyjścia tranzystorowe NPN lub PNP, dostępne są także wersje z wyjściami napięciowymi (12V/21mA). Także na separowanych galwanicznie wyjściach uniwersalnych można wybrać ich polaryzację, przy czym kolektory lub emitery tranzystorów wyjściowych są ze sobą wewnętrznie połączone. Wyjścia uniwersalne są najczęściej wykorzystywane do sygnalizowania stanów alarmowych, których znaczenie można oczywiście zaprogramować. Producent zapowiada wdrożenie do produkcji sterowników wyposażonych w wyjścia prądowe 4..20mA.
Wyposażenie sygnalizacyjno-re-gulacyjne regulatorów E5ZN produ-
136
Elektronika Praktyczna S/2001
AUTOMATYKA
Rys. 4.
cent ograniczył do minimum, w jego skład wchodzą: dwa nastawniki obrotowe i 7 diod LED. Między innymi z tego powodu programowanie i monitorowanie stanu regulatorów trzeba wykonać "z zewnątrz", co można zrealizować na dwa sposoby:
- przez dołączenie ich do komputera (przez konwerter RS232/RS485) z uruchomionym odpowiednim oprogramowaniem,
- wykorzystując moduł E5ZN-SDL, który jest w pełni funkcjonalnym panelem operatorskim, dołączonym
do zespołu sterowników za pomocą magistrali RS485 (rys. 4).
Dzięki zastosowaniu w prezentowanych regulatorach mikroprocesorowej jednostki centralnej istnieje możliwość definiowania i modyfikowania wszystkich istotnych nastaw procesu regulacji (offset, histerezy alarmów, zmiana współczynnika przetwarzania liniowego, szybkość wzrostu lub zmniejszania się temperatury), jest możliwe także określenie trybu regulacji: PID lub ON/ OFF. Regulator wyposażono w funkcję autodostrajania, dzięki czemu
parametry procesu regulacji są optymalnie dobierane przez regulator do zmieniających się warunków pracy.
Regulatory E5ZN wyposażono także w kilka rzadko spotykanych funkcji, które ułatwiają wykorzystywanie ich w rozbudowanych systemach sterujących zawierających wiele połączonych ze sobą regulatorów. Pierwszą z nich jest możliwość odczytania przez jednostkę nadrzędną (poprzez interfejs RS485) aktualnej wartości temperatury regulowanego obiektu, jednocześnie we wszystkich sterownikach (funkcja PV Hołd). Drugą interesującą funkcją jest możliwość zastąpienia lokalnego czujnika temperatury dołączonego do wejścia analogowego zdalnym czujnikiem wyposażonym w interfejs RS485. Tomasz Paszkiewicz, AVT
Prezentowane w artykule urządzenia dostarczyła firma Omion, iel. (0-22) 645-78-60, www.omron.com.pl.
Elektronika Praktyczna S/2001
137
AUTOMATYKA
UOGOf
Rozwiązanie problemu przydziału czasu w komunikacji przemysłowej, część 1
Sieć ControlNet powstała w połowie lat 90. jako odpowiedź Rockwell Automation na zapotrzebowanie przemysłu w zakresie efektywnej wymiany informacji na poziomie sterowania. Oczekiwania powstałe w ciągu kilku..kilkunastu lat wykorzystywania połączeń na tym poziomie były dość jasne: zapewnić możliwość ścisłego określania czasu transmisji, przy jednoczesnym zachowaniu powtarzalności. Naturalne było również utrzymanie charakteru komunikacji, czyli współrzędnej pracy sterowników, stacji operatorskich i komputerów.
W pierwotnej wersji, oznaczonej jako 1.0, ControlNet był siecią umożliwiającą wymianę informacji pomiędzy sterownikami PLC, z określeniem w jakim czasie miały być przesłane dane. Nad całością czuwał procesor nr 1 (ang. ControlNet Keeper), co powodowało uzależnienie pracy sieci od jego obecności. W kolejnej wersji (1.25) wprowadzono wiele dodatkowych urządzeń, w tym panele operatorskie i moduły I/O pozwalające na rozproszenie także akwizycji danych i sterowania. Ciągle jednak całość konfiguracji przechowywana była w procesorze nr 1.
Rok 1998 przyniósł ostateczną wersję ControlNetu, oznaczoną jako 1.5. Dokonano w nim wielu zmian,
zarówno strukturalnych i jak i programowych, doprowadzając do uzyskania w pełni satysfakcjonującej sieci, pracującej na dwóch, najczęściej spotykanych poziomach: sterowania i urządzeń.
Topologia, medium transmisyjne
Jednym z kluczowych elementów decydujących o wyborze połączenia jest topologia sieci, a właściwie możliwość jej dostosowania do warunków panujących w zakładzie. Z jednej strony sprowadza się to do ustalenia tras kablowych, z drugiej zaś do wyboru medium, odpornego na zakłócenia i środowisko. Blokowy schemat połączenia pokazano na rys. 1. Wśród elementów wyróżniono: N - węzeł (rozumiany jako sterownik lub inne urządzenie sieciowe), T -Tap, złącze typu T, łączące węzeł z siecią oraz segment stanowiący pewną całość, zakończoną terminatorami i ograniczoną długością połączenia (maks. 1000 m) oraz liczbą węzłów (maks. 48). W przypadku większych odległości lub większej liczby węzłów (ControlNet pozwala na obsługę do 99 urządzeń), konieczne jest stosowanie modułów re-peaterów (oznaczonych R na rys. 1). W całej sieci dopuszcza się wykorzystanie maksymalnie 5 repeaterów,
llnk
segment
segment
T -
trunk-cabls L - H - J
N N N N N N B
L_
N N N
segment
segment
link
Rys. 1.
W artykule przedstawiono
własności i procedury
konfigurowania sieci
ControlNet. Szczególną uwagę
zwrócono na możliwość
określania czasu
w komunikacji oraz na
rozdzielania danych na
krytyczne i niekrytyczne
czasowo. Zagadnienia te
zilustrowano praktycznymi
przy kła da mi.
co pozwala na pracę przy odległościach do 6 km lub na zbudowanie połączeń gwiaździstych lub drzewiastych.
Na rys. 1, z uwagi na przejrzystość, pokazano jedynie układ magistralowy. Ostatnim elementem (choć nie mniej istotnym) jest bridge (oznaczony B), którego zadaniem jest połączenie dwóch niezależnych sieci. W większości aplikacji jest to realizowane za pomocą sterownika Con-trolLogix Gateway, wyposażonego w dwa moduły ControlNet Bridge.
W przypadkach szczególnie zagrożonych zakłóceniami lub uszkodzeniami łącza, istnieje możliwość duplikacji medium, przez zastosowanie podwójnego okablowania, prowadzonego dla bezpieczeństwa różnymi trasami. Na rys. 2 pokazano praktyczną realizację redundancji w przypadku sieci dwusegmentowej.
Podczas realizacji typowego połączenia ControlNet, jako medium, jest stosowany kabel koncentryczny o impedancji 75Q, charakteryzujący się bardzo dobrymi własnościami przesyłu danych i tłumienia zakłóceń. Zastosowanie takiego nośnika pozwala osiągnąć szybkość transferu bitowego na poziomie 5Mbd, co w połączeniu z wskazanymi dalej własnościami zapewni wysoką efek-
138
Elektronika Praktyczna 8/2001
AUTOMATYKA
trunk cable A =
terminator
Rys. 2.
tywność połączenia. Co jednak, gdy poziom zakłóceń jest bardzo duży lub odległość znacznie przekracza 6km? W takich sytuacjach konieczna jest zmiana nośnika miedzianego na światłowód, co w przypadku Cont-rolNetu oznacza zastosowanie repea-tera dostosowanego do medium, jak pokazano na rys. 3.
Podział danych, konfiguracja sieci
Po zaplanowaniu topologii sieci, w kolejnym kroku pracy projektanta następuje określenie kierunków przepływu i wielkości wymienianej informacji. W przypadku tradycyjnych systemów sieciowych, takie zadanie sprowadza zazwyczaj się do wkomponowania odpowiednich poleceń komunikacyjnych do programów sterowników lub zdefiniowania obszarów wymiany dla stacji operatorskich. Taka procedura nie gwarantuje jednak optymalnego rozwiązania problemu komunikacji, z uwagi przede wszystkim na trzy fakty.
- Niemożność określenia precyzyjnie czasu dostępu do sieci dla istotnych urządzeń.
- Niemożność oddzielenia ruchu sieciowego, generowanego przez dru-
gorzędne węzły od transmisji krytycznej dla pracy aplikacji. - Niemożność (w większości przypadków) zapewnienia jednoczesnego przekazywania informacji do wielu odbiorców.
Powyższe problemy próbowali rozwiązać twórcy systemu Control-Net. Głównym ich osiągnięciem stało się umożliwienie użytkownikowi rozdzielenie danych na informacje czasowo-krytyczne i czasowo-niekry-tyczne.
Transfer danych krytycznych (nazywany Scheduled Data Transfer -SDT) jest realizowany w stałych, programowanych przez projektanta okresach. Optymalizacja minimalnego, dopuszczalnego przez sieć czasu (nazywanego Network Update Time -NUT) jest realizowana po zdefiniowaniu wszystkich krytycznych danych (a więc po określeniu ich ilości) oraz po podaniu jak często mają być przesyłane (parametr Reąuest Packet Interval - RPI). Po jej zakończeniu użytkownik jest informowany o przydzielonym NUT, oraz o możliwych do przyjęcia czasach transferu poszczególnych informacji, określanych jako Actual Packet Interval -API. Jeśli takie parametry są akcep-
1786-RPA 1786-FłPFS 1786-RPA 1786-RPFS
CH1 CH2 CH1 CH2
V I V r\ i
segment 1 I I I 'U--...... i ; i
Rys. 3.
terminator
towalne, kolejno następuje przesłanie całości ustawień do wszystkich zainteresowanych węzłów, dzięki czemu każde urządzenie uczestniczące w SDT wie, kiedy ma rozpocząć nadawanie informacji. Tą drogą przekazywane są dane dotyczące:
- Stanu dyskretnych wejść i wyjść znajdujące się w modułach I/O wyposażonych w adapter Control-Net.
- Stanu analogowych wejść i wyjść, istotnych z punktu widzenia aplikacji, a znajdujących się w modułach I/O wyposażonych w adapter ControlNet.
- Zasobów procesorów sterowników PLC, pracujących w sieci (komunikacja peer-to-peer).
Dzięki przydziałowi do SDT, transfer powyższych danych odbywa się w sposób deterministyczny (ponieważ określony jest API) i powtarzalny, co wynika z okresowości NUT. Oczywiście nie wszystkie dane muszą być przesyłane z okresem API równym NUT. W przypadku danych wolniej zmienianych (ale wciąż istotnych) projektant ma możliwość ustawienia żądanego czasu RPI na wartość równą 2n*NUT, gdzie n jest wartością całkowitą, większą od zera. Takie rozdzielenie zawsze pozwala na zmniejszenie wynikowego czasu NUT, a sposób wyliczenia czasu ułatwia praktyczną implementację algorytmów sterowania dostępem do łącza.
Rafał Tutaj
Elmark Automatyka Sp. z o.o.
Dział Rockwell Automation
rt@elmark.com.pl
140
Elektronika Praktyczna 8/2001
MINIPROJEKTY
Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Miniprojekty" jest łatwość ich praktyczne] realizacji, Zmontowanie układu nie zabiera zwykle więcej niż dwa, trzy kwadranse, a z jego uruchomieniem można poradzić sobie w ciągu kilkunastu minut, "Miniprojekty" mogą być układami stosunkowo skomplikowanymi funkcjonainie, iecz prostymi w montażu i uruchamianiu, gdyż ich złożoność i inteiigencja jest zawarta w układach scaionych, Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce są wykonywane i badane w iaboratorium AVT, Większość z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria '"Miniprojekty" o numeracji zaczynającej się od 1000,
Wykrywacz wyładowań atmosferycznych
Chciałbym
zaproponować budowę
układu o wybitnie
eksp erym en tal nym
charakterze.
Zaprojektował go pan
Charles Wenzel,
a schemat został
op ubliko wa ny
w Internecie -
h ttp ://www. tech lib. com /
electronicsi
ligh tnin g. h tml.
Zadaniem układu jest
wczesne wykrywanie
burz, zwykle związanych
z gwałtownymi
wyła do wa ni om i
elektrycznymi.
Wyładowania atmosferyczne (w istocie elektryczne) powodują emisję fal elektromagnetycznych w bardzo szerokim paśmie częstotliwości, z maksimum mocy około 300kHz. To właśnie te fale elektromagnetyczne powodują trzaski, słyszalne w odbiornikach radiowych pracujących na falach długich i średnich.
Proponowany układ, który nie jest niczym innym jak maksymalnie uproszczonym odbiornikiem radiowym, może służyć do ciekawych eksperymentów zawiązanych z przewidywaniem pogody. Pozwala wykryć nadciągającą burzę na długo przed tym, zanim towarzyszące jej wyładowania elektryczne staną się słyszalne i widzialne. Układ może zatem stanowić interesujące uzupełnienie domowej stacji meteorologicznej. Jest jednym z nielicznych urządzeń elektronicznych opisywanych w naszym piśmie, które zostały wykonane bez stosowania układów scalonych, wyłącznie na najtańszych tranzystorach.
Schemat elektryczny detektora wyładowań atmosferycznych pokazano na rys. 1. Jego stopień wejściowy, zbudowany z wykorzystaniem tranzystora Tl, stanowi naj-
prostszy odbiornik radiowy o bezpośrednim wzmocnieniu. O częstotliwości pracy odbiornika decyduje obwód LC składający się z kondesatora C4 i cewki LI. Wartości tych elementów zostały dobrane tak, że odbiornik został dostrojony do częstotliwości ok. 3 00kHz. Sygnał pobierany z anteny jest wzmacniany przez tranzystor Tl.
Fragment układu z tranzystorami T2 i T3 jest prostym mult i wibratorem mono-stabilnym, wyzwalanym impulsem podawanym poprzez kondensator C2. Czas trwania generowanego impulsu jest zależny od wartości pojemności kondensatora C5,
natomiast czułość układu można regulować potencjometrem montażowym PRl.
Stopień wyjściowy układu jest zrealizowany z wykorzystaniem tranzystora T4. Jako elementy sygnalizacyjne zastosowano diodę LED Dl i przetwornik piezo z wbudowanym generatorem Ql. Licząc się z tym, że być może niektórzy użytkownicy zechcą zastosować elementy wykonawcze pobierające więcej prądu, jako tranzystor T4 zastosowano element o dopuszczalny prądzie kolektora równym 300mA. Wykrywacz powinien być zasilany napięciem stałym o wartości 3..4,5VDC, najlepiej z dwóch lub trzech baterii R6.
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna S/2001
17
MINIPROJEKTY
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1: 22kQ
Rl: 3,9kQ
R2: 47Q
R3: 180kQ
R4: 150kQ
R5: 2,2kQ
R6: 3,3kQ
R7: 560Q
Kondensatory
Cl, C2, C3: lOOnF
C4: 680pF
C5, C6: 100^F/16V
C7: 4,7nF
Półprzewodniki
Dl: dioda LED
D2: 1N4148
Tl, T2: BC548
T3: BC557
T4: BC211
Różne
LI: dławik 330^H
L2: dławik lOmH
Ql: piezo z generatorem
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AVT-1310.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Inter-necie pod adresem: http://www.ep.com.pl/7pdf/sierpien01.htm oraz na płycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej wykonanej na laminacie jednostronnym. Montaż tej malutkiej płyteczki nie wymaga chyba komentarza. Należy natomiast wspomnieć, że po zmontowaniu układ wymaga jedynie prostej regulacji. Będzie ona polegała na ustawieniu za pomocą potencjometru PRl polaryzacji bazy tranzystora T3 tak, aby jej napięcie było bliskie napięciu progu wyzwolenia uniwibratora. Regulacji dokonujemy obserwując diodę LED: najpierw obracając potencjometrem doprowadzamy do jej migotania, a następnie
Rys. 2.
delikatnie pokręcamy PRl tak, aby migotanie ustało. Układ wykrywacza powinien być wyposażony w antenę o długości 50..100cm. Andrzej Gawryluk, AVT
18
Elektronika Praktyczna 8/2001
MINIPROJEKTY
Karta rozszerzenia pamięci z interfejsem I2C
Prezentowany układ
współpracuje
z magistralą PC,
umożliwiając łatwą
budowę i modyfikację
systemów
mikroprocesorowych.
Magistrala PC pozwala
dołączyć do procesora
praktycznie
nieograniczoną liczbę
układów peryferyjnych,
a wykorzystano w niej
tylko dwa
wy pro wadzenia
procesora.
Bolączką projektantów systemów mikroprocesorowych jest zwykle niewystarczający obszar pamięci, jaką mają do dyspozycji. Dotyczy nie tylko pamięci programu, ale także obydwóch rodzajów pamięci danych RAM i EEP-ROM. Więcej, większość powszechnie stosowanych mikroprocesorów w ogóle nie posiada wbudowanej w swoją strukturę nieulotnej pamięci danych, którą w razie konieczności trzeba dołączać z zewnątrz.
Karta rozszerzenia pamięci EEPROM powinna rozwiązać wszelkie problemy związane ze zbyt małą pojemnością nieulotnej pamięci danych procesora. Umożliwia ona zwiększenie obszaru pamięci od lkb do ponad 4Mb,
czyli od 123 do 524233 bajtów. Na karcie możemy umieścić od jednego układu pamięci o pojemności 123 bajtów do 3 układów, każdy o pojemności 65536 bajtów. W tab. 1 zestawiono dostępne rodzaje pamięci produkcji
Tab. 1. Dostępne rodzaje pamięci firmy Atmel.
Typ pamięci Pojemność Organizacja Napięcia pracy
AT24C01 (AT24C01A) 1K 128x8 1,8,2,5,2,7,5,0V
AT24C21 1K 128x8 2,5V
AT24C02 (AT24C02A) 2K 256x8 1,8,2,5,2,7,5,0V
AT34C02 2K 256x8 1,8,2,7,5,0V
AT24C04 (AT24C04A) 4K 512x8 1,8,2,5,2,7,5,0V
AT24C08 (AT24C08A) 8K 1024x8 1,8,2,5,2,7,5,0V
AT24C16 (AT24C16A) 16K 2048x8 1,8,2,5,2,7,5,0V
AT24C32 32K 4096x8 1,8,2,5,2,7,5,0V
AT24C64 64K 8192x8 1,8,2,5,2,7,5,0V
AT24C128 (AT24C12A) 128K 16384x8 1 8,2,7,5,0V
AT24C256 (AT24C256A) 256K 32768x8 1,8,2,7,5,0V
AT24C512 512K 65536x8 1,8,2,7,5,0V
firmy ATMEL. Oczywiście, nic nie stoi na przeszkodzie w stosowaniu szeregowych pamięci I2C innych firm.
Możliwość podzielenia pamięci EEPROM, jaką dysponuje system mikroprocesorowy, na osiem niezależnych bloków ma jeszcze jedną zaletę: umożliwia łatwą wymianę jednego lub kilku bloków i dostosowanie systemu do pełnienie różnych funkcji.
Schemat karty pamięci PC pokazano na rys. 1. Zapoz-
Tab. 2. Przypisane sprzętowo adresy zapisu i odczytu pamięci.
A2 A1 AO Adres do zapisu Adres do odczytu
0 0 0 160 161
0 0 1 162 163
0 1 0 164 165
0 1 1 166 167
1 0 0 168 169
1 0 1 170 171
1 1 0 172 173
1 1 1 174 175
18
Elektronika Praktyczna S/2001
MINIPROJEKTY
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1..R24: lkQ Kondensatory
Cl: 100^F/10V C2: lOOnF Półprzewodniki
IC1..IC8: AT24C02 lub inne
pamięci szeregowe I2C
Różne
JP1.JP8: 3x2 goldpin +
3 jumpery
JP9.JP16: 2x goldpin +
jumper
CON1: 4 x goldpin
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna wAVT - oznaczenie AVT-1312.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/7pdf/ sierpien01.htm oraz na płycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.
najmy się jeszcze z przedstawionymi poniżej procedurami programowymi stosowanymi do zapisywania i odczytywania danych z pamię-
Declare Sub Write_eep-
rom(adres As Byte, Value
As Byte)
Declare Sub Read_eep-
rom(adres As Byte, Value
As Byte)
Dim Address_wr A Byte,
Address_rd As Byte
Dim Value As Byte,
Address As Byte
address_wr = [adres do zapisu danej pamięci] address_rd = [adres do odczytu danej pamięci]
write_eeprom ( [adres w pamięci], [wartość])
read_eeprom ([adres w pamięci], [wartość])
Sub Write_eeprom(adres As Byte, Value As Byte)
Rys. 1.
I2Cstart
I2Cwbyte Address_wr
I2Cwbyte Address
I2Cwbyte Value
I2Cstop
Waitms 10
End Sub
Sub Read_eeprom(adres As
Byte, Value As Byte)
I2Cstart
I2Cwbyte Address_wr
I2Cwbyte Address
I2Cstart
I2Cwbyte Address_rd
I2Crbyte Value, 9
I2Cstop
End Sub
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej wykonanej na laminacie dwustronnym z metalizacją. Montaż wykonujemy typowo, rozpoczynając od w lutowani a w płytkę 24 identycznych re-
Rys. 2.
zystorów, podstawek pod pamięci i na końcu kondensatorów.
Układ karty pamięci zasilany jest z nadrzędnego systemu mikroprocesorowego poprzez złącze CONl. Jedyną czynnością przed rozpoczęciem eksploatacji karty będzie ustawienie za pomocą
jumperków adresów poszczególnych układów pamięci, zgodnie z tab. 2. Zamieszczone w niej dane dotyczą pamięci typu AT24C02. Przy stosowaniu większych pamięci adresy należy ustawić zgodnie z danymi podanymi przez ich producenta. AG
Elektronika Praktyczna 8/2001
19
MINIPROJEKTY
Wzmacniacz-konwerter do odbioru kablowych programów radiowych
Układ ten umożliwia
odbiór za pomocą
przenośnego
radioodbiornika VHF FM
programów radiowych,
dostępnych jedynie za
p o średni et wem
lokalnych sieci
kablowych. Swoimi
wła ści wo ści ami
i budową przypomina
wzmacniacz antenowy,
zawiera bowiem dwa
zwykłe tranzystory w.cz.
BF199.
Wejście wzmacniacza nie jest jednak połączone z anteną, tylko z siecią kablową, a wyjście zamiast przewodem koncentrycznym jest zakończone strojonym obwodem rezonansowym, działającym jako transformator dopasowujący do ćwierćfalowej antenki nadawczej (schemat na rys. 1). Jeśli obwód ten jest poprawnie zestrojony (za pomocą trymera C8), wzmocniony sygnał kablowy jest nadawany przez pionową antenkę i może być łatwo odbierany przez przenośny radioodbiornik w promieniu do 3 metrów.
Układ taki można zawsze zmontować na prototypowej
Rys. 1.
pytce drukowanej, ale ze względu na obwód w.cz. lepiej będzie użyć płytki pokazanej na rys. 2. Główne połączenia zaprojektowano na niej krótkie, a płaszczyznę uziemiającą możliwie naj-
większą. Kondensator C7, jak widać na fotografii, powinien być połączony bezpośrednio z odczepem cewki Li. Jest to cewka powietrzna o trzech zwojach miedzianego drutu emaliowanego o średnicy
Rys. 2.
Rys. 3.
lmm, nawiniętych na ołówku (średnicy około 8mm).
Podczas montażu połączenie gniazdka koncentrycznego z Kl należy wykonać możliwie najkrótsze, aby zminimalizować indukowanie się na nim sygnałów z zewnątrz i ograniczyć skłonność do oscylacji. Całość powinno się umieścić w ekranowanej obudowie.
Układ można zasilać z baterii 9V albo małego stabilizowanego zasilacza sieciowego. Pobiera on około 2,5mA. EE8/2001 -014061-1
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 100O
R2, Ró: 470D
R3, R7; I OkQ
R4, R8: lkG
R5, R?: 220O
Kondensatory
CL C3, C4, CÓ: lnF
C2, C5: 47 pF
C7: lOOpF
C3: trymer 30pF
Półprzewodniki
Tl, T2: BF199
Różne
LI: 3zwoje ty lmm Cu
w emalii no ty Smm, odczep
po 1 zwoju
Kl: gniazdko współosiowe
do montażu w chassis
ANT1: antena teleskopowa
lub prętowa około 75cm
bateria 9V z zatrzaskiem
i przewodami
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z wydawcą miesięcznika "Elektor Electronics".
20
Elektronika Praktyczna S/2001
MINIPROJEKTY
Nie wymagający strojenia detektor FM
Opisany detektor
k wa dr a t uro wy
wą skop a sm o wego
sygnału FM 465kHz ma
dwie istotne zalety: jest
bardzo prosty i nie
wymaga strojenia.
Rdzeniem układu jest
dobrze znany układ
scalony NE612,
podwójnie
zrównoważony mieszacz
z oscylatorem
w 8-końcówkowej
obudowie DIL.
Sygnał przed doprowadzeniem do wejścia NE612 (schemat na rys. 1) jest buforowany przez Tl. Równocześnie niewielka część sygnału jest kierowana do mieszacza przez kondensator o małej pojemności (C4). Układ działa w ten sposób, że gdy częstotliwość wejściowa jest zgodna z częstotliwością rezonansową równoległego obwodu LC, sygnał na wejściu 7 jest przesunięty o 90 w stosunku do sygnału na wejściu 2. Kąt fazowy przesunięcia wzrasta, gdy częstotliwość wejściowa rośnie, a maleje, gdy częstotliwość ta się obniża. Sygnały z wejść 2 i 7 są przez siebie mnożone, więc średni poziom sygnału wyjściowego jest maksymalny, gdy sygnały te są w fezie, a zerowy, gdy ich fazy są
Rys. 1.
Q0
przeciwne. Jest to istota pracy detektora. W rezultacie sygnał wejściowy o zmiennej częstotliwości generuje sygnał wyjściowy o zmiennej amplitudzie. Zakres pracy detektora jest odwrotnie proporcjonalny do dobroci Q równoległego obwodu rezonansowego.
Opisywany układ działa najlepiej przy sygnale wejściowym o amplitudzie 0,5 do 2V . Jego charakterystyka przejściowa (przetwarzania) jest liniowa w bardzo szerokim przedziale częstotliwości (420..500kHz). Układ nie wy-
Rys. 2.
maga więc strojenia, a wpływ normalnych rozrzutów wartości indukcyjności i pojemności obwodu rezonansowego jest niewielki. Poziom napięcia wyjściowego w zakresie pracy zmienia się o około IV - czułość detekcji wynosi więc około 13mV/kHz. Odpowiada to potrzebom dla najwęższych pasm FM o częstotliwości pośredniej 455kHz.
Napięcie zasilania mieści się w granicach od 4,5 do 8V. Pobór prądu wynosi około 2,5mA. Montaż układu na przedstawionej na rys. 2 płytce drukowanej nie powinien zająć więcej niż pół godziny. G.Baars, EE
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2: 5ÓOkO R3: 47D Kondensatory
Cl: 22nF
C2, C3, CS =10nF
C4: 33pF
CÓ: lOOpF
C7: 82nF
C3: lOOnF
Półprzewodniki
Tl: BC547
IC1: NEÓ12AN
Różne
LI: 820^H
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z wydawcą miesięcznika "Elektor Electronics".
Elektronika Praktyczna S/2001
21
MINIPROJEKTY
Szerokopasmowy generator przebiegu sinusoidalnego
Przedstawiony układ
służy jako cyfrowe
szerokopasmowe źródło
przebiegów
sinusoidalnych. Jego
główną zaletą jest
sposób ich syntezy
w 32 krokach, nie
wymagający filtru
dolnoprzepustowego do
eliminacji nieparzystych
harmonicznych.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: l50kQ
R2: ÓSkO
R3: 27 kO
R4, R5, Ró: lOkO
R7: 2,2kQ
Kondensatory
CL C2, C3: lOOnF
C4: dobroć w zależności od
częstotliwości wyjściowej
(nie mniej niż l|xF)
Półprzewodniki
ICl: 4040B
IC2: 4030
IC3: LM358
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z wydawcą miesięcznika "Elektor Electronics".
Znana metoda syntezy fali sinusoidalnej, sterowanej sygnałem o częstotliwości wejściowej, polega na zastosowaniu dla fali prostokątnej filtru dolnoprzepustowego. Oprócz składowej podstawowej zawiera ona bowiem nieparzyste harmoniczne, po odfiltrowaniu których otrzymuje się czystą sinusoidę o zadanej częstotliwości. Niestety, częstotliwość odcięcia filtru ogranicza użyteczny zakres częstotliwości.
W układzie o schemacie przedstawionym na rys. 1, przez użycie większej liczby poziomów niż tylko wysokiego i niskiego, można obejść się bez filtru dolnoprzepustowego. W generatorze zastosowano 16 następujących po so-
cenia jest użycie potencjometru sy metry z ująć eg o.
Po takiej symetryzacji pomiary wykazały mniej niż 10% zawartości harmonicznych i szumów (THD + N) w paśmie 22kHz i mniej niż 13% w paśmie 500kHz, przy częstotliwości wejściowej 32kHz, a zatem wyjściowej lkHz. Przebieg zmierzonego sygnału wyjściowego pokazano na rys. 2. Kształt sygnału wyjściowego (w tym przypadku sinusoi-da) jest wyznaczony wzajemnymi stosunkami rezystancji R1..R4. Pozostawia to szerokie pole do eksperymentowania. Częstotliwość wejściowa musi być zawsze 32-krotnie wyższa od wymaganej częstotliwości wyjściowej.
Na wyjściu wzmacniacza operacyjnego IC3.A występuje napięcie o wartości równej połowie napięcia zasilania. Jeśli może to sprawiać jakieś kłopoty w układzie sterowanym, należy użyć kondensatora sprzęgającego C4. Im niższa częstotliwość generatora i niższa impedancja obciążenia, tym pojemność tego kondensatora musi być wyższa.
Układ może być zasilany napięciem od 5V do 15V - od wartości tego napięcia zależy amplituda sygnału zegarowego sterującego licznik ICl. Amplitudę sygnału wyjściowego, niezależnie od jego kształtu, ustala się rezystorem R7. Pobór prądu wynosi około 3mA. EE8/2001 -014129-1
O+5V"rf15V
Rys. I.
bie poziomów napięciowych w ciągu 32 próbek. Wyjścia Q0 do Q3 licznika ICl sterują poziomami tego napięcia. Q4 odwraca polaryzację sygnału wyjściowego w drugiej połowie okresu. Nie usuwa to całkowicie harmonicznych nieparzystych, są one jednak silnie tłumione.
Rezystory R1..R4 dostarczają do wzmacniacza operacyjnego 16 poziomów napięcia. Rezystory R5 i R6 utrzymują wejście nieodwracające wzmacniacza na połowie napięcia zasilającego. Zatem wzmacniacz pracuje jako odwracający z rezystorem R7 w pętli sprzężenia zwrotnego. W celu uzyskania optymalnej symetrii godne pole-
Trlgd
J l.MMtY
Rys. 2.
22
Elektronika Praktyczna S/2001
MINIPROJEKTY
Układ zabezpieczający ogniwo Li-lon
Rozładowanie
akumulatorka litowo-
jonowego, poniżej
zalecanego minimalnego
napięcia, w znacznym
stopniu obniża jego
żywotność. Opisany
układ zabezpiecza przed
tym akumulator,
odłączając od niego
obciążenie, gdy napięcie
obniży się do zadanego
progu.
Schemat elektryczny układu zabezpieczającego przedstawiono na rys. 1. Dobierając odpowiednio stosunek Rl do R2 można ustalić napięcie w punkcie A na np. 3V. Gdy napięcie baterii obniży się poniżej minimalnego, napięcie w punkcie A stanie się mniejsze od napięcia w punkcie B. Napięcie to wynosi:
VB = 1,25V + I*R4 = 1,37V, gdzie:
I = (V ln-l,25V)/(R3+R4) = 800nA, (V . = napięcie minimalne).
Wtedy na wyjściu wzmacniacza operacyjnego LT1495
Rys. 1.
wystąpi napięcie wysokie, włączając tranzystor Tl (p-kanałowy MOSFET) i odłączając w ten sposób obciążenie od baterii.
Napięcie baterii po odłączeniu obciążenia wzrasta nieco, przez dodanie rezystora R5 wprowadzono więc pewną histerezę układu, zapobiegając oscylacjom wokół punktu przełączania. Przy zastosowanej rezystancji R5 histereza wynosi 92mV. Połączenie może zostać przywrócone, gdy napięcie baterii przekroczy 3,092V. Napięcie histerezy zwiększa się ze wzrostem rezystancji R5, a zmniejsza się z jej zmniejszeniem. Wymagana wielkość tego napięcia zależy od impedancji wewnętrznej baterii i od natężenia prądu obciążenia.
Ustalone przez dzielnik Rl, R2 napięcie przełączania jest w opisanym układzie krytyczne. Jeśli jest ono zbyt wysokie, użyteczna pojemność baterii nie będzie w pełni wykorzystywana. Jeżeli natomiast jest ono za niskie, bateria będzie zbytnio rozładowywana z wszystkimi tego groźnymi konsekwencjami. Przy wartościach pokazanych na schemacie, z uwzględnieniem tolerancji elementów, napięcie przełączania mieści
się między 2,988V a 3,O12V. Bardziej praktycznym rozwiązaniem będzie niewielkie zmniejszenie wartości rezystancji Rl i R2 i wstawienie szeregowo między te rezystory wieloobrotowego potencjometru. Regulacja napięcia przełączania będzie wtedy dokładniejsza, a jako Rl i R2 mogą zostać użyte zwykłe rezystory 1%. Przed rozpoczęciem użytkowania układu zalecane jest dokładne sprawdzenie jego działania za pomocą regulowanego zasilacza. EE
Konstrukcję urządzenia oparto na aplikacji firmy Li-near Technology.
WYKAZ PODZESPOŁÓW
Rezystory
Rl: 3,57MQ/1% R2: 3MQ/1% R3: 2,05MQ/l% R4: 150kQ/l% R5: 10MQ/l% Rsw: 1MQ Półprzewodniki IC1: LT1495 Tl: IRF72O7 Dl: LT1389
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z wydawcą miesięcznika "Elektor Electronics".
Elektronika Praktyczna 8/2001
23
MINIPROJEKTY
Najprostszy sterownik silnika krokowego
Temat sterowania
silnikami krokowymi był
już wielokrotnie
poruszany na łamach
Elektroniki Praktycznej.
Prezentowane układy
oferowały znaczne
możliwości i zapewniały
ogromną precyzję
sterowania silnikiem za
pomocą komputera lub
systemu
mikroprocesor o wego. Nie
zawsze jednak są
potrzebne tak
skomplikowane, a przez
to kosztowne układy.
Czasami wystarczy sama
możliwość wprawienia
silnika krokowego
w ruch i zmiana
szybkości oraz kierunku
jego obrotów.
Uproszczony sterownik silników krokowych może znaleźć wiele zastosowań podczas konstruowania układów automatyki czy nawet zwykłych zabawek. Opisany w artykule układ realizuje następujące zadania:
1. Steruje czterofazowym silnikiem krokowym, cyklicznie włączając prąd w jego cewkach.
2. Umożliwia płynną regulację szybkości obrotowej silnika w całym użytecznym zakresie.
3. Umożliwia zmianę kierunku obrotów.
Sterownik został zaprojektowany z wykorzystaniem trzech tanich i powszechnie dostępnych układów scalonych z rodziny 4000, tak więc koszt jego wykonania jest stosunkowo niewielki.
Schemat elektryczny sterownika silnika krokowego pokazano na rys. 1. Układ taktowany jest za pomocą generatora impulsów prostokąt-
nych zbudowanego z bramek z układem Schmitta - IC3B. Częstotliwość pracy tego generatora, a tym samym prędkość obrotowa silnika, określona jest wartością rezystancji R2 + PRl oraz pojemności kondensatora Cl i może być regulowana w szerokim zakresie za pomocą potencjometru montażowego PRl. Fragment układu z bramkami ExOR i przerzutnikami J-K tworzy licznik modulo 4, na którego wyjściach, w takt impulsów zegarowych, "przesuwa się" poziom wysoki. Przełącznik Sl służy do zmiany kierunku pracy licznika, a tym samym do zmiany kierunku obrotów silnika, którego cewki przełączane są zgodnie ze stanami na wyjściu licznika. Za pomocą przełącznika S2 możemy zatrzymywać i uruchamiać silnik. Cewki cztero faz owego silnika krokowego zasilane są za pośrednictwem czterech tranzystorów MOSFET T1..T4. Zastosowanie w układzie mo-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PRl: 1MQ
Rl: lkQ
R2: lOkO
R3..RÓ: 100O
R7: lkQ
Kondensatory
Cl: 470nF
C2: 47O^F/1ÓV
C3: lOOnF
Półprzewodniki
D1..D4; 1N4148
IC1: 4070
IC2: 4093
IC3: 4027
T1..T4: BUZ10
Różne
CON1: ARK2 (3Lmm)
CON2: óxgolclpin
Sl, S2: mikroprzełgczniki
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w A VT - oznaczenie AYT-1314.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Iniernecie pod adresem; http:llwww.ep.conj.pl/7pdfl sierpieit01.htm oraz na płycie CD-EP03/2001 w katalogu PCB.
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna S/2001
23
MINIPROJEKTY
Rys. 5.
delowym tranzystorów dużej mocy typu BUZlO jest rozwiązaniem gwarantującym poprawną pracę nawet silników o bardzo dużej mocy. W przypadku typowych silników krokowych, pochodzących np. z demontażu sprzętu komputerowego, tranzystory te możemy zastąpić ich "słabszymi" odpowiednikami (np. BS109) lub nawet bipo-
larnymi tranzystorami małej mocy.
Układ sterownika silników krokowych możemy zmontować na małej płytce obwodu drukowanego, której schemat montażowy pokazano na rys. 2. Montaż wykonujemy typowo, rozpoczynając od wlutowania w płytkę rezystorów i podstawek pod układy scalone, a kończąc na kondensatorach elek-
trolitycznych i tranzystorach mocy.
Układ zmontowany ze sprawdzonych elementów nie wymaga uruchamiania i działa natychmiast po dołączeniu zasilania i silnika krokowego. Z wartościami elementów podanymi na schemacie umożliwia pracę silnika krokowego pochodzącego ze starej stacji dysków 5,25" i zmianę prędkości obrotowej w przedziale od ok. 40 obr./min. do ok. 5 obr./min. Większej prędkości obrotowej nie da się w tym typie silnika (100 kroków/obrót) osiągnąć. Nie ma natomiast ograniczeń co do prędkości minimalnej, która może być dowolnie małą po wymianie kondensatora Cl na inny, o odpowiednio większej pojemności.
Należy jeszcze wspomnieć o sposobie dołączenia silnika do układu sterownika. Złącze CON2 zostało dobrane tak, że można do niego dołączyć większość wtyków, jakimi zakończone są przewody silników krokowych stosowanych w sprzęcie komputerowym. Kolejność przewodów prowadzących do poszczególnych cewek jest NAJCZĘŚCIEJ w tych silnikach taka sama. Niektórzy producenci stosują swoje własne rozkłady wyprowadzeń i w takim wypadku może się okazać, że silnik zamiast się obracać jedynie wibruje. Należy wtedy doświadczalnie ustalić kolejność dołączenia przewodów silnika do złącza CON2. AG
Elektronika Praktyczna 8/2001
MINIPROJEKTY
Układ do wykrywania krótkich impulsów
Występujące krótkie
impulsy sygnałów
cyfrowych muszą być
w praktyce trochę
przedłużone, aby dało
się je monitorować za
pomocą zwykłych diod
LED. Opisany
w artykule mały układ
- składający się
z czterech
dwuwejściowych bramek
NAND z 74HC(T)132,
dwóch rezystorów, diody
i kondensatora - na
tyle przedłuża krótkie
impulsy, że wywołane
przez nie błyski LED
stają się wyraźnie
widoczne.
Cl =74HC132
IC1.D
Schemat elektryczny przyrządu pokazano na rys. 1. Stan wyjścia 8 ICl.C przygotowuje układ do następnego impulsu. Jeżeli wyjście to jest w stanie wysokim, Cl zostanie w pełni naładowany i wyjście ICl.A znajdzie się w stanie niskim, a wyjście ICl.B wraz z wejściem 9 ICl.C jest w stanie wysokim. Stan wysoki z wyjścia 8 jest przekazywany przez diodę do wejścia 12 ICl.D, pomimo że łączy się ono przez R2 z będącym w stanie niskim wyjściem 3. Dopóki wejście 13 układu jest w stanie wysokim, pozostaje on stabilny.
Jeżeli jednak na wyjściu wystąpi stan niski, kondensator zostanie rozładowany, a wyjście ICl.A znajdzie się w stanie wysokim. Zatem wejścia 9 i 12 również znajdą się w stanie wysokim (Dl jest te-
Rys. 1.
raz zablokowana). Stan taki również jest stabilny, o ile wejście pozostaje w stanie niskim.
Równowaga zostaje zachwiana jeśli poziom wejścia układu zmieni się. Pojawienie się na wejściu dodatniego lub ujemnego impulsu wywołuje na jednym z wejść, odpowiednio 9 lub 12, stan niski nie zmieniając stanu na drugim. W wyniku tego stan wyjścia układu zmienia się podążając za stanem jego wejścia. Następny, następujący zaraz po nim, impuls na wejściu nie pociąga za sobą żadnej zmiany, ponieważ może ona nastąpić tylko wtedy, gdy wejścia 9 i 12 pozostają równocześnie w stanie wysokim. Warunek ten zaś może zostać spełniony dopiero po upływie czasu wyznaczonego stałą czasową Rl i Cl (w tym przypadku kilkuset milisekund). W tym "czasie martwym" stan wejścia nie ma żadnego wpływu na stan wyjścia.
Układ jest tak mały i prosty, że nadaje się na przykład do eliminacji wielokrotności impulsów generowanych przez styki przełączników (deboun-cing), wystarczy go umieścić w torze sygnału. Można go także umieścić w obudowie testera logicznego w celu - przy zastosowaniu wysokowydajnej diody LED - wizualizacji bardzo krótkich impulsów.
Pobór prądu przez układ (około 9mA) jest mniejszy przy
niskim poziomie napięcia na wejściu, ponieważ wtedy płynie jedynie prąd wejściowy bramki i diody przez R2. W przeciwnym przypadku z wyjścia 8 płynie znacznie większy prąd przez diodę oraz przez R2 do wyjścia 3. Można to łatwo odwrócić zamieniając miejscami R2 i Dl. Jeszcze większą oszczędność można uzyskać zastępując Dl i R2 bramką OR. Wtedy układ może pozostawać na stałe połączony z zasilaczem, a wyłącznik zasilania nie jest potrzebny.
Ten układ do wizualizacji krótkich impulsów może służyć także do sprawdzania poziomów logicznych. Może być zasilany z testowanego układu. F.Rimatzki,EE
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 470kQ R2: lOOka R3: 3,3kQ Kondensatory Cl: ljif/16V C2: lOOnF Półprzewodniki IC1: 74HC132 dioda LED
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z wydawcą miesięcznika "Elektor Electronics".
Elektronika Praktyczna 8/2001
25
MINIPROJEKTY
mikroRadio do PC
"Mikro", zwłaszcza
w odniesieniu do
komputera, z którym
radio ma
współpracować. Jak
dowodzi autor projektu,
także we współczesnej
elektronice przede
wszystkim liczy się
pomysł.
Radio komputerowe z pewnością nie jest niczym szczególnym. Jednak szerokopasmowego radioodbiornika krótkofalowego nie można nabyć bez przeznaczenia na zakup sporej sumy pieniędzy. Warto więc zbudować go samemu. Radio nie wymaga specjalnego zasilania, ponieważ można je zasilić bezpośrednio z szeregowego interfejsu PC-ta, a sygnał audio doprowadzić do karty dźwiękowej.
Schemat najprostszego odbiornika - audionu - pokazano na rys. 1. Tranzystor w układzie ze wspólnym emiterem, dzięki wykładniczej charakterystyce, demo-duluje sygnały zmodulowane amplitudowo. Złącze baza-emiter jest spolaryzowane, więc można zdemodulować już sygnały wielkiej częstotliwości o kilkumiliwoltowym napięciu. Z tego powodu au-dion jest znacznie czulszy od zwykłego demodulatora diodowego.
A gdzie jest kondensator strojeniowy? Nie jest on niezbędny, ponieważ pasmo odbiornika jest bardzo szerokie i odbiera on (równocześnie!)
wszystkie silne sygnały pasm od 49m do 19m. Cewkę przygotowuje się nawijając 15 zwojów w dwóch warstwach (na ołówku). Będzie miała w rezultacie indukcyjność około 2|iH. Pojemność obwodu rezonansowego, około lOOpF, składa się z pojemności tranzystora i anteny. Częstotliwość rezonansowa tego obwodu wynosi około llMHz. Odbiornik więc odbiera wszystko pomiędzy 6MHz a 17MHz. Tak mała se-lektywność prowadzi do zaskakujących rezultatów: mniej to jest więcej. Dla radiotechnika oznacza to, że: mniejsza selektywność = = szersze pasmo = = więcej informacji. I rzeczywiście, słuchacz zanurza się w oceanie fal i tonów. Dzięki specyficznym warunkom propagacji fal krótkich dominuje raz jeden, to znów inny sygnał. Słyszy się równocześnie audycje w rozmaitych językach, muzykę od klasycznej do pop, ludowe piosenki z odległych krajów. Bez zawracania sobie głowy strojeniem można włóczyć się po wszystkich pasmach fal krótkich.
Najpierw za pomocą programu (wystarczy HyperTer-minal) trzeba włączyć radio, przełączając końcówkę DTR szeregowego interfejsu z -10V na +10V. Kłopotu tego można jednak uniknąć przez użycie tranzystora pnp. Jest to uwidocznione na schemacie na rys. 2, zawierającym jeszcze kilka usprawnień. Kondensator sprzęgający odcina napięcie stałe od wejścia karty dźwiękowej, a "pozostałości" sygnału o wysokich częstotliwościach są usuwane przez kondensator równoległy. Radio z takimi usprawnieniami może być bezpośrednio połączone z systemem stereo, wzmacniaczem końcowym czy głośnikiem aktywnym. W takim wypadku PC nie jest potrzebny, a zamiast niego można użyć do zasilania baterii (1,5 do 12V). Metalowa rura spustowa rynny może zostać użyta jako antena, o ile nie jest u dołu uziemiona. W braku tej możliwości trzeba wykonać antenę z drutu (o długości co najmniej 5m). B. Kainka, EE
DTR
DTR
O LINĘ IN (do wejścia karty muzycznej)
OGND
LINĘ IN (do wejścia karty muzycznej)
O GND
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2: 27kQ Kondensatory
Cl: 47^F/25V
C2: lOnF
C3: lOOnF
Różne
LI: według opisu w tekście
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z wydawcą miesięcznika "Elektor Electronics".
Rys. 1.
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 8/2001
25
MINIPROJEKTY
Radiowy nadajnik testowy UKF
Chcąc się
uniezależnić od
lokalnych nadajników,
do testowania
odbiorników UKF trzeba
mieć oscylator
z modulacją
częstotliwości na zakres
od 89,5 do 108MHz.
Skonstruowanie jednak
takiego przyrządu
z użyciem elementów
dyskretnych nie jest
łatwe. Firma MAXIM
produkuje serię pięciu
zintegrowanych bloków
kons trukcyjnych
oscylatora (MAX260x),
pokrywających zakres
częstotliwości od 45 do
650MHz. Poza takim
układem scalonym
potrzebna jest jedynie
cewka, dobrana do
środkowej częstotliwości
wybranego zakresu.
Schemat elektryczny nadajnika pokazano na rys. 1. Układ MAX2606 pokrywa pasmo UKF, ale częstotliwość sygnału generowanego przez niego może się zmieniać jedynie o ą3MHz wokół ustalonej przez cewkę. Wartości indukcyjnosci podane w tab. 1 mogą pomóc w doborze odpowiedniej cewki do eksperymentowania. Do zastosowania w takich oscylatorach nadają się gotowe cewki SMD serii 5503 firmy Stettner, o indukcyjnosci w granicach od 12nH do 1200nH, które można nabyć m.in. w Niemczech w firmie Buerklin (www.buerklin.de). Łącząc ze sobą dwie takie cewki można otrzymać dowolną indukcyj-
ność. Cewkę można także nawinąć samemu miedzianym srebrzonym drutem (|>0,5mm na trzpieniu (|)5mm. Dokładnej regulacji indukcyjnosci dokonuje się przez delikatne rozciąganie lub ścieśnianie zwojów cewki.
Nadajnik jest zasilany z baterii 9V. Tranzystor BC238C stabilizuje napięcie do około 4V. MAX2606 może pracować przy napięciu od 2,7 do 5,5V, ale jego stabilizacja poprawia stabilność częstotliwości oscylatora. Doprowadzenia napięcia zasilającego (5) i sygnału modulującego (TUNE, 3) muszą być odblokowane kondensatorami lnF, możliwie najbliżej układu scalonego. Napięcie
modulujące może się zmieniać w granicach od +0,4 do + 2,4V. Symetryczny sygnał wyjściowy odbiera się z wyprowadzeń OUT+ (6) i OUT-(4). W najprostszym przypadku można skorzystać z konfiguracji niesymetrycznej, ale oba wyjścia muszą być połączone za pośrednictwem rezystorów z zasilaniem. Z każdego z nich można odbierać sygnał przez kondensator sprzęgający. Uzyskuje się kilka miliwatów mocy wyjściowej. Od strony wejścia wystarczy sygnał audio 10 do 20mV do otrzymania standardowej dewiacji częstotliwości UKF ą40kHz. EE8/2001-014082-1
Tab. 1. Zestawienie wymaganej wartości indukcyjnosci L1 w zależności od oczekiwanej częstotliwości wyjściowej.
Częstotliwość [MHz] 89..95 93..99 97..103 100..106 103..109
Indukcyjność L1 [nH] 500 470 420 390 350
Rys. 1.
WYKAZ ELEMENTÓW C2: l^F/10V
Rezystory C4, C5: lnF
Rl: l,5kQ Có: lOOpF
R2: 4,7kQ Półprzewodniki
R3: 10kQ Tl: BC238C
R4, R6: 470Q IC1: MAX2606
R5: lkQ Dl: dioda Zenera 4,7V/
Pl: lOOka 400mW
Kondensatory Różne
Cl, C3: 10^F/10V Sl: włgcznik uniwersalny
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z wydawcą
miesięcznika "Elektor Electronics".
26
Elektronika Praktyczna 8/2001
MINIPROJEKTY
Dialer na AT90S2313
Obecnie wybieranie
numeru telefonu
i przekazywanie tej
informacji poprzez linię
telefoniczną jest
wykonywane prawie
wyłącznie w systemie
tonowym - DTMF.
Jednak korzystać
z możliwości systemu
nie mogą posiadacze
aparatów telefonicznych
starszego typu,
wyposażonych tylko
w układ wybierania
imp ulso wego. Opisane
w artykule urządzenie
do nadawania sygnałów
kodu DTMF może być
wykorzystane
z dowolnym aparatem
telefonicznym.
Aby korzystając z dialera wybrać tonowo numer telefonu rozmówcy, należy po zgłoszeniu się centrali przyłożyć głośniczek naszego układu do słuchawki telefonicznej i rozpocząć wybieranie numeru lub przekazywanie informacji za pomocą transmisji DTMF (ang. Dual Tonę Multi Freąuency). Nie może to być "całkiem dowolny" aparat telefoniczny, ponieważ doświadczalnie stwierdziłem, że niektóre naprawdę stare aparaty nie nadają się do nadawania kodów DTMF. Powodem są najprawdopodobniej przestarzałe mikrofony węglowe, które nie są w stanie przenieść wszystkich "subtelności" kodu DTMF. Jeżeli więc posiadamy taki aparat i za wszelką cenę chcemy przedłużyć mu życie, to może się okazać, że będziemy musieli wymienić w nim mikrofon, np. na układ AVT-2255.
Schemat elektryczny dialera pokazano na rys. 1. Do generacji tonów DTMF, a także do zapisywania i przechowy-
wania w pamięci do 10 numerów telefonicznych o maksymalnej liczbie cyfr równej 12 został * wykorzystany mikro-kontroler typu
AT90S2313. Takie rozwiązanie zostało
podyktowane trudnościami z nabyciem scalonych generatorów DTMF z pamięcią, a także chęcią przeprowadzenia ciekawego eksperymentu i kolejnego zaprezentowania możliwości pakietu BASCOM AVR. Dzięki nowemu poleceniu, wygenerowanie jednego z tonów DTMF wymaga tylko wydania następującego polecenia: Dtmfout [numer tonu], [czas trwania w ms]
A więc np.: Dtmfout 4, 250 spowoduje wygenerowanie tonu odpowiadającego naciśnięciu klawisza "4" przez czas 250ms. Istnieją jednak pewne ograniczenia, do których konstruktor musi się bezwzględnie zastosować. Minimalna częstotliwość os-cylatora procesora nie może być mniejsza niż 4MHz, a maksymalne nie może przekraczać lOMHz (to drugie ograniczenie jest mało istotne w przypadku procesorów AVR). Ton DTMF generowany jest zawsze na wyjściu OCl procesora, a do jego wytwarzania wykorzystywany jest zawsze Timerl.
COL1 cou COL3 COL4 COLA
* 82 83 84 85
;o; c; co; co; co;
Tv \a Ihcwi Irowi 9 ROW1 \ A B ROW1 IR0W1 \ \
COU G0L2 COL3 cou COLA
se S7 SA ss SU
co; co; co; co;
I4 IROW2 {i Y2 6 R0W2 \ c R0W2 \ Irowz
[cou cou COL3 COL4 COLA
sil 817 S1 314
co; co; co; co;
Irows 3 R0W3 \ MR ROWS \ LN IR0W3
COLI cou C0L3 C0L4 sao
sie 617 S16 619 GSC
co; co; co; co;
ROW4 l IR0W4 # R0W4 \ ROW4 \ Ier Ignd
\rmiF 1A
\BTlWd _Ifi 17
Ś PTUMł ut
\HTWW 10
-.mu ?
\nni3 a
Ś. Cłrt A
\rm i 7
\tt"H 1 n
a
. nnwH 11
10k
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna S/2001
27
MINIPROJEKTY
Rys. 2.
Należy wspomnieć o jeszcze jednym rozwiązaniu zastosowanym w dialerze, które umożliwia zasilanie go z baterii o niezbyt wielkiej pojemności. Jeżeli przez czas dłuższy niż 30 sekund żaden z klawiszy dialera nie zostanie naciśnięty, to układ automatycznie przechodzi w stan POWERDOWN, w którym pobór prądu jest ograniczony do niej niż l|iA. "Pobudka" następuje po naciśnięciu i przytrzymaniu przez ok. 2 sekun-
dy klawisza "*", jedynego, który nie wchodzi w skład matrycy klawiatury, ale jest połączony bezpośrednio z wejściem przerwania INTO procesora.
Dialer zmontowano na dwustronnej płytce drukowanej - jej widok z rozmieszczeniem elementów pokazano na rys. 2. Montaż układu rozpoczynamy od w lutów ani a w płytkę rezystorów i podstawki pod procesor, a kończymy na zamontowaniu 20 klawiszy. Tu bardzo ważna uwaga: klawisze oraz diodę LED lutujemy w płytkę od spodu!
Dialer powinien być zasilany napięciem stałym o wartości z przedziału 4..6VDC. Do zasilania można wykorzystać np. trzy baterie typu AAA.
Obsługa dialera
Podczas normalnej pracy dialera, bez wykorzystywania pamięci, sygnały kodu DTMF generowane są po każdorazowym naciśnięciu klawiszy 0..9, "*", "#", oraz A, B, C i D. Sygnały kodu odpowiadające klawiszom A..D nie są wykorzystywane w normal-
nej pracy central telefonicznych, ale mogą znaleźć zastosowanie w samodzielnie wykonywanych urządzeniach sterowanych kodem DTMF.
Programowanie pamięci
Układ dialera umożliwia zapisanie w pamięci do 10 numerów telefonów lub ciągu tonów DTMF o maksymalnej liczbie cyfr nie przekraczającej 12. Zapisywanie numerów rozpoczynamy od naciśnięcia klawisza MR, co zostaje potwierdzone włączeniem diody LED na ok. 2 sekundy. Następnie naciskamy klawisz LN i ten z klawiszy numerycznych, któremu chcemy podporządkować zapisywany numer. Po wprowadzeniu numeru naciskamy klawisz ER.
Odtwarzanie numerów zapisanych w pamięci
Naciskamy klawisz MR i następnie ten klawisz numeryczny, któremu podporządkowany został żądany numer telefonu. Zbigniew Raabe,AVT zbigniew.raabe@ep.com.pl
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2, R4..R8: 10kQ
R3: lkQ
Kondensatory
Cl, C2: 27pF
C3:
C4:
C5: lOOnF
Półprzewodniki
Dl: dioda LED
IC1: AT90S2313
Tl: BC548
Różne
Ql: rezonator kwarcowy
8MHz
Q2: głośniczek
S1..S20: mikroprzełgczniki
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna wAVT- oznaczenie AVT-1311.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: h ttp: 11 www. ep.com.pl/?p df/ sierpien01.htm oraz na płycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.
28
Elektronika Praktyczna 8/2001
MINIPROJEKTY
Generator impulsów losowych
Mogłoby się
wydawać, że nie ma nic
prostszego niż
narobienie bałaganu.
Spowodowanie jednak
totalnego chaosu,
w którym zdarzenia
zachodziłyby w sposób
całkowicie
niekontrolowany i nie
dający się w żaden
sposób przewidzieć nie
jest łatwe. O ile
bowiem uzyskanie
pseu do przyp a dko wo ści
zdarzeń w naszym
codziennym życiu jest
stosunkowo łatwo
zaaranżować, to inaczej
ma się sprawa
w technice, w tym
w elektronice.
Zbudowanie układu, który generowałby "prawdziwe" liczby losowe jest zadaniem bardzo trudnym, jeżeli nie niemożliwym. Matematycy twierdzą, zgodnie z nauczaniem niektórych szkół filozoficznych, że tak naprawdę nie istnieje nic losowego i że wszystkie zdarzenia są w jakiś sposób uporządkowane, a ich występowanie da się zawsze opisać metodami matematycznymi. Tak więc generatory liczb losowych, których działanie może zadowolić np. specjalistów od szyfrowania ważnych danych, są układami bardzo skomplikowanymi, a ich wykonanie w warunkach amatorskich jest zupełnie nierealne.
Nie musimy jednak od razu dążyć do doskonałości
i na początek wystarczy nam prosty generator impulsów o losowych wartościach ich czasu trwania i przerwy między impulsami, który może służyć jako baza do budowy generatora liczb losowych o niezłych właściwościach.
Jako sygnał, który po odpowiednim wzmocnieniu posłuży do generacji przebiegu o losowo zmieniającej się częstotliwości, postanowiłem wykorzystać szumy wytwarzane w złączu półprzewodnikowym. Po wielu próbach okazało się, że najbardziej "szumiącym" elementem jest złącze emiter-baza tranzystora NPN typu BC543.
28
Elektronika Praktyczna S/2001
MINIPROJEKTY
. TCC
Rys. 1.
Rys. 2.
Schemat elektryczny generatora przebiegu losowego pokazano na rys. 1. Sygnał szumu, o amplitudzie ok. 3mV, pobierany ze złącza emiter-baza tranzystora Tl zostaje silnie wzmocniony w układzie z tranzystorem T2 oraz przez wzmacniacz IC1A. Następnie wzmocniony sygnał zostaje przekształcony na
Rys. 3.
sygnał o kształcie prostokątnym przez komparator IC1B, na którego wyjściu uzyskujemy ciąg impulsów o losowo zmieniającym się czasie trwania i przerwy. Przebieg ten kierowany jest na wejście czt er na sto sto pni owego licznika binarnego.
Chińczycy mówią, że jeden dobry rysunek jest rów-
UMflLJ
A c
r * r B r c
r -a
li 1 1
r-o
noważny tysiącu słów. Zgadzam się z mieszkańcami Państwa Środka. Jedynym komentarzem wyjaśniającym działanie urządzenia będą trzy rysunki (rys. 2.A), ukazujące przebiegi elektryczne w wybranych punktach układu.
Rozmieszczenie elementów na płytce obwodu drukowanego wykonanego na laminacie jednostronnym pokazano na rys. 5.
W celu pobieżnego sprawdzenia układu najlepiej posłużyć się oscyloskopem, podłączając jego sondę do
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 47kO R2..R5: 100kQ RÓ..R11: 1MG R12, R13: lOkO R14, R15: 5,ókO Kondensatory C1..C3: lOOnF C4, C5: lOO^F/lóY Półprzewodniki IC1: LM358 IC2: 4020 TL T2, T3: BC548
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w A VT - oznaczenie AYT-1313.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Iniernecie pod adresem; http:llwww.ep.conj.pl/7pdfl sierpieit01.htm oraz na płycie CD-EP03/2001 w katalogu PCB.
punktów oznaczonych cyframi 2..4 na schemacie (rys. 1). Jeżeli zaobserwowane przebiegi będą podobne do pokazanych na rys. 2..4, to możemy układ uznać za sprawny. ZR
BO.
Rys. 4.
Elektronika Praktyczna S/2001
MINIPROJEKTY
Czasowy wyłącznik oświetlenia
Jest to układ
niezwykle przydatny
tym, którzy chcą
zasypiać przy
zapalonym świetle. Po
ustalonym czasie światło
zostanie automatycznie
zgaszone.
Jak widzimy na schemacie z rys. 1, wyłącznik ma bardzo prostą budowę. Przyciski Pl i P2 dołączone są do wejść PBO i PB3 skonfigurowanych jako wejścia cyfrowe. Wyprowadzenie PA2 dołączone jest do bazy tranzystora Tl sterującego przekaźnikiem PK1. Wyjście to skonfigurowano jako wyjście cyfrowe Push-pull-ouipui.
Rys. 1
Po włączeniu zasilania układ jest gotowy do pracy. Naciśnięcie przycisku Pl lub P2 wprowadza program mik-rokontrolera w stan odliczania czasu. Równocześnie na wyjściu sterującym tranzystorem Tl pojawia się wysoki poziom napięcia. Powoduje to załączenie przekaźnika PKl i dołączenie lampki lub żarówki do sieci prądu zmiennego.
Czas działania lampki ustawiony jest programowo podczas tworzenia programu za pomocą ST6-Realizera (oprogramowanie źródłowe
na CD-EP3/2001B i na naszej stronie WWW). W urządzeniu modelowym wynosi on 3 minuty po naciśnięciu Pl oraz 10 minut po naciśnięciu P2. Jednoczesne naciśnięcie przycisków Pl i P2 powoduje włączenie lampki na 3 minuty.
Rys. 2.
WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory
R1..R4: 3,9kO Kondensatory
Cl: ln.F/lóV C2, C3: 30pF Półprzewodniki
Dl: 1N4148
Tl: BC237
Ul: STÓ2T10 zaprogramowany
Różne
PK-1: M4-5H
Pl, P2: przyciski miniaturowe
X: 8MHz
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AYT-1323.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Iniernecie pod adresem; http://www.ep.conj.pl/7pdff sierpieit01.htm oraz na płycie CD-EP03/2001 w katalogu PCB.
Proponuję zmontować wyłącznik na płytce, której schemat montażowy przedstawiono na rys. 2. Krzysztof Górski, AVT
30
Elektronika Praktyczna S/2001
MINIPROJEKTY
Regulator temperatury w akwarium
Przedstawiamy jeden
z najprostszych układów
regulacji temperatury
z mikrokontrolerem.
Rolę mikrokontrolera
ograniczyliśmy do
p oró wnywa nia
temperatury otoczenia
z zadaną, co oczywiście
można zrealizować także
w inny sposób.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2, R3, R5: 3,9kO
R4: 820D
Ró, R7: 2,2kO
POT1: 47kQ
Termistor: L.lOkO
Kondensatory
Cl: ln.F/lóV
C2, C3: 30pF
Półprzewodniki
Dl: LED
D2: 1N4148
Ul: STÓ2T10 zoprogromowony
Różne
PK1: M4-5H
X: 8MHz
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna wAVT- oznaczenie AVT-1322.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Iniernecie pod adresem; http:llwww.ep.conj.pl/7pdfl sierpieit01.htm oraz na płycie CD-EP03/2001 w katalogu PCB.
Schemat elektryczny regulatora przedstawiono na rys. 1. Obwód pomiarowy z czujnikiem termistorowym NTC pozwala mierzyć temperaturę w nadzorowanym naczyniu. W obwodzie wykonawczym zastosowano przekaźnik sterujący pracą grzałki w akwarium. Dioda LED sygnalizuje włączenie obwodu wykonawczego regulatora.
Program sterujący pracą mikrokontrolera przygotowano za pomocą ST6-Realizera, a jego postać źródłowa jest dostępna na płycie CD-EP8/ 2001B oraz w Internecie, na naszej stronie WWW w dziale Download.
Algorytm działania mikrokontrolera jest następujący: po włączeniu zasilania program mikrokontrolera wchodzi w pierwszy stan pracy POMIAR, w którym zostaje dokonany pomiar temperatury wody, dioda LED informująca o stanie pracy mikrokontrolera świeci światłem ciągłym. W przypadku, gdy temperatura jest niższa od zadanej przez potencjometr POTl, zostaje spełniony warunek dotyczący przejścia układu w stan GRZANIE. W tym stanie pracy zostaje załączony przekaźnik sterujący pracą grzałki oraz dioda LED, która zaczyna świecić światłem pulsującym. Program znajduje się w stanie podgrzewania, dopóki woda nie osiągnie odpowiedniej temperatury. Po jej osiągnięciu mi kro kontroler ponownie przechodzi w stan POMIAR i zostaje powtórzony cały cykl od początku.
Układ montujemy na płytce wykonanej według wzoru zamieszczonego na wkładce. Schemat montażowy płytki pokazano na rys. 2.
Termistor należy umieścić w miedzianej rurce o gabarytach zależnych od roz-
miarów użytego termis-tora. Jeden koniec rurki należy zlutować bardzo dokładnie tak, aby nie przedostawała się woda do środka.
/ m
ny to być rezystory dość dokładne i najlepiej o takiej samej rezystancji, co ułatwi nam dalszą regulację. W modelu zastosowałem rezysto-
Rurkę możemy zlutować używając cyny i lutownicy o dużej mocy. Do końcówek ter-mistora przylutowujemy przewody i naciągamy na nie koszulkę izolacyjną. Tak przygotowany termistor smarujemy pastą silikonową i umieszczamy we wcześniej przygotowanej rurce. Wejście dodatkowo zabezpieczamy pastą silikonową. Na końcówkę naciągamy koszulkę termokurczliwą, którą ostrożnie podgrzewamy palnikiem lub zapałką. Tak przygotowana obudowa czujnika dość dobrze zabezpiecza przed wilgocią umieszczony w środku termistor.
Do dokładnej regulacji układu potrzebny będzie miernik temperatury z cyfrowym odczytem. Jeżeli takiego miernika nie mamy, wystarczy zwykły termometr. Przed przystąpieniem do czynności regulacyjnych musimy dobrać odpowiednie wartości rezystorów R6 i R7. Mikro kontroler na tych rezystorach dokonuje pomiaru spadku napięcia, więc powin-
Rys. 2.
ry o wartości 2,2kLl Wartości nominalne rezystancji ter-mistora i potencjometru, przy jednakowych wartościach rezystancji rezystorów R6 i R7, powinny być w przybliżeniu równe. W modelu użyłem potencjometru o wartości 22kLi i termistora 22kTi NTC. Po dobraniu wartości rezystancji R6, R7, potencjometru POTl i termistora NTC możemy przystąpić do regulacji. Sondę z termistorem wraz z sondą wzorcowego miernika temperatury lub termometrem umieszczamy w pojemniku z wodą o maksymalnej temperaturze jaką chcemy uzyskać, np. 30C. Następnie mierzymy wartość spadku napięcia na rezystorze R6. Napięcie to odpowiada temperaturze 30C. Na rezystorze R7 potencjometrem POTl ustawiamy takie samo napięcie. Jeżeli napięcia na obydwu rezystorach są jednakowe, układ regulatora przechodzi w stan POMIAR. Wtedy możemy oznaczyć to ustawienie potencjometru na skali. Będzie ono odpowiadać temperaturze maksymalnej 30C. Następnie czekamy aż woda ostygnie do temperatury np. 28C i dokonujemy regulacji jak przy temperaturze 30C. Czynności te powtarzamy aż uzyskamy najniższą przez nas wymaganą temperaturę np. 20C. Regulacja nie jest więc trudna i jest możliwa do przeprowadzenia, przy odrobinie cierpliwości, przez każdego elektronika-akwarystę. Opisany układ działa od paru miesięcy bez żadnych kłopotów, utrzymując w akwarium temperaturę na zadanym poziomie. Krzysztof Górski AVT
30
Elektronika Praktyczna S/2001
MINIPROJEKTY
Timer do jajek
Prawidłowe określenie
czasu gotowania jajka
na twardo lub na
miękko nie jest łatwe.
Do różnego rodzaju
istniejących układów
służących do tego celu
dołączamy kolejny,
wykonany w oparciu
o mikrokontroler
ST62T10.
+5Y
Schemat ideowy układu przedstawiono na rys. 1. Jest to typowa aplikacja mikro-kontrolera, wzbogacona
0 3 diody LED, brzęczyk
1 przycisk sterujący Pl, który został włączony pomiędzy masę a wyprowadzenie PBO. Jest ono wewnętrznie "podwieszone" do plusa zasilania.
Program sterujący pracą mikrokontrolera został "napisany" za pomocą ST6-Reali-zera. Jego posatć źródłowa jest dostępna na płycie CD-EP3/2001B, a także w Inter-necie, na naszej stronie WWW w dziale "Download".
Program rozpoczyna działanie po naciśnięciu przycisku Pl, co jest spełnieniem warunku ODLICZANIA CZASU. Dioda sygnalizacyjna D3 zaczyna pulsować. Dioda ta
informuje o rozpoczęciu, odmierzania czasu. Po upłynięciu czasu równemu
g oto wa ni u jajka na miękko zapala się dioda Dl oraz zostaje włączony na około 1 minutę sygnalizator piezo. Kolejna dioda zapali się po czasie potrzebnym na ugotowanie jajka na twardo. Po tym czasie zostaje zapalona dioda D2 i włączony generator akustyczny (piezo), który może być wyłączony dopiero po naciśnięciu przycisku Pl.
Na rys. 2 pokazano schemat montażowy płytki, której mozaikę ścieżek prezentujemy na wkładce wewnątrz numeru. Montaż nie wymaga żadnych specjalnych wskazówek. Po zmontowaniu i włączeniu zasilania timer rozpoczyna działanie. Podczas prac
Rys. 1.
Rys. 2.
nad układem próbowałem ustalić ile "standardowe" jajko ma się gotować na miękko, a ile na twardo. W wyniku szeregu prób ustaliłem, że na miękko gotuje się trzy minuty, a na twardo co najmniej sześć minut. Nic jednak nie stoi na przeszkodzie, żeby zmienić te czasy, dokonując odpowiednich zmian w programie. Krzysztof Górski, AVT
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1..R3: 3,9kO
R4..RÓ: 820D
Kondensatory
Cl: ln.F/lóV
C2, C3: 30pF
Półprzewodniki
D1..D3: LED
Ul: STÓ2T10 zaprogramowany
Różne
Buzzer piezo
Pl: przycisk miniaturowy
X: 8MHz
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w A VT - oznaczenie AYT-1324.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Iniernecie pod adresem; http://www.ep.conj.pl/7pdff sierpieit01.htm oraz na płycie CD-EP03/2001 w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna S/2001
31
MINIPROJEKTY
Miniaturowy przetwornik A/C do PC
Jeżeli kiedyś
interesowałeś się
legendarnym zestawem
AYT-1085 (przetwornik
A/C dołączany do portu
drukarkowego PC), to
mamy dla Ciebie nową
propozycję: przetwornik
prostszy od poprzednika
w stosowaniu (nie
wymaga zewnętrznego
zasilania!) i dobrze
?,ulokowany" w systemie
operacyjnym Windows -
doskonałe rozwiązanie
dla wielu aplikacji
pomiarowych.
Jego możliwości
"wzmacniają"
różnorodne przystawki
pomiarowe, których
opisy publikujemy
w tym numerze EP.
! *
i (mh),
CO W/ST (DQ-pln2Z1)
SCLK
Wyuka Impadnncja
DOLJTi (/BW-ph15Z1)
Stan pracy przotAnmlko
Cykl Śknlzy^l
Schemat elektryczny przetwornika pokazano na rys. 1. Jego najważniejszym elementem jest scalony konwerter A/C z wyjściem szeregowym MAX11O6 lub MAX11O7 firmy Maxim. Wybór typu układu zależy przede wszystkim od parametrów elektrycznych portu Centronics: w przypadku, gdy napięcie wyjściowe odpowiadające wysokiemu poziomowi logicznemu ma wartość mniejszą od 4,4V, zalecane jest zastosowanie układu MAX11O6. W przypadku, kiedy napięcie to ma wartość wyższą od 4,4V, lepiej jest zastosować układ MAX11O7. Obydwa układy są wyposażone w wewnętrzne źródła napięcia odniesienia, które w układzie MAX11O6 ma wartość 2,048V, a w układzie MAX11O7 4,096V. W zależności od wariantu układu różne są także zakresy napięć wejściowych przetworników
różnicowych (wyprowadzenie "IN" zwarto do masy).
Rozdzielczość przetwornika A/C wynosi 8 bitów, a typowy czas konwersji zapewniający utrzymanie tej rozdzielczość wynosi 35[is. Odczyt danych odbywa się za pomocą prostego w obsłudze, synchronicznego interfejsu szeregowego. Na rys. 2 pokazano przebiegi charakterystyczne dla pojedynczego cyklu przetwarzania, które są identyczne dla obydwu przetworników.
Przetwornik zmontowano na dwustronnej płytce drukowanej, której schemat montażowy pokazano na rys. 3. Jej montaż należy bezwzględnie rozpocząć od przy lutowania układu USl, który jest dostępny tylko w obudowach [iMAXlO o wymiarach
2,95x2,95mm. Sprawdzony przez autora sposób montażu tego układu polega na przyklejeniu go do płytki drukowanej za pomocą niewielkiej kropli kleju (doskonale sprawdził się "gwóźdź w tubce") i następnie delikatnym przyciśnięciu oczyszczonym z cy-
Rys. 1.
nika i po włożeniu płytki drukowanej przylutować jego końcówki do odpowiednich pól lutowniczych.
Pracą przetwornika steruje program dla Windows 95/ 98/Me, którego opis przedstawimy w osobnym artykule. Program wchodzi w skład zestawu AVT-1315. Piotr Zbysiński, AVT piotr.zbysinski@ep.com.pl
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl Ó30O R2 4,7kG Kondensatory
Cl 2,2^F/10V C2 22nF Półprzewodniki
USl MMI 106 lub MMI 107
DL D2 BAT43
Różne
Obudowo Elfo 44-085-71 Zll DB25M GN1 gniazdo BNC przykręcone do obudowy
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AYT-1315.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Iniernecie pod adresem; http:llwww.ep.conj.pl/7pdfl sierpieit01.htm oraz na płycie CD-EP03/2001 w katalogu PCB.
100M4
MSB L5B
D7 D6 D5 D4 D3 D2 Dl DO
"nanifsr dmych
Rys. 2.
35(11
- są one dokładnie równe wartości napięcia referencyjnego. Wejście pomiarowe przetwornika jest różnicowe, ale w prezentowanym układzie zrezygnowano z możliwości realizowania pomiarów
ny grotem rozgrzanej lutownicy wyprowadzeń układu do punktów lutowniczych płytki. Pozostałe elementy montowane są typowo. Gniazdo wejściowe należy najpierw przykręcić do obudowy przetwór-
32
ce i
V
ZL1
I I
Rys. 3.
32
Elektronika Praktyczna S/2001
MINIPROJEKTY
Układ do pomiaru prądu stałego
Układ MAX471 był
wielokrotnie stosowany
w projektach
publikowanych w EP.
Teraz proponujemy
wykonanie prostego
konwertera prądu na
napięcie, który powstał
z myślą o stosowaniu
go jako przystawki do
przetwornika A/C
AVT-1315,
umożliwiającej pomiar
prądów o natężeniu do
2A. Nie jest to
oczywiście jedyna
możliwość jej
wykorzys tania!
Schemat elektryczny proponowanego układu pokazano na rys. 1. Jest to typowa aplikacja układu MAX471, w którego wnętrzu zintegrowano wszystkie elementy konwertera prąd-napięcie. Przetwornik pracuje poprawnie w zakresie napięć wejściowych (przyłożonych pomiędzy wejście "+I" i masę układu) 3..36V i przy prądzie maksymalnym nie przekraczającym 3A. Na wyjściu układu USl, oznaczonym "OUT", występuje prąd o natężeniu proporcjonalnym do prądu przepływającego przez wewnętrzny rezystor układu USl (włączonego pomiędzy końcówki +RS i -RS). Konwersja tego prądu na mierzone napięcie wymaga zastosowania zewnętrznego rezystora o zalecanej wartości 2kD (Rl). Ponieważ rezystor o dużej dokładności może być trudny do zdobycia, można go zastąpić trymowanym obwodem składającym się z rezystora R2 i szeregowo z nim włączonego potencjometru Pl, za pomocą którego można skorygować współczynnik przetwarzania układu USl.
Układ MAX471 jest wyposażony w detektor kierunku przepływającego prądu, który
wykorzystano do sterowania diody świecącej Dl. Sygnalizuje ona świeceniem, że monitorowany prąd przepływa od końcówek +RS do -RS. Zgaśniecie diody Dl sygnalizuje brak przepływu prądu lub jego kierunek od końcówek -RS do +RS. Dioda może być zasilana z monitorowanego źródła prądu (za pomocą R3' dołączonego do +RS) lub z zewnętrznego źródła napięcia, co wymaga zastosowania rezystora R3 dołączonego do jednej z końcówek złącza ARK.
Dla prezentowanego układu powstała jednostronna płytka drukowana, której schemat montażowy pokazano na rys. 2. Podczas montażu należy wybrać wariant obwodu wyjściowego (tylko Rl, czy też R2+P1) oraz sposobu zasilania diody LED. W zależności od wybranego wariantu należy zastosować odpowiednie elementy. Układ USl powinien być wlutowa-ny bezpośrednio w płytkę drukowaną, co nieco utrudni ewentualny serwis układu, ale zapewni jego długą niezawodną pracę (ze względu na prąd o dużym natężeniu, który musi przepływać przez styki podstawki).
Współpraca z przetwornikiem AVT-1315 wymaga połączenia wyjścia " + Ui" z wejściem napięciowym przetwornika i ustaleniu współczynnika przetwarzania w programie sterującym jego pracą na 1 (ponieważ MAX471 konwertuje mierzony prąd ze współczynnikiem
Piotr Zbysiński,AVT piotr.zbysinski@ep.com.pl
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 2kQ* R2, R3*: l,8kQ R3'*: 2,7kQ Półprzewodniki
Dl: LED
Pl: 470Q*
USl: MAX471
Uwaga! Elementy oznaczone
"'" należy montować
zgodnie z opisem w tekście.
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AVT-1317.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: h ttp ://www. ep.com.pl/?p dfl sierpien01.htm oraz na płycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.
Rys. 1.
Miejsce montażu R3 w przypadku zasilania LED napięciem z llnll wejściowej
Rys. 2.
Miejsce
\ montażu H3
w pizypadku zasilania LED ' napięciem dodatkowym
Elektronika Praktyczna 8/2001
33
MINIPROJEKTY
Konwerter światło-napięcie
Prezentowany
w artykule układ jest
uniwersalnym
konweńerem
umożliwiającym pomiar
natężenia światła za
pomocą dowolnego
woltomierza. Ze względu
na różnorodność
charakterystyk czujników
zastosowanych
w konwerterze,
doskonale nadaje się on
także do zastosowań
laboratoryjnych. Może
on także współpracować
z uniwersalnym
przetwornikiem A/C do
komputera AYT-1315.
Schemat konwertera przedstawiono na rys. 1. Rolę czujnika światła i jednocześnie wstępnego wzmacniacza-konwertera prądu fotodiody na napięcie wyjściowe spełnia układ scalony US3 z serii TSL25x firmy Texas Instruments. Producent oferuje układ w trzech wariantach różniących się czułością. Na rys. 2 pokazano charakterystyki przejściowe dostępnych układów z tej serii, przy czym zostały one wykreślone dla najwyższej czułości fotodiody - dla promieniowania o długości fali 88Onm.
Na wyjściu US3 pojawia się napięcie liniowo zależne
od natężenia oświetlenia, które jest następnie wzmacniane we wzmacniaczu USl (2x). Ponieważ na wyjściu US3 może występować offset (napięcie stałe występujące bez oświetlenia) o dość dużej wartości (nawet do 30mV), które może zaburzać poprawną interpretację wyniku pomiaru, zastosowano przetwornicę pojemnościową US2, która dostarcza do jednej z końcówkę potencjometru Pl (przez rezystor R2) napięcie ujemne o wartości równej napięciu zasilania. Za pomocą Pl należy ustawić napięcie "ciemne" na ok. 0V. Z kolei potencjometr P2 słu-
Rys. 1.
= 'd V Ś =
ip-SSOnr
TS t
f-
1- /
--
TS L252
*
* s
1 10
Natężania promieniowania |jiW/cm']
Rys. 2.
ży do dopasowania zakresu zmian napięcia wyjściowego do zakresu pomiarowego woltomierza współpracującego z konwerterem. Jeżeli będzie to przetwornik A/C AVT-1315, maksymalne napięcie wyjściowe nie powinno przekraczać wartości 2,lV.
Modelowy egzemplarz konwertera zmontowano na jednostronnej płytce dru-
kowanej, której schemat montażowy jest widoczny na rys. 3. Widok mozaiki ścieżek znajduje się na wkładce wewnątrz numeru, dostępny jest także na CD-EP8/2OO1B oraz na stronie internetowej EP w dziale "PCB". Piotr Zbysiński, AVT piotr.zbysinski@ep.com.pl
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
P1.P2: 10kQ
Rl: 2,2kQ
R2: 9,lkQ
R3, R6: 100Q
R4, R5: 4,7kQ
Kondensatory
Cl: 47^F/16V
C2: 100^F/16V
C3, C4, C7: lOOnF
C5, Có: 10^F/16V
Półprzewodniki
USl: LMC6041
US2: ICL7660S
US3: TSL250 lub TSL251/252
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna wAVT- oznaczenie AVT-131S.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: h ttp: 11 www. ep.com.pl/?p df/ sierpien01.htm oraz na płycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.
34
Elektronika Praktyczna 8/2001
MINIPROJEKTY
Konwerter temperatura-napięcie
Półprzewodnikowe czujniki temperatury zrewolucjonizowały jej pomiar, wydatnie zwiększając jego dokładność i szybkość oraz niebagatelnie upraszczając budowę układów pomiarowych. Przedstawiamy konwerter temperatura-napięcie, którego n aj ważniejszym elementem jest czujnik temperatury LM335.
8..12YDC
Układ, którego schemat prezentujemy na rys. 1, jest minimalnie zmodyfikowaną, standardową aplikacją układu LM335. Układ ten (oznaczony na schemacie jako US3) jest czujnikiem temperatury, kalibrowanym za pomocą potencjometru P2. Utrzymując czujnik w temperaturze 25C, za pomocą tego potencjometru należy na wyprowadzeniu +Ut ustawić napięcie o wartości 2,982V.
Wzmacniacz operacyjny USl wraz z elementami towarzyszącymi spełnia rolę źródła napięcia odniesienia,
na wyjściu którego (wyprowadzenie 6 USl lub końcówka -Ut) należy za pomocą Pl ustawić napięcie 2 ,7 315 V. O zmierzonej przez US3 temperaturze świadczy różnica napięć pomiędzy wyjściami +Ut i -Ut.
Dla konwertera zaprojektowano płytkę drukowaną (jednostronną), której schemat montażowy pokazano na rys. 2. Podczas prowadzenia pomiarów należy pamiętać, że ze względu na tworzywo, z jakiego wykonana jest obudowa US3 (w najtańszych wersjach - tworzywo sztuczne) czas reakcji czujnika na
Rys. 1.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Pl: 2kQ P2: 10kQ Rl: 8,2kQ R2: 2,2kQ R3: lktł R4: 5,lkQ Kondensatory Cl: 220^F/16V C2: lOOnF C3: 10jiF/16V Półprzewodniki USl: LMC6041 US2: LM336-2.5 US3: LM335
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AVT-1319.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: h ttp ://www. ep.com.pl/?p dfl sierpien01.htm oraz na płycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.
zmianę temperatury jest dość długi i wynosi na otwartym powietrzu nawet ok. 80 sekund (według danych katalogowych).
Piotr Zbysiński,AVT piotr.zbysinski@ep.com.pl
Elektronika Praktyczna 8/2001
35
MINIPROJEKTY
Konwerter wilgotność-napięcie
Wilgotność powietrza
jest jednym
z istotniejszych
parametrów, od którego
silnie zależy nasze
samopoczucie.
Stosowane do niedawna
tradycyjne metody
pomiaru (np. siła
naprężenia końskiego
włosia) są dość
kłopotliwe do
amatorskiego
zastosowania, zwłaszcza
dla elektroników.
Musimy sobie zatem
poradzić w jakiś inny
sposób.
Po prostu zastosujemy pojemnościowy czujnik wilgotności. Schemat proponowanego układu pokazano na rys. 1. Jest to jedna z najprostszych, charakteryzująca się przy tym doskonałymi parametrami, aplikacji czujnika wilgotności, opracowana przez inżynie-
kujący i z wyjścia generatora bramkowanego sterują wejściami bramki NOR (US2). W celu zwiększenia wydajności prądowej obydwie bramki układu US2 połączono równolegle. Impulsy występujące na wyjściu US2 są podawane przez diodę Dl na
go dla współpracującego z konwerterem miernika) oraz ewentualna korekta liniowości, której można dokonać za pomocą trymera ClO. Konwerter można zmontować na płytce drukowanej pokazanej na rys. 2. Andrzej Gawryluk, AVT
vo VI ------f----<
Q T
N Cl
D 100UF
| L
US3 LM7806
BAT43 ^C
R3 820k
___I___
33 I C4
DnF 100nF
Rys. 1.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2: 470kQ R3: 820kQ R4: 4,7kQ Pl: 10kQ P2: 4,7kQ Kondensatory Cl: 100^F/16V C2: 22^F/16V C3, C4: lOOnF C5: 220nF
rów firmy Philips. Z bramek układu USl zbudowano dwa generatory astabilne, z których jeden - z dołączonym czujnikiem wilgotności - jest bramkowany. Sygnały: bram-
Có, C7: 47pF
C8: 22pF
C9: 68pF
ClO: 3/40pF
CZ1: czujnik wilgotności
12OpF
Półprzewodniki
Dl: BAT43
USl: 4001
US2: 4002
US3: LM78L06
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AVT-1320.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/7pdf/sierpien01.htm oraz na płycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.
wejście dość skomplikowanego obwodu uśredniającego (R3, Pl i C5), na wyjściu którego znajduje się potencjometr P2 służący do regulacji zakresu napięcia wyjściowego. Konwerter jest zasilany z wyjścia scalonego stabilizatora napięcia US3.
Kłopotliwe jest skalowanie konwertera. W dobrze wyposażonych laboratoriach do tego celu są stosowane specjalne pojemniki wypełnione solą spełniającą rolę materiału stabilizującego wilgotność na określonym poziomie (norma ASTM E104). W warunkach amatorskich lepszym wyjściem byłoby zastosowanie jakiegokolwiek wilgotnośćiomierza fabrycznego. Najważniejszą regulacją jest ustalenie za pomocą P2 zakresu zmian napięcia na wyjściu Uwy (odpowiednie-
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 8/2001
35
MINIPROJEKTY
Czujnik ciśnienia
Prezentowana
aplikacja różnicowego
czujnika ciśnienia jest
jedną z najprostszych,
mimo to umożliwia
pomiar ciśnienia za
pomocą dowolnego
woltomierza. Napięcie
wyjściowe, proporcjonalne
do ciśnienia może być
również mierzone za
pomocą dowolnego
przetwornika A/C
dołączonego do
komputera, na przykład
AYT-1315.
Schemat elektryczny konwertera pokazano na rys. 1. Rolę czujnika ciśnienia spełnia skompensowany termicznie czujnik z serii MPX20x0. Do jego wyjść dołączono wzmacniacz pomiarowy zbudowany z czterech wzmacniaczy operacyjnych wchodzących w skład układu USl.
W drugim stopniu wzmocnienia (USlD) w pętli sprzężenia zwrotnego zastosowano kondensator C5 ograniczający pasmo przenoszenia całego wzmacniacza, co zapobiega możliwości powstawania oscylacji i reagowaniu wzmacniacza na sygnały
Rys. 1.
ObudMM typu Z Obudom typu B
PortPI fcrtwtir w imtaknnj
\
Rys. 2.
szybkozmienne, które z natury rzeczy mają (w tym zastosowaniu) zazwyczaj charakter zakłóceń. Wzmacniacz zapewnia zwiększenie poziomu napięcia z 25mV (max.) do 4,5V na wyjściu USlD (zakres zmian napięcia na wyjściu USlD wynosi 0,5..4,5V). Do wyjścia tego układu dołączono potencjometr P2 umożliwiający dobranie amplitudy sygnału wyjściowego do możliwości pomiarowych współpracującego miernika napięcia. Kalibracja położenia tego potencjometru wymaga przyłożenia do portu Pl (rys. 2) czujnika ciśnienia o wartości odpowiadającej maksymalnej wartości mierzonej (np. w przypadku MPX2010 -lOkPa). Po ustawieniu suwaka Pl w położeniu środkowym należy tak ustalić położenie P2, żeby na wyjściu uzyskać maksymalne, dopuszczalne dla dołączonego woltomierza napięcie. Jeżeli napięcie na wyjściu USlD nie jest równe 4,5V, należy jego wartość skorygować za pomocą Pl. Mostek Ml zastosowany na wejściu stabilizatora napięcia zasilającego US2 zapobiega uszkodzeniu czujnika SENl w przypadku odwrócenia polaryzacji napięcia zasilającego.
Modelowy czujnik-kon-werter zmontowano na płytce drukowanej, której schemat montażowy pokazano na rys. 3. Piotr Zbysiński,AVT piotr.zbysinski@ep.com.pl
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Pl: 220Q
P2: 22kQ
Rl: 7,5kQ
R2: 120Q
R3.R4: 2kQ
R5: lkQ
R6: 820Q
R7: l,5kQ
Kondensatory
Cl: 100^F/16V
C2: 47^F/1ÓV
C4.C5: lOOnF
Có: 10jiF/16V
Półprzewodniki
Ml: 1A/5OV
USl: LMC6044
US2: 78L10
SENl: MPX2OxO - czujnik
ciśnienia
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna wAVT- oznaczenie AVT-1316.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: h ttp: 11 www. ep.com.pl/?p df/ sierpien01.htm oraz na płycie CD-EP08/2001 w katalogu PCB.
?O
Rys. 3.
36
Elektronika Praktyczna 8/2001
PROJEKTY
Elektroniczna gra w kości
AVT-5028
Wakacje sprzyjają
rozrywkom, w związku
z czym postanowiliśmy
zaproponować samodzielne
wykon anie gry w kości
w wersji elektronicznej.
Elektroniczn a kostka m oże
z powodzeniem zastąpić
pojedynczą kostkę, np.
podczas gry w "Chinczyka".
Jedn ą z jej zalet jest prosta
budowa i niskie koszty
wykonania.
Współczesne elektroniczne gry, pomimo swoich ogromnych możliwości - czego przykładem może być chociażby Playstation II -przestały być tak fascynujące, jak niegdysiejsze dość prymitywne gry telewizyjne. Pomimo tego elektro-nicy-amatorzy nadal chętnie budują sobie mniej lub bardziej zaawansowane "wspomagacze" do gier, wśród których - ze względu na ogromną uniwersalność - prym wiodą elektroniczne "kości". Jeden z wielu możliwych wariantów, nadający się także do wykorzystania jako pełnowartościowa gra w trzy kości, przedstawiamy w artykule.
Opis układu
Schemat elektryczny układu przedstawiono na rys. 1. Łatwo zauważyć, że składa się on z trzech bloków o praktycznie identycznej budowie. W związku z tym skupimy się na szczegółowym omówieniu tylko jednego z nich. Wszystkie "kostki" składają się z generatora impulsów oraz licznika modulo 6, który je zlicza. Na wyjściach liczników znajdują się pola wskaźnikowe zbudowane z siedmiu diod LED każde.
Generatory impulsów taktujących wykonano w najprostszy możliwy sposób, tzn. z wykorzystaniem prze-rzutników Schmitta z dwuwejścio-wych bramek NAND typu 4093. Rezystor R2 zapewnia ujemne sprzężenie zwrotne w generatorze z bram-
ką UlD. Spełnia on także (wraz z kondensatorem C13) rolę elementu ustalającego częstotliwość oscylacji na wyj ściu generatora. Częstotliwość wyjściową generatora można także modyfikować dobierając wartość pojemności kondensatora Cl 3 (i jego odpowiedników w pozostałych generatorach). Sygnał taktujący z wyjścia bramki UlD jest podawany na wejście licznika U2 poprzez rezystor separujący Rl, który zapobiega niepoprawnej pracy generatora w przypadku zastosowania układów 4017.
Cykl pracy liczników skrócono ze standardowego "1 z 10" do "1 z 6". Ponieważ zastosowane w kostce układy licznikowe 4017 zliczają w kodzie pierścieniowym "1 z n", konieczne było zastosowanie na wyjściach układu konwertującego kod "1 z 6" na kod odpowiadający wskazaniom liczby oczek "kostki". Rolę transkodera spełniają diody Dl iD5..Dl2. Diody LED D13..D19 dołączone do "wyjść" transkodera symulują oczka "kostki". Ponieważ diody świecące są sterowane bezpośrednio z wyjść liczników, których rezystancja wyjściowa jest stosunkowo duża, a wynikająca z niej wydajność prądowa nie jest imponująca, to należy zastosować niskoprądowe diody LED.
Ponieważ układ jest zasilany bateryjnie, zastosowano w nim elektroniczne włączniki zasilania, niezależnie dla każdej z "kostek". Rolę włączników spełniają klucze tranzystorowe Ql, Q3 i Q5, sterowane przez tranzystory - odpowiednio - Q2, Q4 i Q6. Przyciski
Elektronika Praktyczna 8/2001
37
Elektroniczna gra w kości
Rys. 1. Schemat elektryczny elektronicznej kostki.
Elektronika Praktyczna 8/2001
Elektroniczna gra w kości
n
Startl..3 spełniają zatem dwie funkcje:
- powodują włączenie zasilania generatorów UlB/C/D oraz przypisanego licznika U2..4,
- uruchamiają generatory UlB/ C/D, podając na wejścia tych bramek logiczne "1".
Po puszczeniu przycisku klucz załączający zasilanie pozostaje nadal aktywny, który to stan jest podtrzymywany przez ładunek zgromadzony w kondensatorach Cl, C4 i C8. Szybkość ich rozładowania zależy od wartości rezystancji rezystorów RIO, R20 i R30, włączonych w obwód bazy tranzystorów Q2, Q4 i Q6. Ponieważ bramki, na których zbudowano generatory wzór- ^s cowe wchodzą w strukturę jednego układu scalonego, musi on być zasilany niezależnie od tego, która z "kostek" w danej chwili jest aktywna. Dlatego zastosowano diody D4, D20 i D21 realizujące funkcję logicznego OR napięć zasilających z wyjść wszystkich kluczy tranzystorowych.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R7, Rll, R17, R21, R27: lOOkO
R2, R12, R22: 470kQ
R3, R13, R23: l,5kQ
R4, R14, R24: l,8kQ
R5, R15, R25: 2,2kQ
Ró, Rló, R2Ó, R31: 2,7kQ
R8, R18, R28: 15kQ
R9, R19, R29: 1MO
RIO, R20, R30: 6,8kQ
R32: lkO
Kondensatory
Cl, CA, C8: 10^F/16V
C2, Có, C9, Cli: lOOnF
C3, C7, CIO, C15: 100^F/16V
C5: 12nF
C12: 470^F/16V
C13: lOnF
C14: 15nF
Półprzewodniki
Ul: 4093
U2, U3, U4: 4017
Ql, Q3, G5: BC558
Q2, Q4, Gó: BC548
D1..D12, D20, D21, D29..D3Ó,
D44..D51: 1N4148
D13..D19, D22..D28, D37..D43:
diody LED (zalecane niskoprądo-
we)
Różne
Start 1..3: mikroprzełączniki
zacisk do baterii 9V (6F22)
D13
322 D2t| D28
C3 Cl JL.
cci
D43 D28
0MOM20 OOO
B X m DC
-CBED-
STHRT2
O
2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
Obsługa "kostki"
Posługiwanie się "kostką" nie odbiega zbytnio od standardów przyjętych podczas grania zwykłymi kostkami. Wykonanie rzutu wymaga naciśnięcia i przytrzymania wybranego przycisku, w wyniku czego wszystkie diody symbolizujące oczka wybranej kostki się świecą. Po puszczeniu przycisku zapala się (mniej-więcej) losowo wybrana kombinacja oczek będąca wynikiem losowania. Jest ona wyświetlana przez ok. 5 sekund, następnie pole wyświetlacza gaśnie. Ponieważ częstotliwości sygnałów na wyjściach generatorów wzorcowych są dość duże i częstotliwość każdego generatora jest inna, to można założyć, że otrzymane wyniki są rzeczywiście losowe.
Montaż i uruchomienie
Egzemplarz modelowy został zmontowany na jednostronnej płytce drukowanej, której schemat montażowy pokazano na rys. 2. Wzór płytki jest dostępny na wkładce wewnątrz numeru, na płycie CD-EP8/2001B w katalogu PCB, a także na stronie internetowej EP.
Montaż urządzenia nie jest trudny, jedynie montaż diod LED -przede wszystkim ze względów estetycznych - wymaga nieco więcej pracy. Na płytce zastosowano 3 zworki, które najlepiej jest wykonać ze srebrzanki lub kynaru po zdjęciu izolacji. Ze względów praktycznych pod układy scalone zastosowane w urządzeniu warto zastosować podstawki. Ułatwią one wykonywanie ewentualnych napraw lub modyfikacji urządzenia.
Po zmontowaniu można rozpocząć uruchamianie urządzenia, do czego niezbędny będzie zasilacz (lub bateria) 9V o wydajności prądowej ok. 50mA, miernik uniwersalny i ewentualnie oscyloskop. Jeżeli po wciśnięciu przycisków Startl..3 odpowiadające im pola wyświetlacza nie świecą, należy sprawdzić czy:
- po wciśnięciu przycisku Startl..3 pojawia się na katodach diod (odpowiednio) D20, D21 i D4 napięcie o wartości ok. 7,3V. Jeżeli nie, świadczy to o niepoprawnej pracy kluczy tranzystorowych. Jeżeli napięcie się pojawia, trzeba sprawdzić czy:
- generatory sygnałów prostokątnych pracują po wciśnięciu któregoś z przycisków. Najłatwiej jest to zrobić za pomocą oscyloskopu dołączanego do wyjść bramek UlB/C/D (amplituda napięcia na wyjściu powinna być bliska napięciu zasilania układu Ul). Jeżeli po wciśnięciu przycisków generatory działają, należy jeszcze sprawdzić, czy:
- liczniki U2..4 pracują poprawnie. Najłatwiej to sprawdzić za pomocą oscyloskopu, który umożliwi obserwację stanów wyjść Q0..Q5 liczników. Po wciśnięciu przycisków powinny na nich występować impulsy "1" na tle poziomu logicznego "0".
Andrzej Gawryluk, AVT
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/sierpienOlJitm oraz na płycie CD-EP08/2001B w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 8/2001
39
PROJEKTY
Polowa łącznica telefoniczna, część 1
kit AVT-5030
Pomysł na te archaiczne,
ale jakże praktyczne
urządzenie podsunęli mi
znajomi druhowie
z harcerskiej drużyny
łączności, którzy wyjeżdżając
latem na obozy i biwaki
roz wiją ją sieć lączn ości
przewodowej. Skarżyli się na
ogromne rozmiary i wagę
używanego przez nich
sprzętu, pochodzącego
zazwyczaj z demobilu
wojsko wego. A by odciążyć
druhów łącznościowców
i zrobić im więcej miejsca
w plecaku opracowałem układ
o niewielkich rozmiarach,
doskonale spełniający rolę
polowej łącznicy telefonicznej.
Rys. 1. Schemat elektryczny aparatu MB.
Łącznica współpracuje z aparatami telefonicznymi systemu MB (na korbkę), czyli aparatami tzw. "miejscowej baterii". Wiele takich aparatów jest jeszcze używanych przez harcerzy. Ponadto można je legalnie zakupić w instytucjach handlujących sprzętem z demobilu. Łącznica nie ma możliwości współpracy z centralami automatycznymi CA i nie może być do nich podłączana.
Przed wykonaniem łącznicy warto zapoznać się zasadą działania aparatu systemu MB z wywołaniem induktorowym, z którym ma współpracować łącznica. Uproszczony schemat aparatu przedstawiono na rys. 1. Powinien on umożliwić realizację trzech zadań:
- wywołanie centrali (wysłanie sygnału zewu),
- prowadzenie rozmów telefonicznych,
- odbiór sygnału z centrali (sygnał wywołania abonenta).
Aby wysłać sygnał wywołania centrali, należy w aparacie pokręcić korbką induktora, co spowoduje przesunięcie osi napędowej induktora. W konsekwencji następuje przełączenie styków z pozycji 1-2 na 2-3. Uzwojenie induktora zostaje dołączone do zacisków liniowych Li i L2. Wartość napięcia i częstotliwość zewu in-duktorowego waha się w granicach 6O..9OV i 15..30Hz.
Sygnał wywołania przychodzący z centrali zamyka się natomiast w obwodzie: zacisk liniowy Li, styki 1-2 induktora, kondensator Cl, dzwonek Dz, zacisk liniowy L2.
W nastęstwie przepływu prądu w tym obwodzie jest uruchamiany dzwonek Dz. Dosyć ważny jest kondensator C2 (ok. O,3fiF), którego zadaniem jest niedopuszczenie do przedostania się prądu zewu do części rozmownej aparatu. Prowadząc rozmowę należy nacisnąć przycisk mikrofonowy Pl. Zamknie się wówczas obwód zasilania mik-
Elektronika Praktyczna S/2001
41
Polowa łącznica telefoniczna
Rys. 2. Schemat elektryczny centrali.
42
Elektronika Praktyczna 8/2001
Polowa łgcznica telefoniczna
jjjjj- fotiołMni 1\LJ
Rys. 3. Schemat blokowy łqcznicy. rofonu, w którym jest włączona szeregowo bateria. Takie rozwiązanie zasilania mikrofonu jest nazywane zasilaniem miejscowym (miejscowa bateria) MB . Sygnał z mikrofonu nie powinien być słyszalny w słuchawce, ponieważ mikrofon jest włączony w układzie antylokalnym, utworzonym za pomocą transformatora TR. Tyle na temat aparatu systemu MB.
Opis układu
Teraz zajmijmy się łącznicą. Przystępując do projektowania układu korciło mnie, aby budowę centralki oprzeć na mikiokontio-lerze. Zostałem jednak namówiony do tego, aby zaprojektować układ o nieskomplikowanej budowie, bez korzystania z żadnych "cudów" techniki. Miał to być taki układ, aby mógł go wykonać każdy, nawet niezbyt zaawansowany elektronik amator. I tak się też stało. Oczywiście całkowicie nie zrezygnowałem z zastosowania elementów półprzewodnikowych. Jak widzimy, schemat elektryczny centrali przedstawiony na rys. 2 sprawia wrażenie dość skomplikowanego, co jest jednak złudne. Jeżeli przyjrzymy mu się uważniej, to większość bloków funkcjonalnych w łącznicy powtarza się.
Generalnie, w łącznicy możemy wyodrębnić następujące bloki funkcjonalne (rys. 3):
- płytę główną,
- sześć obwodów abonenckich,
- tablicę liniową (rys. 4),
- blok sygnalizacji optycznej i przyciski sterujące,
- gniazda i wtyki połączeniowe.
Płyta główna jest elementem scalającym wszystkie bloki w całość. Na płycie głównej znajdują się miejsca do dołączenia sześciu obwodów abonenckich, podłączenia sześciu gniazd i sznurów łączeniowych oraz zasilacz dostarczający niezbędnych napięć do poprawnej pracy układu.
Obwody abonenckie, których liczba odpowiada liczbie abonentów dołączonych do centrali, służą do sygnalizowania wywołania przez abonenta oraz przyłączenia aparatu operatora do abonenta wywołującego. Zadaniem tablicy liniowej jest umożliwienie przyłączenia do centrali abonentów oraz aparatu operatora. Drugim ważnym zadaniem jest ochrona przed przepięciami, jakie mogą wystąpić na linii telefonicznej, np. w wyniku wyładowań atmosferycznych. Zadaniem sygnalizacji optycznej i przycisków jest optyczna sygnalizacja zgłoszenia abonenta oraz możliwość sterowania aparatem operatora. Gniazda i wtyki są elementami komutacyjnymi centrali służącymi do zestawiania przez operatora połączenia pomiędzy abonentami.
Jak to działa? Proces łączeniowy możemy podzielić na następujące etapy:
- zerowanie centrali przy uruchomieniu,
- wywołanie centrali przez abonenta,
- zgłoszenie się operatora centrali,
- zestawienie połączenia,
- wywołanie abonenta,
- rozmowa telefoniczna,
- koniec rozmowy, rozłączenie połączenia.
Zerowanie - do poprawnego zainicjowania pracy centrali niezbędne jest wykonanie zerowania. Może się wydawać, że w tak prostym układzie, nie zawierającym żadnego mikiokontrolera, nie '"
jest potrzebne zerowanie. A jednak! Dzieje się to za sprawą kilku prostych przerzutni-ków RS, w których w chwili pojawienia się napięć zasilających występują stany nieustalone. W naszym przypadku, gdyby zrezygnować z zerowania, to po włączeniu napięć zasilaj ących układ włączają się wszystkie przekaźniki i wszystkie diody świecące. W takiej sytuacji, aby przystąpić Ry3. 4 Schemat elektiyczny tablicy liniowej.
do pracy, należy nacisnąć przycisk zerowania RESET. Włączenie równolegle z przyciskiem kondensatora elektrolitycznego o wartości około lfiF skutecznie eliminuje problemy związane z rozruchem centrali.
Wywołanie centrali przez abonenta - w wyniku wysłania zewu przez aparat abonenta rozpoczyna się proces wywołania obsługi centrali. Sygnały prądu dzwonienia - przychodzące z aparatu telefonicznego abonenta - poprzez linię, tablicę liniową i przewód połączeniowy są podane na obwód abonencki. Mostek prostowniczy Ml jest podłączony do linii poprzez kondensatory C3..C8 i rezystory R1..R6. Kondensatory C3..C8 stanowią "zaporę" dla prądu stałego, a rezystory R1..R6 zastosowano w celu ograniczenia wartość prądu dzwonienia. Przychodzący sygnał napięciowy zewu powoduje zadziałanie diod transoptorów TO1..TO6, co z kolei wprowadza ich tranzystory w stan przewodzenia. Wysoki poziom napięcia z emiterów transoptorów zostaje podany poprzez tranzystory T7..T12 na przerzutniki RS zbudowane z bramek NOR US1..6A/B 4001, co powoduje przełączenie przerzut-ników i pojawienie się wysokiego poziomu napięcia, które jest podane poprzez diody D1..D12 na diodę sygnalizacyjną oraz na BUZZER.
Cały proces wywołania abonenta można więc sprowadzić do jednego zdania: gdy pokręcisz
Po płyty gMwiwJ________
DB23
o
ABONENT2
W7
OPERATOR
H ABONENT!
'abonent*
dr
Elektronika Praktyczna S/2001
43
Polowa łącznica telefoniczna
WYKAZELEMENTOW
Rezystory
R1..R6: 470O
R7..R12: lkn
R13..R18: 2,2kQ
R19..R30: 22kQ
R31..R36: 12kQ
R37: 2,2kQ
R38..R43: 5,ókQ
R44..R49: 820O
R50..R55: 2,2kQ
R56..R61: 68kQ
R62..R67: 22kQ
W1..W7: warystory 300V
Kondensatory
Cl: 1000|iF/25V
C2: 470^F/25V
C3..C8: 220nF/100V
C9..C14: 22jiF/63V
C: ljiF
Półprzewodniki
D1..D12: 1N4148
D13..D18: LED dowolne
D19..D36: 1N4184
Ml: mostek 1A/1OOV
M/Abl-6: mostek 1A/1OOV
TO1..TOÓ: CNY17-4
T1..T12: BC237
US1..US6: CD4001
US7: UA7805
Różne
Wtyki JACK MONO
Gniazda JACK MONO
Buzzer piezo
Przekaźniki M4-12H ószt.
Złącza DB25 żeńskie do druku Ś
2szt.
Złącza DB25 męskie na taśmę
zaciskowe - 2 szt.
Taśma płaska 25 żył - 2m
Złącza gold pin zagięte - ószt.
Złącze śrubowe ARK2 lszt
Przyciski miniaturowe do druku
7 szt.
Zaciski laboratoryjne - 14 szt.
korbką aparatu, zapali się dioda sygnalizacyjna danego abonenta oraz włączy się sygnalizator akustyczny.
Zgłoszenie się operatora centrali jest kolejnym krokiem procesu połączeniowego. Zgłoszenie się operatora, po zapaleniu się diody sygnalizacyjnej i sygnale akustycznym, polega na naciśnięciu przez niego przycisku RESET. Powoduje to zgaszenie diody i wyłączenie generatora. Następnie należy przycisnąć przyciski P1..P6 (abonenta który wzywał operatora). Wynikiem tych czynności jest przyłączenie aparatu abonenta do aparatu operatora centrali. W skutek naciśnięcia jednego z wspomnianych przycisków zostaje podany wysoki poziom napięcia na wejścia (wyprowadzenia 8 układu 4001) przerzutników RS wykonanych z bramek NOR US1..6C, D. Po pojawieniu się na wyjściach przerzutników RS (wyprowadzenia 9, 11) sygnałów sterujących pracą tranzystorów T1..T6, następuje załączenie przekaźników PK1..6. Te same sygnały sterujące tranzystorami T1..T6 są również podawane poprzez diody blokujące D19..D24 na diody sygnalizacyjne D13..D18. Należy wspomnieć, że podczas gdy na wyjściach przerzutników RS (wyprowadzenia 9, 11) pojawiają się poziomy wysokie, to na ich drugich wyjściach (wyprowadzenia 10, 12) pojawiają się poziomy niskie. O tym oczywistym fakcie piszę dlatego, że akurat te drugie wyjścia sterują pracą tranzystorów T7..T12. Zadaniem ich jest niedopuszczenie do załączenia sygnalizacji akustycznej w czasie,
gdy aparat operatora przyłączony do linii danego abonenta wysyła zew.
Zestawienie połączenia jest wbrew pozorom czynnością dosyć prostą i polega na zgłoszeniu się operatora, uzyskaniu od abonenta wywołującego informacji, z którym abonentem mamy zestawić połączenie, a następnie połączeniu za pomocą sznurów połączeniowych (wtyczkę z sznurem abonenta wywołującego umieszczamy w gnieździe abonenta wywoływanego).
Kolejnym krokiem jest wywołanie abonenta, polegające na wysłaniu zewu z aparatu operatora do aparatu, abonenta wywoływanego. Po zgłoszeniu się abonenta wywoływanego abonent wywołujący ma możliwość przeprowadzenia rozmowy telefonicznej. W tym czasie operator odłącza swój aparat naciskając przycisk RESET.
Koniec rozmowy, rozłączenie połączenia - po skończonej rozmowie przez abonentów, jeden z nich - najlepiej wywołujący - powinien dać sygnał o skończeniu rozmowy poprzez wysłanie krótkiego zewu. Po wysłaniu zewu zapalą się diody sygnalizacyjne połączonych ze sobą abonentów oraz włączony zostanie generator akustyczny. Operator centrali rozłącza połączenie wykonane sznurami oraz naciska przycisk RESET. Krzysztof Górski, AVT krzysztof.gorski@ep.com.pl
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/sierpien01.htm oraz na płycie CD-EP08/2001B w katalogu PCB.
44
Elektronika Praktyczna 8/2001
PROJEKTY
Wzmacniacz audio z wejściem cyfrowym, część 2
AVT-5026
W drugiej części artykułu
przedstawiamy konstrukcję
elektryczną wzmacniacza,
której założenia
przedstawiliśmy w poprzednim
numerze. Do przeczytania
artykułu szczegółnie
zachęcamy wszystkich
miłośników sprzętu audio!
Konwerter C/A
Schemat elektryczny konwertera C/A zintegrowanego ze strojonym filtrem dolnoprzepustowym przedstawiono na rys. 7. Sygnał na wejście odbiornika sygnału S/PDIF można podać dwiema drogami:
- za pomocą standardowego kabla współosiowego na wejście galwaniczne GNl,
- za pomocą kabla światłowodowego do wejścia odbiornika US7, co wymaga zwarcia styków włącznika Sl.
Układ USl jest wyposażony w odbiornik różnicowy zgodny ze standardem RS422, dzięki czemu bez trudu radzi sobie z odbiorem sygnałów o niewielkich amplitudach. Niezależnie od źródła sygnał wejściowy trafia na wejście RXP (nieodwracające) odbiornika.
W układzie US7 zintegrowano kompletny odbiornik światła laserowego oraz układ wzmacniająco-formujący, dzięki czemu przesyłany torem optycznym sygnał cyfrowy pojawia się na wyjściu układu w postaci niewiele odkształcone od sygnału oryginalnego. Niestety w każdym sygnale cyfrowym występuje zjawisko jego "drżenia" w czasie (ang. jitter), które może zniekształcić odtwarzany sygnał audio. Z tego powodu w kolejnym elemencie toru obróbki sygnału wejściowego -odbiorniku CS8412 - zintegrowano mechanizmy minimalizujące wpływ jittera na jakość sygnału wyjściowego. Na rys. 8 pokazano charakterystykę ilustrującą stopień tłumienia jittera sygnału wejściowego przez układ CS8412, w zależności od częstotliwości charakterystycznej jittera.
Zadaniem układu USl jest przede wszystkim zdekodowanie sygnału wejściowego i wygenero-
wanie na wyjściach SDATA, SCK i FSYNC ciągu danych zawierających kolejne próbki sygnału audio. Na rys. 9 pokazano jego uproszczony schemat blokowy, doskonale ilustrujący realizowane przez ten układ funkcje.
Jak widać na schemacie blokowym, układ CS8412 jest wyposażony w rozbudowany system diagnostyki, który można wykorzystać m.in. do określenia częstotliwości próbkowania sygnału wejściowego i detekcji występujących w nim błędów. Ze względu na specyfikę projektu te możliwości układu nie zostały wykorzystane.
Spośród wielu możliwych konfiguracji układu CS8412 (w tym dekodowanie sygnałów zapisanych w formatach AES/EBU, IEC 958, S/PDIF oraz profesjonalnym EIAJ CP-340) w prezentowanym projekcie wybrano pracę zgodnie z zaleceniami S/PDIF i - na wyjściu - ramką 12 S o długości do 24 bitów. Jest to jeden z najbardziej elastycznych trybów pracy, w znacznym stopniu niezależny od faktycznej długości ramki danych w kanale audio i faktycznej rozdzielczości przetwornika C/A. Do wejścia FCK USl dołączono scalony generator kwarcowy o częstotliwości sygnału wyjściowego 6,144MHz, który stanowi wzorzec dla wszystkich układów czasowych zintegrowanych w USl oraz dla pętli PLL, która synchro-nizując się z wyekstrahowanym z sygnału wejściowego przebiegiem zegarowym generuje na wyjściu MCLK jego 25 6-krotność. Sygnał MCLK jest niezbędny m.in. do taktowania elementów filtrów wyjściowych w przetworniku US2, stąd połączenie wyjścia MCLK USl z wejściem MCLK US2.
Elektronika Praktyczna 8/2001
47
Wzmacniacz audio z wejściem cyfrowym
Rys. 7. Schemat elektryczny konwertera C/A zintegrowanego ze strojonym filtrem dolnoprzepustowym.
Jak wspomniano w pierwszej części artykułu, w strukturze prze-/-~\ i "LŚ twornika US2 zintegrowano kom-\jj~\ I pletne filtry dolnoprzepustowe, dzięki czemu nie ma konieczności stosowania rozbudowanych obwoła dów filtrujących. W prezentowanym modelu zastosowano tylko proste filtry RC (R8, C7 i R9, C6 - po jednym na kanał) usuwające z sygnału wyjściowego resztkowe sygnały próbkowania w filtrach pojemnościowych. Ich charakterystykę dobrano, zgodnie z zaleceniami producenta, w taki sposób aby spełnione było twierdzenie Shannona o próbkowaniu.
Sygnał występujący na wyjściu filtrów doskonale nadaje się do zasilania wejść wzmacniacza mocy, lecz z przyczyn praktycznych jest on najpierw podawany na potencjometry Pl i P2 za pomocą których ustala się podawane na wejście wzmacniacza poziomy sygnałów z obydwu kanałów C/A.
Rolę przełącznika wejść spełnia układ półprzewodnikowy firmy Maxim US3. Jest to poczwórny przełącznik sterowany za pomocą dwóch wejść cyfrowych, opracowany specjalnie do aplikacji audio. Parametry kluczy analogowych zastosowanych w US3 zostały dobrane przez producenta w taki sposób, aby zminimalizować możli-i
wosc powstania zniekształceń wynikających z modulacji rezystancji klucza sygnałem wejściowym, przy jednoczesnym zachowaniu minimalnej rezystancji przejściowej kluczy.
Aktywną parę wejść wybiera się za pomocą przełącznika S2, a rezystor R16 polaryzuje wejścia sterujące układu US3. Wybrane sygnały audio pojawiają się na gniazdach wyjściowych GN5 i GN6, a ich suma (przez rezystory RIO, Rll i R12) jest podawana na wejście cyfrowo strojonego filtra dolnoprzepus-towego US4. Nieco więcej informacji na temat tego układu znajdą Czytelnicy w pierwszej części artykułu, te-
48
Elektronika Praktyczna 8/2001
Wzmacniacz audio z wejściem cyfrowym
0 "O Ś 5 u ż10 3= 1" 1 5-20 -25
\ \
s \ \ \
\
\ \
\ \ \
i i i \
10'
10
10 10
Częstotliwość jittera [Hz]
Rys. 8. Charakterystyka ilustrującą stopień tłumienia jittera sygnału wejściowego przez układ CS8412 w zależności od częstotliwości charakterystycznej jittera.
10"
raz skupimy się na omówieniu jego aplikacji.
Suma sygnałów z obydwu kanałów jest podawana - po odseparowaniu składowej stałej za pomocą C8 - na wejście US4. Wewnętrzny blok układu odpowiadający za polaryzację wejścia zapewnia na nim napięcie stałe o wartości ok. 2,5V. Sygnał zegarowy o wypełnieniu 50% jest podawany na wejście CLK USl. Przyjęto, że częstotliwość graniczna filtru dolnoprzepustowego będzie można zmieniać w zakresie 50..500Hz, co wymaga częstotliwości taktującej na wejściu CLK zmieniającej się w przedziale 5kHz..500kHz. Przerzutnik US6A spełnia rolę symetryzatora przebiegu zegarowego generowanego przez multiwibrator US5, jednocześnie dzieli częstotliwość generowanego przez niego przebiegu przez 2. Tak więc wartości elementów R13, R14, P3 i Cli dob-
VD+ DGND W FIT AGNE MCK M3 M2M1 M0
8 22 20 21 19 17 1 18 1 24 1 23 1
i 1-------"" Audio 12
RXP i 10 i RS422 Recdyer Qock andDataRecovery De*IJX 11 1
RXN Registeis
'-------*
MJX 28^
Tu 16 U 15 k 12 I27 ,25 Il5
rano w taki sposób, aby częstotliwość przebiegu prostokątnego na wyjściu US5 mieściła się w przedziale 10kHz..lMHz. Odfiltrowa-ny sygnał przeznaczony do sterowania wzmacniacza subwoofera podawany jest, po odseparowaniu za pomocą C10 składowej stałej, na gniazdo GN4. Sygnał ten można wykorzystać do bezpośredniego sterowania pracą wzmacniacza mocy, przy czym należy pamiętać, że wzmocnienie filtru w paśmie przenoszenia wynosi 1V/V.
Moduł konwertera jest zasilany symetrycznym napięciem ą5V, otrzymywanym dzięki zastosowaniu stabilizatorów US8 i US9. Napięcie jest prostowane w scalonym mostku Graetzia Ml, następnie filtrowane za pomocą kondensatorów elektrolitycznych o dużej pojemności C29 i C30.
Poszczególne gałęzie linii zasilających zostały od siebie odseparowane za pomocą dławików
SIWA
SCK
FSYNC
C
U VERF
CSW FCK
SEL
CO Cal Cti Cel Cdi Cel E0 El E2 PO Fl E2
ERF CBL
Rys. 9. Uproszczony schemat blokowy układu USl.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Pl, P2: 100ka
P3: 150kO
Rl: 75Q
R2: 220O
R3: lkii
R4, R5: 270kO
R6, R7, R12, R16: 10kO
R8, R9: 5Ó0O
RIO, Rl 1: 4,7kn
R13: 2kO
R14: 470O
R15: 4,7Q
Kondensatory
Cl, C2: lOnF
C3, C9, C12, C14..C20, C31:
lOOnF
C4, C5, C21..C26: 10jiF/16V
C6, C7: 2,7nF
C8, C10: 4,7p.F/16V
Cli: 470pF
C13: 47nF
C27, C28: 47^F/16V
C29, C30: 2200jiF/25V
Półprzewodniki
Ml: 1A/5OV
USl: CS8412
US2: CS4334
US3: MAX383
US4: MAX7480
US5: NE555
US6: 4013
US7: TORX173
US8: 7805
US9: 7905
Różne
GENI: SG51 lub SG531
o częstotliwości ó,144MHz
GN1, GN2, GN3, GN4, GN5, GN6:
gniazda chinch
L1..L4: 47^H
Sl7 S2: dowolne przełączniki
bistabilne
L1..L4 oraz rezystora R15. Dzięki tym elementom i kondensatorom dopełniającym konstrukcyjnie proste filtry, szkodliwy wzajemny wpływ poszczególnych bloków układu przez linię zasilającą został zminimalizowany. Piotr Zbysiński, AVT piotr.zbysinski@ep.com.pl
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/sierpienOlJitm oraz na płycie CD-EP08/2001B w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 8/2001
49
SPRZĘT
Z/J1J
Po krótkiej przerwie wracamy do
prezentacji nowych na naszym rynku
programatorów uniwersalnych,
których producenci odkryli
w naszym kraju prawdziwą
"złotą żyłę".
Tym razem przedstawiamy
programator uniwersalny, który
różni się od większości dostępnych
na rynku możliwością pracy
samodzielnej, bez konieczności
dolą czania do PC, a do tego
zasilany bateryjnie. Wprost idealny dla
serwisów!
ICi Technologyi
Producent programatora prezentowanego w artykule -brytyjska firma ICE Technology - już w 1996 roku (kiedy to rozpoczęła produkcję LV40 Portable) postawiła na rozszerzenie swojej oferty o urządzenie mogące pracować samodzielnie bez konieczności dołączania do zewnętrznego komputera, przy tym kosztującego niemal tyle samo, co standardowe programatory uniwersalne. Z tego powodu LV40 Portable wyposażono w dwulinio-"wy fw każdej linii 40 znaków) wyświetlacz LCD z możliwością podświetlania oraz 30- "#T7-"-""^ przyciskową klawiaturę. Dzięki tak bogatemu interfejsowi użytkownika przeprowadzenie większości standardowych operacji, łącznie z testowaniem funkcjonalnym wybranych układów cyfrowych, można T"" przeprowadzić bez ' '
udziału komputera. ____
Jest on natomiast ""ŚŚŚ niezbędny do mody- Ś* [ fikacji i aktualizacji r bibliotek z opisem modeli programowa- pyS 2.
nych układów. Współpraca z komputerem jest możliwa za pomocą interfejsów Centronics lub RS232, przy czy ten drugi służy głównie do wymiany firmwareiu programatora i może służyć do aktualizacji bibliotek. Operację tę można przeprowadzić także przez Centronics, który jest ponadto domyślnym interfejsem komunikacyjnym, zapewniającym współpracę programatora z programem sterującym jego pracą uruchomionym na komputerze.
Walory użytkowe programatora LV40 Portable są podob-
i
- !t r Ś - ' rr -r
i << ŚŚ ' IPI* ...........
-
* i* * i* J ff * Ś n r n
r pr *
r- i * * * - t i "
f r* - fF " f Śi r pr if t pr ip
Elektronika Praktyczna S/2001
51
SPRZĘT
Rys. 3.
ne do innych urządzeń tej klasy: potrafi on samodzielnie wykrywać fakt włożenia w podstawkę układu, automatycznie odczytuje sygnatury pamięci i porównuje z zadanym przez użytkownika typem programoanego układu, umożliwia programowanie układów niskonapięciowych fdo 1,BV), ma wbudowany jeden z większych w swojej klasie buforów - jego standardowa pojemność wynosi 512kB z możliwością rozszerzenia do lMB. Dzięki nowoczesnej konstrukcji elektrycznej programator nie wymaga stosowania dodatkowych adapterów, oczywiście poza przypadkami gdy programowane układy są montowane w obudoeach innych niż DIP. Istotną w niektórych aplikacjach przewagą tego programatora nad rozwiązaniami konkurencyjnymi jest możliwość zasilania bateryjnego oraz wbudowana w programator ładowarka akumulatorów.
Producent dostarcza wraz z urządzeniem oprogramowanie w dwóch wersjach dla DOS i dla Windows 9x. Na rys. 1 pokazano główne okno działającego programu, które domyślnie spełnia rolę edytora zawartości bufora, którego rozmiar użytkownik może ustalić - w przypadku takiej konieczności samodzielnie, dodając do standardowej pamięci buforowej programatora o pojemności 4Mb wirtualną pamięć systemu Windows. Do tego celu służy specjalne okno konfiguracyjne, którego widok pokazano na rys. 2.
Wybór obsługiwanego układu umożliwia bardzo przejrzyście zorganizowany
(i- -1
mnma i "mbii
3Ś
---------
IIL jtl P-M J IIIU
i* u Ś*Ś łM Ul Jłl 11 m .*.ŚŚ:*.Ś it.LMBJ KIHU1 PMtfcn
u *
Ś T Bm* I Ą y fr*
LDIU1L JLLU3U31.
_ j HID3L;L313a3L,
* LlIDSLiLLLSDSh
L lniL|i li I (Illl-3V
* llSlILCIJlIl^
k LLIl.ll ii Llill-lH'
_i IUIMLLKLiniPhV
Jd LDIDLLCL iDlDm
_łk aLIDLLiiLILiaLV
U LLlflhl U. tHOt1'
U ŚDliLLiLIOilLS1
U BDI1LLELLD31LV
g
_i**j
Rys. 4.
Rys. 5.
menadżer bilbilotek z opisem elementów (rys. 3). Wśród obsługiwanych przez programator elementów dostępne są wszytskie standardowe pamięci NVRAM, EPROM, EEPROM i Flash, a także mik-rokontrolery wszystkich liczących się na rynku firm, w tym Microchipa, Atmela, Motoroli, STM, Ziloga, Temica, Philipsa a także szeregu mniej znanych i popularnych firm. Niebagatelnie prezentuje się także lista obłsugiwanych przez programator układów PLD, na której znajdują się układy CPLD programowane w systemie fISP, STAPL) firmy Altera, a także układy wielu innych producentów fw tym Xilinx, Lattice, Waferscale, Philips, STM itp.).
Interesującym i bardzo przydatnym narzędziem zaimplementowanym w programie sterującym jest kalkulator sumy kontrolnej zadanego przez użytkownika obszaru pamięci buforowej (rys. 4). W przypadku takiej konieczności programator umożliwia także przeprowadzenie testów funkcjonalnych układów cyfrowych. Wektory testowe dla wybranych układów są dostarczane przez producenta wraz programatorem, istnieje jednak możliwość stworzenia własnej biblioteki układów, zawierającej zestawy samodzielnie opracowanych testów. Wektory mogą być prezentowane w postaci cyfrowej lub graficznej, nieco łatwiejsze w analizie frys. 5).
Po kilkutygodniowych, dość intensywnych, testach programatora LV40 Portable mogę stwierdzić jest to urządzenie o możliwościach przewyższających klasyczne rozwiązania spotykane na rynku. Najsłabszym elementem zestawu jaki otrzymaliśmy do testów była dokumentacja: estetycznie wydrukowaną instrukcję przygotowano w październiku 1996 roku, w związku z czym wiele zawartych w niej informacji nie miało żadengo związku z możliwościami aktualnej wersji programatora. Jednym z najpoważniejszych niedociągnięć dokumentacji jest brak opisu window-sowej wersji programu, w związku z czym użytkownik jest skazany na samodzielne poznawanie programu. Brakuje także precyzyjnego opisu sposobu aktualizacji firmwareiu, co nie powinno mieć miejsca w dokumentacji urządzenia z natury rzeczy wymagającego stosunkowo częstych aktualizacji. Sytuację ratuje nieco dołączona do zestawu płyta CD-ROM z uzupełnieniami dokumentacji oraz najnowszą wersję oprogramowania sterującego. Kopię zamieszczonych na niej materiałów zamieściliśmy na CD-EP8/2OO1B.
Andrzej Gawryluk, AVT
Prezentowany programator do testów w redakcji dostarczyła firma Spezial Electronic (tel, (22) 639-34-50), e-mai!; info@spezial.pl.
52
Elektronika Praktyczna S/2001
PODZESPOŁY
j~\x
UUU
Zelektronizowany współczesny świat wymaga stosowania coraz "mądrzejszych" podzespołów, wśród których szczególnie szybko rozwijają się pamięci półprzewodniko-we. Jednym z istotnych prze-łomów na rynku pamięci było wprowadzenie do sprzedaży pamięci nieulotnych Flash i EEPROM, które od chwili powstania są coraz doskonalsze. Jednak niektóre ich wady, wynikające przede wszystkim z zasady działania, wymusiły na producentach poszukiwania alternatywnych technologii, za pomocą których można by stworzyć idealną pamięć nieulotną: umożliwiającą nieograniczoną liczbę wpisów i szybką jak SRAM, mogącą jednocześnie przechowywać zapisane dane bez żadnego zasilania przynajmniej przez kilka lat, Oto są! Pamięci FRAM (ang. Fer-roelectric RAM) są już masowo (od kilkunastu tygodni) produkowane!
Jak działa FRAM?
Istota działania pamięci FRAM jest - jak to zazwyczaj bywa z genialnymi pomysłami - niezwykle prosta i przypomina swoim działaniem znane od lat pamięci DRAM (budowę jednobitowej komórki pamięciowej typu 2T2C pokazano na rys. 1). Informacja o stanie komórki jest przechowywana w dwóch kondensatorach, w których klasyczny dielektryk zastąpiono cienką folią, zbudowaną z krystalicznych cząsteczek mających zdolność zapamiętywania kierunku wektora ostatnio oddziaływającego pola elektrycznego. Na rys. 2 pokazano budowę takiej cząsteczki, która jest podstawowym elementem pamięciowym pamięci FRAM. Ponieważ zapisanie bitu wymaga zmiany położenia tylko jednego atomu, wymagań do przeprowadzenia tej operacji energia jest mała, a proces zapisu trwa bardzo krótko. Z tego wynikają podstawowe przewagi pamięci FRAM na konkurencyjnymi pamięciami EEPROM lub Flash:
7 WWwPHiŁ
Wiiiiift
Kilka lat temu pisaliśmy w EP o próbach prowadzonych przez ówczesną firmę Siemens,
Xicora i mało znaną w Polsce firmą
Ramtron z pamięciami nieulotnymi nowej
generacji - FRAM. Po 30 miesiącach można
je już kupić, o czym z zadowoleniem
informujemy Czytelników.
- brak długiego czasu "zapisu", który w najdoskonalszych wysoko nakładowych pamięciach wynosił ok. 5ms, a standardowo 10..50ms, w wyniku czego pamięć FRAM zachowuje się z punktu widzenia użytkownika jak SRAM,
- radykalne obniżenie poboru mocy, ponieważ zmiana położenia atomu w cząsteczce krystalicznej nie wymaga podwyższonego nap ięcia programującego,
- radykalne zwiększenie liczby cykli zapisu, która dla pamięci FRAM wynosi od lmld. do lOmld., a najnowszych (tylko niektórych) pamięciach EEPROM nie przekracza lOmln.
Jak z pewnością zauważą Czytelnicy znający budowę komórek pamięci DRAM, komórka pokazana na rys. 1 nie jest
linia wyboru bitu
linia wyboru stówa
Ikila zezwolenia na odczyt/zapis
Rys. 1.
odpowiednikiem współcześnie stosowanych w nich komórek pamięciowych, ponieważ składa się z aż dwóch tranzystorów i dwóch kondensatorów (stąd nazwa 2T2C). Rozwiązanie to zastosowano w pamięciach FRAM na samym początku ich istnienia (pierwsze "seryjne" układy pojawiły się w 1993 roku), aby zminimali-
zować potencjalne negatywne dla użytkownika skutki niedoskonałości wdrażanej wtedy technologii. Obecnie lider rynku - firma Ramtron - wprowadza pamięci, w których budowa komórki jest niemal ścisłym odpowiednikiem komórki pamięciowej pamięci DRAM ponieważ składa się z zaledwie jednego tranzystora i jednego kondensatora (1T1C). Jej budowę pokazano na rys. 3. Pamięci z komórkami 1T1C wykonywane są w technologii 0,35|j.m,
O ile sposób zapisu informacji do komórki pamięciowej z ferroelektrycznym kondensatorem wydaje się być dość oczywisty, to jej odczyt jest nieco utrudniony. Wynika to faktu, że nie ma możliwości bezpośredniego sprawdzenia położenia rucho-
llnla wyboru bitu
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna S/2001
PODZESPOŁY
wyboru Ob
Rys. 3.
mego atomu w krysztale. Z tego powodu odcsyt prse-biega następująco:
- Do okładzin kondensatora przykładane jest napięcie o określone] polaryzacji, w wyniku czego ruchomy atom przemieszcza się lub nie, w zależności od po-prsednio zajmowane] pozycji.
- Wbudowany w strukturę układu detektor spełniający jednocześnie rolę komparatora sprawdza, jak duży ładunek elektryczny emituje tak pobudzony kondensator. Jeżeli atom nie zmienił swojego położenia, to wy-
emitowany ładunek jest niewielki, w przeciwnym przypadku znacznie większy. - Wbudowany w strukturę pamięci układ automatycznie odtwarza poprzednią zawartość komórek pamięciowych (bo część z odczytanych komórek zmieni stan na przeciwny!), co w najgorszym przypadku zabiera ok. 100..120ns.
Ten dość skomplikowany proces jest całkowicie "przeźroczysty" dla użytkownika.
Dostępne pamięci FRAM
Ramtron jest jak na razie jedyną firmą produkującą pamięci FRAM, od niedawna, po pokonaniu trudności technologicznych, także na dużą skalę. Są wśród nich pamięci z interfejsem równoległym (8-bitowe), a także z interfejsami szeregowymi SPI i PC, w tym szereg odpowiedników układów tworzących standard przemysłowy l24Cxx/25xx itp.). Proces doskonalenia technologii produkcji pamięci FRAM posunął się tak daleko, że są już dostępne niskonapięciowe (2,7..3,6V) warianty dotychczas produkowanych pamięci.
W tab. 1 zawarto zestawienie podstawowych parametrów obecnie dostępnych pamięci FRAM. Andrzej Gawryluk, AVT
Szczegółowe informacje o układach FRAM firmy Ramtron są dostępne w Intern ecie pod adresem www.ramiron.com.
Tab. 1. Zestawienie podstawowych parametrów dostępnych pamięci FRAM.
Pamięci FRAMz interfejsem szeregowym
Typ Pojemność Interfejs Częstotliwość taktowania Napięcie zasilania
FM24C04 4kb I2C 400KHZ 5V
FM24C16 16kb I2C 400KHZ 5V
FM24CL16 16kb I2C 1MHz 2,7 5,5\f
FM24C64 64kb I2C 1MHz 5V
FM24C256 256kb I2C 1MHz 5V
FM25040 4kb SPI modeO 2,1MHz 5V
FM25160 16kb SPI modę 0 2,1MHz 5V
FM25C160 16kb SPI modę 0&3 5MHz 5V
FM25640 64kb SPI modę 0&3 5MHz 5V
FM24CL64 64kb I2C 1MHz 2,7 5,5\f
Pamięci FRAMz interfejsem równoległym
Typ Pojemność Interfejs Czas dostępu Napięcie zasilania
FM1608 64kb Równoległy 120ns 5V
FM1803 256kb Równoległy 70ns 5V
FM18L08 256kb Równoległy 70ns 2,7 3,6V
Elektronika Praktyczna S/2001
55
SPRZĘT
Zestawy do samodzielnego montażu firmy Velleman należą do światowej ekstraklasy pod względem estetyki, funkcjonalności układu i łatwości montażu. W artykule przedstawiamy możliwości programowanego generatora funkcyjnego, którego parametry pozwalają na stosowanie go nawet w laboratoriach szkolnych.
Programowany generator funkcyjny firmy Yelleman
Podstawowym zadaniem generatorów tego typu jest wytwarzanie przebiegów napięcia o różnym kształcie
1 czasie trwania. Mogą to być przebiegi sinusoidalne, prostokątne, piłowe, a także wszelkie inne o wcześniej zaprogramowanym przez użytkownika kształcie. Dzięki temu generator świetnie nadaje się do sprawdzania parametrów różnego typu torów sygnałowych, w tym wzmacniaczy audio,
Generator K8016 składa się w istocie z dwóch części; części sprzętowej i oprogramowania sterującego, uruchamianego na komputerze. Część sprzętowa mieści się w estetycznej, plastikowej obudowie o wymiarach
2 35xl65x47rnm i zawiera niezbyt skomplikowany blok elektroniki, którego dokumentacja wchodzi w skład zestawu. Do działania układu jest niezbędne napięcie stabilizowane o wartości +12V, dostępne z zewnętrznego zasilacza. Pobór prądu przez generator nie przekracza BOOrnA.
Na płycie czołowej generatora znajdują się dwa gniazda współosiowe typu BNC. Jedno z nich służy do wyprowadzenia sygnału wyjściowego, którego częstotliwość może się zmieniać w zakresie od 0,0lHz do lMHz. Regu-
34 OOO kMz
[MM
Rys.
lacja amplitudy jest możliwa w przedziale od 100mV do 10V. Do sygnału może być dodana składowa stała o wartości od 0V do ą5V, Drugie gniazdo służy do wyprowadzenia sygnału syn chroni żując ego, który ma amplitudę TTL. Za pomocą tego sygnału można określić początek nowego cyklu generowanego sygnału i synchronizować urządzenia zewnętrzne (np. oscyloskop), jeśli jest to konieczne. Panel operatorski uzupełniają dwie diody LED, które sygnalizują podłączenie napięcia zasilającego oraz transmisję danych z komputera do generatora.
Generator jest łączony z komputerem 2 5-żyłowym kabelem. Komunikacja odbywa się poprzez port drukarkowy Centronics. Za pośrednictwem tego portu komputer przesyła do pamięci RAM generatora parametry generowanego sygnału oraz kontroluje jego pracę.
Oprogramowanie sterujące jest dostarczane na dyskietce razem z częścią sprzętową układu. Program pracuje z Windows 95/98/NT/2000 i za jego pośrednictwem steruje się wszystkimi funkcjami generatora. Po zainstalowaniu oprogramowania utworzony zostaje podkatalog VELLEMAN, a plikiem startowym jest plik o nazwie windsojg32.exe. Oprogramowanie przewidziane zostało do sterowania zarówno generatorem funkcyjnym, jak i dwukanałowym oscyloskopem, oferowanym także przez firmę Yelleman w postaci kitu.
Po połączeniu kablem portu LPT komputera z gniazdem generatora i dołączeniu zasilania można uruchomić program sterujący. Następnie na pojawiającym się na ekranie pulpicie należy nacisnąć klawisz ,,Function Generator". W tym momencie pojawi się
nowy pulpit (rys. lj pozwalający ustawić wszystkie parametry generatora. Do zgrubnego ustawienia częstotliwości generowanego przebiegu służy osiem przycisków: lMHz, lOOkHz, lOkHz, lkHz, lOOHz, lOHz, lHz, O.lHz. Ustawiona wartość częstotliwości przebiegu jest wyświetlana w polu powyżej suwaka. Z prawej strony pulpitu znajdują się dwa dodatkowe suwaki, za pomocą których użytkownik może ustawić amplitudę i offset sygnału, czyli wartość napięcia składowej stałej dodawanego do składowej zmiennej sygnału wyjściowego. Powyżej suwaków znajduje się ekran, na którym przedstawiany jest kształt dwóch cykli aktualnie generowanego sygnału.
Do wyboru kształtu przebiegu służą cztery wirtualne przyciski. Trzy z nich pozwalają wybrać najczęściej używane kształty przebiegów: sinusoidalny, prostokątny i trójkątny (rys. 2). Naciskając przycisk ,,more funct." przechodzimy
Zestawienie najważniejszych właściwości i parametrów generatora K8016:
Śf częstotliwość przebiegów wyiściowych
O.OIHz 1MHz,
Śf amplituda 100mV - 10V na obciążeniu GOOn, 4-składowa stała regulowana w zakresie od 0V
do ą5V, 4-zniekształcenia wyiściowego sygnału
sinusoidalnego <0,08%, Śf maksymalna częstotliwość próbkowania
generatora 32MHz, *-wy|ście impulsów synchronizuiących
o poziomie TTL,
*Ś połączenie z komputerem przez port LPT, 4 predelmiowane kształty sygnału
wyiściowego sinusoidalny, prostokątny,
trójkątny, szum,
Ś^ biblioteka kształtów 21 sygnałów, Śf system operacyiny potrzebny do pracy programu
sterującego Windows 95/98/NT/2000, Śf wymiary 235x165x47mm, Śf zasilanie+12V
5fi
Elektronika Praktyczna S/2001
SPRZĘT
2.
do opcji wyboru i programowania bardziej skomplikowanych kształtów impulsów. Może to być np. przebieg wobulowany, sygnał szumu albo któryś z oprać o w an y c h przez producenta kształtów sygnałów zawartych w dołą- czonej do programu
bibliotece. Po wyborze sygnału jego kształt zostanie wyświetlony, a dane przesłane do części sprzętowej generatora i sygnał pojawi się na gnieździe wyjściowym. Parametry tak wybranego sygnału można regulować w opisany wcześniej sposób.
Interesującą i użyteczną funkcją jest możliwość samodzielnego zaprojektowania kształtu sygnału. Jest to możliwe po wybraniu opcji ,,Tools" i ,,Wave Editor". Wyświetlone zostaje wtedy pole edycyjne do wpisywania parametrów projektowanego sygnału, a po naciśnięciu klawisza ,,Preview" można obejrzeć jego kształt. Projektując kształt własnego przebiegu, najlepiej na początku po-
r im*
f IMtti
r i* c 10 r ihhi
r
Rys. 3.
dejrzeć pliki już utworzonych przez producenta przebiegów. Służy do tego klawisz ,,Open", pozwalający wczytać do edytora plik wybranego przebiegu z katalogu głównego programu.
Generator w połączeniu z oscyloskopem firmy Velleman można wykorzystać także do sprawdzania charakterystyk przejściowych torów sygnałowych, do czego służy generator wykresów ,,Bode plotter" (rys. 3). W ten sposób
nasze laboratorium wzbogaca się o niezbyt kosztowny zestaw wobulos-kopowy o parametrach umożliwiających testowanie sprzętu audio. Ryszard Szymaniak, AVT rysza rd. szym ani a k@ep. com.pl
Zestaw prezentowany w artykule jest dostępny w ofercie handlowej firmy AVT, iel. {0-22} 864-64-82, www. skJept.avt.com.ptl.
60
Elektronika Praktyczna S/2001
Gra w kości
Elektronicznq wersję gry w "trzy kości" przedstawiamy na słr. 37.
Pilot do WinAmpa...
...powstał w ciqgu 2 tygodni, specjalnie na zamówienie Czytelników. Oprócz podstawowej, najbardziej spektakularnej roli można go wykorzystać także do sterowania innymi funkcjami PC. Słr. 10.
Nowe, zdalne narzędzia internetowe
W artykule ze słr. 86 przekonujemy, że wkrótce instalowanie programów CAD na własnym komputerze nie będzie potrzebne. Czas pokaże, czy nasze wizje się sprawdzq...
Prototyp w 10 minut
Nowoczesne urzqdzenia do szybkiej produkcji płytek prototypowych przedstawiamy w artykule na słr. 62.
K8016 - programowany generator funkcyjny
Jest to dość tani, a przy tym bardzo funkcjonalny przyrzqd laboratoryjny, o niemal nieograniczonych możliwościach. Szczegóły przedstawiamy na słr. 58.
Projekty Czytelników
Dwa kolejne projekty opracowane przez naszych Czytelników przedstawiamy na słr. 89.
Regulator temperatury E5ZN
Kolejne interesujqce rozwlqzanla z zakresu automatyki oferowane przez firmę Omron prezentujemy na słr. 135.
Elektronika Praktyczna S/2001
Przełom w technologii FRAM
Pamięci FRAM teoretycznie były dostępne od dłuższego czasu na rynku, lecz dopiero teraz można je bez większych trudności kupić. O ich możliwościach i dostępnym asortymencie piszemy na słr. 54.
"Szczupłe" moduły A separacyjne Finder38
W artykule na słr. 131 prezentujemy moduły do systemów automatyki, które wyróżniajq się ultracienkimi 4 obudowami.
ICE Technology LV40Portable
Przetestowaliśmy programator firmy ICE Technology, który okazał się niezwykle atrakcyjnym urzqdzeniem zarówno w serwisie, jak i podczas prac terenowych (siei). Wrażenia z testu przedstawiamy na słr. 51
IKA
Nr 8(104)
sierpień 2001
Projekty
Pilot do WinAmpo, część 1
Elektroniczna gra w kości
Polowa łgeznica telefoniczna, cześć 1
Wzmacniacz audio z wejściem cyfrowym, cześć 2
Miniprojekt
Wykrywacz wyładowań atmosferycznych Karta rozszerzenia pamięci z interfejsem I2C Wzmacniacz-konwerter do odbioru kablowych
programów radiowych..........................................................................
Nie wymagajgey strojenia detektor FM Szerokopasmowy generator przebiegu sinusoidalnego Układ zabezpieczajgey ogniwo Li-lon Najprostszy sterownik silnika krokowego Układ do wykrywania krótkich impulsów
mikroRadio do PC...................................................................................
Radiowy nadajnik testowy UKF.............................................................
Dialer naAT90S2313................................................................................
Generator impulsów losowych.............................................................
Czasowy wyłgeznik oświetlenia............................................................
Regulator temperatury w akwarium
Timer do jajek..........................................................................................
Miniaturowy przetwornik A/C do PC
Układ do pomiaru prqdu stałego.........................................................
Konwerter światło-napiecie...................................................................
Konwerter temperatura-napiecie.....................................,
Konwerter wilgotność-napiecie..............................._,*Ś*Ś::.'
Czujnik ciśnienia
10 37 41 47
17 18
20
21
22
23
23
24
25
26
27
28
30
30
31
32
33 .
34
35
35
3ó
"Szczupłe" moduły separacyjne Finder 38 do sterowników PLC .... 131
Regulator temperatury E5ZN...............................................................135
ControlNet - rozwiązanie problemu przydziału czasu
w komunikacji przemysłowej, cześć 1 ...............................................138
Sprzęt 1
ICE Technology LV40 Portable - samobieżny, lekki
programator uniwersalny ......................................................................51
K8016 - programowany generator funkcyjny firmy Velleman.........58
Prototyp w 10 minut- urządzenia do produkcji prototypowej
1 niskonakładowej płytek drukowanych..............................................62
Podzespoły ^|^^^^^^^^^^^^^^^^^^^|
Przełom w technologii FRAM - nowe pamięci nieulotne.................54
IEEE 1532 - nowoczesny standard programowania
i konfigurowania układów PLD .............................................................73
Nowe Podzespoły ...................................................................................77
Internet dla elektroników
Ś ^^^
Nowe, zdalne narzędzia internetowe
Projekty Czytelników]
Gra w kości
Zdalnie sterowany regulator oświetlenia............................................91
Info Świat.........................................................................95
Info Kraj............................................................................97
Biblioteka EP,
Kramik+Rynek..............................................................105
Listy.................................................................................115|
Ekspresowy Informator Elektroniczny.....................1279
Wykaz reklamodawcow............................................13C
Elektronika Praktyczna S/2001
7
SPRZĘT
Prototyp w 10 minut
LPICF jest firmą zajmującą się produkcją urządzeń do prototypowej produkcji elektronicznej od 1976 roku. Firma kładzie szczególnie duży nacisk na rozwój precyzyjnych frez arko-wiertarek służących do szybkiej produkcji niewielkich partii płytek drukowanych.
Hardware
W ofercie LPICF są dostępne urządzenia przeznaczone do produkcji płytek o różnym stopniu precyzji, i tak: - ProioMai C30 (fot. 1) jest najtańszym urządzeniem "w ofercie LPICF, przeznaczonym do wykonywania płytek jedno- i dwustronnych na laminatach FR3, FR4 i GlO. Gwarantowana przez producenta powtarzalność pozycjonowania wynosi 5 |_irn, minimalna grubość ścieżek 4 milsy (0,1 mm), a minimalna szerokość szczeliny 8 milsów (0,2mm). Obszar pracy ma powierzchnię 3 40x200mm, a wymiana narzędzi następuje półautomatyczni e.
Urządzenie jest przystosowane także do frezowania płyt aluminiowych i z tworzywa sztucznego. ProioMai C60 jest konstrukcyjnie zbliżony do wersji C30, lecz ze względu na większą szybkość obrotową wrzeciona fdo 60000 zamiast 32000, jak w C30) i nieco większą jego precyzję doskonale nadaje się do produkcji płytek drukowanych dla aplikacji mikrofalowych i w.cz.
Trudności z szybkim wykonywaniem wysokiej
jakości płytek prototypowych znamy wszyscy.
Zazwyczaj nie do zaakceptowania są ceny
prototypów, terminy wykonania lub ich niezbyt
wysoka jakość. Podobne problemy mają producenci urządzeń niskonakładowych lub do
zastosowań specjalnych. Lekarstwem na
wszystkie możliwe w tej dziedzinie problemy
są urządzenia oferowane przez niemiecką
firmę LPKF, których skrótowy przegląd
możliwości zamieszczamy w artykule.
Z tego powodu frezy są przystosowane do obróbki specjalistycznych laminatów mikrofalowych w tym Duroidu, Utralamu i TMM. PioioMai ClOO/HF (fot. 2) jest także urządzeniem wywodzącym się konstrukcyjnie z modelu C30, lecz znacznie od niego szybszym, przeznaczonym do produkcji płytek dla aplikacji w.cz. i mikrofalowych, gdzie jest wymagana szczególnie duża pre-
cyzja. Zastosowano w nim wrzeciono o maksymalnej szybkości 10000 Oobr ./min., dzięki któremu jest możliwe wycinanie elementów o długości krawędzi 100|_irn. - ProioMai M60 (fot. 3) jest powiększonym wariantem frezarki C60. Obszar frezowania powiększono do 5 40x3 75mm, zachowując pozostałe parametry (oczywiście za wyjątkiem ciężaru, który wynosi 43kg) na takim samym poziomie.
Urządzenia do produkcji prototypowej i niskonakładowej płytek drukowanych
Fot. 2.
62
Elektronika Praktyczna S/2001
SPRZĘT
Fot. 3.
- ProioMai 95s (fot. 4) jest flagowym modelem w ofercie LPICF, charakteryzującym się dużą szybkością pracy, całkowicie automatycznym, 30-pozycyjnym podajnikiem narzędzi, największym obszarem pracy (420x380mm) i największą uniwersalnością: można go używać także do frezowania płytek na podło-iu elastycznym.
Software
Wszystkie prezentowane w artykule frezarko-wiertarki wymagają zastosowania oprogramowania sterującego ich pracą.
Program BoardMasier (rys* 5) jest narzędziem umożliwiającym ręczne lub półautomatyczne sterowanie frezarkami, przy czym dane wejściowe mogą być przygotowywane przez dowolny
Fot. 4.
program graficzny z możliwością eksportu na format HPGL. Dzięki temu jest możliwe frezowanie dowolnych wzorów graficznych w różnych materiałach.
Drugi ze standardowo oferowanych przez LPICF programów - CircuitCAM (rys. 6 i 7) - służy do przygotowania plików PCE przygotowanych w dowolnym programie GAD (wszystkie warianty Gerbera, Excellon, Sieb&Meier, DPF, a także uniwersalne formaty graficzne DXF i HPGL) w taki sposób, aby można je było wyfrezować w sposób optymalny i zgodny z technologią. Program CircuitCAM może spełniać także rolę edytora zaimportowanych plików, dzięki czemu można wprowadzać drobne poprawki bez konieczności posługiwania się zewnętrznym programem edycyjnym.
i obudów dla urządzeń prototypowych, w tym szereg urządzeń wykorzystujących lasery do cięcia, wykonywania mikroprzelotek w płytkach drukowanych, a nawet "wiercenia" otworów! Jeżeli temat ten uznacie drodzy Czytelnicy za interesujący, poświęcimy tym urządzeniom kolejny artykuł. Prosimy o listy! Tomasz Paszkiewicz, AVT
Artykuł powstał w oparciu o materiały udostępnione przez dysiryb uiora LPKF w Polsce - firmę Spezial Electronic, tel. (0-22) 639-34-50, info@spezial.pl.
Muliimedialną prezentację ProioMai C.3O oraz oprogramowanie prezentowane w artykule zamieściliśmy na płycie CD-EP3/2001B.
Inne możliwości Więcej informacji na temat
LPKF produkuje także sze- wyrobów firmy LPKF można
reg innych narzędzi służą- znaleźć w Iniernecie pod
cych do produkcji płytek adresem; www.lpkf.de.
Elektronika Praktyczna S/2001
PODZESPOŁY
1532
jJJJJA
Programowanie układów
w systemie zdobywa coraz
większą popularność zarówno
wśród producentów
półprzewodników jak
i projektantów układów. Sukces
tej techniki programowania był
od samego początku oczywisty,
lecz z prawdziwym impetem
zaczął wkraczać na rynek po
roku 1991, kiedy to światowym
standardem stał się JTAG. Od
tego czasu upłynęło wiele lat,
nadeszła więc pora modyfikacji
standardu, o czym właśnie
piszemy w artykule.
it
Historycznie najstarszym interfejsem ISP (ISP - ang. In System Prog-rammability) byl wprowadzony przez firmę Lattice w roku 1990 w układach serii ispLSHOOO/2000 interfejs szeregowy będący autorskim opracowaniem tej firmy. Nie znalazł on uznania u szerokiego grona użytkowników i dość szybko rolę standardu ISP przejął słynny JTAG. Wprowadzenie do produkcji układów ISP było możliwe dzięki rozpowszechnieniu się tanich technologii Flash i EEP-ROM, które to zastosowano do produkcji matryc pamięci przechowujących mapy konfiguracji struktur logicznych.
Interfejs JTAG
Najpopularniejszy obecnie interfejs wykorzystywany do testowania i programowania (konfigurowania) w systemie układów PLD i ASIC, znany pod akronimem JTAG, powstał w końcu lat 80. Prace prowadzone przez Joint Test Action Group miały pierwotnie na celu opracowanie systemu umożliwiającego testowanie złożonych modułów cyfrowych po ich zmontowaniu na płytkach drukowanych (rys. 1). Do tego celu opracowano specjalizowane układy logiczne interfejsów magistralowych, umożliwiających monitorowanie większości sygnałów w module. Dzięki temu możliwe stało się testowanie nie tylko pojedynczych struktur półprzewodnikowych, lecz także wzajemnych połączeń pomiędzy układami oraz połączeń pomiędzy układami i elementami stanowiącymi ich otoczenie.
Szeregowe
wejście danych
Komórka l/O
Twórcy interfejsu JTAG założyli, że nie ma potrzeby szczegółowego testowania wewnętrznych fragmentów układów, o których poprawną pracę powinien zadbać projektant na etapie projektowania struktury logicznej. Testowanie funkcjonalne, z małymi wyjątkami, ograniczono do weryfikacji stanów logicznych w komórkach wejściowych i wyjściowych testowanych układów. Stąd właśnie BST, skrótowa nazwa najważniejszej cechy i funkcji interfejsu JTAG, która jest akronimem od Boundary Scan Tes-ting, co należy rozumieć jako testowanie metodą ścieżki krawędziowej.
Duża elastyczność i łatwość stosowania interfejsu JTAG, możliwość łatwego, praktycznie nieograniczonego zwiększania jego funkcjonalności i powszechne uznanie jakim cieszył się na rynku spowodowały, że komitet normalizacyjny IEEE przyjął w 1990 roku normę IEEE1149.1, w której zdefiniowano jego strukturę i sposób sterowania. Wprowadzona w 1993 roku nowelizacja normy miała na celu stworzenie języka opisu urządzeń i układów wyposażonych w interfejs JTAG. Nosi on nazwę BSDL (ang. Boundary Scan Definition Language) i jest podzbiorem języka opisu sprzętu VHDL.
Blokiem interfejsu JTAG, który najszczegółowiej opisano w normie IEEE1149.1, jest kontroler TAP (ang. Test Access Port). Możliwe są dwa warianty interfejsu, różniące się liczbą wyprowadzeń - może ich być 4 lub 5. Obydwa warianty są w pełni kompatybilne. Przykładowy schemat funkcjonalny interfejsu JTAG, ilustrujący jego zasadę działania,
Szeregowa ścieżka
danych
Wyprowadzenia układu
Rys. 1.
Uktad z Interfejsem JTAG #1
Testowane
połączenie
międzyukładowe
Szeregowa
wyjście
danych
Uktad z Interfejsem JTAG #2
Elektronika Praktyczna 8/2001
73
PODZESPOŁY
Komórki wejśdowo-wyjściowe
z rejestrami BST lub samodzielne rejestry BST
1 I i
TDI TMS TCK
Rys. 2.
wraz z uproszczonym schematem typowej komórki wejść iowo-wyjściowej przedstawiono na rys. 2. Rejestry BST są najczęściej integrowane z komórkami wejściowo-wyjściowymi, ale w niektórych przypadkach występują także samodzielnie umożliwiając wyprowadzanie na ścieżkę krawędziową najistotniejszych dla działania układu sygnałów z jego rdzenia. Połączone kaskadowo rejestry BST otaczają rdzeń logiczny układu, tworząc środowisko sprzętowe przypominające działaniem stosowane w przemysłowych aplikacjach testery szpilkowe.
Struktura wewnętrznych rejestrów interfejsu zależy od typu układu i jest tylko fragmentarycznie opisana w normie. Każdy wariant interfejsu musi być wyposażony w rejestr i dekoder instrukcji oraz rejestry danych, za pomocą których dane są wyprowadzane z układu. Lista poleceń sterujących pracą interfejsu składa się z 5 poleceń standardowych i może być poszerzana przez producentów, dzięki czemu użytkownik uzyskuje dostęp do specyficznych zasobów wykorzystywanych układów.
Kontroler TAP jest synchronicznym, 16-stanowym automatem pracującym zgodnie z grafem przejść pokazanym na rys. 3. Jest on sterowany sygnałem cyfrowym na wyprowadzeniu kontrolnym TMS, a synchronizację zapewnia sygnał zegarowy TCK. Zadaniem TAP jest obsługa transferu danych z wejścia TDI do wewnętrznych rejestrów interfejsu i sterowanie pracą dekodera instrukcji.
Typowe dla JTAG-a procesy, tzn. testowanie i programowanie (konfigu-rowanie) układów z interfejsem JTAG przebiegają w podobny sposób. Najważniejsza różnica pomiędzy nimi polega na wykorzystaniu podczas testowania rejestrów ścieżki krawędziowej, a podczas programowania (konfi-gurowania) rejestrów ISP/ICR. Rejestry te są opcjonalnym rozszerzeniem standardowej struktury interfejsu i odpowiadają za przekazanie danych do komórek pamięci podczas konfiguro-
wania (w przypadku pamięci konfiguracji typu SRAM) lub programowania (w przypadku pamięci konfiguracji typu EEPROM/Flash) oraz ich odczyt na przykład w celu weryfikacji danych programujących. Do zestawu dodatkowych rejestrów ISP/ICR należą także specyficzne rejestry zapewniające obsługę procesów konfiguro-wania i programowania.
TMS=1
Ponieważ w opisie standaryzującym JTAG nie uwzględniono - z wcześniej przedstawionych powodów - rejestrów ISP/ICR, każdy producent układów programowalnych w systemie stosuje własne zestawy, ściśle dostosowane do technologii w jakiej wykonano układ. Znaczna dowolność w organizacji i budowie fragmentów interfejsów odpowiedzialnych za konfigurowanie lub programowanie nie ma praktycznie żadnego wpływu na kompatybilność ich standaryzowanych fragmentów przeznaczonych do testowania w systemie.
Twórcy interfejsu JTAG przewidzieli możliwość jednoczesnego programowania lub testowania wielu układów. W takim przypadku należy je połączyć kaskadowo w łańcuch BST (ścieżki krawędziowej), jak to pokazano na rys. 1. Każdy układ z interfejsem zgodnym ze standardem JTAG musi być wyposażony w 1-bi-towy rejestr obejściowy (ang. bypass register). To właśnie dzięki temu re-
Rys. 3.
74
Elektronika Praktyczna 8/2001
PODZESPOŁY
jestrowi istnieje możliwość "operowania" na układach dowolnie wybranych z całego łańcucha.
W przypadku programowania poprzez interfejs JTAG wielu układów połączonych kaskadowo, czas programowania jest długi, wynosi bowiem tyle, ile suma czasów programowania każdego układu włączonego w łańcuch. To niekorzystne zjawisko udało się producentom układów wyeliminować dzięki wykorzystaniu możliwości implementacji w JTAG-u własnych poleceń. Z myślą o układach z pamięcią konfiguracji typu Flash lub EEPROM opracowano rozszerzenie standardowej listy poleceń, które służy tylko do obsługi charakterystycznych mechanizmów znajdujących się w układach reprogramowal-nych. Dotyczy to między innymi obsługi programowania jednoczesnego (ang. concurrent programming). Polega ono na kolejnym wpisywaniu danych do wszystkich układów znajdujących się w łańcuchu i wysłaniu polecenia zapisu do wszystkich układów jednocześnie. Dzięki takiej technice całkowity czas programowania jest zbliżony do czas programowania największego układu znajdującego się w łańcuchu.
Następca: IEEE1532
Autorzy adaptacji normy JTAG do celów programowania i konfigurowa-nia układów w systemie nie przewidzieli - bo tedy nie było to możliwe - rosnących wymagań, jakie stopniowo stawiano interfejsowi i układom ISP. W związku z tym komitet normalizacyjny IEEE rozpoczął w 1996 roku prace nad nową normą interfejsu ISP, która miała sprostać nowym wymaganiom. W nowej normie, oznaczonej IEEE 15 32 zachowano wszystkie klasyczne mechanizmy i rozwiązania sprzętowe znane już z JTAG-a.
Najważniejsze wprowadzone zmiany dotyczą ustandaryzowania architektury wewnętrznych rejestrów wykorzystywanych podczas programowania oraz listy związanych z nimi instrukcji. Bardzo użytecznym udoskonaleniem jest także wprowadzenie jednoczesnego programowania (ang. concurrent programming) wielu układów wchodzących w skład łańcucha ISP oraz możliwość zabezpieczenia przed nieuprawnionym odczytem zawartości pamięci konfiguracji. Ogromnym ułatwieniem dla twórców nowych układów jest ponadto możliwość operowania na różnych modelach pamięci konfiguracji, która może być adresowana nieliniowo, także z wykorzystaniem programowanych generatorów adresów.
Dowolna instrukcja nie mająca związku z testowani
załadowana dowoina instrukcja związana z testowaniem BST
Załadowana dowoina instrukcja związana z testowaniem BST
Raczenie]
\ zasilania;--------
Dowoina Instrukcja
nie związana z testowaniem,
ais wykonane poiscania
iSC ENABL
Ufctad
[nfe zaprogram. (0,0)
Dowolna Instrukcja nie mająca związku z testowaniem B
Wykonana poiecenis iSC_ENABLE
Dowoina Instrukcja
nie związana z testowaniem,
aie wykonane poiscenie
iSC DiSABLE
''' "N /
i włączenie^' V zasilania / -
zasilania
Wykonane poiecenle iSC DiSABLE
Wyzsrowane wskaźniki TLRI ISC DONĘ
Dowoina instrukcja
nie związana z testowaniem,
ais wykonane poiscenie
iSC EMABLE
Dowoina instrukcja nie związana z testowaniem, !
aie załadowane poiecenle iSC_DiSABLE i I ustawiony wskaźnik iSC_DONE
Rys. 4.
IEEE1532
Interfejsy układów zgodne z normą IEEE1532 są kompatybilne "w dół" z interfejsami IEEE1149.1, dzięki czemu w jednym łańcuchu ISP mogą współpracować układy nowszej i starszej generacji. Różnice w interpretacji przez układy poleceń przesyłanych w łańcuchu pojawiają się dopiero po odebraniu polecenia ISC_ENABLE, które uaktywnia wewnętrzne mechanizmy ISC (ang. In System Configu-ration) układu. Odebranie i interpretacja tęgo polecenia przez wewnętrzny dekoder rozkazów powoduje zmianę stanu automatu sterującego na stan Operacje ISC (rys. 4). Jest to jeden z pięciu stanów pracy przyjętych w normie IEEE1532, w miejsce dotychczasowych dwóch określonych w normie IEEE1149.1. Dzięki implementacji w automacie sterującym dodatkowych, w stosunku do IEE-E 1149.1, stanów możliwe stało się wyraźne rozróżnienie trybów konfiguracji i testowania, jak to pokazano na rys. 4.
W ten sposób unormowano mechanizmy programowania (konfigurowa-nia) w systemie, powszechnie stosowane przez producentów układów ISP, dotychczas implementowane jako pozastandardowe rozszerzenia tego interfejsu.
Do końca lipca 2001 standard IEEE1532 nie został oficjalnie ogło-
szony standardem, trwają bowiem dalsze prace nad jego udoskonaleniem. Pomimo tego większość liczących się na świecie producentów układów programowalnych (m.in. Altera, Lattice i Xilinx) już wprowadzili do swoich ofert układy ISP z interfejsami kompatybilnymi z IEE-E1532. Należy się spodziewać, że po oficjalnym ogłoszeniu zakończenia prac rozwojowych standard ten spotka się z uznaniem także użytkowników. Piotr Zbysiński, AVT piotr.zbysinski@ep.com.pl
Dodatkowe informacje związane ze standardem IEE1532 i interfejsem JTAG można znaleźć w Internecie pod adresami:
- http://standards.ieee.org/catalog/ test.html,
- http://www.ti.com/sc/docs/jtag/jtag-home.htm,
- http://www.latticesemi.com/products/ techn ology/in dex. cfm,
- http://www.xilinx.com/xlnx/xil_prod-cat_product.jsp?title=isp_stan-dards_specs#1532.
Na płycie CD-EP08/2001B w katalogu \jtag znajduje się program ScanEducator przygotowany przez firmę Texas Instruments, który prezentuje możliwości JTAG-a.
Elektronika Praktyczna 8/2001
75
NOWE PODZESPOŁY
Niskonapięciowy konwerter DC/DC
'TECHNOLOGIES
Firma C&D Technologies (poprzednio Newport Components] wprowadziła do produkcji nową przetwornicę DC/DC o mocy lW (uzyskiwanej w zakresie temperatur -4O..+85C] typu NKE0303S, umożliwiającą separowanie linii zasilających o napięciu 3V. Jest to pierwsza na świecie, produkowana seryjnie, miniaturowa przetwornica przystosowana do zasilania napięciem 3V. Dzięki zastosowaniu obudowy SIP4, powierzchnia zajmowana przez przetwornicę na płytce drukowanej nie przekracza 0,69cm2. Napięcie przebicia izolacji wynosi w przetwornicach 3kV.
h ttp; / /www. cdncl.com/cd/prod u cis/ dc_ con veri ers/nke_ seri es.asp
Przedstawicielem firmy C&D Technologies w Polsce jest firma JM Elektronik [iel. [0-32} 339-69-00).
Nowa pamięć EEPROM
Microchip wdrożył do produkcji pamięci nieulotne EEPROM z interfejsem szeregowym I2C o pojemności 128 i 256kb. Dzięki zastosowaniu technologii 0,5|Xm, struktury układów są na tyle małe, że udało się je upakować w bardzo małe obudowy MLF-S8 (o wysokości zaledwie 0,9mm] oraz znane już na rynku TSSOP8 i SOIC8. Nowe pamięci są przystosowane do zasilania napięciem z przedziału 1,8..5,5V, a dopuszczalny zakres temperatur pracy wynosi -4O..+85C.
ftp://www.microchip.com/Download/lii/ plin e !m em ory/m em dvi c e/i c 18 4to 12 3/de vi c es/ 24lc 258/21203g.pdf
.TM
Jest *CD
MlCROCHIP
Przedstawicielami Microchipa w Polsce są firmy; Fuiure {iel. {0-22} 813-92-02}, Gamma {iel. {0-22} 883-33-78} i Uniąue {iel. {0-32} 233-05-80}.
Elektronika Praktyczna S/2001
77
NOWE PODZESPOŁY
Nowe moduły IGBT
Firma IRF wdrożyła do produkcji moduły IGBT (ang. Insulated Gate Bipolar Transis-tor] wykonane w nowej technologii umożliwiającej 70-procentowe zwiększenie szybkości kluczowania, co ogranicza moc traconą w strukturze tranzystora o 20%. W nowych modułach IGBT stosowane są diody "powrotne" FRED (ang. Fast Recovery Epi-taxial Diodę], których budowę także udoskonalono. Oprócz skrócenia czasu przełączania, nowe moduły IGBT zmodyfikowano w taki sposób, że nie potrzebują do popra-
wnego sterowania bramek ujemnego napięcia zasilania.
Do produkcji wdrożono dwa moduły wykonane w nowej technologii. Ich wybrane parametry zestawiono w tab. 1.
hiip; ffwww.irf.com/daiashssisf irgps40bl20ud.pdf
Przsdsiawicislami IRF w Polscs są firmy; Dacpol (isl {0-22} 757-07-13}, Fuiurs (isl (0-22} 813-92-02}, SE Spszial Elscironic (isl (0-95} 753-05-72} i Sposrls (isl {0-71} 848-52-27}.
IGR
Jest
Tab. 1. Zestawienie wybraiych parametrów iowych modiłów IGBT
Nazwa Obudowa Napięcie maksymalne Uce IV] Prąd kolektora IA] Napięcie nasycenia [V] Energia przełączania ImJ]
IRGPS40B120UD Super-247 Co-Pack 1200 40 3,12 4,77
IRGPS60B120UD Super-247 Co-Pack 1200 60 2,5 12,5
DSP Microchipa
W ostatnich dniach czerwca 2001 Micro-chip ogłosił wdrożenie do produkcji nowej rodziny mi kro kontrole rów 16-bitowych, których elementy architektury ułatwiają stosowanie ich w aplikacjach "sygnałowych". Nowa rodzina mikrokontrolerów nosi nazwę dsPIC.
Są to mikrokontrolery o architekturze Harvard, wyposażone w funkcjonalnie zaawansowane bloki arytmetyczne:
- szybki multiplikator słów 16-bitowych (16x16],
- 40-bitowy sumator,
- dwa 40-bitowe akumulatory,
- 40-bitowy, dwukierunkowy rejestr przesuwający.
Sterowanie pracą mikro kontrolera umożliwia 34 instrukcji. Obszar adresowy pamięci programu wynosi 4Msłów o długości 24 bitów. Pamięć danych może mieć maksymalny rozmiar 32768 słów 16-bitowych. Mikrokontrolery wyposażono w 8-poziomowy system
Jest
CD
Przsdsiawicislami Microchipa w Polscs są firmy; Fuiurs {isl. {0-22} 813-92-02}, Gamma {isl. {0-22} 883-33-78} i Uni-qus {isl. {0-32} 233-05-80}.
MlCROCHIP
przerwań o programowanych priorytetach, pięć 16-bitowych ti-merów, 10- i 12-bitowe przetworniki A/C, do 80 programowanych wyprowadzeń I/O, a także interfejsy szeregowe typu UART, I2C, SPI, CAN, I2S oraz - nowość w tej grupie układów - AC97.
Mikrokontrolery dsPIC będą dostępne w obudowach o liczbie wyprowadzeń od 28 do 100.
h iip ;ffwww .m i ero chip. c om flOf prom o sfdspi c fin dsx. h im
TA3020 - nowy wzmacniacz audio w klasie T
Jest
Amerykańska firma Tripath oferuje nowy, dwukanałowy układ sterujący do wzmacniaczy audio pracujących w klasie T, typu TA3020. Zastosowany w nich sposób sterowania stopni wyjściowych Digital Power Processing pozwala przetwarzać sygnał z wiernością liniowych wzmacniaczy klasy A/B, przy uzyskaniu ponad dwukrotnie większej sprawności, typowej dla wzmacniaczy klasy D. Układ TA3020 jest przewidziany do stosowania zarówno w zestawach profesjonalnych, dla wymagających słuchaczy oraz wysokiej klasy urządzeniach audio/wideo, jak i w sprzęcie powszechnego użytku. Monolityczna budowa (obudowa DIP48] decyduje o znacznie niższej cenie w porównaniu z konkurencyjnymi układami hybrydowymi.
Układ wzmacniacza z procesorem TA3020 i tranzystorami PowerMOS w stopniu końcowym mocy charakteryzuje się bardzo dużą sprawnością (95% dla 150W/8Q, 90% dla 275W/4D), co pozwala na stosowanie niewielkich radiatorów, a w niektórych aplikacjach na rezygnowanie z nich. Całkowita zawartość harmonicznych i szumów w przetwarzanym sygnale nie przekracza 0,02%, zaś zniekształcenia intermodulacyjne wynoszą co najwyżej 0,03%. Maksymalna moc wyjściowa to 300W/kanał dla obciążenia 4Q, a w układzie mostkowym moc wyjściowa zwiększa się do 1000W (4Q). Układ TA3020 wyposażono w wewnętrzne nad- i pod-napięciowe obwody zabezpieczające oraz dodatkowo nadprądowe zabezpieczenie wyjścia. Układ wymaga napięć zasilających o wartościach: +5V (dla części cyfrowej] i ą45V.
TRIPATH
hiip; ffwww.iripaih .c omfdownloadsf TA3020_0301.pdf
Przedstawicielem firmy Tripath w Polscs jssi firma Elaisc-Poland {isl. {0-12} 294-10-50}.
78
Elektronika Praktyczna S/2001
NOWE PODZESPOŁY
Nowa pamięć konfigurująca
Jest
PipMade9elfia TCI.TDaTM9.TCK
Wzrost pojemności logicznej współczesnych układów programowalnych wykonywanych w technologii SRAM wymuszał na projektantach stosowanie różnego rodzaju "chwytów", które pozwalały konfigurowac te układy za pomocą pamięci o niewielkich pojemnościach (do 2Mb]. W radykalny sposób problemy te rozwiązała Altera, wprowadzając na rynek pamięć konfigurująca o pojemności l6Mb (EPC16). Zastosowana w układzie EPC16 matryca pamięciowa jest typu Flash. Może także byc programowana poprzez interfejs JTAG, w unowocześnionej wersji (IEEE1532). Interesującym wyposażeniem tej pamięci jest wbudowany dekompresor strumienia danych, dzięki któremu użyteczna pojemność pamięci może byc zwiększona nawet do 30Mb.
Pamięć EPC16 jest oferowana w obudowie FineLine BGA88. Zalecana wartość napięcia zasilania wynosi 3,3V.
http; ffwww. a Hera .com /literaturę fdsf dsepcl8.pdf
Przedstawicielami Alt ery w Polsce są firmy; EBV (iel {0-71} 342-29-44} i Jawi (iel {0-22} 313-19-41}.
Contnill*
CE*
WE* CEf WPł
?0(1*0]
FlHh Mammy
ROSY*
BCTCLK
IO9C
OkJIIKh
INTO8C
CDU
Fluh Dna Out But
FlułiDitbilnBui
Dscorn prenłon
PLD
nCONFIG
CONFJWNE
I1STATU9
POR9B.
Rys. 1.
Nowy mikrokontroler mocy
Forma STMicroelectronics wdrożyła do produkcji nowy mikrokontroler z rodziny ST7 zintegrowany ze sterownikiem silników krokowych w układzie H (o wydajnoś-
ci 4A], a także z szybkim interfejsem CAN, dwoma programowanymi generatorami PWM i 10-bitowym przetwornikiem A/C. Rdzeń mikro kontrolera zintegrowanego w układzie L9805 jest odpowiednikiem standardowego mikrokon troi era ST72, wyposażonego w l6kB pamięci >/ programu typu EPROM, 256B pamięci A RAM oraz 128B podręcznej pamięci EEPROM. Niezwykłym wyposażeniem tego układu jest ponadto wewnętrzny stabilizator, dzięki któremu mikrokontroler może byc zasilany bezpośrednio z instalacji elektrycznej samochodu.
Układy L9805 są dostępne w obudowach HiQ.uad64, których wymiary zewnętrzne są zbliżone do standar-
dowych PQ.FP64. Obudowy różnią się tym, że HiQ.uad64 wyposażono w dodatkową płytkę miedzianą spełniającą rolę radia-tora.
Przedstawicielami STMicroelectronics w Polsce są firmy; Elbatex {iel. {0-22} 383-22-73}, Eltron {iel. {0-71} 343-97-55}, Eurodis {tel. {0-71} 87-57-41}, Macropol {tel. {0-22} 322-43-37}, Seiron {iel. {0-22} 834-47-38} i Spoerle {iel. {0-22} 848-52-27}.
Precyzyjny stabilizator napięcia
Jest
Firma Analog Devices wprowadziła do produkcji nową rodzinę stabilizatorów napięcia zasilającego o bardzo małym
spadku napięcia pomiędzy wyjściem i wejściem (max. l90mV), charakteryzujących się także bardzo dużą dokładnoś-^^^^-^^^^_ cią napięcia wyjściowe-
THERMAL PROTTŻCTION
DRIVBl
ADP3338
BANDOAP
REF _>
R1
R2
Rys. 2.
Układy ADP3338 są dostępne w pięciu wariantach różniących się wartością nominalnego napięcia wyjściowego (1,8/2,5/2,85/3,3/5V]. Maksymalny prąd wyjściowy wynosi lA, niezależnie od rodzaju obciążenia. Dzięki specjalnym zabezpieczeniom
ANALOG DEVICES
obwodów wyjściowych można z nimi stosować tanie filtrujące kondensatory elektrolityczne o współczynniku ESR o dużej wartości.
ii iip; ffwww. an a log. c om fp df/A DP33 33_ 0 .p df Przedstawicielami Analog Dsvicss w Polsce są firmy; Alfine {iel. {0-81} 320-53-11} i Addis {tel. {0-32} 330-48-90}.
Elektronika Praktyczna S/2001
NOWE PODZESPOŁY
Specjalizowana pamięć do systemów DSP
Jest
STM rozwinął, przejętą kilka miesięcy temu od firmy Waferscale, linię produkcji ukła-dów integrujących w jednej strukturze pamięć Flash o dużej pojemności oraz matrycę PLD. Jednym z nowych uldadów tej grupy jest DSM2180F3 (DSM - skrót od ang. Digital Signal Processor System Memory], który opracowano specjalnie z myślą o stosowaniu
jako pamięć programu w systemach DSP zbudowanych na procesorach sygnałowych rodziny ADSP-2l8x firmy Analog Deyices, Schemat aplikacyjny prezentowanego układu pokazano na rys. 3.
Pamięć programu ma pojemność l28kB i jest podzielona na l6kB sektory o różnych możliwościach ich konfigurowania i stroni-
Rys. 3.
Nowe mikrokontrolery
Microchip wprowadził do produkcji dwa mikrokontrolery: PIClSFOlO i PIC18F020 przeznaczone do zastosowań przemysłowych.
Nowe mikrokontrolery mogą wykonać 10 milionów operacji na sekundę, a w ich wnętrzu zintegrowano 4kB pamięci programu, 256 bajtów pamięci użytkownika RAM oraz " 64-bajtów pamięci EEPROM. Dzięki niskiemu napięciu zasilania oraz funkcjom programowania progu wykrywania niskiego poziomu napięcia zasilającego oraz zapisu do pamięci EEPROM (przy napięciu nie mniejszym niż 2V] obydwa mikrokontrolery nadają się doskonale do pracy w urządzeniach zasilanych z baterii. Programowany, wewnętrzny oscy-lator mikro kontrolera pozwala konstruktorowi na dostosowanie poboru prądu mikrokon troi era do specyficznych zastosowań przez wybór jego częstotliwości z zakresu od 30kHz do 8MHz. Ponadto w skład wyposażenia mikrokontrolera
cowania. Blok logiki konfigurowalnej składa się z 3000 bramek, które tworzą 16 makro-komórek logicznych. Można je skonfigurować do pracy jako bloki sekwencyjne lub kombinacyjne, tworząc np. dekodery adresowe, dodatkowe bloki peryferyjne itp. Korzystanie z możliwości bloku PLD ułatwiają dodatkowe wyprowadzenia układu o programowanych funkcjach. Pamięć programu jak i blok PLD można programować poprzez interfejs szeregowy JTAG, pozwalający uniknąć konieczności stosowania specjalnych programatorów.
Układ DSM2180F3 jest dostępny w obudowach PQFP/PLCC52. Dostępne są układy w dwóch wariantach, przystosowane do zasilania napięciami 3,3 lub 5V.
http ;//e u.st.c om /si on lin e /bo oks/p df/d o es/ 7941 .pdf
Przedstawicielami STMicroelectronics w Polsce są firmy; Eltron (iel {0-71} 343-97-55}, Eurodis (iel {0-71} 301-04-00J, Macropol (iel. (0-22} 322-43-37}, Sstron (tel. (0-22} 834-47-38} i Spoerle (iel. (0-22} 848-52-27}.
Jest
MlCROCHIP
wchodzą: układ mnożący 8x8 oraz 16-bitowy układ czasowy-licznik.
Nowe mikrokontrolery odznaczają się niewielkimi rozmiarami, a to ze względu na zastosowanie miniaturowych, 8-nóżkowych obudów.
h ttp; l/www .m i ero chip.c om /Do wn lo a d/Ii i! pline/picmicro/families/13F0XX/4115la.pdf
Przedstawicielami Microchipa w Polsce są firmy; Fuiure (iel. (0-22} 813-92-02}, Gamma (iel. (0-22} 883-33-78} i Uniąue (iel. (0-32} 233-05-80}.
Niskoprofilowe dławiki dużej mocy
Firma Forestier rozpoczęła w lipcu 2001, produkcję nowych dławików toroidalnych nawijanych na rdzeniach ze sproszkowanego żelaza. Są to dławiki z tak zwaną rozproszoną szczeliną powietrzną. Dzięki zastosowanym materiałom indukcyjnośc nasycenia wynosi około 1,2T. Materiał, z którego wykonane są rdzenie, posiada przenikalnośc początkową |I=75.
Oprócz produkowanych do tej pory dławików na mniejszych rdzeniach o średnicach: l2,5/l6/20/28mm, będą produkowane także dławiki przeznaczone do stosowania w transformatorach impulsowych SMPS dużej mocy. Będą one wykonane na rdzeniach o średnicach zewnętrznych 35mm i 55mm. Stosując tego typu rdzenie możliwe jest wykonanie dławików, których
indukcyjnośc zawiera się w przedziale od 22|xH do lOmH, przy nominalnych prądach od 3 do 40A. Ich budowę zoptymalizowano pod kątem stosowania w konwerterach DC/DC, między innymi w aplikacjach z układem VIPerl2A.
http; l/www .fore sti er. com. pl/ka talog. exe Producent; Foresiier, iel./fax. (0-83} 377-41-41, www.forestier.com.pl.
80
Elektronika Praktyczna S/2001
NOWE PODZESPOŁY
Precyzyjny przetwornik do pomiaru temperatury
Układ MIC280 jest przetwornikiem A/C o programowanej rozdzielczości 9..12 bitów, zintegrowanym ze zlączowym czujnikiem temperatury. Umożliwia pomiar sygnałów analogowych i ich konwersję do postaci cyfrowej z dwóch niezależnych czujników: wbudowanego w strukturę oraz zewnętrznego,
3V.3.6V
?-------ŚŚ
10k<
MIC2B0
DATA CLK
/IMT
VDD T1
GND
Rys. 4.
I
T
100nF
ISOOpF
którym może być dowolny tranzystor PNP (rys. 4) lub diody wbudowywane w struktury współczesnych mikrokontrolerów i niektórych nowoczesnych układów FPGA (np. Virtex firmy Xilinx). Budowę układu MIC280 zoptymalizowano pod kątem zapewnienia dużej dokładnoSci pomiaru (producent zapewnia ą1C) oraz dużej od-pornoSci na szumy elektromagnetyczne, które powszechnie występują we współczesnych systemach
,____________, cyfrowych. Układ może tak-
że spełniać rolę programo- wanego termostatu, zgłasza- jącego sygnałem przerwania przekroczenie zadanych warto S ci temperatur. Zalecana
wartoSć napięcia zasilania wynosi 3..3,6V, przy czym wyprowadzenia układu są przystosowane do dołączania także do wyższych napięć, co umożliwia współpracę z systemami cyfrowymi zasilanymi napięciem 5V.
Układ MIC280 wyposażono w dwukierunkowy interfejs szeregowy SMBus, dzięki któremu może on pracować w systemach zarządzania temperaturą w komputerach ACPI. Układy MIC280 są dostępne w obudowach SOT23-6. Producent oferuje układy w oSmiu wariantach o różnych adresach bazowych. h tt p:// w w w. m icre 1. c om/_PDF/m ic280.pdf Przedstawicielem Micrela w Polsce jest firma Future (tel. (0-22) 618-92-02).
Zintegrowany wyświetlaczy
Amerykańska firma Elab Inc., producent znanych w naszym kraju układów specjalizowanych wykonywanych w oparciu o mik-rokontrolery PIC, wdrożyła do produkcji scalony sterownik 8 wySwietlaczy LED -EDE707, który może także spełniać rolę dwukierunkowego licznika z wejSciem zerującym. W trybie licznikowym pomocne może być wyjScie sygnalizujące osiągnięcie przez liczniki stanu "00000000". W zależnoSci od wymagań aplikacji mogą być wySwietlane znaki 0..9 lub 0..F (z uproszczeniami wy-
sterownik 7 LED
nikającymi z zastosowania wySwietlaczy 7-segmentowych). WySwietlanie jest realizowane w systemie multipleksowym, dzięki czemu zastosowanie wySwietlaczy o niższej jakoSci nie powoduje obniżenia czytelnoSci wySwietlanych znaków.
Sterowanie znakami wy Świetlany mi na wy-Swietlaczach jest możliwe dzięki wyposażeniu układu w 4-liniowy interfejs szeregowy. Układ automatycznie realizuje funkcje wygaszania zera wiodącego, umożliwia testowanie wszystkich segmentów wySwietlaczy, pozwala także
Jest CD
e*Iab
Digital Engineering, Inc.
wygaszać wszystkie wySwietlacze jednoczeS-nie. Projektant układu przewidział możliwoSć jego współpracy z wyświetlaczami LED ze wspólną anodą lub katodą.
Układy ED707 są dostępne w obudowach DIP/SOIC/SDIP28 i są przystosowane do zasilania napięciem 5V.
http://www.elabinc.com/ede707.pdf Przedstawicielem firmy e-lab w Polsce jest firma Micros (tel. (0-12) 636-95-66).
Mikrokontrolery firmy >I/I>JXI>I/I
Przejęcie Dallasa przez firmę Maxim zaowocowało błyskawicznym wdrożeniem do produkcji dwóch nowych układów, które mogą stać się konkurencyjnymi dla produkowanych przez Analog Devices mikrokontrolerów zintegrowanych z precyzyjnymi, 12-bitowymi przetwornikami A/C - ADuC812. Rdzeń mikrokontrolerów zintegrowanych w układach MAX7651/52 jest odpowiednikiem układów '51 w wersji "przyspieszonej" (4 takty zegara, zamiast 13/cykl). We wnętrzu układów MAX7651/52 zintegrowano także dwie niezależne pamięci Flash po 8kB, dwa porty szeregowe UART o maksymalnej szybkoSci transferu danych 375kbd, dwa 8-bitowe generatory PWM, 3 programowane timery, wat-chodog, a także 12-bitowy przetwornik A/C z 8-kanałowym multiplekserem analogowym na wejSciu. Przetwarzany w przetworniku A/C sygnał jest zapamiętywany w bloku próbkując o-pamiętającym, wspólnym dla wszystkich kanałów. Standardowym wyposażeniem prezentowanych układów są cztery 8-bitowe, programowane porty równoległe.
Budowa oraz podstawowe parametry czasowe i elektryczne układów MAX7651 i MAX7652 są zbliżone, natomiast różnią się one przede wszystkim dopuszczalnymi war-
tościami napięcia zasilającego: układ Przedstawicielem Maxima w Polsce jest
MAX7561 wymaga 2,7..3,6V, a układ firma SE Spezial Electronic (tel. (0-95) 758-MAX7652 4,5..5,5V. 05-72).
Rys. 5.
Elektronika Praktyczna 8/2001
81
NOWE PODZESPOŁY
Interfejs TTL<->USB
Sipex wprowadził do produkcji układ interfejsowy, pośredniczący pomiędzy układami TTL/TTL-LY i magistralą USB.
SLJSPND
Rys. ó.
RCV
RERR RSEO
Schemat blokowy układu SP5301 pokazano na rys. 6. Układ ten zawiera wszystkie elementy wymagane do zapewnienia współpracy ze standardowym SIE (ang. Serial Interface Engine] interfejsu USB, do których należy m.in. blok komparatorów analogowych, które spełniają szereg funkcji diagnostycznych. Prezentowany układ może współpracować z interfejsami USB w obydwu trybach czasowych (1,5 i l2Mbd].
VP
Układ SP5301 jest dostarczany w obudowach NSOIC14 i TSSOP14, obydwie przystosowane do pracy w zakresie temperatur O.. + 7OC.
h ttp: / /w w w. si p ex. c om fp rod uc i s /pd ff SP5301.pdf
Przedstawicielem Sipex w Polsce jest firma Fuiure Electronics (iel {0-22} 613-92-02).
Mikrokontroler z interfejsem LIN
Jest
W ofercie produkcyjnej Microchipa znalazły się mikrokontrolery PIC16C433, których najpoważniejszym atutem jest wbu-
dowany interfejs komunikacyjny LIN (ang. Local Interconnect Network]. Dzięki niemu prezentowany układ szczególnie dob-~^^~ rze nadaje się do stosowania w rozproszonych systemach sterowania, m.in. w nowoczesnych systemach alarmowych.
Mikrokontroler PIC16C433 wyposażono także w 8-bito-wy timer z 8-bitowym pre-skalerem, 128B pamięci RAM, 2ksłów pamięci programu, a także 4-kanałowy, 8-bitowy przetwornik A/C. Wszystkie oferowane przez Microchipa obudowy tych układów mają 18 wyprowadzeń.
MlCROCHIP
ftp://www.2nicrochip.co2n/Downioad/iit/
pli ne !pi cmi cro/fa mi lie s /I Sc 43 x/devi ce s! 16c433Z41139a.pdf
Przedstawicielami Microchipa w Polsce są firmy: Future {tel. {0-22} 613-92-02), Gamma {iel. {0-22} 663-33-76} i Uniąue {iel. {0-32} 233-05-60}.
Scalone przetwornice DC/DC firmy
Jest
Układy XC9l0l/02 są przeznaczone do stosowania w urządzeniach zasilanych bate-ryjnie, w których spełniają rolę energooszczędnych przetwornic DC/DC zwiększających napięcie. Zastosowana technika napięciowego i prądowego, wielokrotnego sprzężenia zwrotnego umożliwiła całkowitą
eliminację zewnętrznych - dużych i kosztownych - kondensatorów tantalowych stabilizujących pracę przetwornika. W ich miejsce mogą byc stosowane zwykłe, niewielkie kondensatory ceramiczne.
Parametry układu dopasowuje się do indywidualnych potrzeb, regulując poziom ograniczenia prądowego, częstotliwość zegara (l00..600kHz] i opóźnienie sprzężenia zwrotnego wzmacniacza. Układ spełnia funkcję stabilnego źródła zasilania dla obciążeń do 3A. Dla napięcia wejściowego od 2 do 20V napięcie wyjściowe może byc dobierane co 0,lV w zakresie od 2,2 do 16V (ą2,5%] i zależy od typu układu. Ograni-* czenie prądowe zapew-nia zewnętrzna induk-M cyjnośc, której rozmiary mogą byc teraz znacz-
nie mniejsze od wcześniej stosowanych dzięki wyższej częstotliwości zegara, dodatkowo synchronizowanego dla zmniejszenia szumów i zakłóceń.
W obydwu układach zastosowano sterowanie stopnia końcowego metodą PWM. Drugi z układów ma dodatkowo tryb modulacji częstotliwościowej (PFM] włączany automatycznie przy niskim obciążeniu dla poprawienia całkowitej sprawności.
Układy są dostępne w niewielkich obudowach MSOP-8A i pracują od -4O..+85C.
ii t tp ://www .tor ex. co .jp /TOR EX-En g/e -p df! short/sfe_xc910102.pdf
Przedstawicielem firmy Torex w Polsce jest prma Elatec-Poland {iel. {0-12} 294-10-50}.
82
Elektronika Praktyczna S/2001
BIBLIOTEKA EP
Piotr Metzger: "Anatomia PC" - zawiera CD-ROM, Heiion, Gliwice 2001
Książkami
Elektroniki Praktycznej
Ssóste wydanie "Anatomii PC" jest uaktualnieniem wcześniejszych prac autora, który stworzył w naszym kraju podwaliny wiedzy na temat budowy komputerów PC. Od wielu lat prezentowana książka ,,rośnie" wraz z rozwojem budowy komputerów i wykorzystywanych w nich urządzeń i interfejsów. W najnowszym wydaniu książki znajdują się informacje znane z wydań poprzednich. Omówiono wyczerpująco podstawowe elementy składowe PC-ta: procesor, pamięci, DMA, mechanizm przerwań, układy odmierzające czas, system obsługi urządzeń
pamięci masowej, magistralę ISA i interfejsy (szeregowy i równoległy, w tym tryby ECP/EPP), a także nowości, wśród których szczególnie interesujące są omówienia pracy magistral PCI, AGP, SCSI, IDE oraz interfejsów USP i IrDA. W książce przedstawiono nowe typy pamięci fang. Double Data Ratę, High Speed, Virtual Channel i Rambus) oraz system optymalizacji zużycia energii ACPI. Niestety, z punktu widzenia praktyka-elektronika lub programisty piszącego drivery do urządzeń (np. USB), zawarty w książce zbiór informacji jest zbyt ogólny i nie w pełni aktualny. Do książki dołączono płytę CD-ROM z programami diagnostycznymi i użytkowymi.
Objętość książki wynosi 950 stron. Wydano ją w estetycznie wykonanej twardej oprawie.
Instrumenta
computatona
Wybrane
architektury
komputerów
Witold Komorowski: "Instrumenta computatoria* Wybrane architektury komputerów", Helion, Gliwice 2000
Jest to książka, z którą powinni zapoznać się wszyscy fani techniki mikroprocesorowej. Zawarto w niej dość szczegółowe opisy architektur komputerów z rozproszonymi jednostkami centralnymi (IBM360/370, PDPll, VAX], omówiono architektury mikrokontrolerów '51, mikro-
procesorów rodziny '86 (i pochodnych], SPARC oraz transputerów opracowanych w firmie INMOS. Walory edukacyjne książki zwiększa opis modelu procesora Ghilbi, który może posłużyć jako model bazowy do realizacji własnych implementacji mikrokon troi era.
Reasumując: kapitalna lektura dla elektroników pragnących poznać mechanizmy stosowane w historycznych i współczesnych układach procesorów. Jedyny, istotny naszym zdaniem, niedostatek prezentowanej książki, to brak szczegółowych informacji na temat powszechnie stosowanej w mikrokontrolerach RISC architektury (stosowana m.in. w mikrokontrolerach PIC i AVR],
Kent Beck: "Wydajne programowanie", Mikom, Warszawa 2001
Tytuł książki może część potencjalnych odbiorców wprowadzić w błąd -w książce nie zawarto zbioru sztuczek programistycznych, dzięki którym programy będzie można pisać szybko i bezboleśnie. Książka porusza jeden z ważniejszych aspektów procesu tworzenia oprogramowania - organizację pracy zespołu programistów. Technologia tworzenia oprogramowania zwykle nie jest w wystarczającym zakresie wykładana na polskich uczelniach, czego efektem jest bardzo trudna późniejsza współpraca informatyków ze zleceniodawcami. Technologia zaprezentowana w książce powstała w oparciu o bogate doświadczenia autora, zdobyte w trakcie realizacji różnorodnych
Wydajne Programowanie
eYtreme
rogramming
projektów. W książce można znaleźć wyjaśnienie takich pojęć jak testy, programowanie parami, refaktoring, testy automatyczne, testowanie pojedynczych modułów. Jak istotne jest zdefiniowanie standardu kodowania w zespole programistów nie trzeba przekonywać nikogo, kto próbował czytać program napisany przez inną osobę. Równie istotne jest oddzielenie decyzji związanych z potrzebami klienta od decyzji podejmowanych przez programistę.
Na lekturze książki mogą skorzystać programiści, gdyż ułatwi im to zrozumienie potrzeb klienta oraz pozwoli współuczestniczyć w organizacji pracy zespołu
84
Elektronika Praktyczna S/2001
BIBLIOTEKA EP
programistów. Książka ta może być również przydatna klientom i kierownikom zespołów programistów, gdyż zaprezentowana technologia tworzenia oprogramowania może zwiększyć efektywność pracy oraz ograniczyć ryzyko związane z realizowanym projektem.
Wojciech Mielczarek: "Urządzenia i systemy kompatybilne ze standardem SCPI",, Heli on. Gliwice 1999
W książce przedstawiono urządzenia i systemy zgodne ze standardem SCPI (ang. Standard Commands for Program -mable Instruments] oraz środowisko programowania graficznego zorientowane na sterowanie układami pomiarowymi HP-VE-E. Prezentowany standard SCPI określa sposób komunikowania się urządzeń pomiarowych (multimetrów, częstości o mierzy, oscyloskopów] z kontrolerem (np. komputerem PC] i jest powszechnie akceptowany przez producentów aparatury kontro lno-p om iarowej.
Legenda:
Szczególnie wiele miejsca autor poświęcił na przybliżenie zagadnień związanych z interfejsem GPIB, możliwościami i składnią języka SCPI i programowaniem urządzeń tworzących system pomiarowy programowany za pomocą języka SCPI (na przykładzie przyrządów firmy Hewlett-Packard].
W naszej ocenie prezentowana książka jest przeznaczona przede wszystkim dla osób, które są użytkownikami nowoczesnej aparatury kontrolno-pomiarowej lub taką aparaturę chciałyby zainstalować na stanowiskach bad awczy ch lub
kontrolnych, może stanowić także doskonałą (i kompetentną!] pomoc dla projektantów sprzętu programowanego za pomocą poleceń SCPI.
I
Programowania I symulacja sterowników PLC
|| firmy
u SIEMENS
Artur Król i Joanna Moczko-Król: "S5/S7 Windows. Programowanie i symulacja sterowników PLC firmy Siemens", zawiera CD-ROM, Wydawnictwo Nakom, Poznań 2000
Książka zawiera opis programu S5/S7 Windows przeznaczonego do programowania sterowników PLC. Przedstawiono w niej m.in. funkcje sterowników rodziny S5 oraz możliwości sterownika pracującego w czasie rzeczywistym. Atutem książki jest oparcie się na prostych przykładach, które wykorzystują autorzy, aby w przejrzysty sposób wyjaśnić zawiłości środowiska projektowego wykorzystywanego do programowania sterowników S5 i S7.
Prezentowana książka może spełniać rolę podręcznika dla twórców oprogramowania sterowników PLC, jak również instrukcji do programu S5/S7 Windows, opracowanego przez firmę IBHsoftec.
Na dodanej do książki płytce CD-ROM zamieszczono wersje demonstracyjne programów S5/S7 Windows i WinCC wraz z licznymi przykładami, dzięki którym czytelnicy mogą podjąć samodzielne próby z nowoczesnymi narzędziami projektowymi.
Richard G. Lyons: "Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów", WKŁ, Warszawa 2000
Książka, która powinna stać się "biblią" dla zainteresowanych cyfrowym przetwarzaniem sygnałów. Autor dołożył ogromnych starań (z powodzeniem!], aby w przejrzystej formie, choć nie pozbawionej (niestety niezbędnych] zawiłości matematycznych, przeprowadzić kompleksowy
X S S
książka wybitna, polecamy!
książka o dużych walorach praktycznych, polecamy!
może się przydać
daleka od doskonałości
nie warto kupować
wykład z cyfrowego przetwarzania sygnałów. Autor kroko po kroku prowadzi czytelnika przez podstawy teorii sygnałów i systemów dyskretnych, omawia różne sposoby próbkowania i ich właściwości. Wiele miejsca przeznaczył także na omówienie jednego z fundamentalnych przekształceń rządzącego światem DSP - dyskretną i szybką transformatą Fouriera. Wiele miejsca autor poświęcił także omówieniu znaczenia w DSP cyfrowych filtrów o skończonej i nieskończonej odpowiedzi impulsowej i metod ich projektowania.
Richord G- Lyons
Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów ^-
Zawartość książki współgra ze starannym wydaniem (twarda oprawa] i przystępną ceną (zalecana przez Wydawnictwa: 44 zł]. Na słowa uznania zasłużył także tłumacz, który doskonale poradził sobie z przekładem tej, trudnej w tłumaczeniu, książki.
Elektronika Praktyczna S/2001
85
INTERNET DLA ELEKTRONIKÓW
Nowe, zdalne
narzędzia int&rn&towe
Zdalne narzędzia internetowe nie zdobywają
popularności tak szybko, jak można by się było
spodziewać po szybkości rozwoju Internetu
jednak liderzy narzędzi tego typu nadal
rozwiają swoje pomysły. W artykułe
przedstawiamy zdałne centrum projektowe
Webench firmy Nationai Semiconductors, które -
jak pokazały nasze doświadczenia - jest nad wyraz przydatnym narzędziem dla konstruktorów.
Dostęp do prezentowanego w artykule narzędzia jest bezpłatny wymaga jednak wcześniejszej rejestracji, w wyniku której otrzymujemy hasło dostęp owe do własnego konta chronionego przed dostępem innych osób. Aby założyć konto należy wybrać opcję
"Webench" na głównej stronie w w w. nationai .com lub wejść bezpośrednio na stronę: http://www.national.com/ap-pinfo/webench/registration/sig-non.cgi. Po wypełnieniu krótkiej ankiety możemy rozpocząć korzystanie ze wszystkich narzędzi dostępnych na
stronie firmy National Seini-conductors.
websim.national.com
Pod tym adresem znajduje się zestaw programów umożliwiających (oczywiście zdalnie] zaprojektowanie zasilacza impulsowego o zadanych przez użytkownika parametrach, oczywiście w oparciu o układy scalone oferowane przez firmę National Semiconductors. Realizacja projektu składa się z czterech prostych kroków:
1. Zdefiniowania oczekiwanych parametrów wejściowych i wyjściowych stabilizatora i określenie jego ewentualnego wyposażenia dodatkowego (wejścia włączająco-wyłączają-cego, wejścia synchronizacji, wyjścia informującego o awari-
i). Widok okna przeglądarki pokazano na rys. 1. Po określeniu wszystkich parametrów należy wybrać układ docelowy, który można wybrać z listy układów sugerowanych przez producenta (rys. 2). Pomocny w wyborze układu będzie z pewno ścią cennik umieszczony w skrajnej prawej kolumnie tabeli. Następnie przechodzimy do etapu:
2. Tworzenia projektu. Program sugeruje zestaw elementów wraz z wybranymi obudowami, które można zastosować w projekcie (rys. 3). Większość z sugerowanych ele-mentów ma odpowiedniki, montowane w innych obudowach lub pochodzące od innych producentów. Na tym etapie można podejrzeć elekt-
Rys. 2.
Rys. 4.
86
Elektronika Praktyczna S/2001
INTERNET DLA ELEKTRONIKÓW
Rys. 5.
Rys. 7,
Rys. S.
ryczne warunki pracy przetwornicy (zestawienie w postaci tabel z parametrami], można także obejrzeć jej proponowany schemat elektryczny (rys. 4). Kolejny etap to:
3. Symulacja i analiza projektu. Producent przewidział możliwość symulacji elektrycznej z podglądem przebiegów
napięciowych i prądowych w wybranych punktach układu (rys. 5 i 6). Parametrami symulacji zarządza panel kontrolny (rys. 7], z poziomu którego można wyświetlić także wykres ampli tudowo-fazo wy Bodego (rys. 8).
Na tym poziomie projektu można wykonać jeszcze symulację termiczną projektowanego stabilizatora. Symulator termiczny jest dostępny z poziomu przewodnika projektu lub bezpośrednio pod adresem:
webtherm.national.com
Symulator (rys. 9] umożliwia badanie rozkładu temperatur projektu wcześniej zdefiniowanego , możliwe jest także określenie parametrów projektu tylko na potrzeby analizy termicznej. Wynikiem analizy wykonanej przez program WebT-herm jest kolorowa (musicie w to uwierzyć!] mapa termiczna (rys. 10] symbolizująca rozkład temperatur oraz tabela z podanymi wartościami mocy rozproszonej w poszczególnych elementach. Symulator wyposażono w generator wirtualnych wiatrów, które są uwzględniane podczas wyliczania rozkładu temperatur na powierzchni płytki.
Ostatnim krokiem jest: 4. Buildlt!, czyli rodzaj sklepu internetowego, w którym można zamówić zestaw elementów niezbędnych do wykonania zaprojektowanego zasilacza (w tym płytki drukowanej!] - rys. 11. Przygotowane zamówienie można modyfikować, dzięki czemu istnieje możliwość domówienia tylko brakujących elementów. Zakup odbywa się w sieci Pioneer, do czego jest niezbędna karta płatnicza. Alter-
natywą dla tego, zresztą niezbyt drogiego, zakupu jest możliwość zamówienia w National Semiconductors bezpłatnej próbki układu wykorzystywanego w stabilizatorze.
Centrum projektowe We-bench automatycznie przygotowuje kompletną dokumentację projektu zawierającą także wyniki przeprowadzonych symulacji.
Praktyków ucieszy fakt udostępnienia wzoru płytki drukowanej w postaci plików Protela i Gerber oraz schematu elektrycznego w formacie Protela (rys. 12).
Za miesiąc przedstawimy inne zdalne narzędzie udostępnione przez firmę National Semiconductors: wire-less.national.com.
Robert Jaruga
tkitklailtii
ilkllOI -3- Lti^J-
tJQ* Tu*if OTUa1
Rys. 10.
a. ii tl
*i ""tir - In m*4.
f.p^.. Ś ?Ś i;. Ś:. "^
Clidi i 14* li
-. j m
Ś1
Rys. 11.
hiw dkH Mwh Id qH BpMilafl
Rys. 9.
Rys. 12.
Elektronika Praktyczna S/2001
87
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
DzioS "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w tym dziale wynosi 250,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.
Gra w kości
Zaprojeki owa ny
i wykonany przeze mnie
układ umożliwia
elektroniczną symulację
popularnej gry w pięć
kostek. Znane są realizacje
tej gry na różnych
platformach
komputerowych, poczynając
od "Aiari" a na PC-cie
kończąc. W prezentowanym
w artykule układzie
zaimplemeniowano tę grę
w wersji autonomicznej.
D/l R/W Wykonywana operacja.
1 1 Czyta] dane zawarte w pamięci wyświetlacz a
1 0 Zapisz dane do pamięci wyświetlacza
0 1 Odczyta] status zaiętości wyświetlacza (trwa wykonanie instrukcji)
0 0 Wykona] instrukcję
Zasady gry opierają się na karcianej grze w pokera. Wspólne są takie pojęcia jak "pary", "strit", "fuli", "kareta", "poker". Do gry potrze-ba, jak juś wspomniałem pięć standardowych kostek do gier planszowych fw kartach kaśdy ma pi ęć kart). Udzi ał w grse mośe brać dowolna liczba zawodników. Kaśdy z nich w swojej - . kolejce dysponuje t >> dwoma rzutami^ Ś kostek. Po pierwszym rzucie za-wodnik zostawia na stole kostki, które teoretycznie dobrze rokują na oczekiwany wynik. Pozostałymi kostkami wykonuje drugi rzut. Jest to analogia do gry karcianej, w której po pierwszej rozgrywce zostawia się "dobre" karty, a pozostałe wymienia na inne z talii. Uzyskane wyniki rzutów kostkami notuje się w tabelkach. Wygrywa ten zawodnik, który uzyska największą liczbę punktów. Przedstawiony opis gry jest skrótowy, gdyś jest to bardzo popularna gra i jej zasady są znane, jeśli nie Czytelnikom, to ich bliskim lub znajomym. Moja wersja gry w kości jest bardzo podobna do wersji komputerowej. Do gry uśywamy kostek, które są wyświetlone na graficznym wyświetlaczu LCD. "Rzut kostkami" wykonujemy poprzez naciśnięcie przycisku "Losuj". Odpowiednie kostki "zostawiamy na stole" naciskając przyciski " E lokuj fl ..5)" . Na czynność blokowania mamy około 6 sekund, w czasie których na wyświetlaczu niewidoczny jest wykrzyknik, W tym czasie przycisk "Losuj" jest nieaktywny.
W prezentowanym projekcie zamierzano zademonstrować wykorzystanie wyświetlacza graficznego LCD w aplikacji amatorskiej. Dodatkowym celem było sprawdzenie mośliwości uśycia mikrokon-trolera AT90S2313 do stero-
wania takimi wyświetlaczami. Wiele firm handlowych oferuje elektronikom wyświetlacze graficzne w róśnych rozmiarach i cenach. Mnie udało się kupić wyświetlacz UG-13B-OOlIC firmy Samsung. Jest to zgrabny panel o wymiarach 93 ,0x70,0x8,5mm. W oknie
0 wymiarach 70, 7x38 ,8rnrn wyświetlanych mośe być 8192 ciemnoniebieskich punktów na szarym tle, zorganizowanych w 64 linie i 128 kolumn. Matrycą pikseli o rozmiarze 0,48x0,48mm kaśdy sterują firmowe układy scalone LSI CMOS. Układ ICS0107B jest sterownikiem dla 64 rzędów pikseli. Dwa układy ICSOIOSB sterują po 64 kolumny kaśdy
1 posiadają wewnętrzną pamięć RAM o pojemności 512 bajtów, czyli 4096 bitów w jednym układzie. Dzięki tej pamięci mośliwe jest przesyłanie do wyświetlacza wcześniej przygotowanego wzoru "grafiki" obejmującego cały dostępny obszar pokryty pik-selami. Wszystkie te dane zaczerpnąłem z dołączonej do wyświetlacza dokumentacji. Na stronie internetowej producenta dowiedziałem się, śe zestawy układów u sytych w panelu mośna łączyć w róż-
ne kombinacje, uzyskując wyświetlacze o rozdzielczości nawet 128x512 pikseli. Wyświetlacz uśyty w "Grze w kości" zasilany jest dwoma napięciami: +5V do zasilania "logiki" oraz -12V do zasilania sterowników matrycy ciekłokrystalicznej. Do sterowania kontrastem stosuje się napięcie z odczepu potencjometru włączonego pomiędzy -12V i masę zasilania.
Aby wprowadzić do pamięci wyświetlacza jakiś obraz (grafikę), korzystamy z oś-miobitowego, dwukierunkowego portu, który jest dostępny na wyprowadzeniach 7..14. Proces sterowania wyświetlaczem wymaga operowania sygnałami: R/W - zapisz/czytaj, D/I - dane/instrukcja, E -zezwolenie na operację, CSl, CS2 - wybór pierwszej lub drugiej połowy ekranu, RSTE - sygnał zerujący. Kombinacją
Elektronika Praktyczna S/2001
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
I 1
,=!ąC12 'lOOfiF
2 1 3 18
LCD 128x64
7 B 9 10 11 12 13 14 4 6 15 16 5 17
D17
D15
-Ef
Rys. I.
stanów na wejściach D/I, R/W oraz wejściach danych można ,,zmusić" wyświetlacz do wykonania jednej z siedmiu instrukcji sterujących. Zestaw instrukcji sterujących zawarto w tab. 1.
W tym miejscu wyjaśnienia wymaga sposób adresowania wewnętrznej pamięci wyświetlacza. Każda część ekranu jest podzielona na osiem ośmioliniowych poziomych pasków zwanych stronami. Dlatego do zaadresowania strony wystarczą nam trzy bity w instrukcji ,,Ustaw stronę". Aby zaadresować kolum-
nę, użyjemy sześć bitów, ponieważ kolumn jest 64. Przy adresowaniu poszczególnych części ekranu należy pamiętać o wybraniu danej polowy sygnałem CSl lub CS2. Dane dotyczące jednej kolumny w stronie mają wagi rosnące w kierunku od górnego pikse-la w dół. Należy wspomnieć
0 ułatwieniu w adresowaniu polegającym na tym, że po zaadresowaniu danej strony
1 kolumny oraz po przesłaniu danych pod ten adres następuje automatyczne zwiększenie adresu kolumny w wewnętrznym liczniku adresów.
Dzięki temu już do końca tej strony przesyłamy dane dla poszczególnych kolumn bez konieczności wskazywania ich adresu w pamięci wyświetlacza. Podczas wykonywania operacji na wyświetlaczu musimy zdawać sobie sprawę z tego, że ich wykonanie trwa jakiś czas. Wtedy żadna inna instrukcja nie może być przyjęta do wykonania poza instrukcją ,,Czytaj status". Instrukcja ta pozwala na odczytanie z wyjścia DB7 portu danych statusu zajętości sterownika wyświetlacza. Według dokumentacji wykonanie
Tab. 2. Lista instrukcji.
Instrukcja Kod instrukcji
R/W D/l DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DBO
Wyświetlacz włączony/ wyłączony 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1/0 1 -wyświetlacz załączony 0-wyśwletlacz wyłączony
Wyświetla) od linii... 0 0 1 1 Początkową linią może być 0-63 Od te) linii na wyświetlaczu będą "zapalane" plksele.
Ustaw stronę (adres rzędów) 0 0 1 0 1 1 1 Strony 0-7 Ustaw adresy stron w pamięci wyświetlacza
Ustawadres kolumn 0 0 0 1 Kolumny 0-63 Ustaw adresy kolumn w pamięci wyświetlacza
Odczyta) status. 1 0 Zalety 0 Wł/ Wył Reset 0 0 0 0 Reset 1: Jest w stanie reset 0:stan pracy Wł/Wył 1: wygaszony 0: wyświetla Zajęty 1: wykonuje Instrukcję
Zapisz dane w pamięci 0 1 Dane do zapisania w pamięci wyświetlacza DBO-naJrnłodszyblt DB7-naJstarszy bit danych
Czyta) dane z pamięci. 1 1 Dane odczytane z pamięci wyświetlacza. DBO-naJrnłodszyblt DB7-naJstarszy bit danych
instrukcji może trwać od 4,3 do 12,9 mikrosekundy.
W tab. 2 zamieszczono wszystkie instrukcj e steruj ące pracą wyświetlacza, wraz ze schematem kodu na liniach sterujących dla każdej z instrukcji. Aby ,,zapalić" dowolny pik-sel na wyświetlaczu należy:
1. Przesłać do pamięci wyświetlacza adres strony w jakiej znajduje się dany piksel.
2. Przesłać adres kolumny, w której znajduje się piksel.
3. Przesłać dane dotyczące piksela, czyli O, aby go wyświetlić.
4. Ustawić wyświetlacz w stan ,,włączony".
Należy pamiętać, że jedną instrukcją przesyłamy dane dla ośmiu pikseli jednocześnie (słupek o wysokości 8 pikseli DB0..DB7).
Cały program realizujący grę w kości jest zawarty w pamięci Flash mikrokontrolera AT90S3213 firmy Atmel (schemat elektryczny przedstawiono na rys. 1). Pamięć mikrokontrolera została wykorzystana prawie do ostatniego bitu. Dlatego w grze dostępne są tylko podstawowe funkcje bez żadnych ,,wodotrysków".
Oczywiście dla tych, którzy mają lepszą koncepcję realizacji gry udostępniam program w wersji źródłowej, który
90
Elektronika Praktyczna 8/2001
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1..R8: 220Q
R9..R14: 10kQ
R15: 4,7kQ
R16, R17: 2,2kQ
Kondensatory
Cl, C2: 27 pF
C3:
C4:
Półprzewodniki
T1..T6: BC618
US1: ST62T65
W1..3: wyświetlacz LED 3x
DB56-11GWA
Różne
Xl: 8MHz
Pl, P2: mikroprzelgczniki
został napisany w asemblerze za pomocą programu "WAVRASM". Realizacja algorytmu działania programu sprowadza się do oczekiwania na naciśnięcie przycisku ,,Losuj" i odpowiedniej reakcji na fakt naciśnięcia tego przycisku. Sprowadza się to do wywoływania w odpowiednim momencie potrzebnej procedury. Kilka słów wyjaśnienia wymaga schemat elektryczny układu do gry. Ponieważ wyświetlacz potrzebuje do działania aż 12 wyjść procesora, to aby obsłużyć 6 przycisków za pomocą 3 pozostałych wejść, musiałem zastosować matrycę diodową złożoną z diod D3..D11. Bramki A i D układu scalonego U2 powo-
dują zerowanie mikrokontro-lera po załączeniu zasilania. W tym samym czasie bramki B i C tegoż układu powodują zerowanie układów wyświetlacza. Ponieważ gra jest zasilana z czterech baterii typu "AAA" ("R03" itp.), żeby wytworzyć potrzebne napięcie -12V do zasilania wyświetlacza, zdecydowałem się wykonać powielacz napięcia. Prostokątny sygnał, wytworzony przez multiwibrator zbudowany z inwertera U3A układu scalonego, jest formowany przez pozostałe inwertery tego układu. Cztery inwertery połączone są równolegle, aby zwiększyć wydajność prądową generatora. Do wyjść in-werterów dołączony jest po-
wielacz napięcia, który pozwala osiągnąć napięcie ok. -12V pod obciążeniem. Zastosowane w powielaczu diody Schottky'ego pozwalają uzyskać napięcie wyjściowe o ok. 1,8V wyższe niż przy zastosowaniu typowych diod prostowniczych, np. 1N4148. Jest to o tyle ważne, że wyświetlacz pobiera optymalny prąd gdy napięcie Vee zawiera się w granicach 11,1..12,1V. Odchyłki napięcia - czy to na minus, czy też na plus - powodują zwiększony pobór prądu z zasilacza. Dzięki tym zabiegom cała gra pobiera mniej niż 20mA z baterii, co pozwala przez długi czas cieszyć się zabawą. Jerzy Durka
Elektronika Praktyczna 8/2001
91
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Zdalnie sterowany regulator oświetlenia
Proponowane urządzenie
umożliwia nie tylko zdalne
włączenie i wyłączenie
oświetlenia, ale także
płynną jego regulację.
Wystarczy, że skorzystamy
z popularnego pilota
zdalnego sterowania, aby
wyłącznik oświetlenia
znalazł się w zasięgu
naszej ręki.
Zastosowanym w pro]9kci9 źródłem kodowanych sygnałów podczerwieni jest pilot od dowoln9go, współczesnego telewizora, pracujący w standardzie kodowania RC5. Każde naciśnięci9 klawisza g9n9ruJ9 14-bitowy kod składający się z 2 bitów startu, bitu kontrol-n9go (zmieniającego wartość przy każdorazowym naciśnięciu klawisza) 5 bitów adr9su i 6 bitów komendy (rys* l). W C9lu uniknięcia wpływu zakłóceń na transmisję stosuJ9 się kodowani9 dwufazow9 z J9dnocz9sną modulacją prze-syłan9go sygnału podczerwo-n9go sygnał9m o częstotliwości 36kHz. Czas trwania sygnału odpowiadając9go jednemu bitowi wynosi l,778ms, a odstęp pomiędzy kolejnymi kodami około 114ms.
Do regulacji natężenia oświetlenia zastosowano regulację fazową (zmiana opóźnienia "włączenia obciążenia po "przejściu" napięcia sieci przez zero), pozwalającą na pełną kontrolę mocy oddawanej do obciążenia. W proponowanym urządzeniu zastosowano 10 stopni regulacji, które w pełni pozwalają dostosować wartość natężenia do własnych potrzeb. Aby regulacja przebiegała liniowo, konieczne było podzielenie wartości skutecznej napięcia sinusoidalnego na równe przedziały, co odpowiada podziałowi przebiegu sinusoi-
5błttWKllMli
f?
Rys. 1.
flbłttw komendy
IŻL
t ty
dalnego na równe pola. Dzięki temu uzyskano liniowy przyrost mocy (w dziesięciostop-niowej skali), co jednocześnie przekłada się na liniową zmianę wartości natężenia światła.
Schemat ideowy i opis działania
Schemat elektryczny proponowanego układu przedstawiono na rys. 2. Można w nim wyróżnić 3 bloki: detektor podczerwieni (SFH5110), układ sterujący (AT89C2051) i układ wykonawczy (MOC3023, ET136). Jako przetwornik promieniowania podczerwonego na sygnał elektryczny zastosowano popularny scalony odbiornik podczerwieni SFH5110 firmy Siemens, zawierający w jednej obudowie fotodiodę PIN zintegrowaną z soczewką, wzmacniacz selektywny i demodulator. Na wyjściu układu SFH5110 w momencie odebrania zmodulowanego sygnału podczerwieni pojawia się szeregowo ciąg bitów nadawanego kodu (poziomy TTL). Jako detektor kodów nadawanych z pilota zastosowano bardzo popularny jednoukładowy mikrokomputer AT89C2051 firmy At-mel. Wyjście odbiornika podczerwieni dołączono do wejścia INTO mikrokontrolera. Po wykryciu bitu startu (opadającego zbocza sygnału z odbiornika) pobierane są kolejne próbki (bity informacji). Po odebraniu całej ramki transmisyjnej, gdy format odczytanej ramki jest poprawny, następuje dekodowanie znaku i analiza, czy jest on nowym znakiem, czy powtórzonym. W zależności od tego uruchamiana jest odpowiednia procedura sterująca. Zapobiega to m.in. temu, aby przy dłuższym przytrzymaniu klawisza na pilocie, uniknąć cyklicznego włączania
Projekt
089
i wyłączania oświetlenia. Włączenie odbywa się poprzez naciśnięcie dowolnego klawisza, natomiast wyłączenie następuje jedynie za pomocą klawiszy 0 ..9. Każdym przyciskiem oznaczonym symbolem " + " (głos +, program +, nasycenie + , jaskrawość +, basy +, soprany + itp.) zwiększane jest natężenie oświetlenia, natomiast każdym przyciskiem oznaczonym symbolem "-" jego zmniejszenie.
Dłuższe przytrzymanie klawisza w pilocie powoduje pseudoliniową (10 poziomów) regulację natężenia. Po wyłączeniu oświetlenia za pomocą pilota, urządzenie pomięta ostatnio ustawioną wartość natężenia. Oprócz tego przewidziano również ręczne sterowanie, za pomocą przycisków SWl i SW2. Przyciśnięcie przycisku SWl powoduję włączenie/wyłączenie oświetlenia, przycisk SW2 służy natomiast do regulacji natężenia. Regulacja odbywa się zawsze od największej wartości natężenia do najmniejszej, przy czym kolejne przyciśnięcie przycisku SW2, przy minimalnym natężeniu, powoduje maksymalny wzrost wartości natężenia oświetlenia.
Detektor przejścia przez zero stanowi jedno z wejść mikrokontrolera, podłączone do sieci za pośrednictwem R3, D4, D5, R4, Tl. Dioda D5 zabezpiecza tranzystor przed pojawieniem się zbyt wysokiego napięcia na jego bazie, a dioda D4 zabezpiecza go przed pojawieniem się napięcia zbyt niskiego. Na wejściu P3.3 jest poziom niski, gdy napięcie sieci wzrośnie powyżej określonego poziomu i pozostaje tam prawie przez całą dodatnią połówkę si-nusoidy. Podczas połówki ujemnej wejście to pozostaje wstanie jedynki logicznej.
Elementem wykonawczym jest triak Trl sterowany za pomocą optotriaka.
Elektronika Praktyczna S/2001
91
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
220O
CON1
Rys. 2.
Rozwiązanie takie upraszcza znacznie konstrukcję obwodu sterującego oraz zapewnia izolacje galwaniczną pomiędzy triakiem a mikrokontro-lerem. Elementy R8 i C6 pełnią funkcję filtru przeciwzakłóceniowego.
Obwód zasilania układu składa się z elementów R2, C4, Dl, D2, D3. Rezystor R2 ogranicza udar prądowy w momencie włączenia urządzenia do sieci. Wartość pojemności C4 (XL= 1/2 fC) ustala maksymalny pobór prądu obciążenia. Dioda Dl
zamyka obwód dla ujemnych połówek napięcia zasilającego, pozwalając na rozładowanie kondensatora C4. Dioda D2 pełni rolę prostownika jednopołówkowego. Tak wyprostowane napięcie podawane jest na diodę Zenera D3, która ogranicza wartość napięcia do 5,6V.
Montaż i uruchomienie
Układ zmontowano na płytce drukowanej przedstawionej na wkładce wewnątrz numeru. Schemat montażowy płytki pokazano na rys. 3.
Większość elementów (rezystory i diody) wlutowano w pozycji pionowej, co pozwoliło znacznie zminimalizować rozmiary obwodu drukowanego. Układ detektora podczerwieni wlutowano na dość długich końcówkach, a następnie wygięto go o kąt 90 nad układ Ul.
Uwaga: układ zasilany jest bezpośrednio z sieci energetycznej , więc istnieje duże prawdopodobieństwo, że na wszystkich elementach układu może pojawić się niebezpieczne dla życia napięcie sieci. Robert Froniewski
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 10kn/0,125W
R2: 100n/0,125W
R3: lMn/0,25W
R4: lkn/0,125W
R5: 750n/0,125W
R6, R7: 360n/0,125W
Kondensatory
Cl, C2: 22pF
C3: 47nF/10V
C4: 470nF/400V
C5: 100nF/10V
Có: 10nF/630V
Półprzewodniki
Ul: AT89C2051 z programem
U2: SHF5110
U3: MOC3023
TRI: Triak BTA10/600B
Dl, D2, D4, D5: 1N4007
D3: dioda Zenera 5,6V/1W
Różne
Ql: rezonator kwarcowy
11,059MHz
SW1, SW2: mikrowłgczniki
CON1, CON2: gniazda ARK2
r
o.
Rys. 3.
Elektronika Praktyczna 8/2001
MA Pn. ROCZNIKEP1998, KATALOGI FIRM: UBICOM, C\PRESS - UKŁADYPSoC, ADVANTECH, OPROGRAMOWANIE NA UU. NARZĘDZIOWE DLA STEROWNIKÓWZer/, SWITCHER CAD, CODE LOADER, NAJNOWSZE BASCOMy
9/2001
wrzesień 15 zł 50 gr (wtym7%vAT)
Śy"
PROJEKTY
Korektor i wzmacniacz akustyczny 4x40W, część 1
AVT-5035/l
Układy i urządzenia
związane z techniką
akustyczną cieszą się
niesłabnącym zainteresowaniem
Czytelników Elektroniki
Praktycznej. Postanowiliśmy
wyjść naprzeciw tym
oczekiwaniom, zwłaszcza że
producenci oferują wciąż
nowe i interesujące układy
scalone związane z tą
dziedziną elektroniki
użytkowej.
Tym razem skorzystaliśmy
z układów zaprojektowanych
przez Philipsa, dzięki którym
można zbudować zestaw
akustyczny składający się
z 5-punktowego korektora
graficznego współpracującego
z czterokanałowym
wzmacniaczem mocy.
PROJEKT Z OKŁADKI
Opracowane przez nas urządzenia mają bardzo przyzwoite parametry techniczne, wymagają niewielu dodatkowych części zewnętrznych i są łatwe w uruchomieniu. Dodatkowo, stosując do sterowania pracą zestawu procesor, można osiągnąć komfort obsługi porównywalny z tym, jakim cechują się urządzenia wytwarzane seryjnie przez renomowanych producentów.
Układanka Philipsa
Firma Philips jest jednym z tych producentów, który skutecznie uczestniczy w rywalizacji
0 rynek urządzeń powszechnego użytku. Firma wiele uwagi poświęca opracowaniu układów przeznaczonych do pracy w torach akustycznych, o czym najlepiej świadczy objętość katalogu poświęconego systemom radiowym i urządzeniom audio. Zawarto w nim elementy i układy scalone przeznaczone do odbioru
1 dekodowania sygnału radiowego w torze w.cz. (diody pojemnościowe, tranzystory, wzmacniacze), do pracy w torze niskiej częstotliwości (układy przełączające, korekcji dźwięku, wzmacniacze mocy) oraz układy towarzyszące (sterowniki wyświetlaczy, dekodery sygnałów).
Firma stara się oferować kompletny zestaw układów potrzebnych do budowy danego urządzenia.
Układy TEA63 30, TEA6360 oraz TDA8571 także można traktować jako pewien komplet, za pomocą którego można zbudować zestaw akustyczny do użytku domowego lub do samochodu. Świadczy o tym jednolity sposób sterowania za pomocą magistrali PC, a także dopasowanie elektryczne ograniczające liczbę elementów sprzęgających oraz zbliżone poziomy napięć zasilających. Każdy z układów można oczywiście wykorzystać oddzielnie i łączyć w urządzeniu z elementami innych firm. Z tego też powodu proponowany układ zostanie podzielony na dwa osobne urządzenia: przedwzmacniacz wraz z korektorem dźwięku oraz wzmacniacz mocy.
TEA6 330 - stereofoniczny przedwzmacniacz
Układ TEA6330 pełni rolę zintegrowanego przedwzmacniacz a i przełącznika kanałów toru audio. Przedwzmacniacz może pracować samodzielnie lub współpracować z układem TEA6360. Najważniejsze parametry układu są następujące:
10
Elektronika Praktyczna 9/2001
Korektor i wzmacniacz akustyczny 4x40W
33n
0ND2
10
Interfejs
I2C-BUS
TEA6330T
5n6
MUTE
16
Stabilizator
GND1
15
Tsne
Rys. 1. Schemat blokowy układu TEA6330.
- liczba wejść - niezależne wejście kanałów lewego i prawego,
- liczba wyjść - cztery wyjścia (wyjścia stereofoniczne podzielone na sygnał dla głośników z przodu i tyłu),
- amplituda sygnału wejściowego: do 2V wartości międzyszczyto-wej RMS,
- amplituda sygnału wyjściowego: od 1,1V wartości międzyszczy-towej RMS,
- wbudowane regulatory: głośności, balansu, tonów niskich i wysokich,
- zasilanie: 7V..10V, przy poborze prądu ok. 26mA.
Na rys. 1 pokazano schemat blokowy układu TEA6330. Można zauważyć, że sygnał podawany jest na dwa odrębne wejścia IN-L i IN-R. W bloku przedwzmac-niacza sygnały kanału lewego i prawego mogą zostać w różnym stopniu wzmocnione, co umożliwia realizację funkcji balansu kanałów oraz regulację głośności. Następne dwa bloki układu umożliwiają regulację niskich i wysokich tonów. Regulacja przeprowadzana jest symetrycznie dla obydwu kanałów. Jeżeli przedwzmac-niacz współpracuje z układem TE-A6360, funkcję korygowania charakterystyki częstotliwości przejmuje ten ostatni. Po opuszczeniu bloku filtrów oba sygnały trafiają do wyjściowego układu wzmacniaczy i przełączników. Tutaj następuje wyodrębnienie sygnałów dla czterech wyjściowych kanałów dźwiękowych. Sygnał zarówno kanału lewego, jak i prawego zostaje podzielony na sygnał dla głośników przednich oraz tylnych. Tak jak w przypadku regulacji
balansu, użytkownik może ustalić proporcje natężenia dźwięku podawanego na głośniki z przodu i z tyłu. Dodatkowo, wyprowadzenie MUTE umożliwia natychmiastowe wyciszenie sygnału we wszystkich kanałach jednocześnie. Osobne bloki układu zarządzają zasilaniem i interfejsem magistrali PC. Właśnie poprzez tę magistralę użytkownik może wpływać na działanie układu i regulować wszystkie wymienione parametry.
Rejestry sterujące TEA6330
Do sterowania funkcjami układu używa się jego wewnętrznych rejestrów, do których należy wpisać odpowiednie wartości. Jak z tego wynika, jest to cyfrowy sposób sterowania przedwzmac-niaczem, bardziej odporny na zakłócenia niż w przypadku tradycyjnych potencjometrów, jednak wymagający użycia do tego celu mikroprocesora.
Jak zawsze w przypadku magistrali PC, dostęp do konkretnego rejestru wymaga znajomości trzech parametrów: ogólnego adresu układu, adresu pomocniczego (subad-resu) oraz wartości, która ma być zapisana w rejestrze. Adresem ogólnym układów TEA6330 jest liczba 80h (w zapisie heksadecy-malnym). Układ traktowany jest w systemie jako urządzenie podporządkowane, do którego można jedynie zapisywać informacje (najmłodszy bit adresu będzie w takim przypadku zawsze miał wartość 0). Po wysłaniu magistralą PC do układu sekwencji START i adresu, odpowiada on impulsem potwierdzenia ACK, po którym procesor może wysłać bajt subadresu i bajt
danych do zapisu w rejestrze. Jeżeli procesor wyśle więcej niż jeden bajt danych, następne zostaną zapisane w kolejnych rejestrach TEA6330. Do magistrali może być dołączony tylko jeden układ przed-wzmacniacza o adresie 80h. Po wysłaniu danych procesor sterujący powinien wygenerować sekwencję STOP.
Działaniem układu TEA6330 steruje 6 rejestrów o kolejnych numerach subadresów: OOh regulacja głośności kanału
lewego 01 h regulacja głośności kanału
prawego
02h regulacja tonów niskich 03h regulacja tonów wysokich 04h regulacja stosunku sygnałów dla głośników przednich i tylnych 05h przełączniki wyciszenia
i korekcji charakterystyki Do rejestrów OOh i Olh odpowiadających za regulację wzmocnienia sygnału w obydwu kanałach można wpisać wartość z przedziału 3Fh - OOh. Dla wartości 3Fh wzmocnienie przedwzmac-niacza wyniesie +20dB, dla wartości 3Eh wzmocnienie wyniesie +18dB itd. Wzmocnienie OdB (poziom sygnału wyjściowego jest równy sygnałowi wejściowemu) wymaga wpisania do rejestru wartości 35h, natomiast zapisanie do rejestru wartości mniejszej od 14h spowoduje wyciszenie dźwięku w wybranym kanale.
Rejestr 02h, odpowiadający za regulację tonów niskich, umożliwia ich regulację w zakresie od +15dB do -12dB. Kolejny skok wzmocnienia dla zmiany zawartości rejestru o jeden wynosi 3dB. Powiązanie wpisywanych do rejestru wartości ze wzmocnieniem układu jest następujące: 0Ch..0Fh wzmocnienie +15dB OBh wzmocnienie +12dB
07h
wzmocnienie OdB
03h..00h wzmocnienie -12dB
W przypadku, gdy układ współpracuje z korektorem TEA6360, ten ostatni przejmuje funkcję regulacji charakterystyki przenoszenia przedwzmacniacza. Wpisanie do rejestru wartości odpowiadających wzmocnieniu ujemnemu nie spowoduje żadnego skutku. Możliwe jest natomiast dodatkowe wzmoc-
Elektronika Praktyczna 9/2001
11
Korektor i wzmacniacz akustyczny 4x40W
RIGKT
(D
(D
0.1%*
fflfri
f = 2.95 kUz Q = 1,24
ttttr 2 f=12kHz Q = 1,09
tatr 3 f = 790Hz Q = 1,23
flHr4 1 = 205Hz Q = 1,24
U Itr 5 f = 56Hz Q = 1,14
(1)
0.18fj
Rys. 2. Schemat blokowy układu TEA6360.
nienie tonów niskich, co pozwala uzyskać w ten sposób efekt su-perbasu.
Rejestr 03h działa podobnie jak opisany powyżej, ale wpływa na regulację wzmocnienia tonów wysokich.
OCh..OFh wzmocnienie +15dB QBh wzmocnienie +12dB
07h
wzmocnienie OdB
03h..00h wzmocnienie -12dB
Jedyna różnica polega na sposobie współpracy przedwzmacnia-cza z układem korektora TEA6360. Gdy on występuje, to wpisanie jakiejkolwiek wartości do rejestru nie wpływa na pracę przedwzmac-niacza.
Rejestr 04h umożliwia regulację stosunku poziomu sygnału w kanałach przednich i tylnych. Następuje to wskutek osłabienia poziomu sygnału we wskazanej parze wyjść (dla głośników przednich lub tylnych). W rejestrze istotnych jest 6 najmłodszych bitów, pozostałe powinny mieć wartość 0.
MFN (b.5) - jeżeli bit zostanie wy zerowany, wskazane kanały (przednie lub tylne) zostaną wyciszone.
FCH (b.4) - stan tego bitu określa, w których kanałach poziom dźwięku będzie zmniejszany. "1" oznacza, że regulacje dotyczą kanałów przednich, a "0" - kanałów tylnych.
FA3..0 (b.3..b.O) - bity określające poziom wyciszenia dźwięku
w kanałach wskazywanych przez bit FCH. Skok wzmocnienia wynosi 2dB. Powiązanie ustawienia bitów ze wzmocnieniem układu jest następujące: OFh wzmocnienie OdB
OEh wzmocnienie -2dB
OOh wzmocnienie -3OdB
W ostatnim rejestrze 05h aktywne są jedynie dwa najstarsze bity, pozostałe powinny być wy-zerowane.
GMU (b.7) - wpisanie na tę pozycję wartości 1 powoduje wyciszenie wszystkich wyjść bez względu na wartości zapisane w innych rejestrach. Wartość bitu 0 oznacza pracę normalną.
EQN (b.6) - wyzerowanie tego bitu oznacza, że układ TE A6 330 współpracuje z korektorem TEA6360, który przejmuje funkcje związane z kształtowaniem charakterystyki przenoszenia przedwzmacniacza. Wartość 1 oznacza samodzielną pracę układu przedwzmacniacza.
TEA6360 - stereofoniczny korektor 5-punktowy
Układ pełni rolę stereofonicznego 5-punktowego korektora dźwięku (eąualizera) mogącego pracować samodzielnie lub współpracującego z przedwzmacniaczem TEA6330. Podstawowe parametry układu są następujące:
- regulacja: dla 5 częstotliwości w dwóch kanałach stereo,
- zakres korekcji: dla każdej częstotliwości od +12dB do -12dB
QND2
Ś4]
Interfejs I2C-BUS
O.ijuT V SDA SCL
- pasmo: od 0 do 20kHz,
- napięcie zasilania: od 7V do 13V, przy poborze prądu ok. 24,5mA.
Na rys. 2 pokazano wewnętrzną budowę układu TEA6360. Najważniejszą jego część stanowi blok 5 filtrów częstotliwości dla kanału prawego i analogiczny blok dla kanału lewego. Są to filtry środ-kowo-przepustowe o ustawianym przez projektanta wzmocnieniu bądź tłumieniu. Częstotliwość środkowa każdego z filtrów zależy od wartości zewnętrznych elementów: dwóch kondensatorów i rezystora.
Dla takich wartości jak na rysunku, częstotliwości środkowe kolejnych filtrów wynoszą: 59Hz, 205Hz, 790Hz, 2,95kHz, 12kHz. W obydwu kanałach częstotliwość środkowa odpowiadającej sobie pary filtrów powinna być taka sama. Projektant może ustawić wzmocnienie bądź tłumienie odpowiadającej sobie pary filtrów kanału lewego i prawego, poprzez zapisanie odpowiedniej wartości do jednego z 5 wewnętrznych rejestrów układu. Zależnie od wpisanych wartości kształtowana jest charakterystyka przenoszenia korektora. Sterowanie układem odbywa się za pośrednictwem magistrali PC.
Rejestry sterujące TEA6360
Sterowanie układem za pośrednictwem magistrali przebiega w sposób podobny do opisanego wcześniej sterowania układem przedwzmacniacza TEA6330.
12
Elektronika Praktyczna 9/2001
Korektor i wzmacniacz akustyczny 4x40W
Układ korektora widziany jest jako urządzenie podrzędne, do którego można jedynie zapisywać informacje. W systemie mogą jednocześnie pracować dwa układy korektorów, ponieważ wyprowadzenie MAD pozwala wybrać jeden z dwóch adresów ogólnych. Jeżeli wyprowadzenie to jest zwarte do masy, układ będzie reagował na adres 84h, natomiast jeżeli zostanie nie podłączone bądź zwarte z napięciem zasilającym, adresem ogólnym układu będzie 86h. Rejestry odpowiadające za pracę kolejnych filtrów mają przyporządkowane subadresy od OOh do 04h. Procesor rozpoczyna transmisję danych do układu sekwencją START i wysłaniem adresu ogólnego. Po otrzymaniu potwierdzenia ACK, procesor kontynu-
Ł i Z .O -Q ia CC OC U Z OSC3000005C3
Rys. 3. Schemat elektryczny przedwzmacniacza z korektorem.
Elektronika Praktyczna 9/2001
13
Korektor i wzmacniacz akustyczny 4x40W
uje transmisję wysyłając subadres rejestru i bajt danych, który ma być zapisany. Jeżeli wysłany zostanie więcej niż jeden bajt danych, będą one wpisywane do kolejnych rejestrów wewnętrznych układu. Zakończenie transmisji wymaga wysłania przez procesor sekwencji STOP.
W każdym z rejestrów do zapisu przeznaczone są bity b.0..b.2 i b.4..b.6, pozostałe powinny być wyzerowane. Wyjątek stanowi rejestr o subadresie OOh. Jeżeli bit b.7 tego rejestru zostanie ustawiony, charakterystyka przenoszenia całego korektora będzie liniowa bez względu na zawartość pozostałych rejestrów.
Wartościami zapisanymi do rejestru można ustawić 5 poziomów podbicia bądź tłumienia częstotliwości środkowej każdego filtru. Grupa bitów b.O..b.2 odpowiada za ustawienie poziomu tłumienia filtru, a grupa b.4..b.6 za poziom podbicia.
Możliwe są także kombinacje pośrednie, z jednoczesnym wykorzystaniem podbijania i tłumienia częstotliwości filtru. Jest to wykorzystywane przy nieliniowej korekcji częstotliwości.
Do każdej z grup bitów rejestru można wpisać wartość z przedziału 0..7. Dla zera filtr przenosi sygnał o częstotliwości środkowej bez żadnej korekcji, a kolejne wartości oznaczają coraz wyższy stopień tłumienia bądź podbicia częstotliwości środkowej filtru. Wpisanie wartości większej od 4 oznacza, że filtr ma tłumić lub podbijać częstotliwość środkową maksymalnie. Następujące przykłady najlepiej wyjaśnią zasadę programowania wewnętrznych rejestrów korektora: 10H częstotliwość środkowa filtru będzie podbijana do poziomu 1;
03H częstotliwość środkowa filtru będzie tłumiona do poziomu 3;
60H częstotliwość środkowa filtru będzie podbijana do poziomu 5.
W opisie celowo nie podaje się wartości określających w decybelach podbicie bądź tłumienie częstotliwości środkowej każdego z filtru. Wynika to z faktu, że rzeczywisty poziom zależy od paramet-
rów ustalanych przez zewnętrzne elementy: kondensatory i rezystor. Ponadto, szerokość pasma każdego z filtrów jest na tyle duża, że może wpływać na filtry sąsiednie i poziom tłumienia lub podbicia może sięgać 15dB. Jeżeli przyjąć, że każdy z filtrów działa w nominalnym zakresie, to na kolejny krok przypada 2,4dB podbicia lub tłumienia częstotliwości środkowej.
Opis układu
Na rys. 3 przedstawiono schemat elektryczny przedwzmacnia-cza z korektorem częstotliwości wykonanym na układach TEA6330
1 TEA6360. W części analogowej zastosowano konfigurację proponowaną w nocie aplikacyjnej producenta. Stereofoniczny sygnał kanału lewego i prawego podawany jest na gniazda wejściowe odpowiednio CCI i CC2, a dalej na układ Ul. Z przedwzmacniaczem współpracuje układ korektora U3 z zespołem filtrów o częstotliwościach środkowych ustalanych zewnętrznie dołączanymi kondensatorami i opornikami. Z Ul, poprzez pojemności sprzęgające CE3..CE6, podawane są sygnały czterech kanałów wyjściowych na złącze JPl. Sygnały te odpowiadają kanałom lewemu i prawemu oraz głośnikom przednim i tylnym. Działaniem wzmacniacza steruje procesor U2, który wyświetla informacje dotyczące aktualnego stanu układu na wyświetlaczu alfanumerycznym LCD o organizacji
2 linie po 16 znaków każda. Pamięć EEPROM U4 służy do przechowywania nastaw początkowych, którymi powinno zostać zaprogramowane urządzenie po włączeniu napięcia zasilającego. Nastawy dotyczą poziomu dźwięku, balansu kanałów, stosunku sygnału pomiędzy głośnikami przednimi i tylnymi, a także parametrów charakterystyki przenoszenia. Nastawy w każdej chwili mogą być zmienione przez użytkownika. Cały układ zasilany jest dwoma napięciami: +8V część analogowa i +5V procesor wraz z otaczającymi go układami. Przycisk SW2 umożliwia natychmiastowe chwilowe wyciszenie dźwięku we wszystkich kanałach, natomiast impulsator Kl (kliker)
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2, R5..R8: 5,lkQ R3, R4: 6,8kQ R9, RIO: 6,2kQ R11..R14: 3kQ PRL R15: 10kO Kondensatory Cl, C2: 330nF C3, C4: 33nF C5, Có: 4,7^F/1ÓV Cl, C8: 3,3nF C9, CIO: 820pF Cli, C12: lnF C13, C14: 18nF C15, Cló: 12nF C17, C18: 68nF C19, C20: 47nF C21..C24: 180nF C25, C26: 27pF C27..C29: lOOnF CE1, CE2: 100|iF/16V CE3..CE6: 4,7^F/1ÓV CE7, CE8: 22jiF/16V CE9: 2,2|iF/16V CE10, CE12: 220^F/25V CE11: 470|iF/16V Półprzewodniki Dl: 1N4004
LCD1: wyświetlacz 2x 16 znaków Ul: TEA6330
U2: AT89C51PLCC (zaprogramowany)
U3: TEA6360 U4: 24C02 U5: 7805 Uó: 7808 Różne
CCI, CC2: gniazda typu CINCH Kl: impulsator Cl-11V153HO5ABT podstawka PLCC44 podstawka DIP32 typ SOT232 podstawka DIP8 SW2: przycisk astabilny digitest Xl: 12MHz
JP2: złącze typu ARK2 3,&nm listwa goldpin 1x26
służy do regulacji parametrów urządzenia i przełączania się pomiędzy kolejnymi opcjami. Ryszard Szymaniak, AVT ryszard.szymaniak@ep.com.pl
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdflwrzesien01.htm oraz na płycie CD-EP09/2001B w katalogu PCB.
14
Elektronika Praktyczna 9/2001
AUTOMATYKA
Według słownika wyrazów
obcych PWN zen to: "japońska
odmiana buddyzmu, zalecająca
dyscypłinę wewnętrzną,
długotrwałą koncentrację
i medytację jako drogę do
osiągnięcia poznania nie
ograniczonego przez zmysły
i rozum, propagująca prostotę
zachowania".
Jak się okazało, japońscy
konstruktorzy tworząc
urządzenie przedstawione
w artykuie, podeszii do swojej
pracy z iście rełigijnym
n am as zczen ie m.
Miniaturowe sterowniki logiczne, zwane również "programowalnymi" lub "inteligentnymi przekaźnikami" sacse^y pojawiać się na rynku pod koniec lat dziewięćdziesiątych. Najnowszą propozycją w tym zakresie jest, wyróżniający się wieloma ultranowoczesnymi rozwiązaniami technicznymi, sterownik logiczny Zen firmy Omron, który przedstawiamy w artykule.
Co może Zen?
Zasadnicza idea przyświecająca konstruktorom modułów Zen była prosta: stwo-izyc nowoczesny, ekonomiczny i możliwie łatwy w obsłudze sterownik o małych wymiarach, przystosowany do montażu na szynie DIN.
omRon
HPfB
t=l
Ś O
CPU (nnnnp LED lub LCD)
ŚŚŚ
O
1 1 C3
oo ŚŚ i
*# 99 99 90
70 mm
Xf /LM^ ^ u* * Ś n p ł ł 6
Istotną nowością zastosowaną po raz pierwszy w tej grupie sterowników jest w pełni modułowa konstrukcja z systemem złącz ulokowanych z boku obudowy, które ograniczają czynności niezbędne do połączenia jednostki centralnej z modułami ekspanderów I/O do niezbędnego minimum: wystarczy je bowien do-sunąc do siebie na szynie! Przykładową konfigurację Zen z trzema (jest to liczba maksymalna) modułami ekspanderów I/O pokazano na rys. 1.
W ramach rodziny Zen oferowane są dwa rodzaje jednostek centralnych, różniące się między sobą przede wszystkim rodzajem panelu operatora. Są dostępne dwa jego warianty:
80 mm
Rys, 1.
Przykładowe czasy realizacji programu pnez moduły Zen:
x. skanowanie każdej linii programu 25p,s,
x kontrola stanu przetwornikaA/C 1p,s,
x operacja porównania 15p,s,
x kontrola nastaw kalendarza 2p,s,
x obsługabitówwyjściowych(O,Y,M,H) 4|as.
x obsługa komórki pamięci wyświetlacza 25|j.s
1 ___1
mm mm tr
a-. B ł
Maksymalnie uproszczony panel sygnalizacyjny, ograniczony do zaledwie 3 diod LED, stosowany w sterownikach o z góry założonej ograniczonej możliwości monitorowania przebiegu procesu i interakcji ze strony operatora.
Podstawowe parametry elektryczne modułów Zen:
/ napięcie zasilania 85 264VAC lub
20,4 26,4VDC, / dopuszczalny czas zaniku napięcia
zasilającego 10ms/2ms, / impedancja/rezystancjawejść 680kD/4,8kn, / maksymalna obciążalność wyjść 250VAC/8A
(przy cos4=1). / czas podtrzymania pamięci parametrów bez
zewnętrznej batem 2 dni
Elektronika Praktyczna 9/2001
131
AUTOMATYKA
,1. ,A. . Jl-
Rys. 2.
- Rozbudowany panel operatorski z graficznym wyświetlaczem LCD i 8-przy-ciskową klawiaturą. Konstruktorzy Omrona nie przesadzili tutaj z niepotrzebnymi oszczędnościami i wyposażyli wyświetlacz w podświetlacz z diodami LED, rzecz z niezrozumiałych przyczyn niespotykaną w sterownikach innych producentów. Jest to ogromne ułatwienie dla użytkowników modułów zwłaszcza, że moment włączenia się podświetlacza użytkownik może powiązać z pewnymi zdarzeniami (np. zmianą lub przekrocze-niem wartości referencyjne] śledzonego parametru), co zdecydowanie ułatwi ich śledzenie,
Moduły z wyświetlaczem graficznym zostały przez producenta nieco lepie] wyposażone w stosunku do sterowników w wersji uproszczonej. W wielu praktycznych zastosowaniach może być przydat-ny wbudowany w nie zegar czasu rzeczy-wistego z kalendarzem, a także timer funkcjonalnie zintegrowany z kalendarzem i programatorem tygodniowym.
Wbudowany w moduły Zen zegar czasu rzeczywistego może - na życzenie operatora - uwzględniać zmianę czasu letniego na zimowy i odwrotnie, dzięki czemu moduł bez trudu "nadąża" za czasem rzeczywistym, Pracę zegara, liczników, ti-merów, a także zmiennych przechowywanych w ulotnej pamięci RAM zabezpiecza wbudowany w moduł kondensator o dużej pojemności, w którym zgromadzony ładunek wystarcza do zapewnienia zasilania awaryjnego na ok. 48 godzin. Jeżeli czas ten jest zbyt krótki, można dołączyć zewnętrzne ogniwo spełniające rolę zasilacza podtrzymującego.
Dwa spośród czterech dostępnych modułów Zen (zasilanych napięciem stałym 24VJ wyposażono w dwuwejściowe przetworniki A/C konwertujące sygnał napięciowy O..1OV na postać cyfrową BCD o rodzielczości 100mV. Wejście przetwornika nie jest izolowane od reszty ukła-
du, co należy brać pod uwagę podczas projektowania instalacji.
Projektanci modułów Zen zadbali również o komfort ich stosowania, co przejawia się m.in. możliwością regulowania kontrastu wyświetlacza, zastosowanie wielojęzycznego menu (bez języka polskiego), możliwości włączenia podświetlenia wyświetlacza na stałe lub na zadany czas, wyposażenie modułów w cyfrowe filtry zakłóceń sygnałów wejściowych, możliwość zabezpieczenia
Rys. 3.
132
Elektronika Praktyczna 9/2001
AUTOMATYKA
Tab. 1. Zestawienie podstawowych parametrów modułów Zen.
Rodzaj modułu Panel operatora Typ modułu Zasilanie Liczba wejść Liczba wyjść Typ wyjść Wbudowany zegar czasu rzeczywistego i kalendarz Wejścia analogowe
CPU LCD+ klawiatura ZEN-10C1AR-A 100 240VAC 6 4 Przekaźnikowe + -
CPU Wskaźniki LED ZEN-10C2AR-A 100 240VAC 6 4 Przekaźnikowe - -
CPU LCD+ klawiatura ZEN-10C1DR-D 24VDC 6 4 Przekaźnikowe + +
CPU Wskaźniki LED ZEN-10C2DR-D 24VDC 6 4 Przekaźnikowe - +
Moduł rozszerzający - ZEN-8EAR 100 240VAC 4 4 Przekaźnikowe - -
Moduł rozszerzający - ZEN-8EDR 24VDC 4 4 Przekaźnikowe - -
Moduł rozszerzający - ZEN-4EA 100 240VAC 4 - - - -
Moduł rozszerzający - ZEN-4ED 24VDC 4 - - - -
Moduł rozszerzający - ZE-4ER - - 4 Przekaźnikowe - -
hasłem zawartości pamięci programu i nastaw niektórych parametrów.
Wersje Zen bez przycisków funkcyjnych (uproszczonej można saprogramować za pomocą, zainstalowanego na PC, oprogramowania ZEN Support Software, a stworzony program przesłać następnie do ZEN (kabel z interfejsem RS 232]. Postępowanie takie jest także możliwe ze sterownikami z wyświetlaczem LCD.
Ponieważ Zen jest programowany językiem drabinkowym, także ZEN Suppoń Software obsługuje ten język. Okno edytora graficznego pokąsano na rys. 2. Rysowanie programu jest bardzo proste
zwłaszcza, że jest możliwe wyświetlanie programu w trybie "przełącznikowym", w którym zastąpiono standardowe symbole drabinkowe przełącznikami. Taki sposób zapisu jest dla elektryków i elektroników często bardziej czytelny niż klasyczny zapis drabinkowy. Rysowanie programu ułatwiają kontekstowe okna z definicjami dostępnych bloków programu, za pomocą których można wygodnie je skonfigurować - na rys. 3 pokazano okno konfiguracji klawiatury modułów z wyświetlaczem LCD.
ZEN Suppoń Software umożliwia monitorowanie stanów logicznych wejść,
wyjść i bitów roboczych, nastaw timerów i liczników w trybie on-line.
Kilkudniowe testy przeprowadzone w redakcji EP wykazały, że przyjęte przez konstruktorów firmy Omron rozwiązania w modułach Zen są doskonale przemyślane, dzięki czemu uniknęli oni większości niedoskonałości modułów, które wcześniej pojawiły się na rynku. Piotr Zbysiński, AVT piotr.zbysinski@ep.com.pl
Prezentowane w artykule urządzenia dostarczyła firma Omron, tel, {0-22} 645-73-60, www.omron.com.pl.
Elektronika Praktyczna 9/2001
133
AUTOMATYKA
Japońska firma IDEC jest
producentem m.in.
interesujących sterowników
PLC, których popularność
w naszym kraju stopniowo
rośnie. Szczególnymi z punktu
widzenia użytkowników są
sterowniki PLC rodziny
MicroSmart, które wyróżniają
się modułową budową, dzięki
czemu każdy użytkownik
może zbudować optymalny
dla siebie system sterujący.
Ponadto nie przepłaca się
za nie.
Sterowniki PLC rodziny MicroSMART
CPU w war* i atim
Cutridp
T:J'j'n
111 i
Moduł/
iĄ 1/0
z dodmtefrym modiJsm
- CPU typu Slim, w których producent zastosował prosty panel operatorski ograniczony do diod LED sygnalizujących stan pracy jednostki centralnej. Na fot. 1 pizedstawiono widok standardowego modułu Slim wraz z dodatkowym wyposażeniem, które można stosować opcjonalnie.
- CPU typu All-in-One, których wyposażenie jest nieco bogatsze, bowiem obok sygnalizatorów optycznych LED przewidziano miejsce na dodatkowy moduł alfanumeryczny LCD z 4-przyciskową klawiaturą, który spełnia rolę demontowanego na życzenie panelu operatorskiego (ang. HMI - Human-Machine Inter-face). Dzięki wbudowanemu zasi-
Na pierwszy rzut oka, koncepcja zastosowana przez konstruktorów sterowników rodziny MicroS-MART jest dość banalna: podział systemu sterowania na elastycznie zestawiane bloki funkcjonalne stosują w swoich opracowaniach także inni producenci. Jest to rozwiązanie spotykane także w prostych sterownikach logicznych. Tajemnica sukcesu leży gdzie indziej.
Sterownik na miarę: CPU i jego najbliższe otoczenie
W ramach rodziny MicroSMART są oferowane dwa rodzaje jednostek centralnych CPU, które w istotny sposób różnią się między sobą budową:
Rys. 2.
134
Elektronika Praktyczna 9/2001
AUTOMATYKA
Liczba 1/0 250
200
150
100
Suma I/O Wei. Wyj.
40*
50
FC4A-DMHK1
20*
20
FCU-MD81 40
Mała. I/O 264 >
FCU-TitH
16
32
FC4A-TO283
32
40
FC4JMB4BRS 24
FCU-T1K1 16
32
32
32
FC4A-D20M1 20
FC4A-HZ4BR2 24
32
32
FC4MIW1 16
32
32
40
32
32
32
32
32
32
32
FC4A-BWRK1 20
32
FC4A-TMS3 32
FCUW2B]
32
32
32
32
32
40
Rys. 3.
łączowi sterowniki w tej wersji mogą spełniać także rolę zasilacza o napięciu wyjściowym 24VDC, zapewniającym zasilanie czujników lub innych modułów dodatkowych wykorzystywanych w systemie. Na fot. 2 przedstawiono widok sterownika AU-in-One wraz z opcjonalnym wyposażeniem dodatkowym. Niezależnie od wersji, jednostki centralne wyposażono w interfejs szeregowy RS2 3 2 oraz nastawnik, a w niektórych wariantach, dwa nastawniki analogowe. Przewidziano także miejsce (w wersji Siim zastosowano dwa złącza) na dodatkowe moduły pamięci (programu/danych) lub moduły zegara czasu rzeczywistego z kalendarzem.
Podstawowe możliwości sterowników MicroSMART:
Wyposażenie standardowe:
xliczba linii 1/0:10..264 (po zastosowaniu
dodatkowych modułów), Kwbudowane 4 liczniki (nawet do 20kHz), Kwejście analogowe O..1OV, xobsługa dwufazowych enkoderów (do 20kHz), x4 wejścia przerwaniowe z możliwością
wykorzystania jako sprzętowe pułapki, x2 wyjścia PWM lub częstotliwościowe, xport RS232 z możliwością definiowania
protokołu (z wbudowanymi protokołami obsługi
modemu), xmożliwość pracy w sieci lokalnej Data Link
z innymi sterownikami firmy Idee, x wbudowane zadaj ni ki analogowe, xsterowanie RAMP z programowanym czasami
zboczy,
xalgorytm regulacji PID (do 14 niezależnych pętli), x rejestry sterownika ulokowano w obszarze
pamięci nieulotnej.
Wyposażenie opcjonalne:
xmoduł interfejsu operatorskiego (HMI), xzegar czasu rzeczywistego z kalendarzem, xdodatkowy moduł pamięci EEPROM, Kdrugi port RS232/RS485, xdodatkowe moduły l/O.
Możliwości komunikacyjne sterowników można powiększyć wyposażając je w adaptery napięciowe TTL/RS232 lub TTL/RS485, które są dostępne w dwóch wariantach różniących się złączami.
Ponieważ liczba wejść i wyjść w sterownikach jest ograniczona, a niektóre aplikacje są "I/O-żerne", Idee przewidział możliwość łączenia jednostek centralnych z dodatkowymi modułami, wskutek czego maksymalna liczba I/O może wynosić aż 264. Połączenia pomiędzy poszczególnymi modułami montowanymi na szynie DIN35 zapewniają złącza ulokowane na bocznych ściankach modułów. Dzięki takiemu umieszczeniu jedyną czynnością, wymaganą podczas montowania modułów w pożądane konfiguracje, jest ich dosunię-cie do siebie na szynie.
Liczba I/O
50
24 > FCU-CMR1
FCU-CIM2 24
10 16
Na rys. 3 pokazano możliwe konfiguracje jednostek CPU w wersji Siim oraz modułów I/O, których można dołączyć maksymalnie 7. Podczas korzystania z takiej konfiguracji należy pamiętać, że maksymalna liczba jednocześnie włączonych przekaźników nie może przekraczać 54 (w tym są przekaźniki wbudowane w CPU). Nie ma natomiast ograniczenia liczby jednocześnie włączonych wyjść tranzystorowych dostępnych w niektórych wariantach ekspanderów I/O, które mogą sterować przekaźnikami zewnętrznymi mechanicznymi lub kluczami półprzewodnikowymi dużej mocy.
Na rys. 4 przedstawiono możliwe konfiguracje modułów I/O ze sterownikami w wersji All-in-One. Jak widać, w tej grupie CPU możliwości rozbudowany ma tylko jeden z nich - FC4A-C24R2. Można do niego dołączyć maksymalnie 4 moduły rozszerzające, za pomocą których liczba I/O powiększa się do 88. Maksymalna liczba jednocześnie włączonych przekaźników nie powinna przekraczać 3 3 sztuk. Andrzej Jakubik, AVT
Materiały wykorzystane do przygotowania artykułu udostępniła firma Compart Automation, te!.: (22) 610-85-49, teł./fax: (22) 610-63-92, http://compart.zajdei.pi/.
Szczegółowe informacje dotyczące sterowników MicroSMART są dostępne w Internecie pod adresami:
- http://Smart.idec.com/engiish/me-n u/men u_engiish .htmi,
- http://Smart.idec.com/engiish/me-nu/down/downtop.htmi,
oraz na płycie CD-EP9/2001B.
Maks. I/O 88 >
PMMttlBM
24
24
FC4A-NMB1 8
FC4A-HMB1 8
FC4A-NMB1 8
FC4A-NMB1 8
24
FC4A-UUBR3
24
16
FC4ANMB1
8
24
16
16
16
16
24
Rys. 4.
136
Elektronika Praktyczna 9/2001
AUTOMATYKA
Rozwiązanie problemu przydziału czasu w komunikacji przemysłowej, część 2
Interesującą i bardzo istotną własnością ControlNetu jest nadawanie informacji w sieć bez określania odbiorcy (operacja Send Data), podczas konfiguracji węzła wysyłającego dane (czyli producenta). O tym czy informacja zostanie odebrana oraz o żądanym okresie przekazywania RPI decydują konfiguracje pozostałych węzłów (zawierające pole Receive Data From), określanych jako klienci. Dzięki temu uniknięto wielokrotnego przesyłania tych samych danych do wielu odbiorców, co zaowocowało znacznym zwiększeniem efektywności sieci. Na rys. 4 pokazano fragment okna z pakietu RSNetwora for Con-trolNet, podstawowego narzędzia do konfigurowania sieci i trybu SDT, pokazujący ustawienie jednego z węzłów na nadawanie i odbieranie informacji. Należy zwrócić uwagę na pola RPI oraz API przy odpowiednich definicjach (rys. 4).
W pokazanym przykładzie wartość NUT, wynikająca z całości pracy sieci, wynosi lOms, zaś węzeł 1 (którego konfigurację przedstawia tabela) wysyła 20 słów danych w sieć oraz odbiera informację z węzłów 2 i 3. Dane z urządzenia nr 2 zostały podzielone na trzy części, każda o innym wymaganym czasie RPI -odpowiednio 10, 20 oraz 40 ms. Podobnie jest w przypadku węzła 3. Aby odpowiednie dane zostały odebrane przez węzeł 1, muszą się pojawić w sieci za sprawą odpowiedni- ŚŚ_________________________
nich poleceń Send Data w pozostałych węzłach. Fragment konfiguracji węzła 2 pokazano na rys. 5.
Jak widać z przedstawionych tablic, węzły 1 i 2 wzajemnie wymieniają dane, które dzięki mechanizmowi rozgłoszeniowemu są dostępne także dla innych urządzeń w sieci. Wystarczy, że będą posiadały pole Receive Data From w swoich tablicach przy odpowiednich wierszach Node. Pokazany tu przykład jest ilustracją komunikacji peer-to-peer pomiędzy procesorami w Con-trolNet, w których dla zwiększenia efektywności transmisji tworzy się bufory wymiany (tablice Data Input File DIF oraz Data Output FileDOF), których adresy pojawiły się w kolumnach Input Address oraz Output Address.
Nieco inaczej tworzona jest komunikacja z mniej zaawansowanymi urządzeniami, takimi jak adaptery wyposażone w moduły analogowe lub cyfrowe. W takich przypadkach każdy moduł ma z góry określone parametry, które może przekazywać lub odbierać. Ich definicja jest zapisana w plikach tekstowych EDS (ang. Electronic Data Scheet), dostępnych w każdym pakiecie konfi-guracyjnym lub na stronach interne-towych. Każdy taki moduł może współpracować z procesorem w ramach jednego z pięciu trybów: - Exclusive Owner, w którym procesor posiadający taki moduł w swo-
K**-T L#Ś*
*D
13 *&*&
W
Rys. 4.
fW
ŚjII'M
Ś* *-Ś< *'
H9JD
Rys. 5.
Potęga Con troINetu, op arta
na prezentowanej w artykule
czasowej przewidywalności
powoduje, że ten system
sieciowy zdobywa coraz
większe uznanie wśród
użytkowników w przemyśle.
W drugiej części artykułu
przedstawiamy kolejne
zagadnienia związane
z zastosowanymi
w ControlNecie mechanizmami
wymiany danych.
jej konfiguracji posiada możliwość wyłącznie odczytywania wejść i ustawiania wyjść.
- Multicast, w którym procesor kontroluje wyjścia modułu, ale udostępnia stan wejść innym węzłom
- Input Only, w którym procesor ma możliwość odczytywania stanu wejść modułu obsługiwanego przez inny procesor (poprzez tryb Mul-ticast). Odczyt ten jest aktywny zawsze, niezależnie od warunków połączenia z podstawowym procesorem.
- Listen Only, który jest podobny do poprzedniego z tą różnicą, że w chwili zerwania komunikacji z procesorem podstawowym, procesor posiadający taki tryb również traci połączenie.
- Redundani Owner, który jest stosowany podczas tworzenia back-upu sieci. Taki tryb pozwala na powiązanie modułu posiadającego wyjścia do dwóch procesorów, przy czym ten, który posiada na liście konfiguracyjnej tryb Redun-dant Only jest dopuszczany do sterowania jedynie w przypadku awarii bądź wyłączenia z sieci procesora podstawowego.
Dane pochodzące lub wysyłane z/do modułów I/O są mapowane
138
Elektronika Praktyczna 9/2001
AUTOMATYKA
NUT
NUT#1
seff udt
NUT #2
12 3 4 5
Ś4- 34512 >
Rys. 6.
Guardband
-NUT
-NUT Count
-SMAX
-UMAX
-Slottima
-Sync Param
12 3 4 5
< 451
-> -
bezpośrednio na tablice wejść/wyjść procesora (stany dyskretne) lub na tablice DIF/DOF (dane analogowe). Podobnie jak w przypadku transmisji peer-to-peer, tu również określany jest czas RPI, którego praktyczny wymiar pojawia się w postaci wartości API po optymalizacji pakietu. Jak zostało wspomniane na wstępie, w sieci ControlNet współegzys-tują dwa rodzaje informacji: czaso-wo-krytyczna (opisana powyżej) oraz czasowo-niekrytyczna. Pora więc określić, jakie dane i w jaki sposób projektant może zaliczyć do przesłania w ramach transferu danych nie-krytycznych UDT (ang. Unscheduled Data Transfer). Podstawowym problemem wielu użytkowników przemysłowych systemów komunikacyjnych jest współpraca komputerów wizualizacyjnych i stacji operatorskich jednocześnie ze sterownikami i modułami I/O. Zazwyczaj, pomimo możliwości określenia jak często mają odświeżać dane potrzebne do zarejestrowania lub prezentacji, ich dołączenie do sieci pogarsza jej przepustowość, zwłaszcza w chwilach szczególnego ruchu. Podobnie wygląda sytuacja z komputerami diagnostycznymi, wykorzystywanymi przez obsługę techniczną. Każdy podgląd programu lub danych w sterowniku poprzez sieć wiąże się z zajęciem pewnego, często dość istotnego czasu sieci. Ten negatywny wpływ współpracy urządzeń MMI na sieć, spowodował, że projektanci ControlNetu, postanowili zarezerwować miejsce dla takich urządzeń jedynie w zakresie transferu UDT. Dzięki temu uzyskane wcześniej na drodze optymalizacji
SDT NUT#3 UDT
1 2 3 4 5
-*- 561 >
wartości API oraz NUT nie ulegną zmianie, pomimo dołączenia dowolnej liczby komputerów czy stacji operatorskich. Pojawia się jednak pytanie: jaki wpływ na pracę stacji MMI będzie miała ich liczba? Przedstawiony na rys. 6 schemat pokazuje podział czasu sieci na transfery SDT oraz UDT, a także ich uczestników.
W procesie transmisji SDT, przedstawionej na przykładowym schemacie, bierze udział pięć procesorów o adresach od 1 do 5. Dane wymieniane pomiędzy procesorami są przesyłane w każdym okresie NUT, co pokazuje zestaw adresów w odpowiednich przedziałach SDT. Obok procesorów, w sieci znajdują się także stacje operatorskie oraz komputery monitorujące ich pracę. Z nimi odbywa się komunikacja w ramach UDT, dla którego czas przydzielony w ramach NUT jest zawsze stałym fragmentem całości i powstaje podczas optymalizacji i wyliczenia zajętości NUT przez komunikaty SDT. By nie dopuścić do zablokowania komunikacji UDT, twórcy sieci zagwarantowali niemożliwość wystąpienia sytuacji, by w którymś z interwałów nie doszło do wymiany danych niekrytycznych. Jak widać ze schematu, zarówno skład jak i liczba uczestników tego transferu jest zmienna. Wynika to z prostej zasady przydziału zasobów UDT, wynikającej z przekazywania znacznika pomiędzy wszystkimi zainteresowanymi. Każdy zajmuje więc łącze tak długo, aby wysłać wszystkie informacje. Potem przekazuje znacznik następnemu i całość się powtarza. Aby nie tracić czasu na
poszukiwanie nieobecnych, dodatkowo podczas konfiguracji sieci ustalane są parametry Max Scheduled Address SMAX oraz Max Unscheduled Address UMAKS.
Komunikacja UDT, z uwagi na przedstawione własności, jest także wykorzystywana do przesyłania konfiguracji do modułów I/O (która z założenia jest dość obszerna, ale odbywa się sporadycznie) oraz do przekazywania mniej istotnej informacji pomiędzy procesorami (przy wykorzystaniu poleceń typu MSG, określających w sposób jawny nadawcę i odbiorcę danych).
Patrząc na schemat działania należy zauważyć także niewielki fragment NUT nazwany Guardband lub Network Maintenance Data Transfer NMDT. Ten element ruchu sieciowego jest wykorzystywany przez węzły Keeper (są nimi procesory przechowujące konfigurację sieci) do synchronizacji, zarządzania SDT, a także na pilnowanie i ewentualne odtwarzanie znacznika pracującego w UDT.
Zakończenie
Przedstawiona w artykule sieć ControlNet jest pierwszym i jak na razie jedynym rodzajem komunikacji przemysłowej, w której głównym parametrem jest czas, a w zasadzie okres wymiany danych. Budując systemy sieciowe można było dotychczas jedynie oszacować częstotliwość transferu z dokładnością (w najlepszym razie) do około 20-30%. Wartość ta w przypadku sieci poziomu sterowania może oznaczać dość duże rozbieżności, co w przypadku współczesnego przemysłu, dyktującego coraz bardziej ostre wymagania staje się często nie do przyjęcia. W takich właśnie aplikacjach jest stosowany system ControlNet. Tym chętniej stosowany, że łączy w sobie zarówno możliwości poziomu sterowania (łączność peer-to-peer, obsługa MMI) jak i cechy poziomu urządzeń (szybka obsługa I/O, diagnostyka, redundancja). Warto więc obserwować rozwój ControlNetu, stającego się jednym z podstawowych narzędzi komunikacyjnych w dzisiejszym przemyśle, a z pewnością będącym podstawą przyszłych rozwiązań. Rafał Tutaj
Elmark Automatyka Sp. z o.o. Dział Rockwell Automation rt@elmark.com.pl
140
Elektronika Praktyczna 9/2001
PROJEKTY
Emulator DS5000 i innych mikrokontrolerów
rodziny '51, część 1
AVT-5029
Firmo Dalias Semiconductor (USA) jest znana z opracowania wielu mikrokontrolerów opartych na architekturze
8051, ale znacznie
u do skon alon ych
i wyposażonych w różne
dodatkowe funkcje użytkowe.
W artykule zajmiemy się
układami nieco starszymi. Są
one określane przez
producenta wspólną nazwą
"Soft microcontrollers"
i obejmują kilka typów
układów, z których
najprostszym jest DS5000.
Układ DS 5000 był już dosyć dawno opisywany skrótowo na łamach Elektronika Elektora oraz Elektroniki Praktycznej, ale bez przykładów praktycznego zastosowania. Obecnie zaproponujemy ze-
P0,W),7
P1.0-1.7
P2.M.7
PS,RST
ALE
PSEN
EA
CTAL1
CTAL2
GND
DS5000FP
WEWNĘTRZNA MAGISTRALA ADRESOWA
8KLUB32K SRAM
CE2
+3V ) WBUDOWANA
BATERIA LITOWA
ZEOAR KALENDARZ
CTYLKO WERSJA 1)
Rys. 1. Ogólny schemat blokowy układu DS5000 (T).
staw sprzętów o-pro gram owy oparty właśnie na układzie DS5000. Rozpoczniemy od przypomnienia niektórych (bo pełne opisy zajmują kilkadziesiąt stron podręcznika) , na j w a źnie j s zy ch wł a ści w ości teg o m ikr okonti oler a .
Skrócona charakterystyka DS5000
DS5000 jest wbudowanym w obudowę DIL40 (tylko wyższą niż typowa) kompletnym, 8-bito-wym systemem mikroprocesorowym zawierającym (schemat blokowy układu przedstawiono na rys. 1):
- jednostkę centralną DS5000FP,
- pamięć SRAM 8kB lub 32kB (w zależności od wersji),
- litową baterię podtrzymującą o trwałości 10 lat,
- dodatkową wewnętrzną magistralę dostępu do pamięci,
- w wersji "T" układu - zegar/ kalendarz DS1215 z dostępem szeregowym.
Mikrokontioler DS5000FP jest całkowicie zgodny z mikrokontio-lerami serii '51 Ś Nie wymaga dodatkowych rozkazów, posiada wszystkie funkcje i rejestry '51, takie same są również parametry elektryczne linii wejść i wyjść. Ponieważ w tym mikrokontiolerze zapewniono identyczny rozkład wyprowadzeń jak w układach serii
Elektronika Praktyczna 9/2001
17
Emulator DS5000 i innych mikrokontrolerów rodziny '51
127 0
255 12B
64K-32K-8K
REJESTRY DANYCH
REJESTRY FUNKCYJNE SFR
V
REJESTRY WEWNĘTRZNE
I I OBSZAR REJESTRÓW WEWNĘTRZNYCH
[[jj| OBSZAR PAMIĘCI NVS-RAM
Y/] DOSTĘP PRZEZ MAGISTRALĘ ZEWNĘTRZNĄ '
Rys. 2. Mapa pamięci DS5000.
'51, możemy we wszystkich projektach płytek stosować dotychczasowe rozwiązania używane przy '51 czy wręcz zamienić w układzie dotychczasowy mikro-kontroler na nowy.
Jedyne różnice dotyczą pinu EA, na który należy podać poziom wysoki, aby korzystać z pamięci wewnętrznej oraz pinu RST, który można pozostawić nie podłączony. Zauważmy, że zastosowanie dodatkowych, wewnętrznych magistral dostępu do pamięci nie zajmuje portów PO i P2 przy realizacji rozkazów MOVX i MOVC - porty te można swobodnie wykorzystywać do innych celów. Pozostawiono także możliwość pracy tradycyjnej (EA = LOW) z pamięciami zewnętrznymi i multipleksowaną magistralą opartą na PO i P2, ale praktycznie jest to mało użyteczne, bo tracimy większość korzyści związanych ze scaleniem układu.
Wbudowany SRAM jest podzielony na dwie partycje: programu i danych (ich rozmiary można swobodnie zmieniać). Podczas normalnej pracy party c ja programu umożliwia tylko odczyt, pełny dostęp mamy jedynie do partycji danych (tak jak w rozwiązaniach tradycyjnych). Kod programu jest wpisywany podczas procesu programowania. Zwróćmy uwagę, że podtrzymanie bateryjne obejmuje oczywiście obie partycje, zatem cały obszar danych jest nieulotny i nie ma potrzeby stosowania pamięci EEPROM dla stałego lub okresowego przechowania danych.
Jak widać na rys. 2, przestrzeń adresowa obejmuje całe 64kB obsługiwane przez '51. Jednak w we-
ZAKRES
PARTYCJA
PAMIĘĆ PROGRAMU
PAMIĘĆ DANYCH
wnętrznej pamięci nieulotnej mamy do dyspozycji obszary ograniczone:
- dla kodu programu - od adresu 0 do granicy podziału partycji,
- dla danych - od granicy podziału partycji do ustawionego zakresu (dla kostki 3 2kB można wybrać zakres 8kB albo 32kB).
Adresowanie kodu programu lub danych poza powyższymi granicami powoduje samoczynne odwołanie do pamięci zewnętrznej przez porty PO i P2. DS5000FP posiada w porównaniu z podstawowym mikrokontrolerem '51 wiele dodatkowych udogodnień i zabezpieczeń. Należą do nich:
1. Wbudowany układ zerowania przy włączaniu zasilania - nie zachodzi konieczność używania elementów zewnętrznych.
2. Dodatkowa flaga w rejestrze PCON określająca przyczynę zerowania (włączenie zasilania, zerowanie programowe albo wygenerowane przez watchdoga) - znacznie ułatwia napisanie bardziej rozbudowanych procedur inicjali-zacji procesora.
3. Wbudowany układ watchdoga Ś
4. Szereg zabezpieczeń przed
spadkiem lub zanikiem napięcia zasilającego:
- dodatkowe przerwanie wywołane spadkiem napięcia poniżej określonej wartości,
- blokada zapisu do pamięci przy spadku napięcia zasilającego,
- rozbudowany mechanizm przełączania podtrzymania bateryj-nego gwarantujący eliminację błędnych operacji i stabilność danych w pamięci i rejestrach.
5. Zabezpieczenia przed nieautoryzowanym odczytem kodu:
- bit blokady odczytu,
- szyfrowanie danych i adresów oparte na 40-bitowym kluczu kodowym,
- dodatkowe puste cykle dostępu do pamięci wstawiane losowo pomiędzy cykle użytkowe,
- dodatkowy ukryty obszar 48 bajtów pamięci RAM (Vector RAM) służący do przechowania wektorów przerwań w trybie pracy szyfrowanej (uniemożliwia to zlokalizowanie zaszyfro-wanego adresu obsługi przerwania).
6. Mechanizm ograniczonego czasowo dostępu do najważniejszych flag i rejestrów (np. decydujących o partycjonowaniu pamięci czy obsłudze watchdoga). Znacznie ogranicza to możliwość przypadkowego przełączenia opcji istotnych dla pewności działania programu.
7. Wbudowany mechanizm ładowania kodu do NV-RAM (boot-loader) wykorzystujący port szeregowy i całkowicie niewidoczny dla programu użytkowego (nie zajmuje żadnego obszaru pamięci kodu ani danych). Aktywacja boot-loadera następuje po odpowiednim ustawieniu stanu wejść (rys. 3) i wysłaniu portem szeregowym znaku #13 (CR). Podczas odbioru CR jest też samoczynnie rozpoznawana szybkość transmisji (zakres dozwolonych szybkości zależy od zastosowanego kwarcu).
Jak widać, podłączenia są bardzo proste - łatwo je zrealizować
RS232C
KONFIGURACJA DO SZEREGOWEGO ŁADOWANIA PROGRAMU
Rys. 3. Konfiguracja uruchomienia boot-loadera.
18
Elektronika Praktyczna 9/2001
Emulator DS5000 i innych mikrokontrolerow rodziny '51
ż ,- 01 m * o o o o o
IH
'oto 11- os
IH
H
55 oo
b li
cm Ś* w -
ta i- r ta C4 **
Od (O
Rys. 4. Schemat elektryczny emulatora.
Elektronika Praktyczna 9/2001
19
Emulator DS5000 i innych mikrokontrolerow rodziny l51
w układzie docelowym, co zresztą producent zaleca. Należy jedynie pamiętać o utrzymaniu poziomu wysokiego na P2.6 i P2.7 (poziom niski na tych pinach może być odebrany jako żądanie trybu pro-gr am o w ani a r ó wnol e gł eg o, który w układzie jest także dostępny). Prawidłowo uruchomiony boot-loader zgłasza się komunikatem tekstowym i oczekuje na dalsze komendy (wysyłane także tekstowo). Obejmują one pełny zakres operacji obsługiwanych przez moduł (konfiguracja pamięci, ustawianie zabezpieczeń, ładowanie pliku Intel Hex, odczyty kontrolne itd.). Wszelkie szczegóły dotyczące używania modułu - tutaj z konieczności pominięte - są dostępne w dokumentacjach na stronie producenta (www.dalse-mi.com). Powyższe skrótowe omówienie pokazuje, że nawet dzisiaj - przy ekspansji nowych układów z pamięciami flash - DS5000 pozostaje silnym mikiokontiolerem ułatwiającym projektowanie urządzeń (zwłaszcza przeznaczonych do ni e z a w o dne j autono mi c zn ej pracy).
Przykład zastosowania
Podobnie jak dla większości bardziej złożonych układów, dla DS5000 istnieje jego dodatkowy osprzęt wspomagający także poznawanie i programowanie. W witrynie www firmy Dallas można znaleźć bezpłatny program obsługi wspomnianego powyżej boot-loadera, można też zakupić kit uruchomieniowy (DS5000K). Jednak jego cena jest dosyć wysoka.
Dlatego proponujemy wykonanie takiego zestawu uruchomieniowego w uproszczonej wersji, o nieco ograniczonych możliwościach. Może on służyć jako symulator zarówno układu DS5000(T), jak i całej serii '51 z wewnętrzną pamięcią programu (8751, 89c51, częściowo 89c52, zaś po zastosowaniu dodatkowego adaptera 8 9clO51, 2051 i 4051). Wspomnianym ograniczeniem jest możliwość zastosowania pojedynczego kwarcu o częstotliwości tylko ll,059MHz (optymalnej z punktu widzenia transmisji, ale nie zawsze zgodnej z potrzebami uruchamianego urządzenia).
Schemat układu przedstawiono na rys. 4. W zaprojektowanym układzie realizowane jest aktywacja boot-loadera za pomocą możliwie prostych środków. Układ Ul to DS5000 lub 5000T w podstawce DE.40. Układ U2 (MAX 232) zapewnia konwersję poziomów napięć TTLoRS232C.
Klucze analogowe 4066 (U4) ustawiają wymagane poziomy (w zależności od stanu linii DTR nadrzędnego komputera sterującego) i zapewniają odłączenie linii P2.6 oraz P2.7. Multiplekser 4052 (U3) służy do przełączania linii komunikacyjnych RxD i TxD pomiędzy komputerem i obsługiwanym urządzeniem. Każdorazowe włączenie boot-loadera powoduje dołączenie portu szeregowego do U2. Przy pracy programu port może być podłączony do uruchamianego urządzenia albo do U2 (w zależności od położenia JPl). Druga możliwość jest użyteczna, jeśli nasz program ma się również komunikować z własnym programem narzędziowym na PC.
Od strony komputera podłączamy się przez typowe gniazdo DB9M. Od strony urządzenia zastosowano pionowe gniazdo 40 pin z łapkami. Można tam podłączyć taśmę z wtykiem testowym DIL40 albo adapter do 89cxx51. Całość jest zasilana z uruchamianego urządzenia należy zawsze dokładnie sprawdzić położenie wtyku testowego, aby przy odwrotnej polaryzacji napięcia zasilającego nie uszkodzić modułu.
Oprogramowanie sterujące
Jak wspomniano wcześniej, Dallas Semiconductor udostępnia bezpłatnie program kit.exe do obsługi modułu. Obecnie jest to nowsza wersja, działająca także pod Windows 9x i wyposażona w plik pomocy. Nadal jednak jest to aplikacja konsolowa (czyli uruchamiana z linii komend w okienku DOS). Jako alternatywny, napisano sterownik w wersji typowo windowsowej. Jego zadaniem jest uproszczenie pracy podczas uru-ch ami ani a urz ą dz enia. Gł ó wną, często powtarzaną czynnością jest wtedy wysyłanie pliku ii ex do modułu. Aby uniezależnić się od środowiska, w którym piszemy
Pot Tti ftW ECE1
r cdmi r 2D .- TFFFh
r W fl" 7TTFh 33V
r cohi 1K00 Palm*.
r COH4 |{|i U- Ś;
| |
I |
Rys. 5. Widok okna konfiguracji.
i kompilujemy program '51 - polecenie wysłania hex zostało przypisane do ikony (podwójne klik-nięcie) w obszarze paska zadań Windows.
Program loader.exe nie wymaga specjalnej instalacji - wystarczy go skopiować wraz z towarzyszącym ds5000.hIp do wybranego folderu. Ewentualne skróty w menu start lub na pulpicie tworzymy samodzielnie. Po jego uruchomieniu w pasku zadań pojawia się ikona. Prawy przycisk myszy rozwija niewielkie menu (Konfiguracja, Pomoc, Koniec). Pozycja "Konfiguracja" otwiera dodatkowe okno, które pokazano na rys. 5.
Wybieramy w nim port, szybkość transmisji oraz nazwę pliku, który będziemy przesyłać (szczegóły w pomocy). Wpisy konfigu-rujące należy wykonać każdorazowo. Zrezygnowałem z zapisywania tych ustawień, gdyż ich wpisywanie nie stanowi wielkiej niedogodności. Zazwyczaj bowiem uruchamiamy program jednorazowo na dłuższy okres poświęcany pracy z mikiokontrolerem - dwa dodatkowe kliknięcia myszą nie stanowią żadnego problemu.
Jak widać, zestaw komend jest maksymalnie uproszczony. Jeśli po zakończeniu pisania chcemy wykorzystać dodatkowe możliwości (np. szyfrowanie), należy skorzystać z oryginalnego kit.exe. Jerzy Szczesiul, AVT jerzy.szczesiul@ep.com.pl
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Jnternecie pod adresem: http://www.ep.cont.pl/ TpdpwrzesienOlJttm oraz na płycie CD-EP09/2001B w katalogu PCB.
20
Elektronika Praktyczna 9/2001
PROJEKTY
Audiofilski potencjometr elektroniczny
AVT-5027
Coraz częściej
w nowoczesnym sprzęcie
radio wo-tele wizyjnym stosuje
się jako zewn ętrzne elem en ty
regulacyjne potencjometry
elektroniczne zamiast
tradycyjnych potencjometrów
mechanicznych. Wynika to
zarówno z mody, jak
i walorów użytkowych takiego
rozwiązania. Potencjometr
elektroniczny nigdy nie
ulegnie zabrudzeniu, nie
będzie więc powodował
trzasków i przerw w torze
fonicznym .
W ańykule przedstawiamy
opis modułu mogącego
zastąpić standardowy,
stereofoniczny potencjometr
audio.
Ze względu na budowę i sposób działania, element regulacyjny może być umieszczony daleko od obwodu, którego parametry reguluje, bez potrzeby stosowania przewodów ekranowanych. Potencjometry elektroniczne łatwo także przystosować do współpracy z mikroprocesorami, które na dobre zagościły w różnego typu sprzęcie elektronicznym.
W tym artykule przedstawiono jak można w prosty sposób zbudować elektroniczny potencjometr
INC) C5.
Uoa* 7-błtowy
Rys. 1. Budowa wewnętrzna układu DSlóóó.
i zastosować go w już posiadanym sprzęcie audiof onicznym. Do budowy wykorzystany został układ DS1666 firmy DALLAS, bramki z wejściem Schmitta oraz kilka oporników i kondensatorów. Całość wykonano w postaci niewielkiego modułu, który można łatwo zamontować w istniejącym już urządzeniu.
Wewnętrzną budowę układu DS1666 pokazano na rys. 1. Składa się on z 7-bitowego licznika sterowanego sygnałami z trzech wejść: U/D, INC oraz CS. Licznik, za pośrednictwem dekodera, steruje siecią elektronicznych przełączników analogowych zwierających drabinkę rezystorów z wyjściem Vw. Układ, podobnie jak tradycyjny potencjometr, ma trzy wyprowadzenia użytkowe. Jest to początek (VI) oraz koniec (Vh) drabinki rezystorowej, odpowiadające końcówkom ścieżki węglowej potencjometru oraz wyprowadzenie Vw odpowiadające suwakowi. Ponieważ licznik ma długość 7 bitów, sterowany przez niego suwak może przyjąć maksymalnie 128 pozycji. I taka też jest rozdzielczość elektronicznego potencjometru.
Zmiana wartości licznika, więc i położenia "suwaka", jest możliwa wtedy, gdy sygnał !CS ma poziom niski. Kolejny skok "su-
Elektronika Praktyczna 9/2001
21
Audiofilski potencjometr elektroniczny
vcc
|R5 10k
JP3
HEADER6
JP2
HEADER4
R6
10k
U1D
vcc vcc
I
C4 8n2
|R3 10k
R4 10k
40106
U1B
U2
C3 VCC 8n2
IR1 10k
R2
10k
40106
U1A
U1C
40106
I
-C2 8n2
40106
U/D
N.C,
N.C.
INC
N.C.
CS
N.C.
GND
DS1666
Rys. 2. Schemat elektryczny potencjometru elektronicznego.
waka" następuje w momencie pojawienia się opadającego zbocza impulsu INC. O kierunku ruchu suwaka - "w górę" lub "w dół" - decyduje poziom napięcia na wejściu U/D. Jeżeli sygnał U/D ma poziom niski w czasie opadającego zbocza impulsu INC, suwak przesunie się w kierunku końcówki VI, natomiast poziom wysoki sygnału U/D spowoduje przesunięcie się suwaka w kierunku końcówki Vh.
Układ DS1666 zasilany jest napięciem +5V. Po włączeniu zasilania suwak zawsze przyjmuje pozycję odpowiadającą 10% wartości oporności mierzonej w stosunku do końcówki VI. Ogólna zasada jest taka, że końcówka VI powinna mieć potencjał niższy od potencjału dołączonego do końcówki Vh. Tak więc jeżeli wyprowadzenie VI zwarte zostanie z masą, a Vh z napięciem +5V, na końcówce suwaka Vw
- zależnie od jej ustawienia - będzie pojawiać się napięcie z przedziału O..5V. Jednak układ ma możliwość regulacji zarówno napięć unipolarnych, jak i bipolarnych w przedziale od -5V do +5V. Gdy chcemy uzyskać możliwość regulacji napięć niższych od napięcia masy, należy wyprowadzenia VI i Vb układu połączyć z dodatkowym ujemnym napięciem zasilania o wartości nie większej niż -5V.
Działanie układu
Schemat elektryczny układu potencjometru pokazano na rys. 2. Oprócz układu DS1666 zastosowano także inwertery 40106 do sterowania wejść scalonego potencjometru. Zespół oporników i kondensatorów dołączonych do wejść inwerterów UlD, UlB, UlA ma za zadanie eliminację krótkotrwałych impulsów zakłócających powstających podczas zwierania
+5V
+5V
S1 VCC Vh
2 JP2-1 JP2-2 Moduł potencjometru cyfrowego Vw
1 3
MPULSATOR JP2-3 GND Vb VI
1 1
suwak
VDD VCC
o
Vcc N.C.
Vb
Vw Vh
N.C.
N.C. VI
16
I
C1 100n
JP1
13
12
10
HEADER6
Rys. 3. Dołączenie impulsatora i napięcia zasilania do potencjometru.
vss
i rozwierania styków mechanicznej części potencjometru. Do ustawiania żądanej wartości oporności przewidziano bowiem zastosowanie mechanicznego impulsatora, który zwierając do masy wejścia JP2-1 i JP2-2 będzie wytwarzał odpowiednie impulsy sterujące.
Impulsator jest elementem mechanicznym, który zależnie od kierunku pokręcania zwiera w odpowiedniej kolejności swoje trzy wyprowadzenia. Dzięki takiej właściwości można łatwo sterować potencjometrem ustalając napięcie na wyprowadzeniu Vw układu DS1666. Należy jedynie dwa skrajne wyprowadzenia impulsatora połączyć z wyjściami JPl-1 i JP2-2, a środkowe zewrzeć z masą. Zależnie od kierunku kręcenia osią impulsatora działanie układu będzie następujące:
1. Stan stabilny - żadne ze skrajnych wyprowadzeń impulsatora nie jest zwarte z wyprowadzeniem środkowym. W efekcie na wejściu INC jest stan wysoki, a na wejściu U/D niski.
2. Początek ruchu impulsatora - styk JP2-1 zostaje zwarty z masą, a na wejściu U/D pojawia się poziom wysoki.
3. Obydwa wyjścia impulsatora są zwarte z trzecim, a więc i z masą. Na wejściu U/D jest wciąż poziom wysoki. Zwarcie JP2-2 do masy poprzez obwód różniczkujący R3, C3 wytwarza ujemny impuls podawany na wejście INC.
Elektronika Praktyczna 9/2001
Audiofilski potencjometr elektroniczny
JP2-1 JP2-2
Moduł potancłomatni cyfromQO
T
it-
sygnet wejściowy audio
tygnatwyJMowy
audio
Rys. 4. Dołączenie impulsatora i zasilania do potencjometru, umożliwiającego regulację napięcia bipolarnego.
Zgodnie z wykresem przebiegów sterujących impuls ten spowoduje przesunięcie wyprowadzenia Vw i zwiększenie oporności.
4. Dalszy ruch impulsatora powoduje kolejne odłączanie od masy styków JPl-1 i 2, ale te impulsy nie zmienią już zawartości 7-bitowego licznika, a więc i pozycji suwaka Vw.
Z kolei, podczas kręcenia impulsatora w przeciwnym kierunku sytuacja wygląda następująco:
1. Stan stabilny - U/D poziom niski, INC poziom wysoki
2. Początek ruchu impulsatora -jako pierwszy zostaje zwarty z masą styk JP2-2 i wytworzony zostaje impuls podany na wejście INC. Poziom napięcia na wejściu U/D spowoduje, że zawartość licznika zostanie zmniejszona tak jak i wartość oporności mierzonej pomiędzy masą a wyprowadzeniem Vb.
3. Pozostałe impulsy nie zmieniają położenia suwaka Vb.
Wyprowadzenie JP2-3 służy do zatrzaskiwania wartości oporności . Zwarcie tego styku do masy spowoduje, że na wejściu CS pojawi się poziom wysoki i układ nie będzie reagował na żadne impulsy na wejściach U/D i INC.
Sposób dołączenia do układu impulsatora i napięcia zasilania pokazano na rys. 3. Natomiast układ przystosowany do pracy
DDDD
]JP3
Rys. 5. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
z pełnym zakresem regulacji napięcia bipolarnego pokazano na rys. 4.
Montaż i uruchomienie
Układ zmontowano na niewielkiej, dwustronnej płytce drukowanej , której schemat montażowy przedstawiono na rys. 5. Obydwa układy (Ul i U2) przystosowane są do montażu powierzchniowego, a zastosowane oporniki są miniaturowe o mocy 0.125W. Złącza JPl i JP3 służą do montażu modułu w innym układzie elektronicznym. Wyprowadzenie do podłączenia impulsatora i przełącznika blokady zostały zdublowane w gnieździe JP2. Dzięki temu elementy te nie muszą znajdować się bezpośrednio przy płytce modułu, ale mogą być do niej dołączone za pośrednictwem nieekranowa-nych przewodów.
Montaż układu najlepiej rozpocząć od układów scalonych. Ponieważ są to niewielkie elementy, potrzebna jest do tego lutownica
0 ostrym grocie (w żadnym wypadku nie może to być lutownica transformatorowa). Po przylutowa-niu pierwszej, skrajnej nóżki, położenie układu można skorygować
1 dopiero wtedy przylutować pozostałe wyprowadzenia. Potem należy przylutować oporniki i kondensatory oraz ewentualnie styki złącz.
Układ może także działać bez impulsatora. W takim przypadku do wejścia JP2-2 trzeba dołączyć przycisk astabilny, który będzie generował impulsy INC. Kierunek ruchu suwaka będzie w takim przypadku wyznaczał dodatkowy przełącznik dołączony pomiędzy styk JP2-1 a masę.
Układ DS1666 produkowany jest w trzech wariantach o opor-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1..R6: 10kO Kondensatory
Cl: lOOnF C2..C4: 8,2nF Półprzewodniki
Ul: 40106 do montażu
powierzchniowego
U2: DSlóóó do montażu
powierzchniowego
Różne
Impulsator
ności: 100kQ, 50kQ i 10kQ. Ze względu na pseudologarytmiczną charakterystykę, układ można stosować do regulacji poziomu dźwięku.
Ryszard Szymaniak, AVT ryszard.szymaniak@ep.com.pl
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdflwrzesien01.htm oraz na płycie CD-EP09/2001B w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 9/2001
23
PROJEKTY
Uniwersalny przyrząd laboratoryjny, część 1
AVT-5034
Nie ulega wątpliwości, że
dobry miernik częstotliwości
jest jednym
z najpotrzebniejszych
przyrządów pomiarowych
w pracowni elektronika,
zarówno profesjonalisty, jak
i hobbysty. Zbudowanie
takiego miernika
w warunkach amatorskich
nie jest trudne i były one
budowane przez hobbystów
od zarania "ery techniki
cyfrowej".
W telegraficznym skrócie przedstawimy ewolucję budowy m iernikó w często tli w ości. W ielu z nas pamięta jeszcze "klasyczne" mierniki częstotliwości, budowane z szeregowo połączonych liczników TTL, zatrzasków, dekoderów i wyświetlaczy. Były to niekiedy piękne i znakomicie działające mierniki, zbudowane z dziesiątków układów scalonych i pobierające nieraz po kilka amperow prądu. Ba, pamiętam jeszcze takie mierniki wykonane z wykorzystaniem lampek MXIE, ale czy ktoś z młodszego pokolenia elektroników wie jeszcze, co to takiego było?
Później nastała epoka bardziej wyspecjalizowanych układów scalonych, między innymi popularnych liczników z serii ICM. Pozwoliło to na radykalne uproszczenie konstrukcji mierników częstotliwości, które składały się juź nie z kilkudziesięciu, ale z kilku układów scalonych. Prezentacja wyników pomiarów odbywała się prawie wyłącznie na wyświetlaczach siedmiosegmentowych LED.
Z upowszechnieniem się procesorów natychmiast zostały one wykorzystane do budowy przyrządów pomiarowych, w tym również mierników częstotliwości. Począt-
kowo były to mierniki stosunkowo proste, nie posiadające zbyt wielu funkcji, ale i tak był to ogromny krok naprzód w ich rozwoju. Taki miernik częstotliwości składał się z procesora, wyświetlaczy LED i kilku układów dodatkowych, najczęściej pełniących funkcje preskalerów.
Zaprojektowany przeze mnie miernik został skonstruowany według nieco odmiennych zasad niż przyrządy, których opisy publikowaliśmy dotąd. Sądzę, że minęły już czasy prostych, rzekłbym nawet "siermiężnych" układów mikroprocesorowych budowanych przez amatorów. Mamy obecnie do dyspozycji elementy, które jeszcze kilka lat temu były bądź niedostępne, bądź zbyt kosztowne dla hobbystów. Procesory o dużej pojemności pamięci programu stały się obecnie relatywnie tanie, a podobnie ma się sprawa z innymi elementami, takimi jak na przykład wyświetlacze alfanumeryczne.
Dlatego projektując nowy miernik częstotliwości starałem się zapewnić duży komfort jego obsługi. Żadnych jumperków konfi-guracyjnych, diodek sygnalizacyjnych i tym podobnych elementów! Wszystkie informacje pomiędzy przyrządem a użytkownikiem
Elektronika Praktyczna 9/2001
25
Uniwersalny przyrząd laboratoryjny
Podstawowe dane techniczne uniwersalnego przyrządu laboratoryjnego:
/ Pomiar częstotliwości w dwóch zakresach: do 100MHz i od 70MHz do 1GHz. Zakres do 10OMHz został podzielony na dwa przełączane automatyczniepodzakresy: do 4,9MHzi od 4,8 do 100MHz. Na pierwszym podzakresie pomiar dokonywany jest z rozdzielczością 1 Hz, na drugim 1 kHz.
/ Licznik o pojemności 4 294 967 293 impulsów. Licznik może zliczać impulsy o maksymalnej częstotliwości nie przekraczającej 5MHz. Należy zauważyć, że nawet przy maksymalnej częstotliwości zliczania przepełnienie licznika nastąpi dopiero po ponad 14 minutach.
/ Pomiar temperatury w zakresie od -40 do +125 stopni Celsjusza.
/ Zliczanie układów jednocześnie dołączonych do magistrali 1WIRE oraz odczytywanie ich numerów seryjnych.
/ Wskazywanie bieżącego czasu i daty.
/ Stoper o zakresie pomiarowym od 1 sekundy do 65535 godzin, 59 minut i 59 sekund.
/ Do prezentacji wyników pomiarów został wykorzystany wyświetlacz alfanumeryczny LCD 2x16 znaków. Można zastosować zarówno wyświetlacz z podświetlaniem, jak i bez.
/ Oprogramowanie miernika umożliwia przekazywanie wyników pomiarów do komputera za pośrednictwem interfejsu RS232. Jednak korzystanie z tejfunkcji wymaga dodania do układu prostej przystawki, zrealizowanej z wykorzystaniem popularnego układu MAX232, dopasowującej poziomy TTL do poziomów napięć standardu RS232. Transmisja danych odbywa się z prędkością 9600bd.
/ Miernik powinien być zasilany napięciem stałym o wartości 7..16VDC, niekoniecznie stabilizowanym lub (po pominięciu wbudowanego w przyrząd stabilizatora) napięciem stabilizowanym o wartości 5VDC.
/ Pobór prądu zależy głównie od rodzaju zastosowanego wyświetlacza. Jeżeli wykorzystywać będziemy wyświetlacz bez podświetlania, to nie powinien on przekroczyć 60..70mA. Zastosowanie podświetlanego wyświetlacza może drastycznie zwiększyć pobór prądu nawet do 300mA.
muszą być przekazywane w "ludzkim" języku, a sterowanie miernikiem musi odbywać się z czytelnego, słownego menu. Zastosowanie ośmioprzyciskowej klawiatury funkcyjnej pozwoliło uniknąć stosowania kombinacji klawiszy do wywołania danej funkcji.
Wspomniałem o "ludzkim" języku, w jakim będziemy porozumiewać się z miernikiem. Muszę teraz zaznaczyć, że wszystkie komunikaty wyświetlane przez przyrząd zredagowane są w języku angielskim, podobnie jak w każdej produkowanej obecnie aparaturze pomiarowej. Złożyło się na to wiele powodów, ale najważniejszym była chęć zmieszczenie na ekranie 2x16 znaków jak najczy-
telniejszej informacji. Każdy tekst czy tylko prosty komunikat napisany w języku angielskim będzie zawsze znacznie krótszy od tekstu w języku polskim. Ponieważ każdy elektronik "zna" angielski, to angielskie teksty nie będą dla nikogo utrudnieniem.
Drugą, równie ważną jak komfort obsługi cechą miernika powinna być możliwość przekazywania wyników pomiaru do komputera w celu ich archiwizacji lub dalszej obróbki. Komputery klasy PC od dawna zadomowiły się w pracowniach elektroników i moim zdaniem każdy sensownie zaprojektowany przyrząd pomiarowy powinien mieć możliwość komunikacji z nimi. Jeżeli na przykład będzie nas interesować zmiana częstotliwości w funkcji czasu, to idealnym sposobem jej zobrazowania może okazać się wykres graficzny. Dysponując wieloma pomiarami częstotliwości dokonanymi w ustalonych momentach, możemy przekazać wyniki pomiarów do komputera, a następnie korzystając z dowolnego arkusza kalkulacyjnego przedstawić je w poglądowej formie graficznej. Tak więc, nasz miernik jest samodzielnym przyrządem pomiarowym, ale możemy go także traktować jako inteligentną przystawkę do komputera. Wielkim ułatwieniem podczas przygotowywania miernika do współpracy z PC była możliwość pakietu BASCOM AVR archiwizowania danych odbieranych przez komputer poprzez interfejs RS232.
Miernik częstotliwości, jak prawie każdy układ mikroprocesorowy, którego inteligencja zawarta jest w jego części programowej, jest stosunkowo łatwy w montażu.
Opis działania
Schemat elektryczny miernika częstotliwości pokazano na rys. 1. Sercem układu jest procesor typu AT90S85 35, który odpowiada za realizację wszystkich funkcji przyrządu. Pozostałe elementy pełnią funkcje pomocnicze lub służą wstępnemu dzieleniu częstotliwości mierzonego sygnału.
Wewnętrzny oscylator procesora został wyłączony i jego funkcje przejął generator zewnętrzny Ql dołączony do wejścia XTALl procesora. Napotykamy tu na pewne
odstępstwo od reguł projektowania: zgodnie z danymi zawartymi w karcie katalogowej procesora '8535, może on być taktowany z maksymalną częstotliwością równą 8MHz. Jednak ponieważ zwiększenie częstotliwości zegara procesora w znaczący sposób upraszcza konstrukcję miernika i zwiększa jego walory użytkowe, zdecydowałem się dokonać eksperymentu polegającego na zastosowaniu generatora zewnętrznego
0 częstotliwości o 2MHz większej od maksymalnej. Takie taktowanie procesora było testowane przez dłuższy czas, w najrozmaitszych warunkach zewnętrznych i z różnymi egzemplarzami '8535. Wyniki badań wykazały, że overclo-cking nie doprowadził do żadnych zakłóceń w pracy procesora i że dane zawarte w karcie katalogowej były podane z pewnym "marginesem bezpieczeństwa".
Zastosowanie zewnętrznego generatora kwarcowego zostało podyktowane tym, że stabilność częstotliwości wytwarzanej przez generator jest zawsze o rząd wielkości lepsza od stabilności częstotliwości sygnału generowanego przez wewnętrzny oscylator procesora z zewnętrznym rezonatorem kwarcowym, a tym bardziej od stabilności częstotliwości sygnału wytwarzanego przez generator z kwarcem 32768Hz, który także został wbudowany w strukturę procesora i jest wykorzystywany w naszym układzie jako generator pomocniczy.
Zajmijmy się teraz elementami bezpośrednio związanymi z pomiarem częstotliwości. Badany sygnał, o częstotliwości mniejszej od lOOMHz, podawany jest na wejście CONl. Ze względu na zastosowanie tranzystora wejściowego Tl, amplituda tego sygnału może mieć wartości zgodne z poziomem TTL, a także może być zarówno mniejsza, jak i większa. Impulsy prostokątne podawane na wejście miernika kierowane są do dwóch bloków układu: do przełącznika zbudowanego na multiplekserze typu 74HCT151
1 na wejście wstępnego dzielnika częstotliwości - preskalera zbudowanego z dwóch szybkich prze-rzutników D typu 74S74 (IC4) i z licznika binarnego typu 74LS393 - IC5A.
26
Elektronika Praktyczna 9/2001
Uniwersalny przyrząd laboratoryjny
= 5(3
sa ra ea za
oa
VN3 M/H
w
L OA -OOA
Sond
g?
cl a.
oouuoouu
v n n n A rt rt W w
O O O O O O O O
w/ vv-y/ nK^/ *\^^y vv-yy vw/ r,v^-7/ -y^-7
853S
a o
3
a o
3L
I
Rys. 1. Schemat elektryczny uniwersalnego przyrządu laboratoryjnego.
Elektronika Praktyczna 9/2001
27
Uniwersalny przyrząd laboratoryjny
Timery - liczniki procesora '85 3 5 pracującego z generatorem o częstotliwości lOMHz są w stanie zliczać impulsy zewnętrzne o maksymalnej częstotliwości dochodzącej do 5MHz. Wynika to z następującego uwarunkowania: przy pracy w trybie timera, inkremen-tacja licznika następuje w każdym kolejnym cyklu maszynowym, a zatem maksymalna częstotliwość zliczania jest równa częstotliwości zegarowej mikrokon-trolera lub może być mniejsza w przypadku zastosowania sprzętowego preska-lera. W przypadku wykorzystywania układu w trybie licznika, jego zawartość jest zwiększana w odpowiedzi na opadające zbocze sygnału wejściowego. Detekcja zbocza odbywa się jednak synchronicznie z cyklem pracy mikroprocesora - przez testowanie stanu w odpowiedniej linii wejściowej, w każdym kolejnym cyklu maszynowym. Jeśli testowanie wykazuje poziom wysoki linii w jednym cyklu maszynowym oraz poziom niski linii w następnym cyklu maszynowym, zawartość licznika jest zwiększana. Tak więc, aby zagwarantować wykrycie wszystkich impulsów, każdy (zarówno niski, jak i wysoki) poziom testowanej linii wejściowej musi trwać co najmniej jeden pełny cykl maszynowy. Skutkiem tego maksymalna częstotliwość pracy układu w trybie licznika jest ograniczona do 1/2 częstotliwości zegarowej mikrokontrolera. Należy tu zwrócić uwagę na fakt, że w przypadku procesorów '51 ograniczenie to wynosiłoby 1/24 częstotliwości oscylatora mikroprocesora!
Częstotliwość podawana na wejście preskalera jest wstępnie dzielona przez 4 za pomocą dwóch połączonych szeregowo przerzutników typu D, pracujących w układzie dwójek liczących. Przerzutniki te, czyli układ IC4 - 74S74 z serii "S", gwarantują pracę z częstotliwościami do lOOMHz. Dalszy podział następuje w liczniku binarnym typu 74LS393 - IC5A. Ponieważ prze-
Przewód z 'ptzeplotem': 2-3,3-2
T1IN T2IN R1OJT R2OJT
Połączenie układu z komputerem
PB4[SS](S--------
PB6PB8(MISO)
PB7(SCIQ
RESET
VCC
GW
XTAL2
CTAL1
PD0(RXD)
PO1CTKD)
Połączenie ukiadu z miernikiem
PD3{INT1)
PO4<0C1B)
PD9(OC1A}
PDflflCP)
Rys. 2. Schemat elektryczny przystawki, zapewniającej połączenia miernika z portem RS232 dowolnego komputera.
bieg wyjściowy pobierany jest z wyjścia Q2 tego licznika, częstotliwość wejściowa zostanie ostatecznie podzielona przez 32. Zakładając, że na wejście miernika podany zostanie sygnał o częstotliwości maksymalnej lOOMHz, to na wejściu timera procesora wystąpi sygnał o częstotliwości jedynie 3125kHz, czyli o wartości akceptowanej "z zapasem" przez timer.
Sygnał o częstotliwości, której wartość przekracza lOOMHz musimy doprowadzić do wejścia CON2 i podać na wejście preskalera IC6 - SAB6456. Układ SAB6456 jest 8-nóżkowym układem scalonym, pełniącym rolę programowanego dzielnika częstotliwości. Na jego wejście możemy podawać impulsy o częstotliwości dochodzącej do lGHz i amplitudzie 10mV RMS. W zależności od stanu logicznego na wejściu MC, układ dzieli częstotliwość sygnału wejściowego przez 2 56 (MC=0) lub przez 64 (MC=1 lub "wiszące w powietrzu").
SAB6456 jest dobrym i tanim preskalerem, ale posiada dwie
wady, o których muszą pamiętać projektanci.
1. Minimalna częstotliwość wejściowa wynosi 70MHz. Podanie na wejście SAB6456 sygnału o częstotliwości mniejszej powoduje, że wartość częstotliwości wyjściowej staje się nieprzewidywalna.
2. Poziomy napięć na wyjściu Q lub !Q tego układu nie są zgodne z poziomami standardu TTL. Poziom wysoki napięcia jest równy napięciu zasilania, natomiast poziom niski - napięciu zasilania-0,8V.
Pamiętając o nietypowych poziomach wyjściowych i chcąc osiągnąć pewność działania preskalera bez dobierania precyzyjnego dzielnika napięcia, zastosowałem na jego wyjściu dwa tranzystory T2 i T3.
Multiplekser IC3 pełni funkcje przełącznika sterowanego przez procesor, którego zadaniem jest wybór przebiegu, którego częstotliwość ma być zmierzona i skierowanie go na wejście INTO procesora. W zależności od stanu jego wejść, mierzyć będziemy:
Elektronika Praktyczna 9/2001
Uniwersalny przyrząd laboratoryjny
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1: miniaturowy potencjometr
montażowy lkO
RP1: R-PACK 10kO
Rl: lkn
R2, R3, R5, R6, R8: 10kO
R4: 5,ókQ
R7: 4,7kn
Kondensatory
Cl: lOOpF
C2..C4: lOnF
C5, C6: 220^F/16V
C7, C8: lOOnF
Półprzewodniki
DL D2: 1N4148
IC1: AT90S8535 (zaprogramowany)
IC2: DS1813
IC3: 74HCT151
IC4: 74S74
IC5: 74LS393
IC6: SAB6456
IC7: 7805
Tl: BF199
T2: BC548
T3: BC557
Różne
Termometr cyfrowy DS1820
Ql: generator kwarcowy lOMHz
Q2: rezonator kwarcowy 32768Hz
DPI: wyświetlacz alfanumeryczny
LCD 2x16
CON1, CON2: gniazdo BNC
lutowane w płytkę
CON3: 2 goldpin
CON4: 4 x goldpin
CON5: ARK2 (3,5mm)
CON7: 9 x goldpin
S1..S8: microswitch lOmm
Wejście IC3 Rodzaj pomiaru A B
0 0 Bezpośrednio z wejścia C0N1
0 1 Z wejścia C0N1, preskaler 1:32
1 1 Z wejścia C0N2, preskaler 1:256 Pozostałe elementy wchodzące
w skład naszego miernika to prosta klawiatura zbudowana z przycisków S1..S8, zasilacz dostarczający napięcia +5VDC (zbudowany z wykorzystaniem monolitycznego stabilizatora napięcia typu 7805) i układ resetu procesora - DS1813. Piny RXD i TXD procesora, będące wyprowadzeniami wewnętrznego układu UART, zostały dołączone do złącza CON4, służącego do połączenia miernika z interfejsem RS232 komputera.
Złącze CON7 dubluje styki klawiatury miernika i podczas
normalnej eksploatacji przyrządu pozostaje niewykorzystywane. Może być jednak bardzo użyteczne podczas ewentualnej rozbudowy układu. Umożliwia bowiem sterowanie nie z klawiatury, a z jakichś innych układów zewnętrznych.
Złącze CON3 służy do dołączenia do miernika magistrali 1WIRE. Zwykle będzie się na niej znajdował tylko jeden układ - cyfrowy termometr typu DS1820, wykorzystywany przez przyrząd do pomiarów temperatury. Możemy do tego złącza dołączyć także istniejącą magistralę 1WIRE i sprawdzić, jakie układy i o jakich numerach seryjnych znajdują się na niej.
Na uwagę zasługuje jeszcze jeden element, który jednak nie ma najmniejszego wpływu na pracę miernika. Mam tu na myśli złącze CON6 umożliwiające programowanie procesora w systemie. Złącze to, bezcenne podczas pisania programu i uruchamiania prototypu, nie ma w zasadzie zastosowania w układzie podczas normalnej eksploatacji. Nie zostało jednak usunięte ani ze schematu, ani z płytki PCB. Może ono bowiem okazać się wielce użyteczne dla tych Kolegów, którzy zechcą samodzielnie napisać program obsługi miernika lub zmodyfikować program napisany przeze mnie.
Na rys. 2 pokazano schemat przystawki do miernika, której zadaniem jest zapewnienie połączenia układu z portem RS232 dowolnego komputera. Przystawka została zaprojektowana z wykorzystaniem popularnego układu MAX232, konwertującego poziomy TTL do poziomów napięć standardu RS232 i odwrotnie.
Na tym zakończyliśmy omawianie części sprzętowej miernika. Zapoznanie się z działaniem miernika wymaga "uruchomienia" przyrządu i zapoznania się z fragmentami sterującego nim programu, czym zajmiemy się w drugiej części artykułu. Andrzej Gawryluk, AVT
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdflwrzesienOlJitm oraz na płycie CD-EP09/2001B w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 9/2001
29
PROJEKTY
Wzmacniacz audio z wejściem cyfrowym, część 3
AVT-5026
W ostatniej już części
artykułu przedstawiamy opis
montażu, uruchomienia
i regulacji modułu konwertera
C/A, sposób połączenia go
z innymi elementami zestawu,
prostujemy także nieścisłość
jaka wkradła się do projektu
z powodu nieuwagi autora.
Montaż i uruchomienie
Montaż układu proponujemy wykonać na dwustronnej płytce drukowanej, której schemat montażowy przedstawiono na rys. 10. Przed rozpoczęciem montażu warto przeczyścić pola lutownicze wodnym roztworem spirytusu, należy się ponadto zaopatrzyć w klej dający elastyczną spoinę. Będzie on niezbędny do wstępnego przymocowania układu US2 do powierzchni płytki drukowanej, dzięki czemu lutowanie układu będzie ułatwione.
Ponieważ układ US2 jest montowany w płaskiej obudowie o bardzo małych rozmiarach, montaż należy rozpocząć od niego. Za pomocą niewielkiej kropli kleju nałożonej na spodnią część obudowy układu przyklejamy go do powierzchni płytki drukowanej, z wrac aj ąc przy tym uwagę na dokładne "wcelowanie" wyprowadzeniami w odkryte pola lutownicze. Po wyschnięciu kleju, korzystając z lutownicy o mocy ok. 35..50W z założonym cienkim gro-
tem, przygrzewamy wyprowadzenia układu do punktów lutowniczych. Przed wykonaniem tej czynności należy dokładnie oczyścić grot z cyny (np. za pomocą wilgotnej gąbki lutowniczej lub mosiężnych wiórów), dzięki czemu ryzyko zalania cyną kilku wyprowadzeń jest minimalizowane.
Na płytce drukowanej przewidziano miejsca pod wszystkie podzespoły za wyjątkiem transformatora zasilającego, przełączników Sl i S2, a także potencjometru P3, który służy do regulacji częstotliwości odcięcia filtru dolnoprze-pustowego. Podzespoły te i ich rozmieszczenie należy dobrać do zastosowanej obudowy.
Kolejność montażu pozostałych podzespołów może być w zasadzie dowolna, przy czym warto trzymać się reguły, że najpierw są montowane elementy o małych gabarytach, a na koniec zostawiamy gniazda, radiator oraz odbiornik optyczny US7.
Podczas montażu przetwornika warto zwrócić uwagę na możli-
\W g O
Rys. 10. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
Elektronika Praktyczna 9/2001
31
Wzmacniacz audio z wejściem cyfrowym
Wyjście CBL, które
można wykorzystać do
"zatrzaskiwania1 lnformacj I
o częstotliwości próbkowania
w zewnętrznym rejestrze
Wyjścia
kodu błędu określające częstotliwość
próbkowania
Rys. 11. Rozmieszczenie wyprowadzeń sygnałów dodatkowych na płytce drukowanej.
wosc pewnego uproszczenia jego budowy. Autor projektu "z rozpędu" zastosował generator taktujący GENl, który dostarcza sygnał prostokątny o częstotliwości 6,144MHz do wejścia FCK odbiornika USl. Analiza projektu przeprowadzona przez naszego Czytel-
nika - Andrzeja Stelmacha - wykazała, źe zastosowanie tego generatora ma sens tylko wtedy, kiedy wykorzystywany jest wbudowany w strukturę USl komparator częstotliwości. Podczas standardowej pracy generator ten nie jest potrzebny, w związku z czym
wyjtcta audio
PRZETWORNIK AVT-5026
bez żadnego szwanku dla jakości pracy układu można zrezygnować ze stosowania tego generatora. W takim przypadku można także nie montować dławika L3 oraz kondensatorów C20 i C22.
Drobna zmiana wprowadzona na płytkę drukowaną po zauważeniu rozbieżności zapewnia użytkownikowi dostęp do funkcji diagnosty czno-informacyjnych o sygnale wejściowym. Układ CS8412 wyposażono w dwa 3-bitowe wyjścia oznaczone jako E2"0 iF2"0, które służą do sygnalizacji - odpowiednio - błędów, jakie występują w sygnale wejściowym (opis w tab. 1) oraz częstotliwości próbkowania w sygnale wejściowym (opis w tab. 2). Sygnały na wyjściach E2"0 są zatrzaskiwane w wewnętrznym rej estrze, w związku z czym aktualizacja ich stanu wymaga wyzerowania za pomocą podania wysokiego stanu
WEL GLL
MASA MASA
WEP GLP
MASA MASA
WZMACNIACZ AYT-5016
IIMASA
5V (z zbbIIkzb AVT-5Q26)
Rys. 12. Schemat połqczeń pomiędzy proponowanymi elementami zestawu.
32
Elektronika Praktyczna 9/2001
Wzmacniacz audio z wejściem cyfrowym
Tab. 1. Kody błędów występujące na wyjściach E2..0 układu CS8412.
E2 E1 EO Sygnalizuje...
0 0 0 brak błędu
0 0 1 -
0 1 0 -
0 1 1 "poślizg" próbki
1 0 0 -
1 0 1 błąd parzystości
1 1 0 błąd w kodzie bifazowym
1 1 1 brak synchronizacji
logicznego na wejście SEL (zrezygnowano z tego). Sygnały występujące na wyjściach F2..0 nie są wewnętrznie zatrzaskiwane, ale można to zrobić wykorzystując jako zegar sygnał CBL. Na rys. 11 pokazano ulokowanie dodatkowych sygnałów diagnostycznych na płytce drukowanej.
Budowa kompletnego wzmacniacza
Założeniem autora prezentowanego projektu było wykorzystanie w nim dwóch gotowych modułów z oferty AVT:
- elektronicznych potencjometrów AVT-5027 (opis w tym numerze EP na stronie 21), które spełniają rolę regulatorów głośności,
- końcówki mocy z tunera AVT-5016 (opis w EP 6 i 7/2001), wykonanego na układzie LM1876.
Jest oczywiście możliwe zastąpienie proponowanego zestawu modułów innym, w tym zastąpienie potencjometru elektronicznego standardowym potencjometrem węglowym lub polimerowym, a także zastąpienie proponowanej końcówki mocy inną zwłaszcza, że AVT-5016 nie ma trzeciego kanału wzmocnienia do zasilania subwoofera. Dobór elementów zależy od pomysłu, wymagań i oczywiście możliwości konstruktora.
Schemat połączeń pomiędzy modułami w proponowanej przez autora konfiguracji pokazano na rys. 12. Przy kompletowaniu zestawu AVT-5 02 7 należy zwrócić szczególną uwagę na typ zastosowanego w zestawie układu - ze względu na
Tab. 2. Sposób wskazywania częstotliwości próbkowania na wyjściach występujące na wyjściach F2..0 układu CS8412.
F2 F1 FO Częstotliwość próbkowania
0 0 0 poza zakresem
0 0 1 48kHzą4%
0 1 0 44,1kHzą4%
0 1 1 32kHzą4%
1 0 0 48kHzą400ppm
1 0 1 44,1kHzą400ppm
1 1 0 44,056kHzą400ppm
1 1 1 32kHzą400ppm
ograniczone do lOOkHz pasmo przenoszenia w wersji DS1666-100 lepszym wyjściem jest zastosowanie układów w wersjach DS1666-50 lub -10. Piotr Zbysiński, AVT piotr.zbysinski@ep.com.pl
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdflwrzesien01.htm oraz na płycie CD-EP09/2001B w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 9/2001
33
PROJEKTY
Pilot do WinAmpa, część 2
Moduł zdalnego sterowania PC
AVT-5031
W drugiej części ańykuiu
opisujemy uruchomienie pilota
oraz instalację i obsługę
najpopularniejszych programów
pośredniczących pomiędzy
opracowanym pilotem
a programowymi
o dt warzarkarni
DVD, MP3 itp.
Rys. 4. Okno konfiguracji portu szeregowego.
Rys, 5. Komunikaty widoczne w oknie monitora.
Układ pilota, zmontowany i umieszczony w obudowie, nie spełnia żadnej użytecznej funkcji bez odpowiedniego oprogramowania. Tym razem program umieszczony w pamięci procesora nie wystarcza i niezbędne jest jeszcze wsparcie programowe pilota ze strony komputera. Na szczęście potrzebne nam programy należą najczęściej do kategorii freeware. Można je zdobyć bez większego trudu i bez dodatkowych kosztów, korzystając jedynie z Internę tu.
Na naszej stronie inteinetowej w dziale "Download" umieszczono zestaw oprogramowania niezbędnego do sterowania za pomocą pilota WinAmpem i praktycznie dowolnymi innymi aplikacjami pracującymi pod kontrolą systemu op er a cy jne g o Windo w s.
Zanim jednak przejdziemy do nauki posługiwania się nowo wykonanym układem, warto sprawdzić czy działa on zgodnie z oczekiwaniami. Jeżeli znamy adres, pod który wysyła komendy stosowany przez nas pilot, to nie
powinno być kłopotów. Jednak jeżeli nie znamy tego adresu lub nie jesteśmy pewni czy posiadany pilot pracuje w jednym z dwóch akceptowanych przez układ standardów, to warto zaopatrzyć się w jakikolwiek monitor portu RS2 32 i sprawdzić działanie układu. Do wykonania tej czynności możemy wykorzystać znakomity monitor "zaszyty" w pakietach BASCOM AVR i 8051, terminal systemu Windows lub jeden z setek terminali dostępnych jako freeware w In-ternecie. Osobiście polecam program SERIALWATCHER, także umieszczony na stronie interne-towej Elektroniki Praktycznej. Autorowi tego programu, którym jest pan Moises Cambra z Hiszpanii, należą się brawa za stworzenie wygodnego i funkcjonalnego narzędzia do monitorowania portu szeregowego komputera.
Elektronika Praktyczna 9/2001
35
Pilot do WinAmpa
pft 3
3EK
Rys. ó. Oczekiwany efekt przyciskania klawiszy w pilocie.
Instalacja monitora SERIAL-WATCHER nie jest wymagana -program można uruchomić bezpośrednio z dysku. Należy jednak wspomnieć o konfigurowaniu programu, które podobnie jak w przypadku większości innych popularnych monitorów portu RS232 (w tym także monitora Bascoma) kryje w sobie mały "haczyk".
Większość współcześnie użytkowanych komputerów PC posiada "fabrycznie" zainstalowane dwa porty szeregowe: COMl i C0M2. Do jednego z nich jest na stałe dołączona myszka. Drugi port pozostaje najczęściej niewykorzystany i do niego właśnie dołączymy nasz układ. Jednak po uruchomieniu programu monitora może się zdarzyć, że myszka została dołączona do portu COMl i na ten sam port został skonfigurowany monitor. W takiej sytuacji zostanie natychmiast zawieszona praca myszy. Mamy wtedy dwa wyjścia z sytuacji: możemy przenieść myszkę do drugiego portu i ponownie uruchomić komputer lub wykorzystując tylko klawiaturę skonfigurować monitor do śledzenia wolnego portu (rys. 4).
Po prawidłowym określeniu numeru portu COM musimy jeszcze wykonać jedną, niesłychanie ważną czynność: określić prędkość transmisji, która w naszym układzie wynosi 9600bd (rys. 4). Jest to bardzo ważne i zaniedbanie tej czynności zarówno podczas testowania układu, jak i podczas normalnej eksploatacji doprowadzi zawsze do jego nieprawidłowego działania.
Po skonfigurowaniu monitora możemy wreszcie przystąpić do testowania układu zdalnego sterowania. Łączymy nasz układ z komputerem. Po włączeniu zasilania na ekranie monitora wy-
świetlony zostanie komunikat powitalny.
Sprawdźmy teraz, ot tak na wszelki wypadek, adres, pod który wysyłane są komendy pilota. Zwieramy jumper JP3 (nie musimy w tym celu wyłączać zasilania) i naciskamy którykolwiek przycisk w pilocie. Używałem do testów pilota od odbiornika TV i dlatego na ekranie monitora ukazały się komunikaty widoczne na rys. 5. Potwierdziłem to, o czym wiedziałem już wcześniej: komendy wysyłane są pod adres 0!
Po ustaleniu adresu pilota zdejmujemy jumper JP3 i przystępujemy do ostatniej fazy testowania układu. Naciskamy kilka klawiszy w pilocie (najlepiej numerycznych) i obserwujemy ekran monitora. Jeżeli rezultat doświadczenia będzie taki, jaki został pokazany na rys. 6, to możemy uznać układ za sprawny ustawić za pomocą jumperów JPl adres pilota. Jeszcze nie będziemy mogli słuchać muzyki ani oglądać filmu z DVD. Najpierw musimy zainstalować odpowiednie oprogramowanie i skonfigurować je.
Posługiwanie się pilotem
Posługiwanie się pilotem omówimy szczegółowo na przykładzie jego współpracy z najpopularniejszym odtwarzaczem plików MP3 znanym chyba każdemu WinAmpem. Jest to program szczególny: jest jednym z najlepszych, jeżeli nie najlepszym odtwarzaczem MP3, a można go mieć całkowicie za darmo! Ogromna popularność WinAmpa zaowocowała stworzeniem do niego niezliczonych pluginów, płyt czołowych odtwarzaczy (skór) i wszelkiego innego dodatkowego wyposażenia, z zasady rozpowszechnianego także jako freeware.
Jedna z wtyczek napisanych dla WinAmpa jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania naszego układu. Jest to plik o nazwie GEN_SERIALCONTROL.DLL, który po ściągnięciu z naszej strony in-temetowej musimy umieścić w katalogu WinAmpa, w podkatalogu PLUGINS. Żadne dodatkowe zabiegi nie są potrzebne i po przekopiowaniu pliku uruchamiamy natychmiast WinAmpa i otwieramy okienko OPTIONS\PREFERENCES. Następnie wybieramy opcję PLUG-
Rys. 7. Konfiguracja plug-ina umożliwiajqcego współprace komputera z pilotem.
INS i GENERAL PUEPOSE, co owocuje pojawieniem się okna pokazanego na rys. 7. Naciskamy teraz przycisk CONFIGUEE, co daje nam dostęp do panelu kon-fi gura cyj neg o WinAmp a.
W pierwszej kolejności musimy podać numer portu COM, do którego dołączony jest nasz układ, a następnie określić prędkość transmisji, koniecznie na 9600 (rys. 8)! Następnie naciskamy przycisk OPEN, inicjalizując w ten sposób transmisję danych pomiędzy wybranym portem a programem.
Przechodzimy teraz do najważniejszej, ale i najzabawniejszej części konfiguiowania WinAmpa -uczenia programu, jak ma reagować na określone komendy odbierane z pilota za pośrednictwem naszego odbiornika. Otwórzmy zatem kolejne okienko, ukazujące się po wybraniu zakładki WinAmp (rys. 9).
W nowo otwartej tabeli zostały umieszczone wszystkie funkcje WinAmpa, które mogą być wywoływane za pomocą układów zdalnego sterowania. Jest ich razem 17, ale tylko kilka jest rzeczywiście potrzebnych do obsługi odtwarzacza. Musimy teraz nauczyć
:Ś I ** I I
Rys. S. Konfiguracja portu szeregowego w WinAmpie.
36
Elektronika Praktyczna 9/2001
Pilot do WinAmpa
i bi ullZartim SirllmiB
ŚThł ttaO. bn ita** ł rm unanm run b*tn iw*i CkJi
Rys. 9. Konfiguracja funkcji obsługiwanych przez pilota w WinAmpie.
Rys. 10. Komunikat sygnalizujqcy oczekiwanie programu na sygnał wzorcowy.
program, jak ma reagować na dane pojawiające się w porcie szeregowym komputera. Kolejność postępowania jest następująca:
1. Zaznaczamy w tabeli funkcję WinAmpa, którą chcemy wywoływać za pomocą pilota.
2. Naciskamy na przycisk LE-ARN, co powoduje pojawienie się kolejnego małego okienka, widocznego na rys. 10.
3. Naciskamy teraz ten przycisk w pilocie, za pomocą którego chcemy wywoływać zaznaczoną funkcję odtwarzacza. Odebranie komendy zostanie skwitowane wyłączeniem małego okienka z tekstem zapraszającym do podania komendy.
4. Zaznaczamy kolejną funkcję, klikamy na LEARN i uczymy program kolejnych komend.
5. Po zakończeniu "edukowania" programu zamykamy okienka konfiguracyjne i testujemy pilota. Jeżeli wszystkie opisane czynności przeprowadziliśmy prawidłowo, to po wygodnym rozparciu się w fotelu możemy rozpocząć przesłuchiwanie ulubionej muzyki bez konieczności zbliżania się do komputera.
Obsługa pozostałych aplikacji
Jak dotąd omówiliśmy jedynie zdalne sterowanie WinAmpem i mogłoby się wydawać, że nasze
urządzenie nie może służyć do niczego innego. Nie jest to jednak prawda: za pomocą opisywanego odbiornika możemy sterować praktycznie każdym oprogramowaniem pracującym pod kontrolą Windows, uruchamiać i zamykać dowolne aplikacje i sterować ich działaniem. Po zakończeniu pracy lub zabawy będziemy mogli nawet zdalnie zamknąć system i wyłączyć komputer. Zdalne sterowanie okaże się szczególnie cenne podczas oglądanie filmów z płyt DVD, zwłaszcza w sytuacji kiedy obraz będzie przekazywany z komputera do telewizora umieszczonego w znacznej od niego odległości.
Aby jednak realizować te wszystkie funkcje, niezbędne będzie, podobnie jak w przypadku WinAmpa, odpowiednie oprogramowanie, którego zadaniem będzie przechwytywanie informacji przesyłanych do portu szeregowego i sterowanie wybranymi aplikacjami.
Początkowo miałem zamiar samodzielnie napisać potrzebne oprogramowanie, ale po przejrzeniu oprogramowania dostępnego jako fr$eware lub shareware w Internecie zrezygnowałem z tego zamiaru. Oferta programów współpracujących z portem szeregowym i sterujących aplikacjami Windows jest tak bogata, że pisanie własnego oprogramowania byłoby wyważaniem otwartych drzwi.
Przez długi czas przeglądałem dostępne w Internecie oprogramowanie i po namyśle wybrałem dwa programy, które jako freewa-re zostały następnie umieszczone na naszej stronie w dziale "Download". Jednym z nich jest aplikacja PCREMOTE, program o ogromnych możliwościach, którego autorem jest również pan Moises Cambra. Na rys. 11 przedstawiono okno główne tego programu i jeżeli przyjrzymy mu się bliżej, to z pewnością spostrzeżmy miłą dla nas niespodziankę: polski interfejs użytkownika! Do wyboru mamy kilkanaście języków, ale miło, że nie zapomniano o języku polskim.
Drugą aplikacją, o może nieco skromniejszych możliwościach, jest program o nazwie DRCS (ang. Dalton Remote Contiol Software). "Skromniejsze możliwości" nie
Rys. 11. Okno główne programu Moises Cambra.
oznaczają bynajmniej, że program ten posiada jakieś dyskwalifikujące go ograniczenia. Skromniejszy jest jedynie interfejs, brak jest także możliwości wyboru języka. Na rys. 12 pokazano główne okno programu DRCS w czasie konfigu-rowania go do współpracy z popularnym odtwarzaczem płyt DVD - PowerDVD.
Szczegółowe opisanie wymienionych programów zajęłoby wiele stron i wykraczałoby poza temat tego artykułu. Mam jednak nadzieję, że Czytelnicy poradzą sobie sami z konfigurowaniem oprogramowania, które w gruncie rzeczy nie różni się wiele od szczegółowo opisanego posługiwania się modułem zdalnego sterowania WinAmpem. Zbigniew Raabe, AVT zbigniew.raabe@ep.com.pl
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http:iiwww.ep.coni.pli TpdpwrzesienOlJttm oraz na płycie CD-EP09/2001B w katalogu PCB.
Fv> !
JE
O 50 U10 t) 311310 VQL> UDU1HS IIP iłłJHID
VDL VOL1IML LHUrt HUld
Rys. 12. Główne okno programu DRCS.
Elektronika Praktyczna 9/2001
37
PROJEKTY
Polowa łącznica telefoniczna, część 2
kit AVT-5030
W drugiej części artykułu
omawiamy sposób montażu
i uruchomienia polowej
łącznicy telefonicznej, której
" wojskowa" budowa ułatwi
prace montażowe także mniej
wprawnym konstruktorom-
Montaż i uruchomienie
Kompletny układ zmontowano na dziewięciu płytkach drukowanych, z których 6 (płytki obwodów abonenckich) jest jednakowych. Płyta główna, tablica liniowa oraz płytka przycisków sterujących zostały wykonane jako płytki jednostronne. Tylko obwody abonenckie zostały zaprojektowane na płytkach drukowanych dwustronnych. Po zgromadzeniu wszystkich niezbędnych podzespołów możemy przystąpić do montażu centrali, który pomimo dużej liczby elementów składowych nie powinien stwarzać problemów nawet początkującym elek-ti onikom -hobby s tom.
Cały proces montażu powinniśmy rozpocząć od zmontowania sześciu płytek obwodów abonenckich. Schemat montażowy płytek obwodów abonenckich przedstawiono na rys. 5.
Montaż elementów na płytce obwodu abonenckiego powinniś-
my rozpocząć od wlutowania listwy krawędziowej typu gold-pin. Robimy to w ten sposób, że dłuższą (zgiętą) część montujemy do płytki obwodu abonenckiego, a krótsza (prosta) posłuży do osa-
oriao L-'
Rys. 5. Rozmieszczenie elementów na abonenckiej płytce drukowanej.
Elektronika Praktyczna 9/2001
Polowa łącznica telefoniczna
E
iniouej
U ŚŚH -
1ab ---->
o o _
E
flbl
PtYTrt BtOUNfl
Ab2 Ab3
GÓRSKI
Rys. 6. Rozmieszczenie elementów na głównej płytce drukowanej łącznicy.
dzenia w płycie głównej centrali. Po wlutowaniu listwy obcinamy jej dłuższe końcówki. Następnie montujemy kolejne elementy z tym zastrzeżeniem, że układ scalony oraz transoptor osadzamy w podstawkach. Taki montaż podzespołów pozwoli na zaoszczędzenie nam ewentualnych kłopotów przy uruchamianiu centrali. Identycznie postępujemy z kolejnymi pięcioma płytkami obwodów abonenckich, po zmontowaniu których nie osadzamy ich na płycie głównej. Będą one stopniowo montowane w trakcie uruchamiania centrali.
Jak już wcześniej wspomnieliśmy, płyta główna jest elementem scalającym wszystkie peryferie w jeden "organizm", jakim jest centrala. Schemat montażowy płyty głównej przedstawiono na rys. 6. Po wlutowaniu w płytę główną elementów wchodzących w skład zasilacza możemy dokonać jego sprawdzenia. Podczas montażu powinniśmy zastosować metodę "małych kroczków", polegającą na sprawdzaniu poszczególnych bloków urządzenia zaraz po ich złożeniu.
Kolejnym krokiem podczas montażu układu jest złożenie listwy przycisków z diodami sygnalizacyjnymi LED, według schematu montażowego z rys. 7, oraz podłączenie jej do płyty głównej. Na listwie umieszczonych jest
sześć diod LED oraz siedem miniaturowych przycisków funkcyjnych, w tym jeden przycisk RE-SET. Moduł sygnalizacyjny łączymy z płytą główną kablem płaskim wielożyłowym. Należy zwrócić uwagę na poprawność połączenia ze względu na potrzebę rozszycia przewodu.
Jako gniazda i wtyki łączeniowe najlepiej zastosować elementy o jak najlepszej jakości. Zostały one zamontowane na płycie czołowej, gdzie równolegle do gniazda dołączony jest sznur połączeniowy z wtyczką oraz kabel płaski łączący gniazda z płytą główną. Rozmiar gniazd i wtyków jest dowolny i zależy od wielkości obudowy, w jakiej planujemy umieścić centralę.
Tablica liniowa jest zewnętrznym elementem centrali, zmontowanym na płytce jednostronnej. Jej schemat montażowy pokazano na rys. 8. Montaż samej tablicy jest bardzo prosty, należy tylko zwrócić uwagę na to, aby zamontować gniazdo DB25 żeńskie (takie samo, jakie zastosowaliśmy na płycie głównej). Połączenie łączące tablicę liniową z resztą układu zostało wykonane przy użyciu taśmy 25-żyłowej oraz dwóch złączy zaciskowych DB25 (męskich).
Uruchamianie układu rozpoczynamy od złożenia wszystkich bloków w całość, nie wlutowując
tylko obwodów abonenckich. Przy uruchamianiu powinniśmy mieć dostęp do chociaż dwóch aparatów polowych. Jeden podłączamy do zacisków APARAT OPERATORA na tablicy liniowej, a drugi będziemy podłączać po kolei do zacisków abonentów. Aby dodatkowo usprawnić uruchamianie i żeby nie popełnić pomyłki przy określaniu przyporządkowania obwodu abonenckiego do danego abonenta, najlepiej obwody ponumerować od 1 do 6.
Rys. 7. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej klawiatury.
40
Elektronika Praktyczna 9/2001
Polowa łącznica telefoniczna
Jeżeli przyjrzycie się dokładnie płytce obwodu abonenckiego, na pewno zauważycie, że część wyprowadzeń listwy kątowej gold-pin jest ponumerowana od ABl do AB6. I tak, dla obwodu abonenta pierwszego przed umieszczeniem na płycie głównej należy obciąć wyprowadzenia od AB2 do AB6 oprócz ABl.
Po wlutowaniu płytki pierwszego obwodu abonenckiego należy włączyć zasilanie centrali, podłączyć aparat do zacisków na tablicy liniowej ABl i wysłać zew. Powinna zaświecić się dioda sygnalizacyjna oraz włączyć generator akustyczny. Przy sprawdzaniu postępujemy zgodnie z opisem obsługi łącznicy polowej. Po sprawdzeniu pierwszego obwodu abonenckiego możemy przystąpić do montażu drugiego. Podobnie jak w pierwszym, obcinamy wyprowadzenia AB oprócz AB2 i wlu-towujemy w płytę główną. Kolejne czynności przy sprawdzaniu są identyczne, jak w przypadku obwodu pierwszego.
Przy następnych obwodach czynności się powtarzają. Należy jednak pamiętać, aby obcinać odpowiednie końcówki obwodów abonenckich. Generalnie, jeżeli układ został poprawnie złożony i nie ma żadnych wadliwych elementów, to z uruchomieniem łącznicy nie powinniśmy mieć żadnych problemów.
Mam nadzieję, że centrala dostarczy wiele zabawy tym wszystkim, którzy zdecydują się ją wykonać.
Krzysztof Górski, AVT krzysztof.gorski@ep.com.pl
AB2
AB3
r
AB6
TABLICA LINIOWA GÓRSKI
AB4
Rys. 8. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej tablicy liniowej.
Wzory płytek drukowanych w for- ?pdflwrzesien01.htm oraz na płycie
macie PDF są dostępne w Internecie CD-EP09/2001B w katałogu PCB. pod adresem: http://www.ep.com.pl/
Elektronika Praktyczna 9/2001
41
Układy
Popularność rozwiązań typu PSoC (ang. Programmahle System-on-a-Chip)
rośnie z każdym rokiem, co fest
nieodłącznie związane z szybkim tanieniem
układów tego typu, a także z polityką
niektórych firm, które zdejmują piętno
tajemniczości i nie dostępności z tej
nowoczesnej technologii.
Jednym z liderów tego rynku jest firma
Cypress, której ofertę - już po raz drugi
w tym roku (po raz pierwszy w styczniu) -
przedstawiamy w artykule.
PODZESPOŁY
\
CYPRESS
SEMICONDUCTOR
CORPORATION
System w jednym chipie
Układy PSoC firmy Cypress przypominają budową wewnętrzną bogato wyposażony w peryferia mikrokontroler z dodatkowym zestawem kon-figurowalnych modułów analogowych i cyfrowych (rys. 1). To właśnie w tych modułach tkwi tajemnica nadzwyczajnych możliwości układów tworsących rodziny 8C25/26K.
Układy 8C25/26K wyposażono w trzy grupy modułów analogowych, każda składająca się z 12 analogowych bloków PSoC, które mogą spełniać następujące funkcje (programowane i modyfikowane prsez użytkownika w czasie pracy): przetwornika A/C lub C/A, wzmacniacza o programowanym wzmocnieniu, analogowego komparatora, filtru z kluczowanymi pojemnościami. Łączniki konfigurujące bloków PSoC tworzą matrycę składającą się z trzech wierszy i czterech kolumn, których konfiguracja jest możliwa poprsez 2, 3 lub 4 rejestry ulokowane w przestrzeni adresowej mikrokontrolera. Dostęp z zewnątrz do wejść i wyjść analogowych jest możliwy poprsez dwa porty: PO
l8-bitowy) i P2 (4-bitowy). Na rys. 2 pokazano ich konfigurację wraz z buforami wyjściowymi i multiplekserami analogowymi.
Cypress zastosował dwa rodzaje konfigurowalnych bloków analogowych: - Składających się wyłącznie z elementów liniowych, tzn. multiplekserów analogowych, programowanej matrycy rezystorów i wzmacniacza różnicowego z możliwością wykorzystania go jako komparatora, Układy 8C25/26K wyposażono w jedną grupę, składającą się z 12 takich modułów.
Możliwe konfiguracje modułów analogowych:
i programowane filtry,
i komparatory analogowe,
i przetworniki A/C 2-A o rozdzielczości do 12 bitów,
i przetworniki A/C z sukcesywną ap-roksyrnacią o rozdzielczości do 10 bitów,
i przetworniki A/C inkrernentalne o rozdzielczości do 14 bitów,
i przetworniki C/A o rozdzielczości do 10 bitów,
i wzmacniacze o programowanym wzmocnieniu,
i układy próbkująco-parniętaiące,
i czujnik temperatury
Elektronika Praktyczna 9/2001
43
PODZESPOŁY
o
X1
Pamięć
programu
FLASH
Napięcia odniesienia
Generator 32kHz
Wewnętrzny generator 32 kHz
Rdzeń 8-bitowego
mikrokontrolera
M8C
Precyzyjny generator
i patia PLL
Czujnik temperat.
Lfc
Tlmer watchdog
Timer Sleep
Detektor spadku napięcia zasilania
Generator Pawer-on-Reset
Magistrala danych/adr.
Pamięć SRAM
Kontroler przerwań
Magistrala danych/adr.
Konngurowalne bloki analogowe
Programowane cyfrowe porty l/O
Liczba wyprowadzeń
zależy od typu
układu
Rys. I.
- Dwóch grup modułów o nieco odmiennej budowie z kluczowanymi pojemnościami.
Ze względu na charakter potencjalnych aplikacji układów PSoC, rdzeń mikrokont-rolera wyposażono w proste mechanizmy ułatwiające i przyspieszające cyfrową obróbkę sygnałów. Najważniejszy jest sprzętowy układ mnożący MAC współpracujący z akumulatorem (rys. 3). Moduł MAC pracuje asyn-chronicznie w stosunku do
rdzenia mikrokontrolera i generuje wynik operacji w ok. 5..8ns po wpisie danej do dowolnego rejestru wejściowego MUL_X lub MUL_Y.
Kolejnym interesującym modułem zintegrowanym w strukturze oferowanego przez Cypressia układu PSoC jest decymator, który odpowiada za konwersję 1-bitowe-go sygnału z wyjścia przetwornika S-A. Współczynnik decymacji może być określony przez projektanta za pomocą liczby 8-bitowej.
ó ó ó ó ó ó
Prezentowane układy wyposażono w bardzo elastyczne, programowane porty I/O mające możliwość ich współpracy z systemem przerwań. Moduł zarządzający obsługą przerwań (przychodzących także z torów analogowych) można także wykorzystać do ,,budzenia" procesora ze stanów uśpienia, dzięki którym można zmniejszyć ilość pobieranej przez układ energii.
Układy 8C25/26K wyposażono w wewnętrzną pamięć programu typu Flash, której
Możliwe konfiguracje modułów cyfrowych:
* wielozadaniowe, uniwersalne timeiy,
* generatory CRC,
* dwukierunkowe UARTy,
* interfejs SPI,
* programowanegeneratoryzegarowe.
pojemność jest zależna od typu układu. W tab. 1 zestawiono najważniejsze parametry dostępnych układów PSoC.
Dla konstruktorów chcących stosować w swoich opracowaniach układy PSoC, Cypress przygotował zintegrowane narzędzie programowe PSoCDesigner, które składa się z dwóch podstawowych modułów uruchamianych z poziomu shella programu PS o CDes ign er:
- Edytora układu, za pomocą którego użytkownik ma dostęp do konfiguracji wszystkich wewnętrznych modułów. Ten etap realizacji projektu sprowadza się do wybierania za pomocą myszki bloków funkcjonalnych (ich lista znajduje się w lewej części okna pokazanego na rys. 4), które mają być zaimplementowa-ne w konfigurowalnych fragmentach układu. Edytor układów umożliwia także edycję rozmieszczenia fragmentów funkcjonalnych na poziomie konfigurowalnych bloków analogowych i cyfrowych (rys. 5), a także edycję konfiguracji wyprowadzeń układu (rys. 6). Podczas rozmieszczania za-
Tab. 1. Dostępne wersje układów PSoC i ich wyposażenie.
Oznaczenie Pojemność pamięci Flash [kB] Pojemność pamięci SRAM [B] Liczba analogowych bloków PSoC Liczba cyfrowych bloków PSoC Wbudowany sterownik przetwornicy napięcia Inne Częstotliwość pracy [MHz] Napięcie zasilania [V] Liczba pinów 1/0 Typ obudowy
CY8C25122-24PI 4 128 12 8 Nie POR,Vref,Temp, LVD,lntC,WDT 94kHz..24MHz 2,7V..5,5V 6 8PDIP
CY8C26233-24PI 8 256 12 8 Tak POR,Vref,Temp, LVD,lntC,WDT 94kHz..24MHz 2,7V..5,5V 16 20 PDIP
CY8C26233-24SI 8 256 12 8 Tak POR,Vref,Temp, LVD,lntC,WDT 94kHz..24MHz 2,7V..5,5V 16 20 SOIC
CY8C26233-24OI 8 256 12 8 Tak POR,Vref,Temp, LVD,lntC,WDT 94kHz..24MHz 2,7V..5,5V 16 20 SSOP
CY8C26443-24PI 16 256 12 8 Tak POR,Vref,Temp, LVD,lntC,WDT 94kHz..24MHz 2,7V..5,5V 24 28 PDIP
CY8C26443-24SI 16 256 12 8 Tak POR,Vref,Temp, LVD,lntC,WDT 94kHz..24MHz 2,7V..5,5V 24 28 SOIC
CY8C26443-24OI 16 256 12 8 Tak POR,Vref,Temp, LVD,lntC,WDT 94kHz..24MHz 2,7V..5,5V 24 28 SSOP
CY8C26643-24PI 16 256 12 8 Tak POR,Vref,Temp, LVD,lntC,WDT 94kHz..24MHz 2,7V..5,5V 44 48 PDIP
CY8C26643-24OI 16 256 12 8 Tak POR,Vref,Temp, LVD,lntC,WDT 94kHz..24MHz 2,7V..5,5V 44 48 SSOP
CY8C26643-24AI 16 256 12 8 Tak POR,Vref,Temp, LVD,lntC,WDT 94kHz..24MHz 2,7V..5,5V 40 44 TQFP
44
Elektronika Praktyczna 9/2001
PODZESPOŁY
*# !Ś*Ś W*- I
IV
--------------------------------------------\ MULJ3H
U N ------/ MUL_DL
______________J,
MUL X kżJ MAC X\
Ałunulklor 3ltowy C_TO
MOCU 'Ś "V -A ----------------^ J =
ACC DZ /-A
MUL.Y lub MACjrF
c_pi W
Lgk ACC_DO
O
Blnp]irv^unukfcn C ACC_CL1
ACC_CU
Rys. 3.
sobów projektowanego układu system projektowy cały csas monitoruje, esy nie przekroczono dostępnych zasobów projektowanego układu.
- Edytora aplikacji, który odpowiada sa prsygotowa-nie programu (w asemble-rse lub C firmy Image Craft, ale tylko w wersji komercyjnej), połączonego s debuggerem. Okno edytora aplikacji s włączonym debuggerem pokąsano na rys. 7.
Jest to, jak przekonają się Czytelnicy, którsy podejmą samodzielne próby s PSoCDe-signerem, bardso prsy jasne
i komfortowe w obsłudze na-rsędsie, sa pomocą którego konfiguracja układów jest nieś wy kle prosta. Także filozofia pracy edytora aplikacji jest bliska standardowym na-rsędsiom stosowanym do pisania programów dla mikro-kontrolerów, w swiąsku s esym posługiwanie się PSoCDesignerem nie powinno sprawić żadnej trudności sa-równo doświadesonym jak i mniej wprawnym projektantom. Na koniec ważna informacja: PSoCDesigner w wersji bes aktywnego kompilatora jęsyka C jest bespłatny! Piotr Zbysiński, AVT piotr.zbysinski@ep.com.pl
'A
Flimimni SoUif Ś Coda \rątm ran pn? liri jwł na ł*j rajila 3 lani tai aU la a nlln Bal Ś
I Ul 11 >*.-*('
Rys. 5.
Informacje na temat ukla-dów PSoC firmy Cypress są dostępne w Iniernecie pod adresem; http;//www.cypres-smicro.com oraz na płycie CD-EP1/2001B w katalogu \PSOC. Na płycie zamiesz-czono m.in. dokumentację,
muliimedialne prezentacje oraz system projektowy PSoC Designer (bez kompilatora C).
Artykuł powstał na pod- stawie materiałów dosiarczo- nych przez firmę Fuiure (iel. (22) 613-92-02).
(Ś U ^
H1M.I ** [_Ś
EtfJ-l.' ^H[-
J ;T
^r-
Ir1
Rys. 6.
Rys. 4.
Elektronika Praktyczna 9/2001
45
Nowy programator firmy
Tuż przed
wakacjami
słowacka firma
Elnec wprowadziła
do sprzedaży, także
na połskim rynku,
nowy programator
uniwersainy JetProg. Jest to
nowy produkt tej firmy,
opracowany z wykorzystaniem
jej dotychczasowych, trzeba
przyznać bogatych^
doświadczeń.
W skład prezentowanego zestawu wchodzą:
x" moduł bazowy programatora,
x adapter z podstawką ZIF48,
x zasilacz sieciowy,
x dyskietki z oprogramowaniem,
x osłona na podstawkę ZIF,
x kabel połączeniowy,
x podstawka do autokahbracji,
x podręcznik użytkownika (niestety nie po
polsku),
x karta rejestracyjna
Sugerowana cena netto: 3100 zł
Na pierwszy rzut oka JetProg nie odróżnia się niczym od dotychczasowych opracowań Elneca, a zwłaszcza od programatora LabProg. Jest to jednak pozorne, ponieważ zarówno budowa elektryczna, jak i mechaniczna, a także możliwości JetProga są zupełnie inne niż pierwowzorów.
Z punktu widzenia użytkownika, najpoważniejszym rozszerzeniom uległy możliwości funkcjonalne programatora. Zamiast montowanej na stałe podstawki ZIF, w module bazowym umieszczono dwa złącza szpilkowe, które służą do zamontowania adaptera z podstawką dostosowaną do wymagań użytkownika. W ramach standardowego wyposażenia producent dostar-
cza najbardziej uniwersalny adapter z podstawką ZIF48, który umożliwia programowanie wszystkich układów w obudowach DIL. Wyjątkiem są archaiczne pamięci EPROM 1702 i 2 708 (programatory Elneca są jednymi z niewielu radzącymi sobie z tymi pamię-
a- & -
_ Ś? i c m
hihir r
p*iuj W LKJM ta Ś i g 1
Ś*N Ul bil jL*4Ul* !l*ll i c" -ŚŚ"Ś-"Ś*
i
Ii MMI *^ u* u ŚMHH3I
Utai f ILMM
n ŁWF r 0 ftlMl Ś Śn
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna 9/2001
SPRZĘT
KBtCP
OOtraSr X*BMit
młh*j
UOUkf
OGtnto iŁULtt
OJŁ
J
Ca
i Oki nmiłcłnrd t* w tui f
dVi LiJJ 1FOJ ił &*iłt* L4-'_* JL'ił
lłH Ifi tl> HJł 11 ii II lifc
LJLttoL*uH# uttf
f au
t fL i
if >i 3J łJ W U itvJ y*i'
LiłłUOłLłJJ Lt O. If ŚJLtifciLOi ItU
IŁR*., . 1*1 . .*, Łl-*f_ til Ś.L. .
Ś /_ .1! .T-ŚtŚ-& Ś
I l! iT1. h?. .L. !t 3F , .1.-1_ . ..
. t . -D| . .1, .1. . .!Ś.*_*> -1. pTJi
a . i ii-i '. ii. i Ś;Ś
i- I.L.. 1. I______4*
ci a mi), wymagające zastosowania dodatkowych specjalnych adapterów.
W miejsce standardowego adaptera mośna zastosować takśe moduły przystosowane do programowania układów w obudowach PLCC52 i TSOP56, moduły umośliwiające programowanie kilku układów jednocześnie, a takśe spełniające rolę interfejsu JTAG. Dostępne są takśe adaptery-konwertery umośliwiające programowanie układów w obudowach innych niś DIL. Konstruktorzy JetProga przewidzieli możliwość programowego sterowania maksymalnie 256 wyprowadzeniami, których
konfiguracje mogą być niemal dowolne: kaśde wyprowadzenie mośe być dołączone do napięcia lub masy zasilania, a takśe do jednego z dwóch napięć programujących. Wyprowadzenia są zabezpieczone przed przetęśeniern, a takśe przed wyładowaniami elektrostatycznymi.
Drugim, niebagatelnym usprawnieniem wprowadzonym do JetProga jest skrócenie czasów programowania. I tak, według danych producenta, czas programowania i weryfikacji pamięci Am29F040 mieści się w przedziale 42..49 sekund (według naszych testów 47 sekund), a pamięci 27C010 20..24 sekund (według naszych testów 19 sekund). Jedną z przyczyn uzyskania tak dobrych wyników jest wyposaśenie programatora w szybki interfejs równoległy, zgodny ze standardem IEEE1284 (ECP/EPP). Maksymalny transfer osiągany przez ten interfejs wynosi lMbd.
Trzecim atutem JetProga jest możliwość programowania układów niskonapięciowych, zasilanych napięciami o wartości do 1,8V.
JetProg automatycznie wykrywa włożenie układu do podstawki, mośe takśe ocenić jakość styku wyprowadzeń układu z kontaktami podstawki. Funkcja ta, w połączeniu z identyfikacją sygnatury układu, pozwala zapobiec m.in. uszkodzeniu układu lub programatora po nieprawidłowym włośeniu układu do podstawki. W celu ułatwienia diagnozowania i kalibracji układów detekcyjnych, w skład standardowego wyposaśenia programatora wchodzi specjalna podstawka z elementami niezbędnymi do przeprowadzenia automatycznej kalibracji programatora. Mośna ją zainicjować za pomocą programu sterującego. Jest to dokładnie to samo oprogramowanie (PG4UW -rys. 1), które Elnec dostarcza z innymi programatorami własnej produkcji. Charakteryzuje się ono bardzo przejrzystym interfejsem znacznie upraszczającym obsługę, znacznym stopniem zautomatyzowania pracy, a takśe łatwością przystosowania konfiguracji programu do własnych przyzwyczajeń, dzięki czemu mośna uniknąć kłopotliwego dostosowywania nastaw programu po jego uruchomieniu. Duśe mośliwości ma takśe edytor zawartości bufora (rys. 2), do którego mośna wczytać pliki we wszystkich standardowych formatach: HEX, MOT-HEX, TEIC-HEX, JED, POF, ASCII, MOS, a takśe EIN. Program sterujący umożliwia równieś prowadzenie definiowanych statystyk programowania oraz
prowadzenia zautomatyzowanego programowania masowego. Jedynym niedociągnięciem ze strony producenta jest brak w standardzie polskiej wersji językowej menu. Dostępne są natomiast wersje: niemiecka, angielska i słowacka. Trwają jednak prace nad opracowaniem polskiego menu (testowaliśmy je w redakcyjnym laboratorium), które powinno być dostępne w pełnej wersji w najbliśszym czasie.
Uzupełnieniem mośliwości programatora jest testowanie układów cyfrowych. Producent wyposaśył biblioteki programu w wektory testowe dla układów TTL, CMOS4000/4500, a takśe dla pamięci SRAM. Program sterujący pracą programatora umośliwia takśe samodzielne definiowanie wektorów testowych dla dowolnych innych układów.
Za klasyczną (dla programatorów firmy Elnec) naleśy uznać specjalną, estetycznie wykonaną osłonę na podstawkę programatora, która zapobiega jej brudzeniu podczas przerw w eksploatacji.
JetProg, podobnie do pozostałych programatorów Elneca, ma zapewniony przez producenta serwis, w ramach którego jest dostępny niespotykany u innych producentów program przygotowywania algorytmów na syczenie uśytkowników - AlgOR (ang. Algo-rithm on Reąuest), a takśe mośliwość bezpłatnego uaktualniania programu sterującego wraz z bibliotekami zawierającymi nowe elementy (dostępny na stronie internetowej producenta).
W zestawie dostarczanym przez producenta znajdują się wszystkie elementy niezbędne do natychmiastowego rozpoczęcia pracy z programatorem, dzięki czemu niecierpliwi z natury projektanci powinni być usatysfakcjonowani.
Prezentowany w artykule programator poddaliśmy w redakcyjnym laboratorium testom, podczas których potwierdził on swoją klasę, radząc sobie m.in. z wieloma mało popularnymi układami CPLD. Piotr Zbysiński, AVT
Prezentowany w artykule programator udostępniła redakcji firma Eurodis, tel (71) 301-04-00.
Dodatkowe informacje o programatorze JetProg oraz usługach oferowanych przez producenta są dostępne w In-iernecie pod adresami;
- http://www.elnec.com/jeipg_uk.htm,
- http://www.elnec.com/sw/jeipdev.htm,
- hiip://www.elnec.com/keepc_uk.htm,
- http://www.elnec.eom/algoTjik.h.tin. Najnowszą wersję programu sterującego PG4UW zamieściliśmy na płycie CD-EP9/2001B.
so
Elektronika Praktyczna 9/2001
PODZESPOŁY
Znany krajowy producent przekaźników
elektromechanicznych wprowadził do swojej
oferty przekaźniki półprzewodnikowe dużej
mocy, co niniejszym skrupulatnie
odnotowujemy w artykule.
-* >Ś
Przekaźniki półprzewodnikowe zintegrowane ze sterownikiem
Ze względu na parametry elektryczne, przekaźniki półprzewodnikowe są elementami przeznaczonymi do włączania obciążeń rezystancyj-nych, a więc przede wszystkim różnego typu grzałek. Szybki rozwój technologii stosowanych w procesach przemysłowych oraz konieczność sprostania coraz większym wymogom dotyczącym m.in. sterowania procesami cieplnymi zmuszają konstrukto-
rów regulatorów temperatury do szukania coras doskonalszych rozwiązań, które zapewnią odpowiednio dużą trwałość i niezawodność obwodów wy ko naw czy c h.
W rozwiązaniu większości typowych problemów pomocne są przekaźniki półprzewodnikowe SSR (ang. Solid State Relay), które charakteryzują się bardzo dużą żywotnością, niemożliwą do osiągnięcia w rozwią-
zaniach klasycznych opartych na przekaźnikach stykowych. Trwałość przekaźników półprzewodnikowych jest wynikiem przede wszystkim braku mechanicznego elementu łączeniowego. Ponadto cechują się dużą szybkością działania i odpornością na wibracje. Niebagatelne znaczenie ma także szczelność obudowy, dzięki której przekaźniki są odporne na działanie agresywnego środowiska chemicznego gazów i pyłów. Przekaźniki półprzewodnikowe są więc elementami nadającymi się szczególnie do systemów, w których proces regulacji polega na kluczowaniu obciążenia rezystancyjnego z dość dużą częstotliwością, np. podczas sterowania z zastosowaniem regulacji impulsowej.
Na naszym rynku są dostępne nowe przekaźniki zintegrowane ze sterownikiem. Wejściowym sygnałem sterującym pracą tych elementów jest liniowy sygnał prądowy (4..20mA) lub sygnał napięciowy o poziomach O..1OVDC. W tym drugim przypadku konieczne jest zasilenie układu elektronicznego sterownika z dodatkowego źródła napięcia stałego o wartości 24V. Ze względu na charakterystykę interfejsu wejściowego, przekaźniki te doskonale nadają się do współpracy z regulatorami temperatury wyposażonymi w wyjście analogowe (prądowe lub
52
Elektronika Praktyczna 9/2001
PODZESPOŁY
Wejścia 100%
Sterowanie psłnookresowa
Sterowanie orupowo
Wejecłe 100%
Podstawowe parametry przekaźników RNiF
Typ przekaźnika Prqd obciążenia IA] Znamionowe napięcie pracy IVAC] Rodzaj sterowania Zakres parametru sterującego
RN1F12I30 30 120 Prądowe 4 20 mA
RN1F12I50 50 120 Prądowe 4 20 mA
RN1F12V30 30 120 Napięciowe 0 10VDC
RN1F12V50 50 120 Napięciowe 0 10VDC
RN1F23I30 30 230 Prądowe 4 20 mA
RN1F23I50 50 230 Prądowe 4 20 mA
RN1F23V30 30 230 Napięciowe 0 10VDC
RN1F23V50 50 230 Napięciowe 0 10VDC
RN1F48I30 30 480 Prądowe 4 20 mA
RN1F48I50 50 480 Prądowe 4 20 mA
RN1F48V30 30 480 Napięciowe 0 10VDC
RN1F48V50 50 480 Napięciowe 0 10VDC
Stołowania polnaakrasowa
Rys. 1, Przebiegi czasowe ilustrujące sterowanie grupowe
pełnookresowe.
napięciowe) lub sterownikami PLC. Mogą też znaleźć zastosowanie w aplikacji z zadajnikiem potencjo-metrycznym, co można łatwo zrealizować stosując urządzenie w wersji z wejściem napięciowym (O..1OVDC).
Na rys. 1 przedstawiono przebiegi czasowe ilustrujące działanie sterowanie grupowe oraz sterowanie peł-nookresowe zrealizowane za pomocą przekaźnika SSR. Wykresy z górnej i dolnej części rysunku różnią się wartościami poziomów wysterowania sygnałem wejściowym. Łatwo zauważyć, że główną różnicą pomiędzy tymi sposobami sterowania jest proporcjonalne rozłożenie w czasie okresów napięcia sieci podawanego na obciążenie, a tym samym zmniejszenie histerezy zmian temperatury na elemencie grzejnym.
Sterowanie liniowym sygnałem analogowym pozwala osiągnąć dużą dokładność w ustalaniu temperatury obiektów. Z kolei zastosowanie załączania przekaźnika w "zerze" napięcia sieci powoduje zmniejszenie szu-
12"32VAC/DC
O,,1OVDC-
4.10mA -
mów i zakłóceń elektromagnetycznych emitowanych przez przekaźnik do otoczenia i przedłuża także żywotność grzejnych elementów wykonawczych.
Przekaźniki rodziny SOLITRON RNxF są dostępne w wersji 1- i 3-fazowej (czyli w wersji 1- i 2-polo-wej). Na rys. 2 pokazano schemat blokowy przekaźnika RNIF. Ze względu na zastosowanie jako elementów wykonawczych dwóch tyrystorów, obudowa przekaźników jest zintegrowana z radiatorem. Dzięki odpowiedniej konstrukcji mechanicznej przekaźniki można montować bezpośrednio na szynie DIN 35mm.
W zależności od obciążalności prądowej przekaźnika, radiator występuje w dwóch rozmiarach (szerokościach): 90mm (fot. 1) i 45mm (fot. 2). Dzięki temu nie musimy borykać się z dobieraniem i montażem odpowiedniego radiatora. Elementy mocy zastosowane w przekaźnikach są odseparowane galwanicz-
Podstawowe parametry przekaźników RN2F
Typ przekaźnika Prqd obciążenia [A] Znamionowe napięcie pracy [VAC] Rodzaj sterowania Zakres parametru sterującego
RN2F12I30 30 120 Prądowe 4 20 mA
RN2F12I50 50 120 Prądowe 4 20 mA
RN2F12V30 30 120 Napięciowe 0 10VDC
RN2F12V50 50 120 Napięciowe 0 10VDC
RN2F23I30 30 230 Prądowe 4 20 mA
RN2F23I50 50 230 Prądowe 4 20 mA
RN2F23V30 30 230 Napięciowe 0 10VDC
RN2F23V50 50 230 Napięciowe 0 10VDC
RN2F48I30 30 480 Prądowe 4 20 mA
RN2F48I50 50 480 Prądowe 4 20 mA
RN2F48V30 30 480 Napięciowe 0 10VDC
RN2F48V50 50 480 Napięciowe 0 10VDC
Zasilanie wajfcia
Wartość
wejściowa fc \
Wartott z licznika ^
Komparator
Ucznlc
Zegar 20 ma
Zegar 10 ms
Rys. 2. Schemat blokowy RNIF.
Monitor przejścia pizezzero
nie od radiatora materiałem ceramicznym zapewniającym odporność na przebicie napięciem o wartości nie mniejszej niż 4kV. Paweł Piechota, Relpol S.A.
Wszelkie dane potrzebne do realizacji aplikacji oraz ułatwiające dobór przekaźników i akcesoriów można znaleźć na stronie inierneiowej hiip:// www.relpol. c om pl /pro duktyI poi prze wo d-n iki /przeka zn iki_polpize wo dn ikowe. p df.
Artykuł powstał w oparciu o materiały firmy Relpol, tel: (68) 374-30-21 w. 308, fax: (68) 374-38-66.
i Fot. 2. 1 h
54
Elektronika Praktyczna 9/2001
INTERNET DLA ELEKTRONIKÓW
Przedstawiamy kolejne, zdalne narzędzie
internetowe udostępnione przez firmę National
Semiconductor, służące do wspomagania
projektowania syntezerów częstotliwości,
z wykorzystaniem scalonych układów pętli
PLL, produkowanych przez tę firmę.
Dostęp do t9go narsę-dsia, podobni9 jak. do na-rzędsi opisanych prs9d mi9-siąc9m, jest b9spłatny, ale wymaga uprs9dni9J r9J9stra-cji użytkownika. WiąŚ9 się to s wyp9łni9ni9m krótkiej ankiety dostępn9J pod adr9-
S9m http: //www.nati o-nal.com/apinfo/w9b9nch/r9-gistration/signon.cgi. J9dno-krotn9 wyp9łni9ni9 tej an-kiety sap9wnia stały dostęp do wszystkich zdalnych na-rzędsi udostępnionych prs9s National S9miconductor.
Rys. 1.
Rys. 4.
tn w&hałfeh m ta ŚŚ . lf . .
B Kl|iflChHiCMl
Elektronika Praktyczna 9/2001
INTERNET DLA ELEKTRONIKÓW
J J
J ii-
;] ptrrii I*
T(nwa fror~ >s
-
CI iiMit mv BaMa jda iwmuhtiTMnn ŚWCI
niMrfciin
UlU
Rys. ó.
wireless.national.com
Jedną s grup układów, silniej promowanych prses National Serniconductor, są układy scalone pętli PLL, których National Serniconductor produkuj e wiele i bardso różnorodnych (zestawienie układów serii PLLatinum znajduje sie. w tab. 1). Z myślą o pro-
jektantach stosujących te układy, National Serniconductor udostępnił w Inter-necie program narzędziowy ułatwiający dobór układu i sposób jego zaprogramowania do określonej aplikacji. Automatyzuje on takśe dobór pozostałych elementów. Dostęp do programu jest możliwy pod
Rys. 7.
adresem wire le ss . nati 0-nal.com (rys* 1).
Prace projektowe zostały przez twórców serwisu podzielone na cztery etapy, po których prowadzi projektanta przejrzyście zorganizowany przewodnik interneto-wy.
W pierwszym etapie następuje zdefiniowanie oczeki-
Tab. 1. Zestawienie podstawowych parametrów scalonych pętli PLL firmy National Semiconductor
Napięcie Wejście Wejście Stopień podziału Stopień podziału
zasilania preskalera preskalera preskalera preskalera
podstawowego pomocniczego głównego pomocniczego
Układy zawierające dwie pętle PLL
LMX1600 - 2,0 GHz - - -
LMX1601 - 1,1 GHz - - -
LMX160Z - 1,1 GHz 1,1 GHz - -
LMX2330A 2,7 5,5M 2,5 GHz 510 MHz 32/33 lub 64/65 8/9 lub 16/17
LMX2330L 2,7 5,5M 2,5 GHz 510 MHz 32/33 lub 64/65 8/9 lub 16/17
LMX2331A 2,7 5,5M 2,0 GHz 510 MHz 64/65 lub 128/129 8/9 lub 16/17
LMX2331L 2,7 Fj,S\I 2,0 GHz 510 MHz 64/65 lub 128/129 8/9 lub 16/17
LMX2332A 2,7 5,5M 1,2 GHz 510 MHz 64/65 lub 128/129 8/9 lub 16/17
LMX2332L 2,7 5,5M 1,2 GHz 510 MHz 64/65 lub 128/129 8/9 lub 16/17
LMX2335 2,7 Fj,S\I 1,1 GHz 1,1 GHz 64/65 lub 128/129 64/65 lub 128/129
LMX2335L 2,7 5,5M 1,1 GHz 1,1 GHz 64/65 lub 128/129 64/65 lub 128/129
LMX2336 2,7 5,5M 2,0 GHz 1,1 GHz 64/65 lub 128/129 64/65 lub 128/129
LMX2336L 2,7 5,5M 2,0 GHz 1,1 GHz 64/65 lub 128/129 64/65 lub 128/129
LMX2337 2,7 Fj,S\I 550 MHz 550 MHz 64/65 lub 128/129 64/65 lub 128/129
LMX2350 - - - - -
LMX2352 - - - - -
LMX2370 - - - - -
LMX2371 - - - - -
LMX2372 - - - - -
Układy zawierające jedną pętlę PLL
LMX15O1A 2,7 5,5V 1,1 GHz 64/65 lub 128/129
LMX1511 2,7 5,5M 1,1 GHz 64/65 lub 128/129
LMX2301 2,7 Fj,SM 160 MHz -
LMX2305 2,7 5,5M 550 MHz 64/65 lub 128/129
LMX2306 2,7 5,5M 550 MHz 8/9
LMX2315 2,7 FjfjM 1,2 GHz 64/65 lub 128/129
LMX2316 2,7 5,5M 1,2 GHz 32/33
LMX2325 2,7 5,5M 2,5 GHz 32/33 lub 64/65
LMX2326 2,7 5,5M 2,8 GHz 32/33
wanych parametrów synteze-ra, tzn. zakresu częstotliwości wyjściowej oraz częstotliwości odniesienia (rys. 2). Na tym etapie mośna zadeklarować dodatkowe wymagania w stosunku do układu docelowego, np. czy ma zawierać w swojej strukturze jedną, czy teś dwie pętle PLL. Mośna takśe określić rodzaj wbudowanych w układy dzielników częstotliwości itp. Po zadaniu parametrów system proponuje, w zestawieniu tabelarycznym, najodpowiedniejsze układy PLL (rys. 3), a takśe zintegrowane generatory VCO róśnych producentów. Na tym etapie mośna zamówić próbki wybranych układów lub - w przypadku takiej konieczności -kupić ich niewielkie ilości (rys. 4).
W drugim etapie definiuje się szczegółowo parametry pętli PLL, w wyniku czego są obliczane wartości elementów zewnętrznego filtru RC (rys. 5). Mośna takśe wybrać rodzaj optymalizacji parametrów generatora z pętlą PLL.
W trzecim etapie przeprowadzana j est analiza działania generatora z pętlą PLL (rys. 6), którą mośna przeprowadzić dla zadanych wartości wybranych parametrów. Ze względu na złośoność zjawisk występujących w syntezerach częstotliwości z pętlami PLL, w analizie ich pracy występuje kilka niezaleś-nych wątków, wśród któ-
Elektronika Praktyczna 9/2001
57
INTERNET DLA ELEKTRONIKÓW
ra fa:r -w 'i, ifc.-" ^ii.':^^ .a*.;: c*;: ,':Ś.
Bode PlotfFiltcr Anałyiis
mą--. Śmn<
f.-l aj u i. /"+^ ,t
," T- | ii
l' L . !
Sr .:
_
Ś 2 ' '_ r
Vl 1 - Ś ŚU r i
B -. r ' _t_ "71 Ś
: Ś tt
1
1 ^i-J^ J T
Rys. 9.
rych szczególnie duśe sna-csenie rna analiza szumów fazowych (rys. 7), analiza czasu zaskoku pętli (rys* 8). Mośna takśe uzyskać amplitudowo-fazowy wykres Bodego (rys. 9). W zależności od wymagań projektanta, symulacje mośna wykonać dla elementów o wartościach ze standardowych szeregów lub dla elementów idealnych, wynikających z założeń projektanta. Ten etap mośna potraktować jako ostatni, ponieważ system projektowy generuje listę, podzespołów zalecanych do wykorzysta-
nia w projekcie, którą uzupełniają informacje o źródłach zakupu. Jeżeli jednak cenimy sobie wygodę., mośna przejść do:
czwartego etap u, dzie.ki któremu uzyskujemy szczegółowe informacje o technicznych szczegółach projektu (rys* 10), w tym o proponowanym schemacie elektrycznym (rys* 11). Możliwy jest takśe zakup kompletnego zestawu uruchomieniowego zawierającego komplet elementów i płytkę, drukowaną. Dzięki temu czas tworzenia prototypu znacznie się skraca.
Rys. 11.
Dodatkowym wsparciem dla projektantów jest udostępnione przez National Semiconductor oprogramowanie narzędziowe umośliwia-jące programowanie układu PLL poprzez port drukarkowy dowolnego komputera PC pracującego z Windows (takśe 3.1) lub DOS. Ze względu na dość duśą objętość, oprogramowanie to zamieściliśmy na płycie CD-EP9/2001B.
Robert Jaruga
Dodatkowe i nfo rm acje o scalonych pętlach PLL firmy National Semicoducior
są dostępne w Iniernecie pod adresem; http://www.na-iional.com/caialog/Wireles-s Communica iions.html.
Programy narzędziowe umożliwiające konfigurowa-nie układów PLLaiinum są dostępne w Iniernecie pod adresami;
- http://www.national.com/ appi nfo/wireless/fileś/ Co -deldi212.exe,
- http://www.national.com/ app info/wireless/f ileś/co-de31insi.exe,
a także na pfycie CD-EP9/ 2OO1P w katalogu \lnne\PLL.
Elektronika Praktyczna 9/2001
59
\
Uniwersalny przyrzqd laboratoryjny
Przykład, że dobrze oprogramowana banalna aplikacja może ujawnić całkiem niespodziewane możliwości. Słr. 25.
Emulator DS5000 A
W projekcie opisanym w artykule zaczynajq-cym się na słr. 17 autor zastosował niezwykły mikrokontroler firmy Dali as. Warto przeczytać!
Audiofilski potencjometr elektroniczny
Sprytne połqczenie impulsatora z potencjometrem elektronicznym zaowocowało powstaniem potencjometru do zastosowań
0 niebanalnych parametrach
1 niewiarygodnej trwałości. Słr. 21.
Miniprojekty ^
W tym miesiqcu w Miniprojektach "szaleńtwa" myszowo-joystickowe, także dla amigantów! Słr. 71, 72.
Solitron...
...czyli przekaźniki elektroniczne po polsku przedstawiamy na słr. 52.
Cyfrowy regulator ciśnienia
Projekt opracowany przez naszego Czytelnika, który w artykule niesie kaganek "hydraulicznej" oświaty. Kompendium wiedzy o instalacjach CO! Słr. 89.
UBicom
Układy PSoC A
Znowu wracamy do problemu integracji całych systemów analogowo-cyfrowych wjednym układzie. Możliwości układów PSoC firmy Cypress przedstawiamy na słr. 43.
100MIPS w PQFP52 A
Na słr. 60 przedstawiamy kolejny zestaw uruchomieniowy, za pomocq którego możemy "zanurzyć" 8-bitowy mikrokontroler w otchłani Internet u...
* A ZEN - programowany
przekaźnik
Dobra wiadomość dla Czytelników zajmujqcych się małq automatykq - na rynku pojawił się nowy moduł klasy LOGO! o możliwościach i komforcie obsługi przewyższajqcych konkurencję. Słr. 131.
Elektronika Praktyczna 9/2001
Nowy programator firmy A Elnec
Na słr. 48 przedstawiamy najnowsze "dziecko" firmy Elnec - programator JetProg.
OrCAD ^ ^-^ J(
Po wielu perypetiach OrCAD znalazł nowego właściciela, dzięki czemu możemy go przed- * Stawić szerokiemu gronu Czytelników EP. Część pierwsza cyklu na słr. 64.
Zdalne narzędzia ^ internetowe
W tym miesiqcu prezentujemy możliwości programu wspomaga-jqcego projektowanie pętli PLL. Słr. 56.
IKA
Nr 9(105)
wrzesień 2001
Korektor i wzmacniacz akustyczny 4x40W, cześć 1.......
Emulator DS5000 i innych mikrokontrolerów
rodziny '51, cześć 1 ..............................................................
Audiofilski potencjometr elektroniczny............................
Uniwersalny przyrzqd laboratoryjny, cześć 1 ..................
Wzmacniacz audio z wejściem cyfrowym, cześć 3.......
Pilot do WinAmpa, cześć 2...............................................
Polowa łqcznica telefoniczna, cześć 2...........................
Miniprojekty.
Automatyczny przełqcznik mysz-joystick do Amigi........
Joystick cyfrowy do PC .....................................................
Automatyka
Zen - inteligentny przekaźnik.............................................
Sterowniki PLC rodziny MicroSMART, cześć 1 .................
ControlNet - rozwiqzanie problemu przydziału czasu w komunikacji przemysłowej, cześć 2.............................
Sprzęt
JetProg- nowy programator firmy Elnec.......................
Podzespoły
Układy PSoC firmy Cypress.................................................
SOLITRON RN1F/RN2F - przekaźniki półprzewodnikowe zintegrowane ze sterownikiem.........................................
100MIPSwPQFP52-mikrokontrolerylSXwlnternecie .... Nowe Podzespoły................................................................
nTefneł dla elektroników
Zdalne narzędzia internetowe..........................................
Programy
OrCAD - profesjonalny syst-em wspomagajqcy projektowanie układów elektronicznych - edytor schematów, cześć
Projekty Czytelników
Cyfrowy regulator ciśnienia, cześć
Info Świat InfoKraj Biblioteka EP Kramik+Rynek
. 10
,17 ,21 .25 .31 .35 .39
Ś
.71 .72
Ś
131 134
138
...43
.,.52 ...60 ...79
Ś
,.5ó
..64
95 97
Listy.............................................................
Ekspresowy Informator Elektroniczny. Wykaz reklamodawców........................
105^ 115^
130
Elektronika Praktyczna 9/2001
7
PODZESPOŁY
w PQFP52
Co w SX-ie piszczy?
Przewidywanym przez firmę Ubicom podstawowym rynkiem dla rnikrokontrole-rów SX jest szeroko rozumiana telekomunikacja i jej otoczenie, w tym interfejsy IrDA, lokalne hosty etherne-towe, a także internetowe serwery różnych protokołów.
Twórcy prezentowanej rodziny mikrokontrolerów poszli ostatnio modną i przy tym skuteczną drogą budowania elastycznych architek-
W skład prezeitowaiego zestawi wchodzą:
x płytka Ethernet SX Stack zrnikro-
Kontrolerern SX52, x zasilacz sieciowy, kkable połączeniowe UTP i RS232, xCD-ROM z oprogramowaniem
i notami katalogowymi, x podręcznik użytkownika
tur będących odpowiednikami SoC fang. Systern-on-a-Chip), czyli niezwykle elastycznych sprzętowo układów, których peryferia użytkownik może definiować samodzielnie. W odróżnieniu od większości dotychczas oferowanych układów SoC i PSoC fpatrz artykuł na str. 431, Ubicom zrezygnował z wyposażania swoich mikrokontrolerów w bogate zasoby konfigurowanego sprzętu, który zastąpiono go ogromni e wydajnym rdzeni em i modułami programowymi, które realizują odpowiednie zadania. Zastosowana przez Ubicoma koncepcja tworzenia bloków peryferyjnych nosi firmową nazwę Vińual Peripherial Concepi. W jej ramach dostępne jest wiele różnorodnych modułów pe-
ryferyjnych (zestawienie w tab. 1), które są implementowane w stosunkowo banalnej, lecz niezwykle "wydajnej architekturze.
Schemat blokowy mikrokontrolerów SXl8/20/2 8 pokazano na rys. 1. Poprawną pracę stosunkowo złożonych funkcjonalnie modułów Vir-tual Perpherial zapewnia wydajna jednostka centralna mikrokontrolerów, która może być taktowania sygnałem zegarowym o częstotliwości do lOOMHz. Ponieważ rdzeń mikrokontrolerów SX jest typu RISC, a wykonanie większości fza wyjątkiem skoków warunkowych) instrukcji zabiera tylko jeden takt maszynowy, maksymalna wydajność tych niepozornych układów sięga 100MIPS.
Do niedawna
Scenixr teraz
Ubicom jest
producentem
niezwykle szybkich
mikrokontrołerów serii
SXr które pierwotnie
były traktowane jako
mocno przyspieszone
odpo wi e dniki
m ikro kon troi ero w
oferowanych przez
firmę Microchip.
Zmiana logo
spowodowała zmianę
s trategii firmy, dzięki
czemu za punkt
głównego natarcia
producent obrał rynek
szeroko rozumianej
te lekom unika cji,
w tym Internetu.
W artykule przedstawimy nieco
informacji
o mikrokontrolerach
rodziny SXr a także
ich niezwykle
sp e kta ku lam ą
aplikację: serwer
internetowy wielkości
paczki papierosów.
60
Elektronika Praktyczna 9/2001
PODZESPOŁY
0SC1 0SC2
OSC Drhar
4MHz Intsrnal
RCOSC
Clock Select
i-4 or + 1
Sysiem Clock 41
Powar-On
RftBOt
MCLR
[-H RESET
Brown-Out |*
B-bltWitchdog Trn*r(WDTJ
RTCC
4
8-bltTlmer RTCC
r
Preicaler for RTCC
or PreInterrupi Siack
--B
\ Port B [-=*
Analog Comp
InstrucUon Pipeline
Rys. 1,
Ubicorn nie pozbawił mikrokontrolerów SX wszystkich peryferiów. Są one bowiem wyposażane w 8-bi-towy licznik-tirner z 8-bito-wyrn preskalerern, watchodg, komparator analogowy, generator sygnału zerującego współpracujący z kontrolerem napięcia zasilania, wbudowany generator RC o programowanej częstotliwości pracy.
Mikrokontrolery z rodziny SX mogą być programowane szeregowo lub równolegle, przewidziano także możliwość programowania ich po zamontowaniu w systemie (ISP), do czego są wykorzystywane wyprowadzenia układów służące do przyłączenia oscylatora kwarcowe-
go. Programowanie i repro-gramowanie pamięci programu w systemie jest możliwe dzięki temu, śe jest to nowoczesna pamięć typu Flash przystosowana do pracy z niskim napięciem zasilania.
Pierwotnie rodzina SX składała się z dwóch, następnie trzech typów mikro-kontrolerów (SXlB/2O/2B), różniących się między sobą obudową i liczbą wyprowadzeń. Wraz z poszerzaniem obszaru aplikowania tych układów Ubicom wdrożył do produkcji dwa nowe mikrokontrolery: SX48 i SX52, które są montowane w większych obudowach i dysponują znacznie większą pamięcią programu i da-
nych SRAM. Zestawienie podstawowych parametrów mi kr okoń troi ero w SX znajduje się w tab. 2. Wszystkie mikrokontrolery zawarte w tab. 2 mogą pracować z napięciami zasilania 2,7..5V fdla częstotliwości taktowania 32 ..5 0lvIHz), lub 3..5V fdla maksymalnej częstotliwości taktowania 5 0MHz).
SX w Internecie
Najmodniejszym ostatnio obszarem stosowania mikro-kontrolerów są różnego typu aplikacje internetowe. Tą ścieżką poszli także projektanci z firmy Ubicom, którzy opracowali zestaw ewalua-cyjny z mikrokontrolerem SX52, który po podłączeniu do lokalnej sieci Ethernet można wykorzystać jako serwer stron WWW lub jako
Tab. 1. Wykaz modiłów Virtial Peripherial oferowaiycłi przez ftmę Ubicon dostępych pod adresem: http://www.ibicom.com/ software/1 ibrary/iidex. htm I.
Komunikacja
ppp +
UDP +
TCP/IP +
HTTP +
SMTP +
P0P3 +
Telefonia
Generator DTMF +
Odbiornik DTMF +
Demodulator FSK Bell202 -
Modulator FSK Bell202 -
Demodulator FSK V 23 -
Modulator FSK V 23 -
Detektor FSKV 23 -
Odbiornik Caller ID -
Detektor dzwonka
Obróbka sygnałów
Gen przebiegu smusoidal +
8-bitowy przetw A/C (S-A) +
8-bitowy przetw C/A PFM -
8-bitowy przetw PWM +
Interfejsy
Slave I2C +
Master I2C +
I2C multimaster +
Podwó|ny I2C multimaster +
Slave SPI/^wire +
Slave SPI/^wire +
UART +
Podwó|ny UART +
8-krotny UART +
Interfejsy LCD
4-bitowy HD44730 +
3-bitowy HD44730 Timer 1 6-bitowy +
Dekoder klawiatury 4x4 +
DFT +
FFT +
Procedury arytmetyczn +
klienta pocztowego, za pomocą którego są przesyłane e-maile. Specjalnie z myślą o aplikacji serwerowej producent opracował dwa przy-
Rys. 2.
Tab. 2. Zestawieiie podstawowych parametrów mikrokoitrolerów SX.
UKfadu Liczba wyprowadzeń Liczba 1/0 Maksymalna częstotliwość taktowania IMHz] Pojemność pamięci danych SRAM Ib] Pojemność pamięci programu Flash Iksłówl
SX18AC 18 12 50 136 2
SX18AC75 18 12 75 136 2
SX20AC 20 12 50 136 2
SX20AC75 20 12 75 136 2
SX28AC 28 20 50 136 2
SX28AC75 28 20 75 136 2
SX48BD 48 36 50 262 4
SX52BD 52 40 50 262 4
SX52BD75 52 40 75 262 4
SX52BD10C 52 40 100 262 4
62
Elektronika Praktyczna 9/2001
PODZESPOŁY
UDP
BWTP
TCP
ICWP
Warstwa aplikacji
Warstwa transportowa
Warstwa internatowa
PPP
Ethamat Warstwa dostspowa
zał się program narzędziowy NeX-Ray (co prawda tylko w wersji demonstracyjnej) za pomocą którego jest mośliwe monitorowanie połączenia sieciowego, '^ ^' jakie znajduje się
kłady zastosowania płytki w komputerze (rys. 4). demonstracyjnej, mośe ona W przypadku przeprowadza-bowiem spełniać rolę zdał- nia samodzielnych prób nego czujnika temperatury z odmiennymi niś oryginale (okno strony WWW pokaza- stronami WWW pomocny no na rys. 2), mośna ja będzie program umośliwiaja-takśe wykorzystać jako zdał- cy załadowanie niezbędnych nie sterowany poprzez sieć plików do pamięci EEPROM włącznik diody LED. Wiek- płytki demonstracyjnej, która szość zadań związanych słuśy jako "magazyn" wzor-z obsługa protokołów siecio- ca strony. Zawartość tej wych realizują bloki wirtu- "sztywnej" strony mośe być alnych peryferiów opracowa- modyfikowana przez mikro-nych przez Ubicoma, nato- kontroler zarządzający praca miast rolę interfejsu sprzę- zestawu tylko w niewielkim gajacego mikrokontroler z Et- stopniu, co zostało podykto-hernetem spełnia specjalizo- wane ograniczonymi rozmia-wany układ scalony rami pamięci. RTL8019AS. Obsługę proto- Prezentowany przez nas
kołów sieciowych TCP/IP zestaw przeszedł pomyśle przez mikrokontroler zasto- testy w redakcyjnym labora-sowany w zestawie zapewnia torium, gdzie pełnił rolę ze-jeden z wirtualnych modu- wnętrznego termometru... łów peryferyjnych opracowa- Andrzej Gawryluk, AVT nych przez firmę Ubicom (UDP/PPP Virtual Periphe-rial), którego lokalizację w artykule udostępniła redak-w warstwach sieci pokazano cji firma Memec sp. z o.o.
Zestaw prezentowany
na rys. 3.
oddział Insight, tel (32) 238-
Na płycie wchodzącej 03-60, www.aiesi.com.pl.
w skład zestawu zgromadzo- Dodatkowe informacje
no szereg materiałów katalo- o mikrokonirolerach SX
gowych oraz o program owa- i prezentowanym zestawie
nia, bardzo przydatnych są dostępne w Iniernecie
podczas zgłębiania tajników pod adresem www. ubi-
zestawu Ethernet-SX Stack. com.com oraz na płycie
Szczególnie przydatny oka- CD-EP9/2001B.
Elektronika Praktyczna 9/2001
63
PROGRAMY
Profesjonalny system wspomagający projektowanie układów elektronicznych
W tym i kilku kolejnych
artykułach przedstawimy jeden
z najbardziej zaawansowanych
systemów CAD wspomagających
projektowanie układów
ełektronicznych. Omówimy kołejno zagadnienia
związane z tworzeniem
schematu w edytorze Capture,
a następnie projektowaniem
obwodu drukowanego
w edytorze Layout. Oba
moduły wraz z symułatorem
PSpice oferowane są obecnie
w ramach pakietu OrCAD 9.2.
W pierwszym odcinku zapoznamy Czytełników ze
środowiskiem Capture
i pokażemy jak rozpocząć
pracę z tym edytorem.
Edytor schematów,
Większość Czytelników zetknęła się zapewne z OrCAD-em w przeszłości. Wielu z pewnością pamięta (a być może nadal wykorzystuje] DOS-owe, w znaczne] większości pirackie wersje tego programu, ktćre przedostawały się do naszego kraju wiatach SO. Są jednak zapewne i tacy, ktćrzy słowo OrCAD słyszą po raz pierwszy i im należy się kilka słćw wprowadzenia.
Historia nieistniejącej już dzisiaj firmy, któ-ra opracowała OrCAD-a, jest doskonałym przykładem światowych trendów związanych złączeniem się dużych przedsiębiorstw w potężne korporacje. A przecież jeszcze kilka lat temu trudno było przewidzieć, że firma OrCAD zostanie wchłonięta przez obecnego jej właściciela, a wcześniej konkurenta - Cadence Design Systems Limited. Od 19S5 roku, czyli od chwili powstania przedsiębiorstwa, OrCAD umacniał swoją potęgę. Jeszcze w 1997 roku wykupił innego z producentów oprogramowania CAD, firmę Microsim Corporation, znaną "wcześniej z takich opracowań jak symulator analogowo-cyfrowy PSpice.
Cadence Design Systems Ltd. jest w tej chwili prawdziwym potentatem w dziedzinie oprogramowania wspomagającego projektowanie układów elektronicznych. Oprócz OrCA-D-a z Microsimem (kupionego w 2000 roku], Cadence wchłonął również konsorcjum Coo-per&Chyan Technology, słynące ze znakomitego autoroutera (program wytyczania połączeń] Specctra. W tej chwili oferta Cadence obejmuje nie tylko opracowania odziedziczone po przejętych firmach, ale również szereg
opracowań własnych, takich jak Allegro "będące pierwotnie systemem do projektowania układów ASIC (projektowanie bezpośrednio na krzemie], a obecnie zaimplementowanym również do "zwykłych" technologii. Część produktów promowanych przez wykupione koncerny została jednak całkowicie wycofana. Tak stało się na przykład z systemem Design Lab stworzonym przez firmę Microsim. Przez pewien czas Design Lab i OrCAD były sprzedawane przez Cadence równorzędnie, ale obecnie użytkownicy Laba nie mogą już liczyć na dalszy rozwój tego narzędzia. System OrCAD jest oferowany nadal, a jego ciągły rozwój pozwala sądzić, że nie podzieli losu Design Lab. Podobnie prężnie rozwija się Specctra. Cadence oferuje obecnie kilka wariantów OrCAD-a różniących się możliwościami i oczywiście ceną. Najbardziej wymagającym klientom Cadence oferuje ponadto kompletny system złożony z edytora schematów OrCAD CIS, edytora PCB Allegro wraz z autorouterem Specctra i symulatorem analogów o-cyfrowym PSpice. Jeśli chodzi o OrCAD-a, dostępne są następujące moduły;
- edytor schematów Capture,
- edytor schematów z systemem do zarządzania bibliotekami elementów Capture CIS,
- edytor PCB bez autoroutera Layout ENG. ED.,
- edytor PCB z autorouterem Layout,
- edytor PCB z autorouterem i autoplace-mentem (program rozmieszczania elementów] Layout Plus,
- symulator analogowo-cyfrowy w wersji ograniczonej PSpice A/D BASIC,
- symulator analogowy PSpice,
- symulator analogowo-cyfrowy PSpice A/D. Poszczególne moduły można dowolnie łączyć co sprawia, że oprogramowanie jest bardzo elastyczne i można dostosować je do własnych potrzeb i możliwości finansowych.
Edytor schematów
OrCAD Capture, podobnie jak pozostałe moduły pakietu, przeznaczony jest do pracy w środowisku Windows. Po zainstalowaniu oprogramowania odpowiednie skróty dostępne są standardowo z poziomu START>PROGRA-MY>OrCAD FAMILY RELEASE. Uruchomienie edytora schematów równoznaczne jest z uaktywnieniem dwóch okien aplikacji: głównego okna programu Capture oraz okna SESSION LOG (rys. 1). Okna te towarzyszą użytkownikowi przez cały czas pracy z programem.
Rys. 1.
64
Elektronika Praktyczna 9/2001
PROGRAMY
Rys. 2.
Zanim omówimy zagadnienia związane z tworzeniem nowego projektu, przedstawimy kilka uwag. Edytor schematów Capture posiada długą listę, funkcji i w związku z tym wymaga umiejętnej obsługi. Poszczególne okna programu i związane z nimi paski narzędzi oraz menu programu zmieniają się w zależności od aktualnie wykonywanego zadania. W zależności od tego, które okno jest wdanej chwili aktywne, pew-
o.
A
Rys. 3.
Zajmijmy sie. oknem SESSION LOG. Zawiera ono listning wszystkich zdarzeń, które miały miejsce w bieżącej sesji edytora, łącznie z informacjami generowanymi przez poszczególne narzędzia, jak np. funkcję netlisty czy, funkcję wykazu elementów. Omawiane okno zawiera również komunikaty o błędach pojawiających się w trakcie edycji schematu. Chociaż objaśnienie poszczególnych błędów podane jest bezpośrednio w oknie SESSION LOG, to możliwe jest także odwołanie się do systemu pomocy. W tym celu wystarczy jedynie umieśció kursor w linii, w której występuje komunikat o zaistniałym błędzie i wcis-nąó klawisz funkcyjny Fl.
Wszystkie informacje zawarte w SESSION LOG występują w porządku chronologicznym, zgodnie z kolejnością operacji jakie wykonywaliśmy podczas pracy ze schematem. Szybkie wyszukanie interesujących nas danych w obszarze okna zapewnia polecenie FIND dostępne z po--ziomu MENU>EDIT.
ne funkcje znajdujące się w menu aplikacji mogą byó niedostępne. To samo dotyczy ikon na paskach narzędzi, a nawet całych pasków narzędzi, które uaktywniane są w momencie otworzenia przypisanego im okna. Większośó funkcji, które zawiera Capture, "zachowuje" się ponadto różnie, w zależności od sytuacji w obszarze edycyjnym (stronie schematu]. Funkcje "rozróżniają" bowiem np. pojedyncze kliknięcie na obiekcie od podwójnego czy kliknięcie na obiekcie od kliknięcia w dowolnym miejscu na ekranie. Sytuacja taka występuje w większości programów pracujących pod Windows, uwydatniając się w bardziej zaawansowanych aplikacjach, takich jak Capture.
W przypadku tworzenia nowego projektu, w module Capture możemy skorzystaó z kreatora lub otworzyó "czysty" projekt poleceniem DESIGN z poziomu FILE>NEW. Kreator projektu dostępny z FILE>NEW>PROJECT wymaga określenia typu projektu, jaki mamy zamiar utworzyó,
Rys. 4.
R--/S. 5.
Elektronika Praktyczna 9/2001
PROGRAMY
Rys. ó.
i w zależności od sytuacji automatycznie dołącza wymagane zasoby i wybrane przez użytkownika biblioteki. Typ projektu wybieramy w oknie (rys. 2] poprzez zaznaczenie odpowiedniego pola. Do wyboru mamy następujące typy projektów:
1. Analog or mixed signal circuit - zaznaczamy w przypadku, kiedy nowy projekt ma być wykorzystywany w module PSpice.
2. PC board - nowy projekt zawiera w tym przypadku odpowiednie zbiory związane z modułem PCB Layout.
3. Programmable logie- należy zaznaczyć, jeżeli naszym zamiarem jest wykorzystanie w projekcie narzędzi FPGA lub CPLD.
4. Schematic - ten typ projektu należy wybrać, jeżeli w tworzonym projekcie nie będziemy korzystali z żadnych dodatkowych narzędzi. Kreator tworzy w tym przypadku projekt zawierający niezbędne elementy.
Należy zwrócić uwagę, że poszczególne typy mogą być niedostępne, co zależy od konfiguracji pakietu jaki posiada użytkownik. Tworząc nowy projekt przy wykorzystaniu kreatora należy dodatkowo podać jego nazwę oraz ścieżką dostępu. W przypadku tworzenia projektu za pomocą polecenia DE-SIGN jego nazwa jest domyślna (typu ], ale możemy zmienić ją na wymaganą w oknie PROJECT MANAGER którego znaczenie opiszemy dalej.
Utworzenie nowego projektu powoduje automatyczne otworzenie dwóch kolejnych okien: PAGE EDITOR (pojedynczej czystej strony schematu] oraz wspomnianego PROJECT MANAGER. Obraz na naszym monitorze przedstawia się w tym momencie mniej więcej tak, jak pokazano to na rys. 3.
Okno PROJECT MANAGER jest jednym z ważniejszych okien edytora. Przedstawia ono "wszystkie zasoby aktualnie otworzonego projektu, uporządkowane w odpowiednich folderach. Taka organizacja umożliwia łatwe i przejrzyste zarządzanie zasobami projektu, do których należą foldery schematów, poszczególne strony, biblioteki elementów, elementy wykorzystywane w projekcie, zbiory VHDL oraz pliki wynikowe typu net-listy czy wykazy elementów. Program zarządzający projektem nie wykorzystuje w danym momencie wszystkich zasobów, dołącza je natomiast dynamicznie w zależności od tego, co aktualnie robimy. Z tego powodu należy umiejętnie obchodzić się z poszczególnymi folderami i plikami dostępnymi w oknie PROJECT MANAGER.
Należy pamiętać, że każdy projekt może mieć tylko jeden zbiór z rozszerzeniem .DSN (główny plik projektu]. Zbiór ten przedstawiany jest w omawianym oknie jako folder (lub foldery] z poszczególnymi
Rys. 7.
ScharraUcA P P
/ / \ \
SchamatfcB P SchamaUcC p n$
/ / / / \ \
SchsmatłcD ScharmUcE SchematłcF
Rys. 8.
stronami schematu. Katalog DSN zawiera ponadto podkatalog DESIGN CACHE, gdzie zgromadzone są wszystkie elementy wykorzystywane na wszystkich stronach schematu oraz podkatalog LIBRARY. Liczba schematów znajdujących się w katalogu .DSN jest nieograniczona, podobnie jak liczba stron i dołączanych bibliotek. Każda nowo utworzona strona, dodany do schematu element czy inny obiekt znajduje automatycznie swoje odbicie w oknie PROJECT MANAGER. W edytorze Capture możemy pracować z właściwie dowolną liczbą projektów jednocześnie. Każdy otwarty projekt uruchamia własne okno PROJECT MANAGER. Możliwe jest przenoszenie i kopiowanie folderów lub wybranych zbiorów pomiędzy oknami PROJECT MANAGER poszczególnych projektów. Właściwość ta pozwala na wykorzystanie w nowym projekcie układów, które opracowaliśmy w przeszłości. Uruchomienie dowolnego istniejącego projektu nie powoduje otwarcia strony lub stron zawierających wchodzące w skład projektu schematy. Najczęściej używane funkcje związane z oknem PROJECT MANAGER dostępne są w menu podręcznym (pop-menu] aktywowanym prawym przyciskiem myszy. Poszczególne funkcje menu podręcznego udostępniane są dynamicznie w zależności od tego, który zbiór czy katalog w oknie PROJECT MANAGER jest aktualnie podświetlony.
Edycja schematu w edytorze Capture realizowana jest w oknie PAGE EDITOR reprezentującym pojedynczą stronę schematu. W przypadku nowego projektu okno PAGE EDITOR z "czystą" stroną otwierane jest automatycznie. Capture umożliwia równoczesne otwarcie i edycję dowolnej liczby stron. Każda strona jest prezentowana w odrębnym oknie. Na początku tworzenia schematu należy dokonać ustawień mających wpływ na wygląd ekranu i działanie niektórych funkcji. Capture zapewnia różne poziomy konfiguracji systemu. Używając komend znajdujących się w MENU>OPTIONS możemy: przystosować ogólne właściwości środowiska do bieżących potrzeb (funkcja PREFERENCE], ustalić domyślne ustawienia wszystkich nowych projektów (DESIGN TEMPLATE], zmienić ustawienia aktualnie otwartego projektu (DESIGN PROPERTIES] lub jego poszczególnych stron (SCHEMATIC PAGE PROPERTIES]. Ponieważ odpowiednie ustawienie właściwości środowiska niejednokrotnie ułatwia pracę, spróbujemy chociaż ogólnie przybliżyć znaczenie poszczególnych komend. Wybranie funkcji PREFERENCES (rys. 4] umożliwia, w zależności od wybranej zakładki, określenie następujących właściwości:
1. kolorystyki obiektów znajdujących się na schemacie (poszczególne elementy, ścieżki, opisy itd.] oraz wybór elementów ,,do wydruku",
66
Elektronika Praktyczna 9/2001
PROGRAMY
2. sposobu wyświetlania i właściwości "siatki" w oknach edycyjnych,
3. właściwości funkcji ZOOM,
4. właściwości funkcji SELECT, a właściwie sposobu zaznaczania ("podświetlania"] elementów znajdujących się na schemacie: możemy tu wybrać np. opcje, zaznaczenia poprzez wskazanie kursorem lub poprzez obrysowanie całego elementu, tutaj definiujemy również w jakim trybie mają być wyświetlane zaznaczone elementy podczas ich przeciągania,
5. domyślnych właściwości linii, wypełnień itp. dla wszelkiego rodzaju obiektów graficznych umieszczanych na schemacie, kroju czcionek w SESSION LOG, ustawień funkcji autozapis itd,
6. koloru, kroju i wielkości czcionek wykorzystywanych w edytorze VHDL, oraz trybu wyświetlania słćw kluczowych.
Opcje, które możemy ustawić wykorzystując polecenie DESIGN TEMPLATE (rys. 5], są stosowane dla wszystkich nowo tworzonych projektów oraz stron, które są dołączane do projektów istniejących. Poszczególne zakładki w oknie DESIGN TEMPLATE pozwalają na:
1. wybór koloru, kroju i wielkości czcionek stosowanych w opisach elementów na schemacie,
2. wprowadzenie danych do tabelek tytułowych opisujących poszczególne strony projektu,
3. ustalenie wielkości pojedynczej strony schematu oraz obowiązującej w projekcie jednostki miary (cal, mm],
4. określenie właściwości zewnętrznej siatki dzielącej stronę, na tzw. cele,
5. określenie właściwości bloków oraz poszczególnych elementów w odniesieniu do struktury schematu.
W przypadku nowego projektu ustawienia wszystkich parametrów, które do tej pory wymieniliśmy są takie, jak zadeklarowano je wPREFERENCES i DESIGN TEMPLATE. Często okazuje się jednak, że pewne właściwości środowiska chcemy przypisać tylko bieżącemu projektowi albo pojedynczej stronie schematu. W omawianym edytorze możemy w takim przypadku wykorzystać funkcje DESIGN PROPERTIES oraz SCHEMATIC PAGE PRO-PERTLES. Wszystkie schematy tworzone przy użyciu edytora Capture można w zależności od potrzeb organizować w struktury płaskie lub hierarchiczne. Struktura płaska jest praktyczna dla małych projektów.
Idea struktury płaskiej przedstawiona jest na rys. 6. Linie wejściowe z jednej strony schematu są dołączone tutaj bezpośrednio do linii wejściowych kolejnej strony. Wszystkie strony schematu w przypadku struktury płaskiej muszą znajdować się w tym samym folderze schematów, co łatwo sprawdzić
Rys. 9.
JJJ
it-
SchamoUcA
Rys. 10.
SchanwticA
Rys. 11
w oknie PROJECT MANAGER (rys. 7). Zaletą opisywanej struktury jest niewątpliwie jej prostota i łatwość zarządzania połączeniami poszczególnych stron.
W przypadku bardziej skomplikowanych schematów, w których dodatkowo pewne fragmenty są powtarzane kilkukrotnie, warto zastosować strukturę hierarchiczną. Struktury hierarchiczne są szczególnie wygodne w zastosowaniach symulacyjnych. Poszczególne "bloki" schematu możemy symulować wówczas jako niezależne. Ponadto, nad poszczególnymi blokami schematu może pracować kilka osób jednocześnie. Edytor zapewnia tworzenie schematów hierarchicznych prostych i kompleksowych. Ideę projektu w postaci hierarchii prostej pokazano na rys. 3. Tworzenie hierarchii w Capture polega na umieszczeniu na danej stronie schematu odpowiedniego symbolu, który reprezentuje inny folder schematów (inny schemat]. Symbol reprezentujący inny folder schematów określany jest jako hierarchical błock. Jak widać na rys. S, dowolna strona schematu może zawierać blok lub bloki reprezentujące inne schematy. Struktura projektu hierarchicznego może być wielopoziomowa. Znajdujące się na rys.S Schematic Ado Schematic F są odrębnymi folderami schematów. W projekcie hierarchicznym prostym każdy moduł hierarchii (rys. 9] reprezentuje zupełnie inny schemat, do którego odwołujemy się z danej strony tylko raz.
Innym typem struktury hierarchicznej, jaki możemy stosować wCapture, jest hierarchia kompleksowa. Hierarchia kompleksowa polega na wielokrotnym odwoływaniu się z danej strony do tego samego folderu schematów. Zależności występujące w takiej hierarchii przedstawiono na rys. 10. Jak widzimy, Schematic A odwołuje się do tego samego folderu Schematic B trzy razy.
Na rys. 11 przedstawiono zależności logiczne występujące w projekcie o strukturze hierarchicznej. Połączenia elektryczne pomiędzy daną stroną schematu a folderem schematów, do którego się odwołujemy, realizowane są za pomocą odpowiednich symboli, do których należą: hierarchical blocks, hierarchical pins i hierarchical ports. Hierarchical błock wchodzi w skład schematu na stronie 1 w folderze Schematic A i reprezentuje zaprojektowany układ znajdujący się w Schematic B. Połączenie elektryczne tego bloku (a więc schematu ze Schematic B] z pozostałą częścią schematu na stronie 1 zapewnia umieszczony wewnątrz bloku hierarchical pin X. Hierchical ports X na 2 stronie w katalogu Schematic B łączy natomiast układ znajdujący się w Schematic B z hierarchical pin X. Połączenia pomiędzy portem a pinem odbywają się poprzez nazwę (X], Strony 2 i 3 są natomiast połączone w sposób płaski, RK
Oprogramowanie do testów udostęniia redakcji prrna RK-Sysiern, tel. {22} 724-30-39.
68
Elektronika Praktyczna 9/2001
MINIPROJEKTY
Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Miniprojekty" jest łatwość Ich praktyczne] realizacji, Zmontowanie układu nie zabiera zwykle więcej niż dwa, trzy kwadranse, a można go uruchomić w ciągu kilkunastu minut, Układy z ,Miniprojektów" mogą być skomplikowane funkcjonalnie, lecz łatwe w montażu i uruchamianiu, gdyż ich złożoność i inteligencja jest zawarta w układach scaionych, Wszystkie układy opisywane w tym dziale są wykonywane i badane w laboratorium AVT, Większość z nich znajduje się w ofercie kitów AVT, w wyodrębnionej serii ,Miniprojekty" o numeracji zaczynającej się od 1000,
Automatyczny przełącznik mysz-joystick do Amigi
Gracze komputerowi, którzy lubią gry dla dwóch osób, napotykają na mały problem -podłączenie dwóch joysticków do komputera. Niby można je podłączyć, ale musimy zrezygnować z myszy. Bez myszy trudno obsługiwać Workbench. Konieczne staje się "wachlowanie" wtyczkami. Jeśli Amiga jest zamontowana w obudowie tower, dostęp do gniazd jest utrudniony. Może temu zaradzić automatyczny przełącznik mysz-joystick.
Przełącznik nie jest zbyt skomplikowany (schemat pokazano na rys. 1). Sygnały z gniazd Poril i Pori2 są podawane na multiplekser. Wyjście multipleksera jest dołączone do portu myszy Amigi. Wybranie aktywnego portu następuje po przyciśnięciu lewego przycisku myszy lub przycisku firel w joysticku. Układ US2 spełnia dwie funkcje. Bramki Bl i B2 tworzą przerzutnik RS, a bramki B3 i B4 mnożą logicznie sygnały z przycisków myszy i joysti-cka. Kondensator C5 zastosowano po to, aby po włączeniu zasilania uaktywnił się Poril (domyślnie port myszy). Zależnie od stanu prze-rzutnika świeci jedna z diod LED, informując o aktywnym wejściu. Jednocześnie są wybrane odpowiednie wejścia multipleksera. Rezystory podciągające wymuszają na wejściach przerzutnika i multipleksera poziomy wysokie. Rezystory te nie są konieczne, jeśli zastosujemy układy TTL. Spostrzegawczy Czytelnicy zauważą, że piny 5 i 9 nie są dołączone do multi-
pleksera. Jest to spowodowane tym, że są to wejścia sygnałów z potencjometrów joysticka analogowego. Oczywiście, można zastosować multiplekser analogowy, ale
mija się to z celem. W myszy do pinu 9 jest podłączony prawy przycisk. Pojawia się tam niski poziom napięcia, gdy go naciśniemy. Jeśli przycisk jest zwolniony, wypro-
o o o o o o o
o
o
o o
o o
o o
o o
o o
o o
D
nisn
Rys. I.
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 9/2001
71
MINIPROJEKTY
"EJ
Rys. 3.
wadzenie to nie jest do niczego podłączone. Joystick analogowy w stanie spoczynku będzie widziany jako rezystancja HOkD dołączona do +5V (patrz rys. 1). Jeśli manipulator znalazłby się w skrajnym położeniu, rezystancja mogłaby zmaleć do 0 (to zależy od budowy joys-
ticka). Gdy nacisnęlibyśmy w tym czasie przycisk myszy, nastąpiłoby zwarcie. Aby zabezpieczyć się przed skutkami tego zwarcia, dodano rezystor 100D. Nie wpływa on znacząco na wartość rezystancji potencjometru joysti-cka analogowego (1% wartości, podczas gdy potencjometr ma 20% rozrzutu wartości rezystancji) ani nie przeszkadza przy przesyłaniu sygnałów cyfrowych. Podobna sytuacja związana jest z pinem 9 portu.
Mogę się spotkać z zarzutem, że pin 6 portu Amigi może pracować jako wyjście, co mogłoby uszkodzić bramkę B4 lub port Amigi. Nic podobnego się nie stanie. Układ odpowiedzialny za obsługę pinu 6 portu (port CIA typu 8520) akceptuje taką sytuację (przy pracy jako wyjście można wymusić poziom niski - działanie portu pseu-do-dwukierunkowego).
Montaż urządzenia należy przeprowadzić według
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: R-Pack 8x47kQ w obudowie SIP9 R2, R3: 47kQ R4, R5: 470Q R6..R9: 100Q Kondensatory Cl: 10jiF/16V C2, C3, C4: lOOnF C5: 47nF
Półprzewodniki
US1: 74HCT157
US2: 74HCT00
Dl, D2: diody LED
Różne
złqcza DB9M do druku
gold-piny 2x5
złgcze DB9F z obudowg
(zaciskane lub lutowane)
przewód 10-żyłowy IDC 40cm
gniazdo zaciskane IDC10
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AVT-1321.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/7pdf/ wrzesien01.htm oraz na płycie CD-EP09/2001 w katalogu PCB.
schematu pokazanego na rys. 2. Do złącza "Amiga Mouse Port" podłączamy kabel taśmowy z zaciśniętym z jednej strony złączem IDC 10, a z drugiej z zaciśniętym złączem DB9. Jeśli nie posiadamy złącza DB9 zaciskanego na taśmie, należy go przylu-tować. Podczas wykonywania
takiego kabla warto skorzystać z rys. 3.
Podczas eksploatacji przełącznika należy pamiętać o wyłączeniu autofire w joys-ticku po skończonej grze. W przeciwnym przypadku nie da się uaktywnić myszy.
Sławomir Skrzyński, AVT stawomir.skrzynski@ep.com.pl
Elektronika Praktyczna 9/2001
MINIPROJEKTY
Joystick cyfrowy do PC
Do PC można
podłączyć joystick
analogowy. Jest to dobre
rozwiązanie we
wszelkich symulatorach
lotu. Jednakże wiele gier
obsługuje się lepiej
joysńckiem cyfrowym.
Przedstawiamy jedno
z wielu możliwych
rozwiązań układowych
takiego joysńcka.
W PC taki joystick jest emu-lowany przez analogowy - po prostu akceptowane są tylko skrajne położenia manipulatora. Wymaga to od gracza wykonywania gwałtownych, krańcowych przełączeń. Gra staje
łem sobie taki układ i okazało się, że z moją kartą nie współpracuje poprawnie. Postanowiłem zbudować podobny układ na multiplekserach analogowych. Jego schemat pokazałem na rys. 1.
Rys. 1.
się męcząca, wręcz nieprzyjemna, nie mówiąc o zwiększonym czasie reakcji (wychylenie joys-ticka analogowego do skrajnego położenia wymaga więcej czasu niż przechylenie manipulatora joysticka cyfrowego). Spotkałem się z tym problemem podczas gry na emu-latorze M.A.M.E. Przypomniałem sobie, że w EdW3/ 97 zamieszczono artykuł pt. "Adapter Gamę Port - dwa ioysticki cyfrowe". Zbud owa -
Rys. 2.
O sposobie działania joys-ticków można przeczytać w EdW, więc nie będę tego powtarzał. Opracowany przeze mnie układ wytwarza sygnał cyfrowy w postaci różnych wartości rezystancji. Zależnie od położenia dźwigni joysticka włączane są dwa rezystory, jeden lub żaden. Komputer interpretuje to jako wychylenie joysticka analogowego w skrajne położenia lub pozostawienie w pozycji spoczynkowej. Jumpera-mi JPl, JP2 wybieramy, czy symulowana rezystancja ma wynosić 110^ i 220kQ, czy 56ft i llOkn Układ umożliwia podłączenie dwóch joys-ticków cyfrowych.
Montaż wykonujemy zaczynając od elementów najmniejszych, a kończymy na największych, zgodnie ze schematem montażowym z rys. 2. Do złącza CON podłączamy kabel taśmowy z zaciśniętym z jednej strony złączem IDC10. Z drugiej strony
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2: R-Pcick 8x47kQ
R3, R4, R7, RS, Rll, Rl 2,
R15, Rló: 11 OkD
R5, Ró, R?, RIO, R13, R14,
R17, R18: 5ókO
Kondensatory
Cl: 1O^F/1ÓV
C2, C3, C4, CS: 1 OOnF
Półprzewodniki
US1..US4: 4052
Różne
złgcza DB9M 23zt.
złgcze DB15M lszt.
złqcze szpilkowe IDCló
jumpery 2x1 4szt.
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AYT-1325.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Iniernecie pod adresem; http:llwww.ep.conj.pl/7pdfl wrzesieit01.htm oraz na płycie CD-EP09/2001 w katalogu PCB.
należy przylutować wtyk DB15. Aby uniknąć pomyłek, na rys. 3 przedstawiono schemat, według którego należy wykonać połączenia.
Układ nie wymaga uruchamiania i działa zaraz po włączeniu zasilania. Konieczne jest tylko odpowiednie ustawienie jumperów. Należy pamiętać, że niezależnie od wybranego wariantu, wszystkie muszą znajdować się w jednakowym położeniu. Sławomir Skrzyński, AVT s ławo mi r. s krzy ns ki@ ep. com. pl
Rys. 3.
72
Elektronika Praktyczna 9/2001
NOWE PODZESPOŁY
Zmodyfikowany C166
Po wcześniejszych zapowiedziach producenta, w końcu lipca 2001 do produkcji trafiły 16-bitowe mi kro kontrolery z rodziny Cl66, których rdzeń znacznie zmodyfikowano w celu ponaddwukrotnego zwiększenia ich wydajności. Do rdzenia dodano także kilka bloków zwiększających ich funkcjonalność we współczesnych aplikacjach sygnałowych:
- TvlAC (ang. Multiply and Accumulate], umożliwiający szybką realizację operacji charakterystycznych dla procesorów sygnałowych,
- FxPU (ang. Fixed Point Unit] umożliwiającą m.in. tworzenie filtrów cyfrowych,
Infineon
- ADU (ang. Address and Data Unit], której zadaniem jest obsługa pamięci dwuporto-wych.
Udoskonalone rdzenie Cl66 V2 będą oferowane także w postaci modułów IP, możliwych do zastosowania w indywidualnie projektowanych układach System-on-a-Chip.
Analogowe klucze wysokoprądowe
Maxim wprowadził do produkcji scalone klucze analogowe SPST przystosowane do przełączania prądów o natężeniach do 300mA. Maksymalna rezystancja włączonego klucza nie przekracza 22Q, a dopuszczalny zakres napięć występujących na wejściu i wyjściu klucza jest równy napięciu zasilania: 9..40V lub ą4,5..ą20V. Sterowanie pracą kluczy umożliwia interfejs cyfrowy zgodny ze standardem TTL/CMOS. Pasmo przenoszenia kluczy sięga 2lOMHz, natomiast tłumienie sygnału przez "rozwarty" klucz dla częstotliwości 2lOMHz wynosi ok. -25dB.
Producent oferuje klucze w czterech wariantach, wszystkie kompatybilne ze standardem wyprowadzeń ustalonym przez układy DG417 i DG418:
- TvlAX4655 typu NC o dopuszczalnym prądzie ciągłym 300mA i szczytowym prądzie przewodzę- com|T nia 400mA, ^^
Jest
i szczytowym prądzie przewodzenia 300mA,
- MAX4658 typu NO o dopuszczalnym prądzie ciągłym 150mA i szczytowym prądzie przewodzenia 300mA. Czas włączania klucza nie przekracza w całym zakresie temperatur 300ns, a maksymalny czas wyłączania 200ns.
Prezentowane układy są oferowane w obudowach |xMAX8 i SOS, przystosowanych do pracy w rozszerzonym zakresie temperatur -4O..+85C. http; f fpdfserv.maxi m-i c .com farpdff MAX4 85 5 -MA X48 53.pdf
Przedstawicielem Maidma w Polsce jest firma SE Spezial Electronic (tel. {95} 753-05-72).
MAX4656 typu NO o dopuszczał- _
nym prądzie ciągłym 300mA GND[s i szczytowym prądzie przewodzenia 400mA,
MAX4657 typu NC o dopuszczał- MAX4łft5/MAX4657
nym prądzie ciągłym 150mA ktyS. 1 .
Unc com[Y l] NO
y\ v-
7] IN gnd|T <]---- fi] IN
Un.c. V+[4 H N.C
MAX4656/MAX4658
Elektronika Praktyczna 9/2001
NOWE PODZESPOŁY
Scalony konwerter CML/PECL/LVPECL na LVDS
Uldad SY55855V jest podwójnym konwerterem napięciowych sygnałów różnicowych CML/PECL/LVPECL na sygnał o standardzie LVDS (sygnał różnicowy o amplitudzie
50Q 50Q
; 100Ł1
Śą1%
Rys. 2.
350mV na tle składowej stałej o wartości 1,25V]. Maksymalna częstotliwość konwertowanego sygnału wynosi 750MHz, czas propagacji przez każdy z konwerterów nie przekracza 700ps, a maksymalna różnica czasów propagacji pomiędzy konwerterami zintegrowanymi w układzie nie przekracza 50ps. Czas narastania sygnału na wyjściu układu nie przekracza w najgorszym przypadku 300ps, a typowo wynosi lOOps.
TA2 02 2
Układy SY55855V są oferowane w obudowach MSOPlO przystosowanych do pracy w zakresie temperatur -4O.. + 85C.
h ttp tffwww.m i crsl. c om f_PDFfSynergy-PDFfsy55S55v.pdf
Przedstawicielem Micrsla w Polsce jest firma Fuiure (iel {22} 813-92-02}.
Jeszcze prościej w klasie T
JMt
/TRI P A T H
Produkowane przez amerykańską firmę Tripath wzmacniacze audio, pracujące w niezwykle nowoczesnej klasie T, cieszą się coraz większą popularnością, która jeszcze wzrośnie dzięki zintegrowaniu w jednej strukturze sterownika z końcówką mocy.
Pierwszym układem tego typu, wdrożonym do masowej produkcji, jest TA202 2 o mocy wyjściowej 2x90W (dla zniekształceń 0,1%]. Jego sprawność może wynieść aż 87% przy obciążeniu impedancją 8Q i mocy wyjściowej 125W.
Rys. 3.
W strukturze układu zintegrowano wszystkie elementy niezbędne do jego prawidłowej pracy, w tym:
- blok antyprzetężeniowy zapobiegający uszkodzeniu tranzystorów wyjściowych w wyniku zwarcia,
- blok zabezpieczenia przed zbyt niskim lub zbyt wysokim napięciem zasilania,
- przetwornicę napięcia zapewniającą podwyższone napięcie, które jest niezbędne do sterowania bramkami tranzystorów mocy,
- blok zabezpieczenia termicznego, który zapobiega uszkodzeniu układu przy zbyt dużym wzroście temperatury struktury,
- blok wyciszania sygnału wyjściowego,
- tranzystory mocy z blokiem sterującym DPP (ang. Digital Power Processing], który jest podstawą sukcesu opracowanej przez firmę Tripath technologii.
Układy TA2022 są dostępne w obudowach SSIP3 2 (na fotografii]. Napięcie zasilania układu powinno się mieście w przedziale ą12..ą36V.
http; //www. tripath . c om /d ownl o a d s / TA2022_0101.pdf
Przedstawicielem firmy Tripath w Polsce jest firma Flatec-Polandftel. {12} 294-10-50}.
80
Elektronika Praktyczna 9/2001
NOWE PODZESPOŁY
Nadzorca pamięci SRAM
Opracowany przez firmę Philips układ SA56600 jest specjalizowanym kontrolerem napięcia zasilającego, zapewniającym poprawną pracę pamięci SRAM, niezależnie od źródła jej zasilania. Układ integruje w swojej strukturze (rys. 4):
blok kontroli napięcia zasilającego spełniający jednoczeSnie rolę generatora sygnału zerującego i blokady pamięci SRAM, który uaktywnia się po obniżeniu napięcia zasilającego poniżej 4,2V, półprzewodnikowy przełącznik napięcia
GND
Rys. 4.
Jest
PHILIPS*"1
(z diodą separującą ogniwo stanowiące awaryjne źródło zasilania) sterowany z bloku kontroli napięcia i uaktywniany napięciem 3,3V. Układy SA56600 są obecnie dostępne w jednej wersji napięciowej z progami zadziałania bloków kontroli napięcia ustalonymi na podanych poziomach. Producent planuje włączenie do produkcji układów także z innymi wartoSciami napięć progowych.
Prezentowane układy są dostępne w obudowach typu SOS przystosowanych do montażu powierzchniowego i mogą pracować w zakresie temperatur -4O..+85C.
http://www.semiconductors.phiUps.com/ acrobat/datasheets/SA56600-42_2.pdf
Przedstawicielami Philipsa w Polsce są firmy: Avnet (tel. (22) 634-47-36), Eurodis (tel. (71) 301-04-00), Macropol (tel. 0-22) 822-58-82) i Spoerle (tel. (22) 646-52-27).
Subminiaturowy stabilizator impulsowy
Micrel opracował scalony stabilizator impulsowy MIC4690, który umożliwia budowanie miniaturowych przetwornic o wydajnoS-ci prądowej 1A i regulowanym napięciu wyjściowym. Minimalna wartoSć napięcia wyj-Sciowego wynosi 1,23V. Napięcie wejSciowe
powinno mieScić się w przedziale 4..30V, przy czym dopuszczalne są krótkotrwałe przepięcia do 34V.
Sterownik przetwornicy pracuje z ustaloną na 500kHz częstotliwością, dzięki czemu zewnętrzny dławik musi mieć indukcyjnoSć
CD
4Vto30V (34V Transient)
D
MIC4690BM
1.8W1A
SHUTDOWN Ś ENABLE
Rys. 5.
zaledwie 6..33[iH (w zależnoSci od napięcia wyjSciowego), a wymiary całej przetwornicy mogą być niewielkie.
Układ MIC4690 wyposażono w zabezpieczenia termiczne i przetężeniowe, a także blok zapewniający poprawny start przetwornicy w przypadku zasilania napięciem o bardzo dużym poziomie zakłóceń.
Układy MIC4690 są dostępne w obudowach SOS i mogą pracować w zakresie temperatur otoczenia 4O..+125C.
http://www.micrel.com/_PDFZmic4690.pdf
Przedstawicielem Micrela w Polsce jest firma Future (tel. (22) 618-92-02).
Nowe precyzyjne źródła napięcia odniesienia
Jest
Firma Microchip wprowadziła na rynek dwa nowe, precyzyjne źródła napięcia odniesienia o małym prądzie pracy, bardzo stabilne zarówno przy zmianach napięcia zasilania, jak i obciążenia.
Układy MCP1525, o znamionowym napięciu wyjSciowym 2,5V, oraz 4,096-woltowy MCP1541 nadają się wręcz idealnie do zastosowań w systemach 3- i 5-woltowych, w których jest wymagany mały pobór mocy ze źródła zasilania oraz duża stabilnoSć napięcia odniesienia. Nowe układy, choć zwykle pracują przy bardzo małym prądzie zasilania (100 [iA w temperaturze 25C), są w stanie dostarczyć do obciążenia prąd o natęże-
niu do 2mA. Zaawansowana technika CMOS zastosowana w tych układach pozwoliła na uzyskanie dużej stabilnoSci napięcia wyjSciowego, większej od ą1%, jak również dużej stabilnoSci temperaturowej (około 50ppm/C).
Nowe źródła napięcia odniesienia stanowią uzupełnienie dotychczasowej oferty Mic-rochipa zawierającej m.in. impulsowe stabilizatory napięcia, układy detekcji i nadzoru napięcia, pompy ładunkowe przeznaczone głównie do zastosowań w układach nadzoru zasilania.
Układy MCP1525 i MCP1541 są aktualnie dostępne w obudowach SOT-23 (z 3 wyprowadzeniami) i TO-92.
MlCROCHIP
http://www.microchip.com/download/lit/ pline/analog/anicateg/power/pwrmang/vol-trefldeviceslmcpl541l21653a.pdf
Przedstawicielami Microchipa w Polsce są firmy: Future (tel. (22) 618-92-02), Gamma (tel. (22) 663-83-76) i Memec-Uniąue (tel. (32) 238-05-60).
Elektronika Praktyczna 9/2001
81
NOWE PODZESPOŁY
Udoskonalone przekaźniki kontaktronowe
Firma Clare wprowadziła do produkcji przekaźniki kontaktronowe DYAD o zmodyfikowanej konstrukcji. Udoskonalenie polega na zastąpieniu obudowy szklanej obudową wykonaną z żywic synetycznych, dzięki czemu są one znacznie bardziej odporne na udary i mogą być stosowane
w aplikacjach dotychczas zarezerwowanych dla innych elementów. Udoskonalony proces technologiczny zastosowany do produkcji styków umożliwi! zwiększenie ich trwałości, dzięki czemu mogą one wykonywać ponad 1 mld cykli łączeniowych.
Clare produkuje nowe elementy stykowe trzech rodzin -najważniejsze parametry zestawiono w tab. 1. W oparciu o te elementy produkowane są także kompletne przekaźniki z cewkami przystosowanymi do zasilania napięciami o różnych wartościach, także na zamówienie. h ttp :/ /www . cl ars. c om fh om e / P DFs. n sf/www/CM 5. p df/$Fil e / CM5.pdf
h ttp:/ /www. cl are. c om fh om e / PDFs.nsffwwwfCMlO.pdff$FUef CMlO.pdf
h ttp:/ /www. cl ars. c orn fh om s / PDFs.nsf/www/CMl 5.pdf/$File/ CMl5.pdf
Jest
CLARE
HlCBfl CHIPŁ
Przedstawicielem firmy Clare w Polsce jest prma Radiotechnika Marketing [iel. {71} 327-70-75).
Tab. 1. Podstawowe parametry styków DYAD firmy Clare.
Parametr CM15 CM10 CMS
Maksymalne przełączane napięcie [VDC] 200 200 175
M aksyrn al n y p rz eł ącza ny prąd [A] 0,5 0,5 0,25
Częstotliwość przełączam a [Hz] 1,5 2 0,5
Rezystancja styku [mO] 500 500 500
Kontroler PFC
PAIRCHILD
SEMICDNDUCTDR"
Jest
Uldad FAN7527 jest scalonym sterownikiem do aktywnego korektora mocy, który można także wykorzystać jako elektroniczny zapłonnik lamp wyładowczych. W odróżnieniu od większości dostępnych obecnie na rynku układów tego typu, w układzie FAN7527 zintegrowano dolnoprzepustowy filtr RC (na wejściu komparatora], dzięki czemu liczba zewnętrznych elementów jest niewielka. W strukturze układu zintegrowano także bloki zabezpieczające tranzystor wyjściowy przed przeciążeniem oraz uszkodzeniem wywołanym zbyt dużym napięciem zasilania. Praca układu jest automatycznie blokowana przy zbyt niskim napięciu zasilającym.
Układy FAN7527 są dostępne w obudowach DIP8 i SOP8 i mogą pracować w temperaturze otoczenia: -25.. + l25C.
httpś //www. fair ch ildsemi.com/ds/FA/ FAN7527.pdf
Przekaźnik półprzewodnikowy
Firma Clare wdrożyła do produkcji nowy przekaźnik półprzewodnikowy przystosowany do dołączania obciążeń zasilanych napięciem zmiennym do 240V, przy prądzie obciążenia do 50 Om A. Wyjściowymi elementami załączającymi są przeciwsobnie włączone tyrystory, sterowane za pomocą układu synchronizacji z napięcia sieci zasilającej. Maksymalny spadek napięcia na tyrystorach wynosi l,2Vrms przy maksymalnym dopuszczalnym prądzie obciążenia. Pomiędzy wejściem i wyjściem przekaźnika zapewniono separację galwaniczną (do 3750V] za pomocą bariery optycznej. Obwód wyjściowy prze-
Jest
CLARE
kaźnika jest zabezpieczony przed przepięciami napięcia w sieci o wartości powyżej 400V.
MAĆKU SaLUIlOHl-
hiip://www. clare.com/home/PDFs.nsf/ www/CPCl 943 G.pdf/$File/CPC 1943G.pdf
Przedstawicielem firmy Clare w Polsce jest prma Radiotechnika Marketing [iel. {71} 327-70-75).
82
Elektronika Praktyczna 9/2001
NOWE PODZESPOŁY
Flashe Philipsa
PHILIPS i"
Po wielokrotnych zapowiedziach Philips wprowadził do produkcji mikrokontrolery z rodziny '51 wyposażone w pamięć programu typu Flash. Uldady z serii P89C66x wyposażono w l6/32/64kB pamięci programu i 5l2/lk/2kB pamięci danych RAM z możliwością jej rozszerzenia do 64kB. Ich standardowym wyposażeniem jest także sprzętowy interfejs I2C. W mikrokon troi erach zintegrowano także wszystkie peryferie znajdujące się standardowo w klasycznych ukła-
dach rodziny '51, tzn.: port szeregowy UART, timery (w tym PCA z PWM], cztery 8-bitowe porty I/O itp. W prezentowanych układach zastosowano udoskonalony, dwukrotnie szybszy rdzeń, którego cykl maszynowy za-
P89C662
Typ układu Pamięć Flash IkB] Pamięć RAM IB] Temperatura pracy [C]/ /obudowa Zasilanie [V] Częstotliwość taktowania IMHzI (6 ta kto w/cykl) Częstotliwość taktowania IM Hzl (12 taktów/cykl)
P39C660HBA 16 512 0 +70C/PLCC 4,5 5,5 0 20 0 33
P89C660HFA 16 512 -40 +85C/PLCC 4,75 5,25 0 20 0 33
P89C660HBBD 16 512 0 +70C/LQFP 4,5 5,5 0 20 0 33
P89C662HBA 32 1k 0 +70C/PLCC 4,5 5,5 0 20 0 33
P89C662HFA 32 1k -40 +85C/PLCC 4,75 5,25 0 20 0 33
P89C662HBBD 32 1k 0 +70C/LQFP 4,5 5,5 0 20 0 33
P89C662HFBD 32 1k -40 +85C/LOFP 4,75 5,25 0 20 0 33
P89C664HBA 64 2k 0 +70C/PLCC 4,5 5,5 0 20 0 33
P89C664HFA 64 2k -40 +85C/PLCC 4,75 5,25 0 20 0 33
P89C664HBBD 64 2k 0 +70C/LQFP 4,5 5,5 0 20 0 33
P89C664HFBD 64 2k -40 +85C/LOFP 4,75 5,25 0 20 0 33
biera tylko 6 taktów zegara, dzięki czemu wydajność mi kro kontrolera taktowanego sygnałem o częstotliwości 20MHz odpowiada starszemu mikrokon troi ero wi w wersji 40MHz. W przypadku takiej konieczności, mikrokontroler można przełączyć w tryb standardowy, odpowiadający w 100% mikro-kontrolerom w wersjach klasycznych.
h ttp ;//www.semicon ductors .philips.com / a er ob ai /da iashee is/PS 9 CSS 0_8 8 2_ 88 4_3. p df
Przedstawicielami Philipsa w Polsce są firmy; Avnet (iel. {22} 834-47-38], Eurodis (iel. {71} 301-04-00}, Macropol {iel. 0-22} 322-53-32} i Spoerle {iel. {22} 848-52-27}.
Nowe kondensatory do urządzeń wysokonapięciowych
COMPONENTS
Firma BCcomponents wprowadziła do produkcji kondensatory elektrolityczne nowej rodziny 197PGP-SI, przystosowane do pracy z wysokimi napięciami i w szerokim zakresie temperatur. W ramach tej rodziny są dostępne kondensatory o pojem-
nościach 56..l800|xF i nominalnych napięciach pracy 16O..45OV. Dopuszczalne wartości temperatur pracy mieszczą się w przedziale -4O.. + 85C, przy czym żywotność kondensatorów w temperaturze +40C wynosi 25000 godzin, a w temperaturze 85C ok. 2000 godzin.
Miniaturowe dławiki do przetwornic
Jest
C&D Technologies wdrożyła do produkcji miniaturowe dławiki nowej rodziny przeznaczone do stosowania w przetwornicach i filtrach tętnień. Zakres indukcyjności dławików dostępnych w ramach rodziny 23S00 mieści się w przedziale: 2,2..220|xH, a maksymalna rezystancja dla dławika 220|xH nie przekracza 2,3L1 Prezentowane dławiki są przystosowane do montażu powierzchniowego i są montowane w obudowach zapewniających ekranowanie
ilKHNOLOGIB
wytwarzanego pola elektromagnetycznego. Zalecany zakres temperatur pracy wynosi -4O.. + 85C.
h iip ;//www. cdn cl. com fed fpr oduc is/in duc-iorsfpdff23S00.pdf
Przedstawicielami firmy C&D Technologies w Polsce są firmy; JM Elektronik {teI. {32} 339-89-00} oraz Memec-Insighi {iel. {32} 233-03-80}.
Elektronika Praktyczna 9/2001
83
NOWE PODZESPOŁY
Sieciowy stabilizator impulsowy
Jest
Firma STMicroelectronics opracowała i wdrożyła do produkcji stabilizator impulsowy przystosowany do zasilania bezpośrednio z sieci energetycznej, zintegrowany z końcówką mocy. Dzięki temu układ L6590 można zastosować w miniaturowych, wyso-
kosprawnych zasilaczach sieciowych składających się ze stosunkowo niewielkiej liczby elementów (przykład na schemacie]. Bez stosowania zewnętrznych elementów kluczujących, średnia moc przetwornicy może wynieść do 15W. W stanie wyłączenia całko-
Vci-12Vą If*
Rys. xx.
wity pobór mocy przez przetwornicę nie przekracza lW. Bez obciążenia częstotliwość taktowania przetwornicy jest skokowo zmniejszana z 65kHz do ok. 20kHz, co pozwala nieco ograniczyć zakłócenia elektromagnetyczne emitowane do otoczenia.
Układ L6590 wyposażono w zabezpieczenia przed zbyt niskim i zbyt wysokim napięciem zasilania, a także przed przekroczeniem dopuszczalnej temperatury struktury półprzewodnikowej.
Prezentowane układy są oferowane w obudowach DIP8 i SOl6, przystosowanych do pracy w zakresie temperatur otoczenia: -4O.. + 85C.
http; ffu s.st.c om f stor/lin efbo oks/p df/d oc sf 575l.pdf
Przedstawicielami STMicroelectronics w Polsce są firmy; Eltron (iel {71} 343-97-55}, Eurodis {tel. {71} 87-57-41}, Macropol {iel. {22} 322-43-37}, Setron {iel. {22} 834-47-38} i Spoerle {iel. {22} 848-52-27}.
Tranzystory dla klasy D
International Rectifier wdrożył do produkcji zestaw elementów opracowanych specjalnie do współpracy ze sterownikiem wzmacniacza klasy D- układem CS44210 firmy Crystal. Są to:
- tranzystory HEXFET IRCS8101 i IRCS8102 w obudowach D-Pak, przeznaczone do pracy w stopniu mocy wzmacniacza (odpowiednio półmostkowym i mostkowym],
- scalony sterownik tranzystorów mocy IRCS8001 (dostępny tylko w obudowach SOIC16], który spełnia rolę interfejsu pomiędzy układem CS44210 i tranzystorami mocy.
IOR
Oferowany przez IRF zestaw podzespołów ma parametry zoptymalizowane pod kątem minimalizacji zakłóceń i zniekształceń sygnału audio, zapewnia przy tym moc wyjściową 50W, niezależnie od konfiguracji stopnia wyjściowego.
h ttp ;!!www .irf. c om fp rod u c t-info /audio/
Przedstawicielami IRF w Polsce są firmy;
Dacpol {tel. {22} 757-07-13}, Future {tel. {22}
813-92-02}, SE Spezial Electronic {iel. {95}
753-05-72} i Spoerle {iel. {71} 848-52-27}.
Miniaturowy generator RC
JMI
Linear Technology, wprowadzając do produkcji układ LTC1799, wypełniła dość istotną lukę na rynku. Jest to bowiem miniaturowy, precyzyjny generator przebiegu prostokątnego o wypełnieniu 50%. Częstotliwość przebiegu programuje się za pomocą zewnętrznego re-
V i V+ OLJT LTC1799
T 01uF-L
GND
I ~ a SET DIV
Rys. xx.
Obudowa iMłdu 1:1
zystora - może się ona zmieniać w zakresie: lkHz..30MHz. Dokładność ustawionej częstotliwości wynosi poniżej 2% w całym dopuszczalnym zakresie temperatur otoczenia. Częstotliwość wyjściowa zmienia się o ą40ppm/C bez uwzględnienia termicznej niestabilności rezystora programu-5kHzLfosc*20MHz jącego. Układ wyposażono w wewnętrzny, programowany dzielnik częstotliwości o trzech stopniach V* podziału: 1:1, 1:10 i 1:100. Sygnał
-1001 wyjściowy generatora jest buforo-
**v wany za pomocą wewnętrznego bufora o impedancji wyjściowej 100D. Napięcie zasilania układu GND LTC1799 powinno się mieście
w przedziale 2,7..5,5V. Pobór prądu nie przekracza lmA.
TECHNOLOGA
Układy LTC1799 są dostępne w obudowach SOT23-5 i mogą pracować w przedziale temperatur (w zależności od wersji]: 0.. + 70C lub -4O..+85C.
http:ffwww.Iin8ar.comfpdffl799i.pdf Przedstawicielami Linear Technology w Polsce są firmy; Eurodis {iel. {71} 875-741}, Macropol {iel. {22} 322-43-37} oraz Memec-Insighi {iel. {32} 233-03-80}.
84
Elektronika Praktyczna 9/2001
BIBLIOTEKA EP
IV ^Bibliotece LP" prezentujemy książki dotyczące zogodnień związanych z różnymi dziedzinami techniki, jednak zawsze przydatne w pracy elektronika iub pomocne w uprawianiu elektronicznego hobby, Nasza opinia jest oczywiście subiektywna, ale wynika z wieloletniego doświadczenia zawodowego I chyba jest zgodna z oczekiwaniami tych, którzy chcą z książek korzystać, a nie przyozdabiać nimi polki, Aby nie marnować miejsca w EP, nie będziemy publikować recenzji książek ocenianych na jedną lub dwie "lutownice", Przyjęliśmy szeroką skalę ocen, aby ułatwić Czytelnikom orientację w potencjalnej przydatności książki,
Uwaga! Większość prezentowanych książek można zamówić w Dziale Handlowym AVT (patrz str, 87), Chcemy w ten sposób udostępnić je Czytelnikom EP,
Jerzy Pasierbiński, Piotr Zbysiński "Układy programowalne w praktyce" - zawiera CD-ROM, WKŁ, Warszawa 2001
Krtgi
Elektroniki Praktycznej
Przykładowe fragmenty książki znajdują się na CD-EP9/2001B.
Z dużą satysfakcją chciałbym sa-presentować nową, jesscse gorącą książkę (ukazała się w środku lata), gdyś jej autorzy są swiąsani s nassą redakcją.
Przygotowując tę recenzję stanąłem więc prsed problemem nie lada: jeden s jej autorów jest redaktorem naczelnym EP, a drugi bliskim współpracownikiem redakcji. Te okoliczności mogą podważyć zaufanie Czytelników do obiektywności mojej opinii. Podjąłem się jednak wykonania tego trudnego zadania i nie żałuję - nie musiałem bowiem nic ,,upiększać".
W prezentowanej książce zawarto wszystkich zagadnień związanych z układami programowalnymi, ze szczególnym uwzględnieniem aspektów krajowego rynku tych układów. ,,Krajowego" oznacza, śe autorzy zajęli się tymi układami PLD i narzędziami do realizacji w nich projektów, które są lub mogą być dostępne u polskich dystrybutorów. Tak więc, najbardziej obszerny rozdział książki poświęcono omówieniu architektur układów SPLD, CPLD i PPG A oferowanych przez firmy: Altera, Atmel,
Cypress, Clear Logic, Lattice, Quick Logic oraz Xilinx. Nieco miejsca autorzy poświęcili prezentacji - mniej znanych wśród konstruktorów - analogowych układów programowalnych oraz trudnych do zakwalifikowania układów PLD wyposażanych w specjalizowane bloki funkcjonalne, a także układów ASIC.
W pozostałych rozdziałach autorzy zawarli opis oprogramowania narzędziowego do projektowania układów cyfrowych fa także analogowych) w strukturach programowalnych fm.in. Max+Plus II, WinCUPL, Webpitter, PAC Designer, FPGA Express, FPGA Advantage itp.), omówili najważniejsze zagadnienia związane z językami HDL (zamieszczając przykładowe opisy źródłowe układów w językach: Abel, AHDL, Cupl, VHDL, Yerilog), sposobami programowania, konfigurowania i testowania współczesnych układów PLD (w tym najnowszy standard ISP - IEEE15 32), przedstawili także 10 przykładowych projektów wykonanych w układach PLD. Przydatnym uzupełnieniem książki jest rozdział z informacjami dodatkowymi (bardzo pożytecznymi), w których zawarto między innymi tablicę zawierającą zestawienie parametrów elektrycznych i zasobów logicznych układów, które są dostępne w naszym kraju oraz tablicę zawierającą informacje o oprogramowaniu narzędziowym. Tak więc, w książce poruszono wszystkie zagadnienia ważne dla efektywnego wykorzystania współczesnych układów PLD, a przy okazji omówiono w skrócie ich ewolucję.
roaramowalne
Do książki jest dołączony CD-ROM, na którym znajdują się programy narzędziowe (działające!), a także szczegółowa dokumentacja do projektów opisanych w książce.
Jak sugeruje tytuł książki - jest ona przeznaczona dla praktyków -i ja w zupełności się z tym zgadzam - ale może być również pomocna pragnącym poznać tę dziedzinę elektroniki. Gratuluję autorom. 5 lutownic! Andrzej Gawryluk
Scott Mueller: "Rozbudowa i naprawa komputerów PC", tom I i II, Helion 2000 -zawiera CD-ROM
Znakomicie opracowane kompendium wiedzy dla wszystkich fanów samodzielnych przeróbek komputerów PC, a zwłaszcza elektroników lubiących naprawiać i modyfikować komputery. W książce można znaleźć zarówno opis ewolucji komputerów, omówienie
budowy współczesnych komputerów, prezentacje, płyt głównych (wraz ze standardami LPX, ATX iNLX), jak i skrótowy opis magistral stosowanych w komputerach. Tutaj autor z niezrozumiałych przyczyn mocno ugrzązł w przeszłości, poświęcając wiele miejsca omówieniu historycznych już rozwiązań magistralowych: MicroChannel i EISA, zgrabnie pomijając najbardziej interesującą współczesnych użytkowników komputerów magistrale. PCI. Co więcej - zaprzecza w jednej z tablic istnieniu magistral PCI66! Pozostałe rozdziały, a jest ich w sumie 2 5 (ponad 1500 stron!J, nie zawierają
już tak drastycznych błędów, w niektórych miejscach nawet nieco wyprzedzają rzeczywistość. W przejrzysty sposób autor omówił stosowane w PC procesory oraz chipsety, rodzaje wykorzystywanych pamięci, budowę zasilaczy, kart graficznych, urządzeń wejściowych i monitorów, napędów dysków twardych, CD-ROM i stacji dyskietek, drukarek, a także najpopularniejszych portów komunikacyjnych.
Praktyków, zamierzających samodzielnie modyfikować i naprawiać komputery ucieszy z pewnością zamieszczenie w książce rozdziałów poświęconych montażowi i możliwym do
Elektronika Praktyczna 9/2001
85
BIBLIOTEKA EP
Rozbudowa i naprawa komputera
Kompendium
Ś Dd BOS-y do motftera - otowty iMadmn PC
samodzielnego wykonania naprawom komputerów. Kilkakrotnie autor odwołuje się do ulubionych przyrządów elektroników, tzn. lutownicy, oscyloskopu, próbników stanów logicznych i mierników uniwersalnych, co nie jest zbyt powszechne w literaturze technicznej poświęconej komputerom.
Wydaje sie., że pomimo kilku istotnych niedociągnięć praca wykonana przez Scotta Muellera podczas przygotowywania tej publikacji jest warta słów najwyższego uznania, bowiem jako jeden z niewielu autorów zafascynowanych komputerami zauważył, że są to urządzenia elektroniczne.
Zespól autorów: "Mi kro kont roi ery rodziny Cl66", Typoscript 2001
Pierwszy w kraju kompletny opis w języku polskim mikroprocesora C166 oraz kilku innych mikroprocesorów z tej rodziny. Zespół 6 autorów w bardzo kompetentny sposób przetłumaczył oryginalną dokumentację firmy Infineon, tworząc dobrej jakości ściągę dla programistów, także tych, którzy korzystają z języka C - krótki rozdział zawiera dość istotne informacje o sposobach programowania
Mi kro kontrolery rodzinvfC166
podstawowych zasobów C166. Krok po kroku omówiono także budowę wszystkich sprzętowych modułów wewnętrznych C166 oraz sposoby ich konfigurowania. Sporo miejsca autorzy przeznaczyli na opis listy poleceń asemblera z czytelnymi opisami działania poszczególnych poleceń.
Natomiast niezbyt korzystnie prezentuje się skrócony do minimum opis zestawu uruchomieniowego z C166, którego walory użytkowe, bez dodatkowego wsparcia ze strony autorów, są raczej wątpliwe. Prawdziwym zaskoczeniem dla nas jest (zapewne dla Czytelników książki takżej fakt umieszczenia na okładce książki logo firmy Atmel. Czyżby w międzyczasie Atmel wykupił Infineona?
Jan T\ Bialasiewicz: "Falki i aproksymacje", WNT, Warszawa 2000
Legenda:
Najtrudniejsza, zwłaszcza dla niechętnych wyższej matematyce Czytelników, z książek, jakie prezentowaliśmy dotychczas w "Bibliotece EP". Autor przedstawia w niej zasady rachunku falkowego i aproksymacji, które są
stosunkowo nowymi narzędziami w analizie złożonych zjawisk fizycznych i sygnałów, jak każda nowość, falki wzbudzają szereg emocji, lecz aparat matematyczny zbudowany wokół tej nie nowej teorii jest coraz powszechniej wykorzystywany w cyfrowych systemach analizujących złożone sygnały analogowe i cyfrowe. Autor prezentuje w książce szereg interesujących przykładów zastosowania falek i aproksymacji, a w jednym z rozdziałów przedstawia wyniki własnych prac badawczych. Niewątpliwym atutem książki jest dokonała jakość wydania.
Zespól autorów: "Złote lata radia w II Rzeczypospolitej", V.LD.L 2000
Czy w dobie MP3, DVD, cyfrowo zapisanej muzyki na CD może być coś fascynującego w konstrukcyjnie niedoskonałych radiowych odbiornikach detektorowych i lampowych? Czy
książka wybitna, polecamy!
książka o dużych walorach praktycznych, polecamy*
może się przydać
daleka od do sko naiości
nie warto kupować
tracąca cenną energię szklana bańka może być bardziej pociągająca od układu scalonego, w którym na powierzchni lcrn2 mieści się lrnln bardzo szybkich tranzystorów? jak dowiedli autorzy książki - może!
Trzech zafascynowanych niegdysiejszą techniką radiową hobbystów zebrało materiały dowodzące tego, że czasy odbiorników lampowych, ogromnych kondensatorów strojeniowych, obudów wykonanych z prawdziwego drewna, głośników zniekształcających dźwięk i magicznych ,,oczu" są przesycone romantyzmem pionierstwa, o który niezwykle trudno w naszych czasach. Prezentowana książka jest poważnym źródłem historycznej wiedzy na temat publikacji związanych z radiem, ówczesnych producentów odbiorników "radjowych", zawiera także szereg porad dla serwisantów muzealnych okazów radioodbiorników (w tym szereg schematów elektrycznych).
Książka jest staranne wydana na kredowym papierze z dużą liczbą kolorowych zdjęć.
86
Elektronika Praktyczna 9/2001
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Dział "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie byt dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w tym dziale wynosi 250,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.
Cyfrowy regulator ciśnienia, część 1
Pizedstawiamy projekt
niezwykły jak na czasy,
w których żyjemy; jego
autor proponuje układ bez
miikrokonirolera' Mimo tego,
osiągnięty efekt jest
fantastyczny, o czym
Czytelnicy mogą się
przekonać.
Projekt
090
Przedstawiamy opis uniw9rsaln9go regulato-ra cyfrow9go o dwóch niezależnych wyjściach przekaźniko-wych. Sygnałem W9]ściowym (mierzonym) jest prąd lub na-pięci9, co pozwala przy zastosowaniu odpowi9dni9go prze-twornika śledzić dowolną wielkość fizyczną (ciśnienie, ternpe-raturę, poziom ci9czy itp.).
Do zalet prz9dstawion9go układu nal9Śy zaliczyć:
- prostą budowę,
- tylko J9d9n pot9ncjom9tr do kalibracji,
- możliwość współpracy z dowolnym przetworni-ki9m pomiarowym, takŻ9 o duŻ9J ni9liniowości,
- łatwe ustawiani9 wartości za-dan9J (nastawniki kodowe).
W artykul9 zostani9 opi-san9 wykorzystani9 regulato-ra jako st9rownika ciśnienia w układzi9 zamkniętym cen-traln9go ogrz9wania.
Systemy CO.
Układ "zamknięty" CO. tym różni się od układu otwar-tego, że ni9 posiada bezpośred-ni9go "połącz9nia" z ciśni9ni9m atmosf9rycznym. Uproszczon9 sch9maty obu układów przed-stawiono na iys. 1. Układ otwarty (rys. la) jest sz9roko sto-
sowany, zwłaszcza w małych syst9mach CO. WystępuJ9 w nim naczyni9 wzbiorcz9 NW urniesz-czon9 w najwyższym punkci9 instalacji. Jest to zbiornik, otwarty, który ma b9zpośr9dni9 połącze-ni9 z ciśni9ni9m atmosferycznym. Woda podgrz9wana w kotle krąży w instalacji, a jej ruch wymuszany jest pompą obiego-wą PO lub grawitacyjni9. W naczyniu wzbiorczym znaj duj 9 się czujnik poziomu CP, który czuwa nad tym, aby w instalacji za-wsz9 była woda. Jeżeli poziom w naczyniu obniży się z powodu odparowania lub ni9szcz9lności, to czujnik CP poprz9z układ sterujący US załączy pompę uzu-p9łniającą PU, która uzup9łni brakująca ilość wody. Rola naczynia wzbiorcz9go ni9 ogranicza się tylko do "pilnowania" właściw9go poziomu wody w instalacji. Drugą bardzo ważną funkcją naczynia, o której się często zapomina, jest kompensacja wzrostu objętości wody na skutek podgrzewania (wzrost objętości powoduje podniesienie się poziomu wody w naczyniu NW). Jak wynika z powyższego opisu, układ otwarty jest sto-
sunkowo prosty i w miarę bezpieczny (stałe ciśnienie w instalacji). Niestety, nie jest on pozbawiony wad, do których należy zaliczyć: - zwiększone ubytki wody
(parowanie),
- konieczność umieszczenia naczynia wzbiorczego z dala od kotła w najwyższym punkcie instalacji.
Dlatego obecnie otwarte układy stosowane są jedynie w małych systemach grzewczych.
Układ zamknięty CO. (rys. lb) nie ma bezpośredniego "połączenia" z atmosferą, a parametrem określającym ilość wody w instalacji jest ciśnienie. Rolę naczynia wzbiorczego przejęło naczynie przeponowe NP (zbiornik przedzielony elastyczną przeponą - u góry wypełniony sprężonym powietrzem, z dołu połączony z instalacją). Przetwornik ciśnienia PC umieszczony w tzw. rurce modelowej mierzy ciśnienie hydrostatyczne i jeżeli jest ono za niskie, to układ sterujący US włącza pompę uzupełniającą PU. Wzrost objętości wody na skutek podgrzewania jest kompensowany przez odkształcenie się membrany w naczyniu przeponowym i większym sprężeniem powietrza nad membraną. Wiąże się to jednak z pewnym wzrostem ciśnienia w instalacji. Naczynie przeponowe musi więc być dobrane do konkretnej instalacji. Generalnie można powiedzieć, że im większa sieć CO. (większa ilość wody), tym naczynie musi być większe. Stwarza to nowe problemy, jakimi są m.in. konieczność zapewnienia odpowiedniego miejsca w kotłowni i znaczny
Elektronika Praktyczna 9/2001
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
zwu
ZBIORNIK
WODY UZDATNIONEJ
PU
POMPA UZUPEŁNIAJĄCA
PU
POMPA UZUPEŁNIAJĄCA
Rys. 1.
b) UKŁAD ZAMKNIĘTYCO,
wzrost kosztów inwestycji. Należy tutaj powiedzieć, że urządzenia do kompensacji wzrostu objętości na skutek podgrzewania są niezbędnymi elementami każdej instalacji CO. Gdyby ich nie było, to wzrost objętości wody spowodowałby wzrost ciśnienia i w konsekwencji rozerwanie najsłabszych miejsc instalacji.
Jeszcze innym sposobem zmniejszenia ciśnienia w instalacji CO. jest kontrolowane upuszczanie wody. Wykorzystuje się w tym celu zbiornik wody uzdatnionej ZWU. Na rys. 2 przedstawiono uproszczony schemat takiej instalacji. Różnica między instalacją pokazaną na rys. lb a tą z rys. 2 polega na tym, że naczynie przeponowe zostało zastąpione przez zawór elektromagnetyczny ZE odprowadzający nadmiar wody z powrotem do zbiornika wody uzdatnionej ZWU. Przed zaworem została umieszczona kryza K o tak dobranej średnicy, aby upust wody odbywał się łagodnie bez dużych spadków ciśnienia. Należy jeszcze wspomnieć o tym, że każda instalacja posiada zawór bezpieczeństwa, który powinien być tak ustawiony, aby w razie awarii układu kompensacji nastąpił upust wody do kanalizacji. Urządzenie sterujące, oprócz pompy uzupełniającej, musi dodatkowo sterować także zaworem elektromagnetycznym.
Dawniej do regulacji ciśnienia wykorzystywano manometry kontaktowe, które za pomocą układów przekaźnikowych sterowały odpowiednimi urządzeniami. Obecnie są one zastępowane przez piezo-rezystancyjne przetworniki ciśnienia współpracujące ze specjalnymi sterownikami. I taki właśnie sterownik zostanie opisany w tym artykule.
Przetworniki ciśnienia pracują w konfiguracji pętli prądowej 4..20mA, przy zasilaniu 12..35VDC. Do podłączenia wymagane są tylko dwa przewody, które pełnią zarówno rolę linii zasilającej, jak i sygnałowej. Na rys. 3 przedstawiono schemat włączenia takiego przetwornika, który można wykorzystać jako zdalny manometr. Jeżeli ciśnienie mierzone przez przetwornik PC będzie równe ciśnieniu atmosferycznemu, to prąd I płynący w obwodzie będzie równy 4mA. Gdy ciśnienie wzrośnie do wartości maksymalnej dla danego przetwornika, to prąd osiągnie wartość 2 Om A. Rezystorem R oznaczono rezystancję całkowitą linii, czyli przewodów i miliamperomierza. Napięcie zasilające Uz musi spełniać następujący warunek:
Uz-R*Imax>12V
W instalacji CO przetwornik umieszcza się w specjalnym miejscu w tzw. rurce modelowej. Jest to rurka o małym
ZE
ZAWÓR ELEKTROMAGN.
ZWU ZBIORNIK
WODY -, UZDATNIONEJ
PU
POMPA UZUPEŁNIAJĄCA
UKŁAD ZAMKNIĘTY CENTRALNEGO OGRZEWANIA BEZ NACZYNIA PRZEPONOWEGO
Rys. 2.
przekroju z dwoma zaworami regulacyjnymi, którą łączy się z ssaniem i tłoczeniem pompy obiegowej PO. Przetwornik znajduje się między zaworami, które należy tak ustawić, aby ciśnienie wskazywane było takie samo zarówno w czasie pracy, jak i postoju pompy PO.
Założenia konstrukcyjne sterownika
Podstawowym założeniem przyjętym podczas projektowania sterownika jest, aby realizował on charakterystykę pokazaną na rys. 4. PP i PZ są wartościami środkowymi ciśnienia odpowiednio dla pompy uzupełniającej PU i zaworu elektromagnetycznego ZE, przy których te urządzenia powinny pracować. Załączenie pompy PU nastąpi, gdy ciśnienie obniży się do wartości PP-HP, a wyłączenie, gdy wzrośnie do PP+HP. Odpowiednio dla zaworu:
- załączenie przy PZ + HZ
- wyłączenie przy PZ - HZ
Punkty pracy PP i PZ będą ustawiane za pomocą nastawników dekadowych, a wartości histerezy HP i HZ za pomocą przełączników typu DIP-Switch. Chwilowa wartość ciśnienia będzie wyświetlana na wyświetlaczu cyfrowym LED, a rolę wyjściowego elementu wykonawczego spełnią dwa przekaźniki sterujące pracą pomp PU i zaworu ZE.
Opis układu
Jednym ze sposobów realizacji sterownika jest wykorzystanie układu ICL7107 - rozwiązania takie były wielokrotnie opisywane w literaturze. Również niektórzy producenci mają w swojej ofercie takie właśnie regulatory. Nastawy punktów pracy i histerezy wykonuje się wtedy za pomocą potencjometrów. Innym sposobem rozwiązania tego problemu jest wykorzystanie sterow-
nika mikroprocesorowego. W opisanym poniżej układzie zastosowano rozwiązanie pośrednie między ICL7107 a mikroprocesorem. Regulacja odbywa się cyfrowo i nie wymaga znajomości programowania mikroprocesorów. Schemat blokowy sterownika przedstawiono na rys. 5.
Sygnał prądowy z przetwornika PC zostaje zamieniony w przetworniku A/C do postaci cyfrowej (8 bitów), która jest częścią wartości adresu pamięci wyświetlacza PW (EP-ROM). W pamięci wyświetlacza PW, w pojedynczym bajcie, zapisana jest wartość cyfry (kod BCD) oraz jej położenie. Do dwóch pierwszych wejść adresowych pamięci PW (A0..A1) doprowadzony jest sygnał z licznika 2-bitowego, a do ośmiu następnych (A2..A9) bajt reprezentujący ciśnienie z przetwornika A/C Sygnał z wyjścia danych z pamięci PW - po zdekodowaniu - steruje wyświetlaczem.
Pamięć regulatora PR spełnia rolę kodera, zamieniając doprowadzone do wejść adresowych wartości z nastawników kodowych i przełączników histerezy na odpowiadającą im liczbę 8-bitową pojawiającą się na wyjściu danych. Jest ona porównywana w komparatorze cyfrowym KC z liczbą otrzymaną z przetwornika A/C W zależności od wyniku porównania wysterowywane są odpowiednio przekaźniki obwodów wyjściowych WP i WZ. Nastawniki kodowe NP i NZ, jak i przełączniki histerezy HP i HZ połączone są z pamięcią
Rys. 3.
90
Elektronika Praktyczna 9/2001
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
STAN PRZEKAŹNIKÓW
ZAŁ
WYŁ
k -Hp +Hp i -Hp +Hp ^ w^ w i
i 1 k j ' f ' i r i '
Pp Pz CIŚNIENIE
Rys. 4.
Pp - punkt pracy pompy Pz - punkt pracy zaworu Hp - histereza pompy Hz - histereza zaworu
PR za pomocą buforów. Bufory załączane są naprzemiennie, co umożliwia porównywanie w komparatorze KC zarówno wartości nastawionych dla pompy (NP, HP), jak i dla zaworu (NZ, HZ). Do pamięci PR doprowadzona jest także informacja o stanie przekaźników wyjściowych, która jest potrzebna do wybrania odpowiedniego znaku histerezy (+ lub -). W układzie regulatora bardzo istotną rolę odgrywa zegar sterujący ZS, który wytwarza dwa sygnały CLK i /CLK niezbędne do naprzemiennego porównywania wartości zadanej z rzeczywistą dla pompy i zaworu. Sygnał MOD2 (2-bitowy) jest używany do multiplekserowej obsługi wyświetlacza, a sygnał /WR steruje pracą przetwornika A/C. Zasilacz dostarcza następujące napięcia: +12V (przekaźniki), +5V (przetwornik A/C) i +5V (pozostałe układy regulatora). Schemat elektryczny sterownika przedstawiono na rys. 6. Funkcje poszczególnych bloków są następujące:
Wskaźnik ciśnienia Prąd płynący w obwodzie pomiarowym przetwornika ciśnienia wywołuje spadek napięcia na rezystorze R2. Napięcie to jest następnie zamieniane w przetworniku A/C (USl) do postaci cyfrowej (8 bitów) dostępnej na wyjściu równoległym DB0..DB7. Do zasilania przetwornika A/C wykorzystano osobny stabilizator +5V (ST2). Napięcie odniesienia uzyskuje się ze środkowego wyprowadzenia potencjometru wieloobrotowego RHl i jest to jedyny potencjometr w sterowniku. Elementy Rl i Cl określają częstotliwość wewnętrznego zegara przetwornika. Ponie-
waż wyprowadzenie 2 (/RD) jest połączone z masą, to przetwornik wykonuje ciągle przetwarzanie prądu pomiarowego. Wpisywanie nowej wartości na wyjście przetwornika dokonywane jest z częstotliwością wyznaczoną przez zegar sterujący ZS (Ql2). Wyjście cyfrowe przetwornika A/C połączone jest bezpośrednio z wejściami adresowymi A2..A9 pamięci wyświetlacza PW. Do dwóch mniej znaczących wejść A0..A1 doprowadzony jest z kolei sygnał MOD2 uzyskiwany przez zegar sterujący ZS (Q5, Q6). Sygnał licznikowy na wejściach A0..A1 wywołuje zmiany (przemiata-nie) czterech bajtów na wyjściach danych pamięci PW (US2), których adresy A2..A9 określane są przez wartość ciśnienia otrzymaną z przetwornika A/C. W pamięci PW zapisana jest informacja o cyfrach (ich kody), które mają być wyświetlone na wyświetlaczu. Bajty w pamięci podzielone są na część znakową (D4..D7), która określa w kodzie BCD znak do wyświetlenia, i pozycyjną (D0..D3) określającą jego miejsce na wyświetlaczu.
Na przykład, zapis w pamięci PW przedstawiony w tab. 1 spowoduje wyświetlenie liczby 215, jeżeli ciśnienie zamienione do postaci cyfrową będzie miało wartość 2F.
Część znakowa sygnału wyjściowego danych (D4..D7) jest podawana bezpośrednio na dekoder kodu BCD na kod wyświetlacza siedmio segmentowego typu 74LS247 (US12). Część pozycyjna (D0..D3) powoduje, za pomocą inwertera 74LS06 (US13) i tranzystorów T5, T6, T8, podawanie napięcia na odpowiednie anody wyświetlacza LED.
Tab. 1
Adres Dane binarne Znak Pozycja Dane heks. Znak Pozycja Znaczenie
2F0 0101 0001 5 1 Cyfra 5 na pozycji pierwszej
2F1 0001 0010 1 2 Cyfra 1 na pozycji drugiej
2F2 0010 0100 2 4 Cyfra 2 na pozycji trzeciej
2F3 0000 0000 0 0
Taki sposób sterowania wyświetlaczem umożliwia współpracę z przetwornikiem pomiarowym o dowolnej charakterystyce (nieliniowość itp.), a także wyświetlenie oprócz cyfr znaków dostępnych w dekoderze 74LS247 dla wartości większych od 9.
Wyświetlanie multiplekserowe (cyfry wyświetlane są po kolei - O,25T świecenia, O,75T przerwy) wymaga stosunkowo dużego prądu wyjściowego dekodera US12, aby prąd średni segmentu był odpowiedni dla użytych wyświetlaczy (w tym wypadku jest to lOmA). Dlatego bardzo ważny jest dobór rezystorów szeregowych wyświetlacza R16..R22 tak, aby nie została przekroczona wartość dopuszczalnego prądu wyjściowego dekodera (40mA), a zarazem jasność świecenia wyświetlacza była odpowiednia.
Zegar sterujący
Sercem sterownika jest zegar sterujący, wykonany w oparciu o 14-bitowy licznik CD4060 (US6). Częstotliwość wewnętrznego generatora wyznaczają elementy C2, R3, R4. Wykorzystuje się następujące stopnie podziału częstotliwości generatora:
- Ql2 - do sterowania funkcją zapisu (/WR) przetwornika A/C,
- Q5, Q6 - sygnał adresowy (MOD2) do multiplekserowego sterowania wyświetlacza,
ZP
ZASILACZ PRZETWÓR.
A/C
PC
PRZETWORNIK CIŚNIENIA
NP
NASTAWNIK POM>V
BP
BUFOR POMPY
HP
HISTEREZA POMPY
BHP
BUFOR
HISIEREZY
POMPY
+/-HP
NZ
NASTAWNIK ZAWORU
CLK
i
BZ
BUFOR ZAWORU
HZ
HISTEREZA ZAWORU
BHZ
BUFOR HISTEREZY ZAWORU
+/-HP
T CLK
- Q8 - sygnał zegarowy CLK wymuszający naprzemienne włączanie buforów elementów nastawczych. Sygnał zegarowy /CLK
uzyskuje się wykorzystując
bramkę US9/B pracującą jako
inwerter.
Regulator
Zadaniem regulatora jest odpowiednie występowanie przekaźników wyjściowych, w zależności od wartości ciśnienia oraz nastaw na nastawnikach dekadowych i przełącznikach histerezy. W każdym z kanałów regulacji zastosowano dwa segmenty nastawników z wyjściami w kodzie BCD (NP/ j, NP/d - dla pompy, NZ/j, NZ/ d - dla zaworu) oraz jeden przełącznik DIP SWITCH (HP - dla pompy, HZ - dla zaworu).
Stanem aktywnym na wyjściach nastawników jest logiczne ,,0" (stosowany jest zapis w kodzie uzupełnieniowym do 1). Oznacza to, że cyfra O reprezentowana jest jako 1111, cyfra 1 jako 1110, itd. Wyjścia nastawników połączone są z wejściami zatrzasków trój stanowych 74LS373 (US4, US5) pełniących rolę buforów, których sygnały wyjściowe doprowadzono do wejść adresowych A0..A7 pamięci regulatora PR (US3). Do wyprowadzenia OC sterującego pracą bufora US4 (nastawniki pompy), doprowadzony został sygnał zegarowy CLK, a do wyprowadze-
PW PAMIĘĆ
WYŚWIETL.
wc
WYŚWIETL.
PR PAMIĘĆ
REGULATORA
KC
KOMPARATOR
WP wyjście
POMPY
+/-HP +/-HZ
WZ
wyjście zaworu
TOł
+5Vf +
t I '
12V
CLK MOD2
Z ZASILACZ ZS ZEGAR STERUJĄCY
Rys. 5.
Elektronika Praktyczna 9/2001
91
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
PRZETWORNIK
CIŚNIENIA
US6 4060
wwt
US15
74LS03
US4 74ŁS373
iZJd 1
C U 2 1
4 1
8
3x8A52-11QWA
U814 74ŁS03
US10 NE555
ST2
7BLS0G
OLTT IN
GND
"TC1
47
C10 47*
Vco1 +5V
T
sn
7806
OLfT IN
GND
J05 "Tcia ~fc14 ~1* Hci2
^1f 4,7ff 0.1M 0,1^ 1DOc,
Ml RB1G2
Elektronika Praktyczna 9/2001
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Tab. 2.
Wyjście
US9/C US9/A
Ciśnienie < nast. pompy CLK
Ciśnienie > nast. pompy 1
Ciśnienie < nast. zaworu 1
Ciśnienie > nast. zaworu CLK
nia OC bufora US5 (nastawniki zaworu) /CLK. Ponieważ układy 74LS373 przenoszą wartość z wejścia na wyjście tylko wtedy, gdy OC=0 (dla OC=1 ich wyjścia są w stanie wysokiej impedancji), to powoduje, że w takt sygnału CLK na wejście adresowe pamięci PR podawane są na przemian wartości z nastawników pompy i zaworu. Podobnie realizowane jest naprzemienne podawanie na wejścia adresowe A8..A11 pamięci PR nastaw z przełączników histerezy. Tym razem rolę buforów pełnią bramki NAND OC - 74LS03 (US15 -dla pompy, US14 - dla zaworu). Wyjścia odpowiadających sobie bramek połączone są do wspólnego rezystora i dołączone do właściwych im wejść adresowych pamięci PR. Na jedno z wejść każdej bramki podawany jest sygnał, drugie natomiast jest wykorzystywane jako sterujące (otwiera bramkę). Wejścia sterujące bramek tworzących jeden bufor połączone są razem. Podanie logicznej ,,jedynki" na takie wejście powoduje otworzenie wszystkich bramek danego bufora. Termin ,,bramka otwarta" oznacza tutaj to, że stan na wejściu sygnałowym ma wpływ na stan wyjścia bramki, natomiast bramka zamknięta ma na wyjściu zawsze ,,jedynkę" bez względu na stan wejścia sygnałowego.
Ponieważ sygnałem otwierającym bufor nastawników jest logiczne ,,0", natomiast bufor przełączników histerezy otwierany jest logiczną ,,1", dlatego aby w tym samym czasie do wejść adresowych pamięci PR dotarła informacja z jednego źródła (pompa lub zawór), to bufory nastawników i przełącznika histerezy jednego kanału muszą być sterowane przeciwnym sygnałem zegarowym (CLK i /CLK).
Dla potrzeb przełącznika histerezy wykorzystuje się trzy bramki jednego bufora, czwarta natomiast, do której doprowadzony jest sygnał o stanie przekaźnika wyjścio-
wego, wykorzystywana jest do ustawiania znaku histerezy (+ lub -). Sygnałem aktywnym przełączników histerezy jest styk rozwarty (logiczna ,,1").
Pamięć regulatora PR spełnia rolę kodera, zamieniając doprowadzone do wejść adresowych wartości z nastawników, przełączników histerezy i stanu przekaźnika (12 bitów) na odpowiadającą im 8-bitową liczbę binarną na wyjściu danych. Jest ona porównywana w komparatorze cyfrowym US7 i US8 (2x74LS85) z wartością otrzymaną z przetwornika A/C, przy czym cyfrze A odpowiada sygnał wyjściowy przetwornika A/C, a cyfrze B sygnał wyjściowy pamięci PR. W zależności od wyniku porównania, na wyprowadzeniu 7 układu US8 otrzymujemy logiczną "1" (AW celu analizy pracy układu rozważmy dwa przypadki:
1. Jeżeli wartość ciśnienia jest mniejsza od ustawionej na nastawnikach pompy, to w wyniku ich porównania na wyjściu A0 częstotliwości zegara CLK.
2. Jeżeli wartość ciśnienia jest większa od ustawionej na nastawnikach pompy, to w wyniku ich porównania na wyjściu A > B (wyprowadzenie 7) komparatora US8 pojawi się logiczne ,,0", które zostanie podane na wejście US9/C (nóżka 10) i wymusi ustawienie logicznej ,,1" na wyjściu bramki dla /CLK = 1. Gdy natomiast /CLK zmieni swój stan na 0, to wymusi on
1 na wyjściu bramki. Tak
więc, w tym przypadku na wyjściu bramki US9/C będzie zawsze ustawiona 1.
Analogicznie działa układ wykrywający dla zaworu. Tym razem jednak, z uwagi na odwrotne działanie (praca gdy ciśnienie jest większe od nastaw), sygnał wyjściowy z komparatora (AW ten sposób, za pomocą trzech bramek, udało się wydzielić z wyjścia komparatora cyfrowego US8 informację
0 zależności między ciśnieniem a nastawami dla pompy
1 zaworu. Przedstawiono to w tab. 2 (gdzie CLK oznacza przebieg zegarowy).
Działanie układów wyjściowych omówione zostanie na przykładzie kanału sterującego pracą pompy.
Gdy na wyj ściu bramki US9/C, połączonej z bazą tranzystora npn T4 występuje poziom wysoki, to tranzystor ten przewodzi i zwiera przez rezystor R13 kondensator Cli do masy. Potencjał masy na wejściach THR i TR układu USll (NE555) wymusza na wyjściu DIS tego układu stan przerwy, a to z kolei wyłącza tranzystor T2 i przekaźnik P2.
W momencie, gdy na wyjściu bramki US9/C pojawi się sygnał zegarowy, tranzystor T4 będzie w takt tego sygnału otwierany i zatykany. W stanie zatkania tranzystora kondensator Cli jest ładowany przez rezystor R14 i diodę D4, a w stanie otwarcia tranzystora jest rozładowywany przez rezystor R13. Ponieważ R13>R14, to ilość ładunku dopływającego do kondensatora jest większa niż ilość ładunku odpływającego, a tym samym napięcie na kondensatorze Cli zaczyna wzrastać. Gdy osiągnie ono wartość 2/3Ucc, to na wyjściu DIS układu USll pojawia się potencjał masy, który załącza tranzystor T2, a tym samym i przekaźnik P2.
Opisany powyżej układ zapewnia zwłokę czasową przy załączaniu i wyłączaniu przekaźnika P2, co uodparnia sterownik na impulsowe zmiany
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R3, R7, R14: 10kQ
R2: Ó8Q
R4: 100 kQ
R5, R6, R8, R10..R12: 4,7kQ
R9, R13: 39kQ
R16..R22: Ó2OQ
R23..R30: 4,7kQ
R31, R32: 470Q
RH1: 5kQ
Kondensatory
Cl: 4,7nF
C2: lOnF
C3..C8, C14: 0,l^F
C9, Cli: 47^F/16V
C10: 470^F/25V
C12: 1000^F/25V
Cl3: 4,7^F/25V
Półprzewodniki
Dl, D2: 1N4148
D3: LED zielona
D4: LED czerwona
Ml: mostek 1 A
ST1: 7805
ST2: 78L05
Tl, T2, T5, T6, T8: BC327
T3, T4: BC337
US1: ADCO804
US2*: 2716
US3: 2764
US4, US5: 74LS373
US6: 4060
US7, US8: 74LS85
US9, US14, US15: 74LS03
US10, USll: NE555
US12: 74LS247
US13: 74LS06
W1..W3: SA52-11GWA
Różne
DIP SWITCH 4poz.: 2szt.
Nastawnik BCD: 4szt.
Pl, P2: przekaźnik, cewka
12V DC
TRI: TS6/24
ciśnień. Obwód wyjściowy zaworu wykonany jest identycznie jak obwód wyjściowy pompy, przy czym do jego sterowania wykorzystuje się wyjście bramki US9/A. Styk zwiemy przekaźnika P2 służy do załączania pompy, a styk zwiemy przekaźnika Pl do załączania zaworu.
Zasilacz
Zasilacz dostarcza następujące napięcia: Uccl = + 5 V (LM7805) zasilanie obwodów cyfrowych, Ucc2 = + 5 V (LM78L05) zasilanie przetwornika A/C, Un = + 12 V niestabilizowane do zasilania wyświetlacza i przekaźników Mariusz Dulewicz dulewicz@poczta.wp.pl
Elektronika Praktyczna 9/2001
93
MA Pn. KATALOGI FIRM: ORAZGRIFO, ----------------------------------- , ORCAD 9.1, OPROGRAMOWANIE
WA UU. PICDEM.net, KOMPILATORYC FIRMYTASKING, NOWE PROGRAMYDLA UKŁADOWCPLD FIRMYATMEL...
g Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów
10/2001 październik 15 zł 50 gr (wtym7%vAT)
' &r
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Cyfrowy regulator ciśnienia, część 2
W tym artykule
kończymy opis cyfrowego
regulatora ciśnienia,
o niebanalnej konstrukcji
z czym zapewne zgodzą
się uważni Czytelnicy EP.
Przedstawiamy opis
szczegółów związanych
z uiuch om ien iem
i kalibracją regulatora.
Programowanie pamięci wyświetlacza PW
Programowanie pamięci rozpoczynamy od pamięci wyświetlacza PW, w której należy zapisać charakterystykę przetwornika ciśnienia.
W naszym przykładzie będzie to przetwornik o zakresie pomiarowy m 0.. 1 MPa z wyjściem prądowym 4..20mA. Oznacza to, iż przy ciśnieniu atmosferycznym prąd wyjściowy przetwornika będzie wynosił 4rnA (Io), a przy ciśnieniu lMPa (10 at-
Projekt
090
mosfer) 20mA
fIMAX). Ponieważ zastosowano 8-bitowy przetwornik A/C, maksymalnie można uzyskać 25 6-s to pniową rozdzielczość wartości ciśnienia. Jeżeli założymy rozdzielczość wskazań równą 0,005MPa (5kPa), to "zużyjemy" wówczas Nw stopni rozdzielczości przetwornika A/C: Nw = lMPa/ 0,005Pa=200.
Następnie obliczmy wartość prądu przypadającą na jednostkę rozdzielczości przetwornika, zgodnie ze wzorem:
Tab. 3.
Wyjście cyfrowe przetwornika A/C (dziesiętnie) Wskazania wyświetlacza Znaczenie Uwagi
0-40 JC Awana-prądw pętli pomiarowe] rnnieiszy niz3,2rnA N astępuje zablokowanie pompy PIJ
41 -49 CD 9-1 Wartość u|ernne| odchyłki od zera Do kalibracji przetwornika
50-249 0-995 Wskazaniaciśmenia (co5kPa)
250-255 CCC Przekroczenie zakresu pomiarowego
Elektronika Praktyczna 10/2001
101
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Tab. 4.
Adresy Wyjście danych pamięci PW
pamięci Binarnie Heksadecymalnie
Część znakowa Część pozycyjna
A1 AO D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 DO
0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 A9
0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 BA
1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 08
1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 08
ii a
BBB
1 2 6 7
Następnie obliczmy liczbę stopni No rozdzielczości przetwornika A/C przypadających na niezwią-zany z samym pomiarem prąd zerowy przetwornika ciśnienia (I0=4mA): N0=I0/ IIRP=5O oraz sprawdzimy czy 8-bitowy przetwornik zapewni nam założoną rozdzielczość: Nw + N0=25 0<25 6. Okazało się więc, że zmieściliśmy się w rozdzielczości 8-bitowego przetwornika A/ C, a nawet mamy mały zapas. Mapa pamięci wyświetlacza PW (US2) została przedstawiona w Tabeli PW. Skrótowy opis mapy przedstawia tab. 3.
Zbyt mała wartość prądu w pętli pomiarowej (poniżej 3,2mA) jest uznawana za sytuację awaryjną - rozerwanie linii. Na wyświetlaczu pojawia się odpowiedni symbol, a pompa uzupełniająca PU jest utrzymywana w stanie wyłączenia. Do blokowania pompy wykorzystuje się wyjście D3 pamięci PW (US2), które za pomocą negatora OC (US13/C) zwiera kondensator Cli do masy. W tym też celu bajty wyświetlające symbol przerwy mają budowę przedstawioną w tab. 4.
Jak można zauważyć, pamięć wyświetlacza podzielono na czterobajtowe grupy, w których każdy bajt odpowiada za jedną z cyfr wyświetlacza. I tak zapis:
- *1 - dotyczy najmniej znaczącej cyfry,
- *2 - dotyczy cyfry środkowej,
- *4 - dotyczy najbardziej znaczącej cyfry,
- *8 - steruje awaryjnym wyłączeniem pompy PU, gdzie * oznacza znak do wyświetlenia.
Pamięć regulatora PR
Zadaniem pamięci regulatora jest wytworzenie na wyjściu danych 8-bitowej liczby z zakodowaną informacją
0 nastawach i wartości histe-rezy, które zostały doprowadzone do jej wejść adresowych (12 bitów).
Mapa pamięci PR jest tworzona na podstawie charakterystyki przetwornika A/C. Sposób jej tworzenia zostanie pokazany na przykładzie. Dla przejrzystości wszystkie wartości w tab. 5 są podane w postaci dziesiętnej.
Ponieważ do ustawienia punktów pracy zaworu
1 pompy zastosowano nastawniki złożone z dwóch segmentów, to nastawy można wykonywać z rozdzielczością do 0,0lMPa (lOkPa). Ustawiając na nastawniku dla pompy punkt pracy równy 2OkPa i histere-zę His=0, musimy zgodnie z tabelą wygenerować na wyjściu pamięci PR liczbę 5 4, gdyż taka jest wartość otrzymana z przetwornika A/ C dla tego ciśnienia. Jeżeli zmienimy histerezę na His=5kPa, to na wyjściu pamięci PR otrzymamy liczbę 5 5 dla histerezy dodatniej i liczbę 53 dla ujemnej. Z kolei ustawiając His=10kPa otrzymamy liczby 56 i 52. Znak histerezy ustalany jest w zależności od stanu, w jakim znajduje się przekaźnik wyjściowy. Gdy jest on wyłączony, to dla pompy musi być to histereza ujemna, gdyż załączenie jej następuje kiedy ciśnienie równe jest wartości nastawionej na na-
220V 50HZ
Rys. 7.
stawniku minus wartość histerezy (dla zaworu jest odwrotnie). Do sterowania znakiem histerezy wykorzystuje się wyjścia Q układów USlO i USll.
Minimalna histereza dla His=0 wynosi +5kPa, dlatego ustawiając np. wartość histerezy His=15kPa należy się liczyć z tym, że będzie ona w rzeczywistości wynosiła od -15kPa do +2OkPa.
Montaż i kalibracja
Regulator najlepiej zamontować w obudowie panelowej. Niestety, na rynku bardzo trudno dostać takie obudowy w rozsądnej cenie. Dlatego też płytka regulatora została dopasowana do obudowy po starym mierniku analogowym. Na płycie czołowej regulatora znajduje się wyświetlacz cyfrowy i elementy nastawcze. Kalibrację wykonuje się w układzie przedstawionym na rys. 7.
Procedura kalibracji powinna przebiegać następująco:
Za pomocą rezystora RK należy ustawić wartość prądu równą 4 mA.
Potencjometrem RHl (wewnątrz regulatora) należy ustawić wartość O na wyświetlaczu cyfrowym.
Zwiększamy prąd do wartości 19,2mA i tak kręcimy potencjometrem RHl, aby na wyświetlaczu uzyskać wskazanie ,,995".
Powtórnie ustawiamy wartość prądu na 4 mA, co powinno spowodować wyświetlenie ,,0".
Jeżeli tak się stało, to kalibracja jest skończona. Gdyby nie udało się uzyskać dla jednego ustawienia potencjometru RHl powyższych wskazań na wyświetlaczu, to winę za to może ponosić nieliniowość przetwornika A/C. W takim przypadku należy zdjąć charakterystykę przetwornika doświadczalnie i odpowiednio do niej zmodyfikować zawartości pamięci PW i PR.
Wykorzystując układ do kalibracji należy sprawdzić działanie regulatora dla różnych nastaw i wartości histerezy.
Uwagi końcowe
W regulatorze można wykorzystać dowolne pamięci z wyjściem równoległym, przy czym pamięć wyświetlacza PW (US2) musi posiadać minimum 10 wejść adresowych (np. 2716, 28C16), a pamięć regulatora PR (US3) 12 wejść (2764).
Przedstawione rozwiązanie sterownika ciśnienia jest sprawdzone podczas wieloletniej bezawaryjnej pracy w różnych miejscach, takich jak węzły cieplne, stacje wodociągowe i instalacje sprężonego powietrza. Mariusz Dulewicz, dulewicz@poczta.wp.pl
Tab. 5.
Ciśnienie A/C Wyjście x10kPa Nastawniki HisO Wyjście PR His-5kPa Wyjście PR His+5kPa Wyjście PR His-10kPa Wyjście PR His+10kPa Wyjście PR
0 50 00 00 00 00 00 00
5kPa 51
10kPa 52 01 52 51 53 50 54
15kPa 53
20kPa 54 02 54 53 55 52 56
25kPa 55
30kPa 56 03 56 55 57 54 58
35kPa 57
40kPa 58 04 58 57 59 56 60
102
Elektronika Praktyczna 10/2001
AUTOMATYKA
Wydawać by się mogło, źe RS232 jest przeżytkiem epoki
"tranzystorowych" komputerów, ale - jak dowodzi prezentowane
w artykule opracowanie firmy Moxa - w wielu dziedzinach
komunikacji nie ma konkurencji.
Interfejs szeregowy RS2 32 (Recom-mended Standard) został wprowadzony w 1962 roku prsez Electronic Industries Association (EIA) i pomimo upływu czasu jest wciąż bardzo popularny wśród producentów urządzeń przemysłowych i komercyjnych. Za pośrednictwem RS-a komunikują się m.in. sterowniki przemysłowe, aparatura kon troi no-po miar owa, modemy, kasy fiskalne, czytniki kodów kreskowych itd. Większość komputerów PC wyposażona jest tylko w 2 porty RS-232, co zatem zrobić, jeśli aplikacja wymaga podłączenia kilku lub kilkunastu urządzeń z interfejsem szeregowym? W takiej sytuacji sięga się zwykle po karty wieloportowe, nie zawsze jednak jest to rozwiązanie wystarczające, głównie z powodu niewielkiego zasięgu RS-232, Mośe to stanowić po-waśny problem w systemach automatyki przemysłowej, systemach rejestracji czasu pracy i kontroli dostępu, gdzie np. czytniki kart magnetycznych rozproszone są na kilkunastu piętrach budynku.
W takich sytuacjach warto rozważyć propozycję firmy Moxa, która opracowała specjalizowane moduły NPort Server, które są mostkiem pomiędzy
siecią Ethernet a por tami szeregowymi. Rod zi na u rządzeń NPort Ser-ve r ob ej mu j e urządzenia 1-, 2-, 4-, 8- i 16-por-towe, dlatego zależnie od potrzeb aplikacji każdy mośe dobrać odpowiedni model.
Najnowszym produktem Moxy z tej rodziny jest NPort Express, reklamowany pod hasłem Make your serial de-vices Internet ready, co oznacza, śe urządzenie umożliwia bezpośrednie włączenie do sieci Ethernet tradycyjnych urządzeń szeregowych, bez zmian w sposobie, w jaki komputer komunikuje się z nimi. Z punktu widzenia systemu operacyjnego, urządzenie z interfejsem szeregowym nadal podłączone jest do portu szeregowego komputera.
NPort Express pracuje pod kontrolą Windows NT/95/98/ME/2000, LinuK, Unix Ware, SCO Open Server i jest widziany przez system operacyjny jako fizyczny port COM. Urządzenie nie potrzebuje wolnych przerwań i adresów I/O - to nie błąd! Nie określono zakładki, nie powoduje zatem konfliktów sprzętowych. W odróżnieniu od kart wieloportowych pozwala na współdzielenie portu szeregowego,
dzięki temu urządzenie z interfejsem szeregowym mośe być współdzielone przez kilka komputerów w podobny sposób, w jaki współdzielone są drukarki w biurach.
Największą zaletą nowego serwera Moxy jest to, śe nie narzuca praktycznie sądnych ograniczeń co do maksymalnej odległości między komputerem a urządzeniem szeregowym, poniewaś mośna się z nim skomunikować rów-nieś przez sieć rozległą. Na złączu DB9 są dostępne wszystkie sygnały sterujące opisane w standardzie RS232 (DSR, CTS, RTS, DTR, DCDJ. Przepustowość portów mośna programować w zakresie od 50bps do 23Okbps, długość słowa mośe wynosić 7 lub 8 bitów, mośna teś wybrać jeden z trzech trybów kontroli parzystości.
Za pomocą bardzo przyjaznego me-
EttltlTHl
CMC
ŚjPS
Elektronika Praktyczna 10/2001
137
AUTOMATYKA
Video Server
Ethernet
Iniernet
Router
Rouler
NPorlExpress
Video Processor
CCD Ca mera
nu mośna wybrać jeden z trzech trybów pracy: Host Based, Pair-Connec-tion i Paw-Conneciion.
Host-Based wymaga zainstalowania sterownika (dołączonego do sprzętu} na każdym komputerze, który będzie korzystał z portu szeregowego NPorta. Sterownik ten symuluje w systemie operacyjnym fizyczne porty COM, dzięki czemu umożliwia przezroczystą komunikację z urządzeniami szeregowymi przez Ethernet. W takim trybie pracy jeden z komputerów mośe być administratorem, który przydziela prawa dostępu dla pozostałych komputerów.
Pair-Conneciion powala na połączenie dwóch NPortów w tandem, w celu zniwelowania limitu odległości jaki narzuca RS-232. Komputer podłączamy do portu szeregowego NPort Express, a do portu szeregowego drugiego serwera podłączamy urządzenie z interfejsem szeregowym. Następnie należy ustanowić połączenie pomiędzy dwoma NPortami poprzez Ethernet. Mośe to być zarówno sieć lokalna, jak i rozległa. W takim trybie pracy NPort Serwery stanowią przeźroczyste łącze szeregowe o praktycznie nieograniczonej długości, dzięki czemu mośna połączyć ze sobą 2 dowolne urządzenia szeregowe. Moduł DE-311, bo takie jest oznaczenie NPort Express, używa własnego oprogramowania do transmisji danych pomiędzy portami RS-232, dlatego nie jest potrzebny komputer PC. Jest to bardzo przydatne, gdy kontrolerem jest urządzenie inne niś komputer PC, np. palmtop. W trybie Pair-Conneciion jest możliwe połączenie większej liczby serwerów NPort Express, wtedy dane mogą być przesyłane jednocześnie do kilku urządzeń z interfejsem szeregowym.
Paw-Gonnedion jest to komunikacja między kartą sieciową a NPort Sen/erem, co oznacza, śe do portu szeregowego DE-311 mośna odwoływać się bezpośrednio przez sieć - ten tryb pracy działa z każdym systemem operacyjnym z VxWorks, AIX i HP Unix włącznie.
Ponieważ do portu szeregowego serwera NPort Express mośna ,,dostać się" przez sieć rozległą, urządzenie posiada 2 -stopniowe zabezpieczenie przed nieautoryzowanym użyciem por-
138
tu. W przypadku, gdy serwer podłączony jest do sieci Internet, zabezpieczenia takie są niezbędne. Przede wszystkim konfiguracja serwera chroniona jest hasłem, a połączyć się z NPortem mogą tylko komputery o numerze IP wcześniej zdefiniowanym.
Jeśli się weźmie pod uwagę wszystkie zalety serwera NPort Express, nasuwa się pytanie czy kartę wielopor-tową mośna zastąpić NPortem?
W praktyce NPort serwery są kartami wieloportowymi z tą róśnicą, śe zamiast do slotu ISA lub PCI podłączamy je do karty sieciowej, Dzięki temu jedynym ograniczeniem co do liczby portów szeregowych są mośliwości systemu operacyjnego, np. dla Windows NT do 256 portów COM.
Oczywistą zaletą takiego rozwiązania jest równieś to, śe urządzenia szeregowe mośna podłączyć bezpośrednio do sieci Ethernet, dzięki temu mośna zaoszczędzić snacsne środki na zakupie dodatkowego komputera PC, który byłby interfejsem pomiędzy urządzeniami szeregowymi a siecią Ethernet. NPort Server, oprócz niskiej ceny, ma tę przewagę nad komputerem z kartą wieloportową, śe jest urządzeniem bezobsługowym oraz daje mośliwość zcentralizowanej kontroli wielu rozproszonych urządzeń z interfejsem sze-
regowym.
Rozwaśmy np. sieć sklepów typu supermarket lub hipermarket. Przeciętny sklep wyposaśony jest w kilka lub kilkanaście punktów kasowych i taką samą liczbę czytników kodów kreskowych. Za pomocą odpowiedniej liczby NPort serwerów mośna podłączyć wszystkie kasy i czytniki kodów kreskowych do jednego centralnego komputera. W ten sposób mośna monitorować stopień aktywności zarówno pojedynczego punktu kasowego, jak i całej sieci sklepów rozproszonych po całym kraju. Informacje takie pozwalają na analizę zachowań rynkowych konsumentów, a w rezultacie na efektywne zarządzanie magazynem.
Za rozwiązaniem, które zaproponowała Moxa, przemawia równieś popularność, jaką cieszy się obecnie sieć Ethernet oraz jej korzystny współczynnik ceny do mośliwości, poniewaś ceny kart sieciowych, koncentratorów i routerów stale spadają, a urządzenia te są powszechnie dostępne. Rozwojowi sieci Ethernet sprzyja równieś nieustanny wyścig technologiczny i cenowy wśród potentatów rynku urządzeń sieciowych.
Wydaje się więc, śe NPort Express powstał w wyniku rosnących wymagań integratorów systemów automatyki przemysłowej oraz systemów rejestracji czasu pracy i kontroli dostępu. Dziesiątki milionów sensorów, sterowników PLC i innych urządzeń czekają na rozwiązanie, które umośliwiłoby podłączenie ich do sieci TCP/IP.
NPort Express jest urządzeniem, które idealnie się do tego nadaje, poniewaś oprócz duśej funkcjonalności wy-róśnia się bardzo stabilną pracą. W przypadku utraty połączenia z siecią automatycznie je nawiązuje, bez potrzeby ponownego uruchamiania komputera, który korzysta z portu szeregowego NPort serwera. NPort Express jest urządzeniem typu hoi-swap, co oznacza, śe w przypadku, gdyby trzeba było z pewnych wzglądów wymienić DE-311 na inny, mośna to zrobić całkowicie ..bezboleśnie", przenosząc ustawienia na inną jednostkę za pomocą specjalnego kreatora.
NPort Express spotkał się równieś z duśym zainteresowaniem producentów urządzeń z interfejsem szerego-
Elektronika Praktyczna 10/2001
AUTOMATYKA
wyrn, ponieważ coraz wiece] urządzeń posiada wbudowany interfejs Ethernet oraz możliwość zarządzania za pomocą przeglądarki WWW, Z myślą o takich klientach, Moxa wypuściła na rynek wersję OEM serwera 1 portu RS-232. NPort Express Module, bo taka jest jego nazwa kodowa, jest gotowym rozwiązaniem, które pozwala dotrzymać kroku konkurencji, Koszt przeprojektowania tradycyjnych urządzeń z interfejsem szeregowym jest wysoki. Dla firmy, która produkuje urządzenia w małych seriach może to oznaczać znaczny wzrost ceny produktu końcowego. Dodatkowym atutem serwera NPort Express jest to, że nie trzeba wprowadzać zmian w istniejącym oprogramowaniu, co również wiąże się ze znacznymi oszczędnościami. Ponadto, wszystkie NPort -Serwery wyposażone są w profesjonalne narzędzia programistyczne z bogatymi bibliotekami do większości języków wysokiego poziomu oraz oprogramowanie do diagnostyki i monitorowania portów szeregowych. Programiści nie muszą zatem studiować Win32 COMM API Microsoft u, aby stworzyć profesjonalną aplikacje 32-bitową.
Zastosowanie NPort Serve-rów daje użytkownikowi nowe możliwości wykorzystania tradycyjnych urządzeń
z interfejsem szeregowym, ponieważ pozwala na podłączenie takich urządzeń bezpośrednio do sieci Ethernet. Z punktu widzenia użytkownika, NPort jest czarną skrzynką z portami szeregowymi po jednej stronie i interfejsem Ethernet po drugiej, dzięki temu nie trzeba znać protokołu TCP/IP, aby zastosować NPort Seryer w swojej aplikacji. Oprogramowanie odwołuje się do takiego portu jak do zwykłego portu COM, podczas gdy urządzenie może być umieszczone gdziekolwiek, np. na różnych piętrach budynku, w innym mieście lub nawet innym kontynencie. Zważywszy na liczbę i różnorodność urządzeń z interfejsem szeregowym, jakie można obecnie spotkać na rynku, potencjalne aplikacje dla tego produktu można znaleźć wszędzie. Cezary Kal i sta, Elmark Automatyka ck@elmark.com.pl
140
Elektfaruka Praktyczna 10/2001
PROJEKTY
Sprzętowy dekoder MP3, część 1
Muzyka zapisana
w plikach MP3 podbija świat.
Pomimo wielu zastrzeżeń
związanych z jakością
odtwarzanej muzyki
popularność formatu MP3
rośnie i nic nie wskazuje, że
ekspansja zostanie
zatrzymana. Biorąc pod
u wagę ten fakt
postanowiliśmy przybliżyć
naszym Czytelnikom
konstrukcję sprzętowego
dekodera MP3 wykonanego na
bazie jednego z łatwiej [co
nie oznacza, że łatwo!)
dostępnych dekoderów -
STA013 firmy
S TMicroe le ctroni es.
W odróżnieniu od większości przygotowywanych przez nas projektów, urządzenie prezentowane w artykule nie znajdzie się w ofercie kitów. Jest to wynik wielu problemów zaopatrzeniowych, na jakie natknęliśmy się podczas przygotowywania prototypów.
Naszym pierwotnym zamierzeniem było opracowanie przenośnego odtwarzacza MP3 zintegrowanego z czytnikiem kart pamięciowych Flash w standardzie MMC (ang. MultiMedia Card), co w znacznym stopniu się powiodło, ale nie zakończyło 100-procen-towym sukcesem. Niestety, większość podzespołów niezbędnych do wykonanie dekodera jest do-
stępna tylko w ilościach przemysłowych, co uniemożliwiło - przynajmniej na razie - wdrożenie kitu do produkcji.
Pomimo tych problemów postanowiliśmy przedstawić opis tej wersji dekodera, którego konstrukcja została nieco zmodyfikowana, dzięki czemu urządzenie można wykorzystać także jako sprzętowy dekoder MP3 współpracujący z komputerem PC lub - po adaptacji oprogramowania - z dowolnym innym. Prowadzimy dalsze prace mające na celu zastąpienie pamięci MMC dyskiem twardym z interfejsem ATA. O efektach bę-dzi emy inf orm o w a ć.
MP3 - co to jest?
Mianem MP3 określane są pliki zawierające cyfrowo zapisaną muzykę, których najpoważniejszą zaletą są niewielkie objętości, co najmniej kilkukrotnie mniejsze niż wynika to z zastosowanych metod konwersji A/C. Algorytm zastosowany do kodowania i dekodowa-nia sygnału zaczerpnięto ze standardu MPEG (jego wersje 1/2/2,5), gdzie zajmuje on w "stosie" ko-deka warstwę 3, odpowiadającą za obróbkę sygnałów audio. Założeniem przyświecającym twórcom tego standardu było zapewnienie jakości odtwarzanej muzyki porównywalnej z CD przy jednoczesnym obniżeniu przepływności danych w kanale cyfrowym.
W zależności od oczekiwanej jakości odtwarzanego sygnału w MP3 można zmieniać częstotliwość próbkowania, liczbę kodowanych kanałów (od 1 do 9) oraz liczbę bitów odpowiadających pojedynczej próbce sygnału audio. Dobór tych parametrów ma oczywiście ogromny wpływ na wymaganą przepływność toru cyfrowego, ale sukces nadzwyczajnej kompresji sygnału audio (od 2,7:1 aż do 24:1) jest ukryty gdzie indziej
Elektronika Praktyczna 10/2001
Sprzętowy dekoder MP3
Czas
Dźwięki niesłyszalne
Rys. 1. Ilustracja zasady maskowania dźwięków.
- w sprytnym wykorzystaniu niedoskonałości ludzkiego słuchu. Oznacza to rezygnację z dążenia do idealnego odtworzenia sygnału audio i zastąpienie tego dążenia wytworzeniem przez dekoder sygnału wyglądającego z punktu widzenia ludzkiego ucha tak, jak sygnał oryginalny. Zgodnie z informacjami propagowanymi przez kompetentne instytucje zastosowanie współczynnika kompresji 6:1, przy 16-bitowej próbce i częstotliwości próbkowania 48kHz, nie powoduje zmiany w jakości, możliwej do wychwycenia przez ekspertów odsłuchowych. Warto zwrócić uwagę, że jakość tak zakodowanego sygnału jest nieco lepsza niż w przypadku CD, a konieczna przepływność danych wynosi zaledwie 256kb/s zamiast l,4Mb/s (w przypadku CD bez kompresji).
Uzyskanie tak znacznego ograniczenia wymaganej przepływności jest możliwe po zastosowaniu kilku "chwytów". Analogowy sygnał wejściowy jest analizowany przez koder MP3 pod kątem możliwości pominięcia niektórych fragmentów sygnału audio. W procesie maskowania wykorzystano
właściwość ludzkiego słuchu polegającą na maskowaniu (braku słyszenia) sygnałów o mniejszych amplitudach przez sygnały o amplitudach znacznie większych (rys. l). W celu zwiększenia precyzji działania algorytmu kompresującego, całe pasmo audio podzielono na 32 podpasma, z których każde obrabiane jest w oddzielnym torze audio.
Drugą istotną właściwością ludzkiego słuchu, wykorzystaną przez twórców standardu MPEG, jest próg słyszalności i czułości na zniekształcenia, zależny od średniego natężenia otaczających dźwięków i ich widma. Dzięki temu, dźwięki "ukryte" pod krzywą pokazaną na rys. 2 nie muszą być kodowane, ponieważ i tak nie będą słyszane. W przypadku kompresowania rozbudowanych pasaży muzycznych ich jakość mogłaby ulec obniżeniu, czemu zapobiega mechanizm modyfikowania progów maskowania, często nazywany rezerwuarem bitów.
Niebagatelne zmniejszenie wymaganej przepływności sygnału audio uzyskano także dzięki specjalnemu kodowania sygnałów stereofonicznych, który określono
40 30 m S20 Ś
s
I
Sio o 1 *^
V
- o
mianem Joint Stereo. W jego ramach zintegrowano dwa mechanizmy:
- Intensity Stereo - umożliwiający kodowanie niektórych sygnałów (szczególnie o najniższych i najwyższych częstotliwościach) w jednym kanale monofonicznym, który jest "rozplatany" do postaci stereo przez dekoder,
- Mid/Side Stereo - pozwalający obniżyć liczbę niezbędnych bitów w przypadku znacznego podobieństwa informacji przekazywanych w kanale lewym i prawym.
Ostatnim etapem kompresowania sygnału audio jest kodowanie zgodnie z algorytmem Huffmana, które polega na zastąpieniu długich i często powtarzających się sekwencji bitów skróconymi znacznikami, których odpowiedniki są odtwarzane w dekoderze. Czytelników zainteresowanych szczegółami związanymi z kodowaniem Huffmana zachęcamy do odwiedzenia stron w Internecie pod adresami: http://www.comp-ressconsult.com/huffman/#huf-fman oraz http://www.cs.du-ke.edu/csed/poop/huff/info/.
Dekodowanie i dekompresja sygnału audio MPEG-L3 jest możliwe na drodze programowej lub sprzętowej. Dekodowanie progra-
Tab. 1. Sposób zakodowania numeru wersji MPEG.
hit 20 bit19 Wersja MPEG
0 0 MPEG 2.5
0 1 zarezerwowane
1 0 MPEG 2 (ISO/IEC 13818-3)
1 1 MPEG1 (ISO/IEC 11172-3)
Tab. 2. Sposób zakodowania informacji o rodzaju sygnału.
bit7 bite Rodzaj sygnału
0 0 Stereo
0 1 Joint stereo (Stereo)
1 0 Dual channel (2 kanały mono)
1 1 Single channel (Mono)
O 2 4 6 8 10 12
Częstotliwość [kHz]
Rys. 2. Krzywa czułości podprogowej ludzkiego słuchu.
14
16
Tab. 3. Sposób zakodowania informacji o emfazie odtwarzanego sygnału.
bid bitO Emfaza
0 0 none
0 1 50/15 ms
1 0 zarezerwowany
1 1 CCITJ.17
Elektronika Praktyczna 10/2001
15
Sprzętowy dekoder MP3
Wtsjścimy
sygnał
MPEG
Kontrola bfeddw 1 ctomulUplltacła Dotoder Huffmfina -> Konwsner cz -> czsfitóllrwotó 0DCM} Bank filtrów rekonstrukcyjnych
t . ,
Dekodowania normuj! dodtdk,
Sygnał wyfścłowy (IZS)
Rys. 3. Schemat blokowy sprzętowego dekodera MP3.
mowę w czasie rzeczywistym jest możliwe ze względu na stosunkowo niewielką wymaganą przepływność danych i dużą wydajność współczesnych procesorów stosowanych w komputerach (stacjonarnych i przenośnych). Czysto programowa metoda dekodowania sygnału MPEG w sprzęcie przenośnym nie jest uzasadniona, ponieważ pobór energii przez procesory uniwersalne, a także przez większość procesorów DSP jest dość duży. Lepszym wyjściem jest zastosowanie sprzętowego dekodera (np. STA013), którego schemat blokowy pokazano na rys. 3, a na rys. 4 został przedstawiony algorytm jego pracy.
Format plików MP3
Pliki MP3 mają strukturę opisaną w normach MPEG (m.in. w ISO11172-3). Plik rozpoczyna się zawsze od 4-bajtowego nagłówka, w którym pierwsze 11 bitów (31...21) o wartości "1" umożliwia zsynchronizowanie odbiornika z nadajnikiem, kolejne dwa bity (20, 19) zawierają informację o wersji MPEG (tab. 1), bity 18 i 17 zawierają informację o numerze warstwy MPEG (dla L3 przyjmują one stany: 01), kolejny bit (16) niesie informację o włączonej lub wyłączonej sprzętowej weryfikacji sumy kontrolnej CRC
Tab. 4. Zawartość pola informacyjnego pliku MP3 (ostatnie 128 bajtów pliku).
Tytuł utworu 30 znaków
Wykonawca 30 znaków
Nazwa albumu 30 znaków
RoK produkcji 4 znaki
Komentarz 30 znaków
Liczba utworów w pliku 3 znaki
Genre 1 znak
(opcjonalnie dodawanej w postaci 2 8-bitowych słów na końcu nagłówka) , cztery kolejne bity (15...12) informują o przepływności zakodowanego sygnału, bity 11 i 10 informują o częstotliwości próbkowania. Bit o numerze 9 informuje o zintegrowaniu w ramce danych slotu wyrównującego długość ramki do długości wynikającej z zestawienia częstotliwości próbkowania z oczekiwaną przepływnością. Kolejny, 8 bit jest oznaczony jako Pńvate i jest wykorzystywany tylko w celach in-
formacyjnych. Dwa kolejne bity (7 i 6) zawierają informacje o rodzaju przesyłanego sygnału (tab. 2), a dwa następne zawierają informacje niezbędne do prawidłowego dekodowania sygnałów stereofonicznych, kodowanych z wykorzystaniem metody Joint Stereo. Bit o numerze 3 informuje o zastrzeżeniu praw autorskich do danych zgromadzonych w pliku, natomiast bit 2 sygnalizuje czy jest to nagranie oryginalne, czy teź jest to kopia oryginału. Dwa najmłodsze bity nagłówka zawierają informację o rodzaju emfazy niezbędnej do prawidłowego odtworzenia sygnału audio (tab. 3). Po nagłówku są przesyłane dane audio, na końcu których
znajduje się 128-bitowe pole informacyjne, zawierające szczegółowe informacje o pliku audio, w tym m.in.: tytuł utworu, nazwę wykonawcy, rok publikacji itp. (tab. 4).
Pamięci MMC
Większość przenośnych odtwarzaczy MP3 jest wyposażona w gniazdo pamięci MMC lub innych, wymienialnych pamięci nie-ulotnych. Większość pamięci zgodnych ze standardem MMC jest przystosowana także do wymiany danych z otoczeniem poprzez interfejs SPI, który wykorzystano w prezentowanym projekcie. Rezygnacja ze standardo-
c
Stert
Wprowadzenie 32 nowych próbek Sl, 1=0,31
Przesuwanie zgodnie z zapisem: for i=1023 downto 64 do V(i)=V(h64)
Tworzenie matrycy próbek zgodnie z zapisem;
łor i=0 to 63do Vi= TNik*Sk
Tworzenie wektora U zgodnie z zapisem: fori=0to7do for |=0 to 31 do
LJ(l*64+32+])=V(l*128+86+|)
Generacja okna wartości wektora W
zgodnie z zapisem: forl=0to511doWI=UI*DI
Obliczanie wartości 32 próbek zgodnie z zapisem:
fbrj=0to3i doSj
|=b >łlHI
Wprowadzenia odtworzonych próbek do bufora wyjściowego
c
Stop
Rys. 4. Algorytm pracy dekodera MP3.
16
Elektronika Praktyczna 10/2001
Sprzętowy dekoder MP3
12 3 4 5 6 7
Vpp CS CMD/DI CLK/SCLK DAT/DO
Generator Interface drirer
Intemal clock
Interfaoe
Flash control
Corecontrol
L L ! J_L L J _!_'_ L J J_L L J JJ i i i i i i i i i i i i i i i i i" Śl- t- + -i-i- t- - Memory corsH-1- t- -n-i-
L L ! J_L L J _!_'_ L J J_L L J JJ i i i i i i i i i i i i i i i i i"
Rys. 5. Schemat blokowy karty MMC.
wego protokołu stosowanego w MMC wynika z faktu jego znacznego (w porównaniu z SPI) skomplikowania, a także z nieco prostszej w implementacji sprzętowej obsługi SPI.
Schemat blokowy karty MMC2-XA3 (o pojemności 16MB) firmy Infineon, aktualnie wytyczającej standard rynkowy, pokazano na rys. 5.
Jak widać na rysunku, oprócz matrycy pamięciowej Flash we wnętrzu karty zintegrowano szereg bloków niezbędnych do jej prawidłowej pracy, w tym przetwornicę napięcia programującego, programowany interfejs szeregowy, zespół rejestrów konfigu-rujących pracę pamięci oraz zawierających informacje o parametrach karty (w tym o poborze prądu dla maksymalnego i mini-
malnego dopuszczalnego napięcia zasilającego), a także generator taktujący synchronizujący pracę wszystkich wewnętrznych mechanizmów karty. Kartę wyposażono także w blok korekcji błędów transmisji, który jest bardzo pomocny zwłaszcza podczas przesyłania danych z dużą szybkością. Dostęp do matrycy może być sekwencyjny lub swobodny, który ze względu na konieczność każdorazowego adresowania docelowej komórki pamięci nieco spowalnia zapis i odczyt.
Wyprowadzenia interfejsu szeregowego są odporne na przepięcia do 4kV, a maksymalna szybkość transferu danych (odczyt) wynosi 13,7Mb/s, co z dużym zapasem wystarcza do naszych celów. Andrzej Gawryluk, AVT
Elektronika Praktyczna 10/2001
17
AUTOMATYKA
Ze względu na małą inwazyjność montażu, duży zasięg, znaczną dokładność detekcji, a także możłiwość
wykrywania obiektów o różnych właściwościach (np!
ełementów mechanicznych z otworami), czujniki optyczne
są coraz chętniej stosowane
w aphkacjach przemysłowych.
Omron ma w swojej ofercie
kiłka rodzin czujników tego
typu, wśród których szczegółnie
jest interesująca rodzina E3Z.
W s kład ro dzi ny E3Z wchodzi kilka rodzajów czujników, sa pomocą których można wykrywać obiekty przecinające wiązkę promieniowania świetlnego (lub podczerwonego) lub obiekty, od których odbija się wiązka promieniowania emitowanego przez wbudowany w czujnik nadajnik modulowanego promieniowania świetlnego. Niezależnie od konfiguracji wiązki świetlnej, wszystkie rodziny czujników montowane są w obudowach spełniaj ących wymagania szczelnościowe IP67, mogą więc być stosowane na taśmach produkcyjnych hez konieczności stosowania dodatkowych obudów uszczelniających. Dopuszczalny zakres temperatur pracy
Czujniki optyczne serii E3Z
wynosi -25..+55C, można je więc stosować także w instalacjach zewnętrznych. Standardowym wyposażeniem czujników serii E3Z jest także przełącznik, za pomocą którego można określić czy wyjście czujnika ma przechodzić do stanu aktywnego po wykryciu promienia świetlnego, czy też po jego przerwaniu.
Tory odbiorcze prezentowanych czujników zawierają rozbudowaną elektronikę, dzięki której pracują stabilnie w różnorodnych warunkach otoczenia. Niebagatelną pomocą podczas eksploatacji czujników jest wbudowany wskaźnik stabilnej pracy informujący użytkownika o wahaniach i ewentualnych zakłóceniach występujących w odbieranym sygnale.
Uproszczony schemat obwodu wyjściowego typu PNP (są dostępne także wa-
UIIIKUII
rianty z tranzystorami NPNJ czujnika z rodziny E3Z pokazano na rys. 1. Jak widać, zastosowano zabezpieczenia an-typrzepięciowe (dioda Zenera włączona równolegle do obwodu kolektor-emiter tranzystora wyjściowego) oraz zapobiegające uszkodzeniu obwodów elektronicznych po odwrotnym dołączeniu źródła zasilania. Obwód wyjściowy wyposażono w zabezpieczenie antyprzeciążeniowe, dzięki któremu
1 A* Brązowy 12do14VDC
1 w _ f-IZ K -jsttilnofcl )'Ś j rat
UWwl kontr* ny Cmny lOOmA -j
WytfdB Obołąt
W
Rys.
Elektronika Praktyczna 10/2001
143
AUTOMATYKA
Detekcja słomki
Detekcja ułożenia dyskietki
Detekcja brakujących elementów na taśmie
Detekcja nierównych złączeń
Rys, 2,
odporność czujnika na uszkodzenia elektryczne jest dość duża.
Niezależnie od wykonania szybkość odpowiedzi czujnika na pobudzenie nie przekracza lms, a zastosowane układy optyczne pozwalają na pracę przy maksymalny natężeniu oświetlenia zewnętrznego do 10000lx (światło
Fot. 2.
słonecznej lub do 3000lx (światło sztucznej. Atutem czujników serii E3Z jest niewielki pobór prądu - w przypadku urządzeń zespolonych nie przekracza on 30rnA, a suma prądów pobieranych przez rozdzielony nadajnik i odbiornik nie przekracza 35mA. Wszystkie czujniki są przystosowane do zasilania napięciem stałym o wartości mieszczącej się w przedziale 12...24V.
Rodzinę E3Z tworzą czujniki o różnych konstrukcjach i wynikających z tego możliwościach: - E3Z-T/TA - są to czujniki składające się z zespołów: nadajnika i od-
biornika, których zasięg wynosi (od-powiednioj: 15/10 metrów. W nadajniku wersji TA zastosowano diodę emitującą promieniowanie w kolorze czerwonym, dzięki czemu wiązka światła jest widoczna. Do obydwu modeli czujników producent opracował przesłony umożliwiając zmianę kształtu wiązki emitowanego promieniowania, dzięki czemu można wpływać na precyzję działania czujnika. Dla czujników TA opracowano dodatkowo filtry polaryzujące promieniowanie świetlne, dzięki którym można ograniczyć wpływ promieniowania świetlnego wystę-
144
Elektronika Praktyczna 10/2001
AUTOMATYKA
Fot. 3.
pującego w otoczeniu na pracę czujnika.
E3Z-R/B (fot. lj - jest to rodzina czujników integrujących w jednej obudowie nadajnik i odbiornik promieniowania, przystosowane do wykrywania obiektów odbij ających światło na odległość do (odpowiednio) 4/2 metrów lub 0,5 metra. Czujniki w wersji R emitują polaryzowane światło widzialne, a wersję B zoptymalizowano pod kątem wykrywania na taśmie produkcyjnej butelek PET wykonanych z przeźro-
czystego tworzywa sztucznego, stosunkowo słabo modyfikującego promieniowanie świetlne.
Czujniki serii E3Z-R/B można stosować także do wykrywania obiektów nie odbijających światła, co wymaga zastosowania (jako reflektora) specjalnego lustra (fot, 1). Przykładowe - klasyczne - aplikacje czujników zintegrowanych pokazano na rys. 2.
- E3Z-D/L (fot. 2} - czujniki zintegrowane, przystosowane do wykrywania obiektów o różnych kolorach, o maksymalnym zasięgu działania 5...100mm lub do Im. Zmodyfikowana wersja oznaczona sufiksem L jest przystosowana do wykrywania obiektów o bardzo małych wymiarach (także szczelin, małych otworów itp.J w odległości do 90mm. Średnica widocznej plamki świetlnej wynosi 2,5mm. Czułość odbiornika jest regulowana za pomocą potencjometru
- E3Z-G (fot. 3)- czujniki widełkowe, przypominające działaniem popularne w elektronice transoptory. Dostępne są ich dwa warianty: zjedna lub dwiema osiami optycznymi, ulo-
kowanymi w odległości 16mm przy szerokości widełek 25mm. Czujniki z dwiema osiami optycznymi mają dwa niezależne wyjścia, dzięki czemu można je wykorzystać do pozycjonowania elementów maszyn lub urządzeń.
W tej, z konieczności krótkiej, prezentacji wymieniliśmy najważniejsze cechy i możliwości czujników tworzących rodzinę E3Z. Na koniec warto jeszcze wspomnieć o akcesoriach oferowanych przez producenta, zwiększających elastyczność czujników, a także ułatwiających ich montaż. Są wśród nich różnego rodzaju wsporniki z możliwością regulacji położenia czujnika (także w trzech osiach), kable z odpowiednimi złączami, dodatkowe reflektory nie ulegające zaparowaniu, a także wcześniej wspomniane przysłony szczelinowe o różnych aperturach. Piotr Zbysiński,AVT piotr.zbysinski@ep.com.pl
Prezentowane w artykule urządzenia dostarczyła firma Omron, iel. {0-22} 645-73-60, www.omron.coiri.pl.
Elektronika Praktyczna 10/2001
145
AUTOMATYKA
W pierwszej części artykułu (EP9/2001) przedstawiliśmy jednostki centralne oraz możliwe konfiguracje modułów
U Oj tworzących rodzinę
urzą dzeń MicroSMAR T. Drugą
część artykułu poświęcamy
przybłiźeniu niektórych
właściwości modułów
peryferyjnych współpracujących
ze sterownikami, a także
prezentacji programu
narzędziowego służą cego do
przygotowywania apiikacji dia
s tero wnikó w.
_*Ś*-
Sterowniki PLC rodziny MicroSMART
W ramach rodziny MicroSMART są dostępne m.in. ekspandery cyfrowe 1/0 z wyjściami przekaźnikowymi lub tranzystorowymi. Maksymalne dopuszczalne obciążenie styków przekaźników zastosowanych w ekspanderach wynosi 2A, a maksymalne natężenie prądu przepływającego przez linię wspólną dla wszystkich przekaźników nie powinno przekraczać 8A. Mniejszą obciążalnością charakteryzują się wyjścia tranzystorowe, ponieważ
maksymalny dopuszczalny prąd wpływający lub wypływający do/z wyjścia nie może przekraczać 0,3 6A (w ekspanderach FC4A-T08xl) lub 0,12A (w pozostałych ekspanderach). W zależności od wymaganej polaryzacji sygnału wyjściowego stosowane są dwie konfiguracje obwodów wyjściowych,
w których są stosowane tranzystory unipolarne z kanałem typu N lub P, dzięki czemu obciążenie zawsze jest sterowane bezpośrednio z drenu tranzystora mocy.
Schematy elektryczne obydwu rodzaju wyjść pokazano na rys. 5. Dzięki zastosowaniu w ich obwodach wejściowych transoptorów,
Rys. 5.
Rys. 8.
148
Elektronika Praktyczna 10/2001
AUTOMATYKA
Rys. 9.
poziomy napięć stosowane do zasilania obwodów wyjściowych mogą mieć inny potencjał względem "zera" niż napięcie zasilające sterownik. Optoizolację zastosowano także w obwodach wejściowych, co wydatnie zwiększa "napięciową" elastyczność konfiguracji otoczenia współpracującego ze sterownikami.
MicroSMART w sieci
Sterowniki MicroSMART wyposażono w mechanizmy programowe, za pomocą których jest możliwe zbudowanie sieci składającej się ze sterownika zarządzającego (Master) oraz sterowników podległych (Slave), których maksymalnie może być aż 31. Role interfejsu sieciowego spełniają wbudowane w sterowniki moduły RS485, dzięki czemu zasięg transmisji wynosi aż 200 metrów.
Producent przewiduje trzy zasadnicze konfiguracje sieci:
- w której rolę Mastera spełnia sterownik z rodziny MicroSMART (rys. 6),
- w której rolę Mastera spełnia nieco silniejszy sterownik OpenNet Cotroller, a sterowniki MicroSMART spełniają rolę lokalnych węzłów sterowania (rys. 7),
- w której rolę Mastera spełnia komputer z odpowiednim oprogramowaniem (rys. 8), co zapewnia największą elastyczność systemu i jednocześnie ułatwia wyposażenie systemu sterowania
w mechanizmy interakcji ze strony personelu obsługującego linie produkcyjne lub inny nadzorowany obiekt.
Oprogramowanie
Producent sterowników zadbał także o odpowiedni program narzędziowy - WindLDR 4.0 - za pomocą którego można przygotowywać programy
t ;\/-n\
Rys.
Rys. 10.
sterujące opisane w języku drabinkowym. Jest to jedno z bardziej przyjaznych narzędzi tego typu, za pomocą którego można przygotowywać programy dla wszystkich sterowników produkowanych przez firmę IDEC (rys. 9).
Na szczególną uwagę zasługuje wbudowany w program doskonały system diagnostyczny, który ułatwia jednoznaczne wskazanie miejsca, które jest przyczyną błędu kompilacji. Nie mniej istotne są zaimplementowane w oprogramowaniu łatwe w obsłudze narzędzia umożliwiające konfigurację poszczególnych fragmentów programu, czego przykład - okno konfiguracji funkcji logicznej - pokazano na rys. 10.
Za pomocą programu użytkownik ma dostęp do 35 instrukcji podstawowych oraz maksymalnie 70 instrukcji z zestawu rozszerzonego. Większość z nich jest dostępna za pomocą przycisków ulokowanych w paskach menu głównego okna programu (w górnej części okna pokazanego na rys. 11). Ponieważ nie wszystkie sterowniki obsługiwane przez program WindLDR obsługują wszystkie z tych instrukcji, oprogramowanie samoczynnie dostosowuje listę dostępnych poleceń do typu wy-* branego sterownika. Przygotowany program można zabezpieczyć przed nie-upraw n io ny m modyfikowaniem za pomocą hasła.
Prezentowane oprogramowanie może pracować jako monitor pracy sterownika, co w wielu przypadkach ułatwia diagnozowanie błędów w przygotowywanych programach oraz w samej aplikacji.
Niebagatelną możliwością programu WindLDR 4.1 jest zdalne programowanie sterowników, za pomocą modemów dołączonych do linii telefonicznych. Zdalną konfigurację ułatwia możliwość modyfikacji fragmentów programu sterującego pracą sterownika, i to bez konieczności zatrzymywania jego pracy!
Z tego krótkiego opisu wyraźnie widać, że elastyczność sterowników rodziny MicroSMART oraz współpracujących z nimi peryferiami jest bardzo duża. Oprócz zalet czysto inżynierskich, elastyczna budowa sterowników MicroSMART ma niebagatelny wpływ także na możliwość zoptymalizowania kosztów instalacji, co jest jednym z najistotniejszych parametrów w większości typowych aplikacji. Andrzej Ja kubik, AVT
Materiały wykorzystane do przygotowania artykułu udostępniła firma Compart Automation, tef.: (22) 610-85-49, tel./fax: (22) 610-63-92, http ://comp art .z ajdel. pli.
Szczegółowe informacje dotyczące sterowników MicroSMART są dostępne w Internecie pod adresami:
- http://Smart.idec.com/engfish/me-n u/m en u_english .h tml,
- http://Smart.idec.com/engfish/me-n u/d own/do wn t op .h tmf,
oraz na płycie CD-EP9/2001B.
Elektronika Praktyczna 10/2001
149
PROJEKTY
Immobilizer
z zabezpieczeniem przed
porwaniem samochodu
AVT-5038
Kolejny układ, którego zadaniem jest zabezpieczenie naszego samochodu. Liczba włamań i kradzieży samochodów zastraszająco ostatnio się powiększyła. Cóż, kradzieże samochodów zdarzały się, zdarzają i będą się zdarzać zawsze, jednak do niedawna kradzieżami zajmowali się, zgodnie
ze specyfiką swojego
zawodu, złodzieje. Obecnie
obserwujemy nowe zjawisko:
za kradzieże wzięli się także
bandyci, co pociągnęło za
sobą powstanie nowego
rodzaju przestępstw, czyli
uprowadzeń samochodów,
dokonywanych niekiedy
z użyciem siły wobec ich
właścicieli.
Sposobów porwania samochodu jest wiele. Do najczęściej spotykanych należy sposób na tzw. stłuczkę. Przestępcy celowo powodują drobną kolizję z upatrzonym pojazdem, a kiedy jego kierowca wysiada w celu stwierdzenia poniesionych przez pojazd "obrażeń", jego samochód, w którym najczęściej pozostawione zostały kluczyki, zostaje po prostu porwany. Słyszałem także o porwaniach samochodów ze stacji benzynowych w momencie, kiedy kierowca udał się do kasy w celu zapłacenia rachunku, a także o stosowaniu siły wobec kierowców, których po prostu wyrzucano z samochodów stojących na skrzyżowaniach pod czerwonym światłem.
Czy jakieś układy elektroniczne są w stanie skutecznie zabezpieczyć nasze samochody przed uprowadzeniem? Przecież nawet najlepszy system alarmowy jest podczas jazdy wyłączony, pilot służący do jego włączania także najczęściej przymocowany jest do
kluczyków tkwiących w stacyjce. A zatem wykorzystywanie konstruowanych do tej pory systemów alarmowych i immobilize-rów raczej nie wchodzi w grę, a koniecznością chwili stało się zaprojektowanie zupełnie nowego układu, który powinien reagować na nieobecność właściciela pojazdu w samochodzie i po wykryciu tego faktu uniemożliwiać dalszą jazdę. Taki układ, będący swoistą hybrydą typowego immobilizera ze zdalnym wyłącznikiem zapłonu, został przeze mnie zaprojektowany, przetestowany w moim wysłużonym Polonezie (no, tego grata chyba nikt nie chciałby porwać, ale kto wie) i obecnie przekazuję jego opis do dyspozycji Czytelników Elektroniki Praktycznej.
Układ składa się z dwóch części: małego nadajnika noszonego przez kierowcę w kieszeni (ale broń Boże nie jako breloczek do kluczyków!) i układu odbiorczego ukrytego w samochodzie i spełniającego, niejako przy okazji, funkcję typowego immobilizera. Działanie układu jest banalnie proste: jeśli kierowca siedzi w kabinie samochodu lub znajduje się w jego bezpośrednim są-
Elektronika Praktyczna 10/2001
Immobilizer z zabezpieczeniem przed porwaniem samochodu
siedztwie, to układ odbiera sygnał z nadajnika i nie blokuje instalacji zapłonowej samochodu. Zasięg transmisji radiowej jest w naszym układzie niewielki, a nawet sztucznie zmniejszony. Wystarczy więc, że właściciel oddali się od pojazdu na odległość większą niż kilka metrów, aby układ po chwili oczekiwania na ponowne nawiązanie łączności wyłączył układ zapłonowy, uniemożliwiając dalszą jazdę.
Już w tym momencie uważni Czytelnicy spostrzegli z pewnością pewną pułapkę kryjącą się w proponowanym rozwiązaniu. Nadajnik radiowy zasilany jest z baterii. A co jest szczególnie przykrą cechą tych popularnych źródeł energii elektrycznej? Ano to, że "lubią" się wyczerpywać, i to zwykle w najbardziej niedogodnym momencie. Mając odrobinę wyobraźni, możemy przewidzieć , jak może to wpłynąć na nasze bezpieczeństwo, gdy będziemy jechać samochodem, którego silnik nagle odmówi posłuszeństwa, na przykład podczas wyprzedzania innego pojazdu.
Niestety, taką sytuację trudno całkowicie wykluczyć. Można jednak sprowadzić prawdopodobieństwo jej wystąpienia prawie do zera przez częstą wymianę baterii, nie w momencie kiedy zostaną już rozładowane, ale wcześniej, przy spadku zgromadzonego ładunku np. do 1/3. Ponadto układ został wyposażony w rozbudowany system zabezpieczający przed niepożądanym wyłączeniem silnika samochodu. Zablokowanie zapłonu nie następuje natychmiast po zaniku transmisji radiowej, ale poprzedzone jest szeregiem głośnych, ostrzegawczych sygnałów akustycznych. Ponowne przywrócenie transmisji powoduje natychmiastowe włączenia zapłonu, a do dyspozycji mamy jeszcze jedno "koło ratunkowe": ukryty w samochodzie przełącznik, za pomocą którego zawsze możemy ponownie włączyć zapłon.
Układ może pracować w trzech trybach, wybieranych za pomocą ustawiania jumperów konfigura-cyjnych.
1. Obydwa jumpery rozwarte. Jest to "klasyczny" tryb pracy układu, w którym realizuje on funkcje typowego immobilizera. Kolejne przyłożenia zarejestrowanego uprzednio klucza DS1990 do czyt-
nika TOUCH MEMORY powoduje naprzemienne blokowanie i odblo-kowywanie układu zapłonowego. W tym trybie pracy stosowane są dwa rodzaje sygnalizowania aktualnego stanu układu: akustyczny i optyczny. Przy zablokowanym układzie zapłonowym włączona jest umieszczona w czytniku czerwona dioda LED, a przy odblokowanym - zielona. Każda zmiana stanu układu jest dodatkowo sygnalizowana sygnałami akustycznymi. Po zablokowaniu zapłonu generowany jest jeden krótki sygnał, a po odblokowaniu dwa sygnały.
2. Zwarty jumper JPl, jumper JP2 rozwarty. Jest to podstawowy tryb pracy układu. Podobnie jak w poprzednim przypadku, przyłożenie zarejestrowanego klucza DS1990 do czytnika powoduje naprzemienne blokowanie i odblo-kowywanie układu zapłonowego. Jest jednak jedna, bardzo istotna różnica między tymi trybami: utrzymanie stanu odblokowania zapłonu uwarunkowane jest ciągłym odbieraniem impulsów nadawanych przez nadajnik. Każdorazowe odebranie impulsu sygnalizowane jest krótkim błyskiem zielonej diody LED w czytniku. Jeżeli w jakimś momencie układ przestanie odbierać sygnały nadawane przez nadajnik, to rozpocznie się odliczanie czasu pozostałego do wyłączenia zapłonu. Odliczanie sygnalizowane jest głośnymi sygnałami akustycznymi emitowanymi co ok. 1 s. Jeżeli po upływie 30 sekund układ nie odbierze sygnału z nadajnika, to zapłon silnika samochodu zostanie wyłączony i rozpocznie się generacja ciągłego sygnału akustycznego o dużej donośności. Odebranie sygnału z nadajnika spowoduje wstrzymanie odliczania bądź jeżeli zapłon został już wyłączony, jego ponowne włączenie.
3. Trzeci tryb pracy, włączany po zwarciu jumpera JP2 i rozwarciu JPl, nie wymaga stosowania tabletek DS1990. W momencie odebrania sygnału pochodzącego z nadajnika, czyli po zbliżeniu się właściciela do samochodu, zapłon jest automatycznie odblokowywa-ny. Zanik sygnałów pochodzących z nadajnika powoduje reakcję identyczną, jak w trybie 2.
Układ zabezpieczenia samochodu przed porwaniem nie jest szcze-
gólnie trudny do wykonania i bez wahania mogę go polecić nawet średnio doświadczonym konstruktorom. Zastosowanie nowoczesnego procesora typu AT90S2313 pozwoliło na ograniczenie liczby elementów niezbędnych do zbudowania układu i zmniejszenie kosztów wykonania urządzenia.
Opis działania
Schemat elektryczny układu zabezpieczającego samochód przed porwaniem został pokazany na rys. 1. W jego górnej części przedstawiono schemat nadajnika, a w dolnej główną część układu, z procesorem AT90S2313. Omawianie schematu rozpoczniemy od drugiej części.
Sercem urządzenia i elementem spełniającym wszystkie jego ważniejsze funkcje jest nowoczesny procesor wykonany w technologii RISC - AT90S2313. jest to jeden z moich "ulubionych" układów, który jest chyba godnym następcą znakomitego, ale już nieco wysłużonego, procesora 89C2051. AT90S2 313 jest jego "pinowym" odpowiednikiem, ale posiada kilka cech, stawiających go kilka "pięter" wyżej. Po pierwsze szybkość pracy, która w naszym układzie nie ma dużego znaczenia, ale w innych zastosowaniach może decydować o wyborze typu procesora. AT90S2313 może być taktowany sygnałem zegarowym o częstotliwości dochodzącej do 10MHZ, podczas gdy '2051 dopuszcza maksymalną częstotliwość 24MHz. Z pozoru więc popularna "pięćdziesiątka jedynka" powinna być szybsza. Jednak tylko z pozoru, nie zapominajmy bowiem, że częstotliwość oscylatora w procesorach 51 jest wewnętrznie dzielona przez 12 i częstotliwość zegara systemowego w procesorze z kwarcem 24MHz wynosi jedynie 2MHz. Ponadto w nowoczesnym chipie '2313 większość instrukcji wykonywanych jest w jednym cyklu maszynowym, co także drastycznie zwiększa jego szybkość pracy.
Druga, niezwykle sympatyczna cecha procesora '2313 jest związana z wbudowaniem w jego strukturę nieulotnej pamięci danych EEPROM o pojemności 128B. Niewiele, ale w prostych aplikacjach pozwala na uniknięcie stosowania
Elektronika Praktyczna 10/2001
Immobilizer z zabezpieczeniem przed porwaniem samochodu
zewnętrznych, odpornych na przerwy w zasilaniu pamięci EEPROM.
Trzecią cechą wyróżniającą procesor 90S2313 jest możliwość programowania go w systemie, podobnie jak wszystkie pozostałe chipy z rodziny AVR. Jak bardzo przyspiesza to pisanie i testowanie programu, nie muszę chyba nikogo przekonywać. Ta cecha jest szczególnie dogodna podczas pracy w środowisku pakietu BAS-COM AVR, gdy napisany program możemy po naciśnięciu jednego klawisza załadować do pamięci procesora umieszczonego w uruchamianym układzie i natychmiast przystąpić do testowania go i wyłapywania "pluskiew".
Drugim, ważnym dla funkcj o-nowania urządzenia układem jest scalony dekoder typu HT12D, stosowany już wielokrotnie w projektach publikowanych w EP. Zadaniem tego układu jest zdekodo-wanie odebranej przez odbiornik Q2 transmisji radiowej. Jeżeli kod ustawiony na wejściach adresowych A0..A7 odpowiada kodowi ustawionemu na analogicznych wejściach kodera IC2, to na wyjściu VT (ang. Va-lid Transmission) IC3 pojawia się poziom wysoki. Po odwróceniu przez tranzystor T2, poziom niski występuje na wejściu INTO procesora, powodując wykonanie przez program funkcji opisanych w dalszej części artykułu.
Ważną rolę spełnia niepozorny układzik IC6 typu DS1813. Jego zadaniem jest zerowanie procesora po włączeniu zasilania, a także w przypadku spadku napięcia zasilającego poniżej 4,75V. Zapobiega to niekontrolowanemu działaniu procesora, które mogłoby spowodować uszkodzenie danych zapisanych w wewnętrznej pamięci EEPROM.
Omówienie działania układu rozpoczniemy od jego najprostszej funkcji, jaką jest praca w trybie
zwykłego immobilizera. Zakładamy, że w pamięci EEPROM zostały już zapisane numery seryjne kluczy (tabletek DS1990), którą to czynność opiszemy w części artykułu poświęconej uruchamianiu układu.
W tym trybie program pracując w pętli nieustannie sprawdza, czy do czytnika TOUCH MEMORY została przyłożona tabletka DS1990. Jeżeli tak się stało, to program odczytuje jej 64-bitowy numer seryjny i porównuje go z numerami zapisanymi wcześniej w pamięci EEPROM. Jeżeli którekolwiek z porównań wypada pomyślnie, to stan pi-nu PD.6 zostaje zmieniony na przeciwny. Jednocześnie
generowane są sygnały akustyczne: pojedynczy przy włączeniu przekaźnika RLl i podwójny przy jego wyłączaniu. Fragmenty programu realizującego opisywane funkcje zostały pokazane na list. 1.
Aktualny stan przekaźnika RLl sygnalizowany jest także za pomocą diod LED wbudowanych w czytnik tabletek DS1990. Dioda czerwona włączana jest podczas
1. Schemat elektryczny immobilizera.
Elektronika Praktyczna 10/2001
21
Immobilizer z zabezpieczeniem przed porwaniem samochodu
zasilania przekaźnika, a zielona po jego wyłączeniu.
Przy okazji należy wspomnieć, jak łatwo można generować z poziomu języka MCS BASIC sygnał dźwiękowy. Nie musimy w tym celu dokonywać skomplikowanych operacji związanych z obsługą ti-merów. Wystarczy wydać proste polecenie:
SOUND [pin portu, częstotliwość , czas trwania] aby na wskazanym wyprowadzeniu procesora uzyskać przebieg
0 określonej częstotliwości i czasie trwania. W naszym przypadku podprogram generujący krótki sygnał akustyczny ma postać:
Sub Beep
Sound Alarmsound, 100, 1000
1Alarmsound Alias Portd.3 End Sub
Zajmijmy się teraz dwoma pozostałymi trybami pracy naszego układu. W trybie drugim, który jest podstawowym dla pracy immobi-lizera, obsługa układu jest praktycznie identyczna jak w trybie pierwszym, jednak z tą zasadniczą różnicą, że warunkiem utrzymania stanu odblokowania zapłonu jest permanentne podawanie krótkich, ujemnych impulsów na wejście przerwania INTO procesora. Uruchomienie procedury obsługi tego przerwania powoduje zerowanie licznika programowego, który w momencie dojścia do stanu 3 powoduje włączenie sygnalizacji ostrzegawczej, a przy stanie 30 zablokowanie układu zapłonowego.
Nieodebranie przez układ trzech kolejnych transmisji powoduje rozpoczęcie generowania sygnałów ostrzegawczych. Są to krótkie sygnały akustyczne, o częstotliwości równej częstotliwości rezonansowej zastosowanego w układzie przetwornika piezoceramicznego,
1 generowane są one także po zablokowaniu zapłonu. Uwaga: zapłon możemy w każdej chwili odblokować, zwierając przełącznik S2, ukryty w niewidocznym, ale dobrze dostępnym miejscu wewnątrz samochodu. Także ponowne odebranie transmisji radiowej spowoduje natychmiastowe odblokowanie układu zapłonowego.
W trzecim trybie pracy do obsługi immobilizera nie są potrzebne klucze - tabletki DS1990. Układ reaguje jedynie na odbieranie lub zanik transmisji radiowej. Już
samo zbliżenie się właściciela do samochodu powoduje odblokowanie zapłonu, a jego oddalenie się od samochodu (lub oddalenie się samochodu od kierowcy) wyłączenie zapłonu po upływie ok. 15 sekund. Także w tym trybie pracy aktualny stan układu sygnalizowany jest za pomocą diod LED wbudowanych w czytnik TOUCH MEMORY.
W każdym układzie wykorzystywanym w systemach ochrony mienia sprawą priorytetową jest jego niezawodność. Wiemy jednak, że każdy system mikroprocesorowy może niekiedy zawieść. Program sterujący jego pracą może się "zawiesić", na przykład na skutek wystąpienia silnych zakłóceń radioelektrycznych, o które nietrudno w instalacji samochodowej. Skutecznym zabezpieczeniem przed taką awarią jest wykorzystanie wbudowanego w strukturę procesora '2313 watchdoga sprzę-
towego. Jest to układ posiadający oddzielny oscylator, pracujący z częstotliwością ok. lMHz, Do oscylatora dołączony jest wielostopniowy licznik, którego przepełnienie powoduje natychmiastowe sprzętowe wyzerowanie procesora. Aby do tego nie dopuścić, po uruchomieniu watchdoga, ten licznik musi być zerowany tak, aby nigdy nie nastąpiło jego przepełnienie. W przypadku zawieszenia się pracy programu licznik watchdoga przestaje być zerowany i po ustalonym czasie następuje zerowanie procesora i rozpoczęcie pracy programu od początku.
Obsługa watchdoga z poziomu języka MCS BASIC jest szczególnie prosta, podobnie jak obsługa innych funkcji procesora '2313. Polecenia zabezpieczające układ immobilizera przed skutkami zawieszenia się programu przedstawione są na list. 2.
List. 1.
Ś.......Główn a pętla programowa ##########
lwreset 'sprawdź stan magistrali 1WIRE
Waitms 50 'zaczekaj 50 ms
If Err = 0 Then 'jeżeli z magistrali nadeszła odpowiedź, to
Cali V erificati on 'wezwij podprogram weryfik acji numeru s eryjnego tabletki DS19 90
End If 'koniec warunku
If On off = 1 Then 'jeżeli zmienna pomocnicza OW_ 5FF jest równ s 1, to:
Set Re lay: Rese t Ledred: Set Ledgreen
'Włącz przekaźn ik, wyłącz diodę czerwoną, włącz diodę zielon ą
Else
Reset Relay: Se t Ledred: Reset Ledgreen
'wyląc z przekaż nik, włącz diodę czerwoną, wyląc z diodę zielo ną
End If 'k nieć warunku
Waitms 255 ' z czekaj 255 ms
'pozostałe czy nności re alizowane w pętli
Loop
End Sub
## Podpro gram weryfikacji numeru klucza DS1990 ##############
Sub Verificati on
Waitms 10 0 ' z czekaj 100 ms
lwreset ' SL rawdź powtórnie stan magistrali 1WIRE
If Err = 1 Then ' j Żeli brak odpowiedzi, to:
Cali M ain 'p wróć do pętli głównej
End If 'k nieć warunku
lwwrite &H33 ' wj ślij na magistralę 1WIRE Żądani podania num ru seryjnego dołą czonego
'd niej układu
For 1=1 ro 8
Ar (i) = lwread() 'odczytaj kolejne bajty nu meru seryjneg o układu DS1990
Wext I
Eeprom_address = 1 'zmienna określająca adres, sp -jd jakiego ma być odczytana inf ormac]a
'staje się równa 1
For R = 1 ro 10
For I = 1 To 8
Re adeeprom Value, Eeprom_address
' dczytaj z pamięci EEPROM kolejne bajty za pisanych tam numerów kluczy
If Value = Ar(i) Then 'jeżeli odczytana wartość jest równa odpowiadają ej jej
'Wartości odczytań ej z magistra li 1WIRE, to:
Flagi = 1 'zmienna pomocnicz a FLAGI przy; muje wartość 1
El
Flagi = 0 'zmienna ta jest z erowana
En d If
In er Eeprom _address 'zwiększ adres pam ięci EEPROM o 1
Wext I
If Fla gl = 1 Th en 'jeżeli po odczytaniu kolejnych ośm iu baj tów zmienna pomocnicza
'nadal równa jest 1, t o :
On off = Wo t On_off 'zmień wartość zmienne j pomocnicze] OW-OFF na przeciwną
Ca 11 Eeep 'Wezwij podprogram gen erujący krótki sygnał akustyczr y
If On_off = 1 Then 'jeżeli zmienna OW_OFF przyjęła wartość 1, to:
Waitms 255 'zaczekaj 255 ms
Cali Ee ep 'wygeneruj drugi sygna ł akustyczny
En d If
Exit For 'wyjdź z pętli FOR. . . WEXT
End If
Wext R
End Sub
Elektronika Praktyczna 10/2001
Immobilizer z zabezpieczeniem przed porwaniem samochodu
List. 2.
Co nfig Ti merl = Timer, Prescale = 256 timerl ma pracować jako timer z cze stotliwością
' ze arową podziel mą przez 256
Co nfig Wa tchdog = 2048 'Watchdog ma zerować system po 204
En able In terrupts 'ogólne z ezwo lenie n a obsługę prze rwań
En able Ti merl 'zezwoleń ie n a obsłu ge przerwania od timeral
On Tim erl Second 'W przypa dku wystąpi enia przerwani a timeral skok do procedury SECOND
Co unte rl = 34286 ' ładowani e ti me rai
St art Wat chdog 'Włączeni e wa tchdoga
St art Tim erl 'Włączeni a ti me rai
Se cond
Re set Wat chdog 'wyzeruj Watc hdoga
Co unte rl = 34286 'powtórni e za ładuj w artość 342286 do rejestru ti neral
St art Tim erl 'powtórne uru chomien ie timeral
Re tum
Już wiele razy wspominaliśmy o odbieraniu przez układ sygnałów transmisji radiowej, a jeszcze nie wiemy skąd te sygnały mają pochodzić. Popatrzmy zatem na górną cześć rys. 1, w której pokazany jest schemat nadajnika radiowego współpracującego z naszym im-mobilizerem.
Nadajnik składa się z dwóch bloków: multiwibratora zbudowanego z wykorzystaniem dwóch prze-rzutników zawartych w strukturze układu 4098 - ICl i kodera zrealizowanego z wykorzystaniem układu HT12E, "bliźniaka" układu HT12D. Do generacji fali nośnej wykorzystany został moduł nadawczy pracujący na częstotliwości 430MHZ -Ql. Niskim poziomem z wyjścia !Q IClB jest włączany tranzystor Tl, powodując cykliczne zasilania kodera HT12E i nadajnika radiowego Ql. Sygnały radiowe o czasie trwania ok. 2 s nadawane są co mniej więcej 20 sekund.
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytkach drukowanych.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na dwóch płytkach obwodów drukowanych, wykonanych na laminacie jednostronnym. Zastosowanie takiego laminatu, podyktowane chęcią zmniejszenia kosztów wykonania układu, pociągnęło za sobą konieczność zastosowania jednej zworki na płytce immobilizera, od której wlu-towania rozpoczniemy montaż układu. Sposób montażu układu nie odbiega w niczym od montażu innych układów elektronicznych. Musimy jednak pamiętać o jednym: immobilizer, podobnie jak każdy inny układ przeznaczony do zainstalowania w samochodzie, będzie pracował w ekstremalnie ciężkich warunkach, narażony na duże różnice temperatury, wstrząsy i wpływ agresywnych czynników chemicznych. Dlatego też montaż musimy wykonać szczególnie starannie, dobrze nagrzaną lutownicą i wyłącznie lutowiem bardzo dobrej jakości.
Jak zwykle w układach "samochodowych", sprawą kontrowersyjną jest stosowanie podstawek pod układy scalone. Radziłbym zastosować podstawkę tylko pod procesor, z tym że musi to być podstawka o jak najwyższej jakości.
W nadajniku, pomimo że nie będzie on pracował w zbyt ciężkich warunkach, także sugerowałbym zrezygnowanie z podstawek. Jednak w tym przypadku powód tego odstępstwa od klasycznych reguł montażu jest inny: chęć maksymalnego zmniejszenia wymiarów układu, który będzie noszony najczęściej w kieszeni lub przy pasku od spodni.
Po zmontowaniu i sprawdzeniu działania obydwu części układu należy jeszcze zabezpieczyć płytkę immobilizera za pomocą dobrej jakości lakieru elektroizo-lacyjnego, chroniącego spodnią
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 10MO
R2: 1MO
R3: 120kQ
R4, R5, R8, R12..R14: 4,7kQ
R6: 1,5MQ
R7: 470kQ
R9: lkO
RIO, Rl 1: lkii
R15: 22kQ
Kondensatory
Cl: luf MKT
C2: 470nF
C3, C8, C9: lOOnF
C4: 100^F/16V
C5, Có: 27pF
C7: 220^F/16V
Półprzewodniki
Dl: 1N4148
ICl: 4098
IC2: HT12E
IC3: HT12D
IC4: AT90S2313
IC5: 7805
IC6: DS1813
Tl: BC557
T2..T4: BC548
Różne
CON1: ARK2 (3,5mm)
CON2: ARK3
CON4: czytnik TOUCH MEMORY
JP2, JP3: 2xgoldpin + jumper
Ql: nadajnik RT1
Q2: odbiornik RR4
Q3: rezonator kwarcowy 8MHz
Q4: przetwornik piezo
RL1: RM-96
Sl: włącznik
2 układy DS1990
część płytki przed wilgocią, która zawsze może wystąpić w samochodzie.
Zmontowany układ nie wymaga jakiegokolwiek uruchamiania ani regulacji, ale jedynie zarejestrowania sterujących jego pracą kluczy - tabletek DALLAS DS1990. Możemy zarejestrować maksymalnie 5 tabletek, co wydaje się być liczbą całkowicie wystarczającą, nawet dla licznej rodziny korzystającej z tego samego samochodu. Podczas pierwszego uruchomienia układu przechodzi on automatycznie w tryb rejestracji kluczy, bez jakiejkolwiek ingerencji ze strony użytkownika. Jeżeli natomiast mamy zamiar zmienić uprzednio zarejestrowane klucze, to musimy wyłączyć zasilanie układu, zewrzeć obydwa jumpery i ponownie włączyć zasilanie.
Elektronika Praktyczna 10/2001
23
Immobilizer z zabezpieczeniem przed porwaniem samochodu
W każdym przypadku rozpoczęcie rejestracji będzie sygnalizowane dziesięcioma błyskami czerwonej diody LED, wbudowanej w obudowę czytnika TOUCH MEMORY. Rejestracja kluczy polega na ich kolejnym przykładaniu do czytnika. Poprawne zarejestrowanie tabletki DS1990 kwitowane jest włączeniem zielonej diody w czytniku na 3 s i krótkim sygnałem akustycznym. Oczywiście, nie musimy zawsze rejestrować maksymalnej liczby kluczy. Jeżeli wykorzystywać będziemy ich mniejszą liczbę, to niektóre tabletki przykładamy do czytnika więcej niż jeden raz, tak aby całkowita liczba przeprowadzonych rejestracji zawsze wynosiła 5.
Zakończenie rejestracji kluczy sygnalizowane jest dziesięcioma błyskami zielonej diody LED w czytniku.
Przed zamontowaniem układu w samochodzie będziemy mieli jeszcze jedną czynność do wykonania: ustawienie identycznych kombinacji stanów logicznych na wejściach
adresowych kodera HT12E i dekodera HT12D. Ustawienia kodów dokonujemy przez łączenie z masą wejść adresowych obydwóch układów lub pozostawianie ich "wiszących w powietrzu".
Jeżeli chodzi o sposób montażu immobilizera w samochodzie, to trudno mi tu udzielić jakichkolwiek wskazówek. Szczegóły montażu będą zależeć od marki samochodu i możliwości wykonawczych użytkownika. W samochodzie Polonez wypróbowanym miejscem, idealnie nadającym się do montażu wszelkich dodatkowych układów elektronicznych jest przestrzeń ponad tablicą wskaźników, dostępna po zdjęciu zasłaniającej ją klapy. Także sposób dołączenia układu do obwodów instalacji zapłonowej samochodu zależy od typu pojazdu i silnika. Na szczęście do dyspozycji mamy styk przełączany przekaźnika i blokowanie zapłonu w samochodzie będziemy mogli zrealizować zarówno zwierając, jak i rozwierając
wybrany fragment obwodów instalacji elektrycznej samochodu.
Uważni Czytelnicy z pewnością zwrócili już uwagę na dodatkowe punkty lutownicze umieszczone na spodniej stronie płytki immobilizera. Punkty te nie były zaznaczone na schemacie, a na płytce opisane są jako MISO, MOSI, SCK i RESET, a ich umieszczenie na płytce powinno być sporym ułatwieniem dla tych Czytelników, którzy zechcą napisać własny program obsługi immobilizera lub zmodernizować program napisany przeze mnie. Do tych punktów można bowiem dołączyć programator ISP dla procesorów AVR -AVT871, obsługiwany z poziomu pakietu BASCOM AVR. Zbigniew Raabe, AVT zbigniew.raabe@ep.com.pl
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/pazdziernikOlJitm oraz na płycie CD-EP10/2001B w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 10/2001
PROJEKTY
Inteligentny sterownik wycieraczek
AVT-5036
Zapewne każdy kierowca
wie, jak męczące jest
prowadzenie samochodu
w czasie intensywnych
opadów deszczu czy śniegu.
Szczególnie uciążliwy jest
początek jazdy, gdy - zamiast
skupić się na kierowaniu -
musimy manewrować
przełącznikami wycieraczek,
ogrzewaniem szyby itp.
Prezentowany sterownik ma
ułatwić prowadzenie
samochodu w takich
warunkach i wyręczyć
kierowcę od częstego
włączania i wyłączania
wycieraczek.
Większość samochodów posiada wbudowane programatory wycieraczek, ale przeważnie tak się składa, źe włączają się one zbyt często lub zbyt rzadko. Dlatego postanowiłem zbudować sterownik wycieraczek pozbawiony tych wad. Uruchamia on automatycznie wycieraczki po naciśnięciu spryskiwacza oraz automatycznie zapamiętuje czas przerwy między kolejnym włączeniem wycieraczek.
Opis układu
Schemat elektryczny sterownika przedstawiono na rys. 1. Jego "sercem" jest mikrokontroler AT90S2 343. Umieszczony jest w obudowie 8-nóźkowej, a wbudowany generator RC pozwala na pracę procesora bez użycia zewnętrznego kwarcu. Wprawdzie generatory RC są mniej stabilne i bardziej podatne na zmiany temperatury niż kwarcowe, ale w tym układzie nie jest wymagana bardzo duża stabilność częstotliwości zegara. Dzięki temu możemy wykorzystać dwa dodatkowe porty procesora, do których byłby dołączony rezonator kwarcowy.
Jako układ wykonawczy zastosowano przekaźnik z dwoma parami styków przełączanych. Dwu-kolorowa dioda LED sygnalizuje s tan pra cy pr o gram ator a.
Na szczególną uwagę zasługuje procedura sterowania programatorem. Ponieważ jest możliwe podłączenie sterownika bezpośrednio do instalacji samochodowej i użycie do sterowania fabrycznych przełączników, należało dostosować poziom napięcia w instalacji samochodu do napięcia zasilania procesora. Można to było zrealizować za pomocą diody Zenera i rezystorów (rys. 2a), ale w przypadku wystąpienia przepięć mógłby być uszkodzony taki stabilizator i mikrokontroler.
Na rys. 2b przedstawiono sposób bezpiecznego łączenia układów, w których występują różne napięcia zasilające i sterujące. Zastosowanie transoptora pozwala na sterowanie wejścia zarówno napięciem dodatnim, jak i ujemnym. W przypadku wystąpienia przepięcia od strony wejścia, us zko dzeniu ul e gnie ti ansop tor, a nie mikiokontioler.
W przedstawionym sterowniku nie jest wykorzystywana izolacja galwaniczna jaką umożliwia tiansoptor, ponieważ zarówno dioda transoptora, jak i układ sterownika są zasilane z tego samego źródła napięcia, czyli akumulatora i posiadają wspólną masę.
Po włączeniu zasilania układ oczekuje na naciśnięcie przycisku
Elektronika Praktyczna 10/2001
27
Inteligentny sterownik wycieraczek
RST
VCCUS3 DSI813
GND
US1
RESET VCC
PB3.CLOCK PB2/SCK/TO PB4 PB1/MISO/1MT0
GND PBO/MOSI
AT90 82343
RED D2 GREEN
R5 470fl
Rys. 1. Schemat elektryczny sterownika wycieraczek.
wycieraczek (Sl) lub spryskiwa-cza (S2). Jeżeli zostanie naciśnięty przycisk spryskiwacza, to procesor odczeka około 250ms, a następnie uruchomi wycieraczki na około 2,5s i powraca do stanu spoczynkowego. Ta funkcja bę-
A COM1
dzie przydatna szczególnie w starszych typach samochodów, w których wycieraczki są uruchamiane automatycznie po spryskaniu szyb. Jeżeli nasz samochód posiada funkcje włączania wycieraczek po spryskaniu szyb, to wej-
ście sterujące w programatorze pozostawiamy nie podłączone. Opóźnienie zadziałania wycieraczek po naciśnięciu przycisku spryskiwacza zastosowano, ponieważ uruchomienie wycieraczek bezpośrednio po naciśnięciu spryskiwacza powodowało ruch wycieraczek po suchej szybie.
Rys. 2. Sposób łączenia układów o różnych napięciach zasilających
i sterujących: a) za pomocą diod Zenera, b) za pomocą transoptorów.
Rys. 3. Schemat montażowy urządzenia.
Elektronika Praktyczna 10/2001
Inteligentny sterownik wycieraczek
12V
Sl a
Włącznik główny wycieraczek
Włącznik / S2 krańcowy
Silnik
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2: lkn
R3, R4: 10kO
R5: 470O
R6: 3kQ
Kondensatory
CL C2: 100^F/25V
C3, C4: lOOnF
Półprzewodniki
Dl, D3: 1N4004
h12V
Sl b Ó Sl a
\
Włącznik / S2 krańcowy
Włącznik główny wycieraczek
Silnik
CON3
P1 RM94P/12
CON4
Płytka sterownika wycieraczek
Rys. 4. a) schemat typowej instalacji samochodowej sterującej wycieraczkami, b) sposób podłączenia dodatkowego sterownika wycieraczek.
Niewielkie opóźnienie powoduje, że wycieraczki zostają uruchomione, gdy szyba jest już mokra. Od momentu zwolnienia przycisku spryskiwacza wycieraczki pracują jeszcze przez około 2,5 sekundy, pozwala to na wykonanie trzech ruchów ramion wycieraczek i dokładne osuszenie szyby.
Po zwarciu przycisku S2 sterownik uruchamia wycieraczki i pracują one do momentu zwolnienia przycisku. Po zwolnieniu S2 zaświeci się czerwona dioda LED sygnalizując, że sterownik odmierza czas i oczekuje na następne zwarcie przełącznika S2. Jeżeli przełącznik nie zostanie zwarty po raz drugi przez czas około 1 minuty, to procesor powraca do stanu czuwania (dioda zostaje wyłączona). Jeżeli zaś w ciągu tej minuty przełącznik zostanie zwarty, wtedy ponownie zostają uruchomione wycieraczki, a czas pomiędzy zwarciami przycisku S2 zostaje zapamiętany. Od
tej pory dioda LED świeci kolorem zielonym, a wycieraczki są uruchamiane cyklicznie w zaprogramowanych odstępach czasu aż do momentu rozwarcia przełącznika S2. Po rozwarciu S2 procesor przechodzi w stan czuwania.
Montaż i uruchomienie
Montaż należy przeprowadzić zgodnie ze schematem montażowym z rys. 3. Zaczynamy od wlutowania rezystorów, następnie montujemy podstawki pod procesor i transoptor, a na końcu przekaźnik. O ile zmontowanie płytki nie jest trudne, to podłączenie sterownika do instalacji samochodu może sprawić trochę kłopotu.
Na rys. 4a przedstawiono schemat typowej instalacji samochodowej sterującej wycieraczkami, zaś na rys. 4b sposób dołączenia naszego sterownika do instalacji elektrycznej samochodu. Ze względu na zróżnicowane rozwiązania
D2: LED dwukolorowa
Tl: BC 547
US1: AT90S2343 zaprogramowany
US2: 7805
US3: DS 1813
TS: PC 827
Różne
CONL CON2: ARK2(5mm)
CON3, CON4: ARK3(5mm)
P: RM94P/12V
instalacji elektrycznej w różnych samochodach, nie można podać uniwersalnego sposobu włączenia sterownika. W tym celu najlepiej przeanalizować schemat elektryczny samochodu i odnaleźć punkty pokazane na rys. 4.
Jako przełącznik Sl możemy zamontować dodatkowy przełącznik bistabilny lub wykorzystać istniejący w kolumnie kierownicy tak, aby sterownik był uruchamiany np. na drugim biegu wycieraczek. Wtedy pierwszy bieg będzie działał bez żadnych zmian, a po włączeniu na drugi zostanie uaktywniony nasz sterownik. Jeżeli wykorzystamy przełącznik fabryczny samochodu, to należy odszukać w instalacji przewód, na którym po włączeniu wycieraczek pojawia się +12V i podłączyć go do styku numer 1 złącza CONl. Styk numer 2 złącza CONl pozostawiamy nie podłączony. Jako przełącznik S2 wykorzystujemy istniejący włącznik spryskiwacza. W tym celu należy znaleźć przewód instalacji, na którym po naciśnięciu spryskiwacza pojawia się napięcie +12V i podłączyć go do styku 2 złącza CON2. Jeżeli nie będziemy korzystać z automatycznego włączania wycieraczek podczas spryskiwania (np. samochód już ma taką funkcję), to styk 2 złącza CON2 pozostawiamy nie podłączony. Sterownik nie będzie reagował na spryskiwanie szyb, a pozostałe funkcje będą bez zmian.
Krzystof Pławsiuk, AVT krzysztof.plawsiuk@ep.com.pl
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/pazdziernikOlJitm oraz na płycie CD-EP10/2001B w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 10/2001
29
PROJEKTY
Emulator-programator mikrokontrolerów AVR i '51 do każdego typu komputera, część 1
AVT-5037
Kolejny projekt przygotowany z myślą o użytkownikach Amigi, Prezentowany emulator-programator doskonale spisuje się także we współpracy z innymi komputerami- Jedną z jego zalet jest możliwość emulacji wybranych mikrokontrolerów z rodzin AVR (w tym także AVR Mega) i '51, a także ich program o wani e.
Najważniejsze cechy e mu lat ora-programatora:
/ zasilanie z uruchamianego systemu, / współpraca z każdym komputerem
wyposażonym w port RS232C od
2400 57600bd, /interleis RS485 lub RS232C z izolacją
galwaniczną, / obsługa danych w lormacie lntelHex
standard (adres 16-bit) oraz lntelHex 20-bit
koniec linii CR (MAC, C-64), LF (Arniga) lub
CR+LF (PC), długość rekordu do 255
bajtów, / emulacia 8051, 8052, 89S8252, 89S53
(AT89CxO51 z ograniczeniem) oraz AVR
w obudowach z 40 wyprowadzeniami (8/20-
pmowe z ograniczeniami), /programowanie 89S8252, 89S53, AVR
(Także w pracuiącym urządzeniu przez SPI), / programowanie bitów blokady 1, 2 i 3, / programowanie pamięci danych i programu, / sygnalizacja Trybu pracy i błędów, / możliwość podłączenia czterech
symulatorów do jednego portu RS
Przykładowe czasy programowania układów:
I/
k AT89S8252 42s (250B/s),
k AT89S53 63s (250B/s),
x AT90S8515 30s (250B/s),
K ATMega161 4s (4kB/s),
x ATMega106 8s (8kB/s),
x ATMega103 16s(8kB/s),
Procesory AVR są wyposażane w pamięć programu o pojemności do 128kB (64k słów). Standardowy plik w formacie IntelHex umożliwia obsługę pamięci o pojemności do 64kB. Po przekroczeniu tej granicy konieczne jest zastosowanie pliku o zmodyfikowanym sposobie adresowania, co wymaga wczytania całego rekordu do pamięci programatora-emulato-ra i jego analizę. Poza tym procesory serii AVR Mega posiadają wewnętrzny bufor na programowane dane o wielkości 128 lub 256B, dzięki któremu znacznie skraca się czas programowania procesora.
Podczas konstruowania emula-tora miałem pewne kłopoty z wyborem interfejsu łączącego go z komputerem. Zastosowanie przelotowego portu RS232 (jak w AVT-
870) jest dobrym rozwiązaniem, ale pojawiły się kłopoty związane z pętlą masy. Galwaniczne oddzielenie obwodów nie jest proste, a przede wszystkim dość kosztowne.
Przyjąłem też, że interfejs nie powinien być zbyt skomplikowany. Znalazłem więc rozwiązanie likwidujące większość problemów: interfejs RS485. Jest to interfejs podobny do RS2 32, w którym dane są przesyłane z wykorzystaniem pętli prądowej. Oznacza to, że połączone przyrządy nie muszą mieć wspólnej masy. Ponadto standard RS485 uwzględnia możliwość pracy "sieciowej" z kilkoma urządzeniami nadawczymi, chociaż w danej chwili nadawać może tylko jedno.
W pierwszej fazie projektowania wybrałem tryb fullduplex, ale po analizie protokołu transmisji pomiędzy urządzeniami a komputerem doszedłem do wniosku, że semiduplex wystarczy. Dzięki temu interfejs znacznie się uprościł.
Elektronika Praktyczna 10/2001
31
Emulator-programator mikrokontrolerow AVR i '51 do każdego typu komputera
x r
n n n
] % Z 1 ] 5
U U _J
1H
Rys. 1. Schemat elektryczny emulatora-programatora.
32
Elektronika Praktyczna 10/2001
Emulator-programator mikrokontrolerow AVR i '51 do każdego typu komputera
Tab. 1. Zestawienie stanów pracy sygnalizowanych przez diody LED
LED BUSY LED ERROR Stan urządzenia
zgaszona zgaszona Tryb emulacji
świeci zgaszona Podłączenie do magistrali RS485
miga zgaszona Zajętość emulatora (programowanie, itp.)
zgaszona miga Przekroczony adres
zgaszona świeci Przekroczono czas oczekiwania na transmisję RS
świeci miga Błąd pliku IntelHex
miga miga Błąd zapisu bajtu do procesora
świeci świeci Przepełniony bufor odbiorczy RS
migają naprzemiennie migają naprzemiennie Przepełnienie stosu
Aby umożliwić współpracę emulatora z komputerem wyposażonym w interfejs RS232, konieczny jest dodatkowy konwerter RS232/ RS485, którego opis także zamieszczono w artykule.
Opis układu
Schemat elektryczny emulatora-programatora pokazano na rys. 1. Jak widać jego budowa jest podobna do budowy poprzednika -AVT-995.
Emulator jest zasilany z uruchamianego urządzenia. Dioda Dl zabezpiecza przed skutkami od-
wrotnego włożenia złącza emula-cyjnego w podstawkę. Do zerowania procesora wykorzystano obwód z kondensatorem Cl i rezystorem umieszczonym w strukturze US2. Należy wspomnieć, że choć długość kodu programu nie przekracza 4kB, to nie można użyć procesora AT89C51, ponieważ w aplikacji wykorzystano 256B wewnętrznej pamięci RAM (niestety stosu nie da się przenieść do zewnętrznej pamięci RAM). Jako US2 można zastosować procesor: AT89C52, AT89S82 52, AT89S53 itp.
Sygnał prądowy z komputera o standardzie RS-485 jest przekształcany do postaci napięciowej o poziomach TTL za pośrednictwem transceivera USl. Jeśli korzystamy z RS-232, konwersja napięć następuje w transoptorze US8. Należy pamiętać, że o maksymalnej szybkości decydują wówczas parametry zastosowanego transoptora. Diody LED sygnalizuje
- Power - zasilanie emulatora,
- Busy i Error - tryb pracy i błędy (szczegóły w tab. l),
- Rx - odbiór danych z komputera,
- Tx - transmisję do komputera lub wyświetlacza LCD,
- Enable - transmisję z emulatora do komputera przez RS-485.
Zewnętrzny bufor danych przychodzących z RS232 i na de-kodowanie rekordów IntelHex stanowi pamięć o pojemności 32 lub 128kB. Sterowanie pamięcią odbywa się w sposób standardowy dla rodziny 8051, tj. za pośrednictwem zatrzasku US3. Jak widać, linie adresowe i danych pamięci RAM nie są połączone
+5V
+5V
+SV
2. Schemat elektryczny konwertera RS232/RS485.
Elektronika Praktyczna 10/2001
33
Emulator-programator mikrokontrolerow AVR i '51 do każdego typu komputera
Tab. 2. Połączenia konieczne do wykonania w przejsciowce dla procesorów z ośmioma wyprowadzeniami.
zf pin ącze IDC40 nazwa zfąc pin ze IDC20 nazwa złąc pin ze IDC10 nazwa
1 PBO (TO) 12 PBO (AINO) 7 PBO (AINO/MOSI/AREF)
2 PB1 (T1) 13 PBO (AIN1) 6 PB1 (INT0/MISO/AIN1)
3 PB2 (AINO) 14 PBO 5 PB2 (T0/SCK/ADC1)
4 PB3 (AIN1) 15 PB3(OC1)
5 PB4 (SS) 16 PB4
6 PB5 (MOSI) 17 PB5 (MOSI)
7 PB6 (MISO) 18 PB6 (MISO)
8 PB7 (SCK) 19 PB7 (SCK)
9 RESET 1 RESET 1 RESET (PB5)
10 PDO (RXD) 2 PDO
11 PD1 (TXD) 3 PD1 (TXD)
12 PD2 (INTO) 6 PD2 (INTO) 6 (Przez JP1)
13 PD3 (INT1) 7 PD3 (INT1)
14 PD4 (OC1A) 8 PD4 (TO)
15 PD5 (WR) 9 PD5 (T1)
16 PD6(RD) 11 PD6 (ICP)
18 XTAL2 4 XTAL2 3 XTAL2 (PB4/ADC2)
19 XTAL1 5 XTAL1 2 XTAL1 (PB3/ADC3/CLOCK)
20 GND 10 GND 4 GND
40 VCC 20 VCC 5 VCC
CON6 Vcc
MOSI
MOSO
SCK
ó o
RES
GND
Złącze ISP zalecane przez firmę Atmel
z odpowiadającymi im liniami procesora. Nie ma to wpływu na pracę układu. W pamięciach RAM numer linii adresowej czy danych można traktować jako umowny. To samo dotyczy innych układów pamięci z tym, że przy pamięciach stałych (ROM/ EPROM) należy odpowiednio zmienić plik zapisujący/symulujący pamięć. Przeważnie łączy się linie adresowe i danych z odpowiadającymi im liniami procesora.
Przełączanie linii interfejsu SPI zapewniają klucze analogowo-cyf-rowe US5 i US6. Jeśli będziemy stosowali duże wartości częstotliwości zegarowej dla procesorów AVR, to konieczna może być ich wymiana na 74HCT4053.
Jumpery ADR_0 i ADR_1 ustalają adres emulatora. Możliwe jest ustawienie czterech adresów:
Na rys. 2 pokazano schemat elektryczny konwertera RS232/ RS485, który zapewnia dwukierunkową konwersję sygnałów
muxs Złącze programujące CON6
na płytce emulatora.
Widok odpowiada wizerunkowi MUX r złącza na płycie emulatora.
Rys. 3. Schemat elektryczny kabla do programatora.
pomiędzy interfejsem RS 4 85 emulatora i standardowym interfejsem szeregowym Amigi lub PC.
Złącze CON-6 można wykorzystać do programowania proce-
nrpłićw wtyku isv20
Adres 0 1 2 3 Złącze
ADR_0 rozwarty
zwarty rozwarty
zwarty
CON-5
ADR_1 rozwarty rozwarty
zwarty
zwarty można wyko-
rzystać do podłączenia wyświetlacza LCD. Będą na nim wyświetlane komunikaty o błędach, wielkość pamięci podłączonego procesora itp. W aktualnej wersji oprogramowania opcja ta nie jest aktywna!
-QH
Śm
PD1
Śm
-Qb] -03
Śm -on
-oe -e -e -e -e -e -e
H
27p
-E
Rys. 4. Schemat elektryczny płytki przejściowej do emulacji mikrokontrolerow 8- i 20-nóżkowych.
34
Elektronika Praktyczna 10/2001
Emulator-programator mikrokontrolerow AVR i '51 do każdego typu komputera
CDN1
RTEST1 >-v RTEST2 ^^^^
uss ^-/
o -
?
R13 JL
R15
CDN?
Enulator AVRŁB051 Ver 2.0 - Anlga, Mac PC CO2001 By AVT S. Skrzynek)
Rys. 5. Rozmieszczenie elementów na bazowej płytce drukowanej.
sorów w systemie lub do emulo-wania procesorów AVR z 8/20 wyprowadzeniami korzystając z dodatkowych układów. Złącze to jest bliźniaczo podobne do złącza umieszczonego w AVT-995. Dodano tylko dwie linie MUX_S i MUX_R, a pozostałe wyprowadzenia mają identyczne rozmieszczenie.
Jeśli zdecydujemy się na programowanie procesorów w systemie, to należy wykonać odpowiedni kabelek. Jego wykonanie zależy od tego, jakie złącze zastosowano w programowanym urządzeniu. Najczęściej spotyka się złącza zalecane przez firmę Atmel. Kabel będzie miał wygląd jak na rys. 3. Można też z jednej strony zakończyć go chwytakami.
Na rys. 4 przedstawiono schemat montażowy płytki przejściowej umożliwiającej prostą emulację procesorów w obudowach 8 i 20 pin. Przejściówkę łączymy z emulatorem kablem FLAT40, z zaciśniętymi na obu końcach złączami IDC40. Do emulacji procesorów z 20 wyprowadzeniami należy wykonać kabel taki sam
jak dla emulacji procesorów z 40 wyprowadzeniami, ale taśmą FLAT2 0 ze złączami IDC2 0 i ISV20.
Dla złącza emulacyjnego procesora 8-pinowego, z powodu braku złącz IDC 8-s tyk owych, przewidziano złącze IDC10. Dwa ostatnie styki złącza nie są wykorzystane. Brak wtyku ISV8 zmusza do wykorzystania wtyku ISV20 po uprzednim usunięciu niepotrzebnych pinów. W tab. 2 przedstawiono połączenia przej-ściówki.
Jak widać, przy emulacji procesora 20-nóżkowego nie są wykorzystywane wejścia analogowe i bramkowania timerów (dla AVR dodatkowo interfejs SPI).
Przy emulacji procesora 8-nóżkowego nie działa bramkowanie timera TO, a dla procesorów serii ATiny porty PB3, PB4, PB5 oraz wejścia analogowe. Zworką JPl można symulować stan na wejściu przerwania INT0 dla procesorów w obudowie z ośmioma wyprowadzeniami.
Montaż i uruchomienie
Schemat montażowy płytki emulatora pokazano na rys. 5, a schemat montażowy płytki konwertera RS232/485 na rys. 6.
Montaż rozpoczynamy od elementów najmniejszych, a kończymy na największych. Pod emulo-wany procesor można zastosować podstawkę zatrzaskową lub precyzyjną. Pod elementy testowe DTEST1, DTEST2, C4, C5, Q2 najlepiej zastosować odcinki listwy "tulipanowej".
Ze względu na problemy ze zdobyciem podstawki 32-stykowej, pod pamięć US4 także można zastosować listwę tulipanową. Jeśli nie przewidujemy zastosowania pamięci 128kB, można wlutować podstawkę 28-stykową.
W aktualnej wersji oprogramowania pamięć o pojemności większej niż 32kB nie jest obsługiwana! W podstawce układu US7 będziemy umieszczać emulowany lub programowany procesor. Najlepiej jest zastosować tam podstawkę zatrzaskową 40-stykową lub ostatecznie podstawkę precyzyjną (tulipanową).
Po podłączeniu napięcia +5V do złącza CONl sprawdzamy napięcia zasilania układów scalonych. Gdy są poprawne, można umieścić układy w podstawkach. Jeśli korzystamy z interfejsu RS485, musimy wykonać konwerter zgodnie z rys. 2. Nie są wtedy potrzebne na płytce emulatora elementy CON2, R16, D2 i US8. Zworki TERM1 i TERM2 zakładamy wtedy, gdy emulator jest końcowym lub jedynym urządze-
TX
C5=* R3 ENABLEl I I IJ
' CDM3
Rys. 6. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej konwertera RS232/RS485.
Elektronika Praktyczna 10/2001
35
Emulator-programator mikrokontrolerow AVR i '51 do każdego typu komputera
niem dołączonym do magistrali RS485.
Kabel łączący konwerter RS485 z emulatorem jest kablem telefonicznym z wtykami RJ-45. Wtyczki zaciśnięto jednak inaczej niż w typowym kablu telefonicznym -z przeplotem. Dzięki temu nie trzeba wyróżniać gniazd wejściowych i wyjściowych w interfejsie RS-485. Sposób zaciśnięcia złącz RJ-45 pokazano na rys. 7.
Jeśli po połączeniu emulatora z interfejsem dioda Rx w emula-torze świeci, to oznacza, że źle wykonaliśmy kabel i należy jedną z wtyczek RJ odwrócić. Jeśli ktoś będzie miał kłopoty z nabyciem złącz i kabli RJ, może zamiast nich wykorzystać złącza DB. Styk numer 1 złącza DB9 łączymy z wyprowadzeniem 6 układu USl, natomiast styk numer 2 złącza DB9 z wyprowadzeniem 7 USl.
W aktualnej wersji oprogramowania nie korzystamy z dwukierunkowej transmisji przez RS485, dlatego należy koniecznie założyć jumper na C0M3 w płytce konwertera. Konwerter wymaga zasilania. Można zastosować napięcie +8 do +15V dołączane do zacisku CON-1 lub napięcie +5V (wówczas zamiast stabilizatora należy wlutować zworkę).
Amigowcy są w lepszej sytuacji. Na port RS ich komputerów
Rys. 7. Sposób zaciśnięcia złącz RJ-45 na kablu połączeniowym.
są wyprowadzone napięcia +12 i -12V. Nie muszą więc stosować dodatkowego zasilania konwertera. Posiadaczom innych typów komputerów polecam wyprowadzić napięcie +12V na pin 9 portu RS, -12V na pin 10. Należy je włączyć przez szeregowe rezystory 47Q/0,5W. Standard RS23 2 określa funkcję styków 9 i 10 jako napięcia testowe i nic się nie stanie jeśli je tam dołączymy.
Gdy korzystamy z interfejsu RS2 32C, nie musimy montować CON3, CON4, Rl i R2 na płytce emulatora, natomiast USl musimy koniecznie usunąć! Do połączenia emulatora z komputerem wykorzystujemy typowy kabel null-modem.
Do pełni szczęścia braku tylko kabla emulacyjnego. Wykonujemy go, zaciskając złącza ISV40 i IDC40 na taśmie FLAT40.
Pierwszy test
Na płytce umieszczamy elementy: C4, C5, Q2, US7, DTEST1, DTEST2, RTEST1 i RTEST2. Zależnie od typu układu US7 wykonujemy dodatkowo: - dla procesorów rodziny AT89Sxx: zwieramy CON7 (E-A dla AVT-995); do pinu 9 podstawki emulacyjnej dołączamy masę; kompilujemy plik "Test51.asm" wydając rozkaz dla PC "51 test51 2" lub uruchamiając skrypt "8051_AVT995 + .rexx" na Amidze (plik do kompilacji "ASM:AVT-EmuAVR/ Test51.asm");
- dla procesorów rodziny AT90Sxx: do wyprowadzenia 9 podstawki emulacyjnej dołączamy + 5V; kompilujemy plik "Test51.asm" wydając rozkaz dla PC "avr testavr 2" lub uruchamiaj ąc skrypt "AVR_AVT995 + .rexx" na Amidze (plik do kompilacji "ASM:AVT-EmuAVR/Test-AVR.asm").
Po chwili procesor powinien być zaprogramowany, diody DTEST powinny migać. Gdy tak jest, można usunąć DTESTl, DTEST2, C4, C5, Q2, rozewrzeć CON7 i odłączyć wyprowadzenie numer 9 procesora (i zworki CON7 lub EA dla AVT995). Sławomir Skrzyński, AVT slawomir.skrzynski@ep.com.pl
Przy uruchamianiu emulatora wykorzystano zestawy AVT-995 i AVT-498 współpracujące z Ami-gą. Do zaprogramowania procesorów w prototypie wykorzystano programator AVT-996.
Dyskietka dostarczana wraz zestawem zawiera programy dla PC i Amigi. Najnowsze wersje oprogramowania dla Amigi PC będą dostępne na stronie internetowej EP.
Płytka "przejściówki" dla procesorów 8/20pin nie wchodzi w skład kitu.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/pazdziernikOlJitm oraz na płycie CD-EP10/2001B w katalogu PCB.
36
Elektronika Praktyczna 10/2001
PROJEKTY
Emulator DS5000 i innych mikrokontrolerów rodziny '51, część 2
AVT-5029
W drugiej części artykułu
przedstawiamy sposób
montażu i programowania
em ulatora wykonań ego
w oparciu o niezwykły
mikrokontroier - DS5000.
Uruchomienie zestawu
Po złożeniu i wstępnym sprawdzeniu płytki (schemat montażowy na rys. 6) podłączamy ją do wolnego portu szeregowego komputera kablem null-modem (potrzebne są tylko linie GND, TxD, RxD, DTR). Wtyk testowy wkładamy do dowolnej płytki testowej (uwaga na kierunek!). Do prób może to być zwykła podstawka dii z podłączonym zasilaniem +5V i jakimś kontrolnym LED-em do migotania. Włączamy zasilanie. W oknie konfiguracji loadera ustawiamy odpowiedni port oraz szybkość (domyślna wynosi 192 00 baud, możemy próbować na 5 7600, ale nie zawsze udaje się bez zrywania).
Wybieramy przygotowany uprzednio dowolnym narzędziem plik Intel Hex (po kliknięciu na pasku opisu pliku otwiera się okno wyboru z domyślnymi rozszerzeniami *.hex oraz *.ihx). Następnie klikamy "Pobierz status" - w okienku podglądu powinien
pojawić się komunikat zgłoszenia, zaś ustawienia (zakres i partycja) zostaną zmodyfikowane. Jeśli mamy do czynienia z mikrokontrole-rem używanym lub czystym, może zachodzić konieczność odblokowania lub ustawienia i wysłania własnych parametrów - używamy w tym celu odpowiednich kontrolek. Ważna jest zgodność partycji z adresem startowym zewnętrznego RAM-u, ustawionym w opcjach linkera - w przeciwnym razie program nie zadziała.
O ile wszystko przebiegło pomyślnie (bez zgłaszania błędów transmisji), możemy zamknąć konfigurację i wysłać program, dwukrotnie klikając ikonę lewym przyciskiem myszy. Wyświetlony pasek postępu pokaże przebieg ładowania. Zrezygnowałem z kontroli poprawności ze względu na znaczne spowolnienie całej operacji - po prostu obserwujemy działanie programu po przeładowaniu, a dotychczasowa praktyka wykazała, że takie uproszczone rozwiązanie nie sprawia problemów. Port szeregowy jest zajmowany tylko w chwilach komunikacji z modułem, możemy więc uruchamiać dodatkowe programy powiązane z naszym urządzeniem bez zamykania loader.exe.
Aplikacja została napisana w Delphi 3. Całość - łącznie z pli-
Elektronika Praktyczna 10/2001
37
Emulator DS5000 i innych mikrokontrolerow rodziny l51
Rys. ó. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
karni źródłowymi oraz procedurą obsługi portu szeregowego - jest zamieszczona na stronie EP w dziale "Download" jako free-ware.
Programowanie
Duża pamięć programu, a zwłaszcza znaczna pamięć danych pozwalają na swobodne stosowanie w programowaniu DS5000 języków wysokiego poziomu - przede wszystkim C. Przez wiele lat główną przeszkodą były wysokie ceny legalnych kompilatorów.
Obecnie dostępny jest freewa-re'owy kompilator SDCC (Smali Devices C Compiler), rozpowszechniany na zasadach General Public License. Jego autor, San-deep Dutta, stworzył go głównie z myślą o środowisku Linux. SDCC można jednak z powodzeniem używać również w systemach Windows 9x. Wszelkie niezbędne programy źródłowe i dokumentacje są dostępne na stronie http://sdcc.sourceforge.net. Jeśli nie chcemy samodzielnie kompilować plików źródłowych - mamy tam też do pobrania pliki wykonywalne. Są w dodatku dostępne dwie wersje pakietu dla Windows:
1. Utworzona za pomocą bezpłatnego kompilatora C Cygwin. Nie może pracować samodzielnie, gdyż korzysta z bibliotek Cygwi-na. Wymaga to ściągnięcia i instalacji całego Cygwina albo przynajmniej potrzebnych komponentów.
2. Utworzona za pomocą kompilatora Borland C++. Jest samodzielna oraz (według napotkanych przeze mnie opinii) szybsza w działaniu. Na razie nie posiada jednak debuggera (który występuje w wersji Cygwin).
Każda z wersji jest kompilatorem uruchamianym konsolowo z linii komend. Nie jest to niestety zbyt wygodne - zwłaszcza obecnie przy zaawansowanych i przyjaznych środowiskach graficznych. O ile nawet usprawnimy sobie pracę za pomocą plików wsadowych, to głównym mankamentem pozostaje analiza raportu błędów i mozolne odszukiwanie ich w kodzie źródłowym. Dlatego rozpocząłem składanie takiego uproszczonego, amatorskiego środowiska dla Windows z użyciem Delphi. Pomija ono z założenia wiele elementów znanych z pakietów profesjonalnych. Jego głównym celem nie jest tworzenie bardzo rozbudowanych aplikacji, ale ułatwienie i uprzyjemnienie amatorskiego pisania średni o zaawansowanych programów w C. Ekran środowiska jest przedstawiony na rys. 7. Jako edytor został wykorzystany znakomity program TSynEdit. Jest on również dostępny na zasadach Mozilla Public License lub General Public License. Umożliwia m.in.: bardzo sprawne i niezawodne kolorowanie składni, wszystkie typowe operacje edycyjne, wielopoziomowe cofanie UN-DO/REDO, sprawne wyszukiwanie i zastępowanie, dowolny wybór czcionki, zaznaczanie zakładek na marginesie i wiele innych operacji. Wszelkie informacje, pliki źródłowe, gotowe pakiety Delphi, programy demonstracyjne są dostępne na stronie http://syne-dit. so urceforge. n et. Wykonawczym kompilatorem jest SDCC w wersji "Borland". Na tym etapie brak debug-
gera nie jest kłopotem - przygotowanie jego obsługi w środowisku graficznym wymaga jeszcze pracy. Na marginesie mależy stwierdzić, że o ile debugger znakomicie pomaga w sprawdzaniu przeliczeń, konwersji itp., to przy uruchamianiu rzeczywistego układu z różnymi transmisjami, przerwaniami i zależnościami czasowymi bardzo często staje się mało przydatny. To jest wprawdzie subiektywna opinia, ale przy pewnej wprawie częstokroć dokładna obserwacja zachowania się programu plus kilka sygnałów testowych przynoszą szybsze rozwiązania niż mozolne śledzenie zawartości rejestrów przy pracy krokowej .
Na razie środowisko posiada następujące możliwości:
1. Operacje plikowe: otwieranie, zamykanie i zapisywanie plików. Dotyczą one zawsze pliku w aktualnie widocznej zakładce edytora.
2. Operacje na całych projektach: otwieranie, zamykanie i zapisywanie, dodawanie i usuwanie plików, ustawianie opcji.
Projekt obejmuje wykaz używanych plików oraz konfigurację kompilatora. Zrezygnowałem z typowego oddzielnego okienka opisującego otwarty projekt - wszystkie pliki projektu są pokazane jako zakładki edytora. Dodanie lub usunięcie pliku jest równoznaczne z dodaniem lub usunięciem zakładki.
3. Kompilacja plików *,c i *.asm do postaci relokowalnej *.rel albo wynikowej *Jhx (Intel Hex). SDCC dopuszcza jednorazo-
- ..I Uli)* <
U* HM P Ś*
HHfl{| - rll |t
Rys. 7. Ekran windowsowego środowiska dla SDCC.
38
Elektronika Praktyczna 10/2001
Emulator DS5000 i innych mikrokontrolerow rodziny l51
r
Rys. S. Widok okna ustawiania konfiguracji kompilatora.
wo kompilację tylko pojedynczego pliku. Jeśli chcemy złożyć projekt z kilku modułów, musimy wcześniej dodatkowe moduły skompilować do postaci rei oków alnej *.rel, tak żeby linker miał je już gotowe. Dodatkowo na pierwszej pozycji wywołania musi się znaleźć moduł funkcji main(). Te ograniczenia są na ekranie odzwierciedlone następująco:
- na pierwszej zakładce musi być ulokowany plik *,c z funkcją main Q\
- komenda utworzenia pliku wynikowego *.ihx jest aktywna tylko dla pierwszej zakładki, wszystkie następne zakładki projektu umożliwiają tylko utworzenie *.reL
Obecnie wszystkie potrzebne pliki *.rel należy utworzyć (lub aktuali z o w a ć) sam o dzi elni e . B rak pliku *.rel lub jego aktualizacji (tj. ponownej kompilacji po zmianach wprowadzonych w kodzie) jest zaznaczany podkreśleniem nazwy pliku na zakładce, w takiej sytuacji tworzenie *.ihx zostaje wstrzymane z odpowiednim komunikatem . Jest to rozwiązanie tymczasowe - program jest przygotowany do wprowadzenia typowych operacji make i build (chociaż przy niezbyt "rozdrobnionych" projektach doskonale można się bez nich obywać) .
4. Ustawianie opcji kompilacji dla projektu. W tej chwili są to tylko najbardziej ogólne ustawienia (okienko opcji na rys. 8):
- model pamięci (wewnętrzny/ smali - domyślną lokacją zmiennych jest obszar DATA, rozsze-rzony/large - zmienne są domyślnie lokowane w XDATA; autor SDCC zaleca stosowanie
small+jawne deklaracje lokacji zmiennych w razie potrzeby),
- stos (wewnętrzny - w obszarze IDATA, zewnętrzny - pierwsze 256 bajtów w obszarze XDATA, stosowanie zewnętrznego stosu daje większą swobodę, ale kosztem szybkości),
- rozmiar pamięci programu (używany do alarmowania o przekroczeniu pojemności zastosowanego miki okontiol era,
- ustawienie adresu startowego RAM za obszarem programu -opcja specjalnie dla DS5000.
5. Lokalizacja błędów. W razie wystąpienia błędów kompilacji ich wykaz jest pokazywany w oddzielnym oknie. Podwójne kliknięcie na linii opisu błędu powoduje przejście do odpowiedniego miejsca w kodzie programu (rys. 9). Mechanizm raportowania błędów SDCC nie zawsze działa prawidłowo - jeśli nie jest podany numer wiersza, samoczynna lokalizacja nie jest możliwa i trzeba ręcznie odszukać błąd, korzystając z komendy Szukaj edytora.
W najbliższych planach rozwojowych programu przewiduje się wyposażenie go w:
- managera bibliotek,
- managera i edytor plików nagłówkowych,
- ładowanie programu do symulatorów (EPROM, DS5000) z po-zi omu śr o do wi ska.
Cały projekt w Delphi (wraz z plikami źródłowymi) jest do-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 4,7kft Kondensatory
Cl: lOOnF
C2, C3: 33pF
C4: C7: elektrolit 1C^F/25V
Półprzewodniki
Ul: DS5000CT)
U2: MAK232 (lub odpowiednik)
U3: 4052
U4: 40ÓÓ
Różne
Xl: 11.059MHZ
JP 1: jumper
Jl: gniazdo DB9M do druku
Zl: gniazdo pionowe 40 pin
płytka drukowana dwuwarstwowa
taśma 40-żyłowa z wtykiem 40 pin
i wtykiem testowym DIL40
stępny jako freeware na zasadach Mozilla Public License/General Public License. Można go pobrać ze strony Elektroniki Praktycznej. Tam teź znajduje się dodatkowy plik opisu (gdyż żadna pomoc na razie jeszcze nie powstała) oraz dokumentacja wspomnianych licencji.
Jerzy Szczesiul, AVT jerzy.szczesiul@ep.com.pl
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http:ffwww.ep.com.plf TpdPpazdziernikOlJttm oraz na płycie CD-EP10/2001B w katalogu PCB.
Y
|| ufrld lwi itr (ful** l*tłr*npt
Rys. 9. Sposób lokalizowania błędów w SDCC.
Elektronika Praktyczna 10/2001
PROJEKTY
Uniwersalny przyrząd laboratoryjny, część 2
AVT-5034
Zgodnie z zapowiedzią
sprzed miesiąca, kończymy
opis budowy uniwersalnego
przyrządu laboratoryjnego,
który może spełniać szereg
różnorodnych funkcji testowo-
pomiarowych, ale może być
także wykorzystywany jako
termometr, zegar itp.
Obsługa przyrządu
Bezpośrednio po włączeniu zasilania układ wyświetla menu główne (wygląd wyświetlacza pokazano na rys. 3), z którego poziomu mamy dostęp do wszystkich funkcji miernika. Do poruszania się po menu służą dwa klawisze oznaczone strzałkami na płycie czołowej miernika. Wybór aktualnie wyświetlonej funkcji potwierdzamy za pomocą klawisza ENTER, a po zakończeniu pomiarów wychodzimy z niej, naciskając klawisz ESC. Omówmy teraz szczegółowo wszystkie funkcje miernika.
1. Bezpośredni pomiar częstotliwości
Po wybraniu tej opcji pomiar częstotliwości przebiega całkowicie automatycznie, ze stałym czasem bramkowania wynoszącym 1 sekundę. Zmiana podzakiesów odbywa się całkowicie bez ingerencji ze strony użytkownika i sygnalizowana jest podaniem jednostki wyniku pomiaru bezpośrednio po wyniku. Pomiar na zakresie do 5MHz odbywa się z rozdzielczością lHz i taka właśnie jednostka wyświetlana jest na LCD. Po przekroczeniu częstotliwości 5MHz (dokładnie 4,9MHz) miernik automatycznie zmienia podza-
kies pomiarowy, podając jednocześnie na wyświetlaczu nową jednostkę: kHz. Przekroczenie zakresu pomiarowego, czyli dojście do częstotliwości 99MHz jest sygnalizowane wyświetleniem komunikatu "OVERLOAD".
Poprawna praca miernika jest sygnalizowana cyklicznym, odbywającym się co sekundę wyświetlaniem napisu "GATE" w lewym górnym rogu wyświetlacza.
Zapisywanie wyników pomiarów na kartce papieru jest raczej niewygodne, szczególnie jeżeli jednocześnie z tymi wynikami musimy zanotować czas, w którym zostały zmierzone. Jeżeli w naszej pracowni posiadamy komputer, co obecnie jest właściwie regułą, to możemy wykorzystać go do gromadzenie wszelkich wyników pomiarów pochodzących z naszego miernika. Po naciśnięciu klawisza PRINT aktualny wynik pomiaru przekazywany jest za pośrednictwem interfejsu RS232 do komputera i tam zapisywany.
Naciskanie klawisza PRINT podczas dokony w ani a p om ia ru częstotliwości powoduje wysłanie do komputera informacji o zmierzonej częstotliwości, stosowanej jednostce i czasie, w którym dokonany został pomiar:
Freąuency: 2499993 Hz
Elektronika Praktyczna 10/2001
41
Uniwersalny przyrzgd laboratoryjny
**MOIH MENU** FREQ'JENCV COUNT.
Rys. 3. Wyglqd wyświetlacza w trybie pomiaru częstotliwości.
**MflIN MENU*+ PRESCflLER '256
Rys. 4. Wyglqd wyświetlacza podczas konfigurowania preskalera.
I^^MfllłHiENU*^! TEMPEfiflT'JRE \
Rys. 5. Wyglqd wyświetlacza w trybie pomiaru temperatury.
L
*+HfiIN MENU** 1U1RE TESTER
J
Rys, ó, Wyglqd wyświetlacza w trybie testowania lWire.
L
*-*.jihin MENU** TIMER
J
Rys, 7, Wyglqd wyświetlacza w trybie konfigurowania timera.
L
**MflIN MENU** DfiTE & TIME
J
Rys. S. Wyglqd wyświetlacza
w trybie ustawiania daty i czasu.
00:03:01
Freąuency: 2499993 Hz
00:03:02
Freąuency: 2499993 Hz
00:03:03
Freąuency: 2499994 Hz
00:03:04
Freąuency: 2499994 Hz
00:03:33
2. Pomiar częstotliwości z preskalerem 1:256
Pomiar częstotliwości większych od lOOMHz, z punktu widzenia obsługi miernika, niczym nie różni od pomiaru na niższym zakresie. Wynik wyświetlany jest zawsze w kHz. Musimy jednak pamiętać, że najniższa częstotliwość jaką możemy zmierzyć na tym zakresie wynosi ok. 70MHz. Pomiar mniejszych częstotliwości będzie obarczony znacznym błędem, tym większym, im mniejsza będzie częstot-
liwość mierzonego sygnału. Jeżeli na wejście CON2 nie jest podawany żaden sygnał, to miernik będzie wyświetlał kompletne "bzdury". Jest to jednak zjawisko normalne, wynikające z cech zastosowanego preskalera. Widok ekranu wyświetlacza w tym trybie pomiarowym pokazano na rys. 4.
Podobnie jak podczas bezpośredniego pomiaru częstotliwości, naciśnięcie klawisza PR1NT spowoduje wysłanie do komputera wyniku pomiaru wraz z informacją o czasie, w jakim został wykonany.
3. Pomiar temperatury
Jest to pierwsza z dodatkowych funkcji miernika, która może okazać się bardzo użyteczna, np. podczas dokonywania eksperymentów z doborem radiatorów lub stosowaniem wymuszonego chłodzenia. Do pomiaru temperatury zastosowano popularny termometr cyfrowy firmy DALLAS - DS182O.
Pomiar temperatury odbywa się z rozdzielczością O,1C, w zakresie od -55 do +125 stopni. Podobnie jak podczas dokonywania pomiarów częstotliwości wyniki mogą być przekazywane do komputera. Należy jednak zwrócić uwagę, że odczyt temperatury przekazywany jest bez punktu dziesiętnego i że np. zapis "286" oznacza w rzeczywistości 28,6C. Widok ekranu wyświetlacza pokazano na rys. 5.
Temperaturę: 2 60 12 :09:43
Temperaturę: 2 89 12 :09:44
Temperaturę: 44 6 12 :09:45
Temperaturę: 518 12 :09:46
Temperaturę: 54 0 12 :09:48
4. Tester magistrali 1WIRE
Kolejną funkcją dostępną z poziomu menu głównego jest testowanie magistrali lWIRE. Przyrząd umożliwia określenie liczby układów dołączonych w danym momencie do magistrali lWIRE oraz odczytanie ich numerów seryjnych. Maksymalna liczba układów dołączonych do badanej magistrali wynosi 65536.
Wszystkie wymienione informacje są przekazywane użytkownikowi dwiema drogami: poprzez złącze RS232 do terminala progra-
mowego komputera lub na dołączony do układu wyświetlacz alfanumeryczny LCD. Wysłanie informacji do komputera wymaga naciśnięcia i przytrzymania przez czas analizowania magistrali klawisza PRINT. Widok ekranu wyświetlacza pokazano na rys. 6.
5. Timer
Wbudowany w miernik timer umożliwia śledzenie upływu czasu z rozdzielczością jednej sekundy. Tuner obsługiwany jest identycznie jak licznik zdarzeń: klawisz ENTER uruchamia zliczanie czasu, naciśnięcie PAUSE powoduje chwilowe (aż do ponownego naciśnięci ENTER) wstrzymanie zliczania, a klawiszem CLEAR możemy wyzerować rejestry timera. Maksymalny czas, który możemy zmierzyć za pomocą timera wynosi 65535 godzin, 59 minut i 59 sekund, czyli nieco ponad 7 lat! Należy zaznaczyć, że wyjście z funkcji timera podczas jego pracy nie powoduje jej wstrzymania ani wyzerowania rejestrów. Tuner będzie nadal pracował w tle, podobnie jak licznik zdarzeń i zegar. Stan liczników timera możemy w każdej chwili przesłać do komputera za pomocą naciśnięcia klawisza PRINT. Widok ekranu wyświetlacza pokazano na rys. 7.
6. Zegar czasu rzeczywistego
Ostatnią z funkcji wbudowanych w miernik jest zegar czasu rzeczywistego, wskazujący aktualny czas i datę. Po wybraniu tej funkcji na ekranie rozpoczyna się wyświetlanie tych informacji. W każdej chwili możemy dokonać korekty wskazywanego czasu, naciskając przycisk SET. Po wejściu w tryb ustawiania czasu aktywne są następujące klawisze:
- klawisze oznaczone strzałkami służą do zmiany aktualnie ustawianej wartości.
- klawisz SET służy do zatwierdzenia ustawionej wartości (kolejno: godzin, minut, dnia miesiąca i roku).
Nie przewidziano osobnej funkcji zerowania sekundnika zegara. Licznik sekund ustawiany jest na zero w momencie wprowadzenia nowej wartości minut.
Zegar czasu rzeczywistego jest jedyną funkcją miernika, która nie
42
Elektronika Praktyczna 10/2001
Uniwersalny przyrząd laboratoryjny
Os Ol Oż Os
u a u
o o oso!
Rys. 9. Rozmieszczenie elementów na płykach drukowanych miernika.
może być dokumentowana przez komputer. Sądzę, że przesyłanie do komputera informacji o czasie i dacie nie miałoby najmniejszego sensu. Widok ekranu wyświetlacza w "zegarowym" trybie pracy pokazano na rys. 8.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 9 pokazano schemat montażowy płytki drukowanej. Jest na nim wi doczna także druga płytka, na której jednak nie będziemy umieszczać żadnych elementów elektronicznych. Płytka ta może służyć jako względnie efektowna i estetyczna płyta czołowa, wykonana z laminatu i w prosty sposób łączona z płytką układu elektronicznego i z wyświetlaczem. Montaż układu przeprowadzamy typowo, rozpoczynając od elementów o najmniejszych gabarytach: rezystorów, R-packa i podstawek pod układy scalone. Przyciski S1..S8, podobnie jak wy-
świetlacz LCD i złącza BNC, muszą być zamocowane OD STRONY DRUKU. W miejscu przeznaczonym na wyświetlacz wlutowu-jemy w płytkę OD STRONY DRUKU rząd goldpinów, do którego po bardzo starannym sprawdzeniu poprawności montażu przyluto-wujemy wyświetlacz.
Ostatnią czynnością, jaką będziemy musieli wykonać, będzie zamocowanie płyty czołowej. Do tego celu będą nam potrzebne cztery śrubki o średnicy 3mm i nakrętki M3. Kolejność postępowania jest następująca:
1. Pomiędzy wyświetlacz a przylutowaną do niego płytkę elektroniki miernika wsuwamy tulejki dystansowe o odpowiedniej długości i skręcamy całość za pomocą śrubek tak, aby ich łebki wystawały ok. 5 mm ponad powierzchnię płytki wyświetlacza. Na każdą śrubkę nakręcamy w związku z tym dwie nakrętki.
2. Tak zmontowaną konstrukcję układamy na płycie czołowej i starannie wyrównujemy. Następnie lutujemy łebki śrubek do dużych punktów lutowniczych wykonanych na spodniej stronie płyty czołowej.
3. Jak zauważyliście, płyta czołowa jest nieco większa od płytki miernika. Pozwoli to na łatwe dobudowanie tylnej części i boków obudowy, które możemy wykonać z kawałków laminatu lub tworzywa sztucznego.
Na rys. 10 przedstawiono rozmieszczenie elementów na dodatkowej płytce przystawki umożliwiającej połączenie miernika z komputerem PC. Montaż tak prostego układu możemy pozostawić bez komentarza.
Po zmontowaniu układu i włożeniu układów scalonych w podstawki, włączamy zasilanie miernika. Urządzenie może być zasilane napięciem stałym o wartości 9..16VDC, niekoniecznie stabilizowanym. Po włączeniu zasilania (po upływie ok. 1 sekundy) na wyświetlaczu powinien ukazać się napis "F[kHz]= 0" i pojawiający się co sekundę napis GATE, co świadczy o poprawnym działaniu układu.
Możemy teraz podłączyć do miernika źródło sygnału o przebiegu prostokątnym i częstotliwości mieszczącej się w zakresie pomiarowym miernika i dokonać pierwszego pomiaru.
Na zakończenie chciałbym jeszcze poruszyć temat transmisji danych do komputera i dalszej ich obróbki. Jak wspomniałem, podczas testów miernika do transmisji danych wykorzystywałem rewelacyjny program terminala RS232, będący częścią składową pakietu BASCOM AVR (lub BASCOM8051). Oczywiście, można także użyć dowolnego innego programu terminala RS232. Jednak ze wszystkich przetestowanych przeze mnie
Rys. 10. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej interfejsu.
Elektronika Praktyczna 10/2001
43
Uniwersalny przyrzgd laboratoryjny
* i U
ftii
hf-AUFCC
nwbn łłłli
T-t H
nr"
aa>
Rys. 11. Widok okna terminala.
programów terminalowych, program stanowiący część BASCOM-a okazał się najdogodniejszy.
Przed przystąpieniem do odbierania danych z miernika musimy odpowiednio skonfigurować terminal BASCOM-a, podobnie zresztą jak każdy inny terminal. Na j w a źnie j s z e b ę dzi e us ta wi enie szybkości transmisji na 9600 baud. Parametr ten ustawiamy w okienku OPTIONS\COMUNICA-TION\BAUDRATE, a następnie z submenu TOOLS wybieramy opcję TERMINAL EMULATOR.
Na rys. 11 został pokazany sposób korzystania z terminala. Jeżeli mamy zamiar zapisywać wszystkie dane nadsyłane przez miernik, to z poziomu okienka terminala musimy wybrać opcję TERMINAIAOPEN LOG (rys. 12). Po podaniu nazwy pliku docelowego, wszystkie informacje otrzymywane z miernika będą zapisywane w tym pliku.
Pliki tworzone przez terminal są plikami ASCII i zawarte w nich dane mogą być z łatwością przeniesione do edytora tekstowego lub np.
do arkusza kalkulacyjnego. Stwarza to ogromne możliwości graficznej prezentacji danych, chociażby pod postacią wykresów generowanych przez arkusz MS Ex cel. Dla przykładu wykonałem prosty eksperyment z pomiarem temperatury. Doświadczenie było banalnie proste i powiedziałbym mało odkrywcze. Polegało na "przypieczeniu" czujnika temperatury DS1820 końcem lutownicy i "pozwoleniu" mu na powolne ostygnięcie. Efekt tego eksperymentu został pokazany na rys. 13 (wykres wykonano za pomocą kreatora wykresów arkusza Excel).
Na zakończenie chciałbym, abyśmy wspólnie uświadomili sobie pewien fakt, niezwykle istotny przy korzystaniu ze zbudowanego przyrządu. Do tej pory mówiliśmy
0 nim jako o mierniku częstotliwości czy też wielofunkcyjnym pr zy r z ą dzi e p orni aro w y m.
Myślę, że naszemu miernikowi możemy nadać jeszcze jedną nazwę: "Wielofunkcyjny REPROGRA-MOWALNY przyrząd pomiarowy". Przecież program, który napisałem
1 umieściłem w pamięci miernika, jest tylko jednym z tysięcy możliwych programów, dostosowanych da najróżniejszych okoliczności i wymagań użytkowników. Podam tylko jeden, prosty przykład: przekazywanie danych do komputera odbywa się w naszym przyrządzie po naciśnięciu klawisza PRINT. Wyobraźmy sobie, że np. chcielibyśmy dokonać pomiaru temperatury w czasie powiedzmy jednego tygodnia, z zapisem danych co 1 go-
Temperatura fC]
140
dzinę. Co mamy zrobić w takiej sytuacji? Siedzieć przez tydzień w laboratorium i co godzinę naciskać przycisk PRINT? Kompletny nonsens, już lepiej dobudować do miernika prosty układzik z kluczem dublującym klawiaturę, który co godzinę zwierałby go do masy. Ale i to nie jest "eleganckim" rozwiązaniem, w dodatku możliwym do zastosowania tylko w opisanym, prostym przy Madzie. Rozwiązaniem idealnym byłaby tymczasowa lub stała zmiana programu sterującego miernikiem, dodanie kilku dodatkowych linijek, których napisanie w języku MCS BASIC nikomu nie sprawi trudności. Jeżeli już w naszym laboratorium stoi komputer, to nie ma przeszkód, aby zainstalować na nim odpowiednie oprogramowanie, podłączyć do gniazda drukarkowego prosty programator procesorów AVR (np. AVT-871 współpracujący bezpośrednio z BASCOM-em) i dokonać pożądanych zmian w oprogramowaniu miernika. W taki sam sposób możemy dodawać nowe funkcje i modyfikować istniejące aż do momentu, kiedy "skończy się" pamięć EEPROM procesora. Tego jednak nie musimy się zbytnio obawiać: według danych producenta pamięć EEPROM procesorów AVR wytrzymuje do 1000 operacji kasowania i zapisu, ale wydaje się, że informacja ta została podana w karcie katalogowej z ogromnym zapasem b ezpi ec zeńs tw a. Andrzej Gawry luk, AVT
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Jnternecie pod adresem: http://www.ep.cont.pl/ TpdPpazdziernikOlJtim oraz na płycie CD-EP10/2001B w katalogu PCB.
i- i- n n n
Rys. 12. Widok okna zapisu pliku z zarejestrowanymi danymi.
CZO9[B]
Rys. 13. Przykładowy wykres temperatury przygotowany za pomocq programu Excel.
44
Elektronika Praktyczna 10/2001
PROJEKTY
Korektor i wzmacniacz akustyczny 4x40W, część 2
AVT-5035/l
W drugiej części artykułu
zawarliśmy opis
oprogramowania sterującego
pracą przedwzmacniacza
oraz montażu urządzenia.
Oprogramowanie procesora sterującego
Program sterujący urządzeniem można napisać samemu, korzystając z podanych wcześniej informacji o sposobie działania układów scalonych użytych do jego budowy. Nie jest to trudne, jeśli ma się podstawową wiedzę i narzędzia potrzebne do zaprogramowania użytego procesora. Tak powstałe urządzenie będzie naprawdę autorskie i idealnie dostosowane do potrzeb swojego użytkownika. Jednak dla tych czytelników, którzy nie mają ochoty robić tego samodzielnie przedstawiamy nasz projekt oprogramowania układu.
Sterowanie urządzeniem opiera się na dostępie do kolejnych funkcji po naciśnięciu przycisku impulsatora Kl (przycisk jest dołączany do wyprowadzenia Pl.2 procesora). Dostępne są następujące funkcje regulacyjne:
1. Zmiana głośności.
2. Ustawienie balansu pomiędzy kanałami (lewym i prawym).
3. Ustawienie proporcji pomiędzy sygnałami dla głośników przednich i tylnych.
4. Z apr o gram o w ani e charakte -rystyki przenoszenia.
Po naciśnięciu przycisku impulsatora Kl, na wyświetlaczu pojawiają się parametry kolejnej funkcji, które można zmieniać przez obrót pokrętła impulsatora. Przejście do następnej funkcji odbywa się w taki sam sposób. Jeżeli parametry zostały zmienione, np. zwiększona została głośność, to w momencie przechodzenia do następnej opcji nowa wartość parametru zostaje zapisana w pamięci EEPROM i zostanie automatycznie przywrócona w czasie kolejnego włączenia urządzenia do sieci. Jeżeli w czasie kolejnych lOs użytkownik nie zmieni żadnej z nastaw, program automatycznie wróci do wyświetlania poziomu głośności ewentualnie zapisując przedtem do pamięci parametr funkcji. Opcja regulacji głośności jest zazwyczaj naj-
Elektronika Praktyczna 10/2001
47
Korektor i wzmacniacz akustyczny 4x40W
częściej używana i z tego powodu program wraca do niej automatycznie oraz wyświetla ją po włączeniu zasilania.
Ad 1. Podczas regulacji głośności w górnej linii wyświetlacza pojawia się napis "VOLUME" oraz wartość w decybelach określająca wzmocnienie przedwzmac-niacza. Wartość tę można zmieniać w zakresie od "OFF" (wyciszenie wszystkich kanałów) do 20dB (najwyższy poziom dźwięku) kręcąc impulsatorem. W dolnej linii wyświetlany jest symbol suwaka potencjometru, który w zależności od ustalonego poziomu dźwięku przemieszcza się pomiędzy znakami "-" i "+". Chociaż wyświetlacz alfanumeryczny LCD nie nadaje się do pokazywania grafiki, jednak wyświetlane informacje można uatrakcyjnić chociażby przez symulowanie takiego graficznego potencjometru. Można w tym celu wykorzystać opcję definiowania 8 znaków użytkownika, jaka jest dostępna w standardowych sterownikach wyświetlacza. Odpowiednio definiując własne znaki można graficzny suwak przesuwać piksel po pikselu wzdłuż całej linii. Nie jest to ruch całkiem płynny, ale trochę "ożywia" suche informacje tekstowe pokazywane przez wyświetlacz.
Ad 2. Podczas ustawiania balansu górna linia wyświetla różnicę poziomów w decybelach między kanałem lewym i prawym (celowo, na stałe ustawiona różnica poziomów). Balans ma za zadanie skompensować tę różnicę wzmocnienia kanałów tak, aby na umownej scenie dźwiękowej, pomiędzy głośnikiem lewym i prawym, dźwięk wydobywał się z właściwego miejsca. Różnice w odbiorze dźwięku mogą być wywołane czynnikami czysto subiektywnymi: ktoś np. lepiej słyszy z prawej strony niż z lewej albo tłumienie dźwięku w pomieszczeniu jest niejednakowe. Balans służy właśnie do niwelowania tych różnic.
Funkcją balansu można osłabić dźwięk w wybranym kanale od OdB do -66dB, a nawet wyłączyć zupełnie jeden RySi 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
z kanałów. Tak jak przy poprzednio opisanej funkcji, w dolnej linii wyświetlacza pojawi się symbol pokazujący położenie umownego suwaka balansu między dwoma końcami sceny dźwiękowej.
Ad 3. Funkcja ustalania proporcji między sygnałami głośników tylnych i przednich jest nieco podobna do funkcji balansu, ale dotyczy kierunku przód i tył. Jest szczególne przydatna gdy urządzenie będzie współdziałać z torami dźwiękowymi w niewielkiej kubaturze, np. we wnętrzu samochodu. Użytkownik może dzięki tej funkcji wybrać, czy woli więcej dźwięku z tyłu, czy też z przodu. W górnej linii wyświetlacza pojawiają się dwa skróty "Fr" (Front) i "Bk" (Back) wraz z wartościami w decybelach oznaczającymi różnicę w natężeniu dźwięku między głośnikami przodu i tyłu. Dźwięk w każdej z grup głośników można osłabić w zakresie od OdB do -3OdB albo wyłączyć. Symbol suwaka w dolnej linii, poruszający się pomiędzy literami F i B, pokazuje graficznie wartość ustawionego parametru.
Ad 4. Korekcja charakterystyki polega na zmianie parametrów każdego z 5 filtrów (patrz opis rejestrów układu TEA6360), jednocześnie dla kanału lewego i prawego. Na wyświetlaczu wyświetlana jest częstotliwość usta-
wianego filtru oraz stopień korekcji w zakresie od -5 do 5. Wyświetlane z prawej strony, w obydwu liniach wyświetlacza poziome kreski pokazują graficznie poziom korekcji przyjęty dla każdego z filtrów. Także w przypadku tej grafiki wykorzystane zostały możliwości sterownika pozwalające definiować 8 własnych znaków. Przejście między kolejnymi filtrami następuje po naciśnięciu przycisku impulsato-ra Kl, natomiast poziom korekcji jest ustawiany pokrętłem impul-satora.
Istnieje jeszcze jedna możliwość oferowana przez program -przywrócenie wartości domyślnych. Jeżeli podczas włączania zasilania przycisk impulsatora będzie naciśnięty, na wyświetlaczu pojawi się napis "Eąualizer v.2.01 reset" a do EEPROM-u zapisane zostaną wartości domyślne oznaczające najczęściej brak jakiejkolwiek korekcji.
Montaż i uruchomienie
Modelowy układ zmontowano na dwustronnej płytce drukowanej o wymiarach 122x80mm. Jej schemat montażowy pokazano na rys. 4.
Wyświetlacz LCDl, gniazda CCI i CC2, przycisk SW2 oraz impulsator Kl przewidziane zostały do montażu po przeciwnej stronie niż pozostałe elementy układu, aby ułatwić przykręcenie
o o y o o o o o o o o'o o o o o
O U2
o :
QO O O O O
48
Elektronika Praktyczna 10/2001
Korektor i wzmacniacz akustyczny 4x40W
płytki do przedniej ścianki wybranej przez użytkownika obudowy. Ze względu na wymiary płytki montaż korektora w takiej postaci, np. w samochodzie może okazać się kłopotliwy. W takim przypadku wymienione powyżej elementy należy zamontować na wykonanej osobno i dostosowanej wymiarami do potrzeb płytce czołowej obudowy. Płytkę z pozostałymi elementami należy zamontować w obudowie w położeniu poziomym i połączyć z elementami na płytce czołowej za pomocą przewodów, wykorzystując do połączeń styki gniazda wyświetlacza i złącze JP3, na którym wyprowadzone są połączenia do przycisku SW2, impuls at ora Kl oraz masy. Gniazda CCI i CC2 należy połączyć z pomocniczymi otworami na płytce, oznaczonymi jako CCI' i CC2', za pomocą przewodu ekranowanego.
Montaż pozostałych elementów na płytce rozpoczynamy od p o dstawek pod układy U 2, U 3, U 4 oraz mniejszych elementów, takich jak oporniki i kondensatory. Przed zamontowaniem wysokich elementów w otoczeniu układu Ul najlepiej najpierw przylutować ten układ do płytki. Ponieważ jego obudowa jest przystosowana do montażu powierzchniowego, wysokie kondensatory będą przeszkadzały przy precyzyjnym wykonaniu tej operacji. Należy wcześniej przemyśleć sposób montażu elementów regulacyjnych, gniazd i wyświetlacza. Jeżeli znajdą się na osobnej płytce, należy je połączyć z płytką wzmacniacza za pomocą np. taśmy wielożyłowej i przewodów ekranowanych. Przed włożeniem do podstawek pozostałych układów scalonych, należy dołączyć zasilanie +12V i sprawdzić, czy stabilizatory dostarczają napięć stabilizowanych +8V i +5V. Jeżeli napięcie zasilające będzie znacznie przekraczało wartość 12V, a wyświetlacz będzie podświetlany i będzie pobierał sporo prądu, to stabilizator U5 będzie się nagrzewał i należy pomyśleć o niewielkim radiatorze.
Po sprawdzeniu prawidłowości montażu i poziomów napięć zasilających można, po dołącze-
niu wszystkich elementów, sprawdzić czy wzmacniacz zadziała. W przypadku opisanego oprogramowania powinna wyświetlić się opcja regulacji głośności. Jeżeli na wyświetlaczu nic nie ma, należy sprawdzić, czy potencjometr kontrastu PRl jest właściwie ustawiony (najczęściej jego suwak powinien być zwarty do masy).
Podczas pierwszego uruchomienia w EEPROM-ie mogą być zapisane przypadkowe wartości. Dobrze jest w takim przypadku wywołać procedurę przywrócenia wartości domyślnych, opisaną w omówieniu programu sterującego. Następnie do wejść można dołączyć sygnał stereofoniczny i na wyjściach (na złączu JPl) sprawdzić jak na kształt sygnału wpływają poszczególne regulacje. Można się posłużyć oscyloskopem lub podłączyć do wyjść wzmacniacz z odsłuchem.
Uwagi eksploatacyjne
Urządzenie w czasie prób działało w sposób zadowalający. Czytelnicy pragnący je zastosować w samochodzie powinni pamiętać o trudnościach wynikających z "niskiej jakości" napięcia zasilającego dostarczanego przez prądnicę lub akumulator. Wpływ na to mają głównie zakłócenia powstające podczas pracy takich urządzeń w samochodzie jak rozrusznik i aparat zapłonowy. Z tego powodu może okazać się niezbędna dodatkowa filtracja napięcia zasilającego poprzez filtry odkłó-cające oraz montaż układu w metalowej obudowie.
Ze względu na zmiany w konstrukcji i programie wynikłe po naradzie technicznej w redakcji, ostateczny kształt urządzenia nieco się różni w stosunku do prototypu. Zrezygnowano z drugiego klawisza przeznaczonego specjalnie do zapisu parametrów w EEPROM-ie oraz przesunięto na płytce niektóre elementy.
Ryszard Szymaniak, AVT ryszard.szymaniak@ep.com.pl
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/pazdziemik01.htm oraz na płycie CD-EP10/2001B w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 10/2001
49
SPRZĘT
Moda na internetowe aplikacje
mikrokontrolerow 8-hitowych narasta
w takim tempie, jak niedawne
e-biznesowe szaleństwo giełdowe.
Nie jestem przekonany, źe internetowe
aplikacje mikrokontrolerow podbiją
w najbliższym czasie świat,
ale kto 10 lat temu w ogóle
spodziewał się Internetu...
Zgodnie ze swoją dotychczasową strategią, Microchip wykorzystuje wszelkie poja-"wiające się szansę, aby "wzmocnić swoją pozycję na rynku. Jednym ze sposobów zastosowanym przez Mi ero-chipa jest podąśanie za inter-netową modą, co przejawia się bogatą ofertą róśnego rodzaju zestawów uruchomieniowych. Za ich pomocą mośna dołączyć do sieci rnik-rokontrolery pochodzące ze "wszystkich dostępnych rodzin mikrokontrolerow PICmicro.
D o testów otrzymaliśmy najnowszy zestaw ewaluacyj-ny opracowany przez Micro-
chipa - PICDEM.net. O ile zastosowane w nim rozwiązania sprzętowe mośna śmiało zakwalifikować do standardowych, to niezwykle korzystnie na tle konkurencji prezentuje się dostarczana wraz z zestawem dokumentacja. Niewątpliwym hitem jest ksiąśka legendarnego Jere-my'ego Eenthama "TCP/IP Le-an: Web Servers for Embed-ded Systems", której treść uzupełnia płyta zawierająca zestaw narzędzi fw tym kompilatory C++) i kody źródłowe przykładowych projektów, dzięki którym mośna przeprowadzać samodzielne próby m.in. z oprogramowaniem mikrokontrolerow (przedstawiono przykład WebServera na PIC-u).
&Ś
*tł# Cti<ł/JiC'11 rtfrtt immjmi
F* irw* fAnvali. (M
Rys.
Elektronika Praktyczna 10/2001
51
SPRZĘT
Na płytce testowej zestawu PICDEM.net zintegrowano:
/ rnikrokontrolerz pamięcią Flash,
z zapisanym w pamięci
programem obsługi TCP/IP, / pamięć EEPROM z interfejsem
szeregowym o pojemności
256kb,
/ interlejs Ethernet, / interfejs RS232, / alfanumeryczny wyświetlacz
LCD 2x16, /interfejs ICD, / elementy interfejsu użytkownika
przycisk, dwa potencjometry
i dwie diody świecące -
elementy do wykorzystania
w aplikacji użytkownika, / zasilacz stabilizowany
z mostkiem prostowniczym na
wejściu
Sugerowana cena detaliczna: 299USDWAT
Doskonale przygotowano takie sam zestaw uruchomieniowy. Płytkę testową wyposażono w wyświetlacz alfanumeryczny 2x16 znaków fna którym wyświetlane są bieżące komunikaty systemu) oraz tworzące prosty interfejs aplikacji użytkownika: jeden przycisk, dwie diody LED i dwa poten-
cjometry. Funkcje tych elementów użytkownik zestawu może dowolnie zdefiniować. Zostały one wykorzystane także w przykładowej aplikacji prostego serwera strony WWW.
Dołączenie płytki ewalua-cyjnej do sieci jest możliwe dzięki wbudowanemu interfejsowi Ethernet fukład RTL8019AS). Interfejs ten wyposażono także w optyczne sygnalizatory stanu pracy, co znacznie ułatwia posługiwanie się systemem.
Statyczna część strony WWW (bazowy kod HTML) jest przechowywana w nie-ulotnej pamięci szeregowej o pojemności 256kb. Jej zawartość można modyfikować, dzięki czemu użytkownik może zaprojektować i udostępniać z "PIC serwera" indywidualnie wyglądające strony. Informacje przeznaczone do wpisania do pamięci EEPROM są przesyłane z komputera za pomocą wbudowanego w płytkę interfejsu RS232.
Projektanci zestawu PIC-DEM.net, przewidując możliwość wprowadzania przez użytkownika modyfikacji do programu sterującego pracą mikrokontrolera, wyposażyli płytkę w złącze ICD. Umożliwia ono dołączenie mikrokontrolera do debuggera MPLAE ICD, co zdecydowanie przyspiesza tworzenie własnej aplikacji. Interfejs ICD można wykorzystać do reprogram owania pamięci programu mikrokontrolera sterującego pracą zestawu.
Standardowo w zestawie jest dostarczany mikrokontro-ler PIC16F877 z pamięcią programu typu Flash. Można zamiast niego zastosować także mikrokontroler z rodziny PIClB - PIC18C452.
Użytkownicy lubiący sprzętowe eksperymenty na nieco większą skalę także będą usatysfakcjonowani. Konstruktorzy płytki ewaluacyjnej przewidzieli na niej uniwersalne pole montażowe z doprowadzonym w pobliże zasilaniem. Dzięki zastosowaniu stabilizatora napięcia o dużej wydajności prądowej, większość dobudowanych modułów będzie mogła być zasilana z niego, co znacznie ułatwia prowadzenie eksperymentów.
Dokumentacja zestawu jest dostarczana w postaci elektronicznej na płycie CD-ROM. W skład zestawu wchodzi także drukowana dokumentacja zestawu, której elektroniczna kopia znajduje się na płycie,
Wartość dostarczanych z zestawem materiałów znacznie zwiększają programy narzędziowe oraz programy wykorzystywane w przykładowych aplikacjach ftakże w postaci źródłowej), opracowanych przez firmy Iosoft, LiveDevices oraz Yipee. Na rys. 1 pokazano widok okna przeglądarki WWW, w którym wyświetlono stronę demonstracyjną przygotowaną przez Jeremy'ego Eenthama, która także znajduje się na płycie.
Testy zestawu prezentowanego w artykule dowiodły, że
konstruktorzy firmy Micro-chip stanęli na wysokości zadania i po raz kolejny przygotowali zestaw idealnie dostosowany do potrzeb praktyków. Słowa uznania! Andrzej Gawryluk, AVT
Zestaw prezentowany w artykule udostępniła redakcji firma Gamma, iel. {22} 663-33-76, www.gamma.pl.
Materiały z płyty CD-ROM wchodzącej w skład zestawu PlCDEM.net publikujemy na płycie CD-EP10/2001B.
Informacje uzupełniające są dostępne w Iniernecie;
- opis zestawu PlCDEM.net; http://www.microchip.com/ 1 O/iools/picmicro/demo/ ptdemnet/index.htm,
- prezentacje rozwiązań sieciowych firmy Microchip; http://www.microchip.com/ in iern et I,
- informacje o MPLAB ICD: hiip ://www. microchip .com/ 10/iools/picmicro/icds/ mplabicd/i ndex.htm.
WsktadzestawuPICDEM.net wchodzą:
x płytkaewaluacyjna
z zaprogramowanym
rnikrokonTrolerern PIC16F877, x książka "TCP/IP Lean Web
Servers lor Embedded Systems"
(warta 50USDI), x zasilacz sieciowy z kablem, x ethernetowy kabel CAT5, x kabel RS232 9/9, x płytazoprograrnowaniern,
przykładową stroną WWW,
źródłami programów itp
52
Elektronika Praktyczna 10/2001
SPRZĘT
Po okresie krótkiego zastoju, Atmel wznowił intensywne prace rozwojowe nad układami CPLD, w wyniku czego powstała nowa rodzina układów o znacznie większych niż dotychczas
m oźłiwoś cia ch (prezentujemy je na str. 85). Są to układy kompa tyhiłn e z układami
MAX7000 firmy Ałtera. -*
Jednocześnie w ofercie Atmeła
pojawił się nowy - bezpłatny! -
pakiet projektowy dła układów
CPLD - ProChip Designer -
którego moźłiwości są
p oró wny w akt e
z oprogramowaniem
projektowym oferowanym przez
konkurencję.
Zestaw ATFl5xx-DK jest najnowszym opracowaniem Atmela. Ze względu na uniwersalną konstrukcję płytki ewaluacyjnej, można go zastosować zarówno do inżynierskich prób z układami ATFl5xx montowanymi w obudowy PLCC84, jak i w laboratoriach szkolnych i uczelnianych do celów edukacyjnych. Standardowo na płytce ewaluacyjnej producent dostarcza stabilizator napięcia o programowanym
Rys.
napięciu wyjściowym (3,3 lub 5V), generator przebiegu prostokątnego o częstotliwości 2MHz, 8 wyświetlaczy LED, dwa przełączniki. Jeden służy do sterowania wejścia zerującego GCLR układu PLD, natomiast drugi do sterowania wejścia OE, które słuśy do uaktywniania wyjściowych buforów trójstano-wych. Ponieważ zastosowany w zestawie układ PLD ma być - z założenia -poddawany różnego rodzaju próbom, ^^^^^^^^ projektanci zestawu
^^^^^^^Ś*J" przewidzieli dla niego podstawkę ZIP fang. Zero Insertion porce). Programowanie układu w systemie umożliwia 10-stykowe złącze ISP fang. In System Pro gra mma bil i ty), do którego jest dołączany widoczny na zdjęciu mini-progra-ma tor I SP , ta kże wchodzący w skład standardowego wyposażenia zestawu,
Na po wi e rzc h ni płytki drukowanej, wo kół p o ds ta wki
układu PLD, znajdują się zdublowane punkty lutownicze, dzięki którym -w razie takiej konieczności - można dołączyć do testowanego układu dodatkowy, zewnętrzny moduł funkcjonalny. Specjalnie wykonane ścieżki na płytce drukowanej umożliwiają odłączenie segmentów wyświetlaczy od wyprowadzeń układu.
Istotnym składnikiem zestawu jest dołączone oprogramowanie:
- Bezpłatna, ale kompletna funkcjonalnie wersja programu Atmel Win-CUPL (edycja WinCUPLa z fitterami dla układów SPLD i CPLD firmy Atmel) z graficznym symulatorem funkcjonalnym.
- 30-dniowa wersja najnowszego pakietu projektowego dla układów oferowanych przez firmę Atmel - ProChip Designer. W skład ProChip Designera wchodzi zestaw narzędzi fir-
Zestaw ewaluacyjny dla układów CPLD
S4
Elektronika Praktyczna 10/2001
SPRZĘT
my Altiurn (do niedawna Protel): edytor schematów i kompilator układów SPLD/CPLD Protel 99SE, a także narzędzie do syntezy i symulacji układów FPGA - PeakFPGA (Accola-de). Całością zawiaduje shell Pro-Chip Designera (rys. 1), z poziomu którego można bardzo łatwo zarządzać projektem.
Zaproponowany przez Atmela zestaw narzędzi jest bardso elastyczny, ponieważ mniej skomplikowane projekty można przygotowywać sa pomocą edytora schematów i znanego od lat, łatwego w opanowaniu języka CUPL, natomiast projekty o większym stopniu skomplikowania można przygotowywać w języku VHDL.
Oprócz dwóch podstawowych zestawów narzędzi projektowych, wraz z prezentowanym zestawem producent dostarcza programy do obsługi programatora ISP ftakże w wersji dla Windows NT) oraz program konwertujący pliki *.POF (wynikowe dla układów MAX7000 firmy Altera) do postaci *.JED. Dzięki temu programowi projektanci preferujący system projektowy Max+Plus II firmy Altera mogą nadal z niego korzystać, jednocześnie korzystając z cenowych dobrodziejstw oferty Atmela.
Obydwa pakiety narzędziowe wyposażono w najnowsze biblioteki (właściwie programy fittujące), w których uwzględniono architektury układów CPLD drugiej generacji LogicDoubling ATP 15 xxSE/SEL/AE /AEL.
Wraz z zestawem producent dostarcza dwa układy ATF1508 (128 makro-
W skład zestawu ATF15xx-DK wchodzą:
- płytka ewaluacyina z podstawką ZIF PLCC84 (można w niej montować układy ATF1504 IATF1508),
- dwa układy ATF15xx pierwszej generacji 1508ASVLi 1508AS,
- interfejs do programowania ISP,
- CD-ROM z kompletem dokumentacji, przykładami i programami narzędziowymi w tym ProChip Designer 3 Oi Atmel WmCUPL,
- CD-ROM z aktualnym katalogiem firmy Atmel,
- drukowana dokumentacja zestawu
Sugerowana cena netto: 450 zł +VAT
komórek - odpowiednik EPM7128 Al-tery). Do testów otrzymaliśmy zestaw zawierający układy pierwszej generacji, w wersjach AS (5V) i ASVL (3,3V, obniżony pobór mocy). Według zapewnień producenta, wraz z pojawieniem się w sprzedaży układów ATP drugiej generacji (LogicDoubling Archiieciure -prezentujemy na str. 85), w najbliższej przyszłości właśnie one będą dołączane do zestawów.
Podsumowanie
Opracowany przez Atmela zestaw to istotny krok w sprowadzaniu układów programowalnych ,,pod strzechy". O ile konstrukcja samego zestawu nie należy do szczególnie wyrafinowanych, to w połączeniu z programatorem ISP i doskonałym oprogramowaniem narzędziowym pozwoli nie tylko poznać możliwości współczesnych układów programowalnych, ale także stopniowo poznawać i przyzwyczajać się do (dzisiaj jeszcze nie zawsze docenianych przez konstruktorów) nowych standardów projektowania układów elektronicznych, wdrażanych wraz z nowoczesnymi językami HDL (ang. Hardware Description Language).
Moim zdaniem jedynym istotnym niedociągnięciem ze strony producenta jest brak w zestawie zasilacza sieciowego. Nie jest także jasno sprecyzowane, według jakich kryteriów Atmel rozdaje bezpłatne kody licencyjne do nieograniczonych czasowo wersji oprogramowania. Firma zastrzega sobie bowiem prawo do kwalifikowania klientów zabiegających o taką licencję, ale nie zostały opublikowane warunki, jakie trzeba spełnić, aby ją otrzymać.
Piorąc pod uwagę dotychczasową politykę marketingową Atmela, można się spodziewać, że jedna z kolejnych wersji ProChip Designera będzie rozpowszechniana bez żadnych ograniczeń, jak działo się to niegdyś z Win-CUPL-em.
Piotr Zbysiński, AVT piotr.zbysinski@ep.com.pl
Prezentowany w artykule zestaw udostępniła redakcji firma JM Elektronik, iel. (32) 339-69-01, www.jm.pl.
Materiały informacyjne oraz oprogramowanie dostarczone wraz z prezentowanym w artykule zestawem znajdują się na płycie CD-EP10/2001B.
Dodatkowe materiały informacyjne są dostępne w Iniernecie pod adresami;
- http://www.aimel.com/aimel/prod-u cis /pro d2h i.htm,
- hiip ;//www .atmel. c om/atmel/ad I cp ld_order .htm,
- hiip-J/www.jm.pl/pl/prk.phiml/84,
Elektronika Praktyczna 10/2001
55
SPRZĘT
Analizatory stanów logicznych
Warszawska firma Amher specjalizuje się
w produkcji analizatorów stanów logicznych,
przyrządów niezwykle przydatnych
w pracowaniach techniki cyfrowej
i mikroprocesorowej.
W artykule przedstawiamy nowe przyrządy
tej firmy - przenośne analizatory
16- i 32-kanalowe.
wejściowych są gromadzone w szybkich pamięciach SRAM o pojemności 64ksłów 16-bitowych, skąd następnie są przekazywane do PC (pod kontrolą oprogramowania sterującego, które wchodzi w skład zestawu).
Linie wejściowe analizatora są przystosowane dla sygnałów o amplitudzie -5...+15V, przy czym napięcie progowe mośna programowo ustawiać w przedziale -l..+5V. Histereza linii wejściowych wynosi IV (po
Pomimo niewielkich rozmiarów, analizatory charakteryzują się bardzo dobrymi parametrami, a z ich pomocą mośna śledzić do 32 (16 wASL-2016) sygnałów cyfrowych z maksymalną częstotliwością próbkowania lOOMHz. Po ograniczeniu liczby śledzonych sygnałów do 16 (8 w ASL-2016J częstotliwość próbkowania mośe wzrosnąć do 2 00MHz. Wejścia podzielono na grupy po
8. Analizatory mają wbudowane generatory przebiegów wzorcowych o częstotliwości lOOMHz. Do synchronizowa-nia wpisów do pamięci analizatora mośna wykorzystać takśe zewnętrzny sygnał o poziomach TTL.
Ze względu na duśą częstotliwość taktowania i zastosowanie do transmisji danych do PC stosunkowo wolnego portu Centronics, informacje o stanach linii
n rr Ś
Rys.
58
Elektronika Praktyczna 10/2001
SPRZĘT
Rys, 2,
500rnV więcej i mniej w stosunku do napięcia referencyjnego). Irnpedancja wejściowa wszystkich linii wynosi ok. 200kQ/5pF, dzięki csemu dołączenie analizatora do testowanego urządze-nia nie powinno zaburzyć jego pracy.
Konstrukcja analizatora jest na wskroś nowoczesna -konstruktorzy zastosowali układy cyfrowe zasilane napięciem 3,3V oraz 5V, ,,cho-wając" cały blok sterowania w dwóch układach PLD. Zastosowane rozwiązania sprzętowe pozwalają na programowo ko nfiguro wane i.przedpróbkowanie" przebiegów "wejściowych, dzięki czemu uśytkownik analizatora może przeanalizować zamiany sygnałów przed momentem wyzwolenia rejestracji przebiegów.
Bardzo mocnym atutem analizatora jest oprogramowanie, które obsługuje transfer danych z pamięci analizatora do PC, umożliwia modyfikowanie nastaw (m.in. podstawy czasu, wyboru źródła sygnału zegarowego, ustalenie napięcia odniesienia dla wejść itp.J, odpowiada także za wyświetlenie zgromadzonych
Najważniejsze parametry analizatora:
/ liczba kanałów 16 lub 32
/ pojemność pamięci G4kpróbek
w każdym kanale, / zakres wewnętrzne]
częstotliwości próbkowania
20kHz 100MHz(200MHz), / zakres zewnętrzne]
częstotliwości próbkowania
0 100MHz, / zakres napięć we|ściowych
-5 +15V, / wartość napięcia referencyjnego
dladetektorapoziomów
logicznych -1 +5V, / histereza wejściowa 1V. / pobór mocy maks 3,5W, / im pedanci a wejści owa (dl a sygnałów
logicznych) 200kn/5pF
W skład zestawu dostarczanego przez producenta wchodzą:
Ś analizator,
Ś dyskietka z oprogramowaniem,
Ś kable pomiarowe (liczba dostosowana do wariantu analizatora,
Ś zasilacz sieciowy,
- insfrukcja obsługi____________
Sugerowana cena netto ASL-20i6:1299zł ASL-2032:1649zł
w pamięci analizatora przebiegów.
Okno wyświetlane po uruchomieniu programu pokazano na rys. 1. Jego autorzy bardzo efektownie i w pełni wykorzys tal i możliwości Windows, dzięki czemu obsługa nietypowego (jak na WindowsJ interfejsu graficznego programu nie sprawia żadnych trudności. Co więcej, twórcy oprogramowania wbudowali w nie szereg funkcji niezwykle przydatnych podczas prowadzenia pomiarów, jak zautomatyzowane nadawanie nazw liniom tworzącym magistrale, a także możliwość wyświetlania opisu stanu magistral z poziomu łatwych w obsłudze paneli. Użytkownik ma do dyspozycj i kursory przemieszczane na osi czasu, za pomocą których można dokonać kilku podstawowych pomiarów parametrów czasowych analizowanych sygnałów.
Obsługę programu ułatwia niezbyt rozbudowane menu, które - za wyjątkiem okna konfiguracji słowa wyzwalającego (rys. 2} - jest jednopoziomowe. Ponieważ gabaryty predestynują analizator do zastosowań ,, poi owych", nie bez znaczenia jest fakt, że tak efektowny program upakowano w jednym pliku o objętości zaledwie 423kB, nie wymagającym do tego instalacji. Tomasz Paszkiewicz, AVT
Prezentowane w artykule analizatory udostępniła redakcji firma Amhei (tel {22} 683-92-03), arend@polbox.com.
Elektronika Praktyczna 10/2001
Uniwersalny przyrzqd A laboratoryjny
Projekt ilustrujqcy potężne możliwości tkwiqce w niepozornych, 8-bitowych mikro-kontrolerach. Słr. 41.
Emulator-programator mikrokontrolerow AVR i '51 do każdego typu komputera
Kolejny w EP projekt dla amigowców, ale nie tylko! Jest to niepowtarzalna okazja dla użytkowników tych komputerów, aby zbudować sobie doskonale działajqce narzędzie, umożliwiajqce prac ze współczesnymi mikrokontrolerami. Słr. 31.
Korektor i wzmacniacz A akustyczny 4x40W
Na słr. 47 kończymy opis korektora-przed-wzmacniacza ze sterowaniem cyfrowym. Za miesiqc - w ostatniej części artykułu -opublikujemy opis współpracujqcego z nim 4-kanałowego wzmacniacza mocy.
Generator szumu ^
Miniprojekt ze słr. 83 jest dowodem na to, że na tranzystorach można jeszcze coś fajnego zrobić...
Emulator DS5000 > i innych mikrokontrolerow rodziny '51
Drugq część artykułu poświęciliśmy omówieniu sposobu montażu i uruchomienia tego niezwykłego emulatora. Słr. 37.
PICDEM.net - PIC-e w sieci
Tytuł artykułu mówi sam za siebie: kolejna prezentacja "sieciowych" możliwości współczesnych mikrokontrolerow. Słr. 51.
Immobilizer z zabezpieczeniem przed porwaniem samochodu
Oryginalny projekt zmniejszajqcy ryzyko porwania 4 samochodu. Słr. 19.
Inteligentny sterownik wycieraczek
Nadchodzqca, nieunikniona
Ś plucha utrudni kierowcom życie. Urzqdzenie, którego konstrukcję prezentujemy na słr. 27 zmniejszy liczbę problemów, ponieważ zapewni automatyczne, inteligentne sterowanie pracq wycieraczek.
OrCAD - profesjonalny system wspomagajqcy projektowanie układów elektronicznych
W drugiej części artykułu kończymy opis edytora schematów zintegrowanego w pakiecie OrCAD. Słr. 76.
Mini-generator > funkcyjny
Łatwy w wykonaniu przyrzqd laboratoryjny, który z powodzeniem może spełniać rolę uniwersalnego źródła sygnałów testowych. Słr. 84.
#/Ś*
2x więcej logiki - druga > generacja układów ATF15xx
Na słr. 93 przedstawiamy możliwości nowej generacji układów CPLD firmy Atmel oraz narzędzia stosowane do przygotowywania dla nich projektów.
^
Elektronika Praktyczna 10/2001
Urzqdzenia z interfejsem szeregowym w sieci Ethernet
W artykule na słr. 137 przedstawiamy nowoczesne interfejsy umożliwiajqce dołqczenie do Sieci przemysłowych urzqdzeń wyposażonych tylko w RS232.
ATF15xx Development Kit
Najnowszy zestaw ewaluacyjny dla układów CPLD firmy Atmel przedstawiamy na słr. 54.
ASL-2016/2032 - analizatory, stanów logicznych
lnteresujqce opracowanie jednej t z krajowych firm elektronicznych przedstawiamy w artykule na słr. 58. i
IKA
Nr 10(106)
październik 2001
Projekty
IBF"
Dekoder MP3, cześć 1
Immobilizer z zabezpieczeniem przed porwaniem
samochodu.......................................................................................19
Inteligentny sterownik wycieraczek...............................................27
Emulator-programator mikrokontrolerów AVRi '51 do każdego
typu komputera, cześć 1 ................................................................31
Emulator DS5000 i innych mikrokontrolerów
rodziny '51, cześć 2..........................................................................37
Uniwersalny przyrzqd laboratoryjny, cześć 2................................41
Korektor i wzmacniacz akustyczny 4x40W, cześć 2 /...,...;...........47
Generator szumu..............................................................................
Mini-generator funkcyjny................................................................
Urzqdzenia z interfejsem szeregowym w sieci Ethernet
Czujniki optyczne serii E3Z.............................................................
Sterowniki PLC rodziny MicroSMART, cześć 2.............................
Sprzęt ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
PICDEM.net - PIC-e w sieci..............................................................
ATF15xxDevelopment Kit - zestaw ewaluacyjny
dla układów CPLD firmy Atmel ......................................................
ASL-2016/2032-analizatory stanów logicznych..........................
Programator uniwersalny UPROG40/48........................................
ZBascomem po włosku -zestawy dydaktyczne firmy Grifo
83 84
137 143 148
51
54 58 64 70
Materiały stykowe w przekaźnikach..............................................60
Nowe Podzespoły............................................................................89
2xwięcej logiki- druga generacja układówATF15xx
firmy Atmel........................................................................................93
Programy
Oprogramowanie narzędziowe firmy Tasking Inc. dla
mikrokontrolerów '51 .......................................................................68
OrCAD - profesjonalny system wspomagajqcy
projektowanie układów elektronicznych - edytor
schematów, część 2........................................................................16
Projekty Czytelń i ków
Przetwornica napięcia do świetlówki............................................99
Cyfrowy regulator ciśnienia, część 2...........................................101
Info Świat.......................................................................103
InfoKraj..........................................................................105
^jblioteka
Kramik+Rynek..............................................................113
Listy.................................................................................119 J
Ekspresowy Informator Elektroniczny.....................1311
Wykaz reklamodawcow............................................130
Elektronika Praktyczna 10/2001
7
PODZESPOŁY
ateriały stykowe w przekaźnikach
W projektowaniu współczesnych przekaźników stosowane są materiały, które można podzielić na trzy główne grupy: srebro/tlenek kadmu, srebro/tlenek cyny i srebro/nikiel. Jako materiał bazowy dla materiałów kontaktowych w inżynierii niskonapięciowej stosuje się srebro ze względu na to, że ma ono najwyższą elektryczną i termiczną przewodność ze wszystkich metali, prawie nie utlenia się i wykazuje dobrą odporność na korozję.
W zależności od zadań stawianych przed różnymi typami przekaźników, różne własności materiałów są istotne, a zanotowane zmiany w zachowaniu materiałów kontaktowych podczas przełączania są powiązane z ich ogólnymi właściwościami metalurgicznymi. Wymagania dla materiałów kontaktowych można podzielić według zadań stawianych przekaźnikom w następujący sposób:
- załączanie obciążenia - odporność na zgrzewanie, małe zużycie styków;
- trwałe obciążenie - mała rezystancja zestyków, mały przyrost temperatury, odporność na zgrzewanie;
- wyłączanie obciążenia - małe zużycie styków, duża wytrzymałość na działanie łuku elektrycznego, dobre właściwości gaszenia łuku.
Jako materiał stykowy ogólnego zastosowania najbardziej popularny do niedawna był AgCdO ze względu na swą doskonałą odporność na erozję (powodowaną łukiem elektrycznym) i zgrzewanie oraz wysoką przewodność elektryczną i termiczną.
AgNi cechuje się większą tendencją do zgrzewania, małą odpornością na działanie prądów udarowych,
większa jest też tendencja do przenoszenia materiału z jednego styku na drugi w aplikacjach stałoprądo-wych. Dlatego też materiał ten jest głównie stosowany w przełącznikach pomocniczych, mających zastosowanie w aplikacjach niskoprądowych (np. R4). Z kolei AgNi wykazuje również zadowalające własności w miniaturowych przekaźnikach RM84/RM85/RM87, w aplikacjach zmiennoprądowych z obciążeniem re-zystancyjnym.
Kadm, będący składnikiem materiału AgCdO, był od dawna krytykowany ze względu na jego rakotwórcze działanie. Wobec rosnącej w ostatnich latach świadomości ekologicznej, używanie kadmu w stykach zostało poważnie ograniczone na świecie. Z tego powodu od wielu już lat prowadzone są prace rozwojowe mające na celu znalezienie materiału alt er natyw neg o do AgC d O.
Najważniejszą grupę stanowią dziś materiały AgSnO. Nie były one dotąd powszechnie stosowane z powodu formowania się warstw tlenku cyny na powierzchni styków podczas pracy łączeniowej oraz znacznych przyrostów temperatury zestyków pod dużym obciążeniem, wynikających ze wzrostu rezystancji. Obecnie AgSnO jest dostępny w bardzo dużej liczbie odmian. Materiały z tej grupy wykazują znakomite właściwości zarówno przy obciążeniach z dużymi prądami udarowymi, jak i niskimi prądami stanu ustalonego oraz mają dobrą odporność na erozję styków i zgrzewanie. Jednak duży wpływ na osiągi zestyków ma poziom tlenku w związku, jak też metoda wytwarzania i obecność domieszek, które zaczęto stosować głównie w celu obniżenia rezystancji zestyków i podniesienia odporności na przenoszenie materiału.
Europejscy producenci materiałów stykowych wytwarzają AgSnO metodą mieszania proszków w różnego rodzaju procesach metalurgii proszkowej, stosując jako domieszki tlenki różnych metali, np. wolframu, bizmutu, miedzi czy indu. Producenci japońscy preferują metodę oksydacji wewnętrznej stopu srebra z metalem, wykorzystując tlenek indu do akty-
wowania konwencjonalnego procesu wewnętrznego utleniania stopów sre-bro-metal. Poprzez środki domieszkujące ustala się także wielkość cząsteczek tlenków co, jak wykazały badania, ma ogromny wpływ na zachowanie łączeniowe materiału.
Jednym z nowych materiałów AgSnO testowanych w laboratorium Rel-polu był AgSnO 8PX dostarczony przez firmę AMI Doduco, która wytwarza ten materiał przez mieszanie srebra z proszkiem tlenku cyny domieszkowanego w procesie napylania reakcyjnego. Jako domieszki stosuje się CuO oraz Bi2O3, które dodawane są, aby poprzez zwiększenie kruchości (łamliwości materiału) wpłynąć na zmniejszenie sił potrzebnych do rozerwania zgrzanego zestyku - przy niewielkich siłach zgrzewających przekaźnik poradzi sobie z rozrywaniem zestyku. Domieszkami wpływa się na wielkość ziarenek proszku oraz na gęstość spieku. Poprawiają one także zachowanie materiału w wysokich temperaturach. Metoda wytwarzania stosowana przez AMI Doduco jest odmianą metalurgii proszkowej - polega na mieszaniu proszków: srebra i domieszkowanego w niekonwencjonalny sposób tlenku cyny. Materiał ten wykazuje dobre zachowanie przy obciążeniach lampowych, które charakteryzują się dużymi prądami udarowymi - przekaźniki serii RM83 (fot. 1) pracujące pod obciążeniem żarówek o łącznej mocy 3000W (U = 230VAC) zdolne są do wykonania ponad 30000 załączeń. Przekaźnik RM83 doskonale spisywał się z tym materiałem również wtedy, kiedy jako obciążenie zastosowano świetlówki. Warunki próby i przebieg prądu przy załączaniu były następujące:
- typ testowanego przekaźnika: RM83-3021-25-1024,
- obciążenie: 20 świetlówek 40W każda, U=230VAC, cosi|>=0,5,
- temperatura otoczenia: +60C,
- cykl pracy przekaźnika: 6s załączo-ny/4s wyłączony (jak na rys. 1).
Podczas testu wszystkie badane przekaźniki wykonały założoną liczbę 50000 łączeń. W ani jednym przypadku nie stwierdzono zgrzania się zestyku.
60
Elektronika Praktyczna 10/2001
PODZESPOŁY
Podobne badania przeprowadzono na miniaturowym przekaźniku RM85 (fot. 2), który pracował w takiej samej aplikacji, przy prawie dwukrotnie większej mocy świetlówek. Przekaźniki wykonywały średnio ok. 30000 łączeń do wystąpienia zgrzania zestyku.
Zadowalające rezultaty dała również próba obciążenia zestyku przekaźnika lampami halogenowymi o mocy 1000W oraz próby według kategorii DCI3 (obciążenie indukcyjne). Jak wykazały badania, materiał AgSnO 8PX bardzo dobrze zachowuje się w aplikacjach, gdzie występują duże prądy udarowe. Wykazuje on swe zalety również przy obciążeniach indukcyjnych, nie jest natomiast najlepszą alternatywą dla AgCdO przy obciążeniach rezystan-cyjnych.
Bardziej uniwersalnym materiałem z grupy srebro/tlenek cyny jest AgSnO2In2O3, dostarczony do badań przez jednego z producentów japońskich. Oprócz dobrych wyników uzyskanych w próbach przy obciążeniach lampowych, materiał ten odznacza się doskonałym zachowaniem przy obciążeniach rezystancyj-nych, gdzie z powodzeniem może zastąpić AgCdO. Materiały wewnętrznie utlenione posiadają generalnie większą gęstość i wyższe wartości twardości niż materiały wytworzone przez metalurgię proszkową. Wynika to z większej drobnoziarnistości. Zapewniają one więc wyższą odporność na erozję powodowaną przez łuk elektryczny. Przeszkodą przed powszechnym stosowaniem AgSnO2In2O3 jest jego cena, znacząco wyższa od ceny materiałów AgSnO produkowanych metodami metalurgii proszkowej, a te i tak są zdecydowanie wy-
ższe niż AgCdO. Ten fakt stanowi o tym, że materiały wytwarzane metodą utleniania wewnętrznego mają nikłe szansę na szersze zastosowanie w przekaźnikach. Dlatego oprócz ciągłego udoskonalania materiałów AgSnO wytwarzanych przez mieszanie proszków, producenci materiałów stykowych prowadzą badania zachowań innych materiałów srebro-tle-nek metalu tj. AgZnO oraz AgFe2O3. Zwłaszcza ten pierwszy ma szansę zastąpić AgCdO w przekaźnikach ogólnego zastosowania. Zawiera on wolframian srebra ewentualnie molib-denian srebra jako domieszkę znacząco poprawiającą właściwości łączeniowe. Poprzez domieszkowanie uzyskuje się przede wszystkim pożądaną wielkość ziaren oraz poprawia zachowanie materiału w wysokich temperaturach. Badania opublikowane przez dr Thomasa Schopfa (Tyco) pokazują, że materiał AgZnO jest bardzo wrażliwy na zawartość domieszki, a uzyskując większą drobno-ziarnistość domieszki, można uzyskać kilkukrotny wzrost trwałości łączeniowej przekaźnika pracującego pod obciążeniem z dużym prądem udarowym. Za najbardziej obiecujący i oferujący najlepsze rezultaty przy różnych kategoriach obciążeń uznano materiał AgZnOs z 0,25% zawartością domieszki Ag2WO4. Materiał ten, oprócz jednego z nowych AgSnO, będzie wykorzystany w badaniach przekaźników miniaturowych RM96 (fot. 3), które przeznaczone są głównie do przełączania indukcyjnych obciążeń prądu przemiennego. Właśnie w kategorii łączeniowej AC15, materiał AgZnO najbardziej pokazuje swoje zalety - oferuje nawet kilkukrotny wzrost trwałości łączeniowej w stosunku do AgCdO. Oczywiście wyniki badań przeprowadzonych na jednym typie przekaźnika nie przekładają się bezpośrednio na trwałości osiągane przez inne konstrukcje, niemniej jednak przewaga nowoczesnych odmian materiałów AgSnO czy AgZnO nad konwencjonalnym AgCdO jest bardzo wyraźna. Dodatkowym atutem materiału srebro/tlenek cynku są jego stosunkowo niskie koszty produkcji (niższe od AgSnO), co zachęca do jego dalszej optymalizacji, a wobec faktu, że jest on nieszkodliwy dla środowiska, ma szansę stać się głównym zamienni-kiem AgCdO w przekaźnikach ogólnego zastosowania, inż. Tomasz Ochocki Dziat Konstrukcyjny Relpol SA
Artykuł powstał w oparciu o materiały firmy Relpol, tel.: (68) 374-30-21 w. 308, fax: (68) 374-38-66.
Elektronika Praktyczna 10/2001
61
SPRZĘT
UPROG40/48
Po raz drugi przedstawiamy na łamach EP
nowoczesny programator zaprojektowany i produkowany w naszym kraju. Uprog40/48
może z powodzeniem rywalizować z najlepszymi programatorami uniwersalnymi. Jego przemyślana konstrukcja, przyjazny interfejs użytkownika i umiarkowana cena powodują, że może być zaakceptowany przez nawet najbardziej wymagających użytkowników.
Programatory Uprog 40/48 są pierwszymi dostępnymi na rynku przyrządami z rodziny Uprog. W sprzedaży są dostępne dwa modele: Uprog 40 i Uprog 48, które różnią się wielkością podstawki DIL. Obydwa są wyposażone w takie samo oprogramowanie, którego niestandardowo "wyglądający interfejs graficzny jest stosowany w oprogramowaniu dla kolejnych wersji programatora.
Uprog 40/48 jest programatorem o niewielkich rozmiarach (19x12x2,5cm), a jego masa nie przekracza lkg. Programator wyposażony jest w solidną metalową obudowę, która nie tylko zapewnia mechaniczną od-
porność konstrukcji, ale stanowi jednocześnie doskonały ekran zabezpieczający elektronikę przed przepięciami elektrostatycznymi. Na płycie czołowej programatora oprócz podstawki DIP40 lub DIP48 (w zależności od modelu) są: przycisk AUTO RUN oraz dwie świecące diody LED, które sygnalizują włączenie zasilania i aktualny stan programatora. Złącze służące do komunikacji z komputerem poprzez port równoległy (do kompletu jest dołączony kabel), znajduje się na tylnej ściance programatora. Z tyłu znajdziemy także gniazdo do dołączenia zasilacza, który także wchodzi w skład zestawu.
owtohi
C*3 3
i Ul i
n nnn ft n u fi u n n u niriF
MMII ** "" " " w 'Ś" " '
iiittt a iran n n *t nrtt
i,
Rys. 1.
W zależności od wersji, Uprog pozwala na obsługę szerokiej gamy układów w obudowach DIL do 40 pinów (Uprog 40) oraz DIL do 48 pinów (Uprog 48) bez konieczności stosowania żadnych dodatkowych adapterów. Jak przystało na programator uniwersalny, Uprog 40/48 obsługuje wszystkie rodzaje układów standardowych, tj. pamięci EPROM, EEPROM, FLASH, wybrane układy PLD (w tym GAL, PAL, PALCE oraz szereg CPLD), a także mi kro kontrolery. Możliwe jest programowanie standardowych układów o napięciu zasilania 5V, jak również układów zasilanych napięciami: 3,3V 2,7V 1,8V.
Elastyczne pin-drivery, w jakie wyposażono programator, pozwalają dołączyć do każdego wyprowadzenia podstawki: napięcie zasilające, masy, napięcie programujące lub sygnał zegarowy. Taka konstrukcja części sprzętowej zapewnia obsługę dowolnego rozkładu wyprowadzeń układu, a co za tym idzie, możliwa jest obsługa układów, które pojawią się dopiero w przyszłości. Dodanie układu do listy obsługiwanych wymaga tylko uaktualnienia oprogramowania sterującego programatorem.
Istotną zaletą programatorów Uprog jest duża szybkość programowania. Zadowoli ona szczególnie tych użytkowników, którzy chcą programować układy z pamięciami o dużej pojemności. Specjalnie zaprojektowany interfejs równoległy urządzenia zapewnia bowiem transfer danych z maksymalną prędkością portu komputera i w znacznym stopniu zależy od typu PC oraz szybkości procesora. W przypadku komputera wyposażonego w procesor 6 3 3MHz, którego port równoległy pracuje w trybie EPP, prędkość transmisji dochodzi do 800kB/s. Interesującą cechą programatorów Uprog jest możliwość programowania układów w systemie za pomocą interfejsów JTAG, SPI i BDM.
Oprócz funkcji związanych z programowaniem układów, programator Uprog 40/48 spełnia także rolę testera układów cyfrowych. Funkcja uniwersalnego testu układów cyfrowych pozwala na podanie dowolnych napięć i sygnałów wejściowych do konkretnie wybranej nóżki układu scalonego (GND, VZZ, CLK). Opcja ta potwierdza pełną uniwersalność programatora odnośnie konfigu-rowania jego wyprowadzeń.
64
Elektronika Praktyczna 10/2001
SPRZĘT
Jk]
Rys. 2.
Obsługę programatora zapewnia oprogramowanie znajdujące się na dołączonej do zestawu płycie CD. Aplikacja współpracuje s Windows 95/98/2000/NT i ma niewielkie wymagania sprzętowe. Po uruchomieniu programu wyświetlany jest bardzo przejrzysty i ładnie zaprojektowany interfejs graficzny służący do komunikacji z użytkownikiem. Już na wstępie należy zaznaczyć, że interfejs oprogramowania sterującego Uprog 40/48 zdecydowanie odróżnia się od stosowanych przez innych producentów. Jak widać na rys. 1, zrezygnowano przede wszystkim ze stosowania systemowych okien Windows i zastąpiono je oknami o odmiennej szacie graficznej. Brak tu również, występującego standardowo w Windows, paska zadań. Dostęp do wszystkich funkcji programatora realizowany jest za pomocą grupy ikon znajdujących się w górnej części głównego okna programu oraz znajdujących się w obszarze tego okna przycisków.
Twórcy programu zaproponowali szereg rozwiązań pozwalających na znaczne ułatwienie pracy. Komunikaty pojawiające się podczas programowania na pasku OPERATION STATUS oraz łatwy dostęp do grup ikon odpowiadających za programowanie poprzez zakładki spra-
HEK |3T ASDI r
Fwn: Jrooaooooo
T r |OOOMLFFF
' 1 OK U CANCEL 1
Rys. 3.
wiają, że obsługa programu nie jest skomplikowana.
Programowanie układu, podobnie jak w przypadku innych programatorów, rozpoczynamy od wybrania układu, który chcemy zaprogramować. Wybór ten realizowany jest za pomocą przycisku ,,plus" znajdującego się po prawej stronie głównego okna. Użycie tego przycisku powoduje otwarcie okna SELECT DEVICE, które zawiera listę wszystkich dostępnych układów (rys. 2). Organizacja tego okna umożliwia szybkie odszukanie interesującego nas układu, co ułatwia m.in. filtr wyszukiwania.
Oprogramowanie Uprog 40/ 48 posiada ułatwienie dla użytkowników, którzy często programują kilka układów różnych typów. Polega ono na możliwości wybrania do dziesięciu typów układów, które są zapamiętywane na liście "podręcznej" i wyświetlane w kolumnie DEVICES znajdującej się po prawej stronie głównego okna programu. Podobnie jak przy pierwszym, każdy kolejny układ dodajemy wykorzystując przycisk ,,plus". Każdy układ ma wówczas przypisany własny bufor, który może być wypełniony dowolnym zbiorem danych. Szybkie przełączanie pomiędzy poszczególnymi układami znajdującymi się w kolumnie układów "podręcznych" realizowane jest za pomocą myszy i nie wymaga ciągłego otwierania okna SELECT DEVICE.
Ładowanie zbioru, którym chcemy zaprogramować wybrany układ, jest możliwe za pomocą przycisku LOAD, a zawartość bufora wyświetlana jest zarówno w formacie HEX, jak i ASCII. Aplikacja akceptuje następujące formaty danych:
txt, bin, hex, MOTOROLA Sl. W przypadku zmian kodu dokonywanych bezpośrednio w oknie bufora, dany projekt możemy zapisać na dysku wykorzystując przyciski SAVE lub SAVE AS. Wprowadzanie zmian w buforze oraz odszukiwanie interesujących użytkownika komórek wspomaga funkcja automatycznego podawania adresu. Po najechaniu kurso-rem na dowolną komórkę jej adres podawany jest automatycznie w postaci HEX i dziesiętnej. Cały obszar bufora lub wybrany dowolny jego fragment można ponadto zapełniać seriami danych zdefiniowanymi przez użytkownika. Funkcja ta jest ukryta pod prawym przyciskiem myszy, a jej uaktywnienie następuje po kliknię-ciu tym przyciskiem w obszarze bufora. Okno pozwalające na zadanie parametrów, z jakimi ma być wykonane działanie na buforze, prezentuje rys. 3. Ikony sterujące pracą programatora są zorganizowane w postaci zakładek. Do wyboru mamy zakładki z modyfikowalnymi algorytmami procesu programowania, odczytu i kasowania pamięci układu oraz zakładkę SINGLE, której ikony pozwalają na pojedyncze wykonanie poszczególnych operacji. Zakładki: PROGRAM, READ i ERASE zawierają serie operacji wchodzących w skład procesu zaprogramowania, kopiowania do bufora lub skasowania zawartości pamięci. Dodatkowo możliwe jest pominięcie wybranej lub ciągu wybranych przez użytkownika operacji wchodzących w skład poszczególnych procesów. Na przykład pominięcie operacji BLANK CHECK podczas procesu programowania wymaga jedynie kliknięcia myszką na ikonie o nazwie BLANK. Program natychmiast zmienia interesującą nas ikonę na napis SKIP. Pozostałe operacje wykonywane są automatycznie po naciśnięciu znajdującego się pod zakładkami przycisku RUN (pojedyncze wykonanie wybranego procesu] lub AUTO RUN (powtarzanie wybranego procesu -w wypadku programowania serii takich samych układów - aż do momentu przerwania go przez użytkownika]. Wykorzystanie funkcji AUTO RUN pozwala na znaczne udogodnienie pracy podczas programowania większej liczby układów tego samego typu (tą samą zawartością]. Programator automatycznie przeprowadza okres-
Rys. 4.
lony proces, a użytkownik po umieszczeniu kolejnego układu w podstawce obsługuje jedynie przycisk AUTO RUN znajdujący się na płycie czołowej programatora. Podczas wykonywania wybranego procesu jego postęp pokazywany jest w postaci procentowej osobno dla każdej operacji i sygnalizowany odpowiednimi komunikatami pojawiającymi się na pasku OPERATION STATUS.
Wykorzystując przycisk SETUP, użytkownik może zmienić pewne parametry programowania układu dotyczące adresu początkowego, od którego rozpocznie się zapis w układzie, adresu końcowego oraz ustawienia bitów zabezpieczeń. Okno SETUP pokazano na rys. 4. Należy zwrócić uwagę na fakt, że modyfikowane parametry są udostępniane dynamicznie w zależności od typu wybranego układu. W celu maksymalnego zwiększenia szybko ści programowania, twórcy aplikacji zastosowali unikalną funkcję SMART uaktywnianą w oknie SETUP. Funkcja ta może być wykorzystana dla wszystkich układów, które w stanie skasowanym mają określoną, znaną zawartość pa-
Rys. 5.
Elektronika Praktyczna 10/2001
65
SPRZĘT
mięci. Działanie tej funkcji polega na zmienianiu podczas programowania zawartości tylko tych komórek pamięci układu, które w buforze mają wartość różną od określonej. Rozwiązanie to sprawia, że proces programowania przebiega w zauważalnie krótszym czasie, co jest szczególnie odczuwalne w przypadku układów o znacznym rozmiarze pamięci.
Oprogramowanie programatorów Uprog 40/48 umożliwia także niezależny dostęp do pamięci programu i danych
w procesorach posiadających dodatkową pamięć danych. Przełączanie pomiędzy oboma obszarami pamięci zapewniają przełączniki CODE i DATA znajdujące się w obszarze głównego okna programu (pokazanego na rys. 1).
Bardzo istotną funkcją wbudowaną w programatory Uprog 40/48 jest możliwość sprawdzenie jakości styku między programowanym układem a podstawką. Programator automatycznie weryfikuje jakość styku na poszczególnych nóż-
kach układu scalonego w momencie wykonywania każdej operacji. W przypadku braku styku na którejś z końcówek, wyświetlany jest odpowiedni komunikat w postaci okna CHECK PIN CONNECTION, pokazanego na rys. 5. Jak widać, o próg ramowanie graficznie wskazuje, które z końcówek nie mają prawidłowego styku. Uprog 40/48 wykrywa ponadto odwrotne włożenie układu do podstawki programatora. Użytkownik widzi to w postaci wyświetlenia wszystkich wypro-
1 Ś1 Ś
Ą u. T L
- ft. Ś+ t ' e
* LL
Ś :tJ
Rys. ó.
wadzeń układu w kolorze czerwonym.
Możliwości opisywanego programatora nie kończą się jednak na samym programowaniu. Niezależnie od modelu, Uprog jest wyposażony w funkcję testera dowolnych układów cyfrowych. Unikalna funkcja uniwersalnego testu układów cyfrowych pozwala na podanie do układu cyfrowego dowolnej ko mbinacj i napięć i sygnałów wejściowych do konkretnie wybranych nóżek (GND, VZZ, CLK - rys. 6). Po podaniu odpowiedniej sekwencji i kliknięciu w podstawkę, wybrane napięcia i sygnały są przenoszone na układ i jednocześnie czytany jest i wyświetlany stan pozostałych końcówek. W ten sposób możemy praktycznie przetestować każdy układ cyfrowy, jak na przykład komparator, licznik, układ programowalny CPLD, a nawet procesor.
Podsumowanie
Możliwości prezentowanych w artykule programatorów rodziny Uprog dowodzą, że pomimo intensywnego rozwoju tego typ u przyrządów nie wszystkie ich możliwości zostały dotychczas wyczerpane. W ich elastycznej konstrukcji tkwi ogromny potencjał, szczególnie istotny dla użytkowników traktujących kupowany programator jako wieloletnią inwestycję. Decyzję może ułatwić fakt zapewniania przez producenta ciągłego rozwoju oprogramowania sterującego, a także ciągły rozwój bibliotek obsługiwanych układów. Wszelkie uzupełnienia programu sterującego są udostępniane bezpłatnie. AG
Prezentowany w artykule programator udostępniła do testów firma RK-System, tel. (22) 724-30-39, www.rk-system.com.pl.
66
Elektronika Praktyczna 10/2001
PROGRAMY
31 "i
Tasking 8051 Software Development Tools jest oprogramowaniem narzędziowym umożliwiającym tworzenie w języku C kodu dla procesorów rodziny 8051. Składa się ono z kompilatora ANSI C, asemblera, lin-kera lokatora oraz debugera z symulatorem programowym lub dodatkowym ROM monitorem, dającym możliwoSć debugowania w systemie użytkownika.
W kompilatorze Tasking wzbogacono standard języka ANSI C o pewne rozszerzenia pozwalające wykorzystać specyficzne możli-woSci mikrokontrolera 8051. Rozszerzenia obejmują między innymi zmienne bitowe, które kompilator alokuje w bitowo adresowanej pamięci wewnętrznej mikrokontrolera, obsługę przerwań sprzętowych przez odpowiednio zadeklarowane funkcje języka C wraz z automatyczną zmianą wybranego banku rejestrów w momencie wywołania przerwania oraz odstęp do portów I/O za pomocą specjalnych zmiennych.
Ponieważ mikrokontroler 8051 może występować w różnych konfiguracjach (z pamięcią zewnętrzną lub bez), program wyposażono w cztery różne modele pamięci, które okreSlają, w jaki sposób zmienne zadeklarowane w programie mają być alokowane w dostępnej pamięci RAM. Modele te to:
- smali - korzystający tylko z pamięci wewnętrznej procesora,
- auxpage - wykorzystujący 256 bajtów pamięci zewnętrznej, stosowany dla procesorów wyposażonych we wbudowaną zewnętrzną pamięć RAM,
Wymagania stawiane nowoczesnym układom mikroprocesorowym i ich złożoność w połączeniu z ograniczeniami czasu realizacji projektu powodują, że coraz rzadziej można pozwolić
sobie na żmudne i długotrwałe oprogramowywanie urządzenia. Rośnie
więc popularność pakietów programistycznych pozwalających tworzyć kod w języku wysokiego poziomu, a następnie testować go i uruchamiać jeszcze przed implementacją
w prototypie. Firma Tasking Inc. jest jednym z czołowych światowych producentów kompilatorów języka C dla szerokiej gamy mikrokontroler ów i procesorów. Wśród nich jest także
popularny mikrokon troler Intel 8051.
- large - dla rozwiązań z zewnętrzną pamięcią RAM do 64kB,
- reentrant - w którym procesor korzysta z dużej pamięci zewnętrznej, ale w odróżnieniu od poprzednich modeli [auxpage i large) zorganizowany jest tam wirtualny stos programu oraz sterta, dzięki czemu używając tego modelu pamięci programista może wykorzystywać takie techniki programowania jak wywołania rekurencyjne funkcji i dynamiczną alokację pamięci. OczywiScie wszystkie wymienione modele pamięci wykorzystują wewnętrzny RAM procesora, umieszczając tam często wykorzystywane zmienne, dzięki czemu program zyskuje na szybkoSci działania, bowiem dostęp do wewnętrznego RAM-u jest dużo szybszy niż do zewnętrznego. Użytkownik dodatkowo ma możliwoSć samodzielnego wskazania, gdzie zadeklarowana zmienna ma zostać umieszczona, to znaczy w jakim obszarze pamięci i pod jakim adresem. I tak przykładowo:
_xdat unsigned char Display _at (0x2000) ; deklaruje zmienną bajtową w pamięci zewnętrznej pod adresem 2000h.
Kompilator wyposażony jest w rozbudowane i w pełni sterowane funkcje optymalizacji kodu pod kątem szybkoSci i objętoSci. W praktyce na parametry kodu maszynowego można wpływać nie tylko ustawieniami kompilatora, ale również pisząc odpowiednio kod programu. Przykładowo, poprzez rozbijanie w przemyślany sposób zadań realizowanych przez program na odpowiednie bloki funkcyjne otrzymamy zwięzły, zajmujący niewiele miejsca kod wynikowy.
W razie potrzeby można przyspieszyć wykonanie programu, wywołując funkcje jako rozwijalne (dyrektywa inline), co pozwala uniknąć straty czasu procesora potrzebnego na przekazanie parametrów do funkcji i skok do jej kodu. W takim przypadku każdorazowo w miejscu wywołania funkcji roz-wijalnej zostanie umieszczona kopia jej kodu. Niestety, takie rozwiązanie, choć przy-
68
Elektronika Praktyczna 10/2001
PROGRAMY
Ś mcm* 9 ITT1E
spieszą działanie programu, powoduje jednocześnie wzrost wielkości kodu maszynowego. Warto jednak pamiętać, że dla "krótkich" , często wywoływanych funkcji może przynosić pozytywne rezultaty.
Mimo zastosowania funkcji optymalizujących kod programu, nie zaszkodzi jednak, jeśli programista będzie posiadał elementarną wiedzę o instrukcjach mikrokontrolerćw rodziny S051. Pozwoli to uniknąć pewnych pułapek. Dla przykładu, jeśli w pętli ma zostać przeprowadzone pewne zadanie dziesięć razy, to ze względu na istnienie rozkazu porównania zawartości akumulatora z zerem, korzystniej (o kilka instrukcji kodu maszynowego] będzie iterować od dziesięciu do zera, niż jak napisałaby większość początkujących użytkowników, od zera od dziesięciu.
Dzięki narzędziom optymalizacji kodu i rozważnemu stylowi pisania programu kompilator tworzy dość szybki i krótki kod wykonywalny, łatwo mieszczący się we współczesnych procesorach wyposażonych we wbudowany ROM.
Tasłdng pozwala ominąć przykre ograniczenie procesora S051, jakim jest brak możliwości obsługi pamięci ROM o pojemności większej niż 64kB. Proponowanym rozwiązaniem jest bankowanie pamięci. Użytkownik może posłużyć się 256 bankami pamięci po 32kB każdy. Jeśli kompilator wykryje wywołanie funkcji zdefiniowanej w innym banku niż aktualnie używany, wówczas automatycznie umieści w kodzie wykonywalnym odpowiednie instrukcje przełączające banki poprzez przykładowo port Pl.
Dodatkiem do kompilatora są biblioteki umożliwiające obliczenia zmienno pozycyjne (pojedyncza precyzja], obsługę portów I/O i dynamiczne zarządzanie pamięcią.
Asembler
Integralną częścią pakietu jest asembler, Narzędzia podobne do Tasking SDT przetwarzają bowiem kod C na kod asemblera, a następnie poddają go kompilacji, w wyniku czego otrzymywane są relokowalne pliki obiektowe. Stanowią one źródło dla linkera lokatora, który na ich podstawie generuje plik w formacie wyjściowym dla programatorów pamięci ROM.
Moduł asemblera jest w pełni funkcjonalny, dzięki niemu programista może nie tylko umieszczać w kodzie C wstawki asemb-lerowe, ale także kompilować projekty napisane w asemblerze.
Linker lokator
Zadaniem tego elementu pakietu jest łączenie wszystkich części kodu, powstałych w trakcie kompilacji różnych plików programu i lokowanie ich w pamięci, również z uwzględnieniem życzeń użytkownika. Linker lokator pozwala zadać wartość przesu-
nięcia bloku kodu względem adresu zerowego lub umieścić kod wybranej funkcji we wskazanym miejscu obszaru pamięci programu. Jest również odpowiedzialny za generowanie w odpowiednim formacie pliku dla programatora pamięci. Dostępne formaty to: Intel Hex, Motorola S Record, Intel OMF51, IEE 695.
Debuger CrossViev Pro
Debuger wchodzący w skład pakietu jest w pełni samodzielnym programem o otwartej architekturze. Pozwala on na wykorzystanie różnych środowisk symulacyjnych. Standardowo wykorzystywany jest szybki symulator programowy. Do droższej wersji pakietu dołączony jest specjalny program nazywany ROM Monitorem. Użytkownik instaluje ten program w prototypie projektowanego urządzenia i bezpośrednio na nim przeprowadza proces uruchamiania i testowania. Komunikacja z debugerem odbywa się w takim przypadku poprzez port szeregowy procesora, który wykonuje testowany program.
Innym rozwiązaniem jest użycie typowego, proponowanego przez wielu producentów, emulatora sprzętowego. Dodatkowo, do zastosowań wymagających specjalnego środowiska uruchomieniowego, można poprzez stworzenie specjalnych bibliotek uzyskać sprzęg z dowolnym systemem, przy założeniu, że jest to system z procesorem kompatybilnym z S051.
Sam debuger jest łatwą w obsłudze aplikacją. Podglądane wartości umieszczone są w czytelnych, skal owalnych oknach. Użytkownik ma dostęp do wszystkich rejestrów procesora, w tym również portów - może odczytywać i modyfikować ich zawartość. Podobnie istnieje możliwość odczytu i zapisu pamięci, jak również wyszukiwania w niej zadanej wartości. Dla ułatwienia pracy programiście nie zapomniano o klasycznym mechanizmie podglądu wartości zmiennych użytych w kodzie programu. W oknie inspektora zmiennych można oglądać ich wartości, a także dokonywać zmian.
Oprócz typowych mechanizmów służących sterowaniu wykonywaniem testowanego programu, czyli zwykłych breakpointów, jak również czułych na wartości danych, program udostępnia narzędzie tracę, służące do śledzenia kolejności realizowania poszczególnych instrukcji. Niezwykła przydatność tej funkcji objawia się w przypadku, gdy błędy w programie są wynikiem losowego, występującego incydentalnie zbiegu okoliczności lub mają przyczynę w pozornie tylko bezbłędnym wykonaniu instrukcji poprzedzających miejsce awarii. Dzięki liście tracę użytkownik może dosłownie "cofnąć" się po swoich śladach do miejsca, które było przyczyną błędu.
Podgląd wykonywanego kodu może odbywać się wtrzech trybach: widoku kodu języka C, widoku kodu asemblera lub w trybie mieszanym, Sam debugowany program może być zależnie od wybranego trybu pracy wykonywany po instrukcji kodu maszynowego lub po instrukcji C.
CrossViev Pro wyposażony jest w narzędzia do testowania i profilowania aplikacji. Dzięki nim można określić, czy badany fragment kodu został wykonany podczas ostatniego uruchomienia programu, czy też nie. Można zbadać, ile czasu procesora zajmuje wykonanie poszczególnych części kodu. Informacja taka może być cenną wskazówką podczas poszukiwania w programie "wąskich gardeł", nad którymi warto jeszcze popracować, aby przyspieszyć wykonywanie
programu.
Na zakończenie proponuję przeanalizowanie krótkiego przykładu programowania mikrokontrolera S051 w języku C:
I #include 2
3 _xdat unsigned char Buffer [2 55];
4 unsigned int i; 5
6 _interrupt (4) yoid
Serial_Interrupt (yoid)
7 //ta funkcja obsługuje przerwanie
5 RI = 0; //zerowanie flagi -//gotowość do odbioru kolejny bajt
9 Buffer [i] = SBIJF; //zapisz wartość buforu do //tablicy
10 i++; //inkrementacja licznika //elementów tablicy
II ] 12
13 yoid main (yoid)
//początek programu głównego
15 {
16 TLI = 0xFE;//ustawienie //transmisji portu szeregowego
17 TH1 = 0xFE; 1S TMOD = 0x20;
19 TCON = 0x40;
20 SCON = 0x50;
21 i = 0;//zerowanie licznika //elementów tablicy
22 EA = 1; //zezwól na przerwania
22 ES = 1;//włącz przerwanie od portu //szeregowego
23 do {) while (i <= 255) ; //oczekiwanie na zapełnienie //tablicy
24 } Objaśnienie:
W wierszu pierwszym dyrektywą #inclu-de dołączono plik, w którym zdefiniowane są rejestry procesora 8051. W wierszu trzecim deklarowana jest 2 55-bajtowa tablica Buffer umieszczona w pamięci zewnętrznej (dyrektywa _xdat). Poniżej definiowana jest funkcja SsriaI_Intsrrupt, której zadaniem jest odczytanie z rejestru portu szeregowego baj-tu i zapisanie go do tablicy Buffer. Widoczne jest, że funkcja realizująca przerwanie odwołuje się do rejestru SBUF i RI, w celu pobrania wartości bufora portu i ustawienia flagi przerwania.
Natomiast właściwy program zaczyna się od funkcji main (wiersz trzynasty] i to od tego kodu rozpocznie wykonywanie programu procesor. Najpierw zrealizowane zostaną instrukcje ustawiające zawartośó rejestrów TLI, TH1, TMOD, TCON, SCON, mające na celu ustawienie parametrów transmisji szeregowej. Dalej, zapisując jedynki do rejestrów EA i ES, procesor uaktywnia przerwanie pochodzące od portu szeregowego i w pętli doljwhile przechodzi do oczekiwania, aż cała 255-bajtowa tablica wypełni się danymi.
Przedstawiony przykład jest prostym programem realizującym odbiór danych z portu szeregowego. Daje on podstawowy obraz na temat programowania mikro kontrole rów w językach wysokiego poziomu, jakim jest ANSI C. Wszystkich zainteresowanych pobraniem demonstracyjnej wersji programu zapraszam na strony internetowe www.evatronix.com.pl. Tomasz Jakóbiec tomjak@bielsko.evatronix.com.pl
Demonstracyjne wersje programów prmy Tasking są dostępne na płycie GD-EPlOf 2001B oraz w Intern ecie pod adresem: www. e va tro nix. com.pl.
Elektronika Praktyczna 10/2001
69
SPRZĘT
dydaktyczne
Włoska firma Grifo od kilkunastu miesięcy intensywnie
zdobywa nasz rynek.
Specjalizuje się w produkcji
różnego rodzaju zestawów
i modułów
mikroprocesorowych, wśród
których szczególnie dużym
zainteresowaniem naszych
Czytelników cieszą się zestawy
edukacyjne dla
mikrokontrolerów r51 i A Vi?,
Jeden z takich zestawów
prezentujemy w artykule.
Z Bascomem po włosku
Początkujący miłośnicy techniki mikroprocesorowej zazwyczaj należą do jednego z dwóch obozów: sprzętowców i programistów. Programiści mają do dyspozycji szereg różnorodnych, często bezpłatnych narzędzi (w tym bardzo popularnego BascomaJ, mogą także korzystać z bogatej oferty firm produkujących narzędzia komercyjne. Lukę ,, sprzętową" częściowo "wypełniają opracowane w naszym laboratorium zestawy uruchomieniowe. Jak się jednak okazuje, także firmy działające na rynku profesjonalnym dostrzegają potrzebę ułatwienia szkolenia ,, mi kro procesorowe go narybku". Jedną z nich jest włoska firma Grifo.
Co się liczy
w mikrokontrolerach
Salvatore Darnino - właściciel firmy Grifo - będący pomysłodawcą i konstruktorem większości oferowanych przez tę firmę wyrobów, ma doskonałe wyczucie trendów rynkowych. Z tego właśnie powodu prezentowany w artykule zestaw edukacyjny charakteryzuje się uniwersalną budową (zestawienie zintegrowanych na płytce elementów peryferyjnych zamieszczono w tab. 1), przejrzystą architekturą i dużymi możliwościami aplikacyjnymi.
Na opracowanej przez Grifo płytce bazowej ( f o t. lj zintegrowano niezbędne podzespoły two-
rzące środowisko aplikacyjne mi kro-kontrolera: przetworniki A/C i C/A, port RS232, zegar czasu rzeczywistego RTC tang. Real Time ClockJ, podtrzymywaną bateryjnie pamięć RAM, programowany termostat-termometr, sterownik wyświetlaczy LED, programowane porty I/O, pamięć nieulotną EEPROM, 4-pozycyjny wyświetlacz cyfrowy LED oraz 4-przyciskową klawiaturę. Wszystkie podzespoły peryferyjne, za wyjątkiem 12-bitowego przetwornika A/C,
grifo
Fot. 2.
70
Elektronika Praktyczna 10/2001
SPRZĘT
CN2
I ntertefe szeregowy
C3
leTnii/o, Interfejs szeregowy
RS2(nl)
L
J
Drfwr
I ntafelsu szeregowego RB2KT
T
DozfcpmCNI
Kewiatua
3ączeCN5 Wyśwtotacz LCD
ti
fy
mlkrokontroler '51 lubAVR
20/40-plnowy
mikrakontrolar
%\ lubAVR
12-btowyP
1|fcto
Uref 2,49V
11 IrillwojScłcwych do przetwornika NO
Rys.
są połączone s mikro kontrolerem sa pomocą magistrali I2C. Dodatkowy, precyzyjny przetwornik A/C s 11-wejściowym multiplekserem analogowym jest wyposażony w 4-liniowy, szeregowy interfejs szeregowy, dołączony do jednego z portów mikro-kontrolera. Napięcie referencyjne dla tego przetwornika zapewnia zewnętrzny, precyzyjny stabilizator. Możliwości komunikacyjne zestawu zwiększa wbudowany interfejs szeregowy zgodny zRS232, za pomocą którego jest możliwa komunikacja mikrokon-trolera z otoczeniem. Schemat blokowy systemu K5l-AVR pokazano na rys. 1.
Na płytce drukowanej zintegrowano szereg złączy, za pomocą których
LA
Sterownik wyświetlaczy LB)
inu
Zsgar+SRAM
Oflniwo3V
Parrieć
EEPROM
lermornetr DS1621
Przetwornik
Progamowany port^O
PĆM574
4linieA/C
1 linia C/A
8 cyfrowych iill
mośna dołączać do systemu dodatkowe moduły peryferyjne, a także doprowadzić sygnały analogowe do wejść przetworników A/C i odbierać sygnały analogowe z wyjść przetworników C/A. Możliwość rozbudowy peryferiów zestawu jest zwiększana przez wyprowadzenie na specjalne złącza linii magistrali I2C wraz z zasilaniem +5/ + 12V. Trzy diody LED znajdujące się na płytce sygnalizują dołączenie napięcia zasilającego 5V, zgłoszenie przerwania przez urządzenie I2C oraz wykrycie przez komparator obniżenia temperatury w stosunku do zadanej przez użytkownika. W niektórych aplikacjach przydatny może się okazać także 7-bitowy (w tym 4 bity danych) interfejs równo-
Zestaw K51-AVR zawiera następujące podzespoły peryferyjne:
Ś zegar czasu rzeczywistego z interfejsem I3C i podtrzymaniem bateryinym, 4-pozycy|ny wyświetlacz LED ze sterownikiem SAA1064 z interleisem I3C, nieulotną pamięć EEPROM z interfejsem I3C, 8-bitowy, programowany porto l/O zmterfejsem I3C PCF8574,
Ś 4-we|ściowy przetwornik A/C i 1-liniowy przetwornikC/A z interfejsem I3C - PCF8591,
Ś 11-wejściowy, 12-bitowy przetwornik A/C
z precyzyjnym źródłem napięcia odniesienia, programowany termostat zintegrowany z Termometrem z interfejsem I3C-DS1621, akustyczny przetwornikpiezoceramiczny,
Ś 4-stykową klawiaturę,
Ś 4-bitowy interfejs wyświetlacza alfanumerycznego LCD,
Ś interfejs RS232 z konwerterem napięć RS232<->TTL
legły do alfanumerycznego wyświetlacza LCD.
Jak wskazuje nazwa, konstruktor zestawu K5l-AVR przewidział możliwość zastosowania w nim mikrokont-rolerów rodzin '51 i AVR. Ponieważ zastosowano dwie podstawki ZIF (20-i 40-pinowąJ, to mośna stosować mi-korkontrolery w obydwu rodzajach obudów, przy czym w przypadku wersji 20-pinowej użytkownik ma do dyspozycji nieco mniejszą liczbę portów 1/0. Wybór rodziny stosowanych mikro kontrole rów jest dokonywany przez zmianę połośenia jednego jum-pera (zmiana polaryzacji sygnału zerującego} oraz wymianę (wymagane jest lutowanie) oscylatora kwarcowego mikrokontrolera. Jest to zaskakująco niedopracowane rozwiązanie, biorąc pod uwagę jakość projektu i wy-
Fot, 3,
Elektronika Praktyczna 10/2001
71
SPRZĘT
Fot. 4.
konanie zestawu. Drugim, moim zda-niem wartym poprawienia, niedociągnięciem jest brak zintegrowanego stabilizatora napięcia zasilającego układy scalone.
Płytkę drukowaną wykonano w sposób gwarantujący łatwe korzystanie z niej. Szczególnie duże znaczenie ma umieszczenie kompletnego opisu na spodniej stronie płytki (od strony lutowania], dzięki czemu podczas prac w laboratorium nie jest konieczne ciągłe korzystanie z dokumentacji zestawu.
Z myślą o aplikacjach wymagających nieco bardziej rozbudowanych paneli operatorskich firma Grifo opracowała szereg modułów dodatko-
wych, spośród których otrzymaliśmy do testów identyczne konstrukcyjnie 8-cyfrowe moduły wyświetlaczy cyfrowych KND08 (fot. 2) i KND44 (fot. 3), a także 8-pozycyjny wyświetlacz alfanumeryczny KAD08 (fot. 4). Moduły wyposażono także w diody LED, które można wykorzystać do dodatkowej sygnalizacji zdarzeń wykrywanych i obsługiwanych przez system. Wszystkie moduły współpracują z mikrokontrolerem magistralą PC. Wymagają zasilania z zewnątrz napięciem 5V.
Siła w programach
Dla celów edukacyjnych zestaw byłby niekompletny bez udostępnie-nia przez producenta procedur umożliwiających obsługę modułów peryferyjnych zintegrowanych w sys-
temie. Grifo stanęło na wysokości zadania i udostępnia różnego rodzaju procedury - co ciekawe w większości przypadków napisane w Basi-cu! Są wśród nich m.in. procedury obsługi termostatu, zegara RTC, portów I/O dołączanych za pomocą I2C itp. Większość z nich publikujemy na płycie CD-EP10/2 001B, są one także dostępne na stronie WWW producenta.
Podsumowanie
Opracowany przez Grifo zestaw jest jednym z niewielu na naszym rynku kompletnym zestawem programowo-sprzętowym, za pomocą którego w miarę bezboleśnie można rozpocząć pracę z nowoczesnymi mikrokontrole-rarni i ich peryferiami. Szczególne uznanie budzi przemyślana konstrukcja urządzenia i jego kompletne wyposażenie, dzięki któremu użytkownik może poznać bogactwo możliwości współczesnych systemów mikroprocesorowych. Tomasz Jakubik, AVT
Zesia wy dydaktyczne do testów w redakcji dostarczyła firma Grifo (Włochy) iel +39 051 - 892052.
Dodatkowe materiały można znaleźć na stronie www.grifo.com oraz na płycie CD-EP10/2001B w katalogu \Grifo.
72
Elektronika Praktyczna 10/2001
PROGRAMY
Profesjonalny system wspomagający projektowanie układów elektronicznych
W drugiej części artykułu
kontynuujemy prezentację
moźłiwości edytora schematów -
programu CAPTURE. Opiszemy
znaczenie kołejnych funkcji
i okien wykorzystywanych
podczas rysowania schematu.
Na podstawie prostego
przykładu pokażemy również
w jaki sposób tworzymy
schemat z zastosowaniem
CAPTURE. Czytelnicy, których zainteresuje
tematyka artykułu mogą zapoznać się z ewałuacyjną
wersją OrCADa, którą publikujemy na CD-EP10/2001R.
Edytor schematów,
Edycja schematów
Podstawowym oknem służącym do edycji schematu jest okno PAGE EDITOR (rys. 12). W jego obszarze wyświetlamy i rysujemy poszczególne strony schematu, umieszczamy wchodzące w skład schematu komponenty, a więc elementy elektroniczne, ścieżki, magistrale itp., a także inne konieczne w danym projekcie elementy graficzne. W celu maksymalnego ułatwienia i uproszczenia pracy, dostęp do wszys-
[__ t Ś ______ i-L 1
i* Ś Ś 1 t c
-i*- I1
Rys. 12.
tkich najczęściej wykonywanych operacji takich jak np. wybór elementu, jest realizowany za pomocą ikon znajdujących się na pasku narzędzi. Okno PAGE EDITOR posiada własny, odrębny pasek narzędzi wyświetlany tylko i wyłącznie w momencie uaktywnienia tego okna. Pasek narzędzi związany z PAGE EDITOR składa się z dwóch grup narzędzi. Pierwszą grupę stanowią narzędzia służące do umieszczania na schemacie wszystkich elementów elektronicznych, wchodzące w skład rysowanego schematu, oraz połączeń elektrycznych w postaci ścieżek czy magistral łączących umieszczone wcześniej elementy. Drugą grupę narzędzi stanowią przybory umożliwiające dodawanie do schematu obiektów graficznych, które nie mają fizycznie wpływu na działanie zaprojektowanego układu. Ponieważ znajomość zadań realizowanych przez
poszczególne ikony znajdujące się na palecie narzędzi jest właściwie niezbędna, postaramy przybliżyć czytelnikowi ich znaczenie.
SELECT - jest jedną z najczęściej wykorzystywanych ikon. Jej użycie pozwala na zaznaczenie (podświetlenie) interesującego nas elementu (lub grupy elementów) celem poddania do dalszej edycji.
PART - użycie ikony PART umożliwia wybór elementu z biblioteki i umieszczenie go na schemacie.
WIRE - ikona pozwalająca na rysowanie połączeń elektrycznych (ścieżek) pomiędzy poszczególnymi elementami elektronicznymi.
76
Elektronika Praktyczna 10/2001
PROGRAMY
NET ALIAS - użycie ikony NET ALIAS umożliwia nadanie nasw po-sscsególnym ścieżkom i magistralom znajdującym się na schemacie.
BUS - kliknięcie ikony BUS poswa-la na rysowanie na schemacie połączeń elektrycznych w postaci magistral.
\ą\
JUNCTION - dodaje węseł elektryczny we wskazanym prses użytkownika miejscu na schemacie.
L!J
BUS ENTRY - automatycsnie dodaje wejście (wyjście) pojedyncsej ścieżki se wskasanej magistrali.
POWER - po wskasaniu miejsca automatycsnie umiesscsa określony prses użytkownika symbol sasilania.
GROUND - analogicsnie jak dla POWER s tym, że na schemacie umiess-csony sostaje symbol masy.
HIERARCHICAL BŁOCK - wstawia na dowolnej stronie schematu odwołanie do innej strony schematu. Funkcja ta jest stosowany w prsypadku projektów o strukturse hierarchicsnej.
HIERARCHICAL PORT - podobnie jak wyżej, w prsypadku projektów hie-rarchicsnych, dodaje we wskasanym
la?
prses użytkownika miejscu schematu tsw. HIERARCHICAL PORT.
HIERARCHICAL PIN - dsiałanie ikony jest powiąsane s HIERARCHICAL BŁOCK. Jest ona aktywna tylko wtedy gdy na schemacie sostanie sasnacsony HIERARCHICAL BŁOCK. Ikona umożliwia dodanie punktów łącsących elek-trycsnie wybrany HIERARCHICAL BŁOCK s posostałą csęścią schematu snajdującą się na tej samej stronie. Symbole HIERARCHICAL BLOK, HIERARCHICAL PORT i HIERARCHICAL PIN są se sobą ściśle swiąsane. Zagadnienia hierarchii w projektach tworso-nych prsy użyciu programu CAPTURE porussane były w poprsedniej csęści artykułu.
Ud
OFF-PAGE CONNECTOR - poswala na dodanie symboli łącsąGych elektrycznie różne strony schematu w prsypadku gdy jest on rosbity na co najmniej dwie strony. Symbol OFF-PAGE CONNECTOR łącsy wybrane strony w strukturę płaską.
ihJ
Rys. 13.
NO CONNECT - umiesscsa na wybranym wyprowadseniu układu symbol traktujący wyprowadsenie jako nie wykorsystywane. Posostałe ikony sna-jdujące się na omawianym pasku na-rsędsi należą do grupy ikon grafics-nych. Interpretacja sadań realisowa-nych prses te ikony jest supełnie intuicyjna i nie będsiemy ich tutaj opisywać. Wssystkie funkcje udostępniane sa pomocą ikon dostępne są również s posiomu MENU>PLACE.
Prsejdsmy teras do prsykładu. Zdobyte do tej pory wiadomości będsiemy usupełniać w trakcie rysowania schematu prostego wsmacniacsa opartego na układsie TDAB551.
Pracę rospocsynamy od utworsenia ,,csystego" projektu. Sposób tworsenia nowego projektu opisany sostał w pierwssej csęści artykułu. Teras prsypominamy tylko, że należy sko-rsystać s poleceń PROJECT (tworsenie projektu prsy pomocy kreatora) lub DESIGN s posiomu MENU>FI-LE>NEW. Bes wsględu na metodę jaką sastosujemy resultatem będsie wyświetlenie okien PROJECT MANAGER, SESSION LOG i ,,csystego" okna PA-GE EDITOR stanowiącego właściwy obssar edycyjny. Kolejną csynnością,
Rys. 14.
którą warto wykonać jest ustawienie właściwości środowiska edytora, o ile ocsywiście właściwości domyślne nas nie satysfakcjonują. W tym miejscu również odsyłamy do pierwssej csęści artykułu.
Po utworseniu projektu i ustawieniu jego właściwości możemy prsejść do umiesscsania wymaganych komponentów w obssarse edycyjnym (w oknie PAGE EDITOR representującym poje-dyncsą stronę schematu). Odwołanie do biblioteki elementów dostępnych w celu pobrania elementu umożliwia ikona PART. Jej użycie uaktywnia okno PLACE PART, w którym możemy ssybko odnaleźć interesującą nas csęść (rys. 13). Okno PLACE PART sawiera ssereg udogodnień poswalających na efektywne wyssukiwanie elementów. Mamy tu informacje o aktualnie wyko-rsystywanych bibliotekach (pole LIB-RARIES), elementach snajdujących się w posscsególnych bibliotekach (pole PART LIST) oras graficsny podgląd sa-snacsonego elementu. Należy pamiętać, że funkcja podglądu pokasuje sa-wartość tylko tych bibliotek, które są wysscsególnione w polu LIBRARIES. Ocsywiście oprogramowanie umożliwia wybór bibliotek, które będsiemy prse-glądać i wykorsystywać. Polecenia dodania biblioteki lub jej usunięcia re-alisują prsyciski ADD LIBRARY i RE-MOVE LIBRARY snajdujące się w obssarse omawianego okna. W celu od-ssukania komponentu w bibliotece należy wpisać jego naswę w polu PART. Jeśli nie snarny pełnej naswy possuki-wanego elementu możemy posłużyć się snącsnikami poswalającymi na określenie jego lokalisacji w bibliotekach na podstawie fragmentu naswy. W tym celu należy wprowadsić ten fragment w polu PART poprsedsając go snacsnikiem (*) lub (?) i nacisnąć OK. Gwiasdka sastępuje w tym wypadku dowolny ciąg snaków natomiast pytajnik pojedyncsą literę. Jeżeli po-ssukiwany fragment symbolu sostanie
78
Elektronika Praktyczna 10/2001
PROGRAMY
odnaleziony CAPTURE automatycznie wyświetli jego lokalizację (tzn. poda, w której bibliotece się on znajduje). Jeżeli ..pasujących" układów jest więcej pozostaje nam przyjrzeć się poszczególnym z nich w oknie PART PLACE (korzystając z podglądu). Należy zwrócić uwagę na fakt, że opisany sposób wyszukiwania dokonuje analizy zawartości tylko tych bibliotek, które wyszczególnione są w polu LIBRARIES (i podświetlone!). Aby przeszukać zawartość wszystkich bibliotek jakie mamy do dyspozycji, należy skorzystać z przycisku PART SEARCH, który uruchamia okno wyszukiwarki (rys. 14). Podobnie jak w oknie PLACE PART możemy skorzystać tu ze znaczników [*) lub (?). Symbol lub jego fragment wpisujemy w polu PART NAME, zwracając jednocześnie uwagę czy ścieżka dostępu do bibliotek jest podana poprawnie.
Przejdźmy teraz do umieszczenia naszego komponentu na schemacie. W tym celu korzystamy z ikony PLACE PART i po wybraniu układu TDA8551 w oknie PLACE PART potwierdzamy wybór przyciskiem OK. Obrys układu pojawia się w tym momencie w obszarze pola roboczego (PAGE EDITOR). Przed dodaniem elementu możemy go oczywiście dowolnie obrócić za pomocą poleceń RO-TATE lub MIRROR (poziomo lub pionowo) ukrytych pod prawym przyciskiem myszki. Ostateczne naniesienie komponentu na schemat następuje po kliknięciu lewym przyciskiem myszy lub użyciu klawisza spacji, Aktualnie wybrany element można nanieść na
schemat dowolną ilość razy np. dwukrotne naciśnięcie spacji doda na stronę dwa układy TDAB551. Aby zakończyć tryb PLACE PART związany z ostatnio wybranym elementem należy wcisnąć klawisz ESC lub skorzystać z polecenia END MODĘ ukrytego pod prawym przyciskiem myszki. Wszystkie kolejne elementy (układy) wymagane w naszym projekcie dodajemy w analogiczny sposób. Przy umieszczaniu symboli zasilań, masy zamiast ikony PLACE PART korzystamy z ikon PLACE POWER, PLACE GROUND, metoda pozostaje ta sama. Podobnie jest z symbolami BŁOCK, PORT, PIN wykorzystywanymi w przypadku projektów hierarchicznych. Wszystkie naniesione na schemat elementy możemy poddawać dowolnej edycji. W tym celu należy skorzystać z ikony SELECT i zaznaczyć żądany element za pomocą myszy. Jeżeli chcemy zmienić położenie komponentu na stronie, obrócić go, dokonać jego edycji graficznej, zmienić jego wartość lub opis klikarny w centralnym punkcie komponentu. Wszystkie najczęściej wykorzystywane polecenia znajdują się w tym momencie pod prawym przyciskiem myszki. Edycje wybranych właściwości elementu można również realizować w inny sposób. Aby zmienić opis elementu lub jego wartość należy klik-nąć nie w centralnej jego części, a bezpośrednio na wybranym opisie. Zmiany nanosimy w oknie DISPLAY PROPERTIES. Program CAPTURE posiada również specjalną funkcję tzw. PROPERTY EDITOR służącą do kom-
-mm
Rys. 15.
pleksowej edycji właściwości wszystkich komponentów znajdujących się na dowolnej stronie schematu. Więcej informacji na temat przedstawimy w kolejnym numerze EP.
Rysowanie połączeń elektrycznych pomiędzy poszczególnymi elementami zapewniają ikony PLACE WIRE i PLACE BUS. W mniej skomplikowanych projektach wykorzystuje się zwykle pojedyncze ścieżki (PLACE WIRE). Połączenie elektryczne nanosimy za pomocą myszy. Pojedyncze kliknięcie lewym przyciskiem w dowolnym miejscu okna PAGE EDITOR jest równoznaczne z podaniem miejsca początkowego. Edytor zapewnia wizualne potwierdzenie czy dane wyprowadzenie zostało poprawnie dołączone. Jeżeli podczas rysowania dana ścieżka krzyżuje się z inną pod kątem 90 stopni i ma być z nią połączona elektrycznie należy kliknąć lewym klawiszem myszki w miejscu skrzyżowania. Jeżeli tego nie zrobimy ścieżki nie zostaną połączone. Węzeł elektryczny możemy również dodać ręcznie za pomocą ikony PLACE JUNCTION. Tryb rysowania ścieżki kończymy podobnie jak przy umieszczaniu elementów za pomocą ESC lub polecenia END MODĘ. Dowolną ścieżkę lub grupę ścieżek możemy poddać edycji już po umieszczeniu jej na schemacie, Po zaznaczeniu wybranego połączeń ia wszystkie funkcje związane z edycją dostępne są pod prawym klawiszem myszki.
CAPTURE zapewnia również ,,inteligentne" przemieszczanie pojedynczych obiektów lub całych grup obiektów (elementów, ścieżek) wchodzących w skład schematu bez ich rozłączania. W celu wykonania tej operacji należy zaznaczyć interesujący nas obiekt albo grupę obiektów, a następnie przeciągnąć je w żądane miejsce. Edytor ostrzega nas o błędach, a właściwie zmianach w sieci połączeń elektrycznych jakie mogą pojawić się w wyniku przeprowadzenia tej operacji. Ostrzeżenia pokazywane są w postaci czerwonych punktów (rys. 15) wyświetlanych w tych miejscach, gdzie następują niekontrolowane ,,zwarcia". Dodatkowo w momencie wystąpienia przypuszczalnego błędu odpowiednie informacje pojawiają się na tzw. pasku statusu, w oknie SESSION LOG, a obok kur-sora pojawia się ostrzeżenie o błędzie w postaci żółtego trójkąta z wykrzyknikiem. W celu przemieszczenia obiektu lub grupy obiektów z jednoczesnym odłączeniem ich od pozosta-
Elektronika Praktyczna 10/2001
PROGRAMY
] jJU.il1
Ś '1 Ś W J
i
j 1
i
1 I
- 1 T - - - Ś- ,- - - -
44- _ _ _ r i .L "' ' H OUT+ VOLJ > - Ś Ś OUT-INP MODĘ SVR GND 8 _. _
1 5
. - -
2 "
r
Ś-
. + 4
._ - ------ Tli - -
i i l
LU --------r
Rys, 16,
tej części, schematu należy w momencie przeciągania wcisnąć przycisk ALT.
Inne pomocne podczas rysowania schematu funkcje, które udostępnia CAPTURE to np. funkcja FIND uruchamiana s poziomu MENU>EDIT oras GO TO znajdująca się w MENU>VIEW. Obie funkcje są szczególnie pożyteczne w przypadku dużych projektów i umożliwiają odpowiednio odnalezienie dowolnego elementu lub grupy elementów na naszym schemacie oraz ustawienie kursora na stronie w określonym przez użytkownika miejscu.
Po naniesieniu na schemat wymaganych elementów elektronicznych oraz połączeniu ich za pomocą ścieżek nasz projekt jest właściwie gotowy z elektrycznego punktu widzenia. Jeśli chodzi o estetykę, edytor udostępnia funkcje związane z umieszczaniem na schemacie dowolnych elementów graficznych włącznie z bitmapami oraz tekstu i tabelek rysunkowych w różnych konfiguracjach.
Zasobność bibliotek jest niewątpliwie jedną z ważniejszych zalet oprogramowania do tworzenia schematów, ale wszystkiego nie mają nawet najlepsze aplikacje. Zatrzymajmy się na moment przy bibliotekach edytora CAPTURE. Jak zapewniają producenci zawierają one ponad 44000 pozycji, na które składają się elementy elektroniczne, różnego rodzaju symbole oraz tabelki rysunkowe.
Biblioteki CAPTURE mają rozszerzenie *.olh. Edytor zapewnia tworzenia bibliotek użytkownika, w których prze-
chowywać można różne kombinacje najczęściej wykorzystywanych komponentów. Pozwala to na znaczne ułatwienie ich wyszukiwania. Każdy komponent znajdujący się w bibliotekach CAPTURE posiada zestaw właściwości, na które składają się informacje takie jak wartość elementu i oznaczenie numerowe, które są niezbędne podczas tworzenia netlisty do modułu PCB LAYOUT lub symulatora PSPICE. Każdy element wyposażony jest w wyprowadzenia (piny) służące do zdefiniowania połączeń elektrycznych pomiędzy nim a pozostałą częścią schematu. Końcówki posiadają szereg właściwości charakteryzujących każdą z nich. Wliczamy do nich nazwę wyprowadzenia, numer, kształt (np. zegar, dane, linia) oraz typ (np. wejście, wyjście, otwarty kolektor, otwarty emiter itd.J. Jeżeli nie odnajdziemy potrzebnego elementu w bibliotekach CAPTURE nie powinniśmy wpadać w panikę. Dodawanie nowego nie jest bowiem niczym skomplikowanym.
Dodawanie symboli do bibliotek
Edytor pozwala zarówno dodawać nowe elementy do istniejących bibliotek jak i tworzyć własne biblioteki z nowymi komponentami. Załóżmy, że w bibliotekach CAPTURE nie odnaleźliśmy układu TDA8551 i musimy go utworzyć. Sposobów postępowania jest w tym wypadku kilka, ale my proponujemy następujący. Pierwszą czynnością jest utworzenie nowej biblioteki. W tym celu należy uaktywnić okno
PROJECT MANAGER naszego projektu i wybrać polecenie LIBRARY z poziomu MENU>FILE>NEW. Wykonanie tej operacji spowoduje utworzenie nowej pustej biblioteki i dodanie jej do bieżących zasobów naszego projektu. Nie zaleca się modyfikowania elementów w istniejących bibliotekach i zachowywania ich pod tą samą nazwą. W przypadku modyfikacji bibliotek musimy się bowiem liczyć z utratą wprowadzonych zmian. Aby zachować bibliotekę należy odszukać ją w oknie PROJECT MANAGER, podświetlić i wykorzystując polecenie SAVE AS znajdujące się w MENU>FILE zapisać na dysku, podając uprzednio wymaganą ścieżkę dostępu. Jeśli nie zapiszemy biblioteki od razu, edytor poprosi nas oto podczas zamykania projektu. Ponieważ najłatwiej utworzyć nowy element na podstawie już istniejącego kolejną csynnością jest odszukanie w bibliotekach komponentu o jak najbardziej zbliżonym wyglądzie i skopiowanie go do ,,naszej" biblioteki. Układ TDA8551 posiada 8-nóżkową obudowę DIP, więc możemy posłużyć się jako wzorcem np. popularnym układem LM555.
Kopiowanie najlepiej przeprowadzić według następującej procedury. Po pierwsze tworzymy nowy element w ,,naszej" bibliotece, polega to na podświetleniu biblioteki w oknie PROJECT MANAGER i z wybraniu polecenia NEW PART z poziomu MENU>DE-SIGN. Wykonanie tej operacji powoduje kolejno wyświetlenie okna NEW PART PROPERTIES, w którym w odpowiednim polu należy podać nazwę nowego elementu, a następnie okna PART EDITOR (rys. 16), które służy do graficznej edycji elementu. Następnie należy otworzyć bibliotekę zawierającą układ LM555. Odpowiednie polecenie znajduje się w MENU>FI-LE>OPEN>LIBRARY. Teraz wystarczy tylko odnaleźć układ LM555 w zasobach biblioteki i za pomocą komendy EDIT PART ukrytej pod prawym przyciskiem myszy uaktywnić okno PART EDITOR związane z tym układem. Ostatnią czynnością jest przekopiowanie zawartości PART EDITOR układu
Śt
? Pv
r
Rys. 17.
Elektronika Praktyczna 10/2001
81
PROGRAMY
1 J tar Lł*
!'i [10 nk
--- r
P
Rys. 18.
LM555 do pustego okna PART EDI-TOR układu TDA8551 i dokonanie niezbędnych przeróbek takich jak zmiana opisów, właściwości i rozmieszczenia końcówek, Zmiana właściwości i nazwy pojedynczego wyprowadzenia (po dwukrotnym kliknięciu na nim myszką) przeprowadzana jest w oknie PIN PROPERTIES (rys. 17).
Opisana procedura nie jest jedynym sposobem na utworzenie nowego elementu. Równie dobrze mośemy tworzyć element ,,od zera" wykorzystując okno PART EDITOR wraz z narzędziami, które ono udostępnia. Pasek narzędzi związany z PART EDITOR zawiera szereg ikon ułatwiających tworzenie nowego elementu. Podobnie jak w przypadku PAGE EDITOR ikony te dzielą się na dwie grupy: elektryczną i graficzną. Najczęściej wykorzystywane podczas tworzenia nowego elementu ikony elektryczne to:
PLACE PIN - dodaje wyprowadzenie do tworzonego elementu. Nazwę końcówki oraz jej pozostałe właściwości podajemy w oknie PLACE PIN, które pojawia się automatycznie natychmiast
po kliknięciu ikony. Okno PLACE PIN posiada wygląd identyczny jak PIN PROPERTIES (rys. 17).
PLACE PIN ARRAY - dodaje do tworzonego elementu określoną przez projektanta liczbę końcówek. Parametry związane z PLACE PIN ARRAY podajemy w oknie o tej samej nazwie (rys. 18) Właściwości poszczególnych wyprowadzeń mośemy ustalić indywidualnie w oknie PIN PROPERTIES po wykonaniu operacji dodania. RK
Oprogramowanie do testów udosięni-la redakcji firma EK-Sysiem, iel {22} 724-30-39.
Ewaluacyjna wersja OrCAD-a 9.1 znajduje się na płycie CD-EP9/2001B.
Elektronika Praktyczna 10/2001
MINIPROJEKTY
Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Miniprojekty" jest łatwość Ich praktyczne] realizacji, Zmontowanie układu nie zabiera zwykle więcej niż dwa, trzy kwadranse, a można go uruchomić w ciągu kilkunastu minut, Układy z ,Miniprojektów" mogą być skomplikowane funkcjonalnie, lecz łatwe w montażu i uruchamianiu, gdyż ich złożoność i inteligencja jest zawarta w układach scaionych, Wszystkie układy opisywane w tym dziale są wykonywane i badane w laboratorium AVT, Większość z nich znajduje się w ofercie kitów AVT, w wyodrębnionej serii ,Miniprojekty" o numeracji zaczynającej się od 1000,
Generator szumu
Szumy generowane
przez elementy są
uciążliwymi
zakłóceniami z którymi
walczy się w układach
elektronicznych na
różne sposoby. Dotyczy
to zwłaszcza
wzmacniaczy
akustycznych
i generatorów. Jednak
w niektórych
wypadkach tzw. biały
szum o wyrównanej
ch arakterystyce
częstotliwości
wykorzystuje się jako
sygnał pomiarowy.
Ponieważ w sygnale
szumu przemieszane są
ze sobą sygnały
z szerokiego przedziału
częstotliwości może on
służyć do pomiaru
liniowości i pasma
badanego wzmacniacza
albo do określania
parametrów
akustycznych
p orni es ze żeni a.
Jako źródło "dobrego" szumu może służyć tranzystor ze zwartymi wyprowadzeniami bazy i kolektora. W przypadku popularnych tranzystorów z grupy BC547 napięcie zasilania przy jakim tak połączony tranzystor generuje optymalny sygnał szumu wynosi około 12V jednak zależy to od parametrów użytego egzemplarza. Taki najprostszy generator szumu ma jednak pewną wadę: otrzymany sygnał jest asymetryczny. Oznacza to, że sygnał szumu dodawany jest do poziomu składowej stałej napięcia i odznacza się zdecydowaną asymetrią przebiegu.
Jeżeli chcemy otrzymać symetryczny sygnał szumu powinniśmy zastosować dwa tranzystory a następnie zsumować obydwa sygnały. Schemat takiego układu pokazano na rys. 1. Tranzystor Tl generuje pierwszy sygnał. Potencjometr PRl ustala punkt pracy w taki sposób aby otrzymać sygnał o maksymalnej amplitudzie. Sygnał ten pobierany ze złącza baza-kolektor jest asymetryczny i zawiera się pomiędzy ustalonym poziomem składowej stałej i masą. Drugi sygnał pobierany z emitera tranzystora T2 jest także asymetryczny i zawiera się pomiędzy składową stałą ustaloną potencjometrem PR3 a plusem
zasilania. Oba sygnały mieszane są na potencjometrze PR2 i z jego suwaka podawane na wtórnik emiterowy T3. Ponieważ poziomy napięcia stałego na obydwu tranzystorach mogą się różnickonden-sator C5 służy do ich blokowania.
Układ uruchamia się w trzech krokach korzystając z pomocy oscyloskopu. Najpierw sondę pomiarową należy połączyć ze złączem ba-za-kolektor tranzystora Tl. Następnie potencjometrem PRl ustawiamy maksymalną amplitudę sygnału. Potem łączymy sondę z emiterem tranzystora T2 i potencjometr PR3 ustawiamy tak aby uzyskać maksymalną amplitudę tego sygnału. W końcu dołączamy oscyloskop do wyjścia i przy pomocy potencjometru PR2 wyrównujemy kształt sygnału wyjściowego tak aby był maksymalnie symetryczny. Podane na schemacie wartości napięć stałych należy traktować jako orientacyjne ponieważ zależą one od parametrów użytych do budowy generatora elementów.
Układ zasilany jest napięciem stałym +12V i pobiera
ok. 2mA prądu. Sygnał użyteczny na wyjściu ma amplitudę l50...200mV. RS
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1..PR3, R5: 4,7kG
Rl, R2: 47kQ
R3, R4: I OkQ
Kondensatory
Cl: 1OO|^F/1ÓV
C2: lOOnF
C3, C4: l(WIÓV
CS: 470nF
CÓ: 330nF
Półprzewodniki
T1..T3: BC547
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w A VT - oznaczenie AYT-1326.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Iniernecie pod adresem; http:llwww.ep.conj.pl/7pdfl pazdzieritik01.htm oraz na płycie CD-EP 10/2001 wkatalogu PCB.
JP1
4-12V
i
LX
i n
i 2
---------c
o . ^ La.
Tdf
cen Hi
+ 12U ^
Rys. 1.
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 10/2001
83
MINIPROJEKTY
Mini-generator funkcyjny
Timer typu 555,
pomimo upływu wielu
lat od chwili pojawienia
się na rynku, wciąż jest
produkowany
i wykorzystywany
w wielu konstrukcjach
elektronicznych. Jest
doskonałym przykładem
tego, że dobre pomysły
się nie starzeją.
Za pomocą 555 można łatwo skonstruować generator ki 1 ku r od za j ów syg na łó w, mogący pracować jako generator funkcyjny. Ograniczeniem jest możliwość pracy tylko z jedną dobraną wcześniej częstotliwością ale zaletę stanowi niebywała prostota układu. Jego schemat ideowy pokazuje rys. 1.
Układ Ul generuje fale prostokątną o wypełnieniu równym ok. 50%. Częstotliwość generowanego przebiegu zależy od wartości ele-
układu U2 będącego multiplekserem analogowym. Układ dołącza do wyprowa-
lOmA generator może być zasilany z baterii 9V.
Jak to zostało wcześniej napisane częstotliwość pracy ge-
Rys. 1.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Pl: 47kO R1: 15kD R2..R4: lkG R5: 4,7kQ RÓ..R10: lOkO Rll: 1MG R12, R13: lOOkO Kondensatory C1..C4: 47nF C5, CÓ: 10nF C7, C3: l^F/lóY C9: lOOnF Półprzewodniki Dl: 1N4007 TL T2: BC547 Ul: NE555 U2: 4052
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna wAVT- oznaczenie AVT-1327.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Iniernecie pod adresem; http:llwww.ep.conj.pl/7pdfl pazdziernikQl.htm oraz na płycie CD-EPlO/2001 wkatalogu PCB.
mentów dołączanych do układu czyli Cl, Rl i R2. Częstotliwość tą można obliczyć korzystając z następującego wzoru:
f =1,44 /(R2 + 2*R1) * Cl, gdzie
f=Hz, R=, C =F
Stosując elementy o wartościach podanych na schemacie na wyjściu 3 Ul otrzymuje się sygnał prostokątny o częstotliwości zbliżonej do lkHz. Następnie ten sygnał w kolejnych układach RC przekształcany jest na sygnały o innym kształcie.
Najpierw w punkcie połączenia opornika R6 i kondensatora C3 otrzymywany jest przebieg przypominający zęby piły. Po przejściu przez kolejny układ R7 i C4 kształt fali zbliżony jest do przebiegu trójkątnego. Ten impuls podany zostaje na układ integratora zbudowany z użyciem tranzystora Tl. Na kolektorze tranzystora sygnał przybiera kształt sinusoidy.
Opisane przed chwilą sygnały podane są na wejścia
dzenia 3 U2 jeden z sygnałów, w zależności od poziomu logicznego na wejściach sterujących A i B. Ponieważ oba wejścia podciągnięte są do poziomu zasilania, za pośrednictwem oporników R9 i RIO w tym stanie na wyjściu układu pojawi się sygnał prostokątny. Po zwarciu do masy wejścia sterującego A na wyjściu pojawi się sygnał piły, zwarcie z masą wejścia B spowoduje pojawienie się sygnału trójkątnego natomiast po zwarciu z masą obydwu wejść sterujących na wyjściu będzie dostępny sygnał sinusoidalny.
Wyjście 3 układu U2 jest połączone z wtórnikiem emi-terowym T2. Amplitudę sygnału wyjściowego ustala potencjometr Pl. Poziom sygnału wyjściowego będzie także zależny od rodzaju sygnału podawanego na wyjście generatora a także od wartości napięcia zasilającego. Układ generuje przy zasilaniu napięciem od 5V do 10V. Ze względu na niski pobór prądu ok.
neratora jest ustawiona na stałe. Może być jednak inna niż lkHz jednak w takim przypadku należy dobrać zarówno wartości elementów dołączanych do układu 555 (Cl, Rl, R2) jak i elementów kształtujących poszczególne przebiegi. RS
Rys. 2.
84
Elektronika Praktyczna 10/2001
NOWE PODZESPOŁY
Cyfrowo programowany wzmacniacz mocy do CATV
Uldad AD8326 jest wzmacniaczem o dużej mocy wyjściowej, przystosowanym do pracy w systemach CATV jako driver w modemach zgodnych ze standardem DOCSIS (ang. Data Over Cable Service Interface Spe-cification]. Może on pracować jako wzmacniacz (od strony wejścia i wyjścia] różnicowy lub asymetryczny, dzięki czemu dostosowanie go do stosowanego medium transmisyjnego nie jest zbyt trudne. W odróżnieniu od dotychczas dostępnych układów wzmacniających do systemów dystrybucji CATV AD8326 ma cyfrowo programowane wzmocnienie (zakres zmian 53,5dB], do czego służy wbudowany w uldad inter-
ANALOG DEVICES
fejs SPI. Szerokość pasma przenoszenia wzmacniacza wynosi lOOMHz.
Układy AD8326 są dostępne w obudowach TSSOP28 i SOIC28 o zmodyfikowanej budowie (z wbudowanym radiatorem]. Zakres temperatury pracy mieści się w przedziale -4O...+85C.
h iip ://www. an a log. com /p df/A D3328_0.p df Przedstawicielami Analog Devices w Polsce są firmy; Alfine (iel. {81} 320-53-11} i Addis {iel. {32} 330-46-90}.
BYP
GM) TJSTHT DATA CLK VEEpDPIN8) TXEN gLEEP
Rys. 1.
Szeregowy EEPROM 512kb
Ivlicrochip wprowadził do swojej oferty kolejną pamięć EEPROM L interfejsem szeregowym, tym razem o pojemności aż 5l2kb. Układ 24LC515 wyposażono w interfejs szeregowy I2C o maksymalnej częstotliwości taktowania 400kHz. Planowane jest wprowadzenie do produkcji układu o tej samej pojemności, z interfejsem przystosowanym do taktowania sygnałem zegarowym o częstotliwości lMHz (24FC515]. Napięcie zasilania ukła-
Jest
MlCRDCHIP
dów mieści się w przedziale 1,8...5,5V, a dopuszczalny zakres temperatury pracy -4O...+85C. Czas zapisu bloku pamięci EEPROM nie przekracza 5ms.
Układy 24xC515 są oferowane w obudowach DIP8 i SOIC8.
ftp;//www.microchip .com/ Dowr/Ioadflitfpliriefmemoryf memdvice/pnp fdevicesf 24lc5l5l21873a.pdf
Przedstawicielami Micro-chipa w Polsce są firmy; Fu-\iure {iel. {22} 813-92-02}, Gamma {iel. {22} 883-33-78} i Memec-Uniąue {iel. {32} 233-05-80}.
Elektronika Praktyczna 10/2001
NOWE PODZESPOŁY
Więcej pamięci w '51
PHILIPS
Philips nie zaprzestał rozwijania rodziny mikro kontrolerów '51, co zaowocowało opracowaniem zmodyfikowanej, nieco udoskonalonej architektury określonej przez producenta symbolem 5lMX2.
Pierwsze istotne udoskonalenie polega na dwukrotnym przyspieszeniu pracy rdzenia mikro kontrolera, który wykonuje rozkazy w sześciu taktach zegarowych. Drugim udoskonaleniem jest rozszerzenie liniowo adresowanego obszaru pamięci programu i danych do 8MB każdy.
Powiększenie obszaru adresowania spowodowało także zwiększenie do 16 bitów wskaźnika stosu. Trzecim udoskonaleniem jest wprowadzenie drugiego wskaźnika DPTR.
Jest
Na potrzeby mi kro kontrole rów *"* 5lMX2 zaadaptowano także blok liczników PCA (ang. Pro gram mable Counter Array], który pierwotnie był stosowany w mikro-
Tab. 1. Podstawowe parametry mikrokoitrolerów 51MX2.
Typ uktadu Pamięć programu DTP IkBl Pamiec danych RAM IkBl Napięcie zasilania [V] Maksymalna częstotliwość zegarowa IMHzI Obudowa Zakres temperatury pracy [C]
P87C51MB2BA 64 r-o 2,7 5,5 12/24 PLCC44 0 +70
P87C51MC2BA % 3 2,7 5,5 12/24 PLCC44 0 +70
kontrolerach 5lRX+. Ponadto, mikrokont-rolery wyposażono w szereg bloków peryferyjnych: porty UART, SPI (do 6MHz], programowany watchdog i 3 standardowe timery.
Pomimo istotnych modyfikacji architektury, nowe mi kro kontrolery są w pełni kompatybilne z dotychczas produkowanymi, dzięki czemu programiści i konstruktorzy nie muszą uczyć się nowej architektury i jej możliwości, a mogą korzystać ze znacznie większych możliwości nowych układów.
Obecnie produkowane są dwa mikrokon-trolery nowej serii, których podstawowe parametry zestawiono w tab. 1.
h iip ;//www- us7. seirri cond u c tors .philip s. com / acroba i/daiash eeis/PS 7fJ51 MX2_ 1 .p df
Przedstawicielami Philipsa w Polsce są firmy; Avnei (iel {22} 834-47-38}, Eurodis {tel. {71} 301-04-00}, Macropol (iel. 0-22} 322-53-32} i Spoerle (iel {22} 848-52-27}.
Scalony generator sygnału dzwonka Je$l telefonicznego
Układ LT1684 jest scalonym interefejsem, za pomocą którego można wykonać m.in. generator sygnału dzwonka. Schemat włączenia układu w tej aplikacji pokazano na rys. 1. Funkcjonalnie LT1684 jest interfejsem pośredniczącym pomiędzy generatorem sygnału
sterującego PWM, a wysokonapięciowymi tranzystorami MOSFET. W związku z tym prezentowany układ można wykorzystać jako wysokonapięciowy konwerter C/A z wejściem PWM, a także jako generator sygnałów sinusoidalnych strojonych lokalnymi filtrami. Na
100V
100V
Rys. 2.
wejściu układu zastosowano wzmacniacz, którego wejścia są galwanicznie izolowane od generatora sygnału. Jako elementy separujące można stosować kondensatory o stosunkowo niewielkiej pojemności (ok. lOOpF].
Parametry układu zoptymalizowano pod kątem współpracy z sygnałami PWM z nośną o częstotliwości ok. lOkHz, dzięki czemu doskonale nadaje się on do generowania typowych (dla telekomunikacji] sygnałów sinusoidalnych o częstotliwościach 17/20/25 i 50Hz. Aby zapewnić dobre parametry sygnału wyjściowego, producent zastosował wysokonapię-i ciowe, zewnętrzne klucze prądowe.
raPAnii ity) Pozwala t na bezpośrednie wytwarzanie sygnału sinusoidalnego, bez konieczności stosowania po stronie wysokonapięciowej jakichkolwiek filtrów.
Układ LT1684 jest dostępny w obudowach SOIC/DIP14, w dwóch wariantach termicznych: -4O...+125C oraz O...+125C.
http; 11www lin ear. córa fp df/18 34f. p df
Przedstawicielami Lin ear Technology w Polsce są firmy; Eurodis (tel. [71} 875-741}, Macropol {iel. {22} 322-43-37} oraz Memec-Insighi {iel. {32} 233-03-80}.
90
Elektronika Praktyczna 10/2001
NOWE PODZESPOŁY
Separatory sygnałów cyfrowych
Jest
ANALOG
Ideyices
Zapowiadane od wielu miesięcy mikroma-szynowe separatory galwaniczne sygnałów cyfrowych trafiły wreszcie do produkcji. Układy ADuMllOO funkcjonalnie przypominają transoptory, ale rolę medium transmisyjnego spełnia w nich miniaturowy wibra-
tor wykonany w modnej ostatnio technologii MEMS.
Analog Devices wdrożył do produkcji dwa rodzaje układów:
- ADuMllOOAR - przystosowany do przesyłania sygnałów o maksymalnej częstot-liwoSci 25MHz (minimalny czas trwania impulsu 40ns,
- ADuMllOOBR - przystosowany do przesy-
łania sygnałów o maksymalnej częs-totliwoSci lOOMHz (minimalny czas trwania impulsu lOns.
Separatory ADuMl 100 mogą być zasilane napięciami 3,3/3,3V lub 5/5V (wejScie/wyjScie). Pobór prądu przez separatory zależy od częstotliwości przesyłanych sygnałów i wynosi:
- przy zasilaniu napięciem 5V: imA/IMbd, 4,5mA/25Mbd, 16,8mA/100Mbd
- przy zasilaniu napięciem 3,3V: 0,4mA/ IMbd, 3,5mA/25Mbd, 7,lmA/50Mbd. Układy ADuMllOO (w obu wersjach) są
dostępne w obudowach SOS przystosowa-
ANALO& DEYICES
nych do pracy w otoczeniu o temperaturze z przedziału -4O...+1OOC.
http://www.analog.com/pdf/package/ ADuM1100_R8_pd.pdf
Przedstawicielami Analog Devices w Polsce są firmy: Alfine (tel. (61) 820-58-11) i Addis (tel. (32) 330-46-90).
GNDiff
Rys. 3.
Matryca przełączająca sygnały wideo
z OSD Aest
Układ MAX4356 docenią z pewnoScią spe-cjaliSci zajmujący się przesyłaniem sygnałów wideo, w tym sygnałów lokalnej (np. hotelowej) płatnej telewizji. W 128-końcówkowej obudowie zintegrowano matrycę 16x16 przełączników analogowych, poprzez które wybrany sygnał wejSciowy jest dołączany do dowolnej liczby (z przedziału 0..16) wyjSć. Programowanie matrycy przełączników umożliwia interfejs szeregowy SPI.
Dzięki temu, że na wejSciach i wyjSciach układu zastosowano bufory, przełączany sygnał wideo nie ulega degradacji. Wzmocnie-
nie napięciowe buforów wyjSciowych można ustalać na 1V/V lub 2V/V. Ich wyjScia można przełączyć w stan wysokiej impedancji, co umożliwia łączenie układów w zespoły z połączonymi wyjSciami.
Do wejSć buforów wyjSciowych są dołączone multipleksery umożliwiające wstawianie w sygnały wyjSciowe dowolnych sygnałów OSD. Sposób sterowania tych multiplekserów pozwala na wstawianie sygnałów OSD w każdy sygnał wyjSciowy niezależnie.
Układy MAX4356 są przystosowane do zasilania napięciem symetrycznym o wartoS-
o- INO MAX4356 OUTO n
IN1
Ś Ś IN15 OUT1 MONITOR
o- O MONITOR
OSDFILLO
Ś
OSDKEYO
o OSDFILL1 0UT15 O MONITOR
LLJ OSDKEY1
OSDG OSDFILL15
OSDKEY15
y 1/1/1x1/1/1
ci ą3V lub ą5V. Można je także zasilać ze źródła niesymetrycznego o napięciu 5V. Układ jest oferowany jedynie w obudowie TQFP128 przystosowanej do pracy w zakresie temperatury -4O...+85C.
http://pdfserv.maxim-ic.com/arpdf/ MAX4356.pdf
Przedstawicielem Maxima w Polsce jest firma SE Spezial Electronic (tel. (95) 758-05-72).
0SDFILL1
OSOFILLD 0SDFILL15
OUTO
0UT1
0UT2
0UT15
k Ł
OSDKEYO 0SDKEY15 0SDKEY1
Rys. 4.
Elektronika Praktyczna 10/2001
91
NOWE PODZESPOŁY
Scalony regenerator sygnału wideo
Jest
Układ MAX7428 jest wzmacniaczem sygnału wideo, zintegrowanym z dwuwejścio-wym multiplekserem analogowym, programowanym filtrem sygnału wideo, separatorem-gen era torem impulsów synchronizacji oraz buforem wyjściowym przystosowanym do współpracy z obciążeniem 75D.. Wszystkie te bloki funkcjonalne zintegrowano
w układzie montowanym w obudowę SOT23-8.
Podstawowym zadaniem tego układu jest regeneracja sygnału wideo wytwarzanego na wyjściu przetwornika C/A w urządzeniach typu CD-Video, DVD, Set-top-Box itp. Można go także wykorzystać do regeneracji analogowego sygnału wideo, ponieważ charakte-
Rys. 5.
rystykę filtru wbudowanego w strukturę układu można programowo modyfikować, dostosowując wzmocnienie składowych o wyższych częstotliwościach do wymagań aplikacji. Charakterystykę częstotliwościowo-amplitudową toru wideo zoptymalizowano pod kątem sygnałów PAL i NTSC.
Premierowym rozwiązaniem zastosowanym w układzie MAX7428 jest jednoprzewodowy interfejs szeregowy MSPB (ang. Maxim Single Pin Bus], który może byc alternatywnym dla 1-Wire Dallasa (obecnie już Maxima]. Protokół transmisji danych do układu został szczegółowo opisany w nocie katalogowej układu.
Układy MAX7428 są przystosowane do zasilania napięciem o wartości 5V. Ich dopuszczalna temperatura pracy mieści się w przedziale -4O...+85C.
httpśffpdfserv.maxim-ic .c om farpdff MAX7423.pdf
Przedstawicielem Maxima w Polsce jest firma SE Spezial Electronic {tel. {95} 753-05-72).
Wysokotemperaturowe tranzystory
Jest
International Rectifier wprowadził do produkcji pierwsze tranzystory mocy HEXFET przystosowane do pracy w temperaturze do 135C, przy czym dopuszczalna temperatura struktury półprzewodnikowej wynosi aż 200C.
Tranzystory IRF1704 są montowane w obudowach TO220. Ciągły prąd drenu może wynosić 170A przy rezystancji włączonego kanału zaledwie 4mQ. Tranzystor jest bardzo szybki. Czas przełączania w warunkach testowych wynosi (on/off|: l6/73ns, co pozwala stosować go w systemach sterowania niskonapięciowymi napędami, elektrycznymi hamulcami itp.
http:ffwww.irf .comfpr od uct-infofdatashe-eisfdaiafirfl704.pdf
Przedstawicielami IRE w Polsce są firmy: Dacpol {tel. {22} 757-07-13}, Euiure {tel. {22} 813-92-02}, SE Spezial Electronic {tel. {95} 753-05-72} i Spoerle {tel. {71} 848-52-27}.
92
Elektronika Praktyczna 10/2001
PODZESPOŁY
X Wl
iii
Druga generacja układów ATF15xx firmy Atmel
Kilka lat temu Atmel wprowadził do swojej oferty układy
programowalne rodziny ATFl5xx będące odpowiednikami, wtedy już
dobrze osadzonych na rynku, układów MAX7000 i wprowadzonych nieco
później MAX3000. Teraz wprowadzeno udoskonalenia, które zaowocowały
znacznym zwiększeniem elastyczności układów.
Podjęte przez Atrnela próby stworzenia rodziny układów alternatywnych w stosunku do układów Altery, będących odpowiednikami popularnej rodziny MAX7000 zakończyły się częściowym sukcesem. Szczególnym powodzeniem cieszyły się układy z wymuszoną przez odbiorców niską ceną, co zresztą było zgodne z filozofią Atmela. Ponieważ cenowa konkurencja nie wpływała korzystnie na interesy Altery, inżynierowie tej firmy dość szybko wyłapali i we
wrześniu 1998 roku ujawnili różnice pomiędzy oryginalnymi układami MAX7000 i ich odpowiednikami z oferty Atmela.
Od tego czasu upłynęło kilka lat pozornego bezruchu, których jednak Atmel nie przespał: w sierpniu 2001 pojawiły się wstępne informacje o drugiej generacji układów z serii ATFl5xx, w których zastosowano nieco zmodyfikowaną architekturę, dzięki której zwiększono możliwość wykorzystania wewnętrznych zasobów logicz-
nych do ponad 60%. Jak to jest możliwe?
Niedoskonałości
układów
programowalnych
W zależności od punktu widzenia, niedoskonałości w układach PLD można znaleźć wiele lub wcale. Tutaj skupimy się na niezwykle rozpowszechnionym marnotrawieniu zasobów logicznych znajdujących się w tych układach. Większość producentów podaje dwa parametry cha-
Rys. 1.
rakteryzujące wielkość zasobów logicznych produkowanych przez siebie układów: liczbę bramek logicznych upakowanych w strukturze i liczbę bramek "użytecznych", których zazwyczaj jest o połowę mniej. Można więc z dobrym przybliżeniem stwierdzić, że niemal połowa zasobów logicznych zintegrowanych w PLD nie jest wykorzystywana i to niezależnie od rodzaju aplikacji.
Taka "rozrzutność" jest wynikiem silnego zhierarchizowania architektur układów programowalnych o średniej i dużej skali integracji (przykład budowy układów MAX7000 pokazano na rys. 1], a także wyposażania układów w wiele - często nadmiarowych - funkcji (np. lokalne sterowanie buforami trój-stanowymi OE, lokalnie generowane sygnały zegarowe, sygnały ustawiające lub kasujące prze-rzutniki itp.], do realizacji których są niezbędne wydzielone zasoby logiczne.
Niezwykle kosztowne jest także zaimplementowanie w strukturze programowalnej niezbędnych zasobów połączeniowych, dzięki którym komórki logiczne można łączyć ze sobą oraz z otoczeniem. Pomimo wprowadzania do produkcji układów coraz nowocześniejszych technologii, ciągle obowiązują dwie dawno ustalone zależności:
- wzrost powierzchni niezbędnej do wykonania matryc połączeniowych jest równy kwadratowi współczynnika zwiększenia liczby komórek logicznych (czyli w układzie ze 128 makrokomórkami zajmuje ona powierzchnię 4-krotnie mniejszą niż w układzie z 256 makrokomórkami],
- pojemność obciążająca linie sygnałowe w matrycach połączeniowych jest także zależna w kwadracie od ich liczby (a więc ich powierzchni], przez co silnie wpływa na parametry czasowe układu.
Tak więc, ogromną elastyczność układów CPLD (ang. Com-plex PLD] okupiono niewielkim współczynnikiem wykorzystania ich zasobów, co stanowi jedną z ich poważniejszych niedoskonałości.
Elektronika Praktyczna 10/2001
93
PODZESPOŁY
SWITCH REGIONU. MA1RDE FOLDBACK CJ
0JTWT8 BUS
UMIC FOUHACK
Rys. 2.
Atmel znalazł lekarstwo
CzęSć problemów związanych z "marnotrawieniem" zasobów logicznych układów PLD udało się rozwiązać inżynierom firmy Atmel, którzy modyfikując nieco budowę makrokomó-rek logicznych w układach rodziny ATF15xx spowodowali, że stały się one znacznie bardziej elastyczne niż układy produkowane dotychczas. Na rys. 2 porównano budowę mak-rokomórek stosowanych w dotychczas produkowanych (rys. 2a) i nowo opracowanych układach (rys. 2b). Wprowadzone modyfikacje zaznaczono na rys. 2b na szaro.
Podstawowe udoskonalenia wprowadzone do układów ATF15xx drugiej generacji polegają na:
wprowadzeniu multiplekserowego przełącznika (ang. Switch Matrix) umożliwiającego wybranie dowolnych 40 sygnałów (zamiast 16..18 w większoSci układów CPLD) z magistrali globalnej i przekazanie ich w postaci prostej i zanegowanej na lokalną magistralę wejSciową makroko-mórki,
możliwoSci implementacji w makrokomórce dodatkowego przerzutnika typu D (a nawet kilku przerzutników, w tym Latch i RS), dzięki czemu - oczywiScie w specyficznych konfiguracjach mak-rokomórki - wykorzystanie jej lokalnych zasobów sięga nawet 90%,
rozbudowaniu systemu konfi-gurowania Ścieżek sygnałów, co umożliwiają dodatkowe
multipleksery zastosowane w makrokomórkach (za ich pomocą można zestawić aż 1080 Ścieżek sygnałów w stosunku do 232 w układach ATF15xx pierwszej generacji),
DATA
(dane z wyjścia makrokornórki)
vcc
- wprowadzeniu aż 6 globalnych sygnałów sterujących pracą buforów wyjSciowych OE oraz możliwoSci wytwarzania takiego sygnału lokalnie w każdej makrokomórce,
- wprowadzeniu dodatkowego, trzeciego globalnego sygnału zegarowego,
- umożliwieniu bezp o Średnie go podawania sygnału z wyprowadzenia I/O na wejScie danych przerzutnika,
- zmodyfikowaniu Ścieżki sygnału sprzężenia zwrotnego z wyjScia makrokomórki, który w układach drugiej generacji jest pobierany bezpoSred-nio z wyjScia przerzutnika lub wyjScia bramki ExOR.
W układach nowej rodziny ATF15xx wprowadzono także w rozwiązania, które sprawdziły się w układach pierwszej generacji, są to:
- programowane obwody podtrzymania stanu logicznego na wejSciu układu PinKeeper (rys. 3), które zapobiegają "pływaniu" wejSć, obniżają pobór mocy, zwiększają także stabilnoSć pracy układu,
- programowo uruchamiany blok automatycznego obniżania pobieranej przez układ mocy w stanie statycznym ITD (ang. Input Transition Detection), który Siedzi zmiany sygnałów na wejSciach układu i samoczynnie przełącza go w ciągu ok. l[is ze stanu obniżonego poboru mocy (pobiera ok. lmA) do stanu pełnej aktywnoSci,
- możliwoSć sprzętowego ograniczania poboru mocy za pomocą specjalnych wejSć,
- bufory wyjSciowe mają programowaną przez użytkownika szybkoSć narastania sygnału na wyjSciu, można je także skonfigurować w tryb pracy z otwartym drenem,
- wbudowany interfejs JTAG kompatybilny ze standardem IEE1532.
DATA (dane z wyprowadzenia układu)
Rys. 3.
Programowo włączany obwód podtrzymania stanu logicznego na wejściu Pin-KBBpar
94
Elektronika Praktyczna 10/2001
PODZESPOŁY
Rys. 5. Narzędzia
Wykorzystanie możliwości oferowanych przez układy ATFl5xx nowej generacji wymaga zastosowania nowych programów fiiierów, który odpowiada za wpasowanie zaprojektowane-
go układu w strukturę programowalną.
Nowe fittsry są dostępne na stronie WWW firmy Atmel. Oprócz nich jest dostępna także uaktualniona wersja WinCUPL-a (rys. 4], a także zupełnie nowe
Tan. 1. Zestawienie najważniejszych infomiacji o układach ATF15xx pierwszej i drugiej generacji.
Generacja Typ układu Liczba ma kro-komórek Napięcie zasilania IV] Czas propagacji Insl
1 ATF1500A/AL 32 5 7 15/20
1 ATF15OOABV 32 3,3 12 15
1 ATF1502AS/ASL 32 5 7 15/25
1 ATF15O2ASV 32 3,3 15/25
1 ATF1504AS/ASL 64 5 7 15/20
1 ATF15O4ASV/ASVL 64 3,3 15/20
1 ATF1508AS/ASL 128 5 7 15/20
1 ATF15O8ASV/ASVL 128 3,3 15/20
C-J ATF1502SE/SEL 32 5 6 10/15
C-J ATF15O2AEV/AEL 32 3,3 4 10/15
C-J ATF1504SE/SEL 64 5 5 10/15
C-J ATF1504AE/AEL 64 3,3 4 10/15
C-J ATF1508SE/SEL 128 5 6 15/15
C-J ATF1508AE/AEL 128 3,3 5 10/15
C-J ATF1516SE/SEL 256 5 7 15/15
C-J ATF1516AE/AEL 256 3,3 5 10/15
C-J ATF1532AE/AEL 512 3,3 5 10/15
narzędzie - pakiet ProChip Designer.
Za pomocą ProChip Designera (rys. 5 i 6] można tworzyć projekty z wykorzystaniem języków VHDL iCUPL, można także - korzystając z edytora schematów Protela 99SE - rysować schematy logiczne realizowanych uldadów.
W przypadku korzystania z języka VHDL ProChip Designer wykorzystuje zewnętrzne narzędzie PeakFPGA firmy Al-tium (do niedawna Protel, dawniej Accolade, przedtem Green Mountain Computing Systems oraz Metamor], W takim przypadku nie ma możliwości wykorzystywania w projekcie innych bloków funkcjonalnych niż opisanie tekstowo w języku VHDL. Wykorzystanie w projekcie schematu elektrycznego narzuca konieczność zastosowania do opisu języka CUPL-a.
WinCUPL jest udostępniany przez firmę Atmel bezpłatnie, natomiast ProChip Designer -przynajmniej na razie - tylko w 30-dniowej wersji ewaluacyj-nej.
Udostępnienie nowego narzędzia nie oznacza wycofania się Atmela z dotychczasowej polityki "podbierania" klientów Alterze. Właśnie dlatego powstała nowa, tym razem win-dowsowa (rys. 7], wersja programu PO2JED, konwertującego pliki wynikowe POF (wynik pracy systemu Max+Plus II] do postaci JE DEC, akceptowanej przez układy Atmela. Program ten, podobnie do programu AtmISP obsługującego programatory ISP, jest udostępniany przez producenta bezpłatnie.
Na stronie interneto-wej Atmela jest dostępny także program JED2AHDL,
za pomocą którego można dokonać konwersji plików JEDEC na opis logiczny w języku ABEL. Piotr Zbysiński, AVT
Dodatkowe informacje są dostępne w Internacie pod adresami:
- http://www.atmel.com/corp/bro-chures/2303a/?banner -prezentacja możliwości układów ATFl5xx drugiej generacji,
- h ttp: //www. p e akfp ga. c om / yhdlref/index.html - kurs VHDL,
- http://www.atmel.com/atmel/ products/prodl44.htm - noty katalogowe układów SPLD i CPLD prmy Atmel.
Programy WinCUPL oraz ProChip Designer są dostępne pod adresami:
- ftp://www.atmel.com/pub/at-melZseiupex.exe - WinCUPL,
- ftp://www.atmel.com/pub/at-mel/pcdtrial.zip - ProChip Designer,
- http://www.atmel.com/atmel/ prod ucts/prod2r.htm - rejestracja WinCUPLa i ProChip Designera.
Noty katalogowe układów ATFl5xx drugiej generacji oraz programy POF2JED, AimISP, WinCUPL oraz ProChip Designer zamieściliśmy na płycie CD-EP10/2001.
Elektronika Praktyczna 10/2001
BIBLIOTEKA EP
W ^Bibliotece EP" prezentujemy książki dotyczące zagadnień związanych z różnymi dziedzinami techniki, jednak zawsze przydatne w pracy elektronika iub pomocne w uprawianiu elektronicznego hobby, Nasza opinia jest oczywiście subiektywna, aie wynika z wieloletniego doświadczenia zawodowego i chyba jest zgodna z oczekiwaniami tych, którzy chcą z książek korzystać, a nie przyozdabiać nimi póiki, Aby nie marnować miejsca w EP, nie będziemy publikować recenzji książek ocenianych na jedną iub dwie "lutownice", Przyjęliśmy szeroką skalę ocen, aby ułatwić Czytelnikom orientację w potencjalnej przydatności książki,
Uwaga! Większość prezentowanych książek można zamówić w Dziaie Handlowym AVT (patrz str, 111), Chcemy w ten sposób udostępnić je Czytelnikom EP,
Mark Rumreich "Stereo w Twoim samochodzie Sonia Drąga, Katowice 2000
99
Krtąt
Elektroniki Praktyunej
Wybrane fragmenty książki znajdują się na płycie CD-EP10/2001B.
Książkę ,,Stereo w Twoim samochodzie" wydała firma Sonia Drąga, której podstawową działalnością jest dystrybucja sprzętu audio, takie stosowanego w samochodach. Można się domyślić, śe powodem wydania tej książki był brak w Polsce kompetentnych publikacji poświęconych zagadnieniom nagłośnienia wnętrza samochodu. Trzeba przyznać, śe cel - i to w bardzo dobrym stylu - został osiągnięty.
Książka składa się z 11 rozdziałów, w których autor porusza wszystkie zagadnienia dotyczące instalowania i projektowania systemów nagłaśniających montowanych w samochodach. Naprawdę wszystkie!
Na wstępie znalazło się wprowadzenie w ,,świat" złącz i narzędzi przydatnych podczas prac instalacyjnych, a takśe podstawowych zagadnień ,,elektrycznych", bez znajomości których trudno jest poradzić sobie mniej wprawnym instalatorom. Dalej autor
prezentuje najważniejsze zagadnienia związane z głośnikami (w tym subwo-oferami), sposobami ich montażu i metodami projektowania obudów. Zamieścił takśe wiele porad dla osób zamierzających kupić sprzęt audio do samochodu, dzięki którym mośna będzie uniknąć kosztownych rozczarowań. Autor wykazał się nie lada odwagą, ponieważ w rozdziale 6 bezlitośnie zdemaskował ,,oszustwa" producentów wzmacniaczy podających na ich obudowach często nierealnie gigantyczne moce wyjściowe. Wprowadził teś pojęcie ,,mocy uczciwej", czyli takiej która rzeczywiście dociera do głośników. Istotnym uzupełnieniem tej części książki jest przyjaźnie poprowadzony wykład z elektrotechniki i podstawowych praw fizyki, co w praktyce przekłada się na prawidłowy dobór kabli połączeniowych i bezpieczników.
W dalszej części książki autor omówił rolę eąualizerów w systemach nagłaśniających, a takśe kryteria dobierania zwrotnic głośnikowych. Wiele interesujących porad znajdą takśe zwolennicy zmieniarek CD oraz fani ,,megarozwiązań", pragnący wzbogacić swój sprzęt o dodatkowe kondensatory (często ..inteligentne") poprawiające warunki pracy wzmacniacza czy teś specjalne materiały tłumiące drgania. Ostatni rozdział ksiąśki traktuje o zapobieganiu i usuwaniu zakłóceń,
o które przecieś nietrudno w samochodach. Wyszukiwanie informacji w ksiąśce ułatwia indeks haseł.
Zawartości ksiąśki dorównuje jakość wydania, chociaś biorąc pod uwagę, śe jest to ksiąśka klejona, jej cena mogłaby być (normalne syczenie czytelnika) nieco niśsza.
Zdecydowanie warto przeczytać!
Jacek Izydorczyk: "PSpice -komputerowa symulacja układów elektronicznych", Helion,, Gliwice 1993
Książkę w postaci elektronicznej publikujemy na CD-EP10/2001B.
Wydawnictwo Helion zrobiło nam nie lada prezent umożliwiając publikacje, całej książki o programie PSpice na naszym CD. Książkę, w wersji drukowanej wydano w 1993, lecz mimo upływu czasu jej zawartość zupełnie się nie zdezaktualizowała. Jest to przede wszystkim zasługa autora, którego kompetencja jest zauważalna w logicznie prowadzonym wykładzie.
Książka wprowadza Czytelnika krok po kroku w tajniki posługiwania sie. programem PSpice - komercyjną wersją programu Spi-ce2 - opracowaną przez nie istniejącą już
firmę. MicroSim. Autor szczegółowo omawia sposoby definiowania i analizy zarówno prostych obwodów elektrycznych jak i wielu skomplikowanych, sprzężonych obwodów występ uj ących
w elementach półprzewodnikowych. Cenna są także przykłady dotyczące zagadnień nieelektrycznych (zachowanie cząsteczki amoniaku i rozwiązywanie układów równań różniczkowych w badaniu modeli chaosu) możliwych do rozwiązania za pomocą programu PSpice. Pomimo po-
Wydawnictwa
Helion
Elektronika Praktyczna 10/2001
BIBLIOTEKA EP
zornej "optycznej" nieprzyjazności, ogromnym atutem tej książki są szczegółowe opisy modeli elementów zastosowanych w programie. Szczególnie wartościowy jest szczegółowy opis modelu materiału ferromagnetycznego oraz unikalny algorytm wyznaczania parametrów potrzebnych do modelowania takiego materiału. Książka uzupełniona jest dodatkami, w których podsumowano sposób opisu obwodu i omówiono instrukcje sterujące symulacją i analizą.
Książka może stanowić doskonałą instrukcje, do symulatorów analogowych i ana-logowo-cyfrowych najnowszych generacji, ponieważ sposób ich sterowania i programowania "rdzenia" obliczeniowego, a także zasady tworzenia modeli symulacyjnych praktycznie się nie zmieniły. Bardzo zasłużone pięć lutownic!
Wieńczy sław Da ca: " Mikro kontrolery - od układów 8-bitowych do 32-bitowych", Mikom, Warszawa 2000 3.eps
Tytuł książki sugeruje, że jest to kompendium wiedzy o mikrokontrolerach i trzeba przyznać, że zamiar autora został w pewnym stopniu zrealizowany. Czytelnicy znajdą w książce skrócony przewodnik po świecie mi kro kont role rów (w tym omówienie architektur, systemu przerwań, pamięci danych i programu, a także niektórych modułów peryferyjnych) i narzędzi programowych do tworzenia dla nich programów, a także nieco bardziej szczegółowy opis trzech rodzin rnik-rokontrolerów: 8051. C166 i MPCS60.
Śllraliitrt
Niestety, autor dopuścił sie. w ich prezentacji wielu uogólnień, które mogą nieco "zamieszać" w głowach mniej doświadczonych fanów techniki mikroprocesorowej.
Najpoważniejszym niedociągnięciem jest pominięcie niezwykle popularnych procesorów z rodziny AVR, a także mi kro kontrole rów ZS i ZSPlus firmy Zilog. Z kolei mikro kontrolery Motoroli zostały przedstawione jako największy konkurent e51, co od kilku lat nie jest prawdą. Także porównanie możliwości funkcjonalnych procesorów rodziny ST7 ze51 nie jest na miejscu, ponieważ mikrokontrolery ET7 są niemal 100% odpowiednikami HC05.
STMicroelectronics opracował nawet program konwertujący programy asemblerowe napisane dla HC05 na asembler ET7.
We fragmencie o mikrokontrolerach PIC firmy Microchip znalazło się zdanie: "Inne cechy rodziny PLCMicro to: bardzo szeroki zakres napięcia zasilającego - od 2 do 15V...", które nie jest prawdziwe podwójnie.
Po pierwsze, Microchip nazwał produkowane przez siebie mikrokontrolery PIC-rnicro, a nie PLCmicro (PLC - oznacza Pro-grammable Logic ControSSers), co konsekwentnie jest powtarzane w znacznym fragmencie książki.
Po drugie, tylko jeden mikrokontroler z rodziny PICmicro (PICl6HV540j może być zasilany napięciem z przedziału 3 ,5.. 15V.
Zaskakujące jest także stwierdzenie, że "do nielicznych wyjątków należy sytuacja, w której trzeba zapewnić komunikację rnikro-kontrolera z zewnętrznymi układami peryferyjnymi wykorzystującymi łącze komunikacji szeregowej Microwire". Widocznie producenci pamięci szeregowych i różnego typu układów peryferyjnych z Microwire i SPI nie orientują się zbyt dobrze w realiach rynkowych... Wątpliwości budzi także zakwalifikowanie procesorów DSP do grupy mi kro kont role rów, szczególnie procesorów rodziny TMS320 firmy Te-xas Instruments, która produkuje interesujące mikrokontrolery rodzin MSP430 i TMS370.
Nie są to wszystkie wykryte przeze mnie niedociągnięcia tej publikacji, ale uważam - pomimo ich wagi - że ważny jest także oryginalny pomysł autora, który wypełnił prezentowaną książką istotną lukę w niezbyt bogatej, współczesnej literaturze z zakresu tej tematyki. Uważam, że po dopracowaniu, merytorycznym zweryfikowaniu i zaktualizowaniu treści książki, może się ona stać ważnym podręcznikiem na półce każdego mikroprocesorowca. Dlatego - z nadzieją - 3 lutownice!
Włodzimierz Zieniutycz: "Anteny. Podstawy polowe", WKŁ, Warszawa 2001
Legenda:
Książka jest przede wszystkim fenomenem rynkowym: jej wydanie sponsorował Przemysłowy Instytut Telekomunikacji oraz Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Infor-
Zi*nlutyc
ANTENY
Podstawy polowe
książka wybitna, polecamy!
książka o dużych walorach praktycznych, polecamy*
może się przydać
daleka od doskonałości
nie warto kupować
rnatyki Politechniki Gdańskiej. W znacznym stopniu determinuje to jej zawartość: jest to bardzo szczegółowy i bardzo teoretyczny podręcznik, przeznaczony dla projektantów anten i systemów antenowych. Korzyści z tej książki uzyskają Czytelnicy o dobrym przygotowaniu matematycznym, ponieważ swoje wywody autor bogato ilustruje wieloma wzorami.
Autor szczególnie wiele miejsca poświęcił na omówienie podstawowych metod analizy pól elektromagnetycznych wytwarzanych przez anteny w oparciu o równania Maxwel-la oraz równania falowe z wykorzystaniem źródeł fizycznych i wirtualnych (prądy magnetycznej, w strefie bliskiej i dalekiej (za pomocą potencjałów wektorowych i skalarnych). Przedstawiono także teorię obliczania szyków antenowych liniowych i planarnych oraz wybrane metody analizy i syntezy zespołów anten.
Betty Prince: "Nowoczesne pamięci półprzewodnikowe", WNT, Warszawa 1999
Pierwsze (oryginalnej wydanie tej książki ukazało się w 1996 roku. Mimo upływu pięciu lat i rozwoju architektur i technologii pamięci półprzewodnikowych, treść książki zdezaktualizowała się w niewielkim stopniu. Autorka nietrafnie przewidziała tempo rozwoju mikroprocesorów (które w 2000 roku miały być taktowane sygnałem zegarowym o częstotliwości "aż" 3 00MHz), natomiast przedstawione w książce szczegóły techniczne związane z budową pamięci nie zostały naruszone przez czas.
W książce, uwzględniając wymogi współczesnego rynku elektronicznego, narzucające konieczność budowania coraz szybszych pamięci, bardzo wiele miejsca poświęcono omówieniu technik przyspieszania transferu danych do i z pamięci statycznych oraz dynamicznych. Stosunkowo wiele miejsca poświęcono także zastosowaniom pamięci podręcznych oraz jedno- i wieloportowym pa-
Elektronika Praktyczna 10/2001
97
BIBLIOTEKA EP
nowoczesne
pamięci
półprzewodnikowe
mięciom stosowanym w kartach wizyjnych i systemach obróbki obrazu.
Bardzo cennym uzupełnieniem treści książki jest prezentacja nowoczesnych standardów interfejsów stosowanych w pamięciach (m.in. HSTL, GTL, CTT, LYTTL wraz z różnymi trybami pracy}, a także pamięci z zaimplementowanymi protokolarni obsługi transferu danych (RamBus i SynclinkJ.
Pomimo tytułu obiecującego omówienie wszystkich zagadnień dotyczących pamięci, autorka w książce nie poruszyła zagadnień związanych z pamięciami FRAM oraz pamięciami stałymi EPROM, EEPROM i Flash. Brakuje także informacji o pamięciach z interfejsami szeregowymi. Z tego powodu książce przydałby się podtytuł "Szybkie pamięci SRAM, DRAM i pochodne".
Giovanni De Micheli: "Synteza i optymalizacja układów cyfrowych", WNT 1998
Nie przyznaliśmy tej książce tytułu "Książki miesiąca EP" tylko z powodu własnego gapiostwa - jest ona na rynku już od blisko 3 lat, a dopiero teraz poświęcamy jej nieco miejsca w EP.
Autor książki, dobrze znany w świecie techniki cyfrowej, przygotował prawdziwą encyklopedię techniki cyfrowej, w której zawarł praktycznie całą istotną dla inżynierów wiedzę z tej dziedziny. Sporo miejsca poświęcił zagadnieniom syntezy logicznej, optymalizacji projektów oraz językom modelowania sprzętu. Mniej zaawansowanych Czytelników wprowadzą w nieco bardziej złożone zagadnienia dwa pierwsze rozdziały
Giovanni De Micheli
książki, w których autor w bardzo przejrzysty sposób przeprowadził wykład (w najlepszym tego słowa znaczeniu) wstępny.
Prezentowana książka ma jeszcze dwa niebagatelne atuty; jest doskonale wydana (brawa dla wydawnictwa!), a kosztuje pizy tym stosunkowo niewiele. Gorąco polecamy!
Piotr Wróblewski: "Algorytmy, struktury danych i techniki programowania - wyd. II", zawiera dyskietkę, Helion, Gliwice 1997
/
Przy ocenianiu tej książki trudno nie porównać jej ze znaną chyba wszystkim piszącym programy książką Niklausa Wirtha "Algorytmy + struktury danych = programy" z 1976 roku. Mimo upływu lat książka ta wciąż jest jedną z obowiązkowych lektur w nauczaniu informatyki. Omawiana książka w znacznym stopniu różni się od książki Niklausa Wirtha. Przede wszystkim prezentowane algorytmy są kodowane w języku C++, co z pewnością ucieszy wielu programistów, gdyż zdecydowana większość książek o tej tematyce jednak preferuje Pascal. Dodatkowo w książce zawarto znacznie więcej algorytmów niż w pozycji Niklausa Wirtha, co w pewnym stopniu wynika z czasami bardzo zwięzłego opisu. Niestety, ze zwięzłego opisu algorytmu czasami wynika poczucie niedosytu wiedzy, które w książce Niklausa Wirtha raczej nie występuje. Książkę rozpoczyna wstęp do al-gorytmiki oraz przedstawienie zalet i wad re-kurencji, jako jednego z ważniejszych mecha-
nizmów programistycznych. Następnie omówiono najpopularniejsze algorytmy sortowania oraz pokazano implementacje programowe najpopularniejszych struktur danych (listy, kolejki, drzewa binarne itp.J. Kolejne rozdziały poświęcono algorytmom przeszukiwania z wyodrębnieniem przeszukiwania tekstów oraz grafom. Rozdział o algorytmach numerycznych można traktować jedynie jako sygnalizację tematu, gdyż wykracza on poza tematykę książki a wybór zaprezentowanych algorytmów numerycznych wydaje się dość przypadkowy. Książkę kończy rozdział "Kodowanie i kompresja danych", ale czy na 16 stronach można omówić (z listingami) te dwa obszerne tematy? Po każdym rozdziale znajdują się zadania do samodzielnego rozwiązania, które umożliwiają sprawdzenie zrozumienia tematu. Na dołączonej do książki dyskietce znajdują się programy źródłowe w języku C++, pokazujące działanie algorytmów omówionych w książce.
Książka jest adresowana do szerokiej rzeszy programistów. Autor prezentując algorytmy postawił przede wszystkim na praktykę, czyli zaprezentowanie działających programów. Jednak do wyczerpania tematyki brakuje pełniejszego zaprezentowania podstaw teoretycznych. Teoria, która pojawia się w kilku miejscach jest jakby trochę na siłę wstawiona i niestety bez podstawowego przygotowania informatycznego jest raczej niezrozumiała. Podsumowując można stwierdzić, że jest to książka warta polecenia wszystkim programującym w języku C++, chociaż należy ją traktować jako wprowadzenie do algorytmiki, gdyż wybór algorytmów, które zaprezentowano w książce, został dokonany przez autora i nie zawsze musi odpowiadać naszym potrzebom.
98
Elektronika Praktyczna 10/2001
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
DzioS "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w tym dziale wynosi 250,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.
Przetwornica napięcia do świetlówki
Prezentowany projekt
przetwornicy dowodzi, że
na jednym tranzystorze
można zrobić całkiem
"poważne" urządzenie.
Wszędzie tam, gdzie dostęp do sieci energetycznej jest utrudniony lub niemożliwy, stosuje się inne źródła energii, np. akumulatory. W przypadku zastosowania ich do zasilania źródeł światła występują pewne ograniczenia. Akumulatory mają znacznie niższe napięcie niż sieć energetyczna, do tego jest ono biegunowe. To utrudnia zastosowanie akumulatorów do zasilania np. świetlówek. Jak wiadomo są one bardzo ekonomicznymi źródłami światła, znacznie bardziej trwałymi w porównaniu ze zwykłymi żarówkami. Poza tym widmo światła typowych świetlówek jest znacznie bardziej zbliżone do światła
Rys. 1.
dziennego (białego), a przez to najmniej męczy oczy.
W artykule opisuję wykonanie przetwornicy napięcia do świetlówki. Charakteryzuje się prostotą wykonania, brakiem trudno dostępnych podzespołów i bardzo niskim kosztem wykonania.
Opis układu
Schemat ideowy przetwornicy pokazano na rys. 1. Jak widać, przetwornica jest zbudowana z niewielkiej liczby elementów. "Sercem" przetwornicy są cewki z dużą liczbą zwojów. W tej roli najczęściej występuje ręcznie nawijany fw warunkach amatorskich) transformator, rzadziej uzwojenia na pręcie ferrytowym. Nawijanie jest bardzo czaso- i pracochłonne. Jedynie najbardziej doświadczeni elektronicy są w stanie samodzielnie wykonać tę część przetwornicy. Wykorzystując to utrudnienie wielu producentów tego rodzaju przetwornic oferuje swoje produkty po znacznie zawyżonych cenach. Dlatego w swojej konstrukcji postanowiłem wykorzystać gotowy transformator z dzielonymi uzwojeniami oferowany w handlu. Jest on toroidalny,
a więc ma mnie]sze wymiary i wyższą sprawność niż odpowiadający mu mocą typowy transformator sieciowy.
Transformator TRl współpracuje jedynie z czterema elementami: Tl, Cl, Rl, R2. Tworzą one prosty generator ftzw. samodławny). Głównymi elementami, które wpływają na częstotliwość generatora są Rl i Cl. Poza tym na częstotliwość pracy przetwornicy ma też wpływ napięcie zasilania, wartość rezystancji rezystora pomocniczego R2, w znacznie mniejszym stopniu temperatura otoczenia. Przetwornica, której działający model przedstawiono na fotografii, została przewidziana do współpracy z typową świetlówką o mocy 18W. Zasilanie stanowi dowolny akumulator 12V. Pobór prądu po zapłonie świetlówki wynosił około 0,6A.
Elementy El, Dl dodano w celu zwiększenia bezpieczeństwa układu. Dioda Dl ma zabezpieczać przetwornicę w razie odwrotnej biegunowości zasilania. Sytuacja taka spowoduje przepływ znacznego prądu i zadziałanie bezpiecz-
Elektronika Praktyczna 10/2001
99
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Rys. 2.
nika Bl, który przerwie obwód. Bezpiecznik zadziała także w przypadku (mało prawdopodobnego) zwarcia w obwodzie przetwornicy, co uchroni akumulator przed szybkim, całkowitym rozładowaniem.
Przetwornica nie posiada żadnego kondensatora filtrującego napięcie zasilania. Jest on zbędny w przypadku zasilania z akumulatora.
Montaż i uruchomienie układu
Pomimo niewielkiego stopnia skomplikowania przetwornicy, należy zwrócić baczną uwagę na prawidłowość jej montażu. Pomocny będzie schemat montażowy pokazany na rys. 2. Szczególną uwagę należy zwrócić na odpowiednie zidentyfikowanie końcówek elementów, a zwłaszcza transformatora. Błędne podłączenie uniemożliwi działanie przetwornicy.
Po wytrawieniu płytki przystępujemy do wiercenia w niej otworów. Powinny mieć one następujące średnice:
- pod Rl, R2, Cl, otwory "3".."6" - lmm,
- pod Dl, Tl, Bl -
rozmieszczonych otworów w pobliżu miejsca przeznaczonego do zamontowania transformatora - 3mm.
Po nawierceniu otworów przystępujemy do lutowania poszczególnych podzespołów przetwornicy, w zalecanej następującej kolejności: Rl, R2, Dl, Cl, Bl, Tl - poziomo. Obudowę Tl przykręcić do płytki za pomocą krótkiej śrubki 3mm z nakrętką - obie strony śrubki pokryć (tj. na górze i od dołu płytki drukowanej) pastą silikonową (najlepiej typu H - o podwyższonej przewodności cieplnej). Zapobiegnie to ewentualnemu przegrzaniu tranzystora.
Transformator TRI umieszczamy pośrodku płytki. Przystępujemy do wykonania obejm uniemożliwiających przemieszczanie się transformatora po powierzchni płytki. W tym celu przez transformator i osiem 3-milimetrowych otworów w jego pobliżu przewlekamy cztery odcinki drat-wy lub innego mocnego sznur-
- pośrodku płytki - lOmm,
- pod przewody doprowadzające zasilanie i wyjściowe do świetlówki - 2mm,
- w narożnikach płytki i pod Tl (do jego przykręcenia) oraz osiem symetrycznie
ka, wiążąc końce ze sobą. Następnie lutujemy wyprowadzenia transformatora w otworach na płytce drukowanej oznaczonych numerami od 1 do 6, po czym skracamy je. Identyfikację wyprowadzeń transformatora ułatwi rys. 3.
W dwóch otworach wyprowadzających zasilanie dla świetlówki lutujemy przewody sieciowe o długości ok. lOcm. Do drugiego ich końca przykręcamy kostkę elektrotechniczną. Należy ją przymocować do jednego z boków obudowy przetwornicy.
W otwory doprowadzające ,, + " i ,,-" zasilania do świetlówki został wlutowany dwu-żyłowy przewód zakończony wtyczką pasującą do gniazda zapalniczki samochodowej. Przewód przechodzi przez 5-milimetrowy otwór z drugiej strony obudowy.
Ostatnią czynnością, kończącą montaż przetwornicy, jest zamknięcie jej w stosownej obudowie. Wybór padł na plastykową obudowę o oznaczeniu handlowym Z-5. Jej wymiary wynoszą:
110x90x40mm. Płytkę przykręcono za pomocą czterech śrub 3mm zakończonych nakrętkami. Za pomocą tych śrub przykręcono także nóżki obudowy. Jeden wkręt przechodzący przez środek obudowy łączy jej dwie części.
Po zmontowaniu przetwornicy naszedł czas na jej uruchomienie. Do kostki elektrotechnicznej , przykręconej z boku obudowy przetwornicy, przykręcamy dwa izolowane przewody połączone z gniazdami świetlówki. Dla bezpieczeństwa powinno się zastosować w tym celu dostępne w sklepach plastykowe oprawki do świetlówki lub kostki elektrotechniczne. W przypadku tej przetwornicy nie trzeba podłączać wszystkich czterech wyprowadzeń świetlówki - wystarczy dwa naprzeciwległe. Oznacza to możliwość wykorzystania także świetlówek uszkodzonych, z przepalony-
mi obwodami żarzenia, o ile nie uległy rozszczelnieniu.
Przetwornica nie powinna pracować bez obciążenia. Jeśli świetlówka jest podłączona, włączamy zasilanie - naładowany akumulator 12 V, np. samochodowy (silnik zgaszony) czy żelowy. Prototyp przetwornicy testowano przyłączając 10 akumulatorków NiCd l,2V/0,8Ah połączonych szeregowo. Gdy były w pełni naładowane, zapewniało to mniej więcej godzinne świecenie świetlówki. Nawet częściowo rozładowany akumulator samochodowy zapewni więc przynajmniej kilkudziesięciogodzinne, nieprzerwane świecenie świetlówki.
Jeżeli przetwornica była zmontowana zgodnie z zaleceniami, to świetlówka powinna zaświecić się niemal natychmiast po włączeniu zasilania. Jedyną czynnością regulacyjną może okazać się konieczność dokładniejszego dobrania rezystora Rl. Na czas prób można zamiast niego przylutować do płytki potencjometr 2,2kn wraz z szeregowo dołączonym rezystorem 100n. Potencjometrem regulujemy tak, aby następował zapłon świetlówki i pobierała ona możliwie jak najmniejszy prąd z akumulatora.
Jedynym ubocznym efektem pracy przetwornicy jest wydobywający się z transformatora dźwięk o częstotliwości kilkunastu kHz. Z taką częstotliwością pracuje przetwornica. Za pomocą rezystora Rl można również dobrać częstotliwość jej pracy tak, aby dźwięk ów był praktycznie niesłyszalny, co wiąże się ze zwiększeniem częstotliwości. Wyższa częstotliwość pracy oznacza jednak większy pobór prądu. Pobór prądu przez przetwornicę nie może przekroczyć 0,8...0,9A.
Uwagi końcowe
Montowanie elementów Bl, Dl nie jest bezwzględnie wymagane. W przypadku zasilania przetwornicy za pośred-
przetwornica
niebieski
Śoprawki lub kostki elektroteohnioz
Rys. 3.
Rys. 4.
100
Elektronika Praktyczna 10/2001
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
nictwem wtyku o ustalonej biegunowości ryzyko odwrotnego podłączenia zasilania jest niemal żadne. Dl można więc nie montować. Bezpiecznik Bl można zastąpić zworą lub automatycznym bezpiecznikiem polimerowym.
W obudowie prototypu szeregowo z jednym z przewodów doprowadzających zasilanie z akumulatora zamontowano wyłącznik dźwigien-kowy. Jego montowanie nie jest konieczne. Wyłącznik taki może się przydać jedynie w przypadku, gdy wtyczka zasilania znajduje się w sporej odległości od przetwornicy (długi przewód doprowadzający zasilanie). W większości przypadków zamiast wyłącznika wystarczać będzie wyjęcie wtyczki z gniazda zasilania doprowadzającego napięcie z akumulatora.
Świetlówka powinna być zamontowana w specjalnie do niej przeznaczonej oprawie lub przynajmniej przymocowana do jakiegoś sztywnego podłoża, np. do sklejki o grubości minimum 5mm. Wtedy można przewidzieć też miejsce dla przetwornicy. Najprościej będzie ją przykręcić do wspomnianej sklejki za pomocą tych samych śrub, które mocują płytkę drukowaną i nóżki obudowy przetwornicy. Wtedy śruby te powinny być dostatecznie długie. Przykładowy wygląd tak wykonanej świetlówki przedstawiono na rys. 4.
Przetwornica może zasilać nie tylko świetlówkę o mocy 18W. Dla zastosowanego transformatora możliwe jest zastosowanie także świetlówek o mniejszych mocach i tym samym wymiarach oraz poborze prądu. W takiej sytuacji war-
tości elementów Rl, R2, Cl trzeba dobrać doświadczalnie. Podczas pracy przetwornicy, a zwłaszcza w momencie zapłonu świetlówki, na jej końcach oraz na wyprowadzeniach "1" i "2" transformatora TRI panuje niebezpiecznie wysokie napięcie! W związku z tym należy bezwzględnie wystrzegać się dotykania tych miejsc w czasie pracy i uruchamiania układu. Przetwornicę może zmontować nawet początkujący elektronik. Jednak z uwagi na obecność wysokiego napięcia w pewnych miejscach przetwornicy, uruchamianie powinna przeprowadzać wyłącznie osoba dorosła. Powinna mieć ona doświadczenie w uruchamianiu układów, w których występują wysokie napięcia. Dariusz Knull
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
"Rl: l,5kQ R2: 91Q Kondensator
Cl: 33nF/63V MKT Półprzewodniki
Dl: 1N4001..7
Tl: BD243C lub podobny
Różne
TRI: toroidalny TST 20/004
(220V/2xl2V 2xO,8A)
Bl: 1,5A (WTA-T) lub
polimerowy
płytka drukowana
obudowa Z-5 lub podobna
z serii KM-xx
izolowane przewody
połgczeniowe, Cu,
i|) min. lmm
Świetlówka 18W + oprawki
akumulator 12V
Elektronika Praktyczna 10/2001
101
MA Pil- NAJNOWSZY KATALOG ANALOG DEUICES, KATALOG PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH FLUKE, BASIC STAMP - NARZĘDZIA HM UU. I NOTY KATALOGOWE, EWALUACYJNA WERSJA PROGRAMU FAST CHIP, TEST STAND FIRMY NATIONAL INSTRUMENTS
g Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów
11/2001
listopad
15 zł 50 gr (w tym 7% vat)
ZDALNIE STEROWANY REGULATOR SIŁY GŁOSU CZASOWY WYŁĄCZNIK ZASILANIA KOMPUTERA -PILOT RC5 DO STEROWANIA KOMPUTEREM
KLAWIATURA MULTIMEDIALNA DO PC
WZM*
TERl WLĄ
'Z AKUSTYCZNY 4X40W
mmm
SPRZĘT:
Bj/IA-PROTEK-3201 MPLĄB.-ICE 2000 \C STAMP
AUTOT V700/V7 VS710 -
7ŁT015
Germany 12DI\.1, France: 5DFF
BIBLIOTEKA EP
W ^Bibliotece EP" prezentujemy książki dotyczące zagadnień związanych z różnymi dziedzinami techniki, jednak zawsze przydatne w pracy elektronika iub pomocne w uprawianiu elektronicznego hobby, Nasza opinia jest oczywiście subiektywna, aie wynika z wieloletniego doświadczenia zawodowego i chyba jest zgodna z oczekiwaniami tych, którzy chcą z książek korzystać, a nie przyozdabiać nimi póiki, Aby nie marnować miejsca w EP, nie będziemy publikować recenzji książek ocenianych na jedną iub dwie "lutownice". Przyjęliśmy szeroką skalę ocen, aby ułatwić Czytelnikom orientację w potencjalnej przydatności książki,
Uwaga! Większość prezentowanych książek można zamówić w Dziaie Handlowym AVT (patrz str, 87), Chcemy w ten sposób udostępnić je Czytelnikom EP,
Piotr Gałka, Paweł Gałka: "Podstawy programowania mikrokontrolera 8051" - zawiera dyskietkę, Mikom 2000
Krtąt
Elektroniki Praktyunej
Drugie wydanie - co sarno w sobie jest sukcesem autorów i wydawcy - książki, którą można usnąć za edukacyjnego weterana naszego rynku wydawniczego, który - niestety - zbyt wolno reaguje na zmiany zachodzące we współczesnej elektronice. Gwoli przypomnienia, książkę tę, w pierwszym wydaniu, ogłosiliśmy ,,książką roku 1996", a wracamy do niej, ponieważ w zakresie publikacji ,,mikroprocesorowych" niewiele od tamtego czasu się zdarzyło.
Autorzy książki, jak można wnioskować z jej zawartości, doskonale znają elektroniczne rzemiosło i nie obce im są praktyczne aspekty budowania systemów mikroprocesorowych. Dzięki temu przygotowali rzetelny kurs programowania mikrokontrolerów '51, składający się z 20 przykładów. Każdy z nich został szczegółowo omówiony i zilustrowany fragmentami programów fw asemblerze '51). Dobór i forma opisu przykładów nie budzi zastrzeżeń, a ponadto należy zauważyć, że autorzy dołożyli starań, aby poruszyć
w nich większość typowych zagadnień, na jakie mogą napotkać projektanci sprzętu i oprogramowania, w tym obsługę stosu, przerwań, klawiatury, wyświetlaczy LED i LCD, portu szeregowego itp. Kompletne programy do wszystkich 20 prezentowanych przykładów oraz prosty asembler dostarczane są na dyskietce 3,5" fsą na niej także inne programy pomocnicze), która stanowi integralną część książki.
Prezentowane w książce przykłady przygotowano tak, aby możliwe było ich łatwe implementowanie w sprzętowym zestawie edukacyjnym DSM-51, który zainteresowani użytkownicy (przede wszystkim laboratoria szkolne i uczelniane) mogą kupić w firmie Mic-roMade fopis zestawu i kupon zamówienia znajdą się w książce).
Autorzy zadbali także o wprowadzenie w ,,mikroprocesorowy" świat czytelników, którzy nie mieli wcześniej do czynienia z tymi ciągle ..magicznymi" układami. Wartościowym uzupełnieniem książki są: ulokowany na jej końcu zbiór dodatków zawierających wiele pomocniczych informacji przydatnych podczas pisania własnych programów oraz w kładka-ściągawka z tabelą rozkazów '51, opisami funkcji poszczególnych bitów najważniejszych rejestrów SFR itp.
Naszym zdaniem, pomimo upłynięcia od pierwszego wydania książki
Piotr GAŁKA Pawei GAŁKA
niemal 6 lat, nie straciła ona nic na aktualności, a jej walory dydaktyczne nie są do przecenienia, także w dobie Athlonów i Pentiumów 4 taktowaych sygnałami zegarowymi o częstotliwości 2GHz. Za to 5 lutownic!
Barry Wilkinson: "Układy cyfrowe" - seria wydawnicza "Wiedzieć więcej", WKŁ 2000
Zwięzły, a przy tym bardzo kompetentny kurs układów cyfrowych. W siedmiu rozdziałach książki czytelnik może poznać elementarne zasady rządzące światem techniki cyfrowej, a następnie poznać zasady projektowania układów kombinacyjnych i sekwencyjnych. Nieco miejsca autor poświęcił przybliżeniu układów programowalnych małej skali integracji (SPLD) i języka opisu sprzętu ABEL.
W ostatnim rozdziale, poświęconym zagadnieniom testowania układów cyfrowych, zosta-
Układy . cyfrowe
& BsnrWUklnsDn
ły opisane zasady projektowania cyfr owych układów samotestujących, sposoby tworzenia algorytmów testowania oraz - co prawda marginalnie - omówiono interfejs JTAG.
Dodatkowymi atutami książki są: łatwy w przyswojeniu sposób prowadzenia "wykładów" przez autora oraz bardzo staranne tłumaczenie.
Scot Hacker: "MP3. Przewodnik encyklopedyczny", Helion 2000
Książka pozornie nieco odstająca od tematyki poruszanej
w EP, ale MP3 to przecież format dla (na pewno już wkrótce] każdego! Informacje zawarte w książce mogą być także przydatne dla konstruktorów zamierzających samodzielnie wykonać sprzętowy dekoder MP3, ponieważ znaczną część książki poświęcono szczegółowemu omówieniu zasad obowiązujących podczas kodowania i dekodowania muzyki do/ z formatu MP3. Wiele miejsca zajmuje także prezentacja struktury plików z muzyką zapisaną w formacie MP3. Najmniej interesujące dla sprzętowców mogą okazać się rozdziały omawiające sposoby pozyskiwania plików muzycznych, możliwości dekoderów programowych oraz prawne aspekty korzystania z muzyki
132
Elektronika Praktyczna 11/2001
BIBLIOTEKA EP
zapisane] w plikach MP3. Książka na pewno warta swe] ceny (39zł] i pięciu lutownic!
Paul Rai n es: "Tcl/Tk* Leksykon kieszonkowy", Helion 2001
,,Tcl" jest skryptowym językiem programowania interfejsów graficznych "Tk". Dlaczego zatem piszemy o tej książce w EP? Otóż za pomocą tego zestawu narzędzi są tworzone interfejsy użytkownika w coraz większej liczbie profesjonalnych narzędzi CAD/CAE, w tym narzędzi dla elektroników. Najbardziej spektakularnymi przykładami ich zastosowania są programy: Model-SIM (symulator HDL] oraz Qu-artus II, w których znaczną częśó interfejsu zaprojektowano w oparciu o Tcl/Tk.
Specyfika konwencji, w jakiej ukazała się ta książka (leksykon] wywarła piętno na jej zawartości polegające na znacznym ograniczeniu informacji podstawowych, co mniej wprawnym użytkownikom komputerów może uniemożliwió wykorzystanie informacji zawartych w książce. Może ona natomiast spełniaó rolę zwartego, podręcznego słowni ka-prze wod-
nika po słowach kluczowych języka Tcl i elementach interfejsu graficznego Tk. Taki był zresztą zamiar wydawcy, należy tylko żałowaó, że nie są dostępne książki nieco rozjaśniające tajniki Tcl/Tk - jak twierdzą znawcy - interfejsu przyszłości.
Marek Chimiak: "Realizer. Graficzna metoda programowania procesorów". Mikom 2001
Pierwsza w naszym kraju próba przygotowania książki-prze-wodnika dla użytkowników interesującego narzędzia CAE, jakim jest doskonale znany naszym Czytelnikom program Realizer. Niestety, autorowi nie udało się wyczerpaó tematu, można nawet zaryzykowaó stwierdzenie, że ledwo go naruszył.
Niezaprzeczalną zaletą książki jest jej silna orientacja dydaktyczna, co znalazło odbicie w szeregu interesujących przykładów opracowanych przez autora. Dobrze należy ocenió także wprowadzenie czytelnika w funkcje funkcjonalnych modułów Realizera. Nieco mniej entuzjazmu wywołują niezbyt klarowne, zwłaszcza dla mniej zaawansowanych użytkowników, rozdziały wstępne. Niemniej jednak, pracę włożoną przez autora w opracowanie książki doceniamy i przyznajemy - licząc na pojawianie się jej ko-lejnego, uzupełnionego i poprawionego wydania - 3 lutownice.
Richard C. Leinecker, Tom Archer: ĄVisual C + + 6 - Vademecum
Erofesjonalisty" D-ROM, Helic
zawiera ion 2000
Borland. Nie oznacza to jednak, że nie istnieją inne dobre środowiska programistyczne, a wśród jednych z najlepszych jest wymieniane Visual Studio Microsoftu. Wchodzący w skład tego pakietu Visual C++ jest z pewnością jednym z najczęściej wykorzystywanych przez zawodowych programistów kompilatorów języka C++ na świecie. Nie powinno to specjalnie dziwió, gdyż zarówno kompilator jak i środowisko programistyczne są rzeczywiście doskonałe, wymagają jednak od programisty dobrej znajomości systemu operacyjnego oraz sporej wiedzy o budowaniu aplikacji dla systemu Windows. Z jednej strony koniecznośó posiadania tej wiedzy powoduje, że można pisaó programy lepsze, z drugiej jednak strony trzeba poświęció dużo więcej czasu na napisanie pierwszego efektownego programu niż w przypadku wykonywania tego zadania np. w środowisku programistycznym Borlanda. Dla tych, którzy poświęcili swój cenny czas, aby opanowaó podstawy programowania w Visual C++ przeznaczona jest prezentowana książka, która może wprowadzió programistę w świat tworzenia programów wykorzystujących zaawansowane techniki programistyczne.
Legenda:
W naszym kraju największą popularnośó wśród programistów zdobyły kompilatory firmy
Książka jest podzielona na osiem części. W części pierwszej znajdują się informacje wskazujące jak efektywnie i wygodnie pracowaó w zintegrowanym środowisku programisty oraz jak wykorzystywaó takie narzędzia jak debugger i profi-ler. Druga częśó zawiera podstawowe informacje o tworzeniu aplikacji dla środowiska Windows. Jest to chyba najistotniejsza częśó książki, gdyż bez znajomości systemu operacyjnego trudno pokusió o wykorzystanie jego możliwości. Znajduje się tu omówienie mechanizmów powodujących wyświetlanie na ekranie okien, opisane są sposoby obsługi myszy, klawiatury, wykorzystywania standardowych kontrolek itp. W części trzeciej znajduje się opis budo-
0
książka wybitna, polecamy!
książka o dużych walorach praktycznych,
7? Ol 9 CQ
nyU
może się przydać
daleka od doskonałości
nie warto kupować
wy aplikacji w systemie Windows. Oprócz informacji, których można by spodziewaó się w tej części, do szczególnie interesujących należy zaliczyó rozdział omawiający zarządzanie pamięcią systemową oraz rozbudowany rozdział poświęcony programowaniu z wykorzystaniem wątków. Częśó czwarta jest poświęcona programowaniu baz danych i wykorzystaniu klas MFC w celu uzyskania dostępu do różnych baz danych dzięki technologii ODBC. W rozdziale piątym można znale żó informacje między innymi
0 budowaniu bibliotek DLL
1 korzystaniu z funkcji w nich zawartych. Kolejna częśó jest poświęcona tworzeniu i wykorzystywaniu obiektów COM (ActiveX]. Po lekturze siódmej części, poświęconej programowaniu dla Internetu, stworzenie klienta FTP z pewnością nikomu nie sprawi kło pot u. W ostatniej części są zawarte informacje umożliwiające zaawansowane wykorzystywanie pakietu Visual Studio. W każdej części omawiany materiał jest ilustrowany bogato komentowanym programem przykładowym. Dodatkowo, kompletny kod źródłowy przykładów zawartych w książce znajduje się na dołączonej do książki płycie CD-ROM, co umożliwia dokładne przestudiowanie działania programów bez konieczności ich przepisywania. Na płycie CD-ROM znajdują się dodatkowo narzędzia programistyczne dobrane specjalnie z myślą o Visual C++.
Podsumowując można stwierdzió, że omawiana książka może byó bardzo przydatna dla osób pragnących pisaó zaawansowane programy dla systemu Windows.
134
Elektronika Praktyczna 11/2001
AUTOMATYKA
Siemens wprowadził do produkcji specjalizowaną
kamerę wyposażoną w zaawansowany funkcjonalnie sterownik mikroprocesorowy, za pomocą której można analizować i rozpoznawać oznakowanie na opakowaniach, sprawdzać jakość nalewanych do butelek płynów, zliczać na taśmie produkcyjnej obiekty o określonych kształtach itp.
SIMATIC VS710 jest komputerem i kamerą wykorzystywaną do kontroli procesu produkcyjnego. Znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie ważna jest precyzja i właściwe przygotowanie produktu przy produkcji wielkoseryjnej.
Kamera może być z powodzeniem stosowana m.in. w przemyśle spożywczym do kontroli etykiet, kształtu butelek, stanu napełnienia czy przejrzystości. Naturalnie, kontrola płynów może odbywać się dynamicznie w trakcie produkcji (z częstotliwością do 25 szt./sj lub statycznie. Może być wykorzystywana również winnych działach przemysłu, np, samochodowym, do sprawdzania poprawności instalacji złożonych części, w medycynie przy kontroli różnego rodzaju opakowań, w przemyśle elektronicznym do kontroli poprawności rozmieszczenia elementów elektronicznych oraz dowolnych innych aplikacjach wykorzystujących przetwarzanie obrazu w czasie .rzeczywistym. Działanie identyfikacyjne kamery opiera się na kontroli badanego obiektu poprzez porównanie go ze wzorcem, w którym sami definiujemy wymiary oraz zadane granice tolerancji. VS710 jest kamerą cyfrową (o rozdzielczości 768x512 pixelij z pamięcią z wymiennym
Typowe zastosowania kamery VS710:
Ogólne sprawdzenie produkowanych elementów,
Sprawdzenie poprawności montażu, Sprawdzenie wymiarów, Sprawdzenie położenia określonych elementów w odniesieniu do innych, Identyfikacja różnych części lub wykonań Tegosamego elementu
buforem 2MB dla skanowanych obrazów oraz 16MB pamięci Flash dla programów wynikowych. Dodatkowym wyposażeniem kamery są narzędzia programowe oraz zestaw obiektywów, dzięki którym można przystosować parametry optyczne kamery do wymagań procesu sterowania i kontroli. Do wykonania konkretnej aplikacji wykorzystuje się oprogramowanie Provi-sion, które składa się z dwóch podstawowych części:
Provision System Projektowy, który jest instalowany pod Windows 95/98 (rys. lj. Umożliwia on przechwytywanie obrazu z kamery oraz jego późniejsze przetwarzanie i parametryzowanie. Można tworzyć listy obrazów i nowy projekt oraz wytworzyć program testowy ładujący dane do kamery.
Provision System Czasu Bieżącego, w którym znajdują się biblioteki gotowych funkcji z zakresu przetwarzania obrazu. Tworzenie programu polega na wywoływaniu, parametryzowaniu i łączeniu ze sobą funkcji z biblioteki. Po skompilowaniu takiego opisu uzyskujemy program wynikowy gotowy do wgrania i uruchomienia w kamerze YS710, Dzięki wykorzystaniu gotowych funkcji bibliotecznych, programy wynikowe są krótkie i opisują najważniejsze parametry obiektu, np. odległości, kąty pomiędzy powierzchniami itp., nie dokonują więc analizy pikselowej całego obiektu, dzięki temu kamera VS710 posiada możliwość analizy obiektów w czasie rzeczywistym.
Programowanie w Provision odbywa się poprzez standard owe złącze RS232 (z maksymalną szybkością do 115kbdJ. Dostępne są różnego rodzaju funkcje ułatwiające obsługę kamery i usuwanie błędów:
ładuj - ładowanie programu testowego do
kamery,
stań - uruchomienie programu testowego, reset - ponowne uruchomienie programu
testowego,
breakpoint - ustawianie tzw. punktów kontrolnych ułatwiających analizę programu, test - test programów wynikowych w kamerze oraz wielu innych. Programy wynikowe przesyłane są przez Profibus DP (maks. 12MbdJ lub RS2 32. Oprogramowanie znajdujące się w kamerze VS710 automatycznie rozpoznaje typ interfejsu wykorzystywanego do przesyłania danych.
Poza Provision dostępne jest również oprogramowanie specjalistyczne do rozpoznawania pisma VS710 OCR (Optical Charac-ter RecognitionJ oraz oprogramowanie do porównywania znaków OCV ( Optical Cha-racter YerificationJ. Parametryzacja programu VS710OCR/OCV następuje z pośrednictwem podłączonego zewnętrznego komputera PC lub opcjonalnej klawiatury (tzw. "Keypad"). Parametryzacja odbywa się poprzez złącze szeregowe komputera PC.
Rys. I.
Elektronika Praktyczna 11/2001
135
AUTOMATYKA
Rys. 2.
ŚMożliwości oprogramowania zestawiono poniżej:
- kontrola nadruków na obiektach, np. ustalanie terminów ważności, sprawdzanie ceny, numeru identyfikacyjnego,
- sterowanie ciągłością procesu produkcyjnego poprzez rozpoznawanie typu obiektu i odpowiednie sterowanie jego dalszą obróbką,
- sortowanie obiektów oznaczonych numerem identyfikacyjnym.
- mogą być rozpoznawane pojedyncze znaki, jak również słowa,
- możliwe jest rozpoznawanie jasnego pisma na ciemnym tle i odwrotnie,
- rozpoznawane są znaki alfanumeryczne,
- możliwe jest definiowanie trzech dodatkowych znaków do rozpoznawania (np. kropka, podkreślnik lub pojedyncze litery nie występujące normalnie w zestawie),
- istnieje możliwość odczytu i analizy zestawu znaków w jednym rzędzie, jak i w dwóch rzędach (do 20 znaków w dwóch rzędach),
- pismo może być odchylone od swojej standardowej pozycji o kąt ą6,
- przy jednoczesnym rozpoznawaniu 4 znaków, współczynnik odczytu wynosi typowo 5 obiektów/sekundę; w zależności od wielkości zeskanowanego obrazu można sparametryzowafi odczyt do 30 znaków/sekundę,
- istnieje możliwość uczenia kamery na zasadzie porównania ze wzorcem,
- istnieje możliwość deklarowania błysków oświetlenia obiektu,
- poprzez binarne wyjścia system informuje o aktualnym trybie pracy,
- poprzez binarne wyjścia może zostać skonfigurowany watchdog,
- binarne wyjście można skonfigurować do określonego odmierzania czasu, tzw. funkcja stopera,
- istnieje możliwość ustalania czasu odczytu obiektu w celu stwierdzenia poprawności odczytu (wielokrotny odczyt}, znaków z obiektu (ustawiane są dowolnie czasy opóźnień odczytu i można w związku z tym dowolnie sterować obiektami z niepoprawnie lub nieczytelnie wykonanym napisem),
- kamera VS710 może komunikować się za pomocą protokołu 3964R lub Profi-bus-DP z masterem - istnieje więc możliwość przekazywania odczytanych zestawów znaków do mastera lub urządzeń współpracujących z kamerą,
- oprogramowanie jest zabezpieczone przed niepowołanym dostępem za pomocą hasła,
- oprogramowanie można zamawiać w wersji niemieckiej lub angielskiej. Oprogramowanie VS710 OCR/OCY posiada cztery tryby pracy:
- odczyt/weryfikacja lub stop - właściwy odczyt, analiza i weryfikacja zeskano-wanych znaków; stop zatrzymuje proces odczytu znaków,
- instalacja-konfiguracja oraz parametryzacja programu,
- nauka - dopasowanie algorytmów rozpoznawania zdjęć do zadanych wzorców znaków,
- zapamiętywanie obrazów - możliwość wywołania 10 zdjęć oznaczonych jako złe i pokazania ich na ekranie. Kamera posiada zintegrowane wejścia
i wyjścia cyfrowe służące do sterowania innych urządzeń. Może więc pracować samoczynnie odczytując stany obiektu badanego, np. jego pozycjonowanie, poprzez wejścia oraz sterować przez wyjścia, np. siłownikiem usuwającym badany obiekt nie spełniający kryteriów kontroli. Ponieważ kamera jest elementem koncepcji Całkowicie Zintegrowanej Automatyki, posiada odpowiednie łącza komunikacyjne pozwalające jej komunikować się z innymi urządzeniami sieci. Kamera została wyposażona w łącze Probibus slave. Dzięki temu może komunikować się ze sterownikami swobodnie programowalnymi PLC pracującymi w trybie master lub z procesorami komunikacyjnymi master sieci Profibus DP, które z kolei połączone są z PLC. Dostępne są następujące sterowniki:
- S7400 - CPU413-DP, CPU414-DP, CPU416-DP, CPU417-4, IM46 7, CP443Extended,
- S7300 - CPU315-2DP, CPU316-2DP, CPU318-2DP,
- C7 - C7-626DP, C7633DP, C7634DP,
- S5 - CPU946/47, CPU948, CPU941, CPU942, CPU943, CPU944, CPU945, CPU922, CPU928, CPU928B. Możliwe jest również połączenie kamery z komputerem PC (pracującym jako master DPJ poprzez sieć Profibus DP za
pomocą następujących kart: CP5412-A2, CP5411, CP5511, CP5611.
Dzięki temu, że kamera może być elementem sieci Profibus oraz można zainstalować na niej do 150 programów wynikowych, możliwa jest zmiana (np. poprzez Panel Operatorski) przez operatora aktualnie wykonywanego programu wynikowego, co oznacza możliwość zmiany kontroli na tej samej linii produkcyjnej np. butelek o pojemności 0,331 na butelki o pojemności 0,5l bez konieczności przezbrajania linii i ładowania nowych programów wynikowych.
Podłączenie do sieci Profibus oraz parametryzacja kamery jest prosta i typowa dla oprogramowania STEP7 (rys. 2). W przypadku zastosowania sterowników serii S5, w celu konfiguracji i parametryzacji kamery należy dodatkowo zaopatrzyć się w oprogramowanie COMProfibus V5.0.
Kamera posiada również złącze do podłączenia zewnętrznego monitora SVGA o rozdzielczości 800x600 (rys. 3j, na którym wyświetlane są zeskanowane obrazy z kamery.
Kamera VS710 integruje w sobie najnowsze rozwiązania w zakresie przetwarzania obrazów rzeczywistych w systemach sterowania. Dzięki opatentowanym rozwiązaniom w zakresie zarządzania pamięcią oraz technikom analizy obiektów poruszających się, może znaleźć zastosowanie praktycznie w każdym przemyśle do kontroli jakości lub jako jeden z elementów weryfikacji obiektów przy produkcji wieloseryjnej. Michat Bereza, SiemensA&D
Dodatkowe informacje
Przegląd zastosowań oraz dodatkowe materiały w Tym dokumentacje można znaleźć wlnterneciena stronach:
- http://www.ad.siemens.de/machine-vision/ html_76/02produk/vs710. htm,
- http://www.ad.siemens.de/support, oraznaptycieCD-EP11/2001B.
SIMATICS7
Zasilacz 24V DC
Rys. a.
136
Elektronika Praktyczna 11/2001
AUTOMATYKA
Systemy bezstykowej identyfikacji znamy z niektórych sklepów, co najmniej kilku ośrodków rekreacyjno-wypoczynkowych, zautomatyzowanych pralni i magazynów. Na początku października w Warszawie wdrożono system bezstykowych biletów komunikacji miejskiej. Nie oznacza to, że na co dzień zdajemy sobie sprawę z ich obecności. Jedną
z podstawowych zalet tych systemów jest
bowiem ich "przezroczystość" i łatwość stosowania przez użytkowników. W artykule przedstawiamy dwa rozwiązania, stosowane w najbardziej kompleksowych systemach bezstykowej identyfikacji. Opracowano je w laboratoriach firmy Omron.
Ornron jest producentem dwóch systemów bess tyko wej identyfikacji
0 nieco odmiennych właściwościach
1 związanych z nimi docelowymi aplikacjami. Niezależnie od parametrów toru radiowego oraz możliwości transponderów stosowanych w systemie, Omron dla obydwu rodzin układów dostarcza kompletne zestawy urządzeń niezbędnych do szybkiego zbudowania systemów identyfikacyjnych o dużej niezawodności (przykładowy zestaw pokazano na fot. 1). W zestawie są zarówno kompletne moduły nadawczo-odbiorcze, specjalizowane anteny i systemy antenowe, różnego rodzaj u transpondery (oferowane w różnych obudowach), a także przenośne urządzenia umożliwiające bez-stykowe programowanie i odczyt zawartości pamięci transponderów, Moduły nadawczo-odbiorcze są zazwyczaj wyposażone w interfejsy szeregowe RS232 lub RS485, za pomocą których mogą się one komunikować
UII1KUI1
z otoczeniem (m.in. z komputerami wyposażonymi w odpowiednie oprogramowanie).
System V700
Jest to system wdrożony do produkcji w 1996 roku, wykorzystujący sygnał radiowy o częstotliwości nośnej 125kHz z modulacją amplitudy. Najczęściej w tym systemie są stosowane dwa typy transponderów różniących się wymiarami obudowy (pastylki o średnicy 20 lub 23mm i grubości 2,7 lub 1,2mm - fot. 2). Standardowo są one przystosowane do pracy w zakresie temperatur -1O..+5OC lub -2O..+5OC, przy czym dopuszczalne są krótkotrwałe (do 30 minut) przeciążenia termiczne do 18 0C, podczas których zawartość wewnętrznej pamięci EEPROM nie jest tracona. Pojemność tej pamięci wynosi 128B, z których 112 użytkow-
nik może wykorzystać do przechowywania własnych danych. Maksymalny zasięg odczytu/zapisu tych transponderów wynosi 25cm, a maksymalny czas zapisu całej pamięci 112 bajtów nie przekracza 909ms. Producent oferuje także trzeci rodzaj transpondera, którego pamięć EEPROM ma pojemność 256 bajtów, z czego 240B jest dostępnych dla użytkownika. Jego obudowa ma kształt walca o średnicy 3,9mm i długości 25mm, a dzięki silnie kierunkowej charakterystyce czułości anteny, maksymalny zasięg działania transpondera wzrasta do 240mm.
Obszary pamięciowe transponderów są chronione przed nieuprawnionym zapisem. Podzielono je na 16-bajtowe strony, do których dostęp jest możliwy dzięki specjalnemu systemowi adresowania. Zapis danych do każdej komórki pamięci można wykonać nieza-
Elektronika Praktyczna 11/2001
137
AUTOMATYKA
Przykładowe aplikacje systemów identyfikacji bezstykowej.
Fot. 2.
leśnie. Mośna ich przeprowadzić co najmniej 100000.
Stacje basowe systemu V700 mogą pracować w jednym z dwóch trybów rozpoznawania transponderów:
- FIFO tang. First In First OutJ, w którym sterownik po skomunikowaniu się s transponderem ignoruje go do momentu opuszczenia prses trans-ponder strefy widsenia prses antenę. Następna komunikacja mośe nastąpić po ponownym pojawieniu się trans-pondera w strefie widsenia anteny.
- Wielodostęp 1-do-N, w którym to
trybie stacja basowa mośe jedno-cseśnie sapisywać informacje do wielu transponderów, lecs ich od-csyt jest sekwencyjny. Maksymalna licsba jednocseśnie obsługiwanych transponderów nie mośe być więk-ssa od 128.
Oprócs tych dwóch trybów, sopty-malisowanych pod kątem obsługi wielu transponderów, stacje basowe umośliwiają komunikację s pojedyn-csymi trans p on derami. Pojawienie się w sasięgu anteny kolejnego transpon-dera traktowane jest jako błąd.
System V72O
Jest to system nieco nowocześniejszy od wcseśniej prsedstawione-go V700, a co najwaśniejsse, sgodny se światową normą ISO15693, dsięki czemu mośna w nim stosować układy scalone transponderów I-Code firmy Philips. Dsięki sastosowaniu w systemie V720 sygnału nośnego o csęstotliwości 13,56MHs, wymiary anten niesbędnych do pracy transponderów mogą być nieco mniejsse, mogą być takśe wykonywane w postaci płaskich naklejek lub kart pląs-
133
Elektronika Praktyczna 11/2001
AUTOMATYKA
tikowych (o wymiarach kart płatniczych J.
Pojemność pamięci EEPROM wbudowanej w transpondery systemu V720 wynosi 44 bajty. Podzielono ją na 11 stron. Do struktury półprzewodnikowej transponderów możliwe jest dokonanie do 100000 wpisów pod każdy adres, a czas przechowania wpisu wynosi minimum 10 lat. Transpondery mogą pracować w otoczeniu o temperaturze mieszczącej się w przedziale -1O...+7OC. Maksymalny zasięg transmisji danych wynosi 25cm.
Aplikacje
Uniwersalność systemów bezstykowej identyfikacji jest bardzo duża. Wymienienie wszystkich możliwości wymagałoby przygotowania osobnego artykułu. Najbardziej popularne aplikacje systemów tego typu pokazano w ramce powyżej.
Jak wspomniano na początku artykułu, systemy bezstykowej identyfikacji cieszą się sporym powodzeniem także w naszym kraju, czego najbardziej spektakularnym przykładem jest niedawno wdrożony system biletowy w Warszawie. Planuje się także wdro-
żenie bezstykowych znaków akcyzy, nad którymi pracuje Państwowa Wytwórnia Papierów Wartościowych. Piotr Zbysiński,AVT piotr.zbysinski@ep.com.pl
Dodatkowe informacje
Prezentowany w artykule system bezstykowej identyfikacji dostarczyłalirmaOmron, Tel. (0-22) 645-78-60, www.omron.com.pl
Dodatkowe informacje są dostępne na stronie internetowej pod adresem: http://wAfw.omron.com/ carcVrficl% dexhtml oraz na płycie CD-EP11/2001B.
Elektronika Praktyczna 11/2001
139
PROJEKTY
Modem V.22bis, część 1
AVT-5043
Użytkownicy komputerów
traktują modemy jako jedne
z wielu urządzeń wejścia-
wyjścia, w jakie jest
wyposażony ich komputer.
Masowość produkcji
umożliwiła na radykalne
obniżenie cen tych - wbrew
pozorom bardzo
z aa wan s o wan ych
konstrukcyjnie urządzeń - co
w powszechnym mniemaniu
zdeprecjonowało wańość
zastosowanych w nich
rozwiązań technicznych.
O tym, że są to
interesujące, a przy tym
zaawansowane konstrukcyjnie
urządzenia postaramy się
przekonać Was w artykule.
Podstawowe parametry i właściwości modemu:
- szybkość transmisji 300/1200/2400,
- zgodność ze standardami Bell 202/202T, V 22bis. V 22bis. V 22. V 23. V 21. Bell
212A,Bell 103,
- praca w trybie luli duplex,
- wbudowany interpreter poleceń sterujących AT,
- obsługa tablicy krajowe) (z poziomu AT lub programu zapisanego w pamięci EEPROM),
- obsługa tonowego i impulsowego wybierania numerów,
- transler danych poprzez złącze RS232 (25-stykowe),
- programowana czułość wejść i poziom sygnału wyjściowego,
- samo adaptacja parametrów torów przesyłowych modemu w zależności od jakości sygnału
PROJEKT Z OKŁADKI
Klasyczny modem jest urządzeniem umożliwiającym dwukierunkowe przesyłanie sygnałów cyfrową poprzez analogową i z natury rzeczy wąskopasmową linię telefoniczną. Zgodnie z obowiązującymi standardami telekomunikacyjnymi pasmo przenoszenia analogowej linii telefonicznej powinno mieścić się w przedziale 3OOHz."2,7 lub 3kHz. Wynikającą z tych założeń zalecaną charakterystykę częstotli-wościowo-amplitudową obwodu wejściowego modemu zgodną z zaleceniem V.22bis pokazano na rys. 1. Tak wąskie pasmo przenoszenia praktycznie uniemożliwia przesyłanie "czystych" sygnałów cyfrowych, ponieważ ich zbocza uległyby silnemu zniekształceniu. Także transmisja sygnałów kodowanych poziomami logicznymi nie
jest praktycznie możliwa, a to ze względu na szereg separatorów składowej stałej sygnałów przesyłanych liniami telefonicznymi, które są ulokowane w telefonicznym torze transmisyjnym.
Między innymi z tych właśnie powodów są stosowane różnego rodzaju "sztuczki" umożliwiające upakowanie szybkich sygnałów cyfrowych w wąskopasmowym kanale analogowym. Najprostszym sposobem kodowania jest przypisanie poziomom logicznym sygnałów sinusoidalnych o różnych częstotliwościach (modulacja FSK - Frequency Shift Keying), co w praktyce uniemożliwia przesyłania sygnałów cyfrowych z szybkością większą niż 12OObd (tab. 1).
Wraz ze wzrostem wymagań stawianych systemom teletransmisyjnym (a zwłaszcza zapewnianej
Tab. 1. Standardy transmisji danych obsługiwane przez układ Z00215.
Standard Typ modulacji Częstotliwość nośnej Szybkość transmisji danych Szybkość transmisji symboli Liczba bitów zakodowana za pomocą symbolu
V22bis 2400 GAM 1200/2400 2400 600 4
V22bis 1200 DPSK 1200/2400 1200 600 2
V22 1200 DPSK 1200/2400 1200 600 2
V23 1200/75 FSK 1700/420 1200 1200 1
V 21 FSK 1080/1750 300 300 1
Bell212A DPSK 1200/2400 1200 600 2
Bell 103 FSK 1170/2125 300 300 1
Bell 202/202T 1200/150 FSK 1700/437 1200/150 1200/150 1
14
Elektronika Praktyczna 11/2001
Modem V.22bis
Sterownik I
interfejs
RAM/ROM
Procesor
DSP Z02202
RAM/ROM
Rys. 4. Schemat blokowy układu Z02215.
z myślą o umożliwieniu wygodnego przetestowania układu Z02215, który szczególnie dobrze nadaje się do stosowania w różnego rodzaju systemach mikroprocesorowych, które muszą się komunikować z dalszym otoczeniem.
Schemat blokowy układu Z02215 pokazano na rys. 4. Okreś-
lenie "modem cyfrowy" oznacza, że sygnały: nadawany i odbierany przez układ są konwertowane z/na postać cyfrową i dopiero wtedy poddawane obróbce. Za generację i dekodowanie sygnału, a także likwidację echa, filtrację itd. odpowiada wydajny, stałoprzecinko-wy procesor DSP z pamięcią programu typu ROM. Program sterujący jego pracą przygotował producent, w związku z czym dla użyt-
kownika obecność DSP jest praktycznie niezauważalna. Wbudowany w układ Z02215 procesor sygnałowy jest sterowany przez zintegrowany w układzie mikrokont-roler, który wykonuje program z osobnej pamięci programu. Spełnia on m.in. rolę inteligentnego interfejsu szeregowego lub równo-
ii U
sg
ległego (zapewniające komunikację układu z otoczeniem) oraz dodatkowego interfejsu współpracującego z zewnętrzną pamięcią EEP-ROM. Służy ona do przechowywania informacji o charakterystyce amplitudowo-fazowej wejściowego filtru pasmowoprzepustowe-go modemu. Zastosowanie takiego sposobu konfiguracji filtru umożliwia łatwe dostosowanie parametrów wejściowych modemu do wymagań homologacyjnych w praktycznie dowolnym kraju. Program wpisywany do tej pamięci jest generowany przez bezpłatne programy narzędziowe udostępnione przez firmę Zilog (adres podajemy na końcu artykułu).
Opis układu
Schemat elektryczny układu pokazano na rys. 5 (schemat modemu) i na rys. 6 (schemat obwodu przyłączeniowego do linii telefonicznej). Jest to klasyczna aplikacja układu Z02 215 Stosunkowo rozbudowana konstrukcja modemu wynika z wykorzystania praktycznie wszystkich możliwości oferowanych przez układ Z02215, łącznie z podsłuchem syg-
33
Rys. 5. Schemat elektryczny modemu.
16
Elektronika Praktyczna 11/2001
Modem V.22bis
Rys. 6. Schemat elektryczny interfejsu
nału z linii telefonicznej za pomocą wbudowanego w modem wzmacniacza (US5) i miniaturowego głośnika. Włączanie i wyłączanie podsłuchu, a także regulacja głośności jest możliwa za pomocą komend AT. Klucz tranzystorowy Ql odpowiada za wyciszenie wyjścia wzmacniacza mocy, a wtórnik Q2 dopasowuje im-pedancję wyjściową układu US4 do wejścia układu US5.
Układy USl i US3 spełniają rolę konwerterów napięciowych umożliwiających współpracę in-
ii telefonicznej.
terfejsu szeregowego układu US4 (napięcia zgodne z TTL) ze standardowymi interfejsami RS2 32. Układy te integrują w swoich strukturach pompy ładunkowe, za pomocą których napięcie +5V jest konwertowane do ą12V.
Układ Z02215 wyposażono w wyjścia sygnalizacji stanu pracy, które w prezentowanym urządzeniu wykorzystano do sterowania (za pomocą buforów-inwerte-rów US8) diod świecących D7..D12. Dioda D13 sygnalizuje świeceniem włączenie zasilania.
Wszystkie układy modemu są zasilane z wyjścia scalonego stabilizatora napięcia US2. Za pomocą dławika L3 jest separowane napięcie zasilające część analogową od napięcia zasilającego część cyfrową. Napięcie podawane na wejście stabilizatora może być stałe (8..15V) o dowolnej polaryzacji lub zmienne, a to dzięki zastosowaniu dwup ołówkowego mostka prostowniczego Ml oraz kondensatora filtrującego o dość dużej pojemności Cl3. Tomasz Jakubik, AVT
Dodatkowe informacje o układach Z02215 są dostępne w In-ternecie pod adresami:
- http://www.zilog.com/docs/mo-dem/zO2215.ppt,
- http://www.zilog.com/docs/mo-dem/zO2215pb.pdf,
- http://www.zilog.com/docs/mo-demZzO2215ps.pdf,
- http://www.zilog.com/docs/modem/sof twareZz0221500zco.exe.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w łnternecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/listopad01.htm oraz na płycie CD-EP11/2001B w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 11/2001
17
Y K A
Japońska flnna Fuji Electric
jest, nowym na naszym rynku,
producentem elektronicznych
falowników stosowanych
w systemach napędowych
silników elektrycznych. W artykule prezentujemy
rodzinę nowoczesnych, tranzystorowych falowników
FVR-EllS, które są
przeznaczone do napędów
malej i średniej mocy.
!u_ri
Rozwój elektroniki umożliwił powstanie elektronicznych re gul a torów-przetwornic napięcia i częstotliwości, dzięki którym trwałość i jakość obsługi napędów elektrycznych i współpracującymi z nimi urządzeń i mechanizmów znacznie się zwiększyła. Współczesne falowniki, będące w istocie rzeczy zaawansowanymi procesorami DSP współpracującymi z inteligentnymi, najczęściej tranzystorowymi stopniami mocy, zapewniają płynną pracę silników elektrycznych w szerokim zakresie obrotów (praktycznie od zeral, a takśe duśy moment obrotowy, który jest praktycznie niezależny flub zależny w sposób ustalony przez użytkownika) od prędkości obracania się silnika. Falowniki są takśe coraz częściej wyposażane w funkcję stabilizacji obrotów lub kompensacji momentu obrotowego. Do standardowego zestawu funkcji oferowanych przez falowniki coraz częściej są włączane funkcje elektrycznego hamowania fza pomocą zewnętrznych rezystorów, odbierających energię z obracającego się silnika), zmiany kierunku obracania wału silnika, a takśe programowany ,,miękki" start zasilanych silników.
W tak określony obraz nowoczesnego falownika, doskonale wpisują się urządzenia firmy Fuji Electric z serii FVR-E11S. Charakteryzują się one wysokim stopniem zintegrowania fw jednej obudowie umieszczono kompletny falownik z modułem operatorskim), łatwością montażu, niewielkimi wymiarami, a takśe ogromnymi mośliwościami konfiguracyjnymi. Programowanie para-
metrów pracy falownika jest mośliwe za pomocą wbudowanej klawiatury i cyfrowego wyświetlacza LED. Mośna je takśe modyfikować poprzez wbudowany interfejs szeregowy. Modyfikowane parametry podzielono na sześć nie-zaleśnych grup (podstawowe, dodatko-
iiiimmi
we funkcje terminalowe, sterowanie przetwornicą częstotliwości, konfiguracja parametrów silnika, parametry odpowiadające za optymalizację pracy silnika oraz alternatywne, wśród których znajdują się m.in. liczba biegunów silnika, parametry kompensacji poślizgu itp.), za pomocą których moś-na tworzyć m.in. funkcje automatycznie modyfikujące w czasie wybrane przez operatora parametry pracy silnika. Tak przygotowane programy mogą powodować regulację ciągłą w czasie, ale mośna takśe przygotowywać stosunkowo skomplikowane ,,wzory" opisujące zmianę np. szybkości obrotowej w funkcji czasu i zdefiniowanych przez uśytkownika zdarzeń zewnętrznych. Interakcja falownika z otoczeniem jest mośliwa dzięki wyposaśeniu go w dwa wejścia analogowe (napięciowe O...1OV i prądowe 4...20rnA) oraz 7 wejść cyfrowych, których funkcje (za wyjątkiem dwóch) mośna dowolnie definiować. Spektakularnym przykładem zastosowania wejścia cyfrowego mośe być wykorzystanie go jako wejścia alarmowego, którego zadaniem jest szybkie zatrzymanie napędu po wciśnięciu przycisku alarmowego przez osobę obsługującą napędzane urządzenie.
W falownik wbudowano interfejs szeregowy RS485, który zapewnia podstawowe mośliwości komunikacyjne.
Falowniki serii FVR-E11S wyposaśo-no w wiele wewnętrznych zabezpieczeń przed nadmiernym wzrostem temperatury wyjściowych stopni mocy, przecią-śeniem prądowym oraz zakłóceniami występującymi w linii zasilającej. Kon-
Elektronika Praktyczna 11/2001
141
AUTOMATYKA
Tab. 1. Zestawienie modeli tworzących serię FVR-E11S.
Moc obciążenia [kW] 1-fazowy/230V 3-fazowy/400V
0,1 B/R0.1E11S-7EN/EY
0,2 B/R0.2E11S-7EN/EY
0,4 B/R0.4E11S-7EN/EY FYR0.4E11S-4
0,75 FVR0.75E11 S-7EN/EY B/R0.75E11S-4
1,5 FVR1.5E11S-7EN/EY FVR1.5E11S-4
2,2 B/R2.2E11S-7EN/EY FVR2.2E11S-4
4,0 FVR4.0E11S-4
5,5 FVR5.5E11S-4
7,5 FVR7,5E11S-4
struktorzy urządzenia przewidzieli takie możliwość śledzenia przez falownik temperatury pracy uzwojeń silnika (musi on być wyposażony we wbudowany termistor) i - ustalane programowo - zapobieganie jego uszkodzeniu.
Podczas projektowania falowników FVR-EllS duży nacisk położono na zoptymalizowanie algorytmów sterowania silnikami pod kątem zapewnienia maksymalnego komfortu akustycznego -dzięki funkcji SoftPWM podczas pracy silników nie są praktycznie słyszalne żadne dodatkowe dźwięki wynikające z "cyfrowego" zasilania ich uzwojeń.
W ramach rodziny FVR-EllS dostępne są modele przystosowane do zasilania silników 1- i 3-fazowych, o mocach wyjściowych od 1OOW do 7,5kW. Zestawienie dostępnych modeli znajduje się w tab. 1.
Produkowane są także falowniki wekotorowe wyższej klasy (rodzina GllS), o mocy wyjściowej 0,4...315kW. Charakteryzują się one nowoczesną konstrukcją i zaawansowanymi algorytmami dynamicznego sterowania pracą zasilanych napędów. W ramach rodziny GllS są dostępne falowniki uniwersalne (EN) oraz dwie rodziny falowników specjalizowanych (LE i UD), przeznaczonych do stosowania w napędach dźwigów. W zależności od szybkości poruszania się windy, falowniki
mogą pracować bez enkodera określającego położenie kabiny (dla prędkości poniżej lm/s). Dla prędkości większych niż lm/s niezbędny jest specjalizowany enkoder, dzięki któremu jakość sterowania ruchem kabiny jest bardzo wysoka. Tomasz Jakubik, AVT
Dodatkowe informacje
Artykuł powstat w oparciu o materiały firmy Fuji Electric udostępnione przez dystrybutora- firmę Amtek s. s r.o.,tel.: (22) 874-02-34, fax: (22) 863-87-43, e-mail: amtek@amtek.pl.
Dodatkowe informacje o falownikach FVR-E11 Ssądostępnew Internecie pod adresem: httpy /www.fujielectric.de/inverter/E 11 S_GB_Flyer.pdf.
Elektronika Praktyczna 11/2001
143
AUTOMATYKA
MIC
Elektroniczne sterowniki napędów silników elektrycznych, potocznie zwane falownikami, są
stosowane coraz częściej, także w tańszych aplikacjach przemysłowych. Dzięki nim trwałość
napędzanych urządzeń i komfort korzystania
z nich są znacznie większe niż miało to miejsce
dotychczas. Ełektronika górą!
W bardzo wielu instalacjach przemysłowych są stosowane silniki klatkowe, zazwyczaj wymagające regulacji prędkości obrotowej. O korzyściach ekonomicznych stosowania regulowanych napędów nie trzeba chyba nikogo przekonywać. W przypadku maszyn przepływowych, takich jak wentylator lub pompa, sterowanie prędkością napędzającego ją silnika umożliwia regulację ciśnienia lub przepływu, a co za tym idzie oszczędność zużycia energii. Zastosowanie napę-
przeznaczone do sterowania prędkością obrotową silników indukcyjnych asynchronicznych i synchronicznych.
Model MM420 jest falownikiem uniwersalnym, dostosowanym funkcjonalnie i cenowo do najczęściej spotykanych aplikacji. Może być stosowany między innymi do sterowania prędkością silników napędzających pompy, wentylatory, dmuchawy, wszel-
'o ooo
Czwarta generacja przemienników częstotliwości firmy Siemens
dów regulowanych w technice przenośnikowej pozwala na dopasowanie prędkości pracy taśmociągu do wymagań urządzeń współpracujących z przenośnikiem. Dzięki łagodnemu przyspieszaniu i hamowaniu nie występują niekorzystne naprężenia mechaniczne i przy tym groźba uszkodzenia maszyny.
Zazwyczaj urządzenia przeznaczone do sterowania prędkością obrotową zapewniają również zabezpieczenie silnika. Chronią silnik przed skutkami przeciążeń, przegrzania, zwarć, zablokowania wirnika. Jeszcze jedną istotną cechą jest możliwość zwiększenia dopuszczalnej liczby rozruchów i hamowań silnika w jednostce czasu. W przypadku silników klatkowych najlepszym sposobem regulacji prędkości obrotowej jest zastosowanie przetwornicy częstotliwości -popularnie nazywanej falownikiem.
Każdego roku na rynku pojawiają się nowe przetwornice częstotliwości o bardziej zaawansowanych rozwiązaniach. Wraz z rozwojem technologii i energoelektroniki, ceny oferowanych przez firmy falowników są coraz niższe. Każda nowa generacja ma coraz lepsze własności oraz jest łatwiejsza w uruchomieniu i obsłudze. Przykładem jest falownik Micromaster 420, będący pierwszym falownikiem czwartej generacji przetwornic częstotliwości Siemensa.
Micromaster 420
Falowniki rodziny Micromaster 420 są oferowane w zakresie mocy wyjściowych od 0,12 do llkW, przy zasilaniu napięciem lx220V, 3x22OV oraz 3x38OV. Są
kiego rodzaju przenośniki i transportery jak również całe maszyny technologiczne i produkcyjne. Falownik cechuje prostota obsługi i niespotykana w tej klasie napędów funkcjonalność. Falowniki MM420 zawierają szereg nowatorskich rozwiązań gwarantujących użytkownikowi bezawaryjną i bezobsługową pracę. Od strony mechanicznej Micromaster 420 ma budowę modułową.
Falownik może być wyposażony w jeden z dwóch paneli operatora (fot. 1): w tani panel podstawowy BOP z jed-nowierszowym wyświetlaczem LCD i przyciskami do uruchamiania i konfiguracji napędu lub w panel AOP z wyświetlaczem czterowierszowym, przyciskami i pamięcią zbiorów nastaw. Panele mogą być montowane bezpośrednio na
falowniku lub w określonej odległości od niego, np. na drzwiach szafy sterowniczej. Do zaprogramowania kilku falowników wystarcza jeden panel, Falownik można również wyposażyć w moduł komunikacyjny do sieci PROFIBUS DP.
Sterowanie prędkością silnika - metoda Flux Current Control
Podstawową funkcją przetwornicy częstotliwości jest sterowanie prędkością obrotową silnika oraz zapewnienie mu łagodnego rozruchu i hamowania.
Najbardziej popularną - a zarazem najtańszą metodą kontroli prędkości obrotowej jest regulacja częstotliwości i napięcia zasilania silnika. Wraz ze zmianą częstotliwoś-
Fot. 1.
Elektronika Praktyczna 11/2001
145
AUTOMATYKA
Wejście źródła analogowego
NapięciB wejściowa: 0...10Y
{możliwe monitorowanie, P0756)
Prąd WBJściowy: O...4mA
(przy oporniku zewnętrznym 5OCK2)
RL1
Styki przekaźnika wyjściowego (RI1)
260V AC, 2A (obc. indukcyjne) 30V DC, 6A (obc. rezyst.)
Wyjście analogowB 0...20mA
Rys. 2.
ci powinno być proporcjonalnie zmieniane napięcie zasilania silnika, tak aby U/ f=const. Metoda ta pozwala na płynne sterowanie prędkością w zakresie od zera do wartości powyżej prędkości nominalnej silnika przy zachowaniu stałego momentu obrotowego. Konieczność zachowania stałego stosunku U/f=const. wynika z zależności teoretycznej i nie uwzględnia niektórych cech silnika i kabli przyłączeniowych. Przy małych wartościach częstotliwości, napięcie zasilania jest niskie i z trudem pokrywa spadki napięć na rezystancjach uzwojeń i kablach. Wartość napięcia zasilającego uzwojenie stojana jest wówczas zbyt niska, aby wytworzyć optymalne pole magnetyczne wewnątrz silnika, co przejawia się zmniejszeniem jego momentu obrotowego w zakresie niskich częstotliwości. W falownikach standardowych można zwiększyć napięcie wyjściowe stosując funkcję ,,boost". Typowo zastosowanie funkcji ,,boost" powoduje podwyższenie napięcia (w obszarze częstotliwości O...0,33*fnom) do wartości 20% napięcia nominalnego silnika. Zbytnie zwiększenie wartości napięcia może jednak powodować wzrost strat i grzanie się silnika.
W falownikach Micromaster 420 problem doboru charakterystyki U/f został wyeliminowany poprzez zastosowanie metody Flux Current Control pozwalającej na optymalne sterowanie prądem magnesującym silnika. Falownik Micromaster 420 jest w stanie zmierzyć wartość rezystancji uzwojeń silnika oraz kabli i wykorzystać tę informację do doboru właściwego napięcia zasilania silnika w całym zakresie częstotliwości. W efekcie, silnik wytwarza duży moment obrotowy już przy częstotliwościach 2Hz
-0,05
Prąd o wartości poniżej progu zadziałania FCL Prąd o wartości bliskiej progu zadziałania FCL Prąd o wartości powyżej progu zadziałania FCL
Rys. 3.
(dla silnika 4-biegunowego -prędkość rzędu 1 obrotu na sekundę) i nie nagrzewa się z powodu strat wynikających z przemagnesowania i nasycenia obwodu magnetycznego silnika. Silnik wytwarza optymalny strumień magnetyczny dzięki czemu rozwija duży moment obrotowy i dwukrotnie wzrasta jego dynamika.
Wejścia i wyjścia falownika MICROMASTER 420
Sterowanie silnikiem i funkcjami falownika odbywa się przy wykorzystaniu wejść i wyjść sterujących znajdujących się na listwie sterującej falownika. Schemat połączeniowy listwy sterującej przedstawiono na rys. 2. Użytkownik ma do dyspozycji trzy wejścia dwustanowe, jedno analogowe (napięciowe 0...10V) oraz wyjście przekaźnikowe i wyjście analogowe (prądowe 0...20mA). Funkcje poszczególnych wejść i wyjść są ustawiane podczas konfigurowania falownika.
Wejścia dwustanowe można wykorzystać do uruchamiania i zatrzymywania silnika, do wybierania - zdefiniowanych w falowniku - prędkości silnika, włączania hamowania awaryjnego lub też hamowania silnika prądem stałym. Wejścia te mogą być również zdefiniowane jako tzw. motopo-tencjometry, czyli wejścia do zwiększania lub zmniejszania prędkości silnika.
Jedno z wejść dwustanowych może również służyć do wprowadzenia do falownika zewnętrznego sygnału, np. o przegrzaniu się silnika lub o błędzie z nadrzędnego systemu sterującego.
Wejście analogowe jest używane standardowo do zadawania częstotliwości wyjściowej falownika. Do wejścia analogowego można podłączyć potencjometr lub doprowadzić do niego sygnał, np. ze sterownika PLC. Jeżeli zadawanie częstotliwości realizowane jest w inny sposób, np. przy wykorzystaniu wejść dwustanowych, wówczas wejście analogowe może być skonfigurowane jako kolejne wejście dwustanowe. Falownik umożliwia również sumowanie sygnałów wartości zadanej pochodzą-
cych z różnych źródeł (np. sygnału analogowego i częstotliwości wybieranych sygnałami z wejść dwustanowych).
Wyjście przekaźnikowe wykorzystywane jest zazwyczaj do sygnalizowania gotowości do pracy przetwornicy lub do sygnalizowania wystąpienia błędu. Może być ono także skonfigurowane inaczej i sygnalizować np. osiągnięcie przez napęd określonej częstotliwości lub włączenie hamowania.
Wyjście analogowe używane jest do monitorowania wybranego parametru, np. prądu silnika, aktualnej częstotliwości lub napięcia wyjściowego.
Włączanie poszczególnych funkcji falownika Micromaster 420, zadawanie prędkości oraz monitorowanie stanu falownika może odbywać się również za pośrednictwem portu szeregowego RS232 lub RS485, wbudowanego standardowo w przetwornicę częstotliwości. Sterowanie napędem polega na wysyłaniu do falownika żądań wykonania danej operacji lub zapytań o wartość danego parametru. Protokół wymiany danych jest protokołem tekstowym i w pełni jawnym. Opis poszczególnych komend jest udostępniany przez producenta. Umiejętne wykorzystanie portu szeregowego umożliwia pełne sterowanie napędem oraz zmniejszenie kosztów związanych z okablowaniem falownika, a w przypadku stosowania sterownika nadrzędnego pozwala na wyeliminowanie koniecznych do sterowania falownikiem modułów wejść i wyjść dwustanowych i analogowych.
Zapewnienie ciągłości pracy
Niejednokrotnie zdarza się, że w nieprzewidzianej sytuacji napęd znajdzie się w stanie błędu i będzie oczekiwał na interwencję operatora. Najczęściej sytuacja taka występuje przy zaniku zasilania lub gdy na skutek nadmiernego wzrostu obciążenia silnika nastąpi przeciążenie prądowe falownika. Sytuacja zatrzymania się napędu może wystąpić również w wyniku błędnego ustawienia czasów hamowania.
W przypadku, gdy rampa hamująca jest zbyt krótka, silnik podczas hamowania nie jest w stanie wytracić energii ruchu
146
Elektronika Praktyczna 11/2001
AUTOMATYKA
Tab. 1. Podstawowe dane techniczne falowników Micromaster 420
Napięcie zasilania/ /moc 1x220V/0,12 3kW 3x220V/0,12 5,5kW 3x380V/0,37. 11 kW
Częstotliwość wyiściowa 0 650Hz
Sprawność 96 97%
Przeciążał noś ć 150% ln przez 60s
Tryby sterowani a U/f liniowa, kwadratowa, parani etryzo wal na, FCC
Częstotliwość nośna 2 16kHz(autoadaptac|a)
Hamowanie Prądemstalym, mieszane (rampa hamuiąca plus hamowanie prądem stałym)
Regulator procesowy Pl (proporcionalno--rózniczkuiący)
Stopień ochrony IP20
Temperatura pracy -10 50C
Wilgotność względna 95% (bezkondensac|i)
Wbudowane zabezpieczenia Przed niskim napięciem,przepięciem, zwarciem, przeciążeniem, doziernieniern.uTykiern silnika, zablokowaniem wirnika, przekroczeniem temperatury silnika lub falownika, wprowadzeniem błędnych danych
Wymiary/waga Obudowa A 73x173x149rnrn/1,0kg B 149x202x172mm/3,3kg C 185x245x195rnrn/5,0kg
obrotowego. W tym momencie pracuje jako generator, zwracając nadmiar energii do falownika. Efektem tego jest nadmierny wsrost napięcia w obwodzie pośrednim prądu stałego falownika, co prowadzi do uaktywnienia sabespiecsenia nad-napięciowego i wyłączenia napędu. Po zadziałaniu sabespiecsenia silnik hamuje w sposób niekontrolowany.
W falownikach MM420, w prsypadku wystąpienia nagłego wsrostu obciążenia włącsa się funkcja ssybkiego ogranicse-nia prądu - FCL (ang. Fast Current Limit). Zabespiecsenie FCL uaktywni się snacsnie ssybciej niż ustawiane programowo sabespiecsenie nadprądowe powodujące prsejście napędu w stan błędu. Próg sadsiałania funkcji FCL jest ustawiony nieco poniżej sabespiecsenia programowego. Dsiałanie funkcji FCL polega na "gubieniu" wybranych impulsów napięcia stopnia mocy, dsięki csemu nie dochodsi do nadmiernego wsrostu prądu silnika i wyłącsenia napędu (rys. 3). W resultacie silnik niesnacsnie smniej-
Fot. 4.
ssy prędkość lub będsie wolniej prsy-spiessał. Istotną saletą funkcji FCL jest w tym prsypadku niedopusscsenie do wystąpienia błędu falownika.
Funkcję komplementarną do FCL spełnia regulator napięcia w obwodsie pośrednim prądu stałego Vdc. W prsypadku sbyt ssybkiego hamowania, regulator Vdc spowoduje automatycsne wydłużenie csa-su hamowania nie dopusscsając, jak w prsypadku funkcji FCL, do wystąpienia błędu swiąsanego s nadmiernym wsros-tem napięcia i wyłącsenia falownika.
Zanik sasilania falownika jest kolejną prsycsyną prserwania pracy napędu. W Micromasterse 420 błąd saniku sasilania może być potwierdsany w sposób au-tomatycsny. W resultacie po prsywróce-niu sasilania napęd jest w stanie uruchomić silnik. Włącsenie dodatkowo funkcji "lotnego startu" poswala na prsejęcie kontroli nad wirującym jesscse silnikiem.
Zastosowania
Prsemiennik Micromaster 420 jest prsesnacsony do sastosowań standardowych. Zalecany jest sscsególnie do napędu pomp, wentylatorów, dmuchaw oras w technice przenośnikowej.
Napędy Micromaster 420 doskonale sprawdsają się w aplikacjach wymagających prostego posycjonowania - csyli uruchamiania silnika i satrsymywania po
osiągnięciu sadanego położenia. Posycjo-nowanie realisowane jest prsy wykorsys-taniu wyłącsników krańcowych, których sadaniem jest wyswalanie komendy startu i stopu. Napędy takie spotyka się w przenośnikach taśmowych (fot* 4), ma-ssynach pakujących (np. owijarkach do folii), podajnikach karuselowych, ursą-dseniach do formowania i pakowania produktów w torebki foliowe. Falowniki Micromaster 420 sostały soptymalisowa-ne pod kątem skrócenia csasu reakcji na smianę stanu wejść i wyjść falownika, dsięki csemu posycjonowanie jest ssyb-kie i dokładne.
Ulepssona metoda sterowania silnikiem - Flux Curreni Conirol - swiękssa dynamikę napędu, a hamowanie miessa-ne poswala na ssybkie i precysyjne sa-trsymanie silnika. W falownikach Micromaster 42 0 sop tym a lis owa no również ssybkość reakcji wejścia analogowego. W połącseniu s nadrsędnym sterownikiem, falowniki Micromaster 420 mogą być stosowane tam, gdsie wymagana jest synchronisacja prędkości obrotowej kilku napędów.
Wojciech Kuś, Siemens Wojciech.Kus@siemens.pl
Dodatkowe informacje
Więcej informacji: Siemens Sp. z o.o., tel.: (22) 870-85-38, fax (22)870-91-69.
148
Elektronika Praktyczna 11/2001
PROJEKTY
Pilot RC5 do sterowania komputerem
kit AVT-5033
W sierpniowym numerze
EP opisałem układ zdałn ego
sterowania komputerem. Był
to jedn ak tyłko sam
odbiornik, do którego
proponowałem nadajnik -
piłota - od innego urządzenia
RTV. Decyzję o rezygnacji
z budowy odrębnego piłota
szeroko uzasadniłem. Jednak
nie wszystkie z tych
argum en tów były trafn e.
Postanowiłem więc
zaprojektować i opisać
układ piłota pracującego
w kodzie RC5.
Niniejszym odwołuję więc to, co napisałem o pilocie w artykule opisującym układ zdalnego sterowania komputerem AVT-5 031 (EP8/ 2 001)! Do zmiany poglądu skłoniło mnie kilka faktów.
Po pierwsze, zakupienie gotowego pilota bez dołączonego do niego telewizora czy innego urządzenia RTV nie jest wcale takie łatwe, jak początkowo przypuszczałem. Także ceny "samodzielnych" pilotów bynajmniej nie należą do niskich. Najprawdopodobniej spowodowane jest to sprytną polityką cenową producentów, którzy traktują piloty trochę jak części zamienne do telewizorów czy magnetowidów i wiedzą, że w przypadku awarii pilota użytkownicy będą po prostu zmuszeni kupić nowy lub wyrzucić telewizor na śmietnik. W każdym razie cena 60..100zł za tak proste urządzenie, jakim jest pilot RC5, to stanowczo za wiele.
Po drugie, dobranie do naszych potrzeb pilota, który z zasady jest przeznaczony do jakiegoś konkretnego telewizora lub innego urządzenia RTV, wcale nie jest takie łatwe. W zasadzie pasowałyby tu piloty od odtwarzaczy płyt kompaktowych lub zestawów typu "wieża", ale pomimo intensywnych poszukiwań nie udało mi się znaleźć takiego ani w sklepach, ani na na warszawskim bazarze, oczywiście przy ulicy Wolumen.
Po trzecie, moje zastrzeżenia co do możliwości zdobycia estetycznej obudowy do pilota i wykonania płyty czołowej przestały być aktualne. Ostatnio AVT wprowadziła do swojej oferty handlowej nowy typ obudów z tworzyw sztucznych, produkowanych przez kanadyjską firmę HAMMOND. Może obudowy te nie należą do najtańszych, ale za to reprezentują w pełni profesjonalny standard
Elektronika Praktyczna 11/2001
19
Pilot RC5 do sterowania komputerem
y-y
co; co; L5 Co; c;
y-y co; co; Co' y-y Wy
;o; Sil co; L12 co; 313 Cox Wy 314 Co' y-y
Wy *ie co; co; i1B (O'
XIN7 VDD
M8 XIN6
ZIND XIN5
ZIN1 XIN4
ZIN2 XIN3
ZIN3 XIN2
MCODE XIN1
CODE XIN0
DRS7 TT1
DRS6 TT2
DRS5 OSC
DRS4 DRSO
DR33 DRS1
vss DRS2
T1 BS109
lliOOnF I I
JP1 JP2 JP3
Rys. 1. Schemat elektryczny pilota RC5.
i ich wygląd może zaspokoić nawet najostrzejsze wymagania estetyczne. Udało mi się także przezwyciężyć problemy związane z płytą czołową. Płyta ta została wykonana z folii samoprzylepnej i znakomicie współpracuje z mik-roprzełącznikami klawiatury.
Proponowany układ pilota przeznaczony jest do współpracy z odbiornikiem AVT-5031 i umożliwia zdalne sterowanie praktycznie dowolnymi funkcjami komputera, ze szczególnym uwzględnieniem odtwarzaczy plików MP3 i płyt DVD. Na płycie czołowej, zawierającej 19 klawiszy, zostały wyodrębnione następujące klawisze specjalnego przeznaczenia - odpowiednio wyróżnione i powiększone w stosunku do pozostałych:
1. VOLUME UP - zwiększanie głośności dźwięku.
2. VOLUME DOWN - zmniejszanie głośności dźwięku
3. NEXT - przejście do następnego nagrania muzycznego lub rozdziału filmu.
4. PREVIOUS - przejście do poprzedniego nagrania muzycznego lub rozdziału filmu.
5. PAUSE/PLAY - chwilowe wstrzymanie odtwarzania i ponowne jego wznowienie.
6. FOREWIND - szybkie "przewijanie" odtwarzania do przodu.
7. REWIND - szybkie "przewijanie" odtwarzania do tyłu.
Ponadto, mamy do dyspozycji jeszcze 12 dodatkowych klawiszy, których funkcje będą zależeć od indywidualnych wymagań użytkowników. Klawisze te zostały ułożone w dwóch rzędach i oznaczone tylko numerami.
Wykonanie części elektronicznej pilota nie powinno nastręczyć nikomu większych trudności, może z wyjątkiem konieczności wluto-wania w płytkę jednego układu wykonanego w technologii SMD. Natomiast wykonanie, a właściwie dostosowanie obudowy do naszych potrzeb będzie wymagać pewnych zdolności manualnych oraz posiadania wiertarki z regulacją obrotów i kompletem wierteł o różnych średnicach.
Opis działania układu
Schemat elektryczny pilota pokazano na rys. 1. Jego "sercem" jest układ typu SAA3010 (HT6230, INA3010 lub liczne inne odpowiedniki) - uniwersalny nadajnik kodu RC5. Ogromnie użyteczne dla konstruktorów jest w układzie wyjście MCODE, na którym podczas transmisji danych pojawia się odpowiednio zmodulowany sygnał o częstotliwości 36kHz. Dzięki temu kompletny układ pilota może składać się zaledwie z trzech rezystorów, rezonatora kwarcowego, tranzystora i diody IRED.
Układ SAA3010 może pracować w dwóch trybach, wybieranych za pomocą wymuszenia niskiego lub wysokiego poziomu na wejściu MS:
1. Tryb pracy z wybieraniem jednym przyciskiem - na wejściu MS poziom niski.
W tym trybie naciśnięcie jednego z przycisków klawiatury wybierania adresu powoduje zapamiętanie go w rejestrach układu, wygenerowanie jego kodu i polecenia numer 63. Ponieważ adres urządzenia został zapamiętany, do wydawania następnych poleceń używamy tylko jednego z klawiszy klawiatury rozkazów.
2. Tryb pracy z wybieraniem za pomocą dwóch przycisków -na wejściu MS poziom wysoki.
W tym trybie adres nie jest zapamiętywany i do wydania polecenia potrzebne jest jednoczesne naciśnięcie dwóch klawiszy: ad-
ADRESY 1 XIN7 VDD MS XIN6 ZINO XIN5 ZIN1 XIN4 ZIN2 XIN3 ZIN3 XIN2 MCODE XIN1 CODE XIN0 DRS7 TT1 DRS6 TT2 DRS5 OSC DRS4 DRSO DRS3 DRS1 VSS DRS2 26 27
2
7_| fi 5 4 a ? 1 0 3 26
15 14 ia 1? 11 10 R 8 4 25
23 W pi PO 18 17 16 5 24
31 30 ?ft ?7 ?fi Pfi 24 6 23
7 22
8 21
9 20 18
10
11
12 17
13 16
14 15
Rys. 2. Sposób dekodowania klawiatury przez układ SAA3010.
Elektronika Praktyczna 11/2001
Pilot RC5 do sterowania komputerem
resu sterowanego urządzenia i odpowiedniego polecenia.
W naszym układzie pilota SA-A3010 pracuje jakby w trybie drugim. "Jakby", ponieważ nie musimy naciskać dwóch klawiszy jednocześnie, gdyż jedno z wejść ustalających adres pod jaki będą wysyłane komendy jest na stałe zwarte z driverami sterowania klawiatury. Można to będzie uczynić za pomocą jednego z jumperów JP1..JP3 albo po prostu wykonując dodatkowe połączenie na płytce. Wybierając adres, musimy pamiętać o uniknięciu konfliktu z innym urządzeniem sterowanym kodem RC5, o ile takie urządzenie znajduje się w pomieszczeniu, w którym umieściliśmy komputer. Wszystkie możliwe połączenia służące ustalaniu adresu pokazano na rys. 2. Czytelnicy, którzy pamiętają opis projektu AVT-5 031 (EP8/2001) wiedzą, że prawidłowe ustawienie adresu możemy zawsze zweryfikować za pomocą dowolnego monitora portu szeregowego komputera PC.
Jako elementy wykonawcze, których zadaniem jest emitowanie modulowanej wiązki podczerwieni, zastosowałem dwie diody IRED, zasilane za pomocą tranzystora Tl. Dioda sygnalizacyjna D3 zasilana jest bezpośrednio z niewykorzystywanego do transmisji danych wyjścia CODE.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 3 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej wykonanej na laminacie dwustronnym z metalizacją. Zanim jednak cokolwiek wlutujemy w płytkę, musimy wykonać szereg prac mechanicznych, podczas których wykorzystamy płytkę PCB jako matrycę do wywiercenia otworów w obudowie.
Prace mechaniczne musimy wykonać we właściwej kolejności, zachowując ostrożność. Proponowana przeze mnie kolejność postępowania jest następująca:
1. Usuwamy z wnętrza obudowy niewykorzystywane w naszym pilocie elementy. Mam tu na myśli dodatkowe kołki mocujące, które musimy odciąć od obudowy za pomocą ostrego noża. Usuwamy także przegrodę przedzielającą obudowę na dwie części.
2. Odkładamy na bok spodnią część obudowy (tę z otworem do zakładania baterii) i bierzemy się za stronę przednią. Rozpoczynamy od przewiercenia (na wylot) kołków mocujących za pomocą wiertła o średnicy nie większej niż 2mm. Po wykonaniu tej czynności na powierzchni obudowy pojawią się cztery małe otworki.
3. Przyjrzyjmy się teraz płytce obwodu drukowanego. Zostały na niej umieszczone cztery duże otwory (otoczone symbolem śrubki) zlokalizowane tak, aby ściśle odpowiadały rozmieszczeniu kołków mocujących obudowy. Wewnętrzna średnica tych otworów wynosi nie jak zwykle 3mm, ale 2,lmm. Za pomocą czterech małych blachowkrętów mocujemy teraz płytkę PCB do wierzchniej strony obudowy, w miejscu gdzie będzie znajdować się klawiatura.
4. Jeszcze raz popatrzmy uważnie na płytkę PCB i zwróćmy uwagę, że pomiędzy punktami lutowniczymi każdego mikroprze-łącznika umieszczone zostały dodatkowe otwory o średnicy lmm. Poprzez te otwory przewiercamy teraz obudowę, uzyskując na jej powierzchni 19 otworków, których rozmieszczenie dokładnie odpowiada lokalizacji przycisków na płytce obwodu drukowanego.
5. Kolejną czynnością jest - po rozłączeniu płytki PCB i obudowy - rozwiercenie wszystkich 19 otworów wiertłem o średnicy 3mm.
6. Przerywamy teraz na chwilę prace mechaniczne i lutujemy układ SAA3010 do płytki drukowanej, co jest jedyną czynnością, która może sprawić pewne kłopoty początkującym konstruktorom. Absolutnie nieodzownym warunkiem jej prawidłowego wykonania jest posiadanie lutownicy wysokiej klasy, najlepiej przeznaczonej do lutowania elementów SMD. Układ scalony należy najpierw przykleić do powierzchni płytki, układając go tak, aby wszystkie wyprowadzenia znalazły się dokładnie pośrodku przeznaczonych dla nich pól lutowniczych. Do klejenia nie należy używać kleju szybkoschną-cego w rodzaju Super Glue, ale wyłącznie kleje wolno wiążące, nawet zwyczajny klej biurowy lub małą kropelkę Distalu lub Poxi-polu. Po zaschnięciu kleju lutujemy dobrze oczyszczoną lutow-
nicą wyprowadzenia układu, stosując minimalne, śladowe ilości cyny.
7. Po zamontowaniu układu ICl wlutowujemy w płytkę wszystkie mikroprzełączniki, ale uwaga: na tym etapie pracy lutujemy tylko po jednym wyprowadzeniu każdego z przycisków! Otwory w płytce przeznaczone pod śrubki mocujące rozwiercamy do średnicy 3..3,2mm.
8. Za pomocą czterech małych blachowkrętów przykręcamy teraz płytkę do obudowy tak, aby końce przycisków zostały umieszczone w przeznaczonych na nie otworach. Dopiero teraz lutujemy pozostałe wyprowadzenia przycisków, mając absolutną pewność, że zostały one zamontowane idealnie równo i prostopadle do powierzchni płyty czołowej obudowy.
9. Pora teraz na czynność, którą musimy wykonać wyjątkowo starannie i bez pośpiechu. Będzie nią skrócenie kołków mocujących obudowy tak, aby końce przycisków znalazły się dokładnie w wierzchniej płaszczyźnie obudowy. Kołki są za długie o ok. lmm i możemy je przyciąć za pomocą ostrego noża. Proponuję jednak wykonać tę czynność etapami, ścinając cienkie plasterki tworzywa tak, aby nadmiernie nie zmniejszyć długości kołków. Przytrafiło mi się to podczas montażu prototypu i było "dość" trudne do naprawienia.
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
Elektronika Praktyczna 11/2001
21
Pilot RC5 do sterowania komputerem
Folia
Microswitcl
Obudowa PCB
Rys. 4. Zasada działania klawiatury.
10. Kolejną czynnością jest staranne rozwiercenie wykonanych w płycie czołowej otworów z 3 do 7mm. Musimy zrobić to wyjątkowo starannie i delikatnie, posługując się wiertarką pracującą na minimalnych obrotach. Wywiercone otwory fazujemy od wierzchniej strony obudowy za pomocą wiertła o dużej średnicy lub - w ostateczności - noża. Końcowy efekt naszej pracy został p okazany na rys. 4.
11. Możemy teraz zakończyć montaż części elektronicznej układu, a na powierzchnię obudowy nakleić folię z naniesionymi na nią rysunkami klawiszy.
12. Otwarta pozostaje jeszcze sprawa zasilania układu. Do tego celu należy wykorzystać albo dwie
baterie typu R6, albo trzy małe baterie typu AAA. W pierwszym przypadku typowy koszyk przeznaczony na dwie baterie R6 nie zmieści się w obudowie, ale za to zmieszczą się w niej baterie "luzem". Mamy zatem do wyboru dwie drogi: albo wykonać styki łączące baterie z układem i stabilizujące je mechanicznie, albo połączyć po prostu baterie ze sobą i z układem za pomocą lutowanych do nich przewodów. Pobór energii przez układ jest na tyle mały, że baterie alkaliczne dobrej firmy powinny wystarczyć na dwa, trzy lata eksploatacji i konieczność ich lutowania po tym okresie nie powinna być zbyt uciążliwa. W przypadku zastosowania trzech bateryjek AAA uzyskamy znaczne zwiększenie zasięgu działania pilota, przy jednoczesnym, niezbyt dużym skróceniu czasu eksploatacji jednego kompletu baterii. Zbigniew Raabe, AVT zbigniew.raabe@ep.com.pl
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 3,3kQ
R2, R3: 10Q
R4: 100O
Kondensatory
Cl: lOOnF
Półprzewodniki
Dl, D2: diody nadawcze
podczerwieni
D3: LED
IC1: SAA3010
Tl: BS109
Różne
Ql: 429kHz
S1..S19: mikroprzełączniki
o wysokości ómm
Obudowa HAMMOND 1593TGY
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/listopad01.htm oraz na płycie CD-EP11/2001B w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 11/2001
PROJEKTY
Przetwornica
12(24)/220V, część 1
Zestaw Velleman K3507/K3509
W ramach prezentacji
Czytelnikom Elektroniki
Praktyczn ej n ajbardziej
in ter es ują cych kitów
Vellemana zajmiemy się
dzisiaj wyjątkowo ciekawym
układem, który na pewno
spotka się z żywym
zainteresowaniem Czytelników.
Układem tym jest
przetwornica napięcia 12VDC
lub 24VDC na 220YAC
o niebagatelnej mocy
wyjściowej 200W.
Zakres zastosowań urządzenia umożliwiającego zasilanie z akumulatora odbiorników energii elektrycznej normalnie zaopatrywanych w prąd z sieci energetycznej jest bardzo szeroki. Mam ty na myśli przede wszystkim prosty sprzęt AGD, który posiadając przetwornicę możemy, aczkolwiek z pewnymi ograniczeniami używać na biwakach czy kempingach. Także posiadacze nie zelektryfikowanych działek rekreacyjnych mogą stać się potencjalnymi użytkownikami proponowanego układu. Nie będą wtedy zmuszeni zaopatrywać się w specjalny sprzęt zasilany z akumulatorów, a posiadane przetwornica może umożliwić im np. oglądanie telewizji na ekranie zwykłego odbiornika TV.
Roli przetwornicy jako awaryjnego źródła zasilania nie sposób przecenić. Wszyscy znamy kłopoty, z jakimi możemy się spotkać podczas niespodziewanych wyłączeń sieci energetycznej, które zdarzają się w naszym kraju jeszcze stanowczo zbyt często. Wiemy też, że wyłączenie prądu np. podczas wykonywania pilnej pracy na komputerze może każdego doprowadzić do białej gorączki. W budynku, w którym zlokalizowana jest Pracownia Konstrukcyjna AVT także kiedyś zdarzały się wyłączenia prądu. Przetwornica, prawie identyczna z przetwornicą Vellemana służyła mi wtedy do... zasilania stacji lutowniczej i oscyloskopu. Mogłem zakończyć w ten sposób pilną pracę, nie bacząc na zawistne spojrzenia chwilowo bezrobotnych Kolegów.
Szczerze więc namawiam wszystkich do wykonania układu, który za chwilę opiszę. Podobnie jak większość kitów Vellemana przetwornica nie sprawia jakichkolwiek kłopotów podczas uruchamiania. Natomiast tym razem
częściowo odstąpiłem tym od wprowadzonego przez siebie zwyczaju, polegającego na tym, że opisywane przeze mnie kity Vel-lemana w celu udowodnienia ich wysokiej jakości i poprawnego zredagowania instrukcji, są montowane przez 13 letnie dziecko. Basia zmontowała wprawdzie układ przetwornicy, nie napotykając przy tym jakikolwiek problemów, ale uruchomienie układu i stosowne pomiary wykonaliśmy już wspólnie. Powód tej zmiany był oczywisty: pracująca przetwornica może być, w przypadku nieprawidłowego obchodzenia się z nią, równie niebezpieczna dla zdrowia i życia jak sieć energetyczna 220V, i nie sądzę aby 13 letnie dziecko mogło bez nadzoru wykonywać jakichkolwiek manipulacji w takim układzie!
Przetwornica może być wykonana w dwóch wersjach: 12VDC/ 220VAC i 24VDC/220VAC. Kompletowane są dwa różne zestawy elementów do wykonania tych wersji układu, napięcie wyjściowe każdej wersji przetwornicy może być ustawione także na 110VAC,
+12VDC
Rys. 1. Budowa klasycznej przetwornicy napięcia DC/AC.
Elektronika Praktyczna 11/2001
25
Przetwornica 12(24)/220V
+314YDC
J
*---
50Hz
+12VDC
\
Ó . 0
100kHz
Rys. 2. Schemat blokowy udoskonalonej przetwornicy DC/AC.
co jednak na terenie Polski nie ma większego zastosowania.
Opis działania układu
Zanim przejdziemy do opisu układu, powiedzmy sobie parę słów na temat przetwornic DC/AC stosowanych jako urządzenia powszechnego użytku. W sposób bardzo uproszczony możemy podzielić je na dwa rodzaje, zróżnicowane pod względem sposobu dokonywania transformacji napięcia. Najprostsze i najbardziej niegdyś rozpowszechnione są przetwornice, których uproszczony schemat pokazano na rys. 1. Transformacja napięcia odbywa się w takiej przetwornicy przy częstotliwości 50Hz. Upraszcza to bardzo budowę układu, ale powoduje konieczność stosowania transformatora o bardzo dużych rozmiarach, co z kolei wiąże się z wysokimi kosztami wykonania urządzenia. Transformator toroidalny potrzebny do wykonania przetwornicy o mocy 200W kosztuje kilkukrotnie więcej, niż wszystkie pozostałe elementy potrzebne do budowy układu.
Obecnie najbardziej rozpowszechnione są przetwornice, w których transformacja napięcia odbywa się przy znacznie większej częstotliwości, a przebieg sinusoidalny 220V/50Hz kształtowany jest z napięcia stałego 314VDC na drodze elektronicznej. Do niedawna budowa takiego układu była dość trudna i kosztowna, ze względu na konieczność stosowania tranzystorów wy-
sokonapięciowych dużej mocy. Obecnie jl elementy te są tanie i powszechnie dostępne. Transforma-il tor potrzebny do bu-do wy takiej przetwornicy może mieć stosunkowo małe wymiary i masę, a sprawność układu jest z zasady wyższa niż przetwornicy z transformacją napięcia przy częstotliwości 50Hz. Schemat blokowy takiego układu pokazany został na rys. 2.
Schemat elektryczny przetwornicy proponowanej nam przez Vellemana pokazano na rys. 3. Aby ułatwić sobie zrozumienie zasady działania układu podzielmy schemat na dwa bloki funkcjonalne: część podwyższającą napięcie z 12 do 314VDC i blok przetwarzanie napięcia stałego na przebieg sinusoidalny prądu przemiennego. Osobnego omówienia wymagać będą układy zabezpieczeń przeciw przeciążeniowych. Fragment układu, którego zadaniem jest podwyższanie napięcia 12V do poziomu ok. 314V został zrealizowany z wykorzystaniem wyspecjalizowanego, opracowanego specjalnie do pracy w tego typu przetwornicach układu scalonego typu 3 52 8 - IC4 Układ ten jest kompletnym sterownikiem przetwornicy DC/DC posiadającym wbudowane liczne funkcje usprawniające pracę układu. Dzięki jego zastosowaniu konstrukcja przetwornicy DC - DC dużej mocy została maksymalnie uproszczona, bez konieczności rezygnacji z bardziej zaawansowanych funkcji, takich jak np. stabilizacja napięcia wyjściowego czy też Soft Start, chroniący akumulator przed chwilowym przeciążeniem. Układ IC4 steruje bezpośrednio dwoma tranzystorami mocy MOSFET - T7 i T8, które zasilają uzwojenia pierwotne transformatora. Na wyjściu transformatora otrzymujemy przebieg prostokątny o amplitudzie ok. 314V i częstotliwości ok. 12 0kHz, który następnie prostowany jest za pomocą prostownika pełno ookresowego zbudowanego z diod D18...D21 i wygładzany na kondensatorze Cl 7.
Równolegle do kondensatora Cl 7 dołączony został dzielnik napięcia zbudowany z rezystorów R40 i R33. Wartości tych rezystorów zostały dobrane tak, że jeżeli napięcie na kondensatorze osiągnie wartość 310V, to napięcie na wyjściu dzielnika będzie wynosiło dokładnie 5,1 V. Napięcie to doprowadzane jest do wejścia 1 układu IC4, będącego wejściem wzmacniacza błędu wbudowanego w strukturę tego układu stabilizatora napięcia. Rozwiązanie takie pozwala na dokładną stabilizację napięcia na kondensatorze Cl, a tym samym napięcia wyjściowego.
Doprowadzenie dodatniego potencjału napięcia zasilanie do wejścia 10 IC4 powoduje zatrzymanie pracy tego układu. Zostało to wykorzystane do ochrony akumulatora przed przeciążeniem i nadmiernym rozładowaniem oraz do zabezpieczenia układu przetwornicy przed zniszczeniem na skutek przepływu prądu o zbyt dużej wartości.
Wejście 5 wzmacniacza operacyjnego Al zostało dołączone do źródła napięcia odniesienia wyprowadzonego z struktury układu IC4. Wartość tego napięcia została zredukowana do poziomu 1,13V za pomocą dzielnika rezys-tancyjnego R3 6+R3 7. Do wejścia 6 tego samego wzmacniacza doprowadzone zostało z kolei napięcie zasilania, zredukowane za pomocą dzielnika R16+R34 i wygładzone przez kondensator C13. Jeżeli napięcie zasilania, a tym samym napięcie na zaciskach akumulatora zasilającego przetwornicę spadnie poniżej określonego poziomu, to na wyjściu wzmacniacza operacyjnego Al pojawi się "stan wysoki" doprowadzony następnie do wejścia 10 IC4, co jak wiemy spowoduje zatrzymanie pracy tego układu. Jednocześnie naładowany zostanie kondensator C14 i moment wstrzymania pracy przetwornicy zostanie przedłużony o czas określony pojemnością C14 i rezystancją R13. Włączenie diody LED LDl o strzeże użytkownika, że napięcie na zaciskach akumulatora osiągnęło niebezpiecznie niski poziom, lub że przetwornica została przeciążona.
26
Elektronika Praktyczna 11/2001
Przetwornica 12(24)/220V
Rys. 3. Schemat elektryczny przetwornicy.
Elektronika Praktyczna 11/2001
27
Przetwornica 12(24)/220V
Wykrywaniu faktu przeciążenia przetwornicy lub zwarcia jej wyjścia do masy służy wzmacniacz operacyjny A2 i komparator napięcia zbudowany z wykorzystaniem wzmacniacza A3. Pobór prądu przez przetwornicę, a właściwie przez układ formowania przebiegu sinusoidalnego 220VAC, mierzony jest za pomocą dwóch rezystorów R43 i R44. Napięcie odkładające się na tych rezystorach, będące wprost proporcjonalne do prądu płynącego do wyjścia przetwornicy, doprowadzane zostaje do wejścia 3 A2, wzmacniane i następnie kierowane na wejście 12 komparatora napięcia. Układ ten dokonuje porównania napięcia proporcjonalnego do prądu obciążenia z napięciem odniesienia (5,IV) doprowadzonym do jego wejścia 13. Jeżeli prąd pobierany z układu przetwornicy jest zbyt duży, to na wyjściu A3 pojawia się potencjał bliski napięciu zasilania, doprowadzony następnie do wejścia 10 IC4. Powoduje to skutki identyczne z wywołanymi przez nadmierny spadek napięcia na akumulatorze zasilającym przetwornicę.
Pozostała nam jeszcze do omówienia część układu wytwarzająca przebieg sinusoidalny 220VAC. Do wytworzenia częstotliwości 50 Hz konstruktorzy Vellemana zastosowali tu generator kwarcowy zbudowany z wykorzystaniem popularnego układu 4060 - ICl. Częstotliwość stabilizowana za pomocą oscylatora kwarcowego Xl ulega podziałowi przez 214 dokonywanemu za pomocą licznika binarnego zawartego w strukturze układu 4060 i następnie doprowadzana do wejścia zegarowego licznika Johnsona IC2, pracującego jako licznik modulo 5.
Tranzystory MOSFET T3...T6 tworzą mostek, umożliwiający przepływ prądu do obciążenia LOAD w dwóch kierunkach. Mostek sterowany jest impulsami prostokątnymi pobieranymi z wyjść Ql, Q2 i Q4, Q5 licznika IC2. tak więc na wyjściu mostka powinniśmy otrzyma napięcie przemienne o amplitudzie 314V i o kształcie prostokątnym. Jednakże wiele urządzeń przeznaczonych do zasilania napięciem o kształcie sinusoidalnym mogłoby nie pracować
Podstawowe dane techniczne (dane w nawiasach dotyczą wersji 24V):
Napięcie zasilania:...................... 10,5...15VDC
(2O...28VDC) Maksymalny prąd pobierany
z akumulatora:..................................25A (13A)
Napięciewyjściowe:................. 230VACą10%
Ciągła moc wyjściowa................250W (150W)
Chwilowa maksymalna
moc wyjściowa........................................500W
Częstotliwość napięcia wyjściowego....... 50Hz
Prąd biegu jałowego................... 0,2A(0,15A)
Zabezpieczenie przed przeciążeniem
i nadmiernym rozładowaniem akumulatora
Wymiary:................................. 270x60x85mm
Waga:.......................................................1,4kg
poprawnie przy zasilaniu przebiegiem prostokątnym. Dlatego też zastosowano kondensatory C10 i Cli, których zadaniem jest "wygładzanie" prostokątów i nadanie im kształtu zbliżonego do sinu-soidy.
Pomimo wysokiej sprawności, jak każde urządzenie pobierające energię, nasza przetwornica, a właściwie niektóre jej elementy nagrzewa się podczas pracy. Odprowadzeniu ciepła służy ra-diator, skutecznie wspomagany wentylatorem oznaczonym na schemacie jako BLOWER. Wentylator ten pracuje bez przerwy, przez cały czas dołączenia przetwornicy do akumulatora. Do tego właśnie fragmentu układu miałbym pewne zastrzeżenia: wszyscy wiemy, jak dokuczliwy może być szum wentylatora chłodzącego zasilacz i procesor komputera PC. szkoda więc, że konstruktorzy Vellemana nie zastosowali w przetwornicy prostego układu, włączającego wentylator dopiero wtedy, kiedy stosowania aktywnego systemu chłodzenia jest naprawdę potrzebne. Przeprowadziłem stosowne testy, które wykazały że przy mocy oddawanej do obciążenia nie przekraczającej 150W wentylator w ogóle nie jest potrzebny, a przy większych obciążeniach mógłby pracować sporadycznie, lub na znacznie zmniejszonych obrotach. Zbigniew Raabe, AVT
Zestawy firmy Velleman są dostępne w ofercie handlowej AVT - szczegóły w Internecie www.sklep.avt.com.pl oraz pod numerami telefonów opublikowanych na str. 111.
Elektronika Praktyczna 11/2001
PROJEKTY
Zdalnie sterowany
regulator siły głosu
do wzmacniacza High-End
AVT-5040
Temat tego artykułu może
wydawać się błahym i nie
wańym większej u wagi.
Zdalne sterowanie nie tylko
siłą głosu, ale także barwą
tonu, balansem wzmocnienia
w dwóch kanałach, a także
wszelkimi innymi funkcjami
we wzmacniaczach mocy nie
jest obecnie zbyt trudne.
Mamy do dyspozycji szeroką
gamę wyspecjalizowanych
układów scalonych,
regulujących zarówno
parametry torów
e lektro akus tyczn ych
wzmacniaczy, jak
i przech wytujących sygnały
nadawane przez piloty IR.
Wiele takich układów
opisano już w EP, ale żaden
z nich nie mógłby
usatysfakcjonować pewnej,
nielicznej i elitarnej grupy
odbiorców: audiofili.
We wzmacniaczach najwyższej klasy, przeznaczonych dla szczególnie wymagających odbiorców, nie ma mowy o stosowaniu jakiejkolwiek elektronicznej regulacji wzmocnienia. Tor transmisyjny sygnału audio musi być jak najkrótszy, ponieważ każdy dodatkowy element może wnosić niepożądane zniekształcenia. W takich wzmacniaczach nie stosuje się także żadnych regulacji barwy tonu ani nawet regulacji balansu. Jedynymi elementami regulacji poziomu sygnału wyjściowego mogą być tylko "klasyczne" potencjometry.
Z drugiej strony audiofile, podobnie jak my wszyscy, są ludźmi ceniącymi sobie wygodę i podobnie jak inni amatorzy muzyki, chętnie widzą w swoich wzmacniaczach mechanizmy pozwalające zmieniać siłę głosu z pewnej odległości, bez konieczności podchodzenia do aparatury. Oczywiście, "audiofilski" układ zdalnego sterowania musi spełniać niesłychanie wysokie wymagania, a przede wszystkim nie może być źródłem jakichkolwiek zakłóceń.
A zatem wiemy już jakie zadanie postawiliśmy sobie. Musimy skonstruować urządzenie, które ste-
rowane zdalnie za pomocą wiązki podczerwieni będzie obracać ośką potencjometru w zadanym kierunku i o zadany kąt. Zdalne sterowanie nie może wykluczać sterowania ręcznego, które musi być realizowane w tradycyjny sposób: za pomocą gałki osadzonej bezpośrednio na ośce potencjometru. Układ musi działać absolutnie bezszelestnie i rzecz jasna cechować się ogromną niezawodnością.
Urządzenia spełniające te wymagania są oczywiście produkowane fabrycznie. Miałem nawet okazję zapoznać się z takimi potencjometrami, będącymi cudami mechaniki precyzyjnej. Jednak ich cena jest także cudem, ale wyobraźni firm je produkujących!
Postanowiłem więc przynajmniej spróbować samodzielnie wykonać taki potencjometr. Rzecz jasna, nie unikniemy w ten sposób konieczności zakupienia jednego kosztownego elementu: potencjometru najwyższej klasy. Jednak koszt takiego podzespołu przeznaczonego wyłącz-
Elektronika Praktyczna 11/2001
Zdalnie sterowany regulator siły głosu do wzmacniacza High-End
" RESET VCG
Ł PB3(CK) PB2(SC/T0) J PB1(MIS/INT0)
PBO(MOSI)
Rys. 1. Schemat elektryczny układu zdalnego sterowania potencjometrem.
nie do sterowania ręcznego, jest o rząd wielkości niższy, niż potencjometru zblokowanego z elektrycznym układem napędowym.
To zadanie tylko z pozoru wydawało się łatwe: na pierwszą trudność natrafiłem podczas projektowania części mechanicznej układu. Jedynym elementem nadającym się do poruszania potencjometrem jest oczywiście silnik elektryczny, a ze względu na łatwość sterowania, najlepiej silnik prądu stałego. Jednak takie silniki rozwijają odpowiedni moment obrotowy dopiero przy dużej prędkości obrotowej, co wymaga zastosowania przekładni mechanicznej. Wykonanie takiej przekładni w warunkach amatorskich jest praktycznie niemożliwe. Być może, wykorzystując kółka zębate z demontażu, udałoby się nawet sklecić coś odpowiedniego, jednak taka przekładnia z całą pewnością nie działałaby bezszelestnie! Z tego samego powodu - nadmiernej hałaśliwości - odrzuciłem koncepcję zastosowania do budowy urządzenia jednego z najwspanialszych "przełożeń" pomiędzy elektroniką a mechaniką, czyli serwomechanizmu. Potencjometr sterowany serwem działałby z pewnością rewelacyjnie, powtarzając z idealną precyzją i ogromną szybkością
każde poruszenia gałki w pilocie. Jednak charakterystyczne odgłosy wydawane przez pracujące serwo na pewno spowodowałyby u każdego melomana atak serca!
Z tego powodu silnik prądu stałego nie może być użyty do napędu potencjometru. Z bólem serca byłem zmuszony odłożyć na bok także serwomechanizm. Na szczęście pozostał nam do dyspozycji jeszcze jeden element elektromechaniczny, o którym tak często wspominaliśmy na łamach EP: silnik krokowy.
Jest to element idealnie nadający się do poruszania ośki potencjometru z następujących powodów:
- Silnik krokowy rozwija znaczny moment obrotowy nawet przy minimalnych obrotach. Ściślej mówiąc - dla silnika tego rodzaju nie istnieje w ogóle pojęcie minimalnej prędkości obrotowej i może on obracać się dowolnie wolno, cały czas zachowując nominalny moment obrotowy i idealną stabilność. A zatem, konstruowanie jakiejkolwiek przekładni jest całkowicie zbędne i wał silnika może zostać połączony bezpośrednio z ośką potencjometru.
- Silnik krokowy nie wydaje podczas pracy żadnych odgłosów.
Przy małej szybkości obrotowej nawet szum łożysk kulkowych jest absolutnie nie do usłyszenia. Jeżeli żadna z cewek silnika nie jest zasilana, to jego wał może obracać się swobodnie, nie przeszkadzając w ręcznej regulacji potencjometru. Nie występują opory stawiane przez przekładnię mechaniczną i konieczność stosowania skomplikowanego układu sprzęgła. Więcej, obracany ręcznie wał silnika krokowego daje nawet słabo wyczuwalny opór, dając złudzenie pewnej "skoko-wości". Jest to bardzo "sympatyczny" i "miły dla palców" efekt. Trwałość silnika krokowego jest duża i przy właściwej eksploatacji trudno jest taki silnik uszkodzić.
Wadą silnika krokowego jest dość skomplikowane sterowanie. Jednak w epoce techniki mikroprocesorowej wada ta nie ma najmniejszego znaczenia. Drugą wadą tego silnika jest dość znaczny (w porównaniu z miniaturowymi silnikami DC) ciężar i wymiary. Jeżeli jednak układ ma zostać zamontowany wewnątrz z natury "nadmiarowej" obudowy wzmacniacza m.cz., to i tej wady nie musimy brać pod uwagę.
30
Elektronika Praktyczna 11/2001
Zdalnie sterowany regulator siły głosu do wzmacniacza High-End
List. 1
Re sde epr om Tem o, 3 odczytaj spod adre su 3 p amięci EEPROM z apis ną ta m wartoś ć
If Te mp o 133 Then L am jeżeli odczytana w artość nie wyn osi 133 , to wywoł aj podpr ogram
rejestrowania korne nd ste rujących
SU o L eam podprogram rejestr acji k omend st erujący ch
Ro tat e_right wykonaj podprogram powód uj ący kr ótkotrw ałe braca nie wału siln ika
Do W prawo
Ge trc5(a ddres s, Com mand) 'spróbuj odebrać sygn= ł RC5
If Comma nd < 64 The n jeżeli wartość ode brane] komendy mieści się W sta nda rdzie RC5, to:
Comm= nd = Co mm ar d And &B10111111 'P rzelicz wartość kom ndy
Write eepr m Comn and, 1 'zapisz odebrano Warte ść w pan ięci EEPROM pod a dresem "
Exit Do wyjdź z pętli próg ramowe j
En d If
Lo op
Ro tat e_left wykonaj podprogram powód uj ący kr ótkotrw ałe braca nie wału siln ika
Do W lewo
Ge trc5(a ddres s, Com mand) 'spróbuj odebrać sygn= ł RC5
If Comma nd < 64 The n jeżeli wartość ode brane] komendy mieści się W sta nda rdzie RC5, to:
Comm= nd = Co mm ar d And &E10111111 'P rzelicz wartość kom ndy
Write eepr m Comn and, 2 'zapisz odebrano Warte ść w pan ięci EEPROMM pod adresem 2
Exit Do wyjdź z pętli próg ramowe j
En d If
Lo op
Te mp = 133 zmienna TEMP przy; mu je u mowną wa rtość 133
Write eeprom Temp zapisz w pamięci EEPROM Wartość zmienne j TEMP, co ma świa dczyć
o zarejestrowaniu tomenc sterują cych
Ma in
En i sub
- Nie bez znaczenia jest fakt, że do budowy układu możemy wykorzystać złomowy silnik krokowy pochodzący z demontażu przestarzałego sprzętu komputerowego. Silniki takie można kupić na giełdach i wyprzedażach za wręcz śmieszne pieniądze.
Układ zdalnej regulacji siły głosu jest kolejną prezentacją możliwości mojego faworyta: malutkiego procesorka AT TINY (AT90S2 343). Wykorzystując ten ośmiopinowy procesor, nie wymagający nawet stosowania zewnętrznego rezonatora kwarcowego, można zbudować wiele interesujących urządzeń, o bynajmniej nie zabawkowym charakterze.
Opis działania regulatora
Schemat elektryczny układu zdalnego sterowania potencjometrem pokazano na rys. 1. Sercem i mózgiem układu jest, prawie ginący w gąszczu towarzyszących mu elementów dyskretnych, procesor typu AT90S2343. Ma on następujące zadania do wykonania:
- Odbieranie i identyfikowanie nadawanych z pilota sygnałów transmitowanych w standardzie RC5.
- Po zidentyfikowaniu odebranego sygnału, zadaniem procesora jest wprawienie w ruch silnika na czas określony czasem transmisji i w zadanym kierunku.
- Funkcją dodatkową jest "uczenie" urządzenia, jakie komendy będą wykorzystywane do sterowania potencjometrem.
Omawianie działania układu rozpoczniemy od momentu włączenia zasilania. Pierwszą czyn-
nością, jaką wykonuje procesor, jest sprawdzenie czy w pamięci danych EEPROM zostały już zapisane wartości dwóch komend, które będą wykorzystywane do sterowania potencjometrem. Jeżeli nie, to układ automatycznie przechodzi w tryb rejestracji komend, przeprowadzanej przez podprogram p okazany na list. 1.
Gotowość układu do zapisania wartości komendy powodującej obrót osi potencjometru w prawo jest sygnalizowana krótkotrwałym obracaniem się wału silnika w tym kierunku. Po zakończeniu ruchu silnika musimy nacisnąć ten przycisk w pilocie, któremu chcemy
przyporządkować funkcję zwiększania siły głosu. Przyjęcie transmisji sygnalizowane jest krótkotrwałym obrotem silnika w lewo, po czym musimy nacisnąć ten przycisk pilota, który będzie powodować zmniejszanie siły głosu. Od tego momentu regulator jest gotowy do eksploatacji. Jeżeli po jakimś czasie chcielibyśmy zmienić komendy sterujące potencjometrem, to ponowne wejście w tryb rejestracji komend jest możliwe po wyłączeniu zasilania, zwarciu jumpera JPl, ponownym włączeniu zasilania i usunięciu jumpera.
Przypomnijmy teraz, jakie czynności należy wykonać w celu wprawienia w ruch silnika krokowego. W naszym układzie został zastosowany silnik dwufazowy, wyposażony w dwie cewki. Aby spowodować obrót wału takiego silnika, przez jego cewki musi przepływać prąd w następującej sekwencji:
Krok Cewka 1 Cewka 2
1 >
2 >
3 <
4 <
<, > - kierunki przepływu prądu Taki sposób zasilania cewek silnika powoduje jednak wyraźną "skokowość" obrotów jego wału napędowego. Dlatego też w naszym układzie cewki silnika będą
List. 2
3ub M ain
St eps = 1
Re ade 3prom Comi 1 odczytaj z P amięci EEPROM wartość korne ndy nak azując ej obracan i e
siln ika w pr awo (um ownie!)
Re ade 3prom Com2 2 odczytaj z P amięci EEPROM wartość korne ndy nak azując ej obracan i e
Do siln ika w le Wo (urno Wnie! )
Co mmand = 255 Wstę pne us ta Wienie nierzeczywiste" Wartoś ci o debran ej komendy
Ge trc5(addres s, Comma nd) pr óbu c debrać kod RC5
usta W stan n iski na pinach sterują cych mo stka mi tra nzy storowy m i
Re set P rtb 0 Reset Portb.1 R ese . 'ortb.2 Reset Portb.3
If Command < 64 Then jeż eli od ebrana zo stała ważna kom enda ko du RC5, to
Comm and Co mmand And &E10111111 'przelicz je j Wa rto ść
If C omnia 10 = Comi Then In er Ste PS 'jeżeli odebrana ko mend a naka zuj e obrać ą ć
siln ik W pra Wo , to zwiększ wartość lic znika kroków
If Steps = 9 Then Steps = 1 ' jeżeli wart ość lic znik a krok ów równa 9 to
Wart ość li cz nika kr oków staje się równ a 1
If C omnia 10 = Com2 Then De er Ste ps 'jeżeli odebrana ko mend a naka ZU] e obrać a ć
siln ik W 1 ew o, to zwiększ wartość licz nik a kr oków o 1
If Steps = 0 Then Steps = 8 ' jeżeli wart ość lic znik a krok ów równa 0 to
Wart ość li cz nika kr oków staje się równ a 8
'W z ależ śc i od w artości liczn ik a kroko W ustawiaj odpo wied nie sta ny na wy] ściach
'pro ceso ra s terują cy h driveram i silnika
Sele et C as e Steps
Res Set et Portb 3: Set Po rtb 0
P ortb.2
Res et Portb 0: Set Po rtb 2
Set P ortb.l
Res et Portb 2: Set Po rtb 1
Set P ortb.3
Res et Portb 1: Set Po rtb 3
C Set P ortb.O
End Sele -1
En d If
Lo op
End Sub
Elektronika Praktyczna 11/2001
31
Zdalnie sterowany regulator siły głosu do wzmacniacza High-End
11
8 eł
odebranie zarejestrowanej uprzednio komendy kodu RC5 powoduje obrót silnika w nakazanym kierunku, za każdym razem o jeden krok.
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
zasilanie zgodnie z następującą sekwencją, co zapewnia dwukrotnie większą precyzję poruszania potencjometru.
1 Cewka 2
Krok Cewka
1 >
2 >
3
4 <
5 <
6 <
7
8 >
<. > - kierunek
Po zarejestrowaniu komend program sterujący pracą procesora pozostaje w niekończącej się pętli, przedstawionej na list. 2. Każde
Gałka regulacyjna
Zamocowania
potencjometru
Potencjometr
Ogranicznik kąta obrotu
POXIPoC ' Płytka obwodu drukowanego
Gałka regulacyjna
Silnik krokowy
Wał silnika^
Ogranicznik kąta obrotu
Tulejka dystansowe
Koszulka izolacyjna
Tulejka dystansowa
POX\PÓC ' Płytka obwodu drukowanego
Rys. 3. Sposoby połączenia silnika z osią potencjometru.
Montaż
i uruchomienie
Na rys. 2 przedstawiono rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej regulatora. Ze względu na znaczną komplikację połączeń, płytka została zaprojektowane na laminacie dwustronnym z metalizacją. Montaż części elektronicznej nie powinien nastręczyć nikomu większych trudności. Wykonujemy go typowo, rozpoczynając od wlutowania w płytkę elementów o najmniejszych gabarytach, a kończąc na tranzystorach mocy, kondensatorach elektrolitycznych i układzie TFMS5 360. Zastosowanie podstawki pod mikroprocesor jest obligatoryjne.
Trudności mogą zacząć się, jak zwykle, podczas montażu części mechanicznej regulatora. Możemy napotkać na dwa wykonania silników krokowych, identycznych pod względem elektrycznym, a różniących się drobnym, ale istotnym szczegółem mechanicznym: zakończeniem wału napędowego. Najczęściej wał napędowy wyprowadzony jest tylko z jednej strony silnika i posłuży wówczas do zamocowania gałki ręcznej regulacji potencjometru . Nap otkamy zatem na problem, w jaki sposób połączyć drugi koniec wału (prawie całkowicie ukryty wewnątrz obudowy) z ośką potencjometru. Najprostszym rozwiązaniem wydaje się być przewiercenie wału silnika wiertłem
0 średnicy 3mm na głębokość 10...20mm
1 zamocowanie, w tak wykonanym otworze, zwykłej śrubki o średnicy 3mm. Do łebka tej śrubki możemy przylutować krótki pasek z blachy, który posłuży jako sprzęgło łączące wał silnika z ośką potencjometru.
Zamocowanie potencjo meftu
Potencj om etr
2
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Pl potencjometr stereo 2x47kO
Rl: 220O
R2: 10kO
R3...R18: 2kQ
Kondensatory
CL C2: 100!iF/lóV
C3, C4: lOOnF
C5: 220)iF/16V
Có: 1jiF/1ÓV
Półprzewodniki
D1...D4: 1N4148
IC1: TFMS5360
IC2: 78L05
IC3: AT90S2343
T1...T4: BD140
T5...T8: BD139
T9...T12: BS109
Różne
CON1: 4xgoldpin
CON2: ARK2 (3,5mm)
Szczegóły mechanicznego wykonania sterownika potencjometru zostały pokazane na rys. 3.
Należy jeszcze poruszyć sprawę najważniejszego elementu opisywanego układu, jakim jest sam potencjometr. W układzie modelowym zastosowałem, zwykły potencjometr stereofoniczny, bliżej nieznanego producenta. Podczas testowania regulatora ważne było jedynie sprawdzenie poprawności działania części mechanicznej, a jakość dźwięku, jaką można byłoby uzyskać z tak wykonanym układem, była bez znaczenia. W wykonaniu docelowym, po zakończeniu wszystkich prac związanych z konstrukcją mechaniczną sterownika należy jako Pl zastosować potencjometr wysokiej klasy. Ponieważ jednak wybór typu potencjometru i jego producenta jest sprawą indywidualnych gustów i możliwości finansowych Użytkowników, w kicie dostarczany będzie typowy potencjometr średniej klasy. Potencjometr ten ma służyć wyłącznie do przetestowania wykonanego układu, bez narażania na uszkodzenie kosztownego elementu wysokiej klasy. Andrzej Gawryluk, AVT
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/listopad01.htm oraz na płycie CD-EP11/2001B w katalogu PCB.
32
Elektronika Praktyczna 11/2001
PROJEKTY
Termometr MIN-MAX
AVT-5041
Urządzenie
prezentowane w artykule
powstało z myślą
o nadchodzących anomaliach
pogodowych, z których za
najpoważniejszą uważam
opady śniegu. Jest to kolejne
urządzenie, którego zadaniem
jest dokonywanie pomiarów
temperatury. Takich układów
zaprojektowan o i opisan o
w EP bardzo wiele i tylko
jakieś szczególn e okoliczn ości
mogą usprawiedliwić powrót
do tego "oklepanego" tematu.
Okolicznością tą są dość
nietypowe funkcje wykonywańe
przez nowy układ termometru.
Jak widać na zdjęciu, układ został wyposażony w trzy pola odczytowe złożone z wyświetlaczy siedmiosegmentowych LED, z których każde zawiera po trzy cyfry. Pierwsze pole, zbudowane z elementów o "typowych" wymiarach służy do prezentacji zmierzonej aktualnie temperatury. Dwa pozostałe pola, zbudowane z wyświetlaczy
0 wymiarach dwukrotnie mniejszych od wyświetlaczy pierwszego pola, służą do wyświetlania najniższej
1 najwyższej temperatury, jakie zostały zmierzone w okresie po ostatnim naciśnięciu przycisku zerującego termometr. Okres ten może być dowolnie długi, od sekund do wielu dni lub nawet miesięcy.
Do pomiaru temperatury wykorzystywany jest dobrze znany Czytelnikom EP cyfrowy termometr DS1820, produkowany przez firmę Dallas (w zasadzie już Ma-xim). Zapewnia on konwersję temperatury na postać cyfrową z rozdzielczością do O,1C i dokładność zupełnie wystarczającą do domowych zastosowań. Zakres mierzonych temperatur wynosi od -20 do +99,9C. Zakres ten, w stosunku do możliwości układu DS1820, został nieco ograniczony "od góry". Wydaje mi się, że pomiar temperatur większych od 99,9C jest stosunkowo rzadko potrzebny, a umożliwienie wyświetlania temperatur do ponad 120C spowodowałoby konieczność rozbudowy układu o trzy dodatkowe wyświetlacze, lub zmniejszenia rozdzielczości do 1C.
Pomimo pewnej komplikacji układ termometru jest stosunkowo łatwy do wykonania, a koszt potrzebnych do jego budowy elementów nie powinien okazać się zbyt wysoki.
Opis działania
Schemat elektryczny termometru pokazano na rys. 1. Schemat urządzenia został podzielony na dwie części, odpowiadające fizycznemu rozmieszczeniu elementów na dwóch, połączonych ze sobą szeregiem goldpinów płytkach obwodów drukowanych. "Sercem" układu jest zaprogramowany procesor typu AT90S2313 -pinowy odpowiednik popularnego AT89C2051. Do prezentacji wyników pomiaru zastosowano aż dziewięć wyświetlaczy siedmiosegmentowych LED, pracujących w trybie wyświetlania multiplek-sowanego. Aby w standardowy sposób zrealizować tę funkcję potrzebne by było 7+9 = 16 wyprowadzeń, co z kolei wymusiłoby zastosowanie procesora o minimum 21 programowanych wyprowadzeniach wyjściowych, czyli w praktyce układu AT90S4433. Pociągnęłoby to za sobą zupełnie niepotrzebny wzrost kosztów i dlatego zdecydowałem się na zastosowanie dwóch tanich i powszechnie dostępnych układów dodatkowych z rodziny TTL: 74LS247 -dekodera BCD na kod wyświetlacza 7-segmentowego i 74LS45 -dekodera BCD na kod "1 z 10". Jak widać, nie tylko udało się
Elektronika Praktyczna 11/2001
35
Termometr MIN-MAX
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 22212019181716151413121110 9 8 76543 21
2221201918 1716151413121110987 654321
01 23456789
R12
Rys. 1. Schemat elektryczny termometru.
36
Elektronika Praktyczna 11/2001
Termometr MIN-MAX
List. 1.
Do Di sąbl e Timerl zą Wieś chwilowo ob sługę przerwą nią tim eral
lwwrit e &HCC po lecer ie i gnor ową nią numeru se ryjnego układu DS1820
lwwrit e &H44 art E omią ru t emp erątury
En ąble Timerl przywre ć ob sług e P rzerwąnią tim erąl
Se t Po rtd.4 sp róbu" ust ąwić st an wysoki na końcowe e przycisku Sl
If Pin d.4 = 0 Then je żeli prób ą ni eu< ana (przycisk nąciśn ięty), to:
T_rt ąx = T_c ur zm ienn = okr eśla jąc d ILIdlY^lLIcl-LIlcl temperą turę staje się równą
te rap erą turz e bi eżą cej
T_rt in = T_c ur zm ienn = okr eśla jąc a minimalną t emperąturę staje s lę rc Wną
te rap erą turz e bi eżą cej
En d If
Wą it 1 zą czeka j 1 sęku ndę na koniec ko nwersji danych
If Err = 0 The n je Żeli na m ągis trą li 1WIRE jest termom etr DS1820, to:
Reą dl820 od czyt = j wy nik pom iąru
If T max < T_cur Then T_ tiąx = T_c ur
' jeżeli zmień na okres ląją ;ą maksymalną temper ąturę j sst mniejsza od temperatury
'ąktuąl Ślie zrt ierzonej , to zmienn s określającą maksym alną temperaturę staje się równą
' temper s tu rz e bi eżące j
If T_min > T_cur Then T_ tiin = T_c ur
'jeżeli zmień na okres ląją =a m Lni nąlną temperą turę je st większą d te mperątury aktualnie
'zmierz onej, to zmień na o treś ąjącą minimalną temper ąturę staje się równą
'temper s tu rz e bi eżące j
En d If
Loop
End sub
w ten sposób "zmieścić się" w ilości dostępnych wyprowadzeń procesora '2313, ale jeszcze pozostały nam trzy wolne wyprowadzenia, które mogą posłużyć do ewentualnej rozbudowy układu.
Procesor sterujący pracą termometru ma przed sobą dwa podstawowe zadania do wykonania: musi cyklicznie odczytywać dane o aktualnej temperaturze pobierane z cyfrowego termometru DS1820, a następnie prezentować otrzymane wyniki na trzech grupach wyświetlaczy siedmio segmentowych LED. Wyświetlacze DP4...DP6 służą do wyświetlania aktualnej temperatury, DP1...DP3 do prezentacji najwyższej zmierzonej temperatury od momentu naciśnięcia przycisku Sl, a wyświetlacze DP7...DP9 pokazywać będą najniższą temperaturę, jaka wystąpiła w tym czasie. Ponadto, procesor musi stale nadzorować stan przycisku Sl i po stwierdzeniu że został on naciśnięty sprowadzać wartość najwyższej i najniższej temperatury do wartości temperatury aktualnie zmierzonej.
Odczyt danych z termometru DS1820 jest sprawą banalnie prostą, a wykorzystywany do tego pod-program był już kilkukrotnie omawiany na łamach Elektroniki Praktycznej. Natomiast pewne obawy budził we mnie problem wyświetlania wyników pomiarów. Mamy tu do czynienia z obsługą rekordowej liczby 9 wyświetlaczy i zachodziła obawa, że przy zastosowaniu wyświetlania multiplekso-wanego świecenie wyświetlaczy, z których każdy pracuje tylko przez 1/9 cyklu może okazać się zbyt słabe. Na szczęście, obawy
te okazały się nieuzasadnione i wyświetlacze widoczne są nawet przy stosunkowo silnym oświetleniu zewnętrznym. Oczywiście, poprawne działanie wyświetlaczy uwarunkowane jest zastosowaniem elementów o wysokiej jakości, produkowanych przez renomowaną firmę, np. Kingbright.
Po włączeniu zasilania program sterujący pracą termometru ustala parametry sprzętowe układu, a następnie rozpoczyna pracę w niekończącej się pętli głównego podprogramu, przedstawionego na list. 1. Wszystkie czynności związane z obsługą wyświetlaczy realizowane są przez dwa podprogra-my wywoływane przez przerwanie pochodzące od timeral.
Sposób skonfigurowania timeral oraz czynności wykonywane po wystąpieniu przerwania pokazane są na list. 2 i 3. Niestety, pomimo usilnych starań nie udało mi się zlikwidować pewnego nieprzyjemnego zjawiska występującego podczas wyświetlania wyników pomiarów. Otóż, okazało się konieczne zawieszanie obsługi przerwania timeral podczas przesyłania informacji przez magistralę 1WIRE, ponieważ występowanie przerwań podczas transmisji powodowało błędy podczas przekazywania danych. Szczególnie odczytywanie rejestrów układu DS1820 (list. 4) trwa wystarczająco długo, aby wstrzymanie mul-tipleksowania objawiało się bardzo krótkim, ale widocznym "mignięciem" wyświetlaczy. Zjawisko to, występujące co sekundę nie jest jednak zbyt dokuczliwe i po pewnym czasie można się do niego przyzwyczaić.
Podczas pracy w niekończącej się pętli program wykonuje jeszcze jedną, bardzo ważną czynność: sprawdza stan przycisku Sl. Jeżeli przycisk ten został naciśnięty, to program wykonuje instrukcje: Tmax = Tcur oraz Tmin = Tcur, które powodują nadanie zmiennym określającym mą i minimalną temperaturę wartości równe aktualnemu wynikowi pomiarów.
List. 2.
1 Konfigur owąnie time rai i o bsłu 31 jego przerwań ia
Tonfig Ti merl = Time r, Pres cale 1
-jn Timerl Multiplexi ng
Start Tim erl
Enąble Ti merl
Enąble In terrupts
"Iultiplexing :
Encr Digit_number 'zwiększ 1 zmi enną okr eśląjącą aktu ąlnie wy świetl aną cyfrę
If Digit_ number = 9 Then Digit_ 1UH ber = 0
'jeżeli z mienną okre śląjącą okr ąjącą ąktuąln ie wyświetlań ą cyfrę osiągn ęła wartość 9,
Śto staje się ona ro Wną 0.
Portd = Digit_number Śpod ąj W srt ość z miennej Digit_number na we śc la dek oder a 74LS4 2
Select Cą se Digit_nu mber w zą leżności od nume ru aktualnie wyświ 5tl ąne ~} c yfry oblicz jej wartość
Case 0 jeże li jest to pierv szą cyfrą, to
Tert p = T_cur 10 0 obli cz warto ść dzies iątek ąktuąln ej te npe rątury
Cąse 1 jeże li jest to drugą cyfrą, to:
Tert p = T_cur 10 obli cz warto ść jedne stek aktualne j tem )er ątury
Tert o 2 = Temp 10
Tert o2 = Temp2 * 10
Tert p = Temp - Temp 2
Cąse 2 jeże li jest to trzeć ia cyfrą, to
Tert p = T_cur 10 obli cz warto ść dzies iątych części stop lia ąktuą lne] temperatury
Tert p = Temp * 10
Tert p = T_cur Temp
Cąse " jeże li jest to czwartą cyfrą, to
Tert p = T_mąx 10 0 obli cz warto sc dzies iątek nąjwyżs zej z nie rzone] ten peratury
'wyświ etląnie dal szych c yfr
End Selec t
_bcd 'wy w ołąj po dprogrąm wysyłający oblicz oną w= rt ość na Wej ścia
'dek oder s 74LS247 (Listi ng 3)
rimerl = 50000 'zał ąduj do reje stru tim erąl wartość 50000 c o daje
'czę stotliw ultiplek sowąnią ok. 400HZ
Return
Elektronika Praktyczna 11/2001
37
Termometr MIN-MAX
List. 3.
1 Podprogram sterowania dekoderem ECD 1 wyświetlacz siedmiosegmentowy ;ub _bcd
Set Portb. 4: Set Portb. 5: Set Portb.
Set Portb. 7
Temp
et Portb. 4: Re et Portb. S: Re
et Portb. 5: Re et Portb. 7
et Portb. A: Re et Portb. 7
et Portb. 5 et Portb. 7
et Portb. 6 et Portb. 6
'Wyświetlanie kolejnych cyfr
End Select End sub
Montaż i uruchomienie
Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie elementów na dwóch płytkach drukowanych wykonanych na laminacie dwustronnym z metalizacją. Montaż rozpoczniemy od wlutowania w płytkę wyjątkowo licznych - jak na układ mikroprocesorowy - rezystorów, następnie podstawek pod układy scalone i innych niskoprofilowych elementów. Po wlutowaniu w płytki wszystkich podzespołów należy połączyć je ze sobą za pomocą szeregu kątowych goldpinów. Taki sposób montażu gwarantuje nie tylko dużą stabilność mechaniczną konstrukcji, ale także połączenie płytek dokładnie pod kątem 90 stopni.
Termometr DS1820 dołączamy do złącza CON3 w sposób poka-
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
zany na rys. 1. Długość przewodu łączącego układ z czujnikiem jest praktycznie nieograniczona, ponieważ trudno sobie wyobrazić, aby ktokolwiek chciał dokonywać pomiarów z odległości większej niż 100...200m.
Układ termometru zmontowany ze sprawdzonych elementów nie wymaga jakiegokolwiek uruchamiania i działa natychmiast poprawnie, niemniej po pierwszym włączeniu zasilania warto przeprowadzić prosty test, którego zadaniem jest dodatkowe sprawdzenie pracy urządzenia.
Po uruchomieniu termometru na wszystkich wyświetlaczach ukażą się identyczne wartości temperatury i dopiero w miarę upływu czasu i zmian zachodzących w monitorowanym środowisku mogą pojawić się zmierzone wartości temperatury minimalnej i maksymalnej. Możemy ten proces znacząco przyspieszyć, wykonując prosty eksperyment. Zacznijmy podgrzewać czujnik DS1820, np. za pomocą suszarki do włosów, przez cały czas obserwując wskazania wyświetlaczy. Zauważymy, że zmienia się tylko odczyt temperatury bieżącej i maksymalnej, a wartość temperatury minimalnej zgodnie z logiką pozostaje stała. W momencie kiedy wartość temperatury osiągnie np. 50C naciśniemy na przycisk zerowania układu. W tym momencie nastąpi wyrównanie wszystkich trzech odczytów, a dalsze podgrzewanie czujnika będzie znowu powodować zwiększanie się wartości temperatury bieżącej i maksymalnej . Ogrzewanie czujnika przerwijmy, powiedzmy przy temperaturze 100C. Od tego momentu wartość temperatury maksymalnej przestanie się zmieniać, a po osiągnięciu przez stygnący czujnik temperatury, w której układ został uprzednio wy zerowany, zacznie się zmniejszać wartość odczyt temperatury minimalnej.
Jeżeli opisane zjawiska zaszły zgodnie z opisem, to możemy uznać nasz układ za sprawny i przekazać go do eksploatacji.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2, R3: 100O
R4...R12, R21: lkn
R13...R19: 22Q
R20: 4,7kn
Kondensatory
CL C2: 27pF
C3: 100^F/16V
C4, C5: lOOnF
Có: 470^F/16V
Półprzewodniki
Dl: dioda LED 2x7mm żółta
D2: dioda LED 2x7mm czerwona
D3: dioda LED 2x7mm zielona
DPI, DP2, DP3: miniaturowy
wyświetlacz siedmiosegmentowy
LED wsp. anoda, czerwony
DP4, DP5, DP6: wyświetlacz
siedmiosegmentowy LED wsp.
anoda, żółty
DP7, DP8, DP9: miniaturowy
wyświetlacz siedmiosegmentowy
LED wsp. anoda, zielony
IC1: 74LS247
IC2: AT90S2313
IC3: 74LS45
IC4: 7805
IC5: DS1813
T1...T9: BC557
Czujnik temperatury DS1820
Różne
CON1 + CON2 szereg goldpinów
kątowych 22 pin
CON3: 2xgoldpin
CON4: ARK2 (3,5mm)
Ql: rezonator kwarcowy 8MHz
Sl: microswitch
Układ termometru powinien być zasilany napięciem stałym o wartości 8...16VDC, niekoniecznie stabilizowanym. Andrzej Gawryluk, AVT
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/listopad01.htm oraz na płycie CD-EP11/2001B w katalogu PCB.
List. 4.
Disabl 'zawie e Interrupts ś obsługę prz erwa ń
lwrese 'inic] t alizacja magi stra li 1WIRE
lwwrit e SHCC enie ignorowa nia nun eru sery] nego DS1820
lwwrit e SHEE enie odczytań ia z aw rtos ci re jestrów
Ed(l) = lwread(9) 'od zytywa nie r ej estrów
Enable Interrupts 'zezwo 'po leni ow ne u dziel sługę przerwań
Elektronika Praktyczna 11/2001
PROJEKTY
Emulator-programator mikrokontrolerów AVR
i '51 do każdego typu komputera, część 2
AVT-5037
W drugiej części ańykui
skupiamy się na przybliżeniu
sposobu i języka obsługi
emulatora. Dzięki informacjom
zawartym w ańykule każdy
programista będzie mógł
samodzielnie stworzyć program
obsługi alternatywny do
przygotowanego przez autora
projektu.
Obsługa
Opis będzie dotyczył zarówno nowej, jak i starej (AYT-995) wersji emulatora . Różnice pomiędzy modelami będą wyszczególnione w tekście. Ze względu na zmianę idei obsługi przyrządu użytkownicy AYT-995 będą musieli używać nowych wersji skryptów (plików wsadowych) przeznaczonych dla AVT-995.
Po dołączeniu emulatora do komputera, można go przetestować. Podłączamy emulator do portu RS komputera i uruchamiamy program terminalowy. Ustawiamy parametry transmisji: 4800bd/8Nl. Wysłanie przez RS komendy "%emn avr&51 #0" ("@emu avr&51 #1" dla adresu 1, "@emu avr&51
" dla adresu, itd.) powinno spowodować zaświecenie diody "Busy". Wysłanie komendy "u7" powinno spowodować miganie diody "Busy". Po 10 sekundach powinna zaświecić się dioda "Error" informująca o przekroczeniu czasu oczekiwania.
Symulator rozpoznaje następujące komendy:
%emu avr&51 #0 - przyłączenie emulatora do magistrali RS485 (LED "Busy" świeci); @A - ustawienie procesora rodziny AVR - po tej komendzie emulator określi typ procesora, wielkość pamięci FLASH i EEPROM; @5 - ustawienie procesora rodziny 8051 - po tej komendzie emulator ustawi wielkość pamięci FLASH na $2FFF (max. dla AT89S53) i EEPROM na $07FF (max dla AT89S8252);
Elektronika Praktyczna 11/2001
41
Emulator-programator mikrokontrolerow AVR i '51 do każdego typu komputera
@C - czyszczenie pamięci procesora;
@e - odłączenie emulatora od magistrali RS485 (LED "Busy" gaśnie); @r - wysłanie sygnału zerującego
do uruchamianego systemu; @w - uruchomienie trybu programowania procesora - po tej komendzie emulator czeka na plik IntelHex; przed programowaniem AVR automatycznie jest czyszczona pamięć FLASH (opcja automatycznego czyszczenia nie działa dla AVT-995!); @Ll - ustawienie bitu zabezpieczającego 1;
@L2 - ustawienie bitu zabezpieczającego 1 i 2;
@L3 - ustawienie bitu zabezpieczającego 1, 2 i 3; @b24 - zmiana prędkości transmisji na 2400bd (opcja niedostępna dla AVT-995); @b48 - zmiana prędkości transmisji na 4800bd (opcja niedostępna dla AVT-995); @b96 - zmiana prędkości transmisji na 9600bd (opcja niedostępna dla AVT-995); @bl9 - zmiana prędkości transmisji na 19200bd (opcja niedostępna dla AVT-995); @b28 - zmiana prędkości transmisji na 28800bd (opcja niedostępna dla AVT-995); @b57 - zmiana prędkości transmisji na 57600bd (opcja niedostępna dla AVT-995).
Komenda @5 lub @A musi być wysłana przed komendami operującymi na procesorze (np. @C, @r @L1, @w).
Zmiana prędkości transmisji obowiązuje do czasu odłączenia emulatora komendą @e lub automatycznie po 10 sekundach nie-aktywności na magistrali. Wtedy jest ustawiana standardowa prędkość transmisji 4800bd (dla AVT-995 można wybrać z worka SLOW_RS prędkość 2400bd).
Na dyskietce dołączonej do zestawu znajdują się skrypty i pliki dla Amigi i PC. Pakiety są dość rozbudowane. Zawierają kompilatory wielu procesorów (między innymi 65xx, 68xx, 680xx, 80xx, AVR, Z80) oraz skrypty obsługujące kity AVT-2250 (komputerek edukacyjny z 8051), AVT-498 (programator-emulator AT89CxO51), AVT-870 (symulator EPROM). O sposobie
wykorzystania skryptów można przeczytać w instrukcji pakietu. Zaleca się użycie instalera do instalacji lub upgrade pakietu. Niżej przedstawiono ich zawartość dla Amigi i PC.
Amiga:
katalog AVR - kompilator, dokumentacja i skrypty dla AVR;
skrypt AVR/AVR_EmuAVR.rexx -kompilacja kodu dla AVR i wysłanie do emulatora;
skrypt AVR/AVR_AVT995+.rexx -kompilacja kodu dla AVR i wysłanie do emulatora AVT995+;
katalog 8051 - kompilator, dokumentacja i skrypty dla 8051;
skrypt 8051/AVR_EmuAVR.rexx -kompilacja kodu dla 8051 i wysłanie do emulatora;
skrypt 805l/AVR_AVT995+.rexx -kompilacja kodu dla 8051 i wysłanie do emulatora AVT995+;
katalog INCLUDE - definicje rejestrów itp.;
katalog AVT_EmuAVR - pliki tekstowe - sterowanie emulatorem;
skrypt AVT_EmuAVR/Clear -czyszczenie pamięci procesora;
skrypt AVT_EmuAVR/Lockl -ustawienie bitu blokady 1;
skrypt AVT_EmuAVR/Lock2 -ustawienie bitów blokady 1 i 2;
skrypt AVT_EmuAVR/Lock3 -ustawienie bitów blokady 1, 2 i 3;
skrypt AVT_EmuAVR/Reset - wysyła sygnał zerujący do emulo-wanego CPU.
PC:
katalog EXE - kompilatory i dokumentacje;
katalog TENT - pliki tekstowe -sterowanie emulatorem;
katalog INCL - definicje rejestrów itp.;
skrypt Clear.bat - czyszczenie pamięci procesora;
skrypt Lockl.bat - ustawienie bitu blokady 1;
skrypt Lock2.bat - ustawienie bitów blokady 1 i 2;
skrypt Lock3.bat - ustawienie bitów blokady 1, 2 i 3;
skrypt Reset.bat - wysyła sygnał zerujący do emulowanego CPU;
skrypt 51.bat - kompilacja kodu dla 8051 i wysłanie do emulatora;
skrypt 51_995.bat - kompilacja kodu dla 8051 i wysłanie do emulatora AVT995+;
skrypt AVR.bat - kompilacja kodu dla AVR i wysłanie do emulatora;
skrypt AVR_995.bat - kompilacja kodu dla AVR i wysłanie do emulatora AVT995+.
Aby skompilować kod programu źródłowego, należy wydać komendę "51.bat {nazwa pliku do kompilacji) [numer portu szeregowego]" lub "AVR.bat [nazwa pliku do kompilacji] [numer portu szeregowego]". O szczegółach można dowiedzieć się, czytając komentarze w skryptach.
Ważne! Skrypty dla emulatora AVT-995 różnią się nieznacznie od skryptów dla nowej wersji. Spowodowane jest to tym, że AVT-995 nie czyści pamięci AVR przed programowaniem i jest konieczne wykonanie tej operacji przez wydanie odpowiedniego rozkazu w skrypcie oraz tym, że w AVT-995 nie można użyć większej prędkości transmisji.
W skryptach prędkość transmisji jest zwiększana do 1920Obd, co gwarantuje poprawną współpracę ze wszystkimi transoptora-mi. Jeśli korzystamy z RS485 lub mamy szybki transoptor, prędkość można zwiększyć. Aby tego dokonać, należy zmienić we wszystkich miejscach tekst "19200" na np. "57500". Gdyby w czasie transmisji pojawiał się często błąd "Przepełniony bufor RS", prędkość transmisji należy zmniejszyć.
W skryptach dla PC, w celu uzyskania opóźnienia, użyto rozkazu PAUSE. Powoduje on zawieszenie wykonywania programu do czasu naciśnięcia dowolnego klawisza. Musi to nastąpić w ciągu 10 sekund, w przeciwnym przypadku emulator zakomunikuje błąd. W kolejnych wersjach skryptów dodam rozkaz zawieszający działanie komputera na 1 sekundę.
Jeśli podłączymy kilka urządzeń do portu RS485, należy pamiętać, aby zworki TERM były zamontowane na tym, które jest ostatnie (do którego dochodzi jeden kabel).
Jeśli podłączymy kilka urządzeń do portu RS232C z optoizo-lacją, zalecane jest łączenie LED transoptorów szeregowo (rys. 8). Oczywiście nie można przesadzać
42
Elektronika Praktyczna 11/2001
Emulator-programator mikrokontrolerów AVR i '51 do każdego typu komputera
Rys. 8. Sposób dołączenia do interfejsu RS232 kilku urządzeń z optoizolowanym wejściem.
z liczbą portów, ponieważ spadek napięcia na diodach transoptorów może przekroczyć napięcie zasilania lub zbytnio zmniejszy się prąd transoptorów (to zależy od konstrukcji urządzenia). W praktyce można podłączyć 3..4 urządzeń z optoizolacją. Jeśli potrzebujemy ich więcej, można spróbować po-
łączenia mieszanego (szereg owo-równoległego) lub należy zbudować wzmacniacz prądowy na tranzystorze i wszystkie urządzenia połączyć równolegle.
Opis stanów urządzenia
Tryb emulacji - oznacza stan spoczynkowy programatora - procesor IC4 jest podłączony do złącza emulacyjnego.
Połączenie z RS485 - oznacza, że emulator został prawidłowo zaadresowany i oczekuje na rozkazy.
Zajętość emulatora - Może oznaczać transmisję danych (w tym czasie miga dioda "Data"), czyszczenie pamięci procesora lub wysyłanie sygnału zerującego do uruchamianego systemu.
Przekroczony adres - Przekroczono pojemność pamięci programu lub danych dla danego typu procesora.
Przekroczono czas oczekiwania
- nie otrzymano wymaganych danych w ciągu 10 sekund.
Błąd pliku IntelHex - może oznaczać:
- błędną sumę kontrolną rekordu pliku IntelHex,
- niewykrycie początku rekordu pliku IntelHex (znak ":"),
- zły typ nagłówka (powinien być S00 - dane lub SOI koniec pliku),
- błąd sumy kontrolnej - najbardziej prawdopodobna przyczyna wystąpienia błędu to wysłanie pliku w formacie innym niż Intel Hex.
Błąd zapisu bajtu do procesora
- nie można zapisać bajtu do procesora. Weryfikacja przez lOms nie jest poprawna. Przyczyną pojawienia się błędu może być:
- ustawione bity zabezpieczające,
- nieodpowiedni typ procesora dla użytego skryptu (kompilowano dla AVR, a US7 jest z rodziny 8051 lub na odwrót),
- brak procesora w podstawce lub uruchamianym systemie,
- brak połączenia emulatora z procesorem w uruchamianym systemie,
- brak oscylacji generatora zegarowego w programowanym procesorze lub za niska częstotliwość generatora,
- zakłócenia na liniach SPI.
W przypadku wystąpienia pierwszego błędu wystarczy skasować
WYKAZ ELEMENTÓW
Płyta główna Rezystory
Rl, R2: 240O
R3, R5..R8, R14, R16: lkO
R4, R9..R12: 10kO
R13, R15: 470O
RTEST1, RTEST2: 470O (opcja)
Kondensatory
Cl: ljiF
C2, C3: 27pF
C4, C5: 27pF (opcja)
Có, C9: lOOnF
C7, C8, Cli: 10^F
Półprzewodniki
Dl: 1N4007
D2: 1N4148
DTEST1, DTEST2: LED (opcja)
US1: 74176 (MAX485)
US2: 89C52
US3: 74HCT573
US4: 62256 lub RAM-128KB
US5, US6: 4053
US7: emulowany procesor
US8: CNY-17 lub po modyfikacji
6N137
Różne
Ql: 11.0592Mhz
Q2: opcja (zależny od US7)
CON1: ARK-2
CON2: DB9pin-F
CON3, CON4: gniazdo
telefoniczne 6p4c do druku
CON5: goldpin 3 piny
CON7: goldpin 2 piny
CON-2: IDC40
Płyta interfejsu RS-485 Rezystory
R1..R3: lka
R4: 10kO
R5, R7: 240O
R6: 4,7kQ
Kondensatory
Cl, C4..C8: IOjiF
C2, C3: lOOnF
Półprzewodniki
Tl: BC308
US1: 78L05
US2: MAX232 (ICL232)
US3: 75176 (MAX485)
Różne
CON1: ARK-2
CON2: DB25pin-M
CON3: gniazdo telefoniczne 6p4c
do druku
Elektronika Praktyczna 11/2001
43
Emulator-programator mikrokontrolerow AVR i '51 do każdego typu komputera
pamięć procesora. W przypadku ostatniego błędu najczęściej pomaga ponowne wysłanie pliku do emulatora.
Przepełniony bufor odbiorczy RS - błąd może się pojawić, gdy bufor jest prawie pełny i są problemy z zapisem bajtu do procesora. Nastąpi wtedy szybkie zapełnienie bufora. Jeśli wykorzystujemy zwiększoną prędkość transmisji, należy ją zmniejszyć. Czasem pomaga ponowienie transmisji.
Przepełnienie stosu - ten błąd nie powinien się pojawić. Funkcja użyteczna podczas pisania oprogramowania emulatora. W razie wystąpienia błędu proszę o kontakt z autorem.
Uwaga! Każdy błąd jest wskazywany przez 5 sekund po zakończeniu transmisji z komputera. Przez ten czas emulator nie reaguje na wysyłane do niego rozkazy i pliki.
Pisanie programów
Programator umożliwia zapisywanie pamięci danych i pamięci programu. Pierwsze wystąpienie adresu S0000 (rozkaz kompilatora org $0000) spowoduje, że dane za nim zawarte zostaną zapisane do pamięci programu. Kolejne wystąpienie adresu S0000 spowoduje, że dane te zostaną zapisane do pamięci danych. Najłatwiej to zrozumieć analizując poniższy przykład: org$0000
; jeśli nie użyjemy dyrektywy ;to kompilator domyślnie ;przyjmie adres $0000 start:nop ;treść programu głównego
mov dptr,#2 ;adres w EEPROM
mov a,#$af ;dana do zapisu
acall write_eeprom
mov a,#$e3 ;kolejny bajt do ; zapisu
acall write_eeprom
STRING"ala ma kota"
; te dane zostaną
; zaprogramowane w pamięci
;EEPROM
Sławomir Skrzyński, AVT slawomir.skrzynski@ep.com.pl
Przy uruchamianiu emulatora wykorzystano zestawy AVT-995 i AVT-498 współpracujące z Ami-gą. Do zaprogramowania procesorów w prototypie wykorzystano programator AVT-996.
Dyskietka dostarczana wraz zestawem zawiera programy dla PC i Amigi. Najnowsze wersje oprog-ram owania dla Amigi PC będą dostępne na stronie internetowej EP.
Płytka "przejściówki" dla procesorów 8/20pin nie wchodzi w skład kitu.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/listopad01.htm oraz na płycie CD-EP11/2001B w katalogu PCB.
44
Elektronika Praktyczna 11/2001
PROJEKTY
Korektor i wzmacniacz akustyczny 4x40W, część 3
AVT-5035/l
Sterowany cyfrowo
eąualizer, który opisaliśmy
w dwóch poprzednich
częściach ańykułu
[EP9 i 10/2001), został
zaprojektowany i wykonany
z użyciem dwóch
specjalizowanych układów
firmy Philips. Także stopień
mocy wzmacniacza
współpracującego z korektorem
wykonano w oparciu o jeden
z nowszych układów Philipsa
- TDA8571J. Dokładny opis
wykon ania stopnia koń co wego
z tym układem
znajdziecie w tej - już
ostatniej - części ańykułu.
TDA8571J - zintegrowany stopień mocy
Analizując parametry układu TDA8571J oraz schemat aplikacyjny opublikowany w firmowej dokumentacji (rys. 5) dochodzi się do wniosku, źe projektanci Philipsa położyli szczególny nacisk na uniwersalność tego układu, zmniejszenie liczby niezbędnych elementów zewnętrznych i poszerzenie zakresu wartości parametrów dopuszczalnych, przy których wzmacniacz będzie funkcjonował prawidłowo. Wynika to z przewidywanych dla tego układu obszarów aplikacyjnych - przede wszystkim w samochodowych systemach audio i popularnych zestawach domowych. Budowę wewnętrzną tego układu pokazano na rys. 6.
W jednej obudowie scalono cztery niezależne wzmacniacze akustyczne klasy B. Wzmacniacze pracują w układzie mostkowym,
tzn. każde z dwóch wyjść głośnikowych obsługiwane jest przez oddzielne układy przeciwsobne. W literaturze angielskiej wzmacniacze o takiej konstrukcji oznacza się symbolem BTL (ang. Brid-ge Tied Load).
Ze schematu z rys. 5 wynika, że do budowy wzmacniacza oprócz układu scalonego potrzeba dodatkowo bardzo niewiele części. Głównie są to kondensatory, elementy zasilacza oraz gniazda wejściowe i wyjściowe.
Układ TDA85 71J zawiera w swojej strukturze, oprócz bloków związanych ze wzmacniaczami mocy, także specjalne obwody, które odpowiadają za jego poprawną pracę, ale mogą być także użyte do diagnostyki. Stan pracy tych obwodów jest sygnalizowany na wyjściu Vdiag, natomiast wejście MODĘ służy do ustalania trybu pracy wzmacniacza i ma wpływ na wielkość pobieranego prądu. Sterowanie odbywa się poprzez podanie na wyprowadzenie MODĘ odpowiedniego poziomu napięcia. Jeżeli wyprowadze-
Elektronika Praktyczna 11/2001
45
Korektor i wzmacniacz akustyczny 4x40W
DCOUT
1 AU
I________c 1
2 | c 2
IN1
SP4
Rys. 5. Schemat elektryczny wzmacniacza.
nie jest zwarte z masą zasilania lub poziom napięcia na wyprowadzeniu nie przekroczy 2V, układ znajdzie się w trybie czuwania (standby), w którym pobór prądu z zasilacza nie przekracza IOOjiA. Podanie na wyprowadzenie MODĘ napięcia o wartości z przedziału 3,3V...6,4V powoduje, że wszystkie wewnętrzne układy TDA8571J zostaną włączone, a pobór prądu osiągnie nominalną wartość spoczynkową tj. 200mA...3 60mA. Jednak pomimo podania sygnału na wejścia, sygnał wyjściowy jest wyciszony (wzmacniacz pozostaje w trybie Mute). Podanie na wyprowadzenie sterujące napięcia wyższego od 8,5V lub zwarcie go z napięciem zasilającym przełączy wzmacniacz w tryb normalnej pracy.
Wejście MODĘ można wykorzystać do szybkiego wyciszania wzmacniacza oraz do usunięcia efektu stukotu w głośnikach podczas włączania zasilania. Służy do tego przedstawiony na schemacie
obwód składający się z diod Dl, D2, rezystora R2 i kondensatora C8. W czasie normalnej pracy styki 3 i 2 gniazda JPl powinny być zwarte. Podczas włączania wzmacniacza napięcie zasilania podawane jest na wyprowadzenie MODĘ poprzez rezystor R2. Elementy R2, C8 tworzą obwód czasowy, który powoduje, że napięcie na wyprowadzeniu sterującym osiągnie wartość 8,5V w czasie nie krótszym niż 150ms. To wystarczy, aby w czasie gdy sygnał na wyjściach jest wyciszany, kondensatory sprzęgające C1...C4 przeładowały się, co zapobiega nieprzyjemnym stukom w głośnikach.
Wyjście Vdiag dostarcza informacji o zaistniałych problemach w czasie pracy wzmacniacza i może być wykorzystane np. przez procesor sterujący współpracującym przedwzmacniaczem. Wyjście Vdiag jest wyjściem typu otwarty kolektor i w celu odczytu informacji diagnostycznych powinno być połączone z zewnętrznym na-
pięciem (zasilaniem lub +5V) poprzez rezystor o rezystancji ok. 10kQ. Podczas normalnej pracy napięcie na wyprowadzeniu pozostaje w stanie wysokim. Natomiast jego poziom zmienia się, gdy dojdzie do jednej z trzech sytuacji alarmowych:
- sygnał wyjściowy jest zniekształcany np. na skutek przesterowa-nia,
- wyjścia wzmacniacza są zwarte z masą lub napięciem zasilającym,
- temperatura struktury wzmacniacza przekroczy wartość krytyczną.
Zniekształcenia dynamiczne sygnału wyjściowego mogą wystąpić, jeśli zasilanie wzmacniacza jest za niskie lub poziom sygnału na wejściu przekroczy dopuszczalną wartość. W przypadku testowego sygnału sinusoidalnego, zniekształcenia objawiać się będą obcinaniem wierzchołków sinu-soidy. W momencie, gdy sygnał wyjściowy będzie obcinany, wyjście diagnostyczne Vdiag będzie zwierane do masy (rys. 7).
W przypadku, gdy wyjście lub wyjścia któregoś z czterech wzmacniaczy będzie zwarte z masą lub plusem zasilania, cykl sygnalizacyjny wyprowadzenia Vdiag pole-
Najważniejsze parametry układu TDA8571J:
/ napięcie zasilania: 8,5...18V,
/ maksymalny chwilowy prąd wyjściowy: 7,5A,
/ maksymalna moc wyjściowa: 4x40W na
obciążeniu 4n,
/ pasmo przenoszenia: od 20Hz do 20kHz, / zniekształcenia: 0,5% dla mocy wyjściowej
do 19WI 10% dla mocy do 26W, / wzmocnienie: około 30dB, / zabezpieczeniatermicznei przeciwzwarciowe.
46
Elektronika Praktyczna 11/2001
Korektor i wzmacniacz akustyczny 4x40W
ga na generacji co lOms dodatnich impulsów o czasie trwania 50|is. Do momentu usunięcia zwarcia wszystkie kanały wzmacniacza są wyłączone. Sposób sygnalizacji alarmu dla tego przypadku pokazano na rys. 8.
Ostatnią z możliwych sytuacji alarmowych jest przegrzanie wzmacniacza, jeżeli temperatura wewnątrz struktury układu scalonego przekroczy 145 C, wyjście Vdiag do czasu jej obniżenia przyjmie poziom niski.
Chłodzenie wzmacniaczy mocy
Każde urządzenie elektryczne w czasie swojej pracy wydziela ciepło, a układy mocy - takim jest z pewnością wzmacniacz akustyczny - wydzielają tego ciepła szczególnie dużo. Nadmiar ciepła może doprowadzić do przegrzania elementów elektronicznych i w konsekwencji do pogorszenia ich parametrów lub trwałego uszkodzenia. W temperaturze powyżej 15 0C elementy półprzewodnikowe (krzemowe) tracą na ogół swe właściwości prostownicze i wzmacniające, a poza tym może nastąpić ich nieodwracalne uszkodzenie.
Wydzielanie ciepła związane jest z przepływem prądu w urządzeniach elektronicznych i nie można tego uniknąć. Dlatego poświęcimy teraz trochę miejsca na przedstawienie podstawowych sposobów odprowadzania tego
TDA8571J
Rys. 6. Schemat aplikacyjny układu TDA857U.
ciepła oraz przedstawimy ilościowy opis tego zjawiska.
Wzmacniacz przekształca dostarczoną energię zasilania na użyteczne prądy (/) i napięcia [U] zamieniane potem w głośnikach lub słuchawkach na fale akustyczne. Przepływowi prądu / przez każdy z elementów, z których zbudowana jest wewnętrzna struktura wzmacniacza, towarzyszy wydzielanie ciepła (energii cieplnej) w ilości zależnej od rezystancji R elementu. Ilość wydzielonego ciepła jest opisywana zależnością:
Q=A*P*R*t, gdzie:
t - czas pracy;
A - cieplny równoważnik pracy (ponieważ A = 1 [J/J] w układzie SI, więc liczbowo ilość wydzielanego ciepła w Joulach jest równa pracy prądu elektrycznego P*t).
Ponieważ P*R oznacza moc, to ilość wydzielanego przez wzmacniacz ciepła będzie równa Q=P*t.
Ilość ciepła wydzielana w elemencie jest więc proporcjonalna do traconej mocy i czasu jej wydzielania. Urządzenia elektryczne przekształcają dostarczoną energię ze źródła zasilania na energię użyteczną z określoną sprawnością. Ponieważ sprawność współczesnych urządzeń elektronicznych z reguły nie przekracza 50% oznacza to, że konsumując sporo energii wytwarzają dużo zbędnego ciepła, które trzeba usunąć. Aby móc pozbyć się tego ciepła potrzebne są elementy, które je rozproszą. Służą do tego radiato-ry, czyli dodatkowe elementy o dużej powierzchni. Wymiana ciepła od złącza półprzewodnikowego do otoczenia zachodzi na kilka sposobów:
- przez przewodzenie (od złącza do radiatora),
- promieniowanie,
- konwekcję, czyli unoszenie (z radiatora do otoczenia).
Jak to już zostało powiedziane, każdy element półprzewodnikowy posiada dopuszczalną temperaturę złącza T.. , której nie wolno przekraczać, jest to jeden z parametrów podawanych przez producenta. Wynika z tej temperatury maksymalna moc strat PioiI!i Ś Następny parametr, od którego zależy moc, to rezystancja cieplna R&-a (od złącza do otoczenia) świadcząca o skuteczności chłodzenia złącza.
Jeśli utrzymujemy stałą temperaturę otoczenia, to maksymalna moc strat wynosi:
Ptt = (T. -T)/Rt,.
totinaz l jinaz a.f thj-a
Z tego wzoru można wyznaczyć maksymalną sumaryczną rezystancję cieplną między złączem i otoczeniem Rth-a, przy której temperatura złącza nie jest przekraczana.
Sumaryczna rezystancja cieplna składa się z: rezystancji cieplnej złącze-obudowa, obudowa-radiator, wreszcie radiator-otoczenie, czyli najczęściej powietrze. Rezystancja cieplna złącze-obudowa jest stała, wynika z konstrukcji elementu półprzewodnikowego i jest podawana w danych katalogowych. Rezystancja cieplna obudowa-radiator może być zminimalizowana przez bardzo dobry kontakt mechaniczny pomiędzy elementem a jego radia-torem i zależy od powierzchni styku (im większa tym lepiej), gładkości płaszczyzn (lepszy styk i mniejszą oporność termiczną zapewniają gładkie powierzchnie) i sił dociskających element do radiatora. Dobrym zabiegiem jest posmarowanie miejsca styku pastą przewodzącą ciepło. Należy tylko pamiętać, aby zastosowany smar nie zawierał kwasów, które po pewnym czasie doprowadzą do korozji radiatora i obudowy elementu, co zwiększy oporność termiczną, a nawet uszkodzi element. Z tego powodu zalecane są syntetyczne pasty silikonowe.
Rezystancja radiator-otoczenie zależy od konstrukcji radiatora tj. jego sumarycznej powierzchni i kształtu ułatwiającego cyrkulację powietrza. W tym miejscu należy dodać, że powietrze nie stanowi najlepszego medium chłodzącego i często w sytuacjach, gdy układy elektroniczne wydzielają szczególnie dużo ciepła stosuje się dodatkowe wiatraki i wyciągi zapewniające szybszą wymianę powietrza nagrzanego na chłodniejsze.
Im wyższa temperatura otoczenia Ta lub temperatura obudowy Tc, tym moc wydzielana w elemencie półprzewodnikowym może być mniejsza. Jeśli temperatura złącza osiągnie temperaturę maksymalną, to element nie może być bardziej obciążony. Spowoduje to bowiem zmianę jego parametrów elektrycznych, a w końcu uszko-
Elektronika Praktyczna 11/2001
47
Korektor i wzmacniacz akustyczny 4x40W
Rys. 7. W ten sposób wzmacniacz sygnalizuje przeciążenie wyjścia.
dzenie. Z tych powodów pożądana jest jak najniższa temperatura pracy elementu.
Do obniżania temperatury elementów elektronicznych mocy stosuje się powszechnie radiatory chłodzone powietrzem. Są to najczęściej gotowe szyny aluminiowe o różnych wymiarach i profilach. Dobór radiatora sprowadza się do wyboru odpowiedniego profilu i długości, zależnie od rodzaju obudowy elementu chłodzonego.
Na koniec tych rozważań podajemy przykład obliczenia parametrów radiatora zastosowanego we wzmacniaczu podobnym do opisywanego w artykule:
- moc strat układu wzmacniacza wynosi P =60W,
- temperatura maksymalna złącza T. =150,
- rezystancja cieplna złącze-obu-dowa R,. = 1/W,
- zakładana temperatura otoczenia Ta = 40,
- rezystancja cieplna obudowa-ra-diator R, = 0,2/W.
-thc-r
Korzystając z podanych wcześniej wzorów obliczamy rezystancję termiczną złącze-otoczenie:
ą^.a=(150C-40C)/60W=l,83/W.
Ód tej rezystancji musimy odjąć sumę rezystancji złącze-obudo-wa oraz obudowa-radiator i otrzymamy wymaganą rezystancję termiczną radiatora:
Rthra ^raff!
O. '
VP
_Prąd o wartości powodującej uruchomienie bezpiecznika antyprzetężenlowego
-10 ms-
50 ps
Rys. 8. Sposób sygnalizacji ciągłego zwracia na wyjściu wzmacniacza.
-Montaż i uruchomienie wzmacniacza
Wzmacniacz zmontowany został na dwustronnej płytce drukowanej o wymiarach 108x76mm. Sposób rozmieszczenia elementów i połączenie płytki z radiatorem pokazano na rys. 9. Płytkę dostosowano do specyficznego kształtu obudowy TDA8571J oznaczonej symbolem SOT411-1. W tej obudowie wszystkie nóżki układu wyprowadzone są z jednej strony, natomiast powierzchnia chłodząca, która styka się z radiatorem znajduje się na jej spodniej stronie. Oznacza to, że układ scalony powinien być montowany na płytce w pozycji pionowej. Żeby uzyskać odpowiednią sztywność całej konstrukcji i przeciwdziałać wyrywaniu układu z płytki, radiator po zespoleniu z TDA8571J przykręcany jest jednocześnie do krawędzi płytki za układem. Płytka wzmacniacza wraz z radiatorem tworzy kształt leżącej
litery "L". Na płytce drukowanej przewidziano miejsce dla dwóch kondensatorów filtrujących C5 i C7 oraz prostownika Ml. W schemacie aplikacyjnym producent zaleca, aby kondensator filtrujący miał pojemność co najmniej 2200|iF. Ponieważ czasami mogą być kłopoty ze zdobyciem pojedynczego kondensatora o odpowiedniej pojemności i wymiarach, na płytce przewidziano miejsce dla dwóch kondensatorów o pojemnościach po IOOOjiF. Można także zamontować kondensatory o sumarycznej pojemności większej niż minimalna, co tylko polepszy działanie układu. Pamiętając o wielkości chwilowych prądów pobieranych przez wzmacniacz, zastosowany mostek powinien wytrzymywać pracę ciągłą z prądem 7...8A. Niewykluczone , że także ten element trzeba będzie zaopatrzyć w radiator, gdyby w czasie pracy zanadto się nagrzewał.
?
?
?
Ml
SP4
SP3
---IN2 IN3
1 [ INI Cl C2 C3 C4 IN4
fiC U U ? U U
?
Rys. 9. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej wzmacniacza.
48
Elektronika Praktyczna 11/2001
Korektor i wzmacniacz akustyczny 4x40W
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2: 10kO Kondensatory
C1...C4: 470nF
C5, C7: 2200jiF/35V
C6: lOOnF
C8: 47^F/1ÓV
Półprzewodniki
D2: C3V9 dioda Zenera
Dl: dowolna dioda krzemowa
Ml: KBU 806 prostownik 50V/8A
US1: TDA8571J
Różne
IN1...IN4: gniazdo cinch
SP1...SP4: ARK2
Goldpin 1x4 + jumper
Radiator
Oprócz wymienionych, na płytce znajdują się także elementy obwodu wyciszania oraz gniazda wejściowe i wyjściowe. Jako wejściowe zastosowano pojedyncze gniazda cinch, w których styk sygnałowy zwierany jest do masy, jeśli do gniazda nie dołączono wtyku kabla. Dzięki temu wzmacniacze nie podłączonych kanałów nie będą się wzbudzać. Jako wyjściowe zastosowano gniazda typu ARK2 do przykręcenia kabli głośnikowych.
W czasie montażu układ scalony wzmacniacza należy wlutować jako ostatni. Ponieważ jego późniejszy demontaż będzie kłopotliwy, należy wcześniej sprawdzić czy pozostałe elementy zostały właściwie zamontowane na płytce. Szczególną uwagę należy zwrócić na zasilacz. Należy sprawdzić, czy dostarcza odpowiedniego napięcia Vp, którego wartość powinna się mieścić w przedziale od 8,5 do 18V. Przed wlutowaniem układu scalonego trzeba najpierw zwymiarować i nawiercić w radiato-rze niezbędne otwory do skręcenia go z płytką drukowaną i do zamocowania układu scalonego wzmacniacza. Żeby ciepło było skutecznie odprowadzane, układ powinien ściśle przylegać do radiatora. Można w tym celu użyć sprężyny dociskowej wykonanej ze sprężystej, ale sztywnej blachy, która przykręcona do radiatora z obydwu stron układu będzie go dociskać. Zamiast sprężyny można zastosować sztywną obejmę. Ważne jest, aby układ był pewnie i mocno dociskany do gładkiej, odbierającej ciepło powierzchni
radiatora. Używając blachowkrętów skręcamy radiator z płytką. Następnie należy posmarować pastą silikonową tę stronę obudowy wzmacniacza, która będzie stykać się z płaszczyzną radiatora. Układ wstawiamy do płytki i za pomocą sprężyny lub obejmy dociskamy do radiatora. Na koniec należy zaluto-wać wyprowadzenia TDA8571J znajdujące się w otworach płytki drukowanej.
Przed uruchomieniem wzmacniacza należy zewrzeć zworą styki 3 i 2 gniazda JPl. Brak zwory lub zwarcie styku 3 z masą spowoduje, że wzmacniacz znajdzie się w trybie czuwania z obniżonym poborem prądu. Do wyjść należy podłączyć głośniki o oporności nie mniejszej niż 4Q i o odpowiedniej mocy. Wejścia wzmacniacza można połączyć z odpowiednimi wyjściami opisanego wcześniej korektora. Po włączeniu zasilania wzmacniacz powinien działać bez żadnych dodatkowych zabiegów.
Znajdujące się na płytce gniazdo DC OUT może służyć do dostarczenia zasilania do urządzeń zewnętrznych np. korektora. Ze względu na obecność prostownika, wzmacniacz może być zasilany zarówno napięciem stałym jak i zmiennym. W przypadku zastosowania zasilającego stałego napięcia nie trzeba się przejmować jego polaryzacją. Zbigniew Cieślak, AVT Ryszard Szymaniak, AVT
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/listopadOlJitm oraz na płycie CD-EP11/2001B w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 11/2001
49
SPRZĘT
BP LA
Uruchamianie systemów
mikroprocesorowych nie zawsze
jest łatwe. Wiedzą o tym
zarówno początkujący, jak
i zaawansowani konstruktorzy.
W artykule przedstawiamy jedno
z najsilniejszych narzędzi
wspomagających uruchamianie
systemów mikroprocesorowych
oferowane przez firmę
Microchip.
5:
FOT. 1.
Wraz z pojawieniem się pierwszych mikroprocesorów zaczęły powstawać narzędzia wspomagające proces uruchomieniowy. Początkowo były to proste sprzętowe pułapki adresowe. Z ich pomocą można było zatrzymać pracę systemu po dojściu programu do zadanego adresu i np. za pomocą sondy logicznej zobaczyć jakie są stany w interesujących nas punktach systemu.
Budowanie takich urządzeń było możliwe, ponieważ wszystkie mikroprocesory miały zewnętrzną pamięć programu i danych. Pojawienie się mikro-kontrolerów z wewnętrznymi pamięciami znacznie skomplikowało proces uruchamiania i diagnostyki. Ale postęp technologiczny i duże zapotrzebowanie na nowoczesne narzędzia uruchomieniowe spowodowały, że zaczęły powstawać coraz bardziej skomplikowane i coraz doskonalsze systemy emulacyj-ne radzące sobie z tym problemem.
Przykładem takiego emulatora m ikrokon trolerów , jednego z najlepszych w swojej klasie,
jest opisywany tutaj MPLAB-ICE 2000 firmy Microchip.
Emulator
Firma Microchip produkuje wiele rodzin mikro kontrolerów, począwszy od najmniejszych PICl2xx, poprzez ciągle rozwijane PICl6xx i PICl7xx, aż do najnowszych PICl8xx. Chociaż wydaje się to niewiarygodne, MPLAB-ICE emuluje wszystkie mi kro kontrolery produkowane przez Microchipa.
Jak dokonali tego konstruktorzy tego przyrządu? Było to możliwe dzięki zastosowaniu modułowej konstrukcji emulatora. Składa się on ze stałej, wspólnej dla wszystkich mikrokontrolerów części nazwanej Emu la tor Pod (fot. 1] oraz kilku adap-terów-końcówek emula-cyjnych (rys. 2], dobieranych indywidualnie dla określonej rodziny mikrokontrolerów. Em u la tor Pod jest połączony z komputerem za pomocą kabla dołączanego do portu równoległego.
W obudowie Emulator Poda znajduje się gniazdo na moduły Procesor Module (fot. 3 i 4], które są rodzajem interfejsu pośredniczącego pomiędzy częścią bazową emulatora i adapterem. Moduły są z jednej strony zakończone złączem, za pomocą którego łączy się je z modułem Emulator Pod, a z drugiej giętkim kablem taśmowym. Kabel ten jest zakończony podwójnym złączem podobnym do złącza typu IDC. Do tego złącza mogą być dołączane różne adaptery w zależności od emulowanych mikrokontrolerów. Na fot. 5 pokazany jest taki adapter wraz z elementami pomocniczymi pozwalającymi zainstalować go w podstawce emulowanego mik-rokontrolera.
Oprogramowanie emulatora
Sterowanie pracą emulatora odbywa się za pomocą programu MPLAB-IDE, który wchodzi w skład prezentowanego zestawu. Jest to zintegrowany zestaw narzędzi programowych składający się z:
Elektronika Praktyczna 11/2001
51
SPRZĘT
Kabsl CentranlcB
Kabał zasilający
Processor Module
z kablam połączeniowym
Złącze próbnika startów logicznych
Rys. 2.
- Edytora tekstowego do tworzenia plików źródłowych.
- Symulatora programowego, który umożliwia krokowe wykonywanie programu, podgląd i modyfikację zawartości pamięci RAM i obszaru SFR, zmiennych i tablic definiowanych w programie. Umożliwia on także umieszczanie w programie pułapek wstrzymujących jego wykonywanie.
- Programu zarządzającego, który odpowiada za poprawną współpracę z dołączonym do komputera sprzętem. Jest to uniwersalna część zestawu, dzięki której MPLAB-IDE może współpracować ze wszystkimi programatorami i emulatorami produkowanymi przez firmę Microchip.
Płytka adaptera
Przelotka'
- Bardzo dobrego asemblera, programu linkującego i bibliotekarza.
Istnieje ponadto możliwość zainstalowania dowolnego kompilatora (zazwyczaj kompilatora C], jeżeli jest przystosowany do współpracy z MPLAB-IDE.
Konfiguracja emulatora
Każdorazowo, po sprzętowym skonfigurowaniu emulatora, należy uaktualnić ustawienia w programie sterującym. Do tego celu służy okno dialogowe pokazane na rys. 6 - Optionsf De velopm en tMod e.
Zaczynamy od skonfigurowania portu LPT. Producent zaleca, aby pracował on w trybie dwukierunkowej wymiany danych, ale można też używać trybu jednokierunkowego za-
znaczając Force compatibility modę.
Następnie należy wybrać rodzaj emulacji i typ emulowane-go procesora, jak to pokazano na rys. 7. Urządzenie, w którym procesor jest emulowany, musi mieć własne zasilanie. W niektórych przypadkach (np. w urządzeniach zasilanych napięciem niższym od +5V -w prezentowanym emulatorze od +2V do +4,6V] korzystnie jest zasilać procesor emulujący z tego samego źródła, co docelowe urządzenie.
Producent emulatora zamieścił w dokumentacji zestawu szczegółowy opis kolejności łączenia emulatora z docelowym układem oraz włączania zasilania. Przestrzeganie tej kolejności zapewnia poprawną inicjali-zację, a potem właściwą pracę układu.
Po ustaleniu sposobu zasilania, kolejną czynnością jest ustawienie sposobu taktowania zegara emulowanego procesora, do czego służy pokazane na rys. 8 okno dialogowe, dostępne po wybraniu w menu opcji Op-t ion s> De velopm en tMode> Cło ck.
MPLAB-ICE może korzystać z własnego zegara wewnętrznego zarówno przy zasilaniu z emulatora jak i z emulowanego układu. Alternatywą jest praca emulatora z sygnałem zegarowym wytwarzanym w emu-lowanym układzie. Emulator musi byc wtedy zasilany z emulowanego układu. W polu Actual Freąuency zakładki Clock (rys. 8] można odczytać zmierzoną częstotliwość taktowania, ale trzeba pamiętać, że jej pomiar jest obarczony pewnym błędem (ok. 3,5%].
Niektóre mikrokontrolery PIC mogą pracować z zewnętrzną pamięcią programu (m,in, PIC17C4X]. Emulator może emulo-wac ich pracę zarówno w trybie z pamięcią wewnętrzną jak i zewnętrzną. W tym drugim przypadku pamięć zewnętrzna może byc fizycznie ulokowana w emulowa-nym układzie lub może byc emu-lowana przez emulator.
Emulacja przebiega pod kontrolą programu MPLAB-IDE. Z jego poziomu można monitorować okna z zawartością wszystkich dostępnych pamięci: programu, danych, EEPROM, rejestrów SFR oraz wartości zmiennych zdefiniowanych w oknie Watch (rys. 9].
Podstawowe funkcje (spotykane w wielu innych emulatorach] udostępnione przez MPLAB-IDE to rozpoczęcie emulacji od bieżącego stanu licznika rozkazów (run], zatrzymanie emulacji [halt] i wyświetlenie wybranych informacji w punkcie zatrzymania. Dostępne jest także krokowe wykonywanie programu [step] i krokowe wykonanie programu z wykonywaniem podprogramów w czasie rzeczywistym [step over).
Jedną z najbardziej przydatnych funkcji emulatora jest możliwość ustawiania pułapek. W MPLAB-ICE można ustawiać pułapki programowe w dowolnym miejscu programu.
Funkcje zaawansowane
Wszystkie dotychczas opisane funkcje bardzo pomagają w uruchamianiu urządzeń mikroprocesorowych , ale o możliwościach funkcjonalnych emulatora MPLAB-ICE stanowią funkcje zaawansowane.
Pierwsza taka funkcja umożliwia kompleksową obsługę i generowanie przerwania sprzętowego. Aby takie przerwanie mogło byc wygenerowane, należy zdefiniować maksymalnie cztery zdarzenia. Zdarzeniem może byc np. pobranie kodu rozkazu o określonym adresie, wpisanie, lub odczytanie pamięci danych itp. (rys. 10].
Możliwe są trzy kombinacje takich zdarzeń:
- sekwencyjna - czyli muszą zaistnieć kolejno zdarzenia: 1, 2, 3 i dopiero po czwartym jest generowane przerwanie,
- wszystkie - muszą zaistnieć wszystkie zdarzenia jednocześnie,
- którekolwiek - wystarczy jeżeli zaistnieje chociaż jedno zdarzenie.
FOT. 4.
FOT. 5.
52
Elektronika Praktyczna 11/2001
SPRZĘT
CM i fc#> I IŁ*
Rys. ó.
-* i1*- ]*** 1
OK [ CkoI 1 łffł I
Rys. 7.
1 In* O*
Nw----------1 -Ha
Rys. 8.
Oprócz wymienionych wyżej kombinacji jest dodatkowo możliwe definiowanie monitorowania upływu czasu, jaki upłynął pomiędzy kolejnymi zdarzeniami; wyzwalającymi i powodującymi zatrzymanie rejestracji w pamięci śladu. Rozpoczęcie czasu zliczania może być poprzedzone dwoma wcześniej zaistniałymi zdarzeniami.
Ostatnia funkcja polega na możliwości filtrowania pamięci śledzenia wykonywania programu. Funkcja ta jest przydatna w momencie, gdy jest wykonywana długa, nie interesująca nas, sekwencja programu i nie chcemy by została wpisana do pamięci.
Wszystkie wykonywane przez mikrokon-troler czynności są wpisywane do pamięci
śledzenia wykonywania programu [tracę msmory). Okno wyświetlania zawartości tej pamięci zawiera szereg informacji pozwalających na dokładne prześledzenie wykonywanej sekwencji programu tzn.:
- numeru cyklu,
- adresu instrukcji,
- kodu instrukcji,
- etykiety (jeżeli istnieje] skojarzonej z adresem,
- podglądu zdeasemblowanej instrukcji,
- adresu danej (jeżeli był do niej dostęp],
- wartość danej (j.w.].
Rodzaj wyświetlanych informacji można dowolnie modyfikować - wyświetlać tylko np. adres, kod instrukcji i zdeasemblowa-ną instrukcję.
Przerwania zewnętrzne
Uzupełnieniem standardowego systemu przerwań jest możliwość zewnętrznego przerwania emulacji, Sygnały przerwań zewnętrznych podłączane są poprzez gniazdo Logic Probss (próbnika stanów logicznych]. Z poziomu MPLAB-IDE określa się przy jakim zboczu przerwanie jest aktywne. Sygnały zewnętrzne w docelowym urządzeniu mogą w dowolnym momencie zatrzymać pracę emulatora, co pozwala śledzić przebieg wykonania programu aż do chwili zatrzymania.
Oprócz wejść przerwań zewnętrznych, na złącze Logic Probss wyprowadzono sygnał informujący o stanie pracy run lub zatrzymania halt emulowanego procesora oraz zasilanie +5V z możliwością obciążania do 250mA. Istnieje też możliwość wygenerowania krótkiego impulsu wyzwalającego, pojawiającego się w momencie zaistnienia przerwania sprzętowego. Impuls ten również pojawia się na jednym z wyjść Logic Probss.
Na tym złączu jest jeszcze jedno wejście wyzwalające. Poziom wysoki na tym wejściu powoduje zamrożenie wpisywania do bufora śledzenia bez zatrzymywania procesora. Opadające zbocze wprowadza procesor w stan halt
Emulator wyposażono w pole odczytowe dla operatora składające się z czterech diod LED:
- Oznaczona literą P sygnalizuje obecność i prawidłowość zasilania emulatora. Migotanie diody oznacza, że zasilanie nie jest prawidłowe.
W skład zestawu MPLAB-ICE 2000 wchodzą następujące elementy:
Śf emulator, Śf zasilacz sieciowy, Śf podręcznik
Śf CD-ROM z dokumentacją i oprogramowaniem, Ś*Ś kabel połączeniowy Centronics, Ś* przewód z końcówkami pomiarowymi przystosowany do złącza Logic Piobes, Ś* uchwyt montażowy do emulatora
Uwaga\ Elementy ad'apteiów dla konkietnych rodzin mikiokontioleiów me wchodzą w skład zestawu - należy je zamawiać oddzielnie.
- Oznaczona literą E sygnalizuje niepo-prawność włożenia modułu procesora.
- Oznaczona literą R sygnalizuje świeceniem, że procesor jest w stanie run.
- Oznaczona literą H sygnalizuje świeceniem, że procesor jest w stanie halt
Podsumowanie
Jak wynika, z tego z konieczności skrótowego opisu, MPLAB-ICE 2000 jest bardzo użytecznym i wszechstronnym narzędziem wspomagającym uruchamianie systemów mikroprocesorowych. Bezproblemowe używanie tak skomplikowanego narzędzia ułatwia obszerna i nienagannie przygotowana dokumentacja zawierająca opis emulatora MPLAB-ICE, pakietu programowego MPLAB-IDE, oraz asemblera wraz z linkerem i bibliotekarzem. Do zestawu dołączona jest też płyta CD-ROM z wersją instalacyjną MPLAB-IDE, kompletną dokumentacją w wersji elektronicznej, kartami katalogowymi produktów firmy Microchip oraz wersjami testowymi kompilatorów języka C.
O tym, jak bardzo jest przemyślana konstrukcja emulatora świadczy m.in. dołączenie do kompletu małego statywu, na którym można zamocować Emulator Pod. Taki mały drobiazg, ale może znacznie ułatwić połączenie z emulowanym układem. Tomasz Jabłoński, AVT tomasz.jablonski@ep.com.pl
Dodatkowe informacje
Przedstawicielami Microchipa w Polsce są lirmy: Future (tel. (22) 618-92-02), Gamma (tel. (22) 663-83-76) i Mernec-Unigue (tel. (32) 238-05-60).
lenni
r Ltglc Pfdbu
< tto EfinuV
i
ŁflMlwL I
1
Eyb(*c BiKiy" Ha
rt *****! Ewib
\
Rys. 9.
Rys. 10.
Trtf|H PnWin
'J
tfrfc
54
Elektronika Praktyczna 11/2001
^^^^^^^^^^^m SPRZĘT
Moduły mikrokontrołerowe Basic Stamp cieszą się sporą popułarnością na świecie od niemał 9 łat, co zawdzięczają przede wszystkim niezwykłe prostemu językowi programowania (Basic), niewiełkim wymaganiom stawianym sprzętowemu
otoczeniu, a także doskonałemu supportowi, jaki zapewnia zarówno
producent, jak i szereg firm i
przygotowujących różnego rodzaju
aphkacje.
Zestaw edukacyjny firmy Parallax
Minimoduły o maksymalnych możliwościach
Nieco gorzej jest pod tym względem w naszym kraju i to pomimo tego, że działa dwóch dystrybutorów Parallaxa, trzeci - czeski - także ma Polskę w swojej opiece, a kilka innych firm sprowadza moduły Pasie Stamp we własnym zakresie. Pomimo to, moduły Pasie
Stamp nie zdobyły dotychczas w nassym kraju dużej popularności, co trzeba wiązać przede wszystkim z ich stosunkowo wysoką ceną i niezbyt silnym zaangażowaniem dystrybutorów w ich promocję.
Wykorzystując fakt włączenia ^v_ Pasie Stampów do oferty han-\ dlowej przez firmę dystrybu-
cyjną plfa, postanowiliśmy temat nieco odświeżyć. W artykule prezentujemy mo d uł Pasie Stamp 2SX fz bardzo szybkim mikrokontro-le re m SX2 8 firmy Scenix) oraz płytkę ewaluacyjną Board of Educaiion, która po-
wstała z myślą o stosowaniu w szkolnych i uczelnianych laboratoriach.
Basic Stamp - co to jest?
Programiści firmy Parallax wymyślili niezwykle prosty sposób, aby przyciągnąć do techniki mikroprocesorowej szerokie rzesze użytkowników: wyposażyli bowiem standardowe 8-bitowe mikro kontrolery firmy Microchip w interpreter Pasica o rozbudowanej liście poleceń. Znajdują się na niej polecenia umożliwiające łatwe realizowanie funkcji często spotykanych w systemach mikroprocesorowych, np.: obsługa urządzeń PC, obsługa komunikacji szeregowej przez interfejs RS232, obsługa graficznych i alfanumerycznych wyświetlaczy LCD, obsługa komunika-
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna 11/2001
*
5
i fa I 6
P- 7
I
9
a! UIK ID
U
GHD
Rys, 2
cji prses magistralę 1-Wire, obsługa przetworników akustycznych, pomiar rezystancji rezystora dołączonego do wejścia modułu (wejście nastawnika analogowego) itp.
Niebagatelne znaczenie dla praktycznych aplikacji mają takśe polecenia generacji na wybranym wyjściu przebiegu PWM, generacji liczb losowych i przebiegu akustycznego w standardzie DTMF, a takśe instrukcje umożliwiające sterowanie poborem energii przez mikrokontroler zastosowany w module. Nie będziemy tu wymieniać bardzo bogatej listy standardowych dla Basica instrukcji, których zestaw jest zbliżony do popularnego QBasica. Jest to bardzo bogaty sestaw instrukcji, za pomocą których mośna tworzyć zaawansowane funkcjonalnie, do tego szybko wykonywane programy.
Ponieważ rodzina Basic Stampów ciągle ewoluuje, producent chcąc zapewnić pełną programową kompatybilność ze starszymi wersjami, nie uzupełniał listy poleceń o nowe rozkazy, Przygotowując program dla określonej wersji Basic Stampa warto jednak skorzystać z dokumentacji dostarczanej przez producenta - opisano w niej wszelkie niuansy związane z interpre-
terami Basica. Jednym z najnowszych etapów rozwoju modułów Basic Stamp jest zastąpienie mikrokontrolerów firmy Microchip ich znacznie szybszymi odpowiednikami z serii SX, produko-
wanymi przez firmę Ubicom. Na rys. 1 pokazano wygląd ,,obudów" (wymiarami są one odpowiednikami obudów DIP28/40 i SIP14) obecnie dostępnych Basic Stampów, a ich najważniejsze parametry zestawiono w tab. 1. Basic jest językiem programowania bardzo łatwym do opanowania. Jego zastosowanie do programowania modułów Basic Stamp znacznie zwiększa ich atrakcyjność. Drugą zaletą, bardzo ważną dla początkujących użytkowników, jest możliwość programowania modułów ,,w systemie", bez konieczności stosowania jakichkolwiek specjalnych narzędzi. Moduły BS1 przystosowano do programowania bezpośrednio z wyprowadzeń portu Centronics współpracującego komputera PC, natomiast moduły nowszej generacji, tworzące rodzinę BS2, można programować bezpośrednio z portu szeregowego RS2 3 2. Konwersja poziomów napięć z RS232 na TTL i odwrotnie nie jest konieczna, ponieważ na płytkach mo-
r H*5*C SlHifP - t Wn*fiUiUCIKXJ PSIlSł
. nlMDA AA A A 0
fUl - ttka ł lHfc.L ' p n** U lit i
UIU "'" '" L^Uh^Laf
li aii Ś*Ś
HU*T Ł- I
II H
Rys. 3.
Tab. 1. Zestawienie podstawowych możliwości modułów BS.
Parametr BS2 BS2e BS2ex BS2p
Typ zastosowanego mikro kontrolera PIC16C56 PIC16C57 SX28AC SX28AC SX48AC
Częstotliwość Taktowania mikrokontrolera 4MHz 20MHz 20MHz 50MHz 20MHz
Szybkość wykonywania programów 2000 instrukcji/s 4000 mstrukcji/s 4000 instrukcji/s 10000 instrukcji/s 12000 instrukcji/s
Poiemność pamięci RAM dostępne] dladanychuzytkowmka 14B 26B 26B 26B 26B
Poiemność nieulotnej pamięci programu 256B/ /80 instrukcji 2kB/ /500 instrukcji 8x2kB/ /4000 instrukcji 8x2kB/ /4000 instrukcji 8x2 kB/ /4000 instrukcji
Liczbawyprowadzeń l/O 8 16 +2 (UART) 16 + 2 (UART) 16+ 2 (UART) 16/32 + 2 (UART)
Napięcie zasilania 5 15VDC 5 15VDC 5. 12VDC 5 12VDC 5 12VDC
Pobór prądu (praca/oczekiwanie) 2mA/20uA 8mA/100uA 20mA/100uA 60mA/200^A 40rnA/400u.A
Liczba interpretowanych poleceń 32 3G 39 39 55
Sposób programowania Centronics RS232 RS232 RS232 RS232
Obudowa SIP14 DIP28 DIP28 DIP28 DIP28/DIP40
56
Elektronika Praktyczna 11/2001
SPRZĘT
I
Rys. 4.
dułów znajdują się proste, tranzystorowe interfejsy napięciowe. Na rys. 2 pokazano sposób dołączenia kabla RS23 2 bezpośrednio do wyprowadzeń ~BS2 oraz sposób programowania modułu BS2 zainstalowanego na płytce uruchomieniowej Boaid of Education.
Narzędzia programowe dla Basic Stampa
Ponieważ historia Basic Stampów sięga roku 1993 oczywistym jest, śe pierwsze edytory-prekompilatory Paral-lax-Basica pracowały ,,pod opieką" systemu operacyjnego DOS. Siłą rozpędu, takśe dla kolejnych wersji Basic Stampa, Parallax przygotował DOS-owe wersje edytorów, lecz idąc ,,z duchem" nowoczesności, producent opracował takśe wersję edytora dla Windows. Jego główne okno pokazano na rys. 3, a na rys. 4 jest widoczna mapa pamięci mikrokontrolera zajmowanej przez program przygotowany przez użytkownika, którą generuje program edycyjny. Spełnia on takśe rolę programu umożliwiającego transfer danych do pamięci modułu BS dołączonego do portu
Tab. 2. Wyposażenie zestawu prezentowanego w artykule.
x moduł BS2SX,
x plytkabazowa Board of Education,
x kabel RS232,
x płyta CD-ROM z oprogramowaniem
i dokurnentacią, x 10 sztuk kolorowych przewodów do
wykonywania połączeń na płytce
uniwersalne], x podręcznik z opisem języka i skróconą
instrukcją do zestawów oferowanych przez
firmę Parałlax
Rys. 5.
58
szeregowego lub równoległego ftylko ESI). Bewną niedogodnością edytora, dokuczliwą zwłaszcza dla użytkowników ,,rozpieszczonych" możliwościami programów windowsowych, jest brak kontekstowego kolorowania edytowa-nych tekstów. Biorąc pod uwagę niezbyt skomplikowaną strukturę języka nie jest to istotna wada, ale zawsze warto na coś ponarzekać. Edytor, podobnie do programów narzędziowych opisanych w dalszej części artykułu, jest rozpowszechniany bezpłatnie.
Kolejnym narzędziem wspomagającym realizację projektów wykonanych na modułach BS fale nie tylko!) jest program SiampPLOT fokno pokazano na rys. 5), za pomocą którego rnośna tworzyć wykresy z danych otrzymywanych z modułów BS dołączonych do PC.
Kolejną, bardzo użyteczną, aplikacją mającą za zadanie ułatwienie śycia programistom jest program LCD Cha-mcter Creaior. Słuśy on do tworzenia własnych wzorów znaków wyświetlanych na wyświetlaczach alfanumerycznych o wymiarach matrycy znaku 5x7 lub 5x10 punktów. Główne okno tego programu pokazano na rys. 6.
Tworzenie nowego znaku jest ułatwione dzięki prostym narzędziom, wykonującym inwersję i lustrzane odbicia w osi X i Y tworzonego znaku, a takśe emulatorowi wyświetlacza LCD, który wyświetla tworzony znak w otoczeniu dwóch znaków wybranych przez użytkownika. Dane odpowiadające wzorowi znaku mośna zapisać do pliku lub przenieść przez schowek systemowy do dowolnego edytora, w tym oczywiście edytora programów dla BS.
Przykładowy zestaw
W ofercie firmy Parallax znajduje się kilka wersji płytek "bazowych, które są podstawą dla zestawów ewaluacyjnych. W oparciu o nie mośna oczywiście realizować takśe ,,powaśne" projekty, co jest ułatwione dzięki dostępności modułów BS i płytek bazowych w wersji przemysłowej. Do testów otrzymaliśmy jeden z najlepszych zestawów edukacyjnych, w skład którego wchodzą elementy przedstawione w tab. 2. W odróśnie-niu od pozostałych płytek bazowych, zastosowaną w prezentowanym zestawie Board of Education wyposaśono w uniwersalne pole połączeniowe oparte na modułach eTrix o rastrze 2,54mm, które umośliwiają wielokrotne przebudo-wywa nie konfiguracji połączeń. Z dwóch stron pola uniwersalnego wyprowadzono linie portów P0..P15, złącza zasilania, a takśe cztery gniazda do podłączenia serwomechanizmów.
Korzystanie z zestawu ułatwiają specjalnie zakończone odcinki przewodów w różnych kolorach, za pomocą których mośna połączyć elementy ulokowane w module eTrix.
11*
P
ii-
Rys. ó.
Jako źródło zasilania zestawu mośna zastosować baterię 9V lub zasilacz sieciowy o napięciu wyjściowym 6...9V. Wbudowane w płytkę złącze RS232 zapewnia komunikację mikrokontrolera z otoczeniem. Mośna je wykorzystać takśe do programowania mikrokontrolera znajdującego się w module BS.
Aplikacje
Pierwotnym załośeniem firmy Paral-lax było stworzenie prostego w obsłudze, a przy tym charakteryzującego się duśymi walorami praktycznymi zestawu edukacyjnego, za pomocą którego nawet najbardziej ,,oporni" będą mogli poznać zalety mikrokontrolerów. Idea ta zdobyła spore uznanie na świecie, w związku z czym liczba opisów (opublikowanych głównie w Internecie) róśnego rodzaju aplikacji modułów BS wynosi obecnie ponad 60000. Część z nich, wraz ze źródłowymi wersjami programów jest dostępna na interneto-wej stronie firmy Parallax. Mośna na niej znaleźć takśe linki do innych witryn prezentujących mośliwe zastosowania BS oraz narzędzia ułatwiające ich stosowanie.
Mamy cichą nadzieję, śe takśe w naszym kraju projektanci i nauczyciele przedmiotów technicznych docenią mośliwości modułów Basic Stamp i wkrótce pojawią się polskojęzyczne witryny zawierające przykłady ich zastosowań. Andrzej Gawryluk, AVT
Dodatkowe informacje
Zestaw przedstawiony w artykule udostępniła redakcji firma Elfa, Tel. (22) 520-22-00, www.elfa.se/pl/, obsluga.klienta@elfa.se.
Dodatkowe materiały, informacje i oprogramowanie możnazdobyć na stronach internet owych:
- http://www.stampsinclass.com,
- http://www.hTh.corn/losa/,
- http://wwiAf.oeonline.coiTy~tparnell/index.htrnl,
- http://www.geociTies.corn/SiliconValley/Orchard/ 6633/index.html,
atakże na płycie CD-EP11/2001B.
Elektronika Praktyczna 11/2001
Projekty Czytelników
W tym miesiqcu przedstawiamy dwa "sieciowe" urzqdzenia opracowane przez naszych Czytelników. Nie sq to zaawansowane konstrukcje, ale -zwłaszcza w "Projektach Czytelników" - liczy się pomysł. Słr. 93.
Protek-3201 -przenośny analizator widma
Na słr. 66 przedstawiamy wrażenia z testów szerokopasmowego analizatora widma elektromagnetycznego firmy Protek.
Korektor i wzmacniacz akustyczny 4x40W
Prosta konstrukcja, duża moc wyjściowa, przyzwoite parametry audio - to najkrótsza charakterystyka wzmacniacza, którego konstrukcję prezentujemy w artykule na słr. 45.
Pilot RC5 do sterowania komputerem
Pilot na podczerwień, którego konstrukcję prezentujemy w artykule na słr. 19 jest funkcjonalnym uzupełnieniem, niedawno przez nas opisanego zdalnego sterownika do WinAmpa. Można go zastosować także do sterowania domowego sprzętu AY!
Termometr MIN-MAX
Za pomocq tego urzqdze-nia możemy sprawdzić nie tylko aktualnq temperaturę w pomieszczeniu, lecz także zakres jej zmian w określonym przez użytkownika przedziale czasu. Słr. 35.
VS710 - kamera do systemów automatyki
Dzięki zintegrowaniu kamery z komputerem powstało urzqdzenie o możliwościach znacznie przewyższajqcych standardowe rozwiqzania automatyzacji obróbki i analizy obrazu. Słr. 135.
Przyrzqdy do > pomiaru tłumienia kabli światłowodowych
Światłowody nadal
nie należq do
standardowej
gamy środków,
jakimi operuje współczesny
elektronik, ale pojawienie się na
rynku przyrzqdów takich jak opisane
w artykule na słr. 60 dobrze wróży
na przyszłość...
Emulator-programator mikrokontrolerów AVR i '51
Na słr. 41 kończymy opis konstrukcji uniwersalnego emulatora mikrokontrolerów, który może współpracować także z legen-darnq Amigq.
Basic Stamp -minimoduły o maksymalnych możliwościach
Majqc nadzieję na wzrost ich popularności, poświęcamy tym interesujqcym modułom mikrokontro-lerowym obszerny artykuł na słr. 55.
Zdalnie sterowany regulator siły głosu do wzmacniacza High-End
Z artykułu publikowanego na słr. 29 dowiecie się, w jaki sposób zamienić zwykły potencjometr mechaniczny w zdalnie sterowane cacko.
Elektronika Praktyczna 11/2001
Automatyka
W dziale "Automatyka" przedstawiamy dwie rodziny nowoczesnych falowników tranzystorowych' pochodzqcych od różnych producentów. Urzqdzenia firmy Fuji Electric opisujemy na słr. 141,1 a oferowane przez Siemensa -na słr. 145. ,
MPLAB-ICE 2000
MPLab ICEjest najpotężniejszym narzędziem uruchomieniowym w ofercie firmy Microchip. Jego najważniejsze możliwości prezentujemy na słr. 51.
Miernik-rejestrator Fluke 43
Pomiary jakości energii stajq się coraz bardziej popularne, niedługo będq wręcz obowiqzkiem wynikajqcym z zapisów prawa. W artykule na słr. 84 przedstawiamy nowoczesny przyrzqd pomiaro wy opracowany przez firmę Fluke, za pomocq którego można bardzo dokładnie określić poziomy różnorodnych zakłóceń wy-stępujqcych wsieci zasilajqcej.
IKA
Nr 11 (107)
listopad 2001
Projekty
Modem..............................................................................................14
Pilot RC5 do sterowania komputerem..........................................19
Pizetwornica 12(24)/220V, część 1................................................25
Zdalnie sterowany regulator siły głosu
do wzmacniacza High-End.............................................................29
Termometr MIN-MAK........................................................................35
Emulator-programator mikrokontrolerów AVRi '51
do każdego typu komputera, część 2..........................................41
Korektor i wzmacniacz akustyczny 4x40W, część 3 ....................45
Automatyka
VS710- kamera do systemów automatyki.................................135
V700/V720- system bezstykowej identyfikacji firmy Omron.....137
Falowniki firmy Fuji Electric............................................................141
MICROMASTER 420 - czwarta generacja przemienników częstotliwości firmy Siemens.........................................................145
MPLAB-ICE 2000- narzędzie dla wymagajqcych........................51
Basic Stamp- minimoduły o maksymalnych możliwościach.....55
Przyrzqdy do pomiaru tłumienia kabli światłowodowych..........60
Protek-3201 - przenośny analizator widma...................................óó
Pomiar "jakości" energii elektrycznej -
miernik-rejestrator Fluke 43B............................................................84
Internet dla
www.microclis.pl - internet owy sklep dla elektroników...............64
Podzespoły
Przetwornice małej mocy DC/DC firmy TRACO..........................76
Nowe Podzespoły............................................................................79
Programy]
OrCAD - profesjonalny system wspomagajqcy
projektowanie układów elektronicznych - edytor
schematów, część 3........................................................................69
Projekty Czytelń i kóy^
Czasowy wyłqcznik zasilania komputera......................................93
Włqcznikprqdowy............................................................................95
Info Świat.......................................................................119
InfoKraj..........................................................................121
Biblioteka |P...............................................................y^H
Kramik+Rynek................................................................97B
Listy.................................................................................103J
Ekspresowy Informator Elektroniczny.....................115^
Wykaz reklamodawcow............................................118
Elektronika Praktyczna 11/2001
7
SPRZĘT
Sposób pomiaru współczynnika tłumienia w kablu światłowodowym wymaga zastosowania, tak jak ma to miejsce w przypadku testowania standardowych urządzeń transmisyjnych, generatora sygnału wzorcowego -w tym przypadku odpowiednio spreparowanego promienia świetlnego -i urządzenia mierzącego poziom sygnału (natężenia promieniowania) na wyjściu światłowodu.
Firma Yu Ching Technology (YCT) jest producentem kilku typów źródeł światła testowego oraz mierników mocy optycznej, których parametry i budowę zoptymalizowano pod kątem zapewnienia możliwości pracy w terenie i maksymalnej łatwości sto-
Kable światłowodowe są coraz powszechniej stosowane i to nie
tylko w profesjonalnych systemach telekomunikacyjnych czy
w systemach dystrybucji cyfrowego sygnału telewizyjnego.
Światłowody zastępują standardowe kable miedziane także
w aplikacjach biurowych (w lokalnych sieciach informatycznych),
w sprzęcie audio oraz specyficznych systemach pomiarowych.
Prezentowane w artykule przyrządy służą do pomiaru
współczynnika tłumienia kabli światłowodowych, który jest ich
jednym z ważniejszych parametrów.
sowania.
Źródła światła testowego
Producent oferuje pięć typów generatorów światła testowego, wśród których szczególną uwagę należy zwrócić na dwa modele, co prawda zbliżone do siebie funkcjonalnie, lecz dzięki zastosowaniu różnych źródeł promieniowania znacznie różniące się jego mocą.
Emiterem w generatorze YC6410 (fot. 2) jest dioda LED emitująca promieniowanie o długości fali 850nm (podczerwień) o poziomie -18dBm. Promieniowanie może być modulowane sygnałem o częstotliwości 270Hz, lkHz lub 2kHz, a sygnał wyjściowy jest utrzymywany na poziomie ok. ą0,5 dBm względem wartości referencyjnej. Generator
Programowane źródło światła
YC6410 charakteryzuje się niewielkimi wymiarami i możliwością zasilania bateryjnego.
Bardziej zaawansowany konstrukcyjnie jest generator YC6320 (fot. 3), który wyposażono w nieco bardziej rozbudowany panel operatorski, w skład którego wchodzą: trzy elektroniczne przełączniki i 7-punktowy wyświetlacz zbudowany z diod LED (w tym sygnalizator zbytniego obniżenia napięcia baterii zasilającej).
W generatorze YC6320 producent zastosował dwie niezależne, włączane alternatywnie, laserowe diody nadawcze emitujące promieniowanie o długościach fal: 1310nm i 1550nm. W górnej części obudowy generatora znajdują się dwa koncentryczne gniazda typu ST, w których ulokowano emitery.
Sygnały wyjściowe można modulować sygnałami o przebiegu prostokątnym o częstotliwościach: 270Hz,
Miernik mocy (poziomu) promieniowania
na wyjściu odcinka światłowodu
lkHz lub 2kHz, a poziom "nośnej" jest znacznie większy niż w przypadku emiterów LED i wynosi aż -3dBm. Deklarowana przez producenta dokładność nastaw poziomu mocy wyjściowej wynosi ą0,5dBm, a stabilność długoterminowa (8 godzin) wynosi O.ldB.
Ponieważ moc pobierana przez diody laserowe jest dość znaczna, producent przewidział możliwość wykorzystania zasilania sieciowego i - jako opcja - bateryjnego (standardowe ogniwo 9V). Szkoda tylko, że zasi-
Rys. 1
Fot. 2.
60
Elektronika Praktyczna 11/2001
SPRZĘT
Fot. 3.
lacz dostarczany w zestawie nie jest dostosowany do europejskich gniazd sieciowych.
Mierniki poziomu mocy
Do pomiaru poziomu sygnału optycznego na końcu światłowodu służą specjalizowane mierniki, w których zastosowano czujniki półprzewodnikowe wykonane z germanu lub kompozycji arsenku galu modyfikowanych indem. Do testów otrzymaliśmy dwa mierniki, z których jeden (YC2000 - fot. 4) jest przystawką-konwerterem do standardowych mul-timetrów uniwersalnych, natomiast drugi - YC6210 (fot. 5) jest przenośnym miernikiem zintegrowanym z wyświetlaczem oraz 5-przyciskową klawiaturą.
Fot. 4
Fot. 5.
Miernikiem YC2000 mierzy się poziom mocy sygnału optycznego w trzech pasmach, wybieranych za pomocą przełącznika, który - poza dwiema diodami LED (sygnalizacja włączenia i złego stanu baterii) - jest jedynym elementem panelu operatorskiego. Urządzenie umożliwia przeprowadzenie dość zaawansowanego pomiaru - zakres mierzonych poziomów mieści się w przedziale +3dBm do -50dBm - za pomocą zwykłego multimetru o zakresie pomiarowym napięcia 200mV (a współczynnik skali wynosi lmWdBm). Dzięki wyposażeniu urządzenia we wtyki bananowe, dołączenie go do multimetru wymaga tylko wsunięcia ich w gniazda służące do pomiaru napięcia.
Konieczność stosowania multimetru do wykonania pomiaru może być dla niektórych użytkowników trudne do zaakceptowania, w związku z czym
Generatory światła testowego
Model YC-6320
Długość lali emitowanego
promieniowania 13101 1550nm
Typ źródła światła LED laserowy
Dokładność . . O.SdBrn
Stabilność 0,1dB/8h
Możliwe modulacje 270Hz, 1 kHz, 2kHz,
brak modulacji
Moc wyjściowa -3dBm (bez modulacji)
Zasilanie bateryjnelub sieciowe
Złącze ST
Cena netto 4900zł
ModeIYC-6418
Długość lali emitowanego
promieniowania 850nm
Typ źródła światła LED-IR
Dokładność 0,5dBm
Stabilność 0,1dB/8b
Może pracowaćz modulacją 270Hz,1kHz,
2kHz brak modulacji
Moc wyjściowa -18dBm
Zasilanie bateryjne
Złącze . . ST
Cena netto . . 1320zł
Mierniki mocy optycznej
Model YC-2000
Detektor germanowy
Długość lali 850nm,1310nm,1550nm
Zakres pomiaru poziomu mocy +3dBm
do-50dBm
Rozdzielczość 0,01
Dokładność . 0,4dBm
Zasilanie bateryjne
Złącze ST
Cena netto 960zł
ModeIYC-6218
Detektor InGaAs
Długość lali 850nm,1300nm,
1310nm,1550nm
Zakres pomiaru . +3dBmdo-55dBm
. . . (2mW 4nW)
Rozdzielczość 0,01
Dokładność . 0,3dBm
Zasilanie bateryjnelub sieciowe
(zasilacz me wchodzi w skład zestawu),
Złącze ST
Cena netto . . . . 1350zł
YCT
W4rfV WHUI ŚŚ
IX* JM
Ś^s
-----r2 ----^----
Ml ____zL____ ^----
Fot. ó.
62
Elektronika Praktyczna 11/2001
SPRZĘT
Fot. 7.
producent oferuje także mierniki zintegrowane, jak na przykład w modelu YC6210. Jego niewątpliwą zaletą jest możliwość wyskalowania wyświetlanego wyniku pomiaru mocy w jednostkach dBm lub W, a także możliwość wykonywania pomiarów względnych, do czego jest pomocny odcinek światłowodu referencyjnego wchodzący w skład zestawu. Dzięki zastosowaniu jako czujnika fotodiody
Fot. S.
InGaAs, charakterystyka czułości toru wejściowego jest bardzo płaska, co korzystnie wpływa na jakość realizowanych pomiarów.
Wszystkie mierniki produkowane przez firmę YCT są fabrycznie kalibrowane (fot. 6), dzięki czemu wiarygodność wskazań przyrządu jest gwarantowana przez producenta.
Zastosowanie w mierniku YC6210 wyświetlacza LCD (niestety bez pod-
świetlenia) spowodowało, że pobór prądu jest stosunkowo niewielki, w związku z czym bez problemu można korzystać z zasilania bateryj-nego. Dodatkowo producent przewidział możliwość zasilania urządzenia z zasilacza, który nie wchodzi jednak w skład zestawu.
Dodatki
Producent przyrządów prezentowanych w artykule zatroszczył się o użytkowników stosujących kable światłowodowe z końcówkami w standardzie innym niż ST, w jakie są wyposażane głowice optyczne. Dostępne są więc konwertery dla złącz FC (fot. 7) i SC (fot. 8), a także złącza przelotowe dla wtyków w różnych wariantach, dzięki którym można dołączać badane kable do samodzielnie zaprojektowanego toru pomiarowego. Tomasz Jakubik, AVT
Dodatkowe informacje
Urządzenia prezentowane w arlykule udostępniła redakcji firma P.P. Unitor, Tel. (56) 659-96-52, biuro@unitor.corn.pl, www.unitor.corn.pl.
Elektronika Praktyczna 11/2001
63
INTERNET DLA ELEKTRONIKÓW
OCEfy
Internetowy sklep dla elektroników
Nadążanie za niezwykle szybko zmieniającym się rynkiem podzespołów było jeszcze do niedawna bardzo trudne, zwłaszcza dla odbiorców detalicznych. Firmy dystrybucyjne nie są z natury rzeczy zainteresowane dostarczaniem pojedynczych elementów, s kolei zdobycie bes ich pomocy elementów nowoczesnych lub wysokospecjalizowa-nych nie jest zazwyczaj możliwe.
Znaczną część problemów rozwiązało pojawienie się na naszym rynku dużych sieci dystrybucyjnych oraz powstanie kilku krajowych firm dystrybuujących sprzęt i urządzenia poprzez sklepy internetowe. Do grona interne-towych sprzedawców dołączył niedaw-
Pomimo rozwiniętych sieci dystrybucyjnych, oferujących podzespoły pochodzące od największych światowych producentów,
zakup pojedynczych elementów nie zawsze jest zadaniem
łatwym. Znaczną część problemów rozwiązują firmy zajmujące
się sprzedażą katalogową, wśród których prym w naszym kraju
wiodą Elfa, TME, RS-Components czy też Schuricht.
Do grona detalistów dołączył ostatnio Eurodis Microdis,
który kilka tygodni temu uruchomił sklep w Internecie.
Prezentujemy go w artykule.
no Eurodis-Microdis, która to firma dotychczas znana była jako klasyczny dystrybutor zorientowany na obsługę odbiorców hurtowych.
Sklep w Internecie
W chwili przygotowywania tego artykułu w ofercie sklepu znajdowało się stosunkowo niewiele elementów fok. 2700), które podzielono na cztery grupy: elementy elektromechaniczne, elementy pasywne, elementy specjalne, półprzewodniki i optoelektronika. W każdej z grup znajdują się katalogi zawierające elementy pogrupowane w kategorie, dzięki czemu ich poszukiwanie jest dość łatwe (rys* 1). Możliwe jest także automatyczne wyszukiwanie interesujących nas podzespołów po wpisaniu nazwy lub jej fragmentu w pole wyszukiwania. System wyszukiwania wbudowany w ser-
-*.-*
Rys. 1.
Rys. 3.
64
Elektronika Praktyczna 11/2001
INTERNET DLA ELEKTRONIKÓW
l^ Li |fc*jf 'iCC-l Ś'J-
J
-"3<
Rys. 4.
wis wyposażono w "inteli- chwili wpłynięcia na konto
gencję", dzięki której w ba- firmy (podawane po złoże-
zie są odnajdywane elemen- niu zamówienia) zapłaty,
ty, których podano tylko Regulaminowy czas oczeki-
część nazwy. Przykładowo wania na wpłatę wynosi
listę dostępnych mikrokont- także 7 dni i po tym
rolerów z rodziny AT89C terminie zamówienie jest
można uzyskać po wpisaniu anulowane. Ze szczegółowym
w okno wyszukiwania "89C", reguł aminem i zasadami
"AT89C" itp. Alternatywną sprzedaży można zapoznać
metodą poszukiwania towa- się poprzez linki dostępne
rów jest wybór producenta, na każdym etapie przygoto-
ktorego elementami jesteśmy wywania zamówienia, zainteresowani. Umożliwia
to rozwijane menu znajdu- Podsumowanie
jące się po lewej stronie Zarówno strona graficzna
witryny, witryny microdis.pl, jak
Ogromnym atutem pre- i sposób prowadzenia klien-
zentowanego sklepu jest tów po "półkach" sklepo-
operowanie faktycznymi sta- wych stoją na wysokim po-
nami magazynowymi, które ziomie. Pewne zastrzeżenia
są zresztą uwidocznione budzi brak możliwości pła-
(rySi 2) i w przypadku bra- cenią kartami płatniczymi
ku wybranego elementu lub specjalnymi kartami do
klient jest od razu o tym płacenia przez Internet, co
informowany (rys. 3). może stanowić element
Zakupy są gromadzone zniechęcający do korzystania w standardowym "koszyku", z możliwości internetowych którego zawartość można zakupów. Mamy także na-swobodnie modyfikować. Ce- dzieję, że wraz z powiększany wszystkich produktów niem zasobów magazynu wyrażone są w złotówkach, sklepowego, klienci nie bę-ale - uwaga! - podawane są dą napotykali na komunika-wartości netto (co oczywiś- ty typu "Brak produktów cie zaznaczono w regularni- w tej kategorii" (rys. 5), co nie sprzedaży). Złożenie za- jest dość częste w tej wer-mówienia wymaga wcześ- sji premierowej, niejszego założenia konta Tomasz Jakubik, AVT
dostępowego, które jest ______________________________
chronione hasłem zdefi- ~ ' " =n^^^^t^
niowanym przez usyt- ' " " " Ś.*Ś
kownika. Założenie kon- 1 ta jest bezpłatne, wymaga tylko wypełnienia krótkiego formularza
(rys. 4).
Właściciele sklepu przyjęli zasadę, że zamówione towary są wy- --syłane w ciągu 7 dni od Rys. 5.
Elektronika Praktyczna 11/2001
SPRZĘT
Protek-32
Przenośny analizator widma
Pomiary oraz analiza sygnałów radiowych wymagały do
niedawna stosowania
skomplikowanych konstrukcyjnie
przyrządów, które zazwyczaj
charakteryzowały się dużymi
wymiarami. Prezentowany w artykule szerokopasmowy analizator widma sygnałów
w.cz. był w chwili
wprowadzenia na rynek
pierwszym przenośnym
przyrządem tego typu, co -
oprócz doskonałych parametrów
- zaowocowało jego sukcesem
rynkowym.
Przenośny analizator widma Protek-3201 jest produkowany przez doskonale znaną w naszym kraju koreańską firmę Hung-Cłiang. Jak na urządzenie przenośne, ma on dość duże wymiary (105x220x45mm) i nie najmniejszą masę (ok. 700g), co jednak łatwo usprawiedliwić zastosowaniem dużego, podświetlanego wyświetlacza LCD (matryca graficzna 192x192), wygodnej 21-przyciskowej klawiatury i dwukierunkowego nastawnika obrotowego, które razem spełniają rolę interfejsu użytkownika. W górnej części obudowy producent przewidział miejsce na dwa gniazda wejściowe BNC, z których jedno służy do dołączenia sygnału wejściowego do analizatora, drugie jest wejściem wbudowanego w przyrząd miernika częstotliwości. Sygnał na wejście analizatora widma przyrządu można podawać za pomocą kabla koncentrycznego bezpośrednio ze źródła, można także zastosować specjalną antenę wchodzącą w skład zestawu.
Wyposażenie
Standardowe
Instrukcja obsługi, antena (odbiorcza), futerał, kabel RS-232C, dyskietka z programem dla PC. Opcjonalne
przełącznik impedancji 75D/50D, tłumik 20dB/40dB, złącze F-BNC, zasilacz sieciowy, drukarka miniaturowa (RS-232), wtyk samochodowy, moduł akumulatorowy.
Tor radiowy analizatora jest szerokopasmowy i pozwala na przeszukiwanie częstotliwości w zakresie od lOOkHz aż do 2060MHz. Możliwych jest kilka sposobów prezentowania wyników pomiarów na wyświetlaczu, przy czym maksymalnie można wyświetlić (za pomocą bargrafów) poziomy sygnałów w aż 160 sąsiadujących ze sobą kanałach. Maksymalne dopuszczalne napięcie na wejściach pomiarowych wynosi 5VRMS, a w celu rozszerzenia zakresu dopuszczalnych napięć wejście ,,antenowe" wyposażono w ręcznie włączany tłumik -lOdB.
Tuner radiowy umożliwia odbiór wąsko- i szerokopasmowych sygnałów FM (N/W-FM), sygnałów z modulacją amplitudy (AM), a także sygnałów SSB z offsetem wyznaczanym przez dodatkowy generator BFO. Zdemodu-lowane sygnały można odsłuchi-wać przez wbudowany w przyrząd głośnik lub za pomocą miniaturowej słuchawki, która oczywiście wchodzi w skład zestawu. Wewnętrzny wzmacniacz m.cz. można wyłączyć za pomocą wyprowadzonego na zewnątrz potencjometru (służącego do regulacji głośności) z wyłącznikiem.
Wysoką jakość dostrojenia toru radiowego zapewnia wbudowany w analizator cyfrowy syntezator częstotliwości z pętlą PLL, który można stroić za pomocą klawiatury cyfrowej (zadając wartość częstotliwości) lub za pomocą kurso-rów góra-dół, zamiennie z nastawnikiem obrotowym. Zastosowany mechanizm dostrajania gwarantuje szybkie przeszukiwanie zadanego pasma częstotliwości, dzięki czemu gromadzenie danych o parametrach sygnału radiowego nie zabiera zbyt wiele czasu. Szczegółowe dane techniczne i parametry ilustrujące możliwości przyrządu zestawiono w tab. 1.
Sterowanie pracą przyrządu i jego konfigurację umożliwia doskonale zorganizowane, rozwijane menu oraz 4 klawisze funkcyjne, za pomocą których użytkownik ma dostęp do najczęściej stosowanych funkcji podręcznych. Praktycznie wszystkie parametry użytkowe analizatora można samodzielnie zaprogramować i - co bardzo istotne - zapisać w wewnętrznej pamięci nieulotnej pod dowolną nazwą, np. kojarzącą się z konkretnym rodzajem pomiaru.
pf Uti^C aont nr wm
66
SPRZĘT
thrkmr Ś i n-
1
L ^LLj D IjIm s 1 tm
I_H
^^
RF-3201
Rys. I,
Konstruktorzy prsyrsądu prsewidsieli możliwość współpracy prsyrsądu s otoczeniem (co osnacsa ocsywiście komputer PC). W tym celu jest stosowany interfejs RS232. Zastosowane w prsyrsądsie słącse jest nietypowe (S-stykowy mini-DIN), w swiąsku s csym producent dołą-csa do sestawu specjalny kabel połącse-niowy s żeńskim gniasdem DB9 s drugiej strony. Interfejs ten można wykorzystać także do wysyłania danych do sewne.tr-snej drukarki wyposażonej w interfejs RS2 3 2 . Dodatkowy , specjalny kabel s konwerterem portu komunikacyjnego umożliwia sterowanie drukarki s portem równoległym.
Presentowany analisator, se wsględu na swoją przenośność, jest sasilany s ogniw NiCd l6xAA), ale można go sasilafi także s sewnętrsnego sasilacsa sieciowego.
W skład standardowego wyposażenia analisatora wchodsi oprogramowanie, które umożliwia programowanie i konfi-
guracje, prsyrsądu s posiomu prostego w obsłudse interfejsu graficsnego. Oprogramowanie to dubluje funkcje dostępne s posiomu wbudowanych w prsyrsąd menu. Jego istotną - w więkssości prsy-padków - saletą jest możliwość prsenie-sienia "srsutów" ekranu prsyrsądu bes-pośrednio do dowolnych programów pracujących w środowisku Windows. Na rys. 1 pokąsano widok okna dsiałające-go programu.
Dsięki uprsejmości dystrybutora firmy Hung-Chang, analisator Frotek-3201 testowaliśmy w redakcyjnym laboratorium. Okasało się, że walory użytkowe prsyrsądu i dokładność wykonywanych pomiarów stoją na naprawdę wysokim po-siomie. Prseprowadsiliśmy bowiem sse-reg pomiarów, w których rolę prsyrsądu referencyjnego stanowił sserokopasmowy analisator 8560EC firmy Agilent, a usys-kane wyniki były praktycsnie identycs-ne. Nassym sdaniem to wystarcsająca rekomendacja. Tomasz Jakubik, AVT
Dodatkowe informacje
Prezentowany w artykule przyrząd udostępniła redakcji firma NDN, Tel. (22) 641-15-47, www.ndn.corn.pl.
Więcej informacji o prezentowanym urządzeniu można znaleźć w Internecie pod adresem: hTTp:// www.hungchang.co.kr/eng/product/tester/rl/ 3201. html.
Tab. 1. Zestawienie podstawowych parametrów analizatora Protek-3201.
Parametr Wartość
Zakres pomiaru częstotliwości 100kHz 2060MHZ
Dokładność 25x10"6
Rodzą] analizowanych sygnałów N-FM, W-FM.AM.SSB
Skok częstotliwości wielokrotność 5kHzi 6,25kHz
Poiemność pamięci kanałów 10 bloków x 160 kanałów częstotliwościowych
(razem 1600 kanałów)
Poiemność pamięci danych 10 bloków>; 160 (razem 1600)
Poiemność pamięci ustawień 10 bloków * 3 Tryby skanowania
Czułość około 0 . 6dBmV(odsTęp sygnał/szum S/N=12dB
dlaN-FM, 10dBdlaW-FM)
Szybkość przemiatania 12,5 kanału/s
lmpedanc|awe|ściowa 50n
Maksymalne napięcie wejściowe 5Vrms
Tryby wyświetl ani a Multi Bargrapb -wykres analogowy spektrum częstotliwości dla
5, 10, 20,40, 30lub 160 kanałów
Single Bargraph- odwzorowanie analogowe wraz z opisem
cytrowymiednego kanału
Dtfference Modę - wyki es analogowy i opis cytrowy różnicy
poziomów sąsiednich kanałów
CounterModę - odczyt częstotliwości wybranego kanału
Reception Modę-wybór rodzaju modulacji analizowanych
kanałów
Step Freguency - odczyt i wybór skoku częstotliwości
analizatora
Pasmo pomiarowe częstościomierza 9MHz 2060MHZ
Rozdzielczość pomiaru częstotliwości 1kHz
Dokładność pomiaru częstotliwości 50*10-6ą1 cytra
Czułość wejściowa Toru pomiaru częstotliwości
-9MHz 2060MHZ 150mVRMS,
-20MHz 1500MHZ 50mVRMS,
-2MHz 2600MHZ 500mVRMS
Zakrestemperatur pracy 0C +40C
68
Elektronika Praktyczna 11/2001
PROGRAMY
Profesjonalny system wspomagający projektowanie układów elektronicznych
Prezentujemy kolejny odcinek
artykułu o systemie OrCAD.
Jest to trzecia i ostatnia
część dotycząca modułu
CAP TURĘ, czyli edytora
schematów. Postaramy się
przybliżyć kolejne funkcje
edytora, szczególnie bezpośrednio związane
z przetworzeniem
narysowanego schematu
i przygotowaniem go do
wygenerowania listy połączeń
dla modułu LAYOUT PCB.
Podamy też kilka uwag na
temat rozszerzonego wariantu
edytora CAPTURE,
określanego przez producenta
jako CAPTURE CIS.
Edytor schematów,
Proces projektowania przy użyciu CAPTURE składa się z kilku etapów. Pierwszym jest oczywiście umieszcze-nie i połączenie komponentów wchodzących w skład schematu układu elektronicznego, a następnie nadanie im odpowiednich właściwości oras symboli jednoznacznie identyfikujących poszczególne elementy. CAPTURE udostępnia przy tym szereg narzędzi ułatwiających, czasem wręcz automatyzujących wykonanie niezbędnych
i i-j i i iii-. tvi\
Rys. 19.
czynności. Jedną z bardziej użytecznych jest funkcja PROPERTY EDITOR służąca do kompleksowej edycji właściwości poszczególnych komponentów wchodzących w skład schematu. Umożliwia ona jednoczesne wyświetlenie i edycję właściwości jednego, kilku wybranych lub wszystkich elementów znajdujących się na danej stronie schematu.
Pokazane na rys. 19 okno dialogowe PROPERTY EDITOR, za pomocą którego jest możliwa edycja właściwości , możemy uaktywnić na kilka sposobów. W najprostszym przypadku wystarczy dwukrotnie kliknąć w obszarze interesującego nas komponentu wykorzys-tując lewy klawisz myszki. Jeżeli chcemy zmienić właściwości kilku wybranych lub wszystkich elementów na danej stronie, należy uprzednio ,,podświetlić" te, które nas interesują
(lub SELECT ALL z poziomu ME-NU>EDIT, jeśli wszystkiej i skorzystać z polecenia znajdującego się w MENU>EDIT>PROPERTIES. Organizacja okna dialogowego PROPERTY EDITOR zapewnia dostęp do wszystkich właściwości zaznaczonego!-ychj elementu(-ów). W celu maksymalnego poprawienia czytelności, w opisywanym oknie zastosowano zakładki: Parts, Nets, Pins, Title blocks, Globals, Ports, Aliases. Poszczególne zakładki zawierają odpowiadające im komponenty, przy czym wyświetlane są tylko te, które zostały uprzednio zaznaczone w PAGE EDITOR. Jak widać na rys. 19, pojedyncza zakładka okna PROPERTY EDITOR jest zorganizowana w postaci arkusza, którego kolumny reprezentują poszczególne komponenty, natomiast wiersze - związane z nimi właściwości oraz inne informacje dotyczące komponentu. Wykorzystując PROPERTY EDITOR możemy ponadto nadawać elementom dowolne cechy użytkownika, takie jak dodatkowy opis komponentu wyświetlany na schemacie, który może informować np. o jego numerze magazynowym.
Elektronika Praktyczna 11/2001
69
PROGRAMY
Rys. 20.
Przejdźmy teras do dalszej ,,obrób-ki" naszego projektu, której celem jest "wygenerowanie netlisty dla modułu PCB LAYOUT. Edytor schematów udostępnia w tym momencie kilka funkcji pomocniczych, które warto wykorzystać w celu wyeliminowania ewentualnych błędów. Zacznijmy od funkcji ANNOTATE, której zadaniem jest nadanie wszystkim elementom elektronicznym wchodzącym w skład schematu unikalnego identyfikatora tPART REFERENCE) niezbędnego do poprawnego wygenerowania listy połączeń (netlisty). PART REFERENCE może być nadawany automatycznie podczas umieszczania elementu na schemacie, o ile wcześniej zaznaczyliśmy opcję AUTOMATICALLY REFERENCE PLACED PARTS w oknie PRE-FERENCES (rys. 20).
Dostęp do funkcji ANNOTATE jest możliwy z poziomu MENU>TOOLS. Funkcja jest dostępna tylko przy aktywnym oknie PROJECT MANAGER, w którym podświetlony jest zbiór z rozszerzeniem *DSN (główny plik projektu). Wybranie polecenia ANNOTATE powoduje uruchomienie powiązanego z nim okna dialogowego (rys. 21), w którym mamy możliwość dokonania pewnych modyfikacji w sposobie realizacji opisywanej funkcji.
^ ĄriJ \rlmitwrl R-hH-r
-mm
r
Rys. 21.
Opisując znaczenie funkcji ANNOTATE nie sposób pominąć bliźniaczej BACK ANNOTATE, którą wykorzystuje się do automatycznej aktualizacji (importu) na schemacie zmian dokonanych np. w module PCB LAYOUT. Import danych z modułu LAYOUT do CAPTURE odbywa się w tym momencie na podstawie zbioru *.SWP generowanego przez LAYOUT. Więcej informacji na ten temat postaramy się przekazać w kolejnych odcinkach artykułu poświęconych LAYOUT PCB.
Bardzo użyteczną funkcją dostępną w edytorze jest funkcja DESIGN RU-LES CHECK. Zadaniem tej funkcji jest sprawdzenie czy utworzony schemat nie zawiera błędów projektowych, czy elektrycznych. DESIGN RULES CHECK uruchamiany jest z poziomu ME-NU>TOOLS, po uprzednim zaznaczeniu w oknie PROJECT MANAGER dowolnej strony schematu, którą chcemy sprawdzić lub pliku *.DSN. Rezultaty działania funkcji, w przypadku stwierdzenia błędów, są widoczne bezpośrednio na schemacie w postaci tzw. DRC markers (kropek w miejscach występowania błędów) oraz wyszczególnione w oknie SESSION LOG. Ułatwienia te pozwalają na szybkie zlokalizowanie i poprawienie ewentualnych błędów. W przypadku skomplikowanych projektów, wszystkie znaczniki DRC możemy wyszukać za pomocą polecenia FIND.
Kolejnym udogodnieniem, które udostępnia CAPTURE, jest możliwość bezpośredniego stwierdzenia, z jakim typem błędu mamy do czynienia. Aby się o tym przekonać wystarczy dwukrotnie kliknąć w wybrany znacznik. Informacja z opisem błędu pojawia się wówczas w odrębnym oknie.
Funkcja DESIGN RULES CHECK raportuje dwie kategorie błędów mogących wystąpić w projekcie. Są to: ewidentne błędy, które muszą być poprawione przed wygenerowaniem netlisty oraz ostrzeżenia, odnośnie tych fragmentów schematu, które wydają się ,,podejrzane", ale mogą być akceptowalne w danym projekcie. Należy dodać, że użytkownik ma pełną swobodę w samodzielnym określaniu warunków, które powodują wyświetlanie komunikatów o błędach lub ostrzeżeniach. Parametry działania opisywanej funkcji określić można bowiem samodzielnie w obszarze okna DESIGN RULES CHECK (rys. 22). Okno składa się z dwóch zakładek, z których jedna służy do ogólnego określenia zasad generowania raportu, natomiast druga ustalenia zasad elektrycznych branych pod uwagę podczas testowania połączeń pomiędzy pinami, połączeniami z in-
nymi arkuszami schematowymi i połączeniami typu off-page conneciors. Jak widać na rys. 22, wszystkie wymienione typy wyprowadzeń wyszczególnione są w odpowiedni sposób w wierszach i kolumnach tabeli znajdującej się w oknie DESIGN RULES CHECK. Zasady określania nieprawidłowości określane są na podstawie liter (,,E"-ERROR lub "W-WARNING) podanych w komórkach znajdujących się na skrzyżowaniu danego wiersza z kolumną. Puste komórki symbolizują poprawne lub dopuszczalne połączenia, których wykrycie nie jest raportowane w trakcie działania funkcji. Modyfikacja zasad elektrycznych polega na umieszczeniu w danej komórce litery ,,E" lub ,,W". Pojedyncze kliknięcie na komórce powoduje wyświetlenie ,,W", a podwójne ,,E".
Jeżeli DESIGN RULES CHECK nie wykrywa błędów w naszym projekcie, możemy przystąpić do tworzenia netlisty, czyli pliku służącego do wymiany informacji pomiędzy programem CAPTURE, a narzędziami zewnętrznymi takimi jak moduł LAYOUT PCB, symulator PSPICE itp. Format pliku zależy od tego, w jakiej aplikacji będzie on docelowo wykorzystywany. OrCAD CAPTURE umożliwia wybór jednego spośród ponad trzydziestu formatów rozpoznawalnych przez różne aplikacje. Aby uruchomić funkcję netlisty należy skorzystać z polecenia CREATE NETLIST znajdującego się w MENU>TOOLS. Funkcja ta jest dostępna tylko przy aktywnym oknie PROJECT MANAGER, w którym podświetlony jest plik z rozszerzeniem *.DSN (główny plik projektu) lub jego dowolna strona. Po wykonaniu tej operacji następuje wyświetlenie okna CREATE NETLIST (rys. 23), w którym należy dokonać wyboru formatu netlisty. Ponieważ w kolejnych odcinkach artykułu będziemy prezentować moduł LAYOUT PCB, który jest jednym ze składników systemu OrCAD, przygotujemy netlistę w wewnętrznym formacie OrCAD-a.
Rys. 22.
70
Elektronika Praktyczna 11/2001
PROGRAMY
LTOE
** I
Rys, 23,
W celu sporządzenia netlisty dla modułu LAYOUT należy wybrać w oknie CREATE NETLIST zakładkę s napisem LAYOUT, w odpowiednim polu podać ścieżkę dostępu do pliku wynikowego (format *.MNLJ i kliknąć OK. Bardzo przydatną funkcją, którą warto uaktywnić w oknie CREATE NETLIST przed utworzeniem netlisty jest funkcja RUN ECO. Pozwala ona na automatyczną wymianę informacji pomiędzy modułem CAPTURE i LAYOUT. Jeżeli np. przy uruchomionym module LAYUOT dokonamy zmian związanych z netlistą utworzoną na podstawie danego schematu, użytkownik pracujący nad PCB zostanie o tym automatycznie poinformowany za pomocą odpowiedniego komunikatu.
Jedną z częściej wykorzystywanych, szczególnie przez użytkowników instytucjonalnych, będzie zapewne funkcja raportująca BILL OF MATERIALS [tzw, BOM}. Edytor zapewnia dwa narzędzia raportujące: BILL OF MATERIALS i CROSS REFERENCE. Polecenia BILL OF MATERIALS, znajdującego się w MENU>TOOLS, używamy do utworzenia spisu wszystkich elementów elektronicznych, które wchodzą w skład dowolnego schematu. Funkcja ta działa tylko przy aktywnym oknie PROJECT MANAGER, w którym powinien być podświetlony plik *.DSN lub dowolna strona schematu. W wyniku wykonania tej funkcji program automatycznie tworzy plik z rozszerzeniem '.BOM, który zawiera wykaz elementów wraz z podaniem liczby i wartości każdego z nich. Informacje, jakie zostaną zawarte w pliku '.BOM, możemy wybrać samodzielnie. Utworzony w ten sposób plik można wydrukować bezpośrednio z edytora CAPTURE lub dowolnego edytora tekstu wykorzystując otrzymane w ten sposób dane np. do wyceny projektowanego urządzenia, przygotowania procesu produkcji itp.
Drugim narzędziem raportującym, dostępnym w systemie, jest funkcja CROSS REFERENCE, uruchamiana
z poziomu MENU>TOOLS. Jej rola jest zbliżona do BILL OF MATERIALS s tym, że utworzony z jej pomocą zbiór posiada rozszerzenie *.XRF, a informacje w nim zawarte przydatne są bardziej do celów dokumentacyjnych czy archiwizacyjnych. CROSS REFERENCE raportuje bowiem dane wszystkich elementów elektronicznych wchodzących w skład projektu wraz z koordynatami umożliwiającymi szybkie określenie ich położenia na schemacie, symbolem PART REFERENCE, wartością oraz nazwą biblioteki, w której dany element się znajduje.
Inne funkcje, które często okazują się przydatne podczas tworzenia projektu, to EXPORT DESIGN i IMPORT DESIGN. Program CAPTURE zapewnia w tym przypadku wymianę danych w popularnych formatach EDIF i XDF w przypadku eksportu oraz PSPICE, EDIF, PDIF dla importu. Możemy też importować i eksportować wybrane (zaznaczonej fragmenty projektów. Do tego służą polecenia EXPORT SELEC-TION i IMPORT SELECTION. Wszystkie funkcje związane z wymianą danych pomiędzy CAPTURE, a innymi aplikacjami dostępne są z poziomu MENU>FILE.
Edytor obsługuje oczywiście standardowe polecenia związane z drukowaniem w Windows, obejmujące zarówno podgląd wydruku jak i możliwość ustawienia parametrów drukowania, włącznie ze skalowaniem rysunku. Polecenia odpowiedzialne za wydruk znajdują się w MENU>FILE. Przypominamy, że ustawienia dotyczące kolorystyki poszczególnych komponentów wchodzących w skład schematu ustala-
my z poziomu MENU>OPTIONS>PRE-FERENCES. Tak samo określamy również typy komponentów, które mają (lub niej znaleźć się na wydruku.
Prezentując system OrCAD należy zwrócić uwagę Czytelników na fakt, że edytor schematów CAPTURE, oferowany jest w dwóch wariantach. Oprócz wersji podstawowej CAPTURE, oferowany jest także wariant CAPTURE CIS wzbogacony o tzw, COMPONENT INFORMATION SYSTEM oraz kilka funkcji dodatkowych. Zasadniczo CAPTURE CIS posiada wszystkie właściwości zwykłego edytora i dodatkowo opcję zaawansowanego zarządzania bazą elementów elektronicznych, jakie możemy wykorzystywać w dowolnym projekcie. Za pomocą CAPTURE INFORMATION SYSTEM możemy nie tylko stworzyć lokal ną bazę danych zawierającą wszystkie informacje o poszczególnych elementach, ale także wykorzystać bazę istniejącą, o ile taką posiadamy. System zawiera szereg narzędzi konwertujących. Informacje związane z dowolnym elementem znajdującym się w bazie mogą być w dowolny sposób określane przez użytkownika. Mogą zawierać np. symbol magazynowy danego elementu, jego opis, typ obudowy (dla modułu PCBJ, parametry techniczne takie jak szybkość, tolerancja, producent, cena itd.
Program CAPTURE w wersji CIS posiada ponadto tzw. INTERNET COMPONENT ASSISTANT (ICAJ pozwalający na dostęp do nowych komponentów bezpośrednio przez Internet. Załadowanie informacji o takim komponencie umożliwia dodanie go w formie tymczasowej do bazy danych użytkow-
.JIT1UH
J___, MBIIC
Ś IF- tOP'l'Hl.llO'L1*lftD
t M___ _
r HŁ """
=i :; L *r * ? -i i LJ
=ą
-JtiJU
F F P F
\A
r
IHALf: ,L#.l*l
^.-JJ'1 >.i,-'
EET1 W
IF I li h-MHWIMir , ^
Rys. 24.
72
Elektronika Praktyczna 11/2001
PROGRAMY
'- . f
"" MII'
LJJjlJJJ
JftlltfWL.
ii towfi w#i
Rys. 25.
nika i natychmiastowe wykorzystanie w dowolnym projekcie. Dane o elemencie tymczasowym uzupełnione
0 wymagane dla systemu informacje takie jak np. symbol systemowy, mogą zostać zachowane w bazie danych
1 wykorzystywane w przyszłości. Rozbudowa bazy elementów może odbywać się oczywiście nie tylko przez In-terneth Element, którego jeszcze nie posiadamy, a jest wymagany w danym projekcie, możemy utworzyć w tradycyjny sposób, a następnie dodać do naszej bazy danych. Wszystkie funkcje modułu CIS zintegrowane są w MENU edytora. Dostęp do bazy odbywa się z poziomu MENU>PLACE>DATABASE FART (ale nie tylko). Uruchomione w ten sposób okno CIS EXPLORER zorganizowane jest w postaci dwóch zakładek, z których jedna (LOCAL PART DATABASE} służy do zarządzania lokalną bazą danych, natomiast druga (INTERNET COMPONENT AS-SISTANT ICAJ zapewnia dostęp do zasobów zawartych w Internecie. Zakładka LOCAL PART DATABASE, jak widać na rys. 24, składa się z pięciu okien, z których każde zawiera odrębny typ informacji związanych z bazą danych i aktualnie zaznaczonym w niej elementem. Okno EXPLORERA, widoczne w lewej górnej części okna macierzystego, pozwala na eksplorację zasobów bazy danych, która mośe być zorganizowana w różny, zależny od potrzeb użytkownika sposób.
Zawartość katalogu aktualnie otwartego w oknie EXPLORERA prezentowana jest w oknie DATABASE PART. Znajduje się ono w dolnej części okna macierzystego. Jak widać na rys.
iwva
25, DATABASE PART zorganizowane jest w postaci tabeli, w której każdy wiersz odpowiada kolejnemu elementowi znajdującemu się w bazie, natomiast każda kolumna zawiera określony typ informacji związany z danym elementem. System zapewnia właściwie dowolne określenie znaczenia poszczególnych kolumn, czyli typu informacji związanych z elementami w bazie. Za pomocą DATABASE PART wybieramy, który komponent chcemy umieścić na schemacie. W tym celu wystarczy dwukrotnie kliknąć w ten wiersz tabeli, w którym znajduje się żądany element. Pozostałe okna CIS EXPLORER to FOOTP-RINT WINDOW, PART WINDOW oraz VISIBILITY WINDOW. Zawartość okien FOOTPRINT i PART ma charakter informacyjny. Prezentują one od-
Rys. 26.
powiednio typ obudowy dla LAYOUT PCB oraz graficzny symbol dla CAP-TURE jaki powiązany jest z elementem aktualnie podświetlonym w DATABASE PART. Uzupełnieniem całości jest okno VISIBILITY. Z jego pomocą możemy w prosty sposób wybrać, które z informacji znajdujących się w bazie będą widoczne po dodaniu danego elementu na schemat.
Główną zaletą wersji CIS jest zgromadzenie wszystkich danych o elementach w jednym miejscu. Wykorzystując bazę danych w procesie projektowania łatwiej odszukać i wybrać potrzebne komponenty. Wszystkie informacje na temat parametrów technicznych, symboli dla PCB i CAPTURE, jakie związane są z danym elementem, ceny, a nawet dostępność w zasobach magazynowych podawana jest po jednym kliknięciu myszką.
Inną funkcją edytora, występującą w wariancie CAPTURE CIS, jest funkcja PART MANAGER. Za jej pomocą możemy szybko wyświetlić wykaz wszystkich elementów elektronicznych wykorzystywanych w projektowanym układzie elektronicznym. Funkcja uruchamiana jest z poziomu ME-NU>TOOLS>PART MANAGER>OPEN. Elementy wchodzące w skład schematu prezentowane są w tym wypadku w oknie PART MANAGER rys. 25. W tym oknie podane są jednocześnie informacje na temat: strony, na której umieszczony jest dany element, jego symbolu, wartości, numeru, statusu w odniesieniu do bazy danych, biblioteki źródłowej, w której się on znajduje itd.
Edytor w wariancie CAPTURE CIS posiada również bardziej rozwinięte funkcje raportujące. BILL OF MATERIALS możemy tu eksportować bezpośrednio do Excela. Raport może zawierać zdecydowanie więcej informacji na temat użytych elementów, a które informacje mają być w nim zawarte możemy ustalić w prostszy niż w zwykłym CAPTURE sposób. Funkcja uruchamiana jest za pomocą polecenia STANDARD znajdującego się w ME-NU>REPORTS>CIS BILL OF MATERIALS. Wykonanie tego polecenia powoduje uaktywnienie okna STANDARD BILL OF MATERIALS rys. 26, w którym określamy typ raportowanych danych. RK
Dodatkowe informacje
Oprogramowanie do testów udostępniła redakcji lirrnaRK-System, Tel. (22) 724-30-39.
Ewaluacyjna wersja OrCAD-a 9.1 znajduje się na ptycieCD-EP9/2001B.
Elektronika Praktyczna 11/2001
73
PODZESPOŁY
Na polskim rynku
pojawił się kolejny
producent zintegrowanych
przetwornic DC/DC, które
są coraz częściej stosowane
w wielu współczesnych
urządzeniach
elektronicznych. W artykule prezentujemy miniaturowe
przetwornice z oferty
szwajcarskiej firmy Traco
Power, jednego z większych
producentów przetwornic na
świecie.
Konstruktorzy urządzeń elektronicznych często muszą rozwiązywać problemy galwanicznego rozdzielania stałych napięć, niezbędnych np. do zasilania linii transmisyjnych, zdalnych czujników lub obwodów elektronicznych o różnych potencjałach napięciowych. W związku z tym stają przed wyborem: czy zastosować produkt profesjonalny, który jest umieszczony jako moduł na płytce obwodu drukowanego, czy też wykonać przetwornicę samodzielnie.
Coraz częściej jest preferowany zakup tego podzespołu w postaci gotowego modułu, co zazwyczaj jest związane z koniecznością dotrzymywania norm bezpieczeństwa, norm EMC oraz wymagań związanych z odpornością bariery izolacyjnej na przepięcia i działanie temperatury.
Jednym z producentów, który oferuje kompletny zestaw wysokiej jakości przetwornic DC/DC o mocy do 40W, wyposażonych w szereg certyfikatów, jest szwajcarska firma TRACO.
Asortyment produkcji można z grubsza podzielić na trzy główne grupy:
- przetwornice o małej mocy wyjściowej (1...2W) w obudowach SIP lub SMD (SOIC 14/16),
- przetwornice przemysłowe o mocy 3 do 6W dostarczane w metalowych obudowach,
- przetwornice o mocy 10, 12, 15, 20, 30 i 40W.
Przyjrzyjmy się bliżej pierwszej grupie przetwornicom DC/DC o mocy 1...2W.
Rodzina TMA
Tworzą ją najbardziej popularne przetwornice w obudowach SIP (fot. 1), o mocy wyjściowej 1W. Charakteryzują się szerokim zakresem napięć wejściowych: 5/12/15 lub 24VDC z tolerancją ą10%. Napięcie wyjściowe można wybierać pośród wartości:
- napięcie unipolarne: 5/12/l5VDC,
- napięcie bipolarne: ą5 /ą12 / ą15VDC.
Zakres temperatury roboczej jest od -40C do +85C. Przetwornice nie posiadają sprzężenia zwrotnego (nie stabilizują napięcia wyjściowego),
jednak zmiana napięcia wyjściowego przy zmianie obciążenia w granicach 20... 100% nie przekracza 10% napięcia nominalnego. Dopuszczalna różnica potencjałów pomiędzy obwodem wejściowym i wyjściowym wynosi 1000VDC. Przetwornice TMA nie są wyposażone w ochronę przeciwzwarciową na wyjściu, w związku z czym można je poddawać tylko krótkotrwałym przeciążeniom, trwającym nie dłużej niż ls.
Rodzina TMH
Wyprowadzenia i wymiary obudów przetwornic z tej rodziny są identyczne jak dla przetwornic z rodziny TMA (fot. 2). Moc nominalna przetwornic z rodziny TMH wynosi 2W. Wartości napięć wejściowych i wyjściowych są podobne jak dla TMA, za wyjątkiem napięcia wejściowego o wartości 15V, które nie jest dostępne w przetwornicach rodziny TMH. Ze względu na większą moc wyjściową, przetwornice TMH mogą pracować w nieco
76
Elektronika Praktyczna 11/2001
PODZESPOŁY
TRAI
węższym przedziale temperatur, który wynosi -40^ do +75C.
Rodzina TME
Te przetwornice są dostarczane w ultrazwar-tych obudowach, krótszych o około 45% od obudów przetwornic TMA/TMH (fot. 3). Parametry elektryczne oraz zakres temperatury roboczej są identyczne jak dla przetwornic z rodziny TMA. Do dyspozycji są modele z unipolarnym napięciem wyjściowym o wartościach: 5/9/12 lub 15VDC oraz z napięciem bipolarnym ą12/ą15VDC.
Istotną cechą przetwornic DC/DC z rodzin TMA, TMH i TME jest duża niezawodność określana współczynnikiem MTBF>2 000000 godzin przy pracy w temperaturze otoczenia wynoszącej 25C (MIL-HDBK-217E).
Rodzina TMV
Do tej rodziny należą przetwornice o mocy nominalnej 1W, ze wzmocnioną izolacją galwaniczną. W rodzinie TMV są dostępne przetwornice o wejściowym napięciu nominalnym 5/12/24VDC i napięciu wyjściowym unipolarnym lub bipolarnym.
Przetwornice TMV są dostarczane w dwóch wariantach:
- standardowym, z barierą izolacyjną odporną na przebicia do 3000VDC,
- ze wzmocnioną izolacją (szereg EN) umożliwiającą pracę przy różnicy potencjałów pomiędzy wejściem i wyjściem do 3000Vrms.
Izolacja szeregu EN jest stosowana przede wszystkim w elektronice medycznej, w urządzeniach pomiarowych w energetyce oraz w elektronice dla środków transportowych. Zakres temperatury roboczej wynosi od -40C do +35C.
Rodzina TSM
Przetwornice tej rodziny o mocy 1W są oferowane w obudowach SOIC (fot. 4), z wartościami nominalnego napięcia wejściowego wynoszącymi: 5VDC lub 12VDC. Napięcia wyjściowe mogą mieć wartości:
- napięcie unipolarne: 5/9/12/l5VDC,
- napięcie bipolarne: ą5/ą12 / ą15VDC.
Napięcie przebicia izolacji wynosi 1000VDC, a temperatura robocza mieści się w przedziale od -40C do +S5C.
Przetwornice są odporne na krótkotrwałe (do ls) zwarcia. Budowa mechaniczna przetwornic umożliwia ich montaż automatyczny z lutowaniem na fali w piecu leflow, przy maksymalnej temperaturze lutowia do 2S0C. AMT
Dodatkowe informacje
Artykuł powstał w oparciu o materiały firmy Trać o Power udostępnione przez dystrybutora -firrnę Arntek s. s r.o., tel.: (22) 874-02-34, fax (22) 863-87-43, e-rnail: amtek@amtek.pl.
Noty katalogowe przetwornic opisanych w artykule publikujemy na CD-EP11/2001B, są one Także dostępne w Internecie pod adresem: hTTp:// mm. Tr ac op owe r. c o rn/pr odu et s/ i n dex ht m.
Elektronika Praktyczna 11/2001
77
NOWE PODZESPOŁY
Scalony generator PLL
Układ ADF4001 firmy Analog Devices jest scalonym generatorem przeznaczonym do pracy w pętlach PLL. Częstotliwość pracy układu, w zależnoSci od napięcia zasilania mogącego wynosić 2,7...5V, mieSci się w przedziale 5...200MHz, a pobór prądu nie przekracza 5,5mA. Podział częstotliwości odniesienia okreSlają dane wpisywane do 14-bitowego rejestru R, a podział częstotliwości zewnętrznego oscylatora VCO okreSlają dane wpisywane do 13-bitowego rejestru N. Dane te ustalają również parametry pracy układu. Możliwe jest między innymi ustawienie wy-dajnoSci prądowej pompy ładunkowej, której wyjScie CP steruje oscylatorem VCO, polaryzacji detektora fazy, wybór sygnału dołączanego do wyjScia informacyjnego MUXOUT
ANALOG DEVICES
Jest
CD
(detekcja dostrojenia, wyjScie częstotliwości odniesienia lub częstotliwości zewnętrznego VCO) można także ustawić układ w stan obniżonego poboru mocy kiedy prąd zasilający nie przekracza l[iA.
Układ dostępny jest w miniaturowych obudowach przystosowanych do montażu powierzchniowego TSSOP-16 i LFCSP-20. h ttp://www.an alog.com/pdf/ADF4 OOl_O.pdf Przedstawicielami Analog Devices w Polsce są firmy: Alfine (tel. (61) 820-58-11) i Addis (tel. (32) 330-46-90).
Vp CMM>
ADF4001
14
RCOUNTER UltH
H-BfT RJNCT1GH
INPUT REGISTER 22
ŚDnir
NCOUNTER
Rys. 1.
PHUE FMOUENCY DtlkUlUR
f t t t t t
CPU CPB CPI1 CPIt CPU CPH
TTT
ib ii! m
Szeregowa MEGApamięć
Firma ATMEL rozpoczęła produkcję pamięci EEPROM z dwuprzewodowym interfejsem I2C o pojemnoSci IMb, czyli 131072B. Podobnie jak wczeSniejsze, pamięć AT24C1024 pracuje przy napięciu zasilania od 2,7V do 5,5V. Czas zapisu sektora danych wynosi 5ms, a trwałoSć matrycy pamięciowej jest nie mniejsza niż 100 tysięcy cykli zapisu. Możliwy jest zapis do pamięci zarówno pojedynczych bajtów jak i całej strony danych, czyli maksymalnie _________
256 bajtów w jednym cyklu. Voc___
Przy tak dużej pojemnoSci, gnd do adresowania matrycy pamięciowej niezbędnych jest 17 SDA bitów. Młodszych 16 jest wysyłanych w kolejnych dwóch bajtach tuż za bajtem adresowym, natomiast bit najstarszy PO zajmuje miejsce w bajcie adresowym. Także bajt Al A) przesyłany jest w bajcie adresowym co pozwala dołączyć do wspólnej magistrali dwa układy AT24C1024. Bajt adresowy ma następującą postać: 1 0 1 0 01 Al PO R/W.
Układy dostępne są między innymi w obudowach PDIP i SOIC.
http://www.atmel.com/at-mel/acrobat/doc!4 71 .pdf
Jest CD
Przedstawicielami Atmela w Polsce są firmy: Codico (tel. (51) 642-88-00), Gamma (tel. (22) 663-83-76) i JM Elektronik (tel. (32) 339-69-00) i MSC Polska (tel. (32) 330-54-50).
H,V, PUMP/TIMING
DEVICE
ADDRESS
COMPAHATOR
?ATA RECOYERY
SERIAL MUX
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 11/2001
79
NOWE PODZESPOŁY
Sterownik przetwornicy niskonapięciowej
IOR
Jest
Śco
TSSOP8 oraz SOIC8, w obydwu przypadkach przystosowane do pracy w temperaturze otoczenia O...+7OC.
hiip ;//www . irf. c om /pro duc i-info fd ai ash e -eisfdaiafiru3037.pdf
Przedstawicielami IRF w Polsce są firmy; Dacpol (iel {22} 757-07-13}, Fuiure (iel {22} 813-92-02}, SE Spezial Electronic (iel {95} 753-05-72} i Spoerle {iel. {71} 848-52-27}.
Rozwój aplikacji niskonapięciowych powoduje, że coraz więcej producentów włącza do produkcji uldady różnego rodzaju stabilizatorów niskonapięciowych. Do tego grona dołączyła także firma IRF, w której ofercie znalazły się układy IRU3037/30337A. Są to scalone sterowniki przetwornic impulsowych, pozwalające przetworzyć napięcie wejściowe o wartości 4...25V na napięcie 3,3/ 2,5 lub 1,8V. W układach zintegrowano wszystkie elementy niezbędne do poprawnej pracy sterownika (w tym zabezpieczenia]. Na zewnątrz niezbędne są tylko polowe tranzystory mocy.
Układy w wersji standardowej IRU3037 pracują z częstotliwością 200kHz, natomiast w wersji z sufiksem ,,A" z częstotliwością 4OQkHz, Układy są oferowane w obudowach
Scalony interfejs RS485 z izolacją galwaniczną -wn
Jest
Układ LTC1535 firmy Linear Technology jest kompletnym interfejsem TTL<->RS485/ RS4 22 zapewniającym galwaniczną separację nadajnika, np. portu komputera lub mik-
Rys. 4.
roprocesora, od linii transmisyjnej. Obwody współpracujące z nadajnikiem i linią zostały galwanicznie oddzielone, a wymiana danych odbywa się poprzez znajdujące się wewnątrz układu scalonego transoptory. Układ zabezpiecza przed przebiciem impulsami o amplitudzie 2,5kV, natomiast jego wejścia są odporne na ładunki elektrostatyczne wytwarzające potencjały do 8kV.
LTC15 35 przystosowany jest do pracy z pojedynczą linią różnicową nadawczo-odbiorczą bądź rozdzielonymi liniami transmisji i odbioru danych. Maksymalna szybkość transmisji może wynosić 250kbd, a duża impe-dancja wejściowa umożliwia dołączenie do magistrali RS485 aż 128 odbiorników zamiast standardowych 31. Zasilanie dla izolowanych układów współpracujących z linią przesyłową dostarczane jest za pośrednictwem zewnętrznego miniaturowego
unwL
TECHNOLOGY
transformatora i prostownika. Uzwojenie pierwotne transformatora połączone z wyprowadzeniami STl i ST2 pobiera energię z wewnętrznego generatora o częstotliwości ok. 4 20kHz.
Sterowanie układem odbywa się podobnie jak analogicznych interfejsów standardu RS485. Dodatkowo, stan wyprowadzenia RE może informować o zbyt niskim napięciu zasilania, przekroczeniu dozwolonej temperatury pracy układu lub zbyt długim czasie oczekiwania na transmisję.
Układ zasilany jest napięciem +5V, pobiera prąd do lOOmA. Jest dostarczany w obudowie typu SW28 z rozdzielonymi sekcjami portu i linii. Dopuszczalny zakres temperatur pracy mieści się w przedziale 0...+70/-4O...+85C, w zależności od wersji.
http; ffwww .lin ear. com fp df/15 35f. p df
Przedstawicielami Linear Technology w Polsce są firmy; Eurodis {tel. {71} 301-04-00}, Macropol {iel. {22} 322-43-37} oraz Memec-Insighi {iel. {32} 233-03-80}.
80
Elektronika Praktyczna 11/2001
NOWE PODZESPOŁY
Wzmacniacze operacyjne Microchipa
Jest
Microchip intensywnie rozwija linię układów analogowych, wSród których poczesne miejsce zajmują wzmacniacze. Jednym z najnowszych opracowań tej firmy są niskonapięciowe, ultra-miniaturowe (obudowa SOT23-5 - MCP606) wzmacniacze z serii MCP606...609, charakteryzujące się niożhwoScią pracy przy napięciu już od 2,7V (do 5,5V) i poborze prądu nie przekraczającym 25iuA. Zakres napięcia wyjSciowego
jest prawie równy napięciu zasilania, a dzięki odpowiedniemu skompensowaniu, wzmacniacze mogą pracować ze wzmocnieniem
równym 1V/V. Zakres temperatur pracy mieSci się w przedziale -4O...+85C.
ROCHIP
The Embedded Control Solutions Company<
Typ układu Liczba wzmacniaczy w obudowie GBWP Pobór prądu (typowo) Napięcie zasilania ^^^^ Zakres temperatury pracy
MCP601 1 2,8MHz 230uA 2,7...5,5V -4O...+85C
MCP602 2 2,8MHz 230uA 2,7...5,5V -4O...+85C
MCP603 1 2,8MHz 230uA 2,7...5,5V -4O...+85C
MCP604 4 2,8MHz 230uA 2,5...5,5V -4O...+85C
MCP606 1 155kHz 18,7nA 2,5...5,5V -4O...+85C
MCP607 2 155kHz 18,7uA 2,5...5,5V -4O...+85C
MCP608 1 155kHz 18,7^A 2,5...5,5V -4O...+85C
MCP609 4 155kHz 18,7^A 2,5...5,5V -4O...+85C
MCP616 1 190kHz 19uA 2,3.-5,5V -4O...+85C
MCP617 2 190kHz 19uA 2,3.-5,5V -4O...+85C
MCP618 1 190kHz 19uA 2,3.-5,5V -4O...+85C
MCP619 4 190kHz 19uA 2,3.-5,5V -4O...+85C
MCP6041 1 14kHz 0,6^A 1,4...5,5V -4O...+85C
MCP6042 2 14kHz 0,6^A 1,4...5,5V -4O...+85C
MCP6043 1 14kHz 0,6^A 1,4...5,5V -4O...+85C
MCP6044 4 14kHz 0,6uA 1,4...5,5V -4O...+85C
TC1029 2 90kHz 12uA 1,8...5,5V -4O...+85C
TC1030 4 90kHz 20uA 1,8...5,5V -4O...+85C
TC1034 1 90kHz 6uA 1,8...5,5V -4O...+85C
TC1035 1 90kHz 6uA 1,8...5,5V -4O...+85C
W tab. 1 podano zestawienie najważniejszych parametrów wszystkich wzmacniaczy operacyjnych obecnie produkowanych przez firmę Microchip.
http://www.microchip.com/download/lit/ pline/analog/linear/opamps/11177c.pdf
Przedstawicielami Microchipa w Polsce są firmy: Future (tel. (22) 618-92-02), Gamma (tel. (22) 663-83-76) i Memec-Uniąue (tel. (32) 238-05-60).
Rejestrator zdarzeń z RTC
Układ DS1678 stanowi połączenie zegara czasu rzeczywistego (RTC) z rejestratorem czasu zdarzeń, których maksymalna liczba wynosi 1025. CzęSć zegarowa układu realizuje standardowe funkcje, czyli pomiar czasu z rozdzielczością sekund, jest wyposażona w kalendarz wskazujący bieżącą datę, dzień tygodnia, rok i wiek. Wewnętrzny os-
aurI
Rys. 5.
OSOLLATOR
AMJDMDER
CONTROL ADDRESS RAM
LOGIC hŁUlUlhK
Z-WRESaWSŁ LWA LOG RAM PORT
INTHWtE II
POWBł CONTROL
cylator współpracuje z kwarcem 32,768kHz, a w przypadku zaniku zasilania układ automatycznie przełącza się na zasilanie z zewnętrznej baterii. CzęSć rejestracyjna związana jest z wyprowadzeniem INT, na którym zmiana stanu logicznego rejestrowana jest jako zdarzenie, a informacja o momencie jego zaistnienia zapisywana jest do wewnętrznej pamięci RAM układu. Zależnie od sposobu zaprogramowania wewnętrznego rejestru sterującego, zdarzeniem może być wystąpienie zbocza narastającego impulsu, opadającego lub narastającego i opadającego.
Po wyzerowaniu układu i po zaistnieniu pierwszego zdarzenia zapisywana jest pełna informacja o czasie i dacie jego wystąpienia. Dla kolejnych zdarzeń zapisywana jest jedynie różnica czasu pomiędzy wystąpieniem poprzedniego i następnego zdarzenia. Taki sposób rejestracji minimalizuje pojemnoSć
CrATALOG NVSRAM
Jest *CD
DALLAS
SEMICONDUCTOR
pamięci potrzebnej do zapisu. Dodatkowo, użytkownik może zdecydować czy zapamiętywane różnice czasu pomiędzy zdarzeniami mają mieć rozdzielczość sekundową, minutową czy godzinową. Układ DS1678 oferuje użytkownikowi także 32B nieulotnej pamięci RAM.
Do komunikacji z układem, programowania jego wewnętrznych rejestrów i odczytu logu zdarzeń służy interfejs I2C. Interfejs działa jedynie w czasie normalnego zasilania układu napięciem +5V.
Układ występuje w dwóch odmianach obudów: DIP8 i SOIC8, przystosowanych do pracy w temperaturach otoczenia -4O...+85SC.
http://pdfserv.maxim-ic.com/arpdf/ DS1678.pdf
Przedstawicielami Dallasa w Polsce są firmy: Soyter (tel. (22) 685-30-04) oraz WG-Electronics (tel. (22) 621-77-04).
Elektronika Praktyczna 11/2001
81
NOWE PODZESPOŁY
Konwerter USB<->RS232
Firma ATMEL wykorzystując rdzeń procesora AVR AT90S8515 opracowała szybki mostek do transmisji asynchronicznej pomiędzy portem USB, a interfejsem szeregowym typu UART lub IrDA (AT76C711). Programowo ustawiana szybkoSć transmisji danych może dochodzić do 921kbd, przy sygnale zegarowym taktującym układ z częstot-liwoScią 24MHz. AT76C711 łączy cechy mostka pośredniczącego pomiędzy interfejsami, jak i szybkiego procesora AVR. Jest wyposażony m.in. w 3 uniwersalne porty: dwa 8-bitowe i jeden 4-bitowy, dwa zegary/liczniki 8 i 16-bitowe, programowany watchdog i wewnętrzny, programowany generator częstotliwości.
Jako pamięć programu wykorzystywana jest wewnętrzna pamięć statyczna SRAM o pojemnoSci 8192 słów o sze-rokoSci 16-bitów. Do zapisu programu susp do pamięci programu jest wykorzystywany program ładujący zapisany w wewnętrznej pamięci typu ROM układu AT76C711. Dzięki temu program pracy mostka może być na bieżąco zmieniany w zależnoSci od potrzeb. Dodatkowo, dla osiągnięcia dużej przepustowości, proces transferu danych wspierają dwie wewnętrzne pamięci RAM o pojemnoS-ci 2kB i wbudowany do układu kontroler DMA.
Układ jest dostępny w obudowie TQFP64. Zalecana wartoSć napięcia za-
silania wynosi 3,3V, a dopuszczalny zakres temperatur pracy -55...+125C.
http://www.atmel.com/atmel/acrobat/ docl643.pdf
Przedstawicielami Atmela w Polsce są firmy: Codico (tel. (51) 642-88-00), Gamma (tel. (22) 663-83-76) i JM Elektronik (tel. (32) 339-69-00) i MSC Polska (tel. (32) 330-54-50).
JCTAL1 XTAL2 LFT
PROGRAM MEMORY CONTROLLER
Debug ROM 16K x 16-blt SRAM
Program Bus
Address
Decoder
Rys. 6.
RAM Address Bus i Bl-dl radlona I Data Biu
PAO/SIN1/lrRx
PA1/SOUT1/lrTx
PAS
PA3
PA4
PAS
PA6
PA7
PBO/TO
PB1/T1
PB2/INT0
PB3/INT1
PB4/SS
PBB/MOSI
PBB/MISO
PB7/SCK
Ś PCO-3
PDO/SINO
PD1/SOUTO
PD2/RTS0
Ś PD3/CTS0 PD4/DSH0 PD5/DTR0 PD6
PD7
UXTALO Ś UXTALI
Scalona przetwornica do podświetlaczy
Jest
Układ MIC4826 służy do wytwarzania napięcia zmiennego o amplitudzie 160Vpp, niezbędnego do zasilania lamp i podSwietlaczy
elektroluminescencyjnych. Zaletą układu jest to, że wymaga zastosowania tylko niewielkiej liczby dodatkowych komponentów
Rys. 7.
i może pracować z napięciem zasilania o wartoSci od 1,8V do 5,5V. Układ może współpracować z różnego rodzaju lampami. W zależnoSci od typu lampy, jasnoSć Świecenia można regulować dobierając zewnętrzną indukcyjnoSć lub zmieniając wartoSć oporników dołączanych do wyprowadzeń RWS i REL, co wpływa na częstotliwość pracy wewnętrznego generatora układu.
Układ scalony produkowany jest w miniaturowej, 8-końcówkowej obudowie MSOP, przystosowanej do pracy w temperaturze otoczenia -4O...+85C.
http://www.micrel.com/_PDF/m ic4826.pdf Przedstawicielem Micrela w Polsce jest firma Future (tel. (22) 618-92-02).
82
Elektronika Praktyczna 11/2001
SPRZĘT
Pomiar "jakości" energii elektrycznej
Miernik-rej estrator
"Jakość" energii elektrycznej
nabiera coraz większego
znaczenia nie tylko dla
użytkowników korzystających
z coraz bardziej
zaawansowanych urządzeń
elektronicznych, ale także dla
jej dostawców. Z drugiej
strony, coraz bardziej
nowoczesne - czytaj
"impulsowe" - metody
konwersji napięć, sterowania
napędów elektrycznych, transformatorów energetycznych,
a także coraz więcej
bezprzewodowych urządzeń
emitujących różnego rodzaju
zakłócenia elektromagnetyczne
powodują, że problemy
z utrzymaniem wysokiej jakości
energii są coraz większe.
Zakłócenia występujące w sieci elektroenergetycznej mają saswycsaj bardso słośony charakter, wynikający s faktu dołączenia do niej wielu ursądseń o różnych, saswycsaj nieliniowych, charakterystykach wejściowych, Niebagatelny wpływ na jakość dostarcsanej energii mają takśe sakłócenia elektro-magnetycsne powodowane prses nadajniki radiowe, których w nassym otocse-niu jest coras więcej.
Zjawiska te, se wsględu na rosnącą dokucsliwość, są coras pilniej śledso-ne, takśe prses rniędsynarodowe komitety standarysacyjne fw tym IEEE, który opracował m.in. normę IEEE-519 do-tycsącą sawartości harmonicsnych w prsebiegu sinusoidalnym napięcia sieci). W wyniku prowadsonych prac powstały pierwsse normy określające główne parametry, mające wpływ na ostatecsną "jakość" energii dostarcsanej
do odbiorców. Zdefiniowanie krytycs-nych dla jakości energii parametrów umożliwiło producentom sprsętu pomiarowego wdrożenie do produkcji mierników, sa pomocą których mośna je pomiersyć i - w konsekwencji - ustalić jakość energii.
Z oferty firmy Fluke -multimetr 43B
Jednym s najbardsiej uniwersalnych prsyrsądów umożliwiających pomiar parametrów, na basie których mośna określić jakość energii, jest miernik Fluke 43B. Łącsy on cechy standardowego multimetra uniwersalnego, rejestratora prsebiegów fdwóch dowolnie wybranych parametrów), dwukanałowe-go oscyloskopu o csęstotliwości próbkowania 25MHs i paśmie analogowym do 20MHs, a takśe miernika sawartości harmonicsnych fs mośliwością oblicse-
Elektronika Praktyczna 11/2001
SPRZĘT
RESISTfiNCE
Rys. 1.
nia i wyświetlenia do 51 harmonicznej), prądu rozruchowego oraz detektora przepięć występujących w sygnale wejściowym.
Pomimo zintegrowania w przyrządzie wielu funkcji, jego obsługa i konfiguracja nie są trudne, a to dzięki doskonale zaprojektowanemu interfejsowi użytkownika, który jest oparty na systemie okienek wyświetlanych w trybie grancznym. Poruszanie się po menu umożliwia 14-przyciskowa klawiatura. Na zastosowanie tego (dość zaawansowanego) sposobu sterowania pracą przyrządu pozwala wbudowany wyświetlacz graficzny LCD o matrycy składającej z 240x240 punktów. Jest on podświetlany za pomocą wysokonapięciowej lampy CCFL, co znakomicie ułatwia stosowanie przyrządu w warunkach laboratoryjnych, a także w terenie. Prowadzenie pomiarów poza laboratorium ułatwiają wbudowane w przyrząd akumulatory NiCd, które po naładowaniu wystarczają na 4 godziny pracy.
Konstruktorzy przyrządu do maksimum wykorzystali możliwości interfejsu graficznego, dzięki czemu z przyrządu można korzystać praktycznie bez konieczności sięgania po instrukcję obsługi. Na rys. 1 pokazano dwa przykładowe widoki ekranów, na których wyświetlono ilustracje sposobu dołączania sond pomiarowych i testowanych elementów do przyrządu. Z kolei na rys. 2 pokazano widoki dwóch kolejnych ekranów, na których widoczne są przykładowe prze-
W skład zestawu wyposażenia przyrządu Fluke 43B wchodzą:
Ś miernik w gumowej osłonie (holsterze),
Ś zasilaczsieciowy,
Ś bateria BP120,
Ś bezstykowa sonda prądowa (cęgi pomiarowe),
Ś dwa kable pomiarowe,
Ś kabel RS232 z interfejsem optycznym,
Ś adapter wtyki bananowe<->BNC,
Ś dodatkowe złącza pomiarowe,
Ś instrukcja,
Ś oprogramowanie,
Cena: 9890,00 zł
biegi zarejestrowane podczas pracy miernika w trybie analizy harmonicznych (lewa część rys. 2) oraz w trybie oscyloskopowym, (prawa część rys. 2).
Przyrząd wyposażono w trzy gniazda wejściowe, do których są dołączane dwie sondy galwaniczne oraz specjalne cęgi do bezstykowego pomiaru prądu (o natężeniu do 50OA). Zastosowanie takiej konfiguracji wejść upraszcza wykonanie pomiarów mocy dostarczanej do odbiorników dołączonych do sieci energetycznej, ponieważ nie ma konieczności włączania przyrządu szeregowo z obciążeniem. Pomimo tak niewielkiej liczby wejść przyrząd Fluke 4 3B można wykorzystać do realizacji pomiarów w obwodach trójfazowych (w układzie gwiazdy i trójkąta) - oblicza on bowiem inne wyniki w oparciu o wyniki pomiaru jednej fazy. Ten rodzaj pomiaru można stosować tylko w przypadku zrównoważonego fazowo obciążenia, o czym przyrząd oczywiście informuje użytkownika.
Jak wcześniej wspomniano, przyrząd Fluke 43B może pracować jako rejestrator dwóch wybranych przez użytkownika parametrów (także w trybie multi-metru). Maksymalny czas trwania rejestracji wynosi do 16 dni. Aby umożliwić dokumentowanie wyników rejestracji przewidziano możliwość zapisania do nieulotnej pamięci przyrządu do 10
Tab. 1. Podstawowe Parametry miernika Fluke 43B.
/ pomiar napięcia (TrueRMS): 5,000V, 50,00V,
500,0V, 1250V / pomiar prądu (TrueRMS): 50,00A, 500,0A,
5,000kA,50,00kA,1250kA, / pomiar częstotliwości: zakresy:
10,0Hz...15,0kHz / pomiar mocy: 1- i 3-fazowy, zakresy: 250W,
2,50kW, 25,0kW, 250kW, 2,50MW, 25MW,
250MW, 625MW, 1.56GW, / pomiar poziomu harmonicznych 2..51, / pomiar wartości prądu rozruchowego: 1A,
5A, 10A, 50A, 100A, 500A, 1000A. Pomiar
dokonywany w czasie: 1s, 5s, 10s, 50s, 100s,
5min,
/ zakres czasu rejestracji: 4 minuty...16dni, / minimalna szerokość wykrywanego impulsu:
40ns, / rozdzielczośćprzetwornikaoscyloskopu:
8 bitów, / pasmo analogowe oscyloskopu (kanał
napięciowy): 20MHz, / pasmo analogowe oscyloskopu (kanał
prądowy): 15kHz, / pomiar rezystancji: 500,On, 5,000kn,
5O,ookn, 500,0kn, 5,oooMn, 30,00Mn,
/ pomiar pojemności: 50,00nF, 500,OnF,
5,000uf,50,00uf,500,0uf / pomiar temperatury:-100,0C...400,0C.
widoków ekranów, z których precyzyjny odczyt parametrów przebiegu umożliwiają kursory.
Miernik wyposażono w optoizolowany port szeregowy RS232, za pomocą którego może on współpracować z drukarką lub komputerem PC. Producent dostarcza wraz z miernikiem oprogramowanie narzędziowe FlukeView Power Qua-lity Analyzer, za pomocą którego można przygotowywać raporty z rejestracji, a także gromadzić w plikach wyniki bieżących pomiarów. Program ten oraz specjalny kabel RS232 z interfejsem optycznym są dostarczane w standardowym wyposażeniu przyrządu.
Ponieważ szczegółowe omówienie wszystkich możliwości miernika-rejes-tratora Fluke 43B znacznie wykracza poza ramy tego artykułu, wszystkim Czytelnikom, których udało nam się zainteresować prezentowanym przyrzą-
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 11/2001
85
SPRZĘT
Jnli
Rys. 3a.
dern zachęcamy do odwiedzenia strony internetowej firmy Fluke, na której pod adresem http://www.fluke.com/Virtual-rneters/Fluke43B/F43plugin.asp można samodzielnie przetestować przyrząd fza
Rys. 3b.
pomocą programowego symulatora). Przykładowe widoki ekranów przeglądarki WWW podczas symulacji pokazano na rys. 3. Tomasz Jakubik, AVT
Dodatkowe informacje
Prezentowany w artykule przyrząd udostępniła redakcji lirmaTME, Tel. (42) 6400106, lax: (42) 6400107, e-mail: mierniki@Tme.pl, www.Tme.pl.
Dodatkowe informacje o urządzeniu prezentowanym w artykule można znaleźć na ptycie CD-EP11/2001B i w Internecie pod adresami:
- informacje o przyrządzie: http://www.llu-ke.corn/producTs/horne.asp?PID=5177,
- prezentacja możliwości http://www.lluke.com/ VirTualrneTers/Fluke43B/F43plugin.asp lub http://www. II uke. c orn/Vi rtu al metę rs/Flu ke 43B/ FlukeVirtual43BDemo.exe,
- instrukcja przyrządu i sposób obsługi: http:// www.Iluke. com/download/manuałs/
43b______umengOOOO.pdi, http://www.ilu-
ke. com/download/manuals/ 43b
Informacje o normach związanych z jakością energii są dostępne w Internecie pod adresami: http://www.mtecorp.com, http://grouper.iee-e.org/groups/harmonic/index.html, http://grou-per.ieee.org/groups/1159/, http://grouper.iee-e.org/groups/519/, http://grouper.ieee.org/ groups/1453/, http://www.powersTandards.com/ TuTor.hTm.
86
Elektronika Praktyczna 11/2001
MINIPROJEKTY
Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Miniprojekty" jest łatwość ich praktycznej realizacji. Zmontowanie układu nie zabiera zwykle więcej niż dwa, trzy kwadranse, a można go uruchomić w ciągu kilkunastu minut. Układy z "Miniprojektów" mogą być skomplikowane funkcjonalnie, lecz łatwe w montażu i uruchamianiu, gdyż ich złożoność i inteligencja jest zawarta w układach scalonych. Wszystkie układy opisywane w tym dziale są wykonywane i badane w laboratorium AVT. Większość z nich znajduje się w ofercie kitów AVT, w wyodrębnionej serii "Miniprojekty" o numeracji zaczynającej się od 1000.
Klawiatura multimedialna do PC
Proponowany układ
jest kontynuacją serii
urządzeń, których
zadaniem jest ułatwienie
posługiwania się
aplikacjami
multimedialnymi
pracującymi
w środowisku WINDOWS
komputera PC. Jest
w pewnym sensie
alternatywą dla układu
sterowania komputera PC
za pomocą
standardowych pilotów.
Sterowanie wykorzystujące
promienio wanie
podczerwone ma
rozliczne zalety, ale
i dwie wady: może
zakłócać pracę innych
urządzeń pracujących na
tym samym kanale,
a także... nie przenika
przez ściany i inne
materialne,
nieprzezro czyś te
przeszkody.
Wielokrotnie już okazywało się, że w pewnych okolicznościach najskuteczniejsze mogą się okazać rozwiązania najprostsze, powiem więcej: nawet nieco prymitywne. Mam tu na myśli najstarsze medium wykorzystywane w zdalnym sterowaniu, czyli po prostu zwykły kabel. Podczas słuchania muzyki czy oglądania filmów na DVD rzadko krążymy po pokoju czy całym mieszkaniu. Najczęściej siedzimy wygodnie w fotelu, do którego bez problemu możemy doprowadzić cienki przewód przekazujący informacje do komputera z dodatkowej klawiaturki.
Układ klawiatury jest dość prosty do wykonania i z czystym sumieniem mogę polecić go nawet mało doświadczonym konstruktorom.
Schemat elektryczny klawiatury multimedialnej pokazano na rys. 1. Sercem układu jest popularny i relatywnie tani procesor typu AT90S2313 produkowany przez firmę ATMEL. Zastoso-
wany procesor ma do wykonania dwa zadania:
1. Skanowanie klawiatury
1 identyfikacja naciśniętych klawiszy. Klawiatura zbudowana została z 20 klawiszy, uformowanych w matrycę zawierającą cztery rzędy i pięć kolumn. Ponieważ liczba klawiszy przekracza 16, a do jej obsługi wykorzystywane są wyprowadzenia dwóch portów, zastosowanie zwykle używanego do skanowania klawiatur polecenia GET-KBD() nie było możliwe i fragment programu identyfikujący naciśnięty klawisz został napisany "na piechotę".
2. Jeżeli program stwierdza, że został naciśnięty którykolwiek z klawiszy, to jego kod zostaje wysłany do sprzętowego UART procesora, a stamtąd po konwersji napięciowej i fazowej do komputera.
Każde naciśnięcie klawisza sygnalizowane jest krótkotrwałym włączeniem diody LED Dl. Błysk diody trwa
2 00ms, co jednocześnie określa czas przerwy pomię-
dzy kolejnymi naciśnięciami klawiszy. Jednak od tej reguły są dwa wyjątki: klawisze S3 i S4 o kodach 9 i 13, których czas repetycji został znacznie skrócony i wynosi tylko 20ms.
Płytka obwodu drukowanego została zaprojektowana tak, że zostały na niej wyodrębnione grupy klawiszy (rys. 2). Klawisze służące wywoływaniu najczęściej używanych funkcji umieszczone są w większych odstępach, niż klawisze numeryczne. Dwa z nich, S3 i S4 w założeniu zostały przeznaczone do włączania funkcji regulacji siły głosu.
Wzmacniacz operacyjny IC2 pełni w układzie podwójną rolę. Po pierwsze, odwraca on fazę sygnału wysyłanego na wyjście sprzętowego UART procesora, a po drugie dopasowuje on poziom tego sygnału do standardu obowiązującego w interfejsie RS232.
Na rys. 3 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej, wykona-
C1
C2
C3
C5
IS2
IS3
O O O O O
IS4
IS5
Cl
C2
ca
C4
C5
IS6
IS8
O O O O O
IS9
IS1C
R2
R2
R2
R2
R2
C2
C3
C5
IS11
1512
ISIS
O O O O O
IS1E
R3
R3
R3
R3
R3
Cl
C2
C3
C4
C5
IS16
B17
isie
o o o o o
ISIS
IS2C
AT90S2313
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna 11/2001
87
MINIPROJEKTY
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 2kQ
R2: 100Q
R3, R4, R5, R6: 100kQ
R7: 22kQ
R8: 18kQ
R9: 10kQ
Kondensatory
Cl, C2: lOOnF
C3, C4, C8: 100^F/16V
C5, C6: 27pF
C7: 4,7^F/1ÓV
Półprzewodniki
Dl: dioda LED <|.3mm
D2: dioda Zenera 5,IV
D3, D4, D5: 1N4148
IC1: AT9OS2313
(zaprogramowany)
IC2: TL081
Różne
CON1: 5xgoldpin
Ql: rezonator kwarcowy
8MHz
S1...S2O: microswitch ćmm
Wtyk DB9F z obudowg
Odcinek przewodu
pięciożyłowego ok. lmb
Folia samoprzylepna
Obudowa HAMMOND
Płytka drukowana wraz z kompletem elementów jest dostępna w AVT - oznaczenie AVT-132S.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/7pdf/ Iistopad01.htm oraz na płycie CD-EP11/2001 wkataloguPCB.
nej na laminacie dwustronnym z metalizacją. Przed rozpoczęciem montażu musicie podjąć decyzję, czy macie zamiar wykorzystać proponowaną przeze mnie obudowę firmy HAMMOND, pod którą została zwymiarowana płytka obwodu drukowanego, czy też zastosujecie inną obudowę fabryczną, lub wykonaną samodzielnie. W pierwszym przypadku trzeba będzie wykonać montaż według następujących zasad i kolejności: 1. Usuwamy z wnętrza obudowy niewykorzystywane w naszym urządzeniu elementy. Mam tu na myśli dodatko-
we kołki mocujące, które musimy odciąć od obudowy za pomocą ostrego noża. Usuwamy także przegrodę przedzielającą obudowę na dwie części.
2. Odkładamy na bok spodnią część obudowy (tą z otworem do zakładania baterii) i bierzemy się za stronę przednią. Rozpoczynamy od przewiercenia (na wylot) kołków mocujących za pomocą wiertła o średnicy nie większej niż 2mm. Po wykonaniu Rys. 3. tej czynności na powierzchni obudowy pojawiają się cztery małe otworki.
3. Przyjrzyjmy się teraz płytce obwodu drukowanego. Zostały na niej umieszczone cztery duże, otoczone symbolem śrubki otwory, zlokalizowane tak, aby ściśle odpowiadały rozmieszczeniu kołków mocujących obudowy. Wewnętrzna średnica tych otworów wynosi nie jak zwykle 3mm, ale 2,lmm. Za pomocą czterech małych bla-chowkrętów mocujemy teraz płytkę PCB do wierzchniej strony obudowy, w miejscu gdzie będzie znajdować się klawiatura.
4. Jeszcze raz popatrzmy uważnie na płytkę PCB i zwróćmy uwagę, że pomiędzy punktami lutowniczymi każdego microswitch a umieszczone zostały dodatkowe otwory o średnicy lmm.
tr
VOLUP
PAUSE PLAY V0LDOWN
g V0LDOWN ___k
to .a 0
PLAYLISTS
Rys. 2.
Uwaga!
Urządzenie jest zasilane
bezpośrednio z portu
szeregowego komputera.
W związku z tym jego
działanie jest możliwe
tylko po ustawieniu odpowiednich stanów na
liniach portu
wykorzystywanych do
zasilania, czyli po
inicjalizacji portu.
Inicjalizacja taka
wykonywana jest zawsze
automatycznie po
uruchomieniu
jakiegokolwiek programu
wykorzystującego port
szeregowy komputera.
Poprzez te otwory przewiercamy teraz obudowę, uzyskując na jej powierzchni 20 otwór ków, których rozmieszczenie dokładnie odpowiada lokalizacji przycisków na płytce obwodu drukowanego.
5. Kolejną czynnością będzie, po rozłączeniu płytki PCB i obudowy, rozwiercenie wszystkich 19 otworów wiertłem o średnicy 3mm.
6. Lutujemy teraz w płytkę wszystkie microswitch e, ale uwaga: na tym etapie pracy lutujemy tylko po jednym wyprowadzeniu każdego z przycisków! Otwory w płytce przeznaczone pod śrubki mocujące rozwiercamy do średnicy 3...3,2mm.
7. Za pomocą czterech małych blachowkrętów przykręcamy teraz płytkę do obudowy, tak aby końce przycisków zostały umieszczone w przeznaczonych na nie otworach. Dopiero teraz lutujemy pozostałe wyprowadzenia przycisków, mając absolutną pewność, że zostały one zamontowane idealnie równo i prostopadle do powierzchni płyty czołowej obudowy.
8. Pora teraz na czynność, którą musimy wykonać wyjątkowo starannie i bez pośpiechu. Będzie nią skrócenie kołków mocujących obudowy tak, aby końce przycisków znalazły się dokładnie w wierzchniej płaszczyźnie obudowy. Kołki są za długie o ok. 1 mm, i możemy je przyciąć za pomocą ostrego noża. Proponuję jednak wykonać tą czynność etapami, ścinając cienkie plasterki tworzywa, tak aby nadmiernie nie zmniejszyć długości kołków
9. Kolejną czynnością będzie staranne rozwiercenie wykonanych w płycie czołowej otworów z 3mm do 7mm. Musimy dokonać tego wyjątkowo starannie i delikatnie, posługując się wiertarką pracującą na minimalnych obrotach. Wywiercone otwory fazujemy od wierzchniej strony obudowy za pomocą wiertła o dużej średnicy lub, w ostateczności noża. Tomasz Jakubik, AVT
88
Elektronika Praktyczna 11/2001
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
DzioS "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w tym dziale wynosi 250,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.
Czasowy wyłącznik zasilania komputera
Urządzenie służy, jak
się łatwo domyślić, do
wyłączania komputera po
upływie określonego czasu.
Można mieć wątpliwości
czy jest to komuś
potrzebne. Czy tak trudno
jest wyłączyć komputer
"normalnie"?
Są zadania, które na moim komputerze wykonują się wolno fjest ich coraz więcej), a które nie wymagają interakcji z użytkownikiem, np.: kompresja plików dźwiękowych do formatu MP3, kompilacja dużych programów, symulacje, defragmentacja itp. Często zdarza się nam słuchać muzyki z komputera przed snem, bo lubimy przy muzyce zasypiać. Wówczas
pojawia się problem zamknięcia systemu operacyjnego i odłączenie zasilania. W przypadku współczesnych obudów typu ATX, to drugie jest wykonywane automatycznie, wystarczy napisać odpowiedni program. Jednak mój sprzęt jest dość stary i nie zanosi się na jego wymianę w najbliższym czasie. Dobrze się sprawuje jako szafa grająca, ale sam sobie nie potrafi odciąć zasilania.
Stąd więc potrzeba, oprócz programu, wykonania specjalnego urządzenia.
Opis działania
Schemat elektryczny urządzenia pokazano na rys. 1. Całość wykonana jest w postaci przedłużacza z zamontowanym na kablu małym pudełkiem fw którym znajduje się elektronika) i wtyczki do portu równoległego, przez który program steruje urządzeniem. Na zewnątrz pudełka wystają: dioda LED (sygnalizująca obec-
Wył*cte220VAC Wy
WHJ4cło220VAC We
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna 11/2001
93
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Rys. 2.
nosc napięcia sieci w gniazdkach przedłużacza) o ras przycisk SWl, który służy do włączania. Przewody biegnące od wtyczki sieciowej podłączone są do zacisków "We". Zaciski "Wy" służą do przyłączenia komputera z ewentualnym osprzętem.
Po naciśnięciu przycisku SWl przez uzwojenie pierwotne transformatora Trl popłynie prąd. Spowoduje to pojawienie się na uzwojeniu wtórnym napięcia, które jest prostowane przez diodę D2 i wygładzane przez kondensator C2. Wygładzone napięcie ma wartość około 12V. Za pośrednictwem rezystora R5 polaryzowana jest baza tranzystora Tl, co wywołuje przepływ prądu przez cewkę przekaźnika Pkl. Następuje połączenie styków przekaźnika i rozwarcie SWl nie spowoduje już przerwania obwodu. Świecenie diody LEDl świadczy o obecności na zaciskach "Wy" napięcia sieci.
Jeśli teraz do zacisków "-" i " + " przyłoży się napięcie 5V, przez rezystor ograniczający R3 i diodę LED w strukturze transoptora U2 popłynie prąd o wartości ok. 5mA. Powoduje to zaświecenie diody i nasycenie fototranzystora w U2 fz zachowaniem właściwej polaryzacji). Zwiera on wówczas bazę tranzystora Tl a masą pozorną, co prowadzi do jego zatkania. Prąd przestaje płynąć przez cewkę, styki przekaźnika rozwierają się, LEDl gaśnie i komputer zostaje wyłączony. Aby ponownie uruchomić komputer trzeba nacisnąć SWl.
Dioda Dl zabezpiecza Tl przed zniszczeniem przez impuls napięcia powstający na cewce przy wyłączaniu przekaźnika.
Aby opisywany układ tak działał, to wystarczy dołączyć zaciski " + " i "-" do portu równoległego i ustawić na jego liniach wyjściowych odpowiednią kombinację stanów logicznych, by wyłączyć zasilanie. Jednak dzisiejszych komputerów nie można tak po prostu wyłączyć bez zamknięcia systemu operacyjnego, a nie da się nic przesłać do portu po zamknięciu systemu. Konieczne jest zatem dodanie układu opóźniającego i uruchamianie go przed rozpoczęciem zamykania systemu. Eksperymentalnie wyznaczyłem czas opóźnienia na jedną minutę ze względu na niestabilność systemu Windows. Standardowo system ten zamyka się znacznie szybciej. Zazwyczaj 15 sekund wystarcza, ale jeśli zostawić pracującego np. Wi-nampa na pięć godzin, to taki czas okazuje się za krótki, sprawdziłem. W przypadku Linuksa problem nie istnieje. Układ czasowy jest wykonany na układzie 4060. Jest to generator z 14-bitowym licznikiem. Elementy Rl, R2, Cl określają częstotliwość generowanego przebiegu. Wykorzystane jest dziesiąte wyjście licznika (nie wszystkie są wyprowadzone), na którym dla wartości elementów Rl, R2, Cl podanych na schemacie, pojawia się przebieg o okresie 2 minuty. Przez minutę trwa poziom niski, po czym pojawia się narastające zbocze i następuje przełączenie transoptora.
Zasilanie układu Ul połączone jest ze stykiem nr 16 portu LPT (sygnał INIT - bit nr 2 rejestru sterującego). Aby ustrzec się stanów nie-
Rys. 3.
ustalonych, wykorzystano wejście zerujące Ul - połączone jest z wyprowadzeniem nr 1 portu (sygnał STROEE - bit nr 0 rejestru sterującego). Sygnał wyjściowy STROEE jest zanegowany, więc po resecie komputera przyjmuje poziom wysoki, wyjście INIT - niski. Jeśli ustawi się bit INIT, generator otrzymuje zasilanie, ale nie startuje, bo jest zerowany przez sygnał STROEE. Dopiero po ustawieniu bitu nr 0 rejestru sterującego, STROEE przyjmuje poziom niski i generator rozpoczyna pracę.
Oprogramowanie
Jak wynika z powyższych uwag, aby rozpocząć "odliczanie" należy w rejestrze sterującym ustawić bit 2, a następnie bit 0. Adres tego rejestru jest przesunięty
0 2 względem adresu bazowego, czyli w przypadku LPTl jest to 37Ah.
Program sterujący został napisany dla dwóch systemów operacyjnych. Pierwszym chronologicznie był shui.exe używany pod Windows 95 (powinien też pracować z nowszymi, ale nie sprawdzałem). Korzysta z funkcji API ExitWindows-Ex(}, która zamyka system (i wyłącza zasilanie, jeśli zasilacz i płyta główna komputera jest wykonana w standardzie ATX).
Zrzut ekranu działającego pro gam u shui.exe pokazano na rys. 2. Napisany jest w języku C++ z wykorzystaniem biblioteki OWL i wstawek assemblerowych. Zapewnia tylko to, co jest niezbędne do pracy. Odlicza czas z dokładnością minuty, adres portu drukarkowego domyślnie przyjmuje jako 378h.
O wiele bardziej funkcjonalny jest program dla systemu Linux. Nazywa się zamek
1 jest napisany w C z wykorzystaniem biblioteki Ncurses i programu shuidown. Działa na konsoli oraz pod X-win-dow w oknie terminala. Może zamykać system po upływie określonego czasu lub o określonej godzinie. Zrzut ekranu pokazano na rys. 3. W programie można zmieniać adres portu i zapisać ustawienia w pliku konfiguracyjnym. Na etapie instalacji trzeba zadecydować czy z programu może korzystać tylko użytkownik uprzywilejowany, czy każdy. Dodatkowo można go
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: lOOkO
R2: 1MG
R3, R4: lkG
R5: lOkO
Kondensatory
Cl: 47nF
C2: l^F
Półprzewodniki
Dl: dowolna przełqczajqcci
D2: dowolna prostownicza
LEDl: dowolna świecąca
Tl: BC547 lub podobny
Ul: 4060
U2: CNY 17-3
Różne
Pkl: przekaźnik - cewka:
12V/-30mA
SWl: przełącznik
monostabilny (przycisk) na
nap. 220V
Jl: DB25M
Trl: TS 10/25
Przedłużacz
Zaciski śrubowe do druku
uruchamiać z opcją ,,-n", która powoduje natychmiastowe zamknięcie systemu. Jest to szczególnie przydatne przy pisaniu skryptów, które po wykonaniu jakiegoś zadania mają wyłączyć komputer. Wykorzystuje, "zamek" do kompilacji jądra (trwa ponad godzinę.) podczas mojej nieobecności. Oto zawartość przykładowego skryptu: #! /bm/sh cd /usr/src/lmuK make dep clean bzlmage mcdules modules_mstall zamek -n
Podczas korzystania z programu windowsowego istnieje ryzyko, że nie zadziała, tzn. system nie zostanie poprawnie zamknięty. Nie jest to jednak wina tego programu tylko nie najlepszej konstrukcji systemu Windows. Każdy użytkownik z pewnością spotkał się z sytuacją, kiedy musiał "poczekać na zamknięcie systemu" i owego zamknięcia się nie doczekał. Dzieje się tak, bo system Windows podczas zamykania czeka aż wszystkie pracujące programy zakończą działanie i wystarczy, by tylko jeden nie oddał kontroli, a system będzie "wisiał" nieskończenie długo.
Natomiast w przypadku Linuksa fi jemu podobnych systemów operacyjnych) problemu nie ma, bo system zamyka wszystkie programy, odbiera im zasoby, a niepokorni są "zabijani".
94
Elektronika Praktyczna 11/2001
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
C2
Rys. 4.
Montaż
Poskładanie całości nie wymaga specjalnych zabiegów i nie powinno nikomu sprawić trudności. Należy jednak pamiętać, że urządzenie pracować będzie pod napięciem sieci energetycznej.
Najwygodniej jest przerobić gotowy przedłużacz. Elementy Ul, Rl, R2, C2, Jl zostały zalutowane "na pająka" wewnątrz obudowy wtyczki DB25M i zalane klejem termoplastycznym. Resztę zmonto-
wano na płytce drukowanej pasującej do obudowy Z6. Może być jednak kłopot z zamontowaniem wysokiego przekaźnika. Płytka została przyklejona do obudowy, a więc unika się wiercenia otworów i zminimalizowane jest niebezpieczeństwo porażenia prądem, ponieważ nie wystają na zewnątrz żadne metalowe elementy. Kable przedłużacza należy zabezpieczyć przed wyrwaniem z obudowy. Na obudowie należy
umocować diodę LEDl, i przycisk SWl. Początkowo zamiast Trl miał być użyty rezystor, ale takie rozwiązanie marnotrawiłoby około 10 watów mocy. Transformator jest niewiele droższy, ale to rozwiązanie jest oszczędniejsze energetycznie i nie będzie się on nagrzewał. Zastosowany TSlO/25 jest trochę "nadmiarowym", gdyż jego wydajność prądowa to ok. 150mA, a powinno w zupełności wystarczyć 50mA (~3 0mA na przekaźnik, 15mA dla LED). Można zastosować dowolny inny o napięciu wtórnym ok. 10V. Przekaźnik zastosowany w modelu jest dość nietypowy (z demobilu), więc płytkę drukowaną raczej trzeba będzie przerobić.
Wadą opisanego urządzenia wydaje się być zajmowanie portu LPT, szczególnie jeśli posiada się drukarkę. Teoretycznie jednak, bo gdyby podłączyć obydwa urządzenia do LPT, to nie powinny się one "gryźć". Aby wy-
łączyć zasilanie, należy utrzymać odpowiednie stany na wyjściach portu przez całą minutę (celowo nie wstawiłem kondensatorów). Jakakolwiek chwilowa zmiana stanu linii INIT lub STROBE, powoduje przerwanie odliczania. Sygnał STROBE jest, jak nazwa wskazuje, używany do strobowania danych i zmienia się podczas drukowania wiele razy w ciągu sekundy, więc transfer danych do drukarki nie może spowodować wyłączenia zasilania. Natomiast jeśli drukarka jest wyłączona, to obojętne jest dla niej, na których liniach stany się zmieniają. Są to jednak rozważania tylko teoretyczne, bo nie posiadam drukarki i nie mogłem tego sprawdzić.
Opisane urządzenie jest intensywnie użytkowane od prawie pół roku i pracuje bez zarzutu, choć początkowo trudno mi było przyzwyczaić się do włączania komputera nogą. Sławomir Jeliński dugi@maluch.bondi.pl
Elektronika Praktyczna 11/2001
95
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Włącznik prądowy
Opisane w tym artykule
urządzenie może znaleźć
zastosowanie w większości
mieszkań oraz w biurach.
Jego zadaniem jest
automatyczne włączanie
drugiego odbiornika prądu
po włączeniu pierwszego.
Układ będzie szczególnie
przydatny dla tych
wszystkich, którzy
posiadają komputery.
Oto usasadni9ni9 C9lowoś-ci wykonania włącznika: za-silani9 starszych komput9rów PC, uruchamianych za pomocą włącznika na obudowi9, było w p9łni zsynchronizowa-ne z sasilani9m monitora. Wyłącs9ni9 komput9ra powodowało zawsz9 całkowit9 wy-łącs9ni9 monitora. Wynikało to z budowy zasilacza, które-go wyłącznik odcinał napię-
ci9 od strony sieci 220V takŚ9 dla monitora. Najnowsz9 kom-put9ry w sd9cydowan9] większości (jeśli ni9 wssystki9) ni9 wyłączają już całkowici9 monitora, a J9dyni9 ustawiają go w stan czuwania. J9dynym rozwiązani9rn jest ręczn9 wy-łącs9ni9 monitora J9go własnym wyłącsniki9m lub wyłą-cs9ni9 listwy sasilając9J. Tak- drukar9k komput9ro-
Projekt
093
wych wymaga oddsi9ln9go włączania i wyłączania. Csęs-to drukarka ni9potrz9bni9 zużywa prąd, gdyś jej właścici9l zapomniał ją wyłączyć.
Opisan9 wyŚ9J ni9dogod-ności rozwiąŚ9 z p9wnością prz9dstawion9 w tym artyku-le ni9skomplikowan9 urządz9-nie. Znajdzi9 ono zastosowa-ni9 wszędzi9 tam, gdzi9 jest koni9czn9 J9dnocz9sn9 włączanie/wyłączanie wielu urzą-dz9ń zasilanych z sieci 220V, np. gdy Z9chc9my włączyć (wyłączyć) zasilan9 z sieci radio J9dnocz9Śni9 z lampą oświ9tlającą blat biurka.
Działanie układu
Scti9rnat 9l9ktryczny włącznika prądow9go prz9d-stawiono na rys. 1. Poznani9 sposobu J9go działania ni9 bę-dzi9 trudn9 Z9 względu na prostotę układu. Do Wyjścia 1 jest podłączony główny odbiornik prądu - np. komput9r. Do czasu J9go uruchomi9nia
Elektronika Praktyczna 11/2001
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Rys. 1.
przez diody prostownicze D1...D5 nie będzie przepływał prąd. Po włączeniu urządzenia zasilanego z Wyjścia 1 przez diody zacznie przepływać prąd. Napięcie, jakie odkłada się na diodach D3...D5 (ok. 0,65Vx3 =1,95...2V), po odfiltrowaniu przez kondensator Cl, podawane jest za pośrednictwem rezystorów R1...R2 na diodę LED opto-triaka OPTl. Dioda ta zaświeci się, co spowoduje wystero-wanie triaka Vi. Przyłączony do Wyjścia 2 inny odbiornik prądu - np. drukarka - zostaje włączony. Wyłączenie odbiornika podłączonego do Wyjścia 1 automatycznie odłączy zasilanie Wyjścia 2.
Przez diody 1N4007 może przepływać prąd o natężeniu do 1A. Odpowiada to mniej więcej obciążeniu mocą 200W. To ograniczenie dotyczy tylko Wyjścia 1. Moc pobierana przez komputer bez monitora nie przekracza wspomnianych 200W - niejednokrotnie jest znacznie mniejsza (100...150W).
Do Wyjścia 2 można podłączyć odbiornik pobierający prąd o wartości ograniczonej jedynie dopuszczalnym prądem triaka. W zdecydowanej większości przypadków do ,,Wyjścia 2" podłączane będzie urządzenie o stosunkowo niedużej mocy - np. drukarka, monitor, radio, nieduża lampa, itp. Dlatego triak może mieć prąd dopuszczalny ograniczony do 1A.
Montaż i uruchomienie
Schemat montażowy układu przedstawiono na rys. 2. Wykonanie układu sprowadza się do prawidłowego wluto-
wania wszystkich elementów w płytkę drukowaną i zamknięcie jej w odpowiedniej obudowie. Stopień trudności wykonania jest niewielki, ale pamiętać należy o występowaniu napięcia sieci na wielu elementach układu.
Osoby bez doświadczenia w montowaniu i uruchamianiu urządzeń zasilanych wprost z sieci nie powinny wykonywać tego układu bez pomocy i opieki osoby dorosłej mającej doświadczenie z tego typu układami!
,,Obsadzając" płytkę elementami zaczynamy od wlu-towania rezystorów R1...R4. Następnie w płytkę wlutowu-jemy diody D1...D5. Jeśli nie przewidujemy współpracy układu z urządzeniami sieciowymi o mocach większych niż około 200W - jako D1...D5 stosujemy popularne, jedno-amperowe diody prostownicze 1N4005...7. Gdyby zaistniała konieczność przyłączania odbiorników o mocach do około 600W, jako D1...D5 należy wlutować diody 3-ampe-rowe. Standardowo średnica otworów pod diody prostownicze wynosi lmm, a rozstaw punktów lutowniczych pozwala na poziome wlutowa-nie diod 1N4004...7. Większe diody będą prawdopodobnie wymagały rozwiercenia otworów do l,2...1,5mm i pionowego montażu (np. diody 3A). Dlatego punkty lutownicze pod diodami mają dużą średnicę.
Po w lutowaniu diod, w płytce osadzamy kondensator Cl, optotriak i triak. Jeśli przyłączone do Wyjścia 2 urządzenie sieciowe będzie pobierało moc mniejszą od
100...150W, triak Vi nie będzie wymagał radiatora. W innym przypadku triak trzeba zaopatrzyć w kawałek blachy aluminiowej o powierzechni dobranej tak, aby triak nie przegrzewał się. Przed przykręceniem warto pokryć obudowę triaka (od strony wkładki radiatorowej) pastą silikonową.
Ostatnim elementem, który powinien się znaleźć na płytce, jest bezpiecznik Bl. Typ bezpiecznika jest w zasadzie dowolny. Standardowo montujemy typowy w szklanej rurce o prądzie znamionowym 1,5A (lub więcej - jeśli wmontowaliśmy diody na większy prąd lub/i przewidujemy większą moc pobieraną przez układ przyłączony do Wyjścia 2). Na koniec wluto-
wujemy w otwory "A".....C"
złącze ARK3.
Jedną z ostatnich czynności montażowych jest przykręcenie płytki drukowanej dwoma śrubkami z nakrętkami do plastykowej obudowy typu ,,wtyczka-gniazdo" - KM-2 7. Teraz do obudowy przymoco-wywujemy dodatkowe gniazdo sieciowe z bolcem uziemiającym typu natynkowego (przykręcić śrubami i wykonać otwory pod przewody). Łączymy izolowanymi przewodami sieciowymi bolce uziemiające obu gniazd wraz z otworem uziemiającym wtyczki zintegrowanej z obudową. Podobnie łączymy jeden z bolców zasilania wtyczki z jednym z otworów obu gniazdek - zgodnie ze schematem. Drugi, dotąd nie podłączony, bolec zasilania wtyczki łączymy z przewodem wychodzącym z punktu "A" płytki. Przewód "B" należy podłączyć do drugiego z otworów zasilania gniazdka wbudowanego w obudowę. Podobnie należy podłączyć przewód "C", ale do gniazdka dodatkowego -na obudowie.
Jeśli półprzewodniki i kondensator zostały wlutowane prawidłowo (polaryzacja), to z prawidłowym działaniem układu nie powinno być problemów, jeżeli zastosowaliśmy sprawne podzespoły i przeprowadziliśmy montaż zgodnie z zaleceniami zawartymi w tym opisie.
Na koniec przeprowadzamy pierwszy test generalny układu. Obudowę
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl\ R2*: 91Q R3, R4: 330Q Kondensatory
Cl: 1000^F/10V Półprzewodniki
D1...D5: 1N4004...7 (1A) lub
1N5404...8 (3A)
VI: MOC3041...43, 3061...63,
3081...83
V2: dowolny triak U16A,
np. TIC246D (16A), BT136
(6A), TLC221S (1A)
Różne
Bl*: l,5A/250V zwłoczny
T (W1A-T)
Złqcze potrójne ARK3
izolowane odcinki
przewodów sieciowych
Obudowa KM-27
Natynkowe gniazdo
sieciowe z bolcem
uziem iajgcym
z układem podłączamy do sieci 220V. Do gniazda zintegrowanego z obudową {Wyjście 1) przyłączamy odbiornik prądu, którego włączenie ma uruchomić inny, podłączony do dodatkowego gniazda na obudowie [Wyjście 2).
Uwaga pierwsza: jeśli układ ma sterować pracą monitora, to do tego ostatniego trzeba dokupić (dorobić) oddzielny przewód, za pośrednictwem którego jest zasilany komputer. Wtedy monitor podłączamy do Wyjścia 2, a komputer do Wyjścia 1.
Uwaga druga: Do gniazda Wyjście 2 można przyłączyć rozgałęźnik. Wtedy będzie możliwe włączanie i wyłączanie więcej niż jednego urządzenia - np. monitora i drukarki. W takiej sytuacji konieczne może się okazać wymienienie bezpiecznika Bl na inny o większym prądzie znamionowym. Dariusz Knull
96
Elektronika Praktyczna 11/2001
NA CD KATALOGI MIESIĄCA
g Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów
12/2001
grudzień 15 zł 50 gr (w tym 7% vat)
SPRZĘTOWY EMULATOR PROCESORÓW AVR INTERFEJS RS-232C DLA COMMODORE C-64 PŁYTKA PROTOTYPOWA DLA 8051 -LAMPOWY KOREKTOR AUDIO
SPRZĘTÓW
RADIOWY PILOili DOZOWNIK CIECZY MODEM V.22bis
OpZESPDŁY:
BIICROCTTPTV ŚWIECIE DSP 4TTEHŃATYWA, CZYLI PSoC NA '51
KUR
ARCHITEKTURA MllKROKONTROLEROW PI16F WSZYSTKO O PORTAC^ LPT| III
M
Oermany: 12DM, France: 50FF
BIBLIOTEKA EP
W "Bibliotece EP" prezentujemy książki dotyczące zagadnień związanych z różnymi dziedzinami techniki, jednak zawsze przydatne w pracy elektronika iub pomocne w uprawianiu elektronicznego hobby, Nasza opinia jest oczywiście subiektywna, aie wynika z wieloletniego doświadczenia zawodowego i chyba jest zgodna z oczekiwaniami tych, którzy chcą z książek korzystać, a nie przyozdabiać nimi półki Aby nie marnować miejsca w EP, nie będziemy pubiikować recenzji książek ocenianych na jedną iub dwie Jutownice", Przyjęliśmy szeroką skałę ocen, aby ułatwić Czyteinikom orientację w potencjainej przydatności książki,
Uwaga! Większość prezentowanych książek można zamówić w Dziaie Handiowym AVT (patrz str, 143), Chcemy w ten sposób udostępnić je Czyteinikom EP,
Ryszard Peika: "Mikrokontrolery. Architektura, programowanie, zastosowania", WKŁ 2000
i diagnozowania pracy systemów mikroprocesorowych. Wartym podkreślenia jest fakt, że autor uwzględnił w rozdziale szóstym, poświęconym prezentacji narzędzi, także najnowsze narzędzia firmy IAR - programy Visual-STATE oraz MakeApp. Wartościowym uzupełnieniem treści książki jest tabelaryczne zestawienie najważniejszych parametrów wybranych mikrokontrole-rów B-, 16- i32-bitowych oraz listy instrukcji i opisy rejestrów mikrokont-rolerów 51XA, xl66 i '51.
Ze względu na przekrojowy charakter oraz kompetentną prezentację tematów, książka jest prawdziwym rodzynkiem na rynku wydawniczym -gorąco ją polecamy zwłaszcza początkującym fanom techniki mikroprocesorowej. Wiele mogą z niej skorzystać także początkujący programiści, dla których zazwyczaj mechanizmy funkcjonowania mikrokontrolerów lub mikroprocesorów są często tajemnicze.
Nieco drażniące są próby spolszczenia kilku terminów, które przyjęły się w języku technicznym w oryginalnej postaci, jak na przykład ,,pamięć cache" zastąpiono ,,pamięcią kieszeniową", ,,pamięć flash" ,,pamięcią błyskową", a popularnego ,,watch-doga" - ,,nadzorcą". Standardowo potraktował tę książkę także redakcyjny grafik, który w tle okładki książki o mikrokontrolerach wykorzystał zdję-
Elektroniki Praktyunej
Przeglądając tę książkę doszedłem do wniosku, że fani mikro kontrole rów w naszym kraju są w dość szczęśli-wym położeniu, ponieważ wiele wydawnictw dba oto, aby dostarczać im dobrze napisane, a przy tym kompetentnie, książki. Do coraz bardziej elitarnego grona książek wartych polecenia zaliczam także książkę Ryszarda Pełki, w której autor przedstawił wszystkie istotne zagadnienia związane z historią powstania mikro kontrolerów, szczegółowo omówił zasadę ich działania oraz funkcje i sposób obsługi różnego rodzaju modułów peryferyjnych fw tym CAN, USART, I2C, liczniki-timery, pamięci różnego typu itp.). Czytelników ceniących praktyczną stronę zagadnienia zainteresują z pewnością przygotowane przez autora przykłady prostych projektów opartych na mikrokontrolerach, ilustrowane skomentowanymi listingami programów. Także na przykładach oparł autor prezentację narzędzi stosowanych do przygotowywani a programów
cie płyty bazowej odbiornika telewizyjnego, na której widnieje punkt pomiarowy ,,15W. Ale - na szczęście - nie ma to wpływu na treść i wartość książki.
Krzysztof Franek: "Intermedium11, WKŁ 2000
Z jednej strony mało zachęcająca okładka i niezrozumiały tytuł, a z drugiej - rewelacyjnie opracowane kompendium wiedzy na wiele tematów interesujących nie tylko elektronika, ale praktycznie każdego zainteresowanego techniką "medialną". Jak wyjaśnia autor we wstępie, tytuł "Intermedium" pochodzi od INTERaktywnego MEDIUM, za pomocą którego już w najbliższym czasie będziemy kontaktować się ze światem. W pięciu logicznie skomponowanych rozdziałach autor przedstawia naturalne sposoby powstawania dźwięków i obrazów, metody ich rejestracji i. przesyłania, zastosowanie cyfrowych metod ich konwersji, obróbki i dystry-
bucji. Nieco miejsca autor przeznaczył na przybliżenie możliwości najnowocześniejszej techniki: filmów na DVD, dźwięku przestrzennego w kinach i zestawach kina domowego, interaktywnych gier i TV, Internetu, zwrócił także uwagę na - często niesłusznie lekceważone - społeczne konsekwencje powszechnego stosowania nowoczesnych mediów. Autor zwrócił także uwagę na tematykę przyszłościową: cyfrową sprzedaż, sieci medialne o adaptowalnej (do inteligencji odbiorcy!] treści przekazu, tworzenie wirtualnej rzeczywistości itp.
Treść książki jest bogato, przy tym często dowcipnie, ilustrowana (zamieszczamy przykładowo rysunek ilustrujący obieg danych w komputerze]. Część z rysunków zamieszczonych w książce jest kolorowa, co ułatwia interpretację niektórych wyjaśnień autora, zwłaszcza tych związanych z różnymi sposobami tworzenia kolorów.
Intermedium
Knysnol Franek
132
Elektronika Praktyczna 12/2001
BIBLIOTEKA EP
Niebagatelnym atutem książki jest stosunkowo niska cena, którą w tym miesiącu Dział Handlowy AVT obniżył aż o 10% (druk zamówienia zamieszczono na kuponie kartonowym].
Zbigniew Bielecki, Antoni Rogalski: "Detekcja sygnałów optycznych", WNT 2001
Jest to pierwsza od wielu lat na naszym rynku prezentacja zagadnień związanych z budową i stosowaniem czujników umożliwiających wykrywanie promieniowania optycznego. Autorzy skupili się w swoim opracowaniu na fizycznych aspektach budowy detektorów różnego typu i prezentacji zjawisk występujących w strukturach półprzewodnikowych oraz materiałach wykorzystywanych do budo-
Zbigniew Bielecki
Antoni Rogalski
detekcja
sygnałów
optycznych
wy detektorów promieniowania. Osobny rozdział (10] poświęcono zespolonym, wielo elementowym czujnikom promieniowania, w tym stosowanym w aparatach fotograficznych i kamerach wideo (CCD]. Praktyków z pewnością zainteresują rozdziały 9 i 11, w których przedstawiono teoretyczne podstawy konstruowania przed-wzmacniaczy współpracujących z czujnikami różnego typu, a także metody detekcji promieniowania optycznego, których opisy wzbogacono skrótowym opisem matematycznym. Reasumując, autorzy przygotowali interesujący i bardzo przejrzysty wykład, którego jakości i kompetencji nie można nic zarzucie. Niestety, silna orientacja autorów na aspekty fizyczne, wzmocnione dużą dawką matematyki powodują, że grono odbiorców książki zawęża się do inżynierów i studentów wydziałów technicznych. Faworyzowani przez nas odbiorcy -konstruktorzy i amatorzy-praktycy nie znajdą w niej bezpośrednich odpowiedzi na najczęściej nurtujące ich pytania, co nie jest oczywiście zarzutem pod adresem książki, bo nie taki był zamiar autorów.
B ar tło m ie j Z iel ińs k i: "Bezprzewodowe sieci komputerowe"T Helion 2000
Legenda:
Tematyka książki pozornie nie pokrywa się z tym, czym najczęściej zajmujemy się w EP. Pozornie. Tytuł książki wprowadza bowiem potencjalnego czytelnika nieco w błąd, ponieważ w książce przedstawiono praktycznie wszystkie cieszące się obecnie popularnością systemy bezprzewodowej transmisji danych, w tym także GSM, Pac-ket Radio, IEEE802.il, a także systemy, których nie można zakwalifikować do klasycznych systemów sieciowych, jak DECT, Ir-DA, Bluetooth. Informacje bardzo cenne dla elektroników autor zawarł przede wszystkim w rozdziałach 2 (charakterystyka bezprzewodowych mediów transmisyjnych] i 3 (protokoły dostępu bezprzewodowego]. Interesują-
Bezprzewodowe
sieci
komputerowe
N Hul- L*w-Techrłcme
książka wybitna, polecamy!
książka o dużych walorach praktycznych, polecamy!
może się przydać
daleka od doskonałości
nie warto kupować
cy, choć niekompletny, jest także przykład sp rzętow ego ko nw erte ra pro to koł ów.
Książkę szczególnie polecamy konstruktorom zamierzającym budować urządzenia wykorzystujące do transmisji danych łącza bezprzewodowe, a także wszystkim użytkownikom urządzeń wyposażonych w bezprzewodowy interfejs komunikacyjny.
Andrzej Skorupski: "Podstawy techniki cyfrowej", WKŁ 2001
Książka niezbyt gruba, w poręcznym "dopoduszkowym" formacie, zawiera prosty w przyswojeniu, a przy tym kompletny, kurs techniki cyfrowej. Po krótkim wpro-
PODSTAW CHNII
Elektronika Praktyczna 12/2001
133
BIBLIOTEKA EP
wadzeniu autor przedstawia podstawy stało- i zmienno pozycyjnej arytmetyki binarnej, następnie przechodzi do prezentacji podstawowych metod projektowania układów cyfrowych (kombinacyjnych i sekwencyjnych]. Z powodów historycznych skrótowo przedstawia także metody projektowania automatów w oparciu o układy mikro programowane. Zakres prezentowanych informacji jest szeroki, zahacza nawet nieco o układy programowalne (łącznie z kilkoma przykładami w języku ABEL]. Czytelnik, konsekwentnie prowadzony przez autora, nie powinien mieć trudności w przyswojeniu któregokolwiek z fragmentów książki. Dlatego książkę szczególnie polecamy początkującym elektronikom.
Jedyną ukrytą w książce zagadką -przynajmniej dla nas - jest zalecanie jej dla studentów kierunków informatycznych, którym tak szczegółowa wiedza o sposobach projektowania układów logicznych nie jest niezbędna. Wybierzcie sami!
Marco Cantu: "Delphi 5 -p rak tyk a pro g rani o w an ia ", 2 tomy. Mikom 2000
Pojawienie się na rynku Delphi było jednym z najbardziej znaczących wydarzeń w zakresie programowania dla systemu Windows. Od tego momentu, dzięki wykorzystaniu wizualnego narzędzia programistycznego, jakim właśnie jest Delphi, całe rzesze programistów mogą łatwo pisać programy dla tego systemu. Jednak napisanie bardziej skomplikowanego programu, wykorzystującego potencjał systemu operacyjnego i środowiska Delphi, wymaga od programisty większej wiedzy. Książka "Delphi - praktyka programowania" jest właśnie przeznaczona dla tych programistów, którzy mają potrzebę wykorzystania bardziej zaawansowanych technik programowania w środowisku Delphi.
Książka jest adresowana do programistów znających środowisko Delphi oraz
przynajmniej podstawy programowania w języku Object Pascal. Pomimo tego, książkę rozpoczyna krótki opis języka Object Pascal oraz zwięzłe zaprezentowanie metod programowania dla systemu Windows. Autor omawia sposób korzystania z biblioteki VCL oraz pokazuje praktyczne zastosowanie niemal wszystkich elementów służących do budowy interfejsu użytkownika. Po lekturze części poświęconej aplikacjom bazodanowym, zbudowanie prostego programu pracującego w architekturze klient-serwer nie powinno już byc trudne. Na słowa szczególnej pochwały zasługuje część poświęcona samodzielnemu tworzeniu komponentów i bibliotek. W trakcie lektury książki od razu widać, że została ona napisana przez praktyka, który sam, w trakcie poznawania Delphi, natknął się na problemy z którymi nie mogą poradzie sobie początkujący i średniozaawansowani programiści. Przykładem może byc rozdział poświęcony budowaniu aplikacji wielozadaniowych i wielowątkowych, w którym na czytelnych przykładach autor pokazuje metodę budowania takich programów.
Książka jest bogato ilustrowana przykładowymi programami. Jest ich ponad 200, ale chcąc je przetestować należy je samodzielnie wpisać (co niekiedy pozwoli lepiej je zrozumieć] lub ściągnąć z In-ternetu. Na stronie autora (www.marco-cantu.com] znajdują się również kody źródłowe programów przykładowych oraz mnóstwo innych wskazówek dla programujących w Delphi. Ponadto można ściągnąć dodatkowy rozdział książki o programowaniu grafiki w Delphi (oczywiście w wersji angielskiej].
Na słowa krytyki zasługuje sposób wydania książki. Miękka oprawa z pewnością nie zapewni długiego życia książce, po którą mniej wprawni programiści mogą sięgać codziennie. W książce można znaleźć błędy tłumaczenia świadczące o nieznajomości pakietu Delphi (przykładem może byc lista czynności do zrobienia To-Do Lisi, wstawiająca w kod programu komentarz rozpoczynający się od TODO, co tłumacz niezbyt zręcznie przetłumaczył]. Książce należy się wysoka ocena - z pewnością znajdzie uznanie wśród programujących w Delphi 5. Szkoda, że wydawnictwo Mikom do tej pory nie wydało książki o aktualnej wersji pakietu pt. "Delphi 6 - praktyka programowania", która w języku angielskim jest dostępna już od kilku miesięcy.
Harvey M. Deitel, Paul J- Deitel: "Arkana: C++ Programów anie"T Wydawnictwo RM 1998
KMH1
Jak na książkę informatyczną, jest już nieco nieświeża, ale z kilku powodów warto o niej wspomnieć. Po pierwsze, jest to jeden z bardziej znanych podręczników akademickich do nauki języka C++ (ANSI/ ISO C++). Po drugie, na ponad 1000 stronach jest prowadzony wykład w sposób wzorowy. Po trzecie, wykład ten ma charakter uniwersalny, gdyż nie zajmuje się
C++
Programowanie
konkretnym kompilatorem czy środowiskiem programistycznym, ale czystym językiem C++. Tak więc mogą z niego skorzystać zarówno zwolennicy kompilatorów firmowanych przez Microsoft, jak i programiści preferujący produkty Borland a czy innych producentów oprogramowania.
Książka rozpoczyna się od omówienia programowania proceduralnego w C++, które można potraktować jako łagodny wstęp dla znających język C. Następnie zostały wprowadzone pojęcia klas, obiektów, przeciążania operatorów, dziedziczenia, polimor-fizm i inne istotne dla programowania obiektowego terminy. W kolejnych rozdziałach można znaleźć informacje o używaniu w C++ dynamicznych struktur danych, strumieni, obsłudze wyjątków, manipulowaniu bitami, napisami itp. W każdym rozdziale znajduje się wiele listingów ilustrujących omawiane techniki programowania. Na słowa uznania zasługują umieszczane w tekście wskazówki programistyczne, wskazówki dobrego stylu programisty (np. "umieszczaj znak spacji po każdym przecinku, aby uczynić programy bardziej czytelnymi"], uwagi o typowych błędach programisty (np. "odwołanie do elementu poza granicami tablicy jest błędem logicznym wykonania -nie jest to błąd składni"], wskazówki dotyczące wydajności i przenośności (np. "używanie funkcji biblioteki standardowej C++ pomaga tworzyć bardziej przenośne programy"] oraz wskazówki praktyczne i pomocne w testowaniu i analizie programu. Dodatkowo, wszystkie te wskazówki są umieszczone na końcu każdego rozdziału wraz z zadaniami i pytaniami pomagającymi sprawdzić stopień opanowania materiału prezentowanego w rozdziale.
Ze strony internetowej autorów (www.deitel.com] można pobrać plik z przykładami omówionymi w książce. Książka została wydana w twardej oprawie, co jest jej dużą zaletą, gdyż jako dobry podręcznik akademicki z pewnością będzie wykorzystywana przez wiele lat. Materiał przedstawiony w książce może byc przydatny zarówno początkującemu, jak i zaawansowanemu programiście.
134
Elektronika Praktyczna 12/2001
AUTOMATYKA
Agilent Technologies
lnnovatingtheHPWay
Wszędzie tam, gdzie produkuje się jakiekolwiek 'm
urządzenia, muszą być przyrządy do ich "*"
testowania. W małych warsztatach produkujących " * " ^ L * * w niewielkich ilościach są to zwykle stanowiska . *.
testowe złożone z kilku przyrządów pomiarowych,------------------------------------------------------------------
nie zawsze ze sobą sprzężonych. Na liniach technologicznych wielkich fabryk spotyka się natomiast skomplikowane urządzenia ATE (Automatic Test Eąuipment), których zadaniem jest wszechstronna kontrola produktów na różnych etapach ich wytwarzania.
Część 1: Przegląd systemów ATE firmy Agilent Technologies
W artykule dokonano przeglądu metod testowania oraz systemów ATE opracowanych i wytwarzanych przez firmę Agilent Technologies. Przegląd ten obejmuje systemy inspekcji optycznej (AOI), testery rentgenowskie (X-ray), elektryczne testery płytek drukowanych, tzw. testery in-circuit oraz systemy przeznaczone do wykonywania testów funkcjonalnych. Pokrótce przedstawiono również różnego rodzaju oprogramowanie, które jest wykorzystywane w fazach projektowania testów, tworzenia czytelnych dla systemu testującego specyfikacji badanych układów, analizy wyników testów, jak również integracji systemów testujących opartych na różnych metodach.
Wprowadzenie
Szczególnie modne ostatnio pojęcie jakości, występujące w rozmaitych kontekstach, jest ściśle związane ze stale wzrastającymi wymaganiami rynku. Producenci, którzy chcą być konkurencyjni, nie mogą pozwolić, aby do klientów trafiały niesprawne urządzenia. Jakość wyrobów jest ściśle związana z doskonaleniem procesów produkcyjnych, co prowadzi przecież do jej poprawy. Podczas produkcji konieczna jest również weryfikacja jakości.
Wiedza pozyskana podczas testowania wyrobów może być wykorzystana zarówno do zmniejszenia kosztów produkcji i serwisu, jak również do udoskonala-
nia procesu produkcyjnego. Nacisk, jaki kładzie się obecnie na jakość sprawia, że procesy testowania stały się na tyle ważne, iż ich udział w koszcie produkcji urządzeń sięga 30%.
Testowanie urządzeń elektronicznych opiera się na wielu metodach przeznaczonych do wykrywania różnego rodzaju defektów, które powstają na wszystkich etapach produkcji. Oczywiście, uszkodzenia lub błędy jednego rodzaju zdarzają się częściej, a innego rzadziej. Wieloletnie doświadczenie pozwala na sporządzenie histogramu najczęstszych uszkodzeń, który fachowcy określają mianem spektrum defektów [Fault Spectrum) - rys. 1. Z tego histogramu wynika, że dwoma podstawowymi defektami wykrywanymi w układach elektronicznych są brakujące połączenia lutownicze oraz brakujące elementy (razem około 60%).
W artykule opisano sposoby wykrywania tych oraz innych defektów powstających na liniach technologicznych wytwarzających urządzenia elektroniczne oraz przedstawiono systemy przeznaczone do tego celu.
Umiejscowienie różnego typu systemów ATE na linii technologicznej wytwarzającej urządzenia elektroniczne
Jak już wspomniano, zautomatyzowane linie technologiczne produkujące urządzenia elektroniczne są wy-
posażane w różnego rodzaju podsystemy testujące, które za pomocą oprogramowania mogą być zintegrowane w pełny system testujący linię produkcyjną. Podsystemy te są rozmieszczone w różnych miejscach linii, w zależności od tego jakiego rodzaju testy należy wykonać na danym etapie produkcji. Na rys. 2 przedstawiono przykładowo rozmieszczenie poszczególnych urządzeń testujących na linii technologicznej, której zadaniem jest automatyczny montaż komponentów na płytkach drukowanych. Pierwsze testowanie optyczne wykonywane jest po procesach nakładania pasty lutowniczej i rozmieszczenia elementów. Drugie testowanie tego rodzaju wykonywane jest po procesie lutowania rozpływowego. Inspekcja optyczna przeprowadzona przed lutowaniem pozwala wychwycić płyty ze źle rozmieszczonymi elemen-
40%
35%
30%
25%
20%
15%-
10%-
5%
0%
tami. Zadaniem drugiego testu optycznego jest zidentyfikowanie źle przylutowanych komponentów lub stwierdzenie ich braku w miejscach, w których powinny się znajdować.
Kolejne dwa etapy w procesie produkcji podzespołów elektronicznych to ręczny montaż elementów przewlekanych oraz lutowanie na fali stojącej. Po tych zabiegach wykonuje się test rentgenowski, czyli po prostu prześwietla się płytkę. Testowanie promieniami X pozwala na wykrycie szeregu poważnych defektów, takich jak rozwarcia i zwarcia lutownicze, złe rozmieszczenie elementów czy niewystarczająca lub nadmierna ilość lutowia.
Kolejny podsystem testujący umieszczony na linii technologicznej, to elektryczny tester płytek drukowanych nazywany krótko testerem in-circuit lub testerem ICT. Jego zadaniem jest we-
Brak połączeń Brak Wadliwy Uszkodzony Zwarcia Inne
lutowniczych elementów element układ scalony lutownicze analogowy
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna 12/2001
135
AUTOMATYKA
lutownic
tle meritów Ł Lutowanie rozpływowi 4. Ręcuiy montal eiemenl
Ł LfltlJwafiTt
ycn ^-^^ ^- cowv L J
Rys. 2.
ryfikacja elektrycznej integralności urządzenia. Na testy ICT składa się wiele metod, które zostaną omówione w poświęconym tym testom punkcie artykułu. Cechą wspólną tych metod i jednocześnie wyróżnikiem testów in-circuii jest konieczność fizycznego dostępu do poszczególnych węzłów obwodu elektrycznego na płytce.
Ostatnim testem, jakiemu poddawana jest płytka drukowana jest test funkcjonalności, czyli sprawdzenie czy układ, który tworzą połączone na płytce podzespoły, wykonuje funkcje do jakich został zaprojektowany. Testery funkcjonalne to odpowiednio skonfigurowane i oprogramowane systemy pomiarowe, w których stosuje się zarówno przyrządy ogólnego przeznaczenia, jak również urządzenia dedykowane. W dalszej części artykułu, wszystkie wymienione dotychczas typy urządzeń testujących zostaną omówione na przykładach testerów firmy Agilent Technologies.
Testery optyczne Agilent BV3000
Testery optyczne typu A Ol [Autornated Optical Inspec-tiori] stanowią alternatywę dla dość szeroko rozpowszechnionego, szczególnie
przy małych skalach produkcji, manualnego sprawdzania płytek drukowanych przez ludzi. Systemy tego rodzaju składają się z odpowiedniego zestawu źródeł światła, jednej bądź kilku kamer oraz z oprogramowania. Pakiet oprogramowania zawiera dwie aplikacje. Pierwsza z nich -Test Developmeni Software -stanowi półautomatyczne oprogramowanie służące do wprowadzania i translacji wzoru (layoutu) płytki do wewnętrznego, zrozumiałego przez system formatu. Druga aplikacja zawiera algorytmy analizy obrazów wykorzystujące wprowadzone wcześniej informacje o geometrii płytki PCP i widzialnych cechach komponentów na niej rozmieszczonych. Analiza polega na stwierdzeniu obecności lub braku charakterystycznych cech obrazu i podjęciu na podstawie tych informacji decyzji o całkowitej sprawności płytki lub też o jej defektach.
Test A Ol pozwala na wykrycie następujących defektów:
- brak elementów, złe ich rozmieszczenie lub obecność dodatkowych niepożądanych obiektów,
- odwrócone lub obrócone komponenty,
- nadmiar lutowia i zwarcia lutownicze,
- podniesione lub wygięte ścieżki obwodu drukowanego.
Przykładem testera A Ol jest system Agilent PV3000 (fot. 3). W obrębie rodziny PV3000 dostępne są dwa modele: pię ci o karne rowy tester 3500 E3251A przeznaczony do znajdowania poważnych błędów lutowniczych oraz tester 3100 E3250A, który wyposażono w jedną centralnie zamontowaną kamerę. Możliwości systemu
3100 ograniczone są do analizy położenia elementów oraz wykrywania grubych błędów lutowniczych.
Powracając do rys. 2 można stwierdzić, że pierwsze testowanie optyczne, po nałożeniu pasty lutowniczej i rozmieszczeniu elementów, mogłoby być wykonane za pomocą testera 3100, zaś po lutowaniu należałoby wykorzystać mający większe możliwości tester 3500.
System PV3000 może pracować w czterech trybach operacyjnych. Pierwszy z nich - Operator Modę -charakteryzuje się pełną automatyzacją procesu testowania z wykluczeniem ingerencji operatora systemu. Zamontowany w urządzeniu czytnik kodów kreskowych umożliwia identyfikację badanej płytki. Dokładnym przeciwieństwem tego trybu pracy jest Audii Modę. W tym trybie operator może dokładnie obejrzeć zarówno pełny obraz płytki, jak i poszczególne jej fragmenty. System Alignmeni Modę to tryb z rozbudowaną automatyką. W tym trybie wykorzystywane są siłowniki, które przemieszczają płytkę tak, aby dokładnie obejrzeć jej wybrane wcześniej fragmenty. Ostatnim trybem pracy jest Technician Modę, w którym dokonuje się diagnozo-
Fot. 3.
136
Elektronika Praktyczna 12/2001
AUTOMATYKA
I
Fot. 4.
wania i kalibracji systemu, wybiera się odpowiednie algorytmy oras ustawia się ich parametry. W tym trybie dokonuje się również generacji danych typu GAD.
Efektem pracy systemu A Ol jest wykrywanie i lokalizacja pewnych typów defektów. Informacje, które sbiera system, mussą być jednak ujęte w pewne formalne ramy. Są nimi raporty. System BV3000 generuje trsy rodzaje raportów: Defect Repori, Real-Tirne Repori oras SPM Repori [Siaiisiical Riocess Moniioring Repori}. Defect Repori zawiera naswę elementu, typ defektu oras naswę płytki. Jest to raport tekstowy. Raport typu Real-Tiine, to po prostu prsedsta-wienie na ekranie monitora obrasu płytki s zaznaczeniem miejsca wykrytego defektu. Ostatni s wymienionych rodsajów raportów to
SPM Repori. Zawiera on dane statystycsne wykrywanych defektów, które mogą stanowić istotne informacje o słabych punktach procesu technologicsnego.
Tester rentgenowski * _^ Agilent 5DX
p Dsiałanie testerów
i rentgenowskich, podobnie jak systemów AOI, polega na ana-lisie obrasu. Różnica polega tylko na tym, że obras w tym prsypadku posyskiwany jest inną metodą - prseświetle-nia płytki drukowanej promieniami X, a co sa tym idsie pojawiają się możliwości lokalisacji innego rodsaju defektów, których nie można było wykryć stosując inspekcją op-tycsną. Testerów rentgenowskich używa się prsede wssystkim do badania jakości połącseń lutownicsych, choć nie tylko.
System Agilent 5DX (fot. 4) poswala na wykonanie sarówno ilości owego opisu każdego połącsenia lutownicsego na płytce drukowanej, jak również na wyssu kiwa nie defektów takich jak: roswarcia, swarcia lutownicse, słe rosmiess-csenie lub brak elementów, niewystarcsająca lub nadmierna ilość lutowia. Po tych dwóch celów wykorzystywane są dwa algorytmy:
- Algorytm pomiarów ilościowych [Algorithm Quan-iiiaiive Measuremenis) generuje na podstawie sdję-
cia rentgenowskiego wymiary posscsególnych połącseń (głównie chodsi o grubość), a dysponując ilościowymi opisami każdego połącsenia jest w stanie wygenerować takie charakterystyki płytki, jak średnia grubość lutowia, roskład grubości połącseń lutownicsych, powiersch-nię miejsc lutownicsych nie pokrytą lutowiem, relacje geometrycsne międsy nóżkami układów scalo-nych i elementów dyskretnych.
- Do wykrywania i lokalisacji defektów służy algorytm drugiego rodsaju -Algoiiihrn Feaiure Deiec-iion, którego sasada dsia-łania jest identycsna, jak algorytmu sa implementowanego w systemie AOI. Na rys. 5 pokąsano prse-krój testera 5DX firmy Agilent Technologies. W górnej csęści ursądsenia (kolumna) są samontowane: lampa rentgenowska oras próżniowa pompa jonowa. Tuż pod kolumną snajduje się miejsce, w którym umieszcza się przeznaczoną do testowania płytkę PCB. Pod nią z kolei znajduje się detektor scynty-lacyjny, który obraca się w celu wytworzenia metodą laminografii 3D obrazów zarówno jednej, jak i drugiej strony płytki PCB. Laminog-rafia 3D jest metodą pozwalającą kontrolować płaszczyznę ogniskową, dzięki czemu dostajemy ostry obraz
obiektów znajdujących się w tej właśnie płaszczyźnie. Pod detektorem znajduje się kamera, która przetwarza obraz z detektorów na obraz cyfrowy przeznaczony do analizy. W środkowej część urządzenia znajduje się jeszcze jedna kamera, której zadaniem jest dostarczenie zwykłego optycznego obrazu testowanego obiektu.
Testery wykorzystujące do inspekcji promieniowanie Roentgena są szczególnie chętnie stosowane - mimo ich relatywnie wysokiego kosztu - do badania gęsto upakowanych płytek PCB, w których wykorzystano technologię BGA {Bali Grid Array). Wynika to z faktu, że połączeń lutowniczych typu BGA nie sprawdzi się za pomocą testów AOI, a i testowanie in-circuii jest mocno utrudnione ze względu na niewielkie możliwości dostępu do kluczowych węzłów elektrycznych. Problem dostępu do węzłów obwodu elektrycznego poddawanego testom ICT zostanie szerzej omówiony w kolejnym artykule.
Jacek Falkiewicz, AM Technologies Polska jacek.falkiewicz@amt.pl
Dodatkowe informacje
Dodatkowe materiały związane z tematyką poruszanąw artykule opublikujemy na płycie CD-EP1/2002B (ukaże się wraz ze styczniowym numerem EP).
Rys. 5.
138
Elektronika Praktyczna 12/2001
PROJEKTY
Silver Sound
Wzmacniacz audio
ze stopniem końcowym
quasi-IGBT
AVT-5045
Konstrukcja przedsta wionę go w ańykule wzmacniacza nawiązuje
do najlepszych klasycznych
wzorców, cechując się
jednocześnie nowoczesnością.
W stopniu końcowym
zastosowano bowiem
tranzystory MOSFET, które
sterują tranzystory bipolarne.
Nazwaliśmy to rozwiązanie
ąuasi-IGBT przede wszystkim
dlatego, aby zwrócić Waszą
uwagę na możliwości
wynikające z wykorzystania
najlepszych cech obydwu
technologii.
Parametry nominalne:
/Mocwy|ściowaRMS(4n) 200W, / Pasmo przenoszenia 5Hz 150kHz, /Szybkość narastania sygnału nawyiściu
(mm) 100V/u.s(200W/4n), /Zniekształcenia
x harmoniczne 0,05%,
x TIM 0,05%
Schemat wzmacniacza przedstawiono na rys. 1. Wejściowy sygnał sterujący, którego pasmo ograniczają elementy Rl i C3 jest doprowadzany do nieodwracające-go wejścia wzmacniacza operacyjnego Ul/l. Wzmocnienie napięciowe tego układu ustalają rezystory R4 i R3. Tranzystory Tl i T2 pracują jako stabilizatory napięcia, dopasowujące napięcie zasilania do wymagań wzmacniaczy operacyjnych Ul/l i Ul/2. W kolektorach tych tranzystorów znajdują się lustra prądowe zbudowane z elementów T3, T4, R7, RlO, Dl (dla dodatniej gałęzi zasilania) oraz T5, T6, R9, Rll i D2 (dla ujemnej gałęzi zasilania). Między kolektory tranzystorów T6 i T4 włączono obwód ustalania prądu spoczynkowego zbudowany w sposób klasyczny z elementów Rl2, C14, Pl i T7.
Wraz ze zmianami wartości prądu przepływającego w dodatniej i ujemnej gałęzi zasilania Ul/l zmienia się także napięcie na kolektorach T6 i T4. Rezystoiy R35 i R34 poprawiają szybkość reakcji
wzmacniacza na pobudzenia impulsowe. Poprzez rezystory R32 i R33 są wysterowywane tranzystory MOSFET TlO i Tli. Ujemne sprzężenie zwrotne zrealizowane jest poprzez rezystor R5 włączony między wyjście wzmacniacza operacyjnego Ul/l, a wyjście wzmacniacza mocy. Jest to tzw. "prądowe ujemne sprzężenie zwrotne". Poprzez rezystor Rl3 sterowany jest obwód DC-serwo (odpowiadający za stabilizację składowej stałej napięcia na wyjściu wzmacniacza), zbudowany z elementów: Ul/2, C12, C13, R14, R15, Rl6, Rl7.
Tranzystory MOSFET TlO i Tli, wraz z bipolarnymi T12, Tl3 (dla dodatniej gałęzi zasilania) i Tl4, Tl5 (dla ujemnej gałęzi zasilania) tworzą klasyczne źródło prądowe sterowane napięciem, którego prąd J =3xL . Po-nieważ źródła tranzystorów MOSFET są połączone z kolektorami tranzystorów bipolarnych, występuje 100% lokalne napięciowe
14
Elektronika Praktyczna 12/2001
Silver Sound
T
TT
Rys. 1. Schemat elektryczny wzmacniacza.
sprzężenie zwrotne. Taka konfiguracja powoduje pracę tej części układu w sposób podobny, jak ma to miejsce w tranzystorach IGBT, lecz cena takiego układu jest wielokrotnie niższa niż dobrej jakości tranzystora IGBT.
Elementy R24, R25, R28, R30, T8, T16, Dli, D4 i C16 tworzą obwód zabezpieczenia przeciwzwarciowego dla tranzystorów "górnej" połówki stopnia końcowego, natomiast R26, R27, R29,
R31, T9, T17, D12, D6 i C17 dla połówki "dolnej". Jest to zabezpieczenie zaprojektowane specjalnie dla prezentowanego wzmacniacza, aby wyeliminować rezystory wyrównujące w kolektorach tranzystorów T12, T13, T14, T15. Prąd zwarcia wynosi 2,8A, a maksymalny prąd wyjściowy osiąga nawet 12A (dla obciążenia o im-pedancji 4Q).
Pary diod D3 i DZ4 oraz D5 i DZ3 zabezpieczają bramki T10 i Tli przed pojawieniem się zbyt wysokiego napięcia, a kondensatory CIO i Cli zapobiegają możliwości wzudzenia się stopnia końcowego.
Wzmacniacz wyposażono we wskaźnik wysterowania, którego schemat elektryczny przedstawiono na rys. 2. Jest to dwustopniowy wzmacniacz prądu stałego, z płytkim dodatnim sprzężeniem zwrotnym i niewielką histerezą. W stanie początkowym na rezystorze R105 występuje niewielkie napięcie wywołane prądem płynącym z Uz om poprzez R106. Napięcie potrzebne do wysterowania T101 ma wartość UR105+UbeT101. Ponieważ wzmocnienie T101+T102 wynosi minimum kilka tysięcy, nawet niewielki prąd bazy T101 powoduje zmianę napięcie na emiterze T102, z napięcia prawie równego napięciu zasilania, do napięcia kilku woltów (UBatT102+ULED). To z kolei powoduje zmniejszenie prądu płynącego przez R105 wywołując efekt dodatniego sprzężenia zwrotnego. Dzięki temu wyeliminowany jest do minimum efekt stanu pośredniego świecenia diody LED. Dlatego świeci ona pełną jasnością nawet przy nieznacznym przekroczeniu napięcia kontrolowanego przez opisany układ. Umożliwia to precyzyjną wizualną kontrolę pracy wzmacniacza. Od wartości pojemności C101 zależy czas reakcji i czas podtrzymania: Rl01xCl01 = czas reakcji [s], Cl01xRl02 = czas podtrzymania [s] (w przybliżeniu).
+ Uzpom(24V)
R107
Z wyjścia wzmacniacza
T102
R106
Rys. 2. Schemat elektryczny wskaźnika wysterowania.
Elektronika Praktyczna 12/2001
15
Silver Sound
o+UzPA
+24V
Z wyjścia
wzmacniacza
mocy
R207
R201
R202
Rys. 3. Schemat elektryczny układu automatyki sterującej dołączaniem głośnika do wyjścia wzmacniacza.
T203, który z kolei zwiera bazę T204 do masy. Wówczas przekaźnik odłącza obciążenie od stopnia mocy. Elementy R201, R202, R203, C201, T201, T202 wraz z T203 tworzą obwód reagujący na napięcie stałe na wyjściu stopnia mocy i w przypadku pojawienia się takiego, powodujący odłączenie obciążenia, chroniąc głośniki przed zniszczeniem. Przez rezystor R207 do plusa 24 V jest podłączona dioda LED sygnalizująca podłączenie głośników.
Uruchomienie
Do uruchomienia wzmacniacza jest niezbędny zasilacz laboratoryjny, oscyloskop oraz serwisowy ge-
R18
R24
Wzmacniacz wyposażono także w układ automatyki sterującej dołączaniem głośnika do jego wyjścia, którego schemat elektryczny przedstawiono na rys. 3. Jest to nieco rozbudowana wersja układu automatyki opublikowanego w historycznej już książce "Wzmacniacze elektroakustyczne" Macieja Feszczuka (WKiŁ, Warszawa 1986). Wzbogacono go o elementy R206 i C202, tworzące wraz z tranzystorem T204, obwód opóźnionego załączania obciążenia. Natomiast elementy Dz201, Dz202, D201, R204 wraz z T203 tworzą obwód przyśpieszonego odłączania obciążenia po wyłączeniu zasilania. Warunkiem poprawnego działania tego obwodu jest, aby napięcie zasilania +24 V przez odpowiedni stabilizator było pobierane z dodatniego napięcia zasilania wzmacniacza mocy. Diody Zenera Dz201 i Dz202 dobiera się tak, aby spadek napięcia na nich wynosił 75...80% napięcia zasilania wzmacniacza
(+uPA).
Po wyłączeniu zasilania, dopóki napięcie +UiPA jest większe od spadku napięcia na diodach Zenera, to płynie przez nie prąd, który powoduje powstawanie napięcia na rezystorze R204. Napięcie to uniemożliwia przewodzenie diody D201. Gdy napięcie +UiPA spadnie poniżej napięcia diod Zenera, przestaje przez nie płynąć prąd i dioda D201 zostaje odblokowana. Powoduje to wysterowame tranzystora RyS 4 Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej wzmacniacza.
R105 ___
ET101C
B R103
P101
Di!
_B22
l_
Prostokątny otwór ustalający kolejność bolców wtyczki. Otwory metalizowane najlepiej nitowane rurkami o średnicy wewnętrznej 1,5 mm.
Styki G1:
1 = masa, 2= + 24V, 3= LED katoda /anoda do +24V (wskaźnik wysforowania),
4= masa, 5= LED anoda/katoda do masy (wskaźnik podłączenia głośników)
Otwory dla tranzystorów T8 i T9 przygotowane dla 2N5551 i 2N5401 (zamieniony emiter z kolektorem)
16
Elektronika Praktyczna 12/2001
Silver Sound
*LM
(S 3 mm
Rys. 5. Wygląd radiatora dla tranzystorów T4 i T6.
nerator przebiegów audio. Na płytce drukowanej, której schemat montażowy pokazano na rys. 4, montujemy wszystkie elementy p oza tranzystorami (T10, Tli, T12, T13, T14, T15 a także T8 i T9). Tranzystory T6 i T4 umieszczamy na niewielkim radiatorze wykonanym z blachy aluminiowej o grubości 2mm izolując je. Na rys. 5 pokazano wygląd tego radiatora, który podczas montażu należy przymocować do płytki drukowanej.
Tranzystor T7 montujemy po drugiej stronie płytki (od strony lutowania). Na wyjściu zasilacza ustalamy napięcia zasilania +50V i -50V oraz ustalamy ograniczanie prądu przy lOOmA.
Testowy sygnał sterujący należy podać na styk 2 złącza G2 (styki 1 i 3 to masa). Do pierwszego testu wykorzystamy sygnał trójkątny (symetryczny) o amplitudzie ok. 200...300mV). Za pomocą oscyloskopu obserwujemy sygnał na wyjściu Ul/l - powinien być nie zniekształcony i mieć amplitudę ok. 3 razy większą od wejściowej. Prąd pobierany przez układ w tej fazie uruchamiania nie powinien przekraczać 5 Om A. Za pomocą potencjometru Pl ustalamy napięcie między kolektorami T5 i T6 na ok. 5...6V. Teraz możemy zamocować tranzystory mocy na radiatorze (rys. 6), izolując je. Radiator najlepiej wykonać z kształtownika ZML Kęty A6023 o długości 12,5...13cm. Można użyć kształtownik A5352, jednak należy wtedy pamiętać o odpowiedniej zmianie wykonując otwory, gdyż szerokość tego kształtownika wynosi 187mm, a nie 190,5mm. Śrub mocujących tranzystory mocy nie dokręcamy do końca. Tranzystor T7 wyginamy tak, aby stroną izolowaną
dotykał do radiatora, a na jego radiator nanosimy warstwę silikonu. Teraz umieszczamy płytkę drukowaną (wcześniej montujemy T8 i T9) na radiatorze tak, aby końcówki tranzystorów weszły w odpowiednie otwory (metalizowane) w płytce, którą za pomocą tulejek dystansowych mocujemy do radiatora. Sprawdzamy czy T7 dobrze przylega do radiatora oraz czy któraś z końcówek tranzystorów mocy nie dotyka radiatora. Nie zmieniając ustawień podłączamy zasilanie i podajemy sygnał wejściowy z generatora sygnałowego. Jeżeli prąd pobierany przez wzmacniacz nie uległ zmia-
nie, a sygnał na wyjściu ma taki sam kształt jak wejściowy, lecz dużo większą amplitudę, można zmienić prąd ograniczania w zasilaczu do maksimum i potencjometrem Pl zwiększyć prąd spoczynkowy do ok. 150... 2 5 Om A. Ograniczamy do minimum amplitudę sygnału wejściowego i mierzymy poziom napięcia stałego na wyjściu wzmacniacza. Nie powinien przekraczać 2 0mV.
Teraz możemy zająć się układami pomocniczymi. Podłączamy pomocnicze napięcie 24V poprzez gniazdo G2, diody LED będące wskaźnikami sygnału wyjściowego i podłączenia głośników. Po upły-
Ptytka drukowana
r
RADIATOR
T7
o
33 ---------------*
A 6023
190,5
33
32
27
Oś otworu 06 otworu
2SA13O2 I 2SC3281 IRFP 9240 I IRFP450
Rys. 6. Sposób zamocowania tranzystorów mocy na radiatorze.
Elektronika Praktyczna 12/2001
17
Silver Sound
Bz 3.15AT 22OTAC UZ2fl DO1 /\
UZ2/2 T /1 T i
CO1 -------------------11----------------------- Masa
WS DOW I ]~C02 -UzRA
TS 400 W
UZ2/1.2 dla Z00W/4Q-4OV (UDC +/-55V)
UZ2/1.2 dla 200W/8Q=50V (UDC +/-70V)
D01 Mostek Gretza 25Amp 200 V
C01 , C02:10000, "33000nF
WS wyłącznik zasilania
+ 24V
ROI 15kfl
T01 BD649(radlatorAI2mm/70,,,100cmI)
DzOl Zener 27V/0,25W
Rys. 7. Schemat i opis zasilacza.
wie ok. 4...7 sekund zaświeci się LED sygnalizujący, że przekaźnik podłączył obciążenie.
Zaświecenie się diody oznacza, że możemy podłączyć do wyjścia wzmacniacza rezystory o wypadkowej rezystancji 4Q i mocy ok. 200W (zamiast głośników, na czas testów). Równolegle do obciążenia podłączamy oscyloskop, i powoli zwiększamy amplitudę sygnału wyjściowego, cały czas kontrolując oscylogram, czy nie pojawiają
Gniazda wejściowe
się oscylacje pasożytnicze, a sygnał wyjściowy (aż do granic znej wartości amplitudy wynikającej z napięcia zasilania) ma taki sam kształt, jak sygnał wejściowy. Po wykonaniu tych czynności możemy p odłączyć wzmacniacz lub wzmacniacze do docelowego zasilacza wykonanego według rys. 7. Potencjometrem P101 ustalamy próg zapalania się diody przy napięciu (sinusoida, napięcie skuteczne) 28V dla obciążenia 4Q, i 40V dla obciążenia 8Q.
Schemat montażowy kompletnego wzmacniacza w wersji stereofonicznej pokazano na rys. 8. Układ wzmacniacza napięciowego wykorzystano z opisu wzmacniacza z tranzystorami IGBT firmy Analog Devices, wprowadzając niewielkie uproszczenia. Krzysztof Jasiński
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/grudzien01.htm.
LEGENDA:
- przewód ekranowany (przekrój żyły ekranującej min. 0,5 mm2). Przewody doprowadzające masę do gniazd głośnikowych, biegunów zasilania powinny mieć minimum 1,5 mm2. Pozostałe przewody 0,5 mm2 Uwaga: na rysunku nie ma zaznaczonych diod LED, należy je podłączyć według opisu.
Rys. 8. Schemat montażowy kompletnego wzmacniacza stereofonicznego.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Wszystkie rezystory 0,25W
Rl, R7, R9...R11, R32, R33: 100O
R2, R103: 100ka
R3: 15Q
R4: 30O
R5, R24...R27: lka
Ró, R8: 68kO
R12, R17, R107, R207: 4,7kQ
R13: 15kO
R14, R16: 1MQ
R15: 470O
R18...R23: 0,43Q/5W
R28, R29: 22kQ
R30, R31, R104, R201...R203: 15kQ
R34, R35: ó^kO/O^W
R101: lka
R102: 22kO
R105: 220O
R103, R10Ó: 220kO
R204: 2,2kQ
R205: 10kO
R20Ó: 47kO
Pl: 2,2ka wieloobrotowy
P101: 4JkO wieloobrotowy
Kondensatory
Cl, C2, C4, C5, C101: 10jiF/63V
C3: lnF
C6, C9: 3,3jj,F- MKSE
C7, C8, C12...C14: 100nF/100V
C10, Cli: 47pF/160V
C15: 10^F/16V-tantal
C16, C17: 10nF/100V
C201: 470^F/25V
C202: 2200|iF/10V
Półprzewodniki
Dzl, Dz2, Dz3, Dz4: ^y/O^óW
DZ201, Dz202: wg opisu
DL D2, D32, D4...DÓ, D101, D201:
1N4148
D8, D7: BY255
D9...D12: 1N4937
D202: 1N4001
Tl, T5: BD 139/16
T2, T3: BD 140/16
T4: 2SA1006
T6: 2SC3309
T7: BD135-16
T8: 2N5551
T9: 2N5401
T10: IRFP450
Tli: IRFP 9240
T12, T13: 2SA1302
T14, T15: 2SC3281
T16: BF470
T17: BF469
T101, T201, T202: BC550
T102, T203: BC556
T204: darlington np. BD649
Ul: OP285
Różne
Przekaźnik RM83Z/24V
18
Elektronika Praktyczna 12/2001
AUTOMATYKA
Schneider
Electric
Dokładnie rok temu po raz pierwszy na łamach EP prezentowaiiśmy sterowniki łogiczne produkowane przez firmę Schneider Ełectric, których pierwowzorem jest doskonałe znany naszym Czytełnikom LOGO! Do tematu wracamy, ponieważ producent Zełio rozszerzył tę rodzinę o kiłka nowych modułów o interesujących moźiiwościach. Pokrótce przedstawiamy je w artykułe.
(24VDC lub 100..240VAC), napięciem zasilania (24VDC lub 100..240VAC), a także liczbą wejść analogowych (brak lub 2). Wybrane modele sterowników są oferowane z wewnętrznym zegarem z rozróżnianiem dni tygodnia. Obwody wyjściowe sterowników producent wyposażył w przekaźniki elektromechaniczne, których styki można obciążać prądem o natężeniu do 8A (przy zasilaniu 230VAC).
Montaż sterowników nie wymaga żadnych akcesoriów, ponieważ ich obudowa jest przystosowana do montażu na szynie DIN35 lub za porno cą śru b.
Wygląd Zelio pokazano na fot. 1, a na rys. 2 znajduje się szczegółowy opis panelu operatorskiego.
Programowanie sterownika jest możliwe za pomocą przycisków klawiatury lub oprogramowania Zelio Soft. Obsługuje ono trzy języki: symboliczny język Zelio, standardowy język drabinkowy oraz język graficzny operujący symbolami elektrycznymi.
Program może zawierać od 60 (moduły 10 i 12 l/O) do 80 (wersja z 20 1/0} kroków. Każda linia może mieć do 3 "styków" i "cewkę" lub 3 "styki" i blok funkcyjny. Do dyspozycji użytkownika jest 8 przekaźników czasowych, które mogą realizować 8 różnych funkcji (np. sterowane sygnałem lub impulsem opóźnienia załączenia, opóźnienie rozłączenia, pojedynczy impuls, praca cykliczna), 8 liczników dwukierunkowych (zliczanie i odliczanie), 15 przekaźników pomocniczych, 8 analogowych komparatorów do wyboru z 7 różnych typów (porównywa-
i
Zelio Logic -miniaturowe sterowniki logiczne
Sterowniki Zelio Logic są ~^~
oferowane w 8 wariantach różniących się liczbą wejść i wyjść (od 10, 12 lub 20 linii I/O), dopuszczalnym napięciem na wejściach logicznych Fot. lb.
140
Elektronika Praktyczna 12/2001
AUTOMATYKA
Rys. 2.
nie dwóch zmiennych lub zmiennej i wartości odniesie-a). Dzięki wbudowanej pamięci EEPROM, wpisany do sterownika program jest zachowywany po wyłączeniu zasilania. Niespotykaną w innych sterownikach tego typu możliwością Zelio jest definiowanie do czterech pełnoekranowe bloków tekstowych (4 linie po 12 znaków), które są wyświetlane na wyświetlaczu sterownika. Każdy taki blok tekstowy uaktywniany jest jak zwykła cewka i może mu towarzyszyć wyświetlanie jednej lub dwóch zmiennych. Cztery klawisze nawigacyjne mogą być skonfigurowane jako dodatkowe przyciski funkcyjne. Będą one traktowane wówczas jak dodatkowe wejścia - od zwykłych odróżniać je będzie jedynie brak zewnętrznych połączeń elektrycznych. Od stycznia rodzina Zelio Logic
1 - Uchwyt mocujący
2 - Zasilania: 24 V ^ dla SRWMBD,
100/240 V ^ dla SR1M*FU
3 - Wyświetlacz ctełdokrystaliczny:
4 linie po 12 znaków
4 - Zaciski wejtt 24 V = w przypadku
SR1*MBD lub 100S40 V t, dlaSRitt>FU 6 - Wejścia analogowe 0-10 V
(5R1 BDJ, które można także wykorzystać Jako wejścia dyskretne
fi-PraydskOatoto
8 - Klawisze kuroora
lub po skonfigurowaniu przydsU Z
9 - Przycisk wyboru I zatwierdzenia
10 - Przycisk Escape
11 - Gniazdo dla karty pamięci
I ii) przewodu łączącego z komputerem PC
12 - Zaciski wyjść przekaźnikowych 13- Etykieta
T7/
1
powiększy się o moduły wyposażone w wyjścia tranzystorowe, przystosowane do zasilania napięciem 12VDC i 24VDC, a także nieco tańsze od standardowych moduły pozbawione interfejsu użytkownika (klawiatury i wyświetlacza).
Zelio Time -elektroniczne przekaźniki czasowe
Schneider Electric wprowadził do rodziny Zelio moduły programowanych przekaźników czasowych Zelio Time. Dostępne są ich dwa modele: z wyjściem przekaźnikowym o obciążalności prądowej do BA fprzy 250VAC) oraz z wyjściem tranzystorowym o maksymalnej obciążalności do 700mA fprzy 24VDC), obydwa oferowane w obudowach przystosowanych do montażu na szynie DIN35. Obecnie w ramach rodziny Zelio Time są
produkowane trzy rodzaje przekaźników czasowych: RE7, RE8 iRE9. Najbardziej uniwersalne są przekaźniki z serii RE7, które producent oferuje w wersjach z dwoma zakresami czasu fdo 300 godzin lub do 10 minut), możliwością zewnętrznego inicjowania i wstrzymywania odmierzania czasu i z dwoma konfiguracjami wyjścia fz jednym lub dwoma stykami). Przekaźniki z wyjściem półprzewodnikowym RE7 są dostarczane w jednej z 7 konfiguracji trybu pracy, przy czym jeden z wariantów jest w pełni uniwersalny i umożliwia wybór dowolnego trybu pracy.
Przekaźniki z serii RE8 są mniej uniwersalne, ale 5 dostępnych konfiguracji trybu pracy w zupełności wystarcza do zrealizowania wszystkich typowych zadań w systemach sterowania. Timery w przekaźnikach czasowych RE8 umożliwiają odmierzanie czasu do 30 minut, przy czym producent oferuje aż 7 wersji różniących się zakresami odmierzanego czasu.
Przekaźniki z serii RE9 wyróżniają się, na tle wcześniej przedstawionych, możliwością zasilania dowolnym napięciem z przedziału 24...240VAC/ VDC. Dostępne są z trzema konfiguracjami trybów pracy fw tym jeden uniwersalny). Umożliwiają odmierzania czasu do 30 minut. ^^^~~~
Zelio Control -moduły nadzorujące
W ramach rodziny Zelio Conirol Schneider oferuje kilka różnych modułów oznaczonych wspólnym dla wszystkich symbolem RM4. I tak:
- Moduły RM4T i RM4UB służą do kontroli poprawności zasilania wielofazowego (sprawdzana jest m.in. kolejność faz, ich obecność oraz symetria) i jednofazowego. Niektóre z modułów RM4T wyposażono w timer opóźniający zadziałanie wyjścia sygnalizacyjnego.
- Moduły RM4JA i UA służą do monitorowania wartości napięcia zasilającego i prądu pobieranego przez odbiornik. Maksymalne na-
tężenie monitorowanego prądu nie może przekraczać 15A (AG/DC), a maksymalne monitorowane napięcie to 500V (AG/DC). - Moduły RM4LG i RM4LA opracowano z myślą
0 kontrolowaniu poziomu cieczy przewodzących, w tym wody. Można je stosować m.in. jako moduły zabezpieczające pompy
1 hydrofory przed uszkodzeniem wywoływanym pracą pompy na sucho. Moduł RM4LA wyposażono w timer zapewniający opóźnienie czasu załączenia lub rozłączenia styków przekaźnika.
Podsumowanie
Innowacyjność nowych pomysłów firmy Schneider Electric polega na rozwiązaniu problemów najczęściej spotykanych w praktycznych, często ,,domowych" aplikacjach. Wykorzystanie modułów RM4 np. do zabezpieczenia silnika pompy może oszczędzić wielu kłopotów i wiążących się z nimi wydatków, co z pewnością docenią właściciele domków z własnymi ujęciami wody. Sterowniki Zelio, których możliwości i łatwość obsługi przewyższają większość systemów ,,szytych" na miarę, są stosowane w automatyzacji sterowania bram wjazdowych, sterowania oświetleniem na posesji, i do budowania innych niestandardowych systemów alarmowych.
Pomysły firmy Schneider Electric nadal będziemy śledzić w EP i przedstawimy je, może szybciej niż za rok. Andrzej Jakubik, AVT
Dodatkowe informacje
Artykutpowstatw oparciu o materia-ty firmy Schneider Electric, tel. 0801-171-500 lub (22)511-84-64.
Dodatkowe informacje o urządzeniach opisanych w artykule sądostępne w Internecie pod adresami:
- http://217.153.88.147/PDF_PL/ 3_AUTOMATYKA/05_ZEUO_-STEROWNIKI_PLC_ULOTKA.pdf,
- http://217.153.88.147/PDF_PL/ 3_AUTOMATYKA/05_ZELIO_-LOGIC_INSTRUKCJA.pdf,
- http://217.153.88.147/PDF_PL/ 3_AUTOMATYKA/05_ZELIO_-TIME_CONTROL_ULOTKA.pdf.
Elektronika Praktyczna 12/2001
AUTOMATYKA
Czujniki optyczne flnmy
Baumerelectric
Firma Baumer Electric jest producentem
czujników przemysłowych, których
najważniejszą cechą jest legendarna już
niezawodność i precyzja wykonania.
W artykule przedstawiamy wybrane czujniki
z oferty tej firmy.
Samouczący się kompaktowy czujnik kolorów
Bez możliwoSci rozróżniania kolorów nie można sobie obecnie wyobrazić produkcji w wielu dziedzinach przemysłu. Często konieczne jest rozróżnienie tak niewiele różniących się odcieni kolorów, że jest to zadanie z "pogranicza" możliwoSci ludzkiego oka. PoprawnoSć detekcji zależy też w dużym stopniu od kąta widzenia, zmiany oSwietlenia i wielkoSci obiektu. Kompaktowe czujniki koloru z rodziny FKDM (fot. 1) doskonale radzą sobie z większoScią problemów spotykanych w praktycznych aplikacjach, a do niezawodnej detekcji wystarcza im zaledwie 340[is.
Wbudowany w czujnik oSwiet-lacz generuje Światło o składowych. RGB, które jest ogniskowane na badanym obiekcie. Pokrycie obiektu pochłania częSć widma padającego Światła, a częSć ulega odbiciu. Odbite Światło, odbierane przez detektor wbudowany w czujnik, jest analizowane i na tej podstawie okreSla się kolor oSwietlanego obiektu.
Czujniki FKDM są dostarczane w wersji dwukanałowej i czterokanałowej. Każdy kanał posiada oddzielne wyjScie, które można "nauczyć" rozpoznawania jakiegoS zadanego koloru. Czujnik może być zastosowany do rozróżniania kolorów lub ich odcieni. W zależnoSci od wymagań aplikacji, w każdym kanale można okreSlić tolerancję rozpoznawania, co pozwala traktować kolory: ciemnoniebieski i jasnoniebieski jako jeden kolor. Dzięki wbudowanemu oSwietlaczowi, w czujniku praktycznie wyeliminowano wpływ otaczającego oSwietlenia na jako Sć rozpoznawania.
Sterowanie pracą czujnika jest bardzo proste i odbywa się za
pomocą trzech przycisków znajdujących się na tylnej Ściance czujnika. Czujnik niezawodnie wykrywa kolory różnych materiałów, jak np. metal, szkło, plastik, substancje sypkie, papier, tekstylia i inne.
Dokładny, szybki,
kompaktowy
i uniwersalny...
...w ten sposób najkrócej można okreSlić - nowe w ofercie firmy Baumer Electric - czujniki laserowe przeznaczone do bez-kontaktowego mierzenia odleg-łoSci. Czujnik działa na zasadzie metody triangulacyjnej. Wąska wiązka laserowa jest odbijana od obiektu i wraca do detektora promieniowania laserowego wbudowanego w przyrząd. Zmiana odległoSci czujnika od obiektu, a więc zmiana kąta, pod którym jest odbijana wiązka powrotna, powoduje zmianę miejsca jej padania na powierzchnię detektora. Rolę detektora spełnia pole fotodiod rozmieszczonych szeregowo, których stan jest Śledzony przez wbudowany w przyrząd mikrokontroler. W zależnoSci od miejsca padania wiązki Światła jest obliczana odległoSć czujnika od obiektu. SzybkoSć odpowiedzi czujnika na zmianę odległoS-ci wynosi lOms.
Szybsze są czujniki z rodziny PSD (Position Sensitive Device), dla których czas reakcji wynosi zaledwie ok. lms. OdległoSć jest obliczana przez mikroprocesor zawarty w czujniku i może być transmitowana na zewnątrz za pomocą interfejsu szeregowego RS485 lub z pętlą prądową 4...20mA. Czujniki PSD są wytwarzane dla czterech zakresów pomiarowych odległoSci: 3 0... 5 0 mm, 30 .. .13 Omm,
50...250mm oraz 100...500mm, w których pomiary odbywają się z rozdzielczością odpowiednio: 0,01, 0,06, 0,3 oraz 0,5mm.
Dzięki laserowi działającemu w widzialnym paSmie widma, instalacja czujnika jest łatwa i nie wymaga dodatkowego oprzyrządowania.
Dużą zaletą czujników PSD jest to, że wbudowany w nie laser działa w klasie 2 (moc lasera do 1 mW), nie jest więc konieczne wprowadzanie podczas jego instalacji specjalnych Środków bezpieczeństwa. Możliwymi aplikacjami są pomiary bicia (opon, wałów), analogowe pomiary pozycji mechanicznych członów wykonawczych (krzywek, klap, zaworów), dokładne bezkontaktowe pomiary gruboSci (blach, papieru) itd.
Miniaturowy czujnik laserowy z tłumionym tłem
W ofercie produkcyjnej firmy Baumer Electric znajdują się także ultraminiaturowe czujniki optyczne OHDK, których wymiary wynoszą zaledwie 10x27x16,3mm. Głównym elementem czujnika jest laser działający w widzialnym paSmie widma, co znacznie ułatwia jego instalację. Maksymalny zasięg działania wynosi lOOmm. Można go dobierać w przedzia-
le 20...100mm za pomocą specjalnego mechanizmu zmieniającego pozycję soczewki, a nie -jak to się dzieje zazwyczaj -przez zmianę czułoSci elementów fotoelektrycznych. Takie rozwiązanie umożliwia osiągnięcie bardzo precyzyjnego nastawienia, lepszej powtarzalności pomiarów i małej wrażliwoSci na zmieniające się właSciwoSci optyczne (odbiciowe) obiektu. Powtarzalność wyników pomiarów przy bocznym przybliżeniu w płaszczyźnie ogniskowej jest mniejsza niż 0,2mm.
Czujniki OHDK są dostarczane w wersjach: z kablem lub ze złączką i są zabezpieczone przed niewłaSciwą biegunowoS-cią i zwarciem.
Nowa generacja optycznych czujników światłowodowych
Wymagania stawiane przez użytkowników powodują, że czujniki optyczne są coraz częS-ciej wykonywane w oparciu o włókna Światłowodowe. W ramach nowej generacji czujników Światłowodowych FVDK firmy Baumer Electric są dostępne modele czujników z funkcją te-ach-in (samoregulujące się) oraz
Elektronika Praktyczna 12/2001
145
AUTOMATYKA
klasyczne czujniki, w których czułość jest nastawiana potencjometrem. Funkcję tsach-in można aktywować lokalnie lub zdalnie, dzięki czemu parametry toru pomiarowego czujnika można dynamicznie dostosowywać do bieżących wymagań pomiarowych.
W ramach rodziny FVDK są oferowane modele z wyjściem cyfrowym lub analogowym, a także czujniki z ustalaną przez użytkownika histerezą lub ze skróconym do 50ms czasem odpowiedzi. Widoczny na fot. 3 siedmio-segmentowy wyświetlacz na korpusie czujnika wyraźnie ułatwia adjustacje. czujnika po zainstalowaniu. Wyświetlane cyfry informują o natężeniu światła padającego na odbiornik. Mogą być też wyświetlane na nim parametry wybranych funkcji i komunikaty o usterkach.
Czujniki światłowodowe są oferowane także w postaci niezależnych modułów, wśród któ-
rych są dostępne: jedna jednostka centralna zawierająca złącze, wyświetlacz i elementy sterujące oraz moduły z interfejsami światłowodowymi, których może być nawet 16. Moduły komunikują się z jednostką centralną za pośrednictwem wewnętrznej magistrali, a dane są przekazywane do systemu nadrzędnego przez pojedynczy kabel. Cały system jest przeznaczony do montażu na listwie DIN, dzięki czemu w razie usterki któregokolwiek modułu można go wyjąć i wymienić bez konieczności odłączenia pozostałych modułów, co minimalizuje czas naprawy serwisowej.
W ramach rodziny FVDK są oferowane czujniki przystosowane do współpracy z plastikowymi włóknami światłowodowymi, wśród których są dostępne włókna odporne na środki chemiczne, zogniskowaną wiązką świetlną (z tłumieniem wpływu tła], ze współosiowymi kablami
światłowodowymi (światło jest doprowadzane do miejsca odczytu przewodem świetlnym znajdującym się w środku kabla, włókien odbiorczych jest kilka, a znajdują się na obwodzie kabla], dostępne są także światłowody z promieniem zgięcia ograniczonym do 2mm oraz światłowody odporne na temperatury od -60C do nawet 350C.
Kieszonkowy czujnik liniowy PosCon
Czujniki serii PosCon służą do pomiaru szerokości obiektów, detekcji krawędzi, umożliwiają także dokładne określenie pozycji nadzorowanego obiektu. Emiter czujnika wytwarza liniową barierę świetlną, której światło odbija się od zwierciadła odblaskowego lub folii refleksyjnej. Informacja o natężeniu odbieranego promieniowania jest prezentowana na wyświetlaczu.
Czujniki PosCon mają trzy tryby pomiarowe:
- pomiary szerokości (tekstyliów, filmów, plastiku, papieru itd.] z możliwością detekcji pęknięć i przerwania,
- detekcja pozycji krawędzi -idealne dla dokładnego odczytu pozycji materiałów opakowaniowych w maszynach pakujących,
- detekcja pozycji środka -wprowadzanie i sterowanie obiektów znajdujących się w polu pomiarowym czujnika, Tryb pracy jest nastawiany za
pomocą przycisków na obudowie czujnika. Czujnik jest dostarczany w wariantach z zakresami pomiarowymi: 30, 150 lub
Fot. 4. Czujnik liniowy PosCon.
350 mm z rozdzielczością 0,03, 0,15 lub 0,35mm. Do dyspozycji użytkownika jest wyjście analogowe (4... 2 Om A], wyjście alarmowe oraz wyjście cyfrowe (PNP], które można zastosować np. do sygnalizacji przekroczenia ustalonych przez użytkownika progów referencyjnych. Opcjonalnie czujnik można wyposażyć w interfejs szeregowy RS485, przez który można nie tylko przesyłać dane w postaci cyfrowej, ale również zdalnie sterować wszystkimi funkcjami czujnika. Do pracy z obiektami błyszczącymi jest przeznaczona wersja z filtrem polaryzacyjnym. JiriTrojan, AMTEK Sp. z o. o.
Dodatkowe informacje
Ariykutpowstatw oparciu o materiały firmy Baumer Electric udostępnione prze z dy stryb uto ra - f i rrn ę A rnt e k s. sr.o., tel.: (22) 874-02-34, fax: (22)863-87-
43, e-mail: amtek@amtek.pl.
146
Elektronika Praktyczna 12/2001
AUTOMATYKA
Tak naprawdę, liczba aplikacji systemów nadzoru wizyjnego jest ograniczona tylko prses wyobraźnię projektanta systemu i - jak pokazuje praktyka, ten parametr będzie coraz mniej istotny - cenę zestawu urządzeń tworzących system akwizycji i analizy obrazu. Za pomocą systemów wizyjnych kontrolowana jest m.in. jakość nadruków na opakowaniach, wykrywane są uszkodzenia opakowań (poprzez detekcję ich kształtu oraz określenie wymiarów), monitoruje się także jakość wykończenia materiałów fich fakturę lub równomierność pokrycia farbą), a takśe szereg innych parametrów, dotychczas zazwyczaj monitorowanych przez ludzi, możliwych do wychwycenia za pomocą urządzeń automatycznie analizujących obrazy. Dwa przykłady aplikacji systemu analizy obrazu (kontrola kompletności montażu złączy oraz pozycjonowanie PCB) pokazano na rys. 1.
Współcześnie oferowane systemy umożliwiają analizę obrazów statycznych oraz dynamicznych, a dzięki zaawansowanemu oprogramowaniu sterującemu pracą sterowników współpracujących z kamerami, jest możliwa analiza obiektów o obrazach charakterystycznych różniących się między sobą w sposób określony przez operatora.
UIIIKUII
W ten sposób można porównywać obrazy obrócone (oraz mierzyć kąt obrotu) lub ustawione pod różnymi kątami, można także monitorować obiekty ulokowane na różnorodnych tłach, zanurzone w poruszającej się cieczy lub znajdujące się w silnie zakurzonych pomieszczeniach. Praktycznie nie ma więc takich cech środowiskowych, których negatywnego wpływu na jakość analizy nie można ograniczyć. Spektakularnym przykładem ilustrującym elastyczność algorytmów analizy i rozpoznawania obrazów we współczesnych systemach nadzoru wizyjnego jest prawidłowe rozpoznanie czterech - jak widać różniących się między sobą - biedronek pokazanych na fot. 2 jako obiektów należących do jednej kategorii.
Jednym z największych producentów kompletnych systemów analizy obrazu, przystosowanych do pracy w systemach automatyki jest firma Omron. W jej ofercie znajduje się kilka wersji systemów analizujących, spośród których w artykule przedstawimy dwa cieszące się największym powodzeniem wśród odbiorców w naszym kraju.
System na miarę: F150
System analizy obrazu F150 składa się (fot. 3) ze sterownika współpracującego zjedna lub dwiema kamerami, kamery (kamer) z opcjonalnymi inteligentnymi oświetlaczami oraz opcjonalnej konsoli umożliwiającej m.in. zdal-
Systemy nadzoru wizyjnego
robią we współczesnym
przemyśle coraz większą
karierę, czego przykładem
są m.in. urządzenia do automatycznej inspekcji jakości
m ontaźu urzą dzeń
elektronicznych, które
przedstawiamy w artykule na
str. 135. Znajdują one zastosowanie
także w wielu innych
aplikacjach, m.in. w przemyśle
kosmetycznym, samochodowym
czy spożywczym do identyfikacji
produktów, automatycznego
pozycjonowania elementów
na taśmie produkcyjnej,
wykrywania miejsc na
opakowaniach przeznaczonych
do nadrukowania daty
ważności itp.
ne modyfikowanie parametrów analizy obrazu.
Za pomocą systemu F150 można nadzorować statyczne i ruchome obiekty o wymiarach od 5x5mm aż do 500x500mm. Oprogramowanie wbudowane w sterownik współpracujący z kamerami ułatwia filtrowanie obrazu mające na celu zminimalizowanie wpływu tła na jakość analizy, umożliwia wykrywanie krawędzi elementów,
Two-camera U nit
Control ler
Two-camera LJnrt
Posltton data output
Program mable Corrtroller
Control ler
Elektronika Praktyczna 12/2001
AUTOMATYKA
pozwala także na wyostrzanie lub ,.wygładza nie" analizowanego obrazu. Niebagatelną zaletą kamer wchodzących w skład systemu F150 jest możliwość regulowania czasu elektronicznej migawki, a minimalny czas akwizycji wynosi zaledwie 1/lOOOOs, co umożliwia śledzenie ruchu bardzo szybkich obiektów.
Dodatkowym, już wcześniej wspomnianym, atutem kamer zastosowanych w systemie F150 są inteligentne oświetlacze, za pomocą których można pole widziane przez kamerę oświetlać z podziałem na 1..12 sektorów o niezależnie sterowanym natężeniu oświetlenia. Dzięki temu jest możliwe niemal kompletne skompensowanie niedoskonałości oświetlenia zewnętrznego.
Pole obrazu poddawane analizie można podzielić na maksimum 16 obszarów o określonych przez użytkownika kształtach, z niezależnie zdefiniowanymi kryteriami pomiarów. Wybór pola aktywnego w danej chwili może odbywać się automatycznie lub ręcznie, w zależności od wyboru operatora.
Sterownik wchodzący w skład zestawu F15 0 oferuje użytkownikowi, oprócz wcześniej wymienionych funkcji, kilka innych możliwości. Należą do nich: możliwość kontroli powierz-
chni wybranej płaszczyzny monitorowanego obiektu, ustalanie przybliżonego położenia środka ciężkości na obserwowanej płaszczyźnie, a także wyszukiwanie defektów na powierzchniach o różnych kształtach.
Obsługę i programowanie systemu F150 ułatwia oprogramowanie Yision Composer, w którym za: pomocą graficznego menu można określić wszystkie parametry monitorowania oraz analizy obrazu.
Z tego krótkiego opisu wydawać by się mogło, że system F150 realizuje wszystkie możliwe do wyobrażenia zadania, ale Omron wprowadził do produkcji kolejny system do analizy obrazu, o nieco większych możliwościach.
F160: szybciej, bardzlejj elastycznie, bardziej inteligentnie
Budowa systemu F160 jest koncepcyjnie zbliżona do budowy wcześniej opisanego systemu F150. Jego podstawową zaletą jest możliwość skrócenia całkowitego czasu ,,migawki" oraz przetwarzania obrazu nawet 10-krotnie szybciej, co pozwala na śledzenie niezwykle szybko poruszaj ących się obiektów. Producent dodał także kilka
nowych funkcji, wśród których szczególnie interesujące są:
- możliwość rozpoznawania pisma,
- klasyfikacja obiektów na podstawie wcześniej zdefiniowanych modeli,
- zliczanie obiektów w obszarze widzenia kamery lub obszarze dowolnie zdefiniowanym przez operatora,
- możliwość nauczenia systemu samoczynnego rozpoznawania obiektów, niezależnie od ich położenia i modyfikacji faktury, których wybrane fragmenty stanowiły wzór referencyjny dla sterownika,
- weryfikacja parametrów optycznych obiektów znajdujących się w polu widzenia kamery z możliwością traktowania ich jako wielu próbek tego samego obiektu.
Dodatkowo sterownik systemu F160 pozwala na definiowanie do 1024 indywidualnych scen z domyślnie określonymi parametrami weryfikacji. Zwiększono także liczbę ohszarów definiowanych przez użytkownika do 32.
Sterownik systemu F160 może pracować zjedna lub dwiema kamerami, które są konstrukcyjnie zbliżone do kamer CCD stosowanych w systemie F150. W przypadku, kiedy duża szybkość skanowania nie jest istotna, a dodatkowe możliwości oferowane przez sterownik F160 są istotne, jest możliwe dołączenie tańszych kamer z systemu F150 do tego sterownika. Także konsola sterująca pracą systemu F150 może być wykorzystana do współpracy ze sterownikiem z rodziny F160.
Podsumowanie
Przedstawione w artykule systemy nadzoru wizyjnego produkowane przez firmę Omron to tylko skromny, lecz reprezentatywny przykład możliwości oferowanych współcześnie przez producentów i dostawców sprzętu przeznaczonego do stosowania w systemach automatyki. Ogromne możliwości, łatwość konfiguracji, a także stosunkowo niewysokie ceny urządzeń umożliwiających wizyjny nadzór nad przebiegiem produkcji powodują, że sięga po nie coraz większa liczba użytkowników, Walory optycznej kontroli przebiegu produkcji, a także możliwość intuicyjnego i coraz bardziej inteligentnego interweniowania w jej przebieg, poszerzy niewątpliwie grono użytkowników urządzeń tego typu.
Zapraszamy już wkrótce! PiotrZbysiński, AVT piotr.zbysinski@ep.com.pl
Dodatkowe informacje
Artykuł powstat na bazie maTeriatów udostępnionych przez firmę Ornron, Tel, (0-22) 645-78-60, www.ornron.corn.pl.
143
Elektronika Praktyczna 12/2001
PROJEKTY
Sprzętowy emulator procesorów AVR
AVT-5039
Wzrastająca z dnia na
dzień popularność procesorów
RISC z rodziny AVR,
produkowanych przez firmę
ATMEL, spowodowała istną
lawinę coraz to nowszych
narzędzi programowych
i sprzętowych wspomagających
opracowywanie programów dla
tych procesorów. Na łamach
EP opisaliśmy już kilka
programatorów i zestawów
uruchomieniowych, ale do
pełni szczęścia brakowało -
jak do tej pory - jedynie
jakiegoś prostego em u latora
sprzętowego, umożliwiającego
testowanie napisanego
oprogram o wan ia
w środowisku, dla którego
zostało przeznaczone.
Każdy elektronik wie, jak bardzo dobry emulator sprzętowy może ułatwić pracę i przyspieszyć tworzenie nowego oprogramowania. Jednak skonstruowanie naprawdę dobrego emulatora jest zadaniem trudnym, a układy tego typu są zazwyczaj dość skomplikowane i kosztowne. Dlatego też, pomimo że zdawałem sobie sprawę z konieczności zaprojektowania emulatora sprzętowego dla procesorów AVR, odwlekałem dość długo rozpoczęcie prac nad takim urządzeniem. Wszystkie procesory z rodziny AVR mogą być programowane w systemie ISP (In System Programming), co powoduje, że stosowanie emulato-rów jest wprawdzie pożądane, lecz nie absolutnie konieczne. Każdy procesor AVR można zaprogramować bezpośrednio w jego docelowym środowisku bez konieczności wyjmowania z podstawki, umieszczania w programatorze i ponownego instalowania w systemie. Jeżeli przy tym pracujemy w dobrze opracowanym
środowisku programistycznym, takim jak BASCOM czy Code Vi-sionC, to zaprogramowanie procesora i przygotowanie układu do przeprowadzenia stosownych testów sprowadza się najczęściej do jednego kliknięcia myszką lub naciśnięcia jednego klawisza. Wynika z tego, że emulator sprzętowy dla procesorów AVR, będący komfortowym, ale nie nieodzownym uzupełnieniem zestawu narzędzi pracy, nie może być układem nadmiernie skomplikowanym ani kosztownym.
Rozwiązanie problemu przyszło nagle i z pokorą muszę przyznać, że bynajmniej nie jest ono moją zasługą. Program monitora, umożliwiający emulacje procesorów AVR za pomocą procesorów AVR, powstał w niezawodnej jak zwykle firmie MCS Electronics, został napisany przez mojego Przyjaciela, pana Marka Albertsa. Program ten umożliwił zbudowanie emulatora o dobrych parametrach, a do tego niezwykle prostego i łatwego do wykonania.
Mogę zaproponować dwie metody przeprowadzania emulacji sprzętowej procesorów AVR. Pier-
Elektronika Praktyczna 12/2001
21
Sprzętowy emulator procesorów AVR
vcc
ce
Masa u rucham, układu"
Rys. 1. Schemat elektryczny konwertera napięć RS232/TTL
wszą z nich, nie wymagająca prawie żadnego dodatkowego sprzętu, polega na emulacji pracy procesora za pomocą procesora tego samego typu umieszczonego w przeznaczonym dla niego środowisku. Jest to rozwiązanie bardzo proste, a do jego realizacji będziemy potrzebować jedynie prostego układu, którego zadaniem będzie konwersja poziomów napięć występujących na łączu RS232 na poziomy napięcia TTL i odwrotnie. Taki układ konwersji najprościej wykonać z wykorzystaniem popularnego układu MAX232. Schemat konwertera został pokazany na rys. 1. Niestety, taka metoda realizacji emulacji sprzętowej niesie ze sobą jedno, poważne ograniczenie: wyprowadzenia TxD i RxD procesora nie mogą być wykorzystywane do niczego innego, za wyjątkiem obsługi transmisji RS2 32.
Znacznie doskonalsze rozwiązanie polega na zbudowaniu uniwersalnego sprzętowego emulato-ra procesorów AVR. Układ taki został przeze mnie skonstruowany w oparciu o jeden z "najwięk-
Funkcja............................Możliwość realizacji
Transmisja danych poprzez magistralę I?C.........Tak
Transmisja danych magistralą 1WIRE.................Nie
Zegar czasu rzeczywistego..................................Nie
Obsługa klawiatury szesnastkowej
(polecenie GETKBD)............................................Tak
Odbiór kodu RC5.................................................Nie
Operacje na portach i pinach portów..................Tak
Obsługa wyświetlacza LCD..................................Tak
Transmisja RS232..............................................Tak*
Zapis i odczyt z pamięci danych EEPROM..........Tak
Obsługa przetworników AD.................................Tak
Obsługa przerwań zewnętrznych.........................Tak
Multipleksowanie wyświetlaczy LED...................Tak
* transmisja danych poprzez RS232jest dodatkowo symulowana programowo
szych" procesorów AVR AT90S8535. Zastosowanie go pozwoli na testowanie układów zawierających taki właśnie procesor lub dowolny inny z rodziny AVR posiadający równą lub mniejszą liczbę wyprowadzeń.
Za pomocą tego układu emu-latora możemy symulować pracę następujących typów procesorów z rodziny AVR: AT90S2313, AT90S2 343, AT90S85 15, AT90S8535, AT90S4433, AT TI-NY (wszystkie typy), AT90S2323, AT MEGA161, AT MEGA16 i AT MEGA32. Nie jest natomiast możliwe testowanie układów zbudowanych na 64-pinowych procesorach z serii AT MEGA.
Proponowany układ emulatora sprzętowego jest urządzeniem bardzo prostym, zbudowanym z wykorzystaniem zaledwie dwóch układów scalonych. Jednak za tę prostotę i niewielki koszt wykonania urządzenia musimy zapłacić nie największą szybkością pracy emulatora. Ta właśnie wada uniemożliwia symulację niektórych czynności, wymagających bardzo precyzyjnego timingu (zestawienie możliwych do emulowania funkcji zamieszczono w tab. l).
Opis działania układu
Schemat elektryczny układu emulatora pokazano na rys. 2. Wygląda on pozornie na skomplikowany, ale jeżeli przyjrzymy mu się bliżej, to z pewnością zauważymy, że cała prawa część schematu to tylko złącza, dla jasności przedstawione wraz z opisem wyprowadzeń obsługiwanych przez nie procesorów.
"Sercem" emulatora jest zaprogramowany procesor typu
AT90S8535, jeden z najbardziej rozbudowanych układów z rodziny AVR. Wybór procesora został jednak podyktowany nie przez chęć skorzystania z jego rewelacyjnych możliwości. Rzeczywistym powodem była liczba dostępnych wyprowadzeń, która umożliwia emulację praktycznie wszystkich procesorów AVR. Na list. 1 pokazano cały program sterujący pracą procesora, wraz z dyspozycjami konfiguracyjnymi i komunikatami wstępnymi, które mogą być wyświetlone po podłączeniu układu do monitora złącza RS232. Program, którego treści (nie będąc jego autorem) nie komentuję, jest niezwykle prosty i zajmuje w pamięci procesora zaledwie ok. lkB. Może to sprawiać wrażenie, że ogromne możliwości '8535 zostały w tym układzie wykorzystane tylko w niewielkim stopniu. Tak jest w istocie, procesor spełnia tu bardzo proste funkcje i można nawet powiedzieć, że się "marnuje". Myślę jednak, że wartość użytkowa emulatora jest tak duża, że budując go możemy pozwolić sobie na taką rozrzutność i zastosować w nim nawet drogi i nie w pełni wykorzystany element. Ponadto, chciałbym zaprezentować Czytelnikom swój sposób widzenia nowoczesnych i - co bardzo ważne - programowalnych w systemie procesorów. Przecież taki chip może pełnić bardzo użyteczną funkcję, o jakiej zapew-
List. 1.
Sre gfile = "853 5def.dat"
Scryst al = 11059200
Sba ud = 115200
Dim Krk As By te
Dim Adr As Word
Dim Adrl A s Eyte, Adrh As Eyte
Dim VI As By te
Pri nt "Emulator sprzętowy procesorów AVR"
Pri nt * ** ********AVT - 5039**************"
Pri nt "Ust aw szybkość transmisji na 115200 Baud"
Pri nt "Emulacja procesorów następujących typów:"
Pri nt "AT90S2313, AT90S2323, AT90S8515"
Pri nt "AT90S2343, AT90S8535, AT90S4433 "
Pri nt "i pc zostały* z rodziny AVR, z wyjątkiem AT MEGA"
Do
Krk = I nkey()
If Krk = "T" Then
Prir t Chr(13) ;
Els eif Krk = "W" Then
Adr = Waitkey ()
VI = WaitkeyO
Out Adr, VI
Prir t Chr(13) ;
Els eif Krk = "R" Then
Adr = WaitkeyO
VI = Inp(adr)
Prir t Chr(vl) ;
Els eif Krk = "O" Then
Adrl = WaitkeyO
Adrr = WaitkeyO
VI = WaitkeyO
Adr = Adrh * 2 56
Adr = Adr + Adrl
Out Adr, VI
Prir t Chr(13) ;
End If
Loo P
Elektronika Praktyczna 12/2001
Sprzętowy emulator procesorów AVR
IC1
PBO
/pbT
PB2
PB3
PB4
PB5
PB6
GND
12
13
PDO
PD1
PD2
16
PD3
17
PD4
18
PD5
19
PD6
PBOfTO)
PBirri)
PB2(AIN0)
PB3(AIN1)
PB4(SS)
PB5(MOSI)
PB6(MIS0)
PB7(SCK)
RESET
VCC
GND
XTAL2
XTAL1
PDO(FKD)
PDIfDCD)
PD2INT0)
PD3(INT1)
PD4(OC1B)
PD5(OC1A)
PD6(ICP)
PAOfADCO)
PA1(ADCi]
PA2(ADC2;
PA3(ADC3
PA4MDC4
PA5(ADC5
PA6(ADC6;
PA7(ADC7;
AREF
AGND
AVCC
PC7fTOSC2]
PC6fTOSC1
PC5
PC4
PC3
PC2
PC1
PCO
PD7(OC2)
PAP
PA1
3B
PA2
37
PA3
PA5'
34
PAB
33
PA7
32_
GND
30
VCCX
29
PC7X
28
PC6
26_
25
PC3
PC2
PCT
22_
PCQ\
AT90S8535
10k
Tres
CON7
vcc
C7
ZZI
IOOuF
XT2Q1
11,059MHz C1
27pF ~
XT1
y
C2 T7pF
vcc
_C8 1O0nF GND
UCC
T1OLJT T2OLJT R1IN R2IN
GND
C2-
C5 4,7uF
1S
PD1
PDO
MAX23
GND/
VCC 20 XTAL1 PBOfAINO PB1{AIN1 1P PBO
13 PB1\
14 PB2\
XTAL2 RESET VCC GND PB3(0C1 PB4 PB5(MOSI PB6(MISO PB7(SCK PDO(RXD PD1(TXD PD2(INT0 PD3JINT1 PD4(T0 PD5CT1 PD6(ICP; 15 PB3\
1B PB4\
17 PB5\
1ft PBB\
19 PB7\
\ PDO
a PD1\
6 PD2\
GND 10 7 PD3\
R PD4\
fi PDS\
11 PD6\
/ \
CON2
GND
PBO
Połączenie emu atora z komputerem \ . 6 JB9I-
2
7
a
D0N7 fl
3 2 1 ^ RXD 4
____9_ fi
~. RND
-^
Rys. 2. Schemat elektryczny emulatora.
ne nie myśleli jego twórcy z firmy ATMEL. Może on być czymś w rodzaju uniwersalnego, repro-gramowalnego przyrządu laboratoryjnego. Programowanie procesorów AVR trwa dosłownie sekundy, a budowa potrzebnego do tego celu programatora jest banalnie prosta (np. programator AVT-871). Załóżmy, że w naszej pracy wykorzystujemy miernik częstotliwości AVT-5034 zbudowany także z wykorzystaniem procesora '8535. Jeżeli w jakimś momencie okaże się, że musimy skorzystać z emulatora sprzętowego AVR, to po prostu przeprogramowujemy procesor umieszczony w mierniku (wykorzystując wbudowany w ten układ interfejs ISP) i umieszczamy go w emulatorze. Po zakończeniu prac związanych z emula-
CON3
RESET VCC
XT1 PB2(SCK/T0
XT2 PB1(MISQ/INT0> GND PB0(MOSI
PB2
PB1
PBO
AT90S2323
CON5
/PB1 2
/PB2 3
/PB3 4
/PB4 5
/PB5 6
/PB6 7
/PB7 8
/ 9
PDO 10
/PD1 11
/PD2 12
/PD3 13
/PD4 14
/PD5 15
/PDB 1R
/PD7 17
1fl
1fl
GND PO
/
vcc
OC1B PC7(A15 PC6(A14 PC5(A13; PC4(A12 PC3(A11 PC2(A10 PC1(A9) PC0AT90S651S
=no P
=D1 3
=>D2 4
=n3 S
=n4 fl
vcc 7
3ND 8
PDS 11
=>DB 12
=>D7 13
=RO 14
RESET PC5(ADC5 PDO(RXP) PC4/ADC4 PD1(TXD)PC3(ADC3 PD2(INT0) PC2(ADC2; PD3 --------
vcc
GND
>CTAL1
JCTAL2 . ,
PD5fT1) PB4PDAIN0) PB3JM0SI
PD7(AIN1) PB2(SS;
PBO(ICP) PB1(OC1;
PB5(SCIC
B4(MISO
PC5
PCA
26
PC3
25
PC2
PCI
PCO
AGnB-22
AREF
AVCC
UZD___
13__
PB5
ia
_PB3
16
PB1
AT90S2333
CXJN4
__1_ ? RESET VCC PB3(CIQ PB2(SCm) PB4 PB1(MIS/INT0 GND PB0(MOSI 8 VCC
=B3 7 PB2\
=>B4 3 6 PB1\
3ND 4 5 PBO^
\
PBO
AT90S2343
CON6
/PB1 2
/PB2 a
/PB3 4
/PB4 5
/PB5 6
/PB6 7
/PB7 R
/ 9
vcc 10
/GND 11
/ 12
/ 13
/PDO 14
/PD1 15
/PD2 1
/PD3 17
/PD4 1R
/PD5 19
/PDB 20
PBOfTO)
PB1(T1)
PB2(AIN0)
PB3(AIN1)
PB4(SS)
PB5(MOSI)
PB6(MISO)
PB7(SCK)
RESET
VCK
GND
XTAL2
XTAL1
PD0(RXD)
PD1fTXD)
PD2(INT0)
PD3(INT1)
PD4(OC1B)
PD5(OC1A)
PDS(ICP)
PA0PA1(ADC1
PA2(ADC2
PA3(ADC3
PA4(ADC4
PA5(ADC5
PANADC6
PA7(ADC7
AREf
AGND
AVI
PC7fTOSC2
pcefrosci
PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PCO PD7(OC2;
PAP
39
PA1
38
37
36
PA3
PA4X
35
PA5
34
PA6
33
29
PC7
28
PCB
27
26
25
PCI
22
POP
AT90S8536
cją procesorów AVR umieszczamy procesor z powrotem w mierniku i ponownie programujemy go właściwym dla tego przyrządu programem. Taki cykl przeprogra-mowywania procesora możemy teoretycznie wykonać 1000 razy,
tak jak podaje producent '853 5. Praktyka jest jednak inna: doświadczalnie stwierdzono, że procesory AVR wytrzymują "bez szkody dla zdrowia" znacznie większą liczbę programowań.
Analizując schemat pokazany na rys. 2, wielu Czytelników zauważyło już z pewnością drastyczne odstępstwo od reguł projektowania układów z procesorem '8535. Już po raz drugi występuję w roli prowokatora lekkomyślnie
Tab. 2.
Kwarc 1000000HZ 4000000HZ 7372800HZ 3000000 H z 11059200HZ
Baudrate Zgodność uzyskanej szybkości transmisji z zadaną
2400 0,2% 0,2% 0,0% 0,2% 0,0%
4800 0,2% 0,2% 0,0% 0,2% 0,0%
9600 7,5% 0,2% 0,0% 0,2% 0,0%
14400 7,8% 2,1% 0,0% 0,8% 0,0%
19200 7,8% 0,2% 0,0% 0,2% 0,0%
28800 7,8% 3,7% 0,0% 2,1% 0,0%
38400 22,9% 7,5% 0,0% 0,2% 0,0%
57600 7,8% 7,8% 0,0% 3,7% 0,0%
76800 22,9% 7,8% 0,0% 7,5% 0,0%
115200 84,3% 7,8% 0,0% 7,8% 0,0%
Elektronika Praktyczna 12/2001
23
Sprzętowy emulator procesorów AVR
-4^-5039 g
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
lekceważącego dane zawarte w karcie katalogowej opublikowanej przez Atmela. "Stoi tam jak byk", źe maksymalna częstotliwość taktowania tego procesora wynosi zaledwie 8MHz, a ja zastosowałem rezonator o częstotliwości podstawowej równej aź 11059200Hz. Co było powodem tej, być może ryzykownej decyzji? Otóż, byłą nią chęć uzyskanie jak największej prędkości transmisji danych poprzez interfejs RS232, od której w decydujący sposób zależy także szybkość działania emulator a.
Popatrzmy na tab. 2, w której zawarto dane zaczerpnięte z karty katalogowej procesora '8535.
Rys, 4. Konfiguracja łqcza szeregowego w BASCOM-ie.
Z danych zawartych w tabeli wynika niezbicie, że maksymalną szybkość transmisji wynoszącą 115200bd można uzyskać jedynie z rezonatorami kwarcowymi o częstotliwości 7372800Hz i 11059200Hz. Częstotliwość 7372800Hz mieści się w granicach dopuszczalnej częstotliwości pracy procesora '8535, ale rezonatory kwarcowe o takiej częstotliwości podstawowej są dość trudno osiągalne. Kwarc 11059200Hz bez najmniejszego problemu kupimy w każdym sklepie z częściami elektronicznymi i dlatego zdecydowałem się na overclocking procesora. Zabieg ten nie pociągnął za sobą żadnych ujemnych skutków. Podczas długotrwałych testów emulator pracował zawsze poprawnie, a jego szybkość pracy można było uznać za zadowalającą.
Jeżeli jednak ktoś chciałby rygorystycznie przestrzegać zasad podanych w kartach katalogowych At-mela i posiadałby kwarc o częstotliwości podstawowej 7372800Hz, to może go bez problemu wykorzystać w układzie emulatora. Należy jednak pamiętać wtedy o (bezwzględnie koniecznej) zmianie polecenia konfigurującego częstotliwość zegara systemowego. Zamiast: Scrystal = 11059200
piszemy wtedy:
Scrystal = 7372800
Oczywiście, można także zastosować kwarc o innej częstotliwości, np. 8MHz. Spowoduje to jednak znaczne zmniejszenie szybkości pracy emulatora oraz konieczność zmiany nie tylko polecenia konfigurującego częstotliwość oscylatora, ale także określającego szybkość transmisji. Dane potrzebne do jej określenia zawarte są w tab. 2.
Drugim układem scalonym zastosowanym w emulatorze jest popularny konwerter RS23 3/TTL, czyli znany chyba każdemu elektronikowi MAX2 32. Za pomocą tego układu, wspieranego przez sprzętowy UART wbudowany w strukturę procesora AT90S8535, możemy nawiązać łączność z dowolnym komputerem wyposażonym w interfejs RS232.
Należy jeszcze wspomnieć o złączu CON8, którego przeznaczenie było jak dotąd zagadkowe. Złącze to nie pełni w układzie żadnej użytecznej funkcji i pier-
WYKAZ ELEMENTÓW
Kondensatory
Cl, C2: 27pF
C3...CÓ: 4,7^F/10V
C7: 100^F/10
CS: lOOnF
C9: 1^F/1ÓV
Rezystory
Rl: 10kn
Półprzewodniki
IC1: AT90S3535
IC2: MAK232
Różne
CON1: 10x2 goldpin
CON2: 14x2 goldpin
CON3, CON4: 4x2 goldpin
CON5, CONÓ: 20X2 goldpin
Ql: rezonator kwarcowy
ll,059MHz
Wtyk emulacyjny 20 pin
Wtyk emulacyjny 40 pin
Wtyk zaciskany 20 pin
Wtyk zaciskany 40 pin
0,5 m przewodu taśmowego 20 żył
0,5 m przewodu taśmowego 40 żył
wotnie miało być wykorzystywane jedynie podczas testowania prototypu. Umożliwia ono dołączenie do układu programatora ISP i przeprogramowywanie procesora bez konieczności wyjmowania go z podstawki. Ponieważ jednak to złącze (ani na schemacie, ani na płytce) w niczym nie przeszkadza, postanowiłem, podobnie jak w przypadku innych opracowanych przeze mnie układów z procesorami AVR, nie usuwać go. Może ono okazać się wielce użyteczne dla tych użytkowników, którzy zechcą napisać własną wersję programu.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 3 pokazano rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej emulatora. Ze względu na znaczną komplikację połączeń płytka została zaprojektowana na laminacie dwustronnym z metalizacją otworów. Montaż układu wykonujemy typowo, rozpoczynając od wlutowania w płytkę dwóch podstawek pod układy scalone, a kończąc na kondensatorach elektrolitycznych i złączach do przewodów taśmowych. Pomimo podjętych starań, nie udało mi się jak dotąd "zlokalizować" wtyków emu-lacyjnych przeznaczonych dla pro-
24
Elektronika Praktyczna 12/2001
Sprzętowy emulator procesorów AVR
Rys. 5. Komunikat powitalny wyświetlany w oknie terminala.
cesorów w obudowach 8-pino-wych. Nie jest to jednak większy problem, ponieważ do emulacji tych chipów można z powodzeniem wykorzystywać wtyki 20-pinowe, z których będziemy wykorzystywać tylko 8 końcówek. Z pewnością wtyk 20-pinowy o znacznych wymiarach nie zawsze zmieści się na płytce projektowanej dla procesora z ośmioma wyprowadzeniami, ale i z tym możemy sobie poradzić stosując jedną lub kilka połączonych ze sobą podstawek precyzyjnych, których zadaniem będzie odsunięcie wtyku emulacyjnego od powierzchni płytki. Poważny problem powstanie jedynie podczas przygotowywania wtyku emulacyjnego dla procesorów w obudowach DIL28. Wtyki takie nie są (chyba) produkowane, a zastąpienie ich elementami o innej liczbie pinów nie jest możliwe. Mam jednak wręcz nieograniczone zaufanie do pomysłowości Czytelników EP i mam nadzieję, że jakoś poradzą sobie z tym problemem.
Ostatnią czynnością będzie wykonanie kabla łączącego układ emulatora z komputerem. Czynność tą możemy sobie znacznie ułatwić, jeżeli dysponujemy przewodem od uszkodzonej (że nie powiem "zdechłej") myszki. Odpadnie nam
Rys. ó. Widok okna sterujqcego pracq emulatora.
wtedy konieczność lutowania złącza DB25, a potrzebne nam przewody będziemy mogli zidentyfikować za pomocą omomierza.
Emulator nie posiada własnego układu zasilającego, a potrzebne do jego działania napięcie pobierane jest z uruchamianego układu mikroprocesorowego.
Posługiwanie się emulatorem
Wykonany układ emulatora łączymy z komputerem oraz z uruchamianym układem mikroprocesorowym. Jeżeli jeszcze takiego układu nie posiadamy i dopiero mamy zamiar go skonstruować, to do przetestowania poprawności działania emulatora wystarczy, w pierwszym etapie, doprowadzić do niego napięcie zasilania równe +5VDC. Napięcie to doprowadzamy lutując przewody np. do wyprowadzeń kondensatora C7.
Kolejną czynnością będzie odpowiednie skonfigurowanie środowiska BASCOM-a. Najważniejszą sprawą będzie ustawienie szybkości transmisji na 115200bd. Parametr ten ustawiamy w okienku OPTIONS>COMUNICATION> BAUDRATE, tak jak to zostało pokazane na rys. 4, a następnie z submenu TOOLS wybieramy opcję TERMINAL EMULATOR. Następnie musimy określić, który port szeregowy będzie wykorzystywany do obsługi emulatora. Większość współcześnie użytkowanych komputerów PC posiada fabrycznie zainstalowane dwa porty szeregowe: COMl i C0M2. Do jednego z nich zazwyczaj jest na stałe dołączona myszka. Drugi port pozostaje najczęściej niewykorzystany i do niego właśnie dołączymy przewód transmitujący dane do i z emulatora. Jednak po uruchomieniu programu może się zdarzyć, że np. myszka umieszczona została w porcie COMl i na ten sam port został skonfigurowany monitor. Taka sytuacja prowadzi do natychmiastowego zawieszenia pracy myszy, a my mamy wtedy dwa wyjścia z sytuacji. Możemy przenieść myszkę do drugiego portu i ponownie uruchomić komputer lub wykorzystując tyl-
ko klawiaturę skonfigurować monitor do śledzenia wolnego aktualnie portu.
Mamy teraz możliwość sprawdzenia, czy poprawnie wykonaliśmy wszystkie połączenia. Łączymy port RS232 komputera z emulatorem, a następnie otwieramy okienko terminala interfejsu RS232. Musimy teraz wy zerować emulator (najlepiej poprzez zwarcie wyprowadzeń kondensatora C9). Jeżeli wykonaliśmy poprawnie wszystkie połączenia i skonfigurowaliśmy prawidłowo BASCOM-a, to na ekranie terminala powinien ukazać się komunikat powitalny (rys. 5). Od tego momentu emulator jest gotowy do pracy.
Posługiwanie się emulatorem jest dziecinnie łatwe. Do napisanego programu musimy dodać tylko jedno polecenie konfigura-cyjne: $SIM umieszczone na początku kodu źródłowego.
UWAGA: przed kompilacją programu przeznaczonego już do umieszczenia w procesorze należy polecenie $SIM bezwzględnie usunąć!
Następnie program kompilujemy i naciskamy klawisz F2, co zaowocuje pojawieniem się na ekranie okienka pokazanego na rys. 6. Należy teraz za pomocą przycisku oznaczonego symbolem układu scalonego uruchomić emulację sprzętową, a następnie rozpocząć wykonywanie programu (przycisk oznaczony strzałką). Zbigniew Raabe, AVT zbigniew.raabe@ep.com.pl
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http:iiwww.ep.coni.pli Tpdfigru dzień OlJtim.
Elektronika Praktyczna 12/2001
25
PROJEKTY
Dozownik cieczy
Kit AVT-5044
Prezentowany układ
dozownika może być
zastosowany wszędzie tam,
gdzie chcemy oszczędzić
trochę wody. jest to więc
urządzenie proekologiczne
przyczyniające się, co prawda
w niewielkim stopniu, do
ochrony naszego środowiska
naturalnego i - co nie mniej
ważne - do poprawienia
kondycji naszego pońfela.
Mlkrokontroler
Zawór
pizspływu
Blokada (opcjonalnie)
Wyzwplpnfe padczerwfenia
Zasllarte
Rys. 1. Schemat blokowy dozownika cieczy.
Gdzie taki układ dozownika można zastosować? Na przykład może to być automatyczny kran, dozujący określoną ilość wody po przecięciu bariery podczerwieni. Można go zastosować także do automatycznego napełniania zbiornika na wodę na działce lub w ręcznych myjniach samochodowych.
O c żywi ści e, doz o wnik m o żna wykorzystać do sterowania przepływem również innych cieczy. Dzięki prostej budowie nie powinien on stwarzać kłopotów przy montażu i uruchamianiu. W egzemplarzu modelowym zastosowano jako element regulacyjny elektromagnetyczny zawór wyjęty ze starej pralki automatycznej. Zamiast niego można zastosować dowolny inny element wykonawczy o podobnych własnościach.
Opis układu
W dozowniku możemy wyodrębnić następujące bloki funkcjonalne (schemat blokowy pokazano na rys. 1):
- mikiokontioler,
- element wykonawczy (zawór),
- czujnik do pomiaru poziomu cieczy (opcjonalny),
- sterownik elementu wykonawczego,
- nastawnik czasu działania.
Schemat elektryczny dozownika przedstawiono na rys. 2. Dozownikiem lub przepływem cie-
czy "zarządza" miki o kontroler ST62T10/20, będący "sercem" urządzenia.
Użyty w układzie zawór elektromagnetyczny typu 319 jest zasilany z sieci energetycznej 220V/ 50Hz. Może on pracować przy ciśnieniu wody od 0,02 do lMPa. Taki zawór można bez większego trudu nabyć w sklepach z artykułami serwisowymi AGD.
Sterowanie zaworem odbywa się z wyprowadzenia PA2 skonfigurowanego jako wyjście Push-puII Output. W dozowniku mamy możliwość opcjonalnego zastosowania dodatkowego zabezpieczenia w postaci pływaka sprzęgniętego z mik-r owy łącznikiem dołączonym do wejścia PB4 Input with pull-up.
Dozowanie jest inicjowane w wyniku przerwania wiązki promieniowania podczerwonego (bariery podczerwieni) lub przez naciśnięcie przycisku Pl, który jest dołączony do wyprowadzenia PB6 Input with pull-up.
Układ bariery podczerwieni składa się z dwóch części: toru nadawczego i odbiorczego. Tor nadawczy wykonano w oparciu o układ NE555 pracujący jako generator astabilny (wyzwalany przez procesor wyprowadzenie PB7 mikrokontiolera) sterujący
Elektronika Praktyczna 12/2001
27
Dozownik cieczy
US2
DS1813(3)
LED NAPEŁNIANIE
8MHz
OSCO OSCK-i
PBO NMI-H
PB1 RST PB2
PB3 PAO
PB4 PA1
PB5 PA2
PB6 PA3
PB7 TST
US1 ST62T10/20
MOC3020
ELEKTROZAWÓR
=12V
+12V US3 Q 78L05 1
Rys. 2. Schemat elektryczny dozownika cieczy.
tranzystorem Tl i diodą nadawczą D3. W torze odbiorczym zastosowano wzmacniacz na trzech tranzystorach. Wyjście wzmacniacza jest dołączone do wejścia PB5 Input no pull-up mikrokontrolera. Do zerowania mikrokontrolera za-
stosowano specjalizowany układ DS1813 wytwarzający (poziom niski) impuls zerujący po włączeniu zasilania i zawsze wtedy, gdy napięcie zasilające jest za niskie. W układzie zastosowano dozowanie czasowe polegające na tym,
że zawór lub pompa działa w określonym przedziale czasu. Czas działania zaworu dobierany jest skokowo przez odpowiednie ustawienie zworek regulacyjnych ZW1...ZW3. Podczas pisania programu przyjęto, że czas działania
Elektronika Praktyczna 12/2001
Dozownik cieczy
NAPEŁNIANIE 5S
NAPEŁNIANIE 10S
NAPEŁNIANIE 15S
Rys. 3. Schemat działania programu.
będzie wynosił dla zworki ZWl -5s, ZW2 - lOs, ZW3 - 15s. Oczywiście, nic nie stoi na przeszkodzie aby dokonać w programie zmiany tych czasów stosownie do potrzeb. Praca dozownika sygnalizowana jest za pomocą diod LED (Dl - PRACA i D2 - NAPEŁNIANIE), dołączonych do wyprowadzeń PAO i PA2 skonfigurowanych jako wyjścia Push-pull Output.
Zworki dołączane są między masę układu a wyprowadzenia PB1, PB2, PB3 skonfigurowane jako wejścia Input with pull-up. Na naszej stronie internetowej (w dziale Download> Dokumentacje) znajduje się plik źródłowy kompletnego programu, który został napisany za pomocą znanego czytelnikom Realizera.
Na rys. 3 przedstawiony jest schemat blokowy programu, w oparciu o który przeanalizujemy działanie układu. Rozpoczęcie pracy układu jest ściśle powiązane z pracą mikrokontrolera i rozpoczyna się od restartu procesora w chwilę po włączeniu zasilania. Po tej operacji program mikrokontrolera wchodzi w stan OCZEKIWANIE. W tym stanie świeci dioda PRACA, na wyj-
KONIEC
ściu PB7 pojawia się wysoki poziom napięcia uruchamiający nadajnik podczerwieni.
Wyprowadzenie mikrokontrolera ze stanu OCZEKIWANIE może nastąpić dwoma sposobami: za pomocą przycisku Pl lub przez przyłożenie ręki do układu wyzwalania podczerwienią. Promieniowanie podczerwone, emitowane przez diodę D3, po odbiciu od zbliżającego się obiektu (w tym przypadku ręki) oświetla diodę odbiorczą D4. Powoduje to pojawienie się wysokiego poziomu napięcia na wyjściu toru odbiorczego, a więc i na wejście PB5 mikrokontrolera. Wysoki poziom na wejściu PB5 lub PB6 umożliwia spełnienie jednego z warunków: NAPELNIANIE_5s, NAPEŁNI A-NIE_10s lub NAPELNIANIE_15s. Aby jednak mógł zostać spełniony jeden z powyższych warunków należy zewrzeć jedną ze zworek ZW1...ZW3 do masy. Zworki są dołączone do wejść sterujących (1/ 0) multiplekserów MUXl.
Spełnienie jednego z warunków: NAPELNIANIE_5s, NAPEŁNI ANIE_1 Os lub NAPEŁNI A-NIE_15s powoduje przejście mik-
rokontrolera w jeden z trzech stanów NAPEŁNIANIE_5s/10s/15s.
Pojawienie się impulsu sterującego na Stateout danego stanu pracy powoduje wygenerowanie przez Deloff CZAS_5_10_15s impulsu o czasie trwania odpowiednio 5s, lOs, 15s. Impuls ten jest skierowany na wyjścia cyfrowe (wyprowadzenia mikrokontrolera PAl, PA2) sterujące pracą diody sygnalizacyjnej [LED_Napełnianie) oraz optotriaka (OPTl). Z chwilą zaniku generowanego przez Deloff wysokiego poziomu napięcia zostaje spełniony warunek KONIEC powodujący przejście programu w stan początkowy OCZEKIWANIE.
Zakończenie pracy programu możliwe jest również w przypadku zadziałania opcjonalnego zabezpieczenia przed przelaniem pojemnika.
Pojawienie się wysokiego poziomu na wejściu cyfrowym P2 PO-ZIOM_PLYNU (w wyniku zadziałania czujnika poziomu) - rys. 3 - jest traktowane jak spełnienie warunku KONIEC i przejście programu w stan OCZEKIWANIE. Świecąca światłem ciągłym dioda PRACA zaczyna pulsować - jest
Elektronika Praktyczna 12/2001
29
Dozownik cieczy
Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytkach drukowanych.
to informacja o napełnieniu zbiornika. Dopóki na wejściu PO-ZIOM_PLYNU jest wysoki poziom napięcia, ponowne uruchomienie zaworu jest niemożliwe.
Montaż i uruchomienie
Dozownik zmontowano na dwóch płytkach drukowanych, z których jedna jest dwustronna, druga jednostronna. Na rys. 4 pokazano ich schematy montażowe, a wzór mozaiki ścieżek znajduje się na wkładce wewnątrz numeru oraz na naszej stronie internetowej w dziale PCB.
Szczególną uwagę podczas montażu należy zwrócić na diody podczerwieni: nadawczą i odbiorczą. W związku z tym, że pracują one w niewielkiej odległości od siebie,
dioda nadawcza może zakłócać (w stanie spoczynku) pracę odbiornika. Może to powodować niekontrolowane zainicjowanie pracy mikrokontrolera i włączanie zaworu. Aby temu zapobiec należy boczne części obudowy diody nadawczej zamalować farbą zostawiając odsłoniętą tylko soczewkę. Dodatkowo możemy przesłonić diody filtrem wyjętym ze starego pilota telewizyjnego.
W związku z tym, że układ może zostać wykorzystany w warunkach dużej wilgotności , płytkę warto zabezpieczyć przed kontaktem z wilgocią. Najlepiej zastosować wodoszczelne obudowy, a przede wszystkim zabezpieczyć ścieżki i punkty lutownicze stosując specjalny lakier bezbarwny, dostępny w postaci aerozolu. Uruchomienie układu dozownika wymaga odpowiedniego ustawienia czułości układu wyzwalania podczerwienią tak, aby zbliżenie ręki powodowało zadziałanie dozownika. Nie należy układu wyzwalania podczerwienią oświetlać bezpośrednio światłem, bo może to spowodować zakłócenia w pracy dozownika. Układ wyzwalania dobrze jest zainstalować diodami podczerwieni skierowanymi ku dołowi. Takie ustawienie zapewnia dość dobre warunki pracy odbiornika podczerwieni.
Zwracamy uwagę na zachowanie szczególnej ostrożności przy uruchamianiu urządzenia ze względu na zasilanie elektroza-woru napięciem z sieci 220V. Krzysztof Górski, AVT krzysztof.gorski@ep.com.pl
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl, R2, Rll, R14, R15: 3,9kQ
R3...R5, R12: 820O
Ró, R7: 120O
R8: 22kQ
R9, RIO: lOOkO
R13, R17: lkO
R16: 5,lkQ
R18: 15kQ
R19: 300kQ
Kondensatory
CL C5: 100|iF/25V
C2, Có: 47^F/1ÓV
C3, C4: 30pF
C7: lOnF
C8: 47nF
C9...C11: 220nF
Półprzewodniki
Tl: BD135
T2, T3: BC548
T4: BC556
DL D2: LED
D3: LED nad.
D4: LED odb.
TRI: BTA16-Ó00B
Ml: mostek
OPT1: MOC3020
US1: STÓ2T20/10
US2: DS1813
US3, US4: 78L05
US5: NE555
Różne
Bl: bezpiecznik 0,5A + oprawka
ARK2/500 3 szt.
Listwa goldpin 1x18
Przycisk reset (|>5
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/grudzienOl.htm.
30
Elektronika Praktyczna 12/2001
PROJEKTY
Radiowy pilot do PC
AVT-5032
Pilot do PC, opracowany
w redakcyjnym laboratorium,
cieszy się wśród naszych
Czytelników zaskakująco
dużym powodzeniem- Okazało
się, że obszar możliwych
zastosowań tego pilota jest
tak szeroki, że zastosowane
w nim medium transmisyjne
- promieniowanie podczerwone
- jest w niektórych
aplikacjach lub warunkach
nieodpowiednie. Aby temu
zaradzić postanowiliśmy
zaprojektować tego pilota
w nowej wersji, tym razem
wykorzystującej fale radiowe.
Sterowanie pewnymi funkcjami komputera za pomocą podczerwieni jest stosunkowo łatwe, ale posiada jedną wadę: możliwe jest tylko wtedy, kiedy pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem nie ma żadnych większych przeszkód stanowiących zaporę dla promieniowania podczerwonego. To właśnie ograniczenie jest w pewnych warunkach bardzo uciążliwe. Posiadam komputer wyposażony w kartę graficzną z wyjściem TV i napędem DVD, który często wykorzystuję do oglądania filmów. Jeżeli film ma być oglądany tylko przez jedną osobę, to nie ma problemu: można w tym celu wykorzystać monitor komputera, zapewniając sobie jednocześnie niepowtarzalną jakość obrazu. Sprawa komplikuje się, kiedy projekcję ma obejrzeć kilka osób i kiedy godząc się z nieuniknioną stratą jakości obrazu, oglądamy filmy na ekranie telewizora. Telewizor umieszczony jest w drugim pokoju, w odległości ok. 6 metrów od komputera i odgrodzony od niego ścianą. Wykorzystanie pilota na podczerwień stało się niemożliwe, a częste przechodzenie do drugiego pokoju w celu dokonania jakichkolwiek regulacji czy chociażby wstrzymania na chwilę projekcji było bardzo uciążliwe.
Powyższy problem został, ku uciesze rodziny, rozwiązany w bardzo prosty sposób. Do sterowania komputerem postanowiłem zaprojektować pilota na fale radiowe. Konstruując prosty nadajnik i odbiornik udało mi się zaoszczędzić
sporą sumę pieniędzy albo przynajmniej odłożyć na jakiś czas wydatek rzędu 4 tysięcy złotych, bo tyle właśnie kosztuje dobry stacjonarny odtwarzacz DVD lub drugi komputer w przyzwoitej konfiguracji.
W przeciwieństwie do układu zdalnego sterowania pracującego w podczerwieni (konstrukcja AVT-5033 opisana w EPll/2001), nie zrezygnowałem tym razem z projektowania pilota - nadajnika radiowego. Takiego układu z pewnością nie można kupić gotowego i dlatego będziecie musieli trochę pomęczyć się z wykonaniem obudowy do samodzielnie zmontowanego pilota.
Opis działania
Do przekazywania danych drogą radiową wykorzystałem moduły nadawczo - odbiorcze włoskiej firmy Telecontiolli. Zastosowanie tych modułów radykalnie uprościło konstrukcję nadajnika i odbiornika i spowodowało, że jest
Elektronika Praktyczna 12/2001
33
Radiowy pilot do PC
IC1
BT1 12V
C1
220nF
3ND
AO A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 GND
UCC
DOLJT
OSC1
OSC2
TE
D4
D3
D2
D1
1B
Q1 RT1
14
GND1
13
D4
12
D3
D2
10
D1
HT12E
GND1
S1
51
S2
52
S3
O O O O
53
S4
54
iND
ND
iND
iND
ss| [S6 SG S7 S8 |
Py
iND
ND
iND
iND
S9
310 611
S10| S11
S12
12
p; P Co"
3ND
Rys. 1.
ND
iND
ND
S12-
RNn W
D2 RNn ^ S1O-
S9/
sa/
RNn W S7/
D12 RNn1 1L S6/
S5/
RNn W S4/
RNn K S3/
S2/
S1/
INPJT
GND
NC
VCC
_S7/
87/
S7,
S6
D17. DP LI S6
D18. D3 ŁI S5
D1S. D1 kJ S5/1
19
M-
_S4/
83,
S12/
Sivl
_D2_
S9/
S9
51/\ D4
SB/
Schemat elektryczny nadajnika radiowego.
on możliwy do wykonania nawet przez zupełnie nie obeznanych z radiotechniką elektroników.
Obydwa moduły wykonane zostały w cienkowarstwowej technologii hybrydowej i dostrojone są do obowiązującej (w Polsce) dla tego rodzaju urządzeń częstotliwości 433,92MHz. Umożliwiają szeregową transmisję danych cyfrowych z maksymalną częstotliwością 2kHz. Podczas testów okazało się, że umożliwiają one łączność nawet do 100 i więcej metrów, ale pod warunkiem, że pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem nie znajdują się żadne przeszkody mogące w znaczącym stopniu tłumić fale radiowe. W terenie zabudowanym oraz wewnątrz pomieszczeń zasięg jest trudny do przewidzenia, ale można przyjąć, że nie będzie mniejszy niż 10...15m. Moduły te były już opisywane w EP i dlatego podam tylko ich najważniejsze parametry (tab. l).
Do bezpośredniej transmisji danych zostały wykorzystane popularne i wielokrotnie już stosowane w naszych projektach układy HT12E i HT12D, które umożliwiają, niezależnie od sprawdzenia kodu transmisji i zasygnalizowania jego zgodności w nadajniku i odbiorniku, przekazanie czterech bitów dowolnych danych. Współdziałanie kodera i dekodera przebiega następująco: nadajnik (koder) wysyła kody adresowe, a odbiornik porównuje je z własnymi i jeżeli dwa kolejne porównania wypadają pozytywnie, to na wyjściu TX/RX pojawia się poziom wysoki. Wysłane następnie przez nadajnik czterobitowe słowo zostaje przekazane na wyjścia danych dekodera i utrzymuje się tam (zostaje zatrzaśnięte w buforze wyjściowym) do czasu odebrania nowej, ważnej transmisji z nowymi danymi. Po ustaniu transmisji wyjście TX/RX powraca do
poziomu niskiego. Do bezpośredniego przekazywania danych z dekodera do komputera został zastosowany procesor typu AT89C1051.
Na rys. 1 pokazano schemat nadajnika - pilota transmitującego dane na falach radiowych. Jedynym, trochę rozbudowanym fragmentem tego układu jest klawiatura, dołączona do kodera HT12E za pomocą matrycy zbudowanej aż z 34 diod. Taka komplikacja układu została spowodowana koniecznością jednoczesnego włączania napięcia zasilającego i podawania kodu wysyłanego polecenia na wejścia D1...D4 kodera. Należy zauważyć, że naciśnięcie któregokolwiek z klawiszy powoduje nie tylko wymuszenia poziomów niskich na odpowiednich wejściach ICl, ale także połączenie ujemnego bieguna baterii zasilającej (GND) z masą układu (GND). Ponieważ wejście zezwolenia kodera - !TE jest na stałe połączone z masą, układ rozpoczyna pracę natychmiast po włączeniu zasilania, podając na wejście danych nadajnika Ql ciąg impulsów zawierających kod naciśniętego klawisza. Sygnał pobierany z wyjścia DOUT kodera wykorzystywany jest do kluczowania pracy nadajnika radiowego Ql.
Opiszemy teraz układ odbiorczy, którego schemat przedstawiono na rys. 2. Składa się on zaledwie z trzech układów scalonych. Zadaniem dekodera IC2 jest dekodowanie ciągu impulsów nadchodzących z odbiornika radiowe-
Tab. 1. Podstawowe parametry modułów RT1 i RR4.
Nadajnik RT1
Częstotliwość fali nośnej nadajnika dostarczanego na polski rynek:.........433,92MHz ą0,5MHz,
Napięcie zasilania:............................9...14VDC,
Pobierany prąd:.........................................3mA,
Maksymalna częstotliwość transmisji
danych:......................................................4kHz,
Wymiary:.........................................7,6x19mm,
Nadajnik nie wymaga stosowania zewnętrznej anteny.
Odbiornik RR4 _^^^^
Odbiornik superreakcyjny o stałej częstotliwości odbioru
Częstotliwość robocza odbiornika dostarczanego na polski rynek:.........433,92MHz ą0,2MHz,
Napięcie zasilania:...................................5VDC,
Pobierany prąd:......................................2,5mA,
Napięciewyjściowe:...................................TTL,
Czułość:.............................-105dBm (2,2|iVrJ
Maksymalna częstotliwość transmisji
danych:......................................................2kHz,
Antena: odcinek przewodu długości kilkunastu centymetrów.
34
Elektronika Praktyczna 12/2001
Radiowy pilot do PC
Q1
R2
vcc
CON1
,C8 lOOnF'
100uF
P3.0(RXD)
P3.1 CTXD)
P3.2(INT0)
P3.3(INT1)
P3.4fT0)
P3.5friJ
P3.7
XTAL
XTAL
RESET
UCC
GND
AT89C2D51
[A
12
UCC
C1 +
C1-C2+
C2-
T1IN T10UT
T2IN T20UT
R10UT R1IN
R20UT GND FI2IN
15
Rys. 2. Schemat elektryczny odbiornika radiowego.
go RR4 - Ql. W dekoderze następuje porównanie dwóch kolejno odebranych kodów adresowych i jeżeli te porównania wypadają pozytywnie, to na wyjściu TX/RX powstaje poziom niski. Wówczas wysłane przez nadajnik czterobi-towe słowo zostaje przekazane na wyjścia danych dekodera i utrzymuje się tam (zostaje "zatrzaśnięte" w buforze wyjściowym) do czasu odebrania nowej, ważnej transmisji z nowymi danymi.
Odebrane przez dekoder dane analizowane są następnie przez procesor 89C2051 i poprzez układ MAX232 kierowane do komputera. Zastosowanie procesora było konieczne, ponieważ bez tego elementu nie bylibyśmy w stanie nawiązać łączności z portem szeregowym komputera. Było to rozwiązanie najprostsze, ale trochę szkoda mi tego procesora. Program sterujący jego pracą jest tak prosty, że możliwości tego 20-pinowego
List. 1.
Scryst al = 11059200 określ eni e często tliwoś ci o scylat ora Wewnętrznego procesora
Sbaud = 96 0 określ eni e szybko ści tr ansm isj i c any ch
Dim Co de A Byt
Reset Pl.l Włącz dio dę LED
Waitms 10 0 żaczek aj 10 0 ms
Set Pl .1 wyłącz di odę LED
Print "Wic to see you" wy swietl k 3 mu lik at p owital ly Wid jczny tylko na ekranie
termin ala podczas te sto W ani a u kła du)
Do począt ek pętli be z k ońc a
If P3.2 = 1 The n jeżeli zo "tała oi ebr ana Waz na tra nsm Isj a , to :
Rese t Pl 1 Włącz dio dę LED
Code 0 = P3. 7 nadani e w artości na_ mło dsze mu bit owi zmi ennej CODE
Code 1 = P3. 5 nadani e w artości koi ejn emu oitowi zm ienn ej CODE
Code 2 = P3. 4 nadani e w artości koi ejn emu oitowi zm ienn ej CODE
Code 3 = P3. 3 nadani e w artości na_ rsze mu bit owi zmi ennej CODE
Prin t Co ie wysłań ie do portu RS232 kom putera od ebr a nej komendy
Wait m s 200 żaczek aj 200ms
Set Pl.l wyłącz di odę LED
End If
Loop
układu pozostają niewykorzystane. No cóż, mamy za to sporo wolnego miejsca w pamięci procesora, które możemy przeznaczyć do ewentualnej rozbudowy układu. Kilka linijek programu, przedstawionych na list. 1 wystarcza, aby komputer otrzymywał nadane z radiowego pilota informacje.
Montaż i uruchomienie
Na rys. 3 i 4 pokazano rozmieszczenie elementów na płytkach obwodów drukowanych nadajnika i odbiornika, wykonanych na laminacie dwustronnym z metalizacją otworów. Montaż nadajnika rozpoczynamy od mozolnego wlutowania w płytkę 34 diod i rezystora. Do scalonego układu kodera wyjątkowo nie stosujemy podstawki, ale lutujemy go bezpośrednio w płytkę. Ostatnią czynnością montażową będzie wluto-wanie w płytkę 12 przycisków.
Układ nadajnika powinien być zasilany napięciem stałym o war-
Elektronika Praktyczna 12/2001
35
Radiowy pilot do PC
Rys. 3. Schemat montażowy płytki nadajnika.
tości około 12V, np. z baterii 12V przeznaczonej do pracy w pilotach do samochodowych układów alarmowych.
Układ odbiornika montujemy podobnie, jak odbiornik przeznaczony do współpracy z nadajnikiem kodu RC5. Płytka tego układu została zwymiarowana pod obudowę Z24, do której po umieszczeniu w niej płytki, możemy zamocować krótką antenę, pochodzącą z jakiegoś niewielkiego odbiornika radiowego. Antenę dołączamy do punktu oznaczonego na płytce stosownym napisem.
Odbiornik powinien być zasilany napięciem stabilizowanym +5VDC, najlepiej pobieranym z gamę portu komputera. Sposób podłączenia zasilania został dokładnie opisany w artykule o pilocie do WinAmpa (EP8 i 9/2001).
Zmontowany ze sprawdzonych elementów układ nie wymaga jakiegokolwiek uruchamiania ani regulacji, z wyjątkiem ustawienia kodów adresów, identycznych w nadajniku i w odbiorniku. Kod w nadajniku i w odbiorniku ustawiamy łącząc z masą, z plusem zasilania lub pozostawiając nie podłączone końcówki A0...A7 układu kodera i dekodera. Połączenia wykonujemy za pomocą kropelek cyny nakładanych na specjalnie powiększone punkty lutownicze na spodniej stronie płytki. Ustawianie adresów nie jest w zasadzie konieczne i równie dobrze możemy pozostawić wszystkie wejścia adresowe odbiornika i na-
dajnika nie podłączone. Ustawienie adresu będzie konieczne tylko w przypadku, kiedy posługiwać się będziemy dwoma nadajnikami radiowymi wykorzystującymi kodery HT12E, bo zapobiegnie wzajemnemu zakłócaniu się dwóch urządzeń.
Oprogramowanie
Użytkownikom pilota do PC chciałbym polecić program o nazwie DRCS (Dalton Remote Con-trol Software www.dalton-elect-ronics.com/DRCS. Jest to program
0 wręcz fantastycznych możliwościach, umożliwiający nie tylko sterowanie odtwarzaczami muzyki
1 płyt DVD, ale także wieloma funkcjami Windows ze sterowaniem ruchami myszki włącznie. Program ten należy do kategorii freeware, tak więc możecie korzystać z niego bez żadnych ograniczeń. Wielką jego zaletą jest to, że nie jest on związany z konkretnym odbiornikiem. Po prostu, przechwytuje on sygnały docierające do wskazanego portu COM i interpretuje je zgodnie z naszym życzeniem. Natomiast pewną wadą programu jest dość skomplikowana obsługa.
Program DRCS dystrybuowany jest w postaci pliku ZIP o objętości ok. 200kB. Po rozpakowaniu tego pliku umieszczamy jego zawartość w dowolnym katalogu, a ponieważ program DRCS nie wymaga instalacji, na tym kończymy czynności przygotowawcze.
Po pierwszym uruchomieniu programu możemy pobawić się nim chwilę, obejrzeć przykładowe zestawy komend dostarczone przez producenta. Następnie proponowałbym skasować plik DRCS.DAT lub przenieść go do innego katalogu niż ten, w którym został zainstalowany program. Pozwoli nam to na rozpoczęcie konfiguro-wania programu od samego początku, co zawsze jest prostsze niż poprawianie "gotowców" dostarczonych przez producenta.
Zanim jednak rozpoczniemy działania związane z dostosowaniem do naszych potrzeb i eksploatacją programu DRCS, musimy odpowiednio ustawić jego konfigurację. W tym celu klikamy OPTIONS\SETTINGS, co owocuje ukazaniem się na ekranie małego okna konfiguracyjnego (rys. 5). Ustawiamy w nim kolejno:
Rys. 4. Schemat montażowy płytki odbiornika.
1. COM port: port C0M2 lub COMl, ten do którego nie jest doł ą cz ona my s zka.
2. Speed: 9600 baud.
3. Data bits: 8.
4. Parity: None (brak kontroli parzystości).
5. Stop bit: 1 bit stopu. Pozostałe parametry możliwe
do ustawienia w okienku konfigu-racyjnym pozostawiamy na razie bez zmian.
Musimy teraz omówić ogólną "filozofię" programu DRCS. Program ten operuje trzema podstawowymi pojęciami:
1. REMOTE, co z pewnym przybliżeniem możemy przetłumaczyć jako "pilot". Pamiętajmy jednak, że pilot w programie DRCS jest wyłącznie pojęciem wirtualnym i jest związany z naszym pilotem - nadajnikiem za pomocą dodatkowych elementów programowych.
2. ASSIGNMENT, co możemy określić jako "przycisk" wirtualnego pilota, który jednak będzie miał swój odpowiednik na klawiaturze naszego pilota.
3. FUNCTION, czyli czynność jaką program ma wykonać po naciśnięciu przycisku pilota wirtualnego, czyli połączonego z nim poprzez łącze RS232 i transmisję sygnałów właściwego pilota radiowego.
Liczba pilotów, jakie możemy zdefiniować w programie DRCS nie
OM o*
Rys. 5. Widok panelu konfiguracyjnego łqcza szeregowego programu DRCS.
36
Elektronika Praktyczna 12/2001
Radiowy pilot do PC
REM0TE
REMOTE2
REMOTEn
RftCTON
RJNCnCN
RJNCTKłJ
Rys. ó. Przykładowa konfiguracja kilku wirtualnych pilotów w programie DRCS.
jest ograniczona, podobnie jak liczba klawiszy w jakie zostanie wyposażony każdy z pilotów. Możemy zatem tworzyć sobie osobne, włączane z poziomu programu DRCS piło ty do każdej aplikacji Windows, która może wymagać zdalnego sterowania. Możemy utworzyć oddzielne piloty do jednego lub kilku odtwarzaczy DVD, jakie mamy zainstalowane w systemie, do tunera TV i radiowego, do prezentacji multimedialnych, wyświetlania slajdów i wielu innych aplikacji. Wyjątkiem będą tu odtwarzacze plików MP3, które nie mogą być sterowane za pomocą skrótów klawiaturowych. Sterowanie ich w ten sposób np. podczas pracy nad tekstem umilanej słuchaniem muzyki byłoby bardzo niewygodne. Jednak do tych programów istnieją specjalne plug-iny, umożliwiające zdalne sterowanie z pominięciem klawiatury.
Wracajmy jednak do konfiguro-wania programu DRCS. Na rys. 6 pokazano w sposób poglądowy powiązanie pomiędzy wirtualnymi pilotami, ich przyciskami i pełnionymi przez nie funkcjami. Należy jeszcze dodać, że liczba zdefiniowanych funkcji jest dowolna i że mogą one być wykorzystywane przez kilka pilotów i przycisków.
Przykładowym programem, do którego "dobudujemy" układ zdalnego sterowania będzie popularny program odtwarzania płyt DVD -Power DVD, jeden z lepszych programów w tej klasie (rys. 7). Używam go od dawna i nie sądzę, aby jakiekolwiek inne oprogramo-
wanie mogło dawać większe możliwości i większy komfort oglądania filmów DVD. Oczywiście, inne odtwarzacze niewiele mu ustępują, a spośród nich szczególnie wart jest polecenia FreeDYD, darmowy program który ściągnąć można z www.mapleware.com/ freedvd.
Pracę rozpoczniemy od dokładnego zapoznania się z programem, którego działaniem będziemy zdalnie sterować. W szczególności musimy poznać wszystkie skróty klawiaturowe służące do jego obsługi i najlepiej zapisać sobie te informacje. Dla przykładu podam wybrane skróty stosowane w odtwarzaczu Power DVD:
- PLAY (odtwarzaj) klawisz EN-TER,
- NEXT (następny akt filmu) klawisz N,
- PREVIOUS (poprzedni akt filmu) klawisz P,
- PAUSE (pauza) klawisz spacji,
- POWER (koniec oglądania filmu) klawisze CTRL +
W następnym etapie należy utworzyć w programie DRCS nowego pilota, któremu możemy nadać dowolną nazwę, np. Power DVD. W celu utworzenia pilota klikamy kolejno REMOTE i NEW, a następnie podajemy z klawiatury wybraną nazwę (rys. 8).
Mamy już wirtualnego pilota, ale jego także wirtualna klawiatura jest jak na razie pozbawiona przycisków. Zgodnie z logiką,
Xitd. pracy
pierwszym z nich powinien być klawisz włączający "zasilanie" playera DVD i od niego właśnie rozpoczniemy definiowanie klawiatury. Klikamy kolejno na ASSIGNMENT i ADD, co powoduje ukazanie się okienka widocznego na rys. 9. Tekst w okienku zaprasza nas do naciśnięcia klawisza w pilocie, któremu chcemy podporządkować daną funkcję. Oczywiście, tym razem nie jest to już pilot wirtualny, ale nadajnik za pomocą którego będziemy zdalnie obsługiwać odtwarzacz DVD. Po naciśnięciu wybranego przycisku okienko zachęty znika, a na jego miejscu pojawia się okno z wykazem wirtualnych klawiszy, jakie mamy już do dyspozycji. Oczywiście, jak na razie mamy tylko jeden klawisz, któremu powinniśmy nadać jakąś nazwę, np. POWER ON (rys. 10). Pojawia się teraz następny problem do rozwiązania: mamy już zdefiniowany pierwszy klawisz, ale naciskanie przypisanego mu przycisku w pilocie (tym realnym , nie wirtualnym) j ak na razie nic nie da. Potrzebne jest jeszcze zdefiniowanie funkcji, jaką ma pełnić dany przycisk wirtualnego pilota. A zatem, klikamy kolejno TOOLS i DEFINE FUNC-TIONS i po pojawieniu się kolejnego okienka wybieramy opcję NEW (nowa funkcja) i nadajemy jej jakąś nazwę. Następnie musimy określić, jaka właściwie czynność ma być związana z tą funkcją. Otwieramy okienko oznaczone ACTIONS i rozwija się menu
7. Okno odtwarzacza Power DVD.
Elektronika Praktyczna 12/2001
37
Radiowy pilot do PC
Dr.
Rys. S. Okno definiowania nazwy nowego sterownika.
z rozmaitymi rodzajami akcji, jakie można przyporządkować utworzonej funkcji. Do wyboru mamy:
1. Simulate keyboard (symulacja naciskania klawiszy klawi a tu-ry PC).
2. Simulate mouse (symulacja ruchów myszki i naciskania jej klawiszy) .
3. Execute a file (otwórz program), z której za chwilę skorzystamy.
4. Min/max/restorę (minimalizacja i maksymalizacja okienek WINDOWS).
5. Switch between applications (przełączanie aktywnych aplikacji).
6. Change volume (zmień siłę głosu).
7. Stop computer (wyłącz komputer) .
8. Execute functions (wykonaj inne funkcje).
Ponieważ funkcja, którą obecnie redagujemy ma służyć uruchamianiu programu Power DVD wybieramy opcję Execute a file. W okienku pojawia się wówczas wolne pole, w które możemy wpisać nazwę pliku, który chcemy otworzyć i ścieżkę dostępu do niego. Ponieważ najczęściej nie pamiętamy wszystkich elementów pełnej ścieżki dostępu do pliku, a niekiedy nawet jego nazwy, wy-
godnie będzie skorzystać z opcji BROWSE, dzięki której możemy zawsze odszukać potrzebny plik na dysku.
Po zdefiniowaniu funkcji powracamy do okienka aktualnie opracowywanego pilota i klikamy prawym przyciskiem myszki na uprzednio zdefiniowanym klawiszu POWER ON. Wybieramy opcję PROPERTIES i następnie FUNC-TION. Z panelu FUNCTION TO EXECUTE wybieramy POWER ON i na tym kończymy definiowanie pierwszego klawisza wirtualnego pilota.
Wprawdzie jak na razie możemy tylko otworzyć program odtwarzający bez możliwości jego sterowania, ale warto już teraz sprawdzić czy wszystkie czynności wykonaliśmy poprawnie. W tym celu musimy jeszcze tylko uaktywnić program DRCS klikając kolejno FILE i ENABLE. Następnie naciskamy ten przycisk w pilocie, który przeznaczyliśmy do uruchamiania odtwarzacza. Jeżeli podczas pierwszego etapu konfi-gurowania DRCS nie popełniliśmy błędu, to po sekundzie na ekranie monitora powinna pojawić się strona tytułowa odtwarzacza.
Nie będziemy tu omawiać całego procesu konfigurowania pilota obsługującego odtwarzacz DVD. Zajęłoby to zbyt wiele miejsca, nie ucząc nas niczego nowego. Podam Warn tylko jeszcze jeden przykład: w jaki sposób zdefiniować jedną z funkcji obsługi play-era poprzez symulowanie klawiatury PC. Weźmy na przykład
Rys. 9. Okno nauczania programu kodów poleceń.
Rys. 10. Definiowanie nazwy polecenia zwiqzanego z odebranym kodem.
WYKAZ ELEMENTÓW
Nadajnik Rezystory
Rl: l,5Mn Kondensatory
Cl: 220nF Półprzewodniki
D1...D34: 1N414S
IC1: HT12E
Różne
Ql: nadajnik RT1
S1...S12: mikroprzełqczniki
Odbiornik Rezystory Rl: 510kft R2: lkn R3: 10kn Kondensatory Cl, C2: 27pF C3...C7: 4,7^F/1ÓV CS: lOOnF C9: 100^F/10V Półprzewodniki Dl: dioda LED
IC1: ATS9C2051 (zaprogramowany) IC2: HT12D IC3: MAK232 Różne
CON1: ARK2 (3,5mm) Ql: odbiornik radiowy RR4 G2: rezonator kwarcowy ll,059MHz
funkcję PLAY, którą z oczywistych powodów musimy użyć bezpośrednio po uruchomieniu odtwarzacza. Kolejność postępowania jest podobna, jak w poprzednim przypadku, a różnica polega na wyborze rodzaju akcji, która ma być wykonana. Zamiast "Exe-cute a file" wybieramy "Simulate keyboard" i po otwarciu nowego okienka naciskamy ten klawisz, który w omawianym przypadku będzie powodował rozpoczęcie odtwarzania filmu, czyli klawisz ENTER.
Dalsze klawisze definiujemy w podobny sposób, aż do wyczerpania możliwości jakie daje nam nasz odtwarzacz (lub do wykorzystania wszystkich klawiszy w pilocie). Zbigniew Raabe zbigniew.raabe@ep.com.pl
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.cont.pl/ ?pdf/gru dzień OlJtim.
38
Elektronika Praktyczna 12/2001
Lampowy korektor audio
Prezentowany w artykule
lampowy przedwzmacniacz-
procesor dźwięku może
stanowić moduł, który można
wstawić w łańcuch modułów
systemu stereo. Zapewnia on
"lampowe" brzmienie dźwięku
przy niskim napięciu
zasilania.
Wielu audiofili lubi "lampowe" brzmienie dźwięku, ale od kupna lampowego wzmacniacza audio od-stięcza ich jego cena, a od własnoręcznej budowy stosowane w nim wysokie napięcie. Opisany w artykule układ lampowy jest rodzajem procesora efektów dźwiękowych (właściwie ogranicznikiem sygnału przy prze sterowaniu) i przedwzmacniaczem, nadającym systemowi audio brzmienie lampowe. Zastosowano w nim lampy elektronowe pracujące przy napięciu nie przekraczającym
ą12V. Układ ten może przybliżyć nam technikę lampową.
Układ charakteryzuje się następującymi cechami:
- poziom ograniczania ustala się jednym potencjometrem dla obu kanałów stereo,
- wyjściowe kondensatory sprzęgające nie są potrzebne,
- symetria każdej z lamp jest dobierana indywidualnie,
- napięcie wyższe od ą12V nie jest potrzebne,
- uzyskujemy autentyczne brzmienie lampowe,
Elektronika Praktyczna 12/2001
0.2V...-0.6V 0V...-7.4V -0.2...0.7V 0.1V...0.04V 39k
B
0.25V...-0.55V 0V...-7.4V -0.4V...0.5V 0.06V...-0.1V
-12V
7912
6x1OOn
L4 U1
U2 911
U3
911
B1
B2
Rys. 1. Schemat elektryczny przedwzmacniacza lampowego z lampami pracującymi z prądem siatki przy bardzo niskim napięciu anodowym.
- optyczna sygnalizacja obcinania sygnału wejściowego.
Zasada działania
Myśl, że sygnał audio mógłby nie być wiernie odtwarzany przez głośniki, jest nie do przyjęcia dla każdego audiofila. Cóż więc może robić w systemie hi-fi prezentowany procesor audio? Dlaczego
technika lampowa staje się ponownie popularna?
Przyczyn trzeba szukać już w studiu. Dźwięk na płytach CD rzadko jest zapisywany i miksowa-ny ze szczególną starannością. Zwykle występujące w sygnale muzycznym dźwiękowe piki napięciowe nie są obcinane dla osiągnięcia lepszego stosunku sygnału do szu-
mu całości. Następstwa tych praktyk są znane z dyskusji w prasie technicznej (m.in. w Elektor Electronics) o prze-sterowywanych nagraniach CD i tego konsekwencjach.
Celem stosowania przedwzmacniacza, spełniającego jednocześnie funkcję obcina-cza lampowego, jest ograniczanie sygnału przy określonym poziomie maksymalnym. Lampy dokonują tego w sposób łagodny, nie obcinają napięcia tak ostro jak wprowadzane w nasycenie tranzystory. W miarę wzrostu napięcia lampa stopniowo zaczyna ograniczać sygnał. Dzięki temu otrzymuje się pożądaną, łagodną i gładką krzywą ograniczania. Z analizy obcinanego w ten sposób sygnału wynika, że powstają jedynie harmoniczne o całkowitych wielokrotnościach częstotliwości podstawowej. Dla muzyka jest oczywiste, że takie harmoniczne nie wywołują dysonansów. Natomiast powstające przy ostrym obcinaniu widmo harmonicznych o niecałkowitych wielokrotnościach wywołuje zupełnie odmienny skutek. Obcinacz lampowy modyfikuje, co prawda dźwięk nagrań -o-i2V CD, ale dokonuje tego w sposób nie rażący dla ucha słuchacza, różnica w stosunku do oryginału jest subiektywnie mniej zauważalna. Zapytajcie gitarzystów, dlaczego trzymają się swoich wzmacniaczy lampowych. Przeste-rowanie wręcz poprawia jakość dźwięku gitary elektrycznej.
Opis układu
Na rys. 1 pokazano schemat przedwzmacniac za-ogranie znika lampowego. Głównymi elementami w każdym z kanałów stereo są podwójna trioda ECC83 i poczwórny wzmacniacz operacyjny TL074. Trzeci TL074 służy do kontroli napięć siatkowych lamp i do sterowania wskaźnikami LED.
Sygnał audio jest najpierw doprowadzany do wtórnika napięciowego (będącego w istocie przetwornikiem impedancji: dużej wejściowej na małą wyjściową) Ul.A, a z jego wyjścia do siatki pierwszej triody Bl.A. Lampa ta pracuje w układzie wtórnika katodo-
40
Elektronika Praktyczna 12/2001
1,2m i.3m 1.4m 1 .Sm 1,6m 1.7m 1 .Bm 1,9m
Rys. 2. Charakterystyki przedwzmacniacza.
wego, z anodą zasilaną napięciem +12V (bez rezystora w obwodzie anodowym). Sygnał na rezystorze katodowym 6,8kQ jest zatem w fazie z sygnałem wejściowym.
Obwód z potencjometrem i wzmacniaczem U3.D tworzy buforowane źródło napięciowe, polaryzujące ujemnie katodę w stosunku do siatki. Pierwsza trioda obcina tylko dodatnie piki sygnału wejściowego, Ul.B odwraca sygnał, a druga trioda w taki sam sposób obcina piki ujemne. Podobnie Ul .C odwraca sygnał, a stosunek rezystancji 39kQ i 33kQ ustala niewielkie wzmocnienie (nieco ponad 1V/V) obu wzmacniaczy operacyjnych, kompensujące straty amplitudy w układzie. Poziom sygnału wyjściowego (jeśli nie został obcięty) nie odbiega więc od poziomu sygnału wejściowego.
Wzmacniacz Ul.C wraz z integratorem Ul .D służą do sterowania następnym stopniem systemu, którym może być końcowy wzmacniacz mocy. Składowa stała
o+12V
GNDo
Poziom odcięcia
Rys. 3. Układ pomiarowy do zdejmowania charakterystyk lamp.
napięcia wyjściowego jest poprzez obwód całkujący Ul.D podawana na nieodwracające wejście Ul.C, co powoduje kompensację tej składowej, sprowadzając ją w ten sposób do zera. Pozwala to uniknąć konieczności stosowania wyjściowego kondensatora szeregowego. Jeżeli sygnał wejściowy obcinacza jest wolny od składowej stałej, cały układ może działać bez kondensatorów sprzęgających. Drugi kanał, z B2 i U2, jest skonstruowany identycznie jak pierwszy.
Wzmacniacz operacyjny U3.D tworzy niskoimpedancyjne źródło zasilania katod lamp, o napięciu regulowanym za pomocą potencjometru. Dwa potencjometry do-strojcze pozwalają zsymetryzować układ, kompensując różnice napięć w kanałach, wynikające z tolerancji wartości parametrów elementów biernych i lamp. Sygnały wejściowe i wyjściowe są dostępne w punktach A do D. Służą one do wy sterowania wskaźnika złożonego ze wzmacniaczy operacyjnych U3.A, U3.B, U3.C i podwójnej LED.
LED świeci zielono, gdy sygnał nie jest obcinany, żółto, gdy obcinanie zachodzi w jednym tylko kanale, a czerwono, gdy obcinają obie lampy ECC83. Sygnały wejściowe i wyjściowe są prostowane przez diody i wygładzane przez kondensatory, które ładują się do napięć szczytowych i rozładowują powoli. U3.A i U3.B są komparatorami, których napięcia wyjściowe stają się dodatnie lub ujemne, w zależności od tego czy napięcie wejściowe jest wyższe od wyjściowego, czy nie (czyli gdy obcinanie zachodzi lub nie). Napięcia
wyjściowe komparatorów są re-zystorowo sumowane i sterują czerwoną LED, a także są podawane na wejście inwertera U3.C, sterującym zieloną LED. Jeśli więc obcinanie nie zachodzi, świeci zielona LED. Jeśli zachodzi w jednym kanale, czerwona LED świeci także, co w sumie wywołuje świecenie żółto-pomarańczowe. Jeśli zaś obcinanie zachodzi w obu kanałach, zielona LED gaśnie i pozostaje światło czerwone. Niewielkie napięcie dodatnie w punkcie E powoduje, że przy bardzo małym sygnale audio świeci zielona LED.
Ogranicznik-przed wzmacniacz lampowy można zasilać z zasilacza stabilizowanego ą12V, z którego zasila się także żarzenie lamp ECC83 (ewentualnie ECC81 lub ECC88).
Po jego zmontowaniu i sprawdzeniu oraz po ustawieniu zerowego poziomu obcinania, można go włączyć, sprawdzić napięcia w poszczególnych węzłach i porównać je z podanymi na schemacie. Pozostaje jeszcze wyregulowanie symetrii obu kanałów za pomocą generatora napięcia sinusoidalnego i potencjometrów na-stawczych. Układ będzie wtedy gotowy do użytku.
15
20
5 10 Ua(V)----------->
Rys. 4. Przykładowe charakterystyki la=f(Ua).
25
Elektronika Praktyczna 12/2001
41
Jego charakterystyki przy 8 różnych poziomach obcinania (od wykresu dla braku zniekształceń do przebiegu dla maksymalnego obcinania) pokazano na rys. 2a. Na rys. 2b przytoczono odpowiadające im charakterystyki zniekształceń. Najmniejsze zniekształcenia, bez obcinania, wynoszą około 0,02%. Przy maksymalnym obcinaniu, jak można było oczekiwać, są największe, powyżej 30%.
Charakterystyki lamp
W opisanym układzie lampy pracują w bardzo nietypowy dla nich sposób. Bowiem nie tylko w zakresie wyjątkowo niskich napięć (dopuszczalne dla nich napięcie anodowe wynosi 250V), ale dodatkowo w zakresie (bardzo rzadko stosowanych) dodatnich względem katody napięć siatki, a więc przy przepływie prądu siatkowego (siatki sterującej). Charakterystyki w tym zakresie nie są w ogóle specyfikowane w danych katalogowych, trzeba więc je sa-
memu wyznaczyć, aby zorientować się w ich przebiegu. Charakterystyki te można wyznaczyć w układzie, jak na rys. 3, mając do dyspozycji trzy multimetry i dwa zasilacze. Trzeba jednak przy tym zachować dużą ostrożność przy zwiększaniu dodatniego, względem katody, napięcia siatki sterującej, łatwo bowiem wtedy doprowadzić do jej przegrzania.
Mierząc prąd anodowy w funkcji napięcia siatki, przy stałym napięciu anody, otrzymuje się charakterystyki wyjściowe lampy, jak na rys. 4. Trzy krzywe widoczne na rysunku, otrzymane przy trzech różnych napięciach siatki, wykazują początkowo szybki, a w miarę wzrostu napięcia anodowego coraz wolniejszy, wzrost prądu anodowego. Związane jest to z tzw. nasyceniem, czyli przechwytywaniem przez anodę większości elektronów emitowanych przez katodę. EE
Od tłumacza
Układ w bardzo pomysłowy sposób wykorzystuje prąd siatki triody, przy bardzo niskim napięciu anodowym, do "łagodnego" obcinania i wydaje się poprawnie wykonany.
W opisie podano organoleptyczne uzasadnienie "wyższości" lampowej techniki audio nad tranzystorową - lampowe wzmacniacze "milej zniekształcają" (bo łagodnie) niż tranzystorowe. To warto zapamiętać.
Artykuł publikujemy na podstawie umowy z wydawcą miesięcznika "Elektor Electronics".
Editorial items appearing on pages 39..42 are the copyright property of (C) Segment B.V., the Netherlands, 1998 which reserves all rights.
42
Elektronika Praktyczna 12/2001
PROJEKTY
Modem V.22bis, część 2
AVT-5043
W drugiej części ańykuiu
przedstawiamy sposób
montażu i uruchomienia
modemu. Zastosowanie
specjalizowanego układu, który
realizuje wszystkie podstawowe
funkcje modemu spowodowało,
że te - często żmudne -
czynności nie będą zbyt
trudne nawet dla
początkujących elektroników.
***
Montaż i uruchomienie
S chem a t m onta ż owy m o demu pokazano na rys. 7. Zaprojektowano dla niego dwustronną płytkę drukowaną z metalizacją. Jej wymiary mogą budzić protest niektórych Czytelników EP, ponieważ przy tak dużym stopniu wyspecjalizowania zastosowanego układu scalonego można było spodziewać się znacznej miniaturyza-cji urządzenia.
Usprawiedliwieniem dla autora niech będzie przedstawione na początku artykułu wyjaśnienie, że celem było przede wszystkim zaprezentowanie możliwości oferowanych przez nowoczesne układy modemowe, których docelowym przeznaczeniem są zminiaturyzowane aplikacje teletransmisyjne. Wykonany w naszym laboratorium model ma przede wszystkim służyć do testowania układu Z02215.
Montaż urządzenia jest typowy. Pod układy scalone warto zastosować podstawki, a w przypadku układu US4 nie mamy innego wyjścia. W zależności od typu przekaźników zastosowanych
w modemie można uniknąć montowania diod D6, D14 i D15, których najważniejszym zadaniem jest tłumienie przepięć indukowanych w cewkach przekaźników podczas ich kluczowania. W egzemplarzu modelowym jako US3 zastosowano trudno dostępny układ TAS237 w "szerokiej" obudowie DIP24. Aby ominąć trudności ze zdobyciem tego układu, płytki dostarczane w zestawach będą umożliwiały także montaż układów MAX237, które są dostarczane tylko w "wąskich" obudowach DIP24.
Jedynym elementem wymagającym zastosowania zewnętrznego radiatora jest stabilizator US2.
Oprogramowanie narzędziowe
Jak wcześniej wspomniano, Zilog udostępnił na swojej stronie program narzędziowy z graficznym interfejsem użytkownika, noszący nazwę BiQuad. Za jego pomocą można dobrać przebieg charakterystyki amplitudowej (rys. 8) i fazowej (rys. 9) toru analogowego modemu, dzięki czemu można go dostosować do lokalnych zaleceń telekomu-
Elektronika Praktyczna 12/2001
43
Modem V.22bis
o
Q2 Ql
Rys. 7. Schemat montażowy płytki drukowanej.
nikacyjnych. Plik wynikowy przygotowany za pomocą tego programu należy skompilować za pomocą programu Diplomat, który jest udostępniany przez lokalnych dystrybutorów tej firmy (w Polsce jest to Eurodis). Diplomat jest narzędziem sterowanym tekstowo, pracującym w systemie operacyjnym DOS lub DOS-owym okienku Windows. Standardowo Diplomat jest wyposażony w 12 tabel krajowych (niestety bez Polski), lecz skomponowanie własnej wymaga stosunkowo prostego zabiegu - jak to poka-
zano na rys. 10. Program sterujący DSP w postaci HEX jest dostarczany wraz z programem Diplomat, a tekstowo opisaną tablicę krajową można utworzyć
- jak to wspomniano wcześniej
- za pomocą programu BiQuad. Jak pokazały prowadzone przez nas doświadczenia, modem doskonale spisuje się w praktyce bez konieczności modyfikowania bazowej charakterystyki, chociaż należy się spodziewać, że nie jest ona dokładnie taka, jak wymagają krajowe normy telekomunikacyjne.
Uwagi końcowe
Algorytm sterujący wbudowanym w układ Z02215 procesorem sterującym obsługuje sześć podstawowych stanów pracy, które pokazano na rys. 11.
W stanie IDLE część DSP (odpowiadająca za nadawania i odbiór sygnałów) nie jest aktywna, pracuje natomiast interpreter poleceń AT.
D o stanu DIALING m odem przechodzi po otrzymaniu odpowiednich poleceń AT. W tym stanie układ wybiera w zadany sposób numer abonenta docelowego.
Rys. S. Widok ekranu programu BiGuad zwyświetlonq charakterystykq amplitudowq.
Rys. 9. Widok ekranu programu BiGuad zwyświetlonq charakterystykq fazowq.
44
Elektronika Praktyczna 12/2001
Modem V.22bis
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 100O
R2, R21, R22: 10kO
R3, R20: lOOkO
R4: lkn
R5, R6: 220O
R7: 7,5kQ
R8: 47kO
R9: 100O
RIO, Rl 1, R12: 24Q
R13...R19: 470O
Kondensatory
Cl, C23, C30, C38: 10p.F/16V
C2: lOnF
C3, C4, C14, C24, C25, C26, C31...C37: lOOnF
C5, C6: lpF/lkV
C7: 33nF
C8: 470nF
C9...C12, C16...C21, C33: 1jiF/16V
Cl 3: 1000|iF/25V
Cl5: 2/2jiF/16V
C27, C28: 68pF
C29: 82pF
C39: 470^F/10V
Półprzewodniki
Ql, Q2: BC547
US1: MAX232
Interpreter poleceń AT nie jest aktywny.
W kolejnym stanie - HAND-SHAKE - uaktywnia się blok DSP, który odpowiada za poprawne nawiązanie transmisji danych. Etap ten jest potrzebny każdorazowo tylko podczas nawiązywania połączenia. Interpreter poleceń AT w stanie HANDSHAKE nie działa.
Po uzgodnieniu przez modemy protokołów transmisji, układ sterujący w Z02215 przełącza go w stan ON-LINE, w którym możliwa jest transmisja danych. W stani e ON-LINE działa i nterp reter niektórych poleceń AT, za pomocą których można przełączyć
DIALING
Program sterujący
pracą mkrokontrolera
OBJ
Tablica krajowa opisująca zalecane
parametry amplitudowo-fazowe
filtru
Kompilacja za pomocą Dlplomata
Rys. 10. Zastosowanie programu Diplomat.
US2: LM78O5
US3: MAX237
US4: Z02215
US5: LM386
US6: 4N35
US7: 24C04
US8: 74HCT04
Dl, D2: diody Zenera 3,9V
D3, D4: 1N4742 lub podobne
D5: 1N4148
D6, D14, D15: 1N4148 montowane
opcjonalnie
D7...D13: dowolne diody LED
Ml: mostek prostowniczy min.
500mA/50V
Różne
SW1: mikroprzełącznik
Xl: 24,57ÓMHz
Jl: gniazdo zasilania
CON1: DB25
SPK: miniaturowy głośnik
o impedancji min. 8O
AV1: warystor 75V
Kl, K2, K3: przekaźniki podobne
do TQ2-5V
LI, L2: dławiki lOOnH
Tl: transformator telefoniczny 600/600
układ sterujący w stan COM-MAND. Stan ten jest podobny do IDLE (tzn. działa interpreter poleceń AT) z tą różnicą, że połączenie pomiędzy modemami jest cały czas aktywne.
Ostatni ze stanów aktywności bloku sterującego w Z02215 - RE-TRAIN - odpowiada za okresową synchronizację transmisji, która może być zakłócona przez zmianę parametrów linii telefonicznej lub występujące w niej zakłócenia, W stanie RETRAIN jest aktywny interpreter poleceń AT, natomiast procesor DSP nie przekazuje i nie odbiera danych.
Układ Z02215 obsługuje wszystkie standardowe polecenia AT, których format musi mieć p o s tać
ATxxx, gdzie xxx oznacza ciąg znaków odpowiadających poleceniu (np. ATH0, ATR). Ko ńc owy znak przeniesienia karet-
Nowy program sterujący DSP z uaktualnioną tablicą krajową
s~ --N. ( IDLE r ^ ) (HANDSHAKE
RETRAIN y^^
command\ -< ON-LINE )
Rys. 11 układu ^^_____---' Możliwe stany Z02215. pracy
ki sygnalizuje interpreterowi konieczność wykonanie polecenia. Znaki występujące przed AT są ignorowane, a maksymalna liczba znaków występujących po prefik-sie AT może wynosić 40. Szczegółowy wykaz poleceń wraz z ich składnią i parametrami znajduje się w dokumentacji układu Z02215, którą producent udostępnia na swojej stronie internetowej. Tomasz Jakubik, AVT
Dodatkowe informacje o układach Z02215 są dostępne w In-ternecie pod adresami:
- http://www.zilog.com/docs/mo-dem/zO2215.ppt,
- http://www.zilog.com/docs/mo-dem/zO2215pb.pdf,
- http://www.zilog.com/docs/mo-demZzO2215ps.pdf,
- http://www.zilog.com/docs/modem/sof twareZz0221500zco.exe.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/grudzien01.htm.
Elektronika Praktyczna 12/2001
45
PROJEKTY
Przetwornica 12(24)/220V, część 2
Zestaw Yelleman K3507/K3509
W drugiej części ańykuiu
przedstawiamy krótki opis
montażu i uruchomienia
przetwornicy.
Przedstawiamy także wyniki
przeprowadzonych w naszym
laboratorium badań.
Montaż i uruchomienie
Nie mam zamiaru poświęcać zbyt wiele miejsca opisowi montażu przetwornicy. Do kitu K3507, podobnie jak do innych kitów Yellemana, dołączona jest niezwykle szczegółowa instrukcja, omawiająca punkt po punkcie montaż układu. W instrukcji tej wymienione są kolejno wszystkie elementy, z których zbudowana jest przetwornica oraz kolejność ich wlutowania w płytkę. Elementy, których sposób montowania mógłby
wzbudzić wątpliwości, zostały dodatkowo oznaczone, a ich montaż omówiony szczegółowo. Pomocne będą także rysunki, których szczegółowość i liczba mogą z powodzeniem zastąpić opis techniczny. Należy zwracać baczną uwagę na elementy o wartościach zależnych od napięcia zasilania przetwornicy (wersja 12 i 24V), a także na sposób zamocowania niektórych rezystorów dużej mocy, dokładnie pokazany na dołączonych do in-s trukcj i iluś tia cj a ch.
Także o uruchamianiu przetwornicy niewiele można napisać, a to z tej prostej przyczyny, że nie
Tab. 1. Podstawowe parametry przetwornicy
Obciążenie wyjścia Napięcie wyjściowe
OW 226VAC
40W 219VAC
100W 215VAC
150W 211VAC
200W 209VAC
250W 205VAC
300W 60V*
* zadziałało zabezpieczenie przeciwprzeciąże-niowe)
46
Elektronika Praktyczna 12/2001
Przetwornica 12(24)/220V
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 10MO
R2...R12, R46: 10kO
R13, R14: 1MO
R15: 4JMO
R17: 47kO
R18, R19: 100O
R20, R21: lOOka
R22: 470kO
R23...R25: 3,3kQ
R26: l,2kQ
R27...R29: 10O
R30: 820O
R31: 27kO
R33: 10kO
R35: lka
R36: 56kO
R37: loka
R38: 2JkO
R39: 10kO
R40: 560kO
R41, R43, R44: 1,8Q
R42: 1O
Dla wersji 12V R16: 47kO R32: l,5kQ
R34: 8,2kQ R45: 1O
Dla wersji 24V R16: 39kO R32: 3,3kQ R34: 3,3kQ R45: 82...2200 Kondensatory CL C2: 22pF C3: lnF C4...C7: lOnF C8: lOOnF C9...C13: 2,2jiF C14: 33|iF C15: lOO^F C16: IOOOjiF Cl7: 47^F C18: 2200jiF C19, C20: 22nF Półprzewodniki D1...D14: 1N4148 D15, D16: 1N4007 Dl7: 6A6
D18...D21 BYT5ÓK, BW36D IC1: 4060 IC2: 4017
IC3: 4009
IC4: SG3525
IC5: LM324
Tl, T2: MPSA44, BF844
T3...T6: IRF740
ZD1: dioda Zenera 3,9V
LD1: dioda LED czerwona
LD2: dioda LED zielona
Dla wersji 12V ZD2, ZD3: dioda Zenera 62V ZD4: zastąpić zworą VR1: 7812 T7, T8: BUZ345, RFG40N10
Dla wersji 24V
ZD2, ZD3: dioda Zenera 130V ZD4: dioda Zenera 3,9V VR1: 7815
T7, T8: BUZ341, IRFP250 Różne
Kwarc 2,4576 MHz LI: dławik 220^H Obudowa, liczne elementy montażowe:
Dla wersji 12V Transformator TR3507
Dla wersji 24V Transformator TR3509
musimy wykonywać żadnych czynności uruchomieniowych ani regulacyjnych. Przetwornica dołączona do zasilania i odbiornika energii działa natychmiast poprawnie. Jedyną czynnością jaką wykonaliśmy po jej włączeniu były pomiary, których celem było sprawdzenie danych technicznych podanych przez producenta kitu. Ich rezultaty, potwierdzające w za-
sadzie te dane, są przedstawione w tab. 1.
Testy wykonywane były przy zasilaniu przetwornicy z akumulatora Yuasa NP12-12 o pojemności 12Ah. Napięcie na zaciskach akumulatora nie spadło nigdy poniżej 12V, potwierdzając jego przydatność do krótkotrwałego zasilania opisanej przetwornicy. W większości zastosowań polecalibyśmy
jednak akumulator o większej pojemności, najlepiej akumulator samochodowy. Zbigniew Raabe, AVT
Zestawy firmy Velleman są dostępne w ofercie handlowej AVT - szczegóły w Internecie www.sklep.avt.com.pl oraz pod numerami telefonów opublikowanych na str. 111.
Elektronika Praktyczna 12/2001
47
PROJEKTY
Sprzętowy dekoder MP3, część 2
Drugą część artykułu
poświęcamy przybliżeniu
tajników prototypowej
konstrukcji sprzętowego
dekodera MP3, którego
"mózgiem" jest jeden
z najbardziej
rozpowszechnionych (co nie
oznacza łatwo dostępnych)
układów dekodujących:
STA013 firmy
STMicroelectronics.
Opis układu
Prototypowy model dekodera MP3 składa się z dwóch zasadniczych fragmentów, które są zmontowane na osobnych płytkach drukowanych:
- dekodera-konwertera strumienia cyfrowego z postaci SCR na "czysty" format 12S, który zintegrowano z przetwornikiem audio C/A i miniaturowym wzmacniaczem słuchawkowym,
- mikroprocesorowego sterownika,
Rys. 6. Schemat elektryczny dekodera-konwertera.
który odpowiada za obsługę interfejsu użytkownika (w modelu wyświetlacz alfanumeryczny 2x8 znaków o identycznym jak 1x16), a także za ekstrakcję danych z plików MP3 zapisanych w pamięci MMC i przesłanie ich do dekodera STA013.
Schemat elektryczny dekodera-konwertera pokazano na rys. 6. Jak łatwo zauważyć, jest to standardowa aplikacja układu STA013, zalecana przez producenta do stosowania w aplikacjach klasy popularnej. Układ US3 jest standardowym przetwornikiem C/A
0 rozdzielczości 18 bitów. Sygnał audio w postaci cyfrowej jest podawany na wejście I2S, a po konwersji do postaci analogowej (z filtrowaniem za pomocą wewnętrznego filtru dolnoprzepustowego) jest podawany na wejście miniaturowego wzmacniacza audio wykonanego na układzie US4. Regulacja głośności, balansu i barwy dźwięku odbywa się programowo poprzez interfej s PC, którego styki wyprowadzono na miniaturowe złącze 4-stykowe Zll.
Cyfrowy sygnał audio oraz sygnały syn-chronizującego jego transmisję wyprowadzono na złącze Zl2. Pomiędzy układ US2
1 złącze Zl2 włączono prosty bufor składający się z szeregowo połączonych inwerterów chodzących w skład układ US1. Układ ten jest niskonapięciowym odpowiednikiem znanego z serii TTL układu 7404. Dioda świecąca Dl sygnalizuje miganiem pracę inter-
48
Elektronika Praktyczna 12/2001
Sprzętowy dekoder MP3
fejsu szeregowego wykorzystywanego do transmisji danych, przy czym jest monitorowany sygnał sygnalizujący opróżnienie 5-bajtowego bufora wejściowego w układzie US2.
Obszar adresowy rejestrów dostępnych poprzez interfejs PC obejmuje aż 12 8 rejestrów. Oprócz czterech spośród nich skrótowo wcześniej opisanych, układ STA013 wyposażono w szereg innych rejestrów, wśród których szczególnej uwagi wymagają rejestry odpowiadające za konfigurację układu. Ich zawartość należy ustalić każdorazowo po programowym lub sprzętowym zerowaniu układu w określonej przez producenta kolejności.
Na rys. 7 pokazano schemat elektryczny mikroprocesorowego sterownika odtwarzacza. Jego najważniejszym elementem jest mik-rokontroler US6 z rodziny ST72, którego zadaniem jest konfiguro-wanie scalonego dekodera MP3, obsługa alfanumerycznego wyświetlacza LCD Wl oraz klawiatury składającej się z pięciu przycisków S1...S5. Służą one do
regulacji głośności góra/dół, zmiany utworu (o jeden w przód/ w tył) i uruchamiania/zatrzymywania odtwarzania. W modelu prototypowym nie przewidziano możliwości "przewijania" utworów, ponieważ pojemność pamięci programu mikrokontrolera US6 nie była wystarczająca dla programu, który nie był poddany optymalizacji. Przybliżone szacunki wykazują jednak, że prawdopodobnie będzie możliwe zaimplementowa-nie także tej funkcji.
Ponieważ realna szybkość pracy rdzenia mikrokontrolera jest stosunkowo niewielka, nie jest możliwa jednoczesna (w czasie rzeczywistym) obsługa klawiatury, wyświetlacza, odczyt i obróbka danych z karty pamięciowej MMC oraz ich przesyłanie do dekodera. Konieczne było zatem zastosowanie układu pomocniczego US5, który zapewnia sprzętową obsługę przesyłu danych z karty pamięciowej do dekodera, po wcześniejszym usunięciu z odczytywanych pakietów danych innych niż audio. Transkoder za-implementowano w niskonapię-
ciowym układzie PLD EPM7032A, który może pracować z zasilaniem 3V.
Uwagi końcowe
Oprogramowanie dla prezentowanego w artykule systemu opracowano za pomocą pakietu programowego YaVa firmy Innoveda. Jest to oprogramowanie umożliwiające jednoczesne tworzenie programu dla mikrokontrolera i jednoczesne przydzielanie wybranych zadań dla modułów sprzętowych implementowanych w strukturach programowalnych [hardware-software co-de-sign). Podobne pakiety programowe oferują także producenci układów PSoC [Programmable System on a Chip), m.in.: Atmel i Tris-cend, a także producenci narzędzi uniwersalnych, jak Mentor Graphics, Altium, czy też Innoveda. Program źródłowy do projektu sprzętowego dekodera MP3 jest dostępny na stronie internetowej EP w dziale Download>Dokumen-tacje.
Jeżeli wśród naszych Czytelników znajda się chętni na przeprowadzenie prób z samym deko-
R25 R25 R26 R27 R28
10k lOkMOk 10k10k
I I I V OG OGGI I ///CECECN// OOOC2L1LDOO / R/ K
I / I / I I
I I I I GVI I I I I / ! I I NC! ! I I ! OOOO D C OOOOO
DDDDDDDD 0 12 3 4 5 6 7
Ryslr-9
Rys. 7. Schemat elektryczny mikroprocesorowego sterownika odtwarzacza.
Elektronika Praktyczna 12/2001
49
Sprzętowy dekoder MP3
derem, jest to możliwe do przeprowadzenia pod warunkiem wykonania dodatkowego interfejsu o stosunkowo prostej budowie. Został on szczegółowo opisany w nocie aplikacyjnej ANI 090 (dokument 6256.pdf), podobnie do oprogramowania sterującego i konfiguracji systemu (niezbędne są dwa komputery PC). Nota aplikacyjna AN1090 jest dostępna w Interne-cie pod adresem: http://eu.st.com/ stonline/books/pdf/docs/65 26.pdf. Informacje o adresach, pod którym jest dostępne oprogramowanie sterujące i konfiguracyjne podaliśmy na końcu artykułu.
Modelowy egzemplarz dekodera zmontowano na dwóch płytkach uniwersalnych, z wykorzystaniem (w większości przypadków) podzespołów SMD. Ze względu na trudności w zdobyciu niewielkich ilości podzespołów biernych o pożądanych wymiarach (nieco już przestarzałe 0805) nie powstał kompletny zestaw docelowych płytek drukowanych. Jak wspomniano w pierwszej części artykułu (EP10/2001), kit dekodera MP3 nie będzie dostępny w ofercie AVT, co jest spowodowane dużymi trudnościami ze zdobyciem niezbędnych podzespołów.
Trwają dalsze prace nad sprzętowym dekoderem MP3, w którym rolę pamięci będzie spełniał dysk twardy lub napęd CD-ROM. Ponieważ w tym przypadku zarzuciliśmy ambitne "pomysły" podzespołowe, ze zdobyciem elementów do nowej wersji dekodera nie będzie tak dużych problemów, co pozwoli wprowadzić go do produkcji.
O postępach będziemy oczywiście informować. Andrzej Gawry luk, AVT
Oprogramowanie konfiguracyjne oraz sterujące układem STA013 jest dostępne w Internecie pod adresem:
- http://eu.st.com/stonline/prodp-res/dedicate/mp3/sw/staO13sd.zip,
- http://eu.st.com/stonline/prodp-res/dedicate/mp 3/swZstaO13tx.zip,
- http://eu.st.com/stonline/prodpres/ dedicate/mp3/sw/p02_0609.bin,
- http://eu.st.com/stonline/prodpres/ dedicatelmp3lswldvi_0705.zip,
- http://eu.st.com/stonline/prodp-res/dedicate/mp3/sw/cp ll.exe.
WYKAZ ELEMENTÓW
Płytka dekodera Rezystory
R1...R4: 4,7kn
R5, R6: 10kO
R7: 8,2kQ
R8: lkii
R9, R12, R13: 4,7n
RIO: l,2n
Rll: lMn
R14, R15: lkii
R16, R17, R20, R21: 5ókQ
R18, R19: 2,7kn
R22, R23: 10kO
Kondensatory
Cl, C5: lOnF
C2: 4,7nF
C3: 470pF
CA, C6, C7, CIO, C12, C13, C15,
Cl6: lOOnF
C8, C9: 47pF
Cli, C18, C24, C25: 10^F/6V
C14: 47^F/6V
C17, C19, C20, C21: 100^F/6V
C22, C23: 330nF
C26, C27: 680pF
Półprzewodniki
US1: 74LVX04 (SOP14)
US2: STA013 (TQFP44)
US3: CS4331 (SO8)
US4: TDA2822D (SO8)
Dl: dowolna dioda LED (|)3mm
Różne
Zll: ACXS4
ZI2: ACXS-L4
ZI4: gniazdo słuchawkowe
minijack-stereo
JP1, JP2: minijumpery
Xl: kwarc 14,318MHz
LI: 470^H
Płytka sterownika Rezystory
R24: 4,7kn R25...R28: 10kO Kondensatory
C28...C30: lOOnF
C31, C32: 10^F/6V
C33: 1jiF/5V
C34: 33pF
C35 47pF
Półprzewodniki
US5: EPM7032A (TQFP44)
US6: ST72C254G2 (SOP28)
US7: DS1813 (SO8)
Różne
Wl: SAC88291 (3V)
S1...S5: mikroprzełączniki
X2: 8MHz
ZI5: ACXS-L4
ZI6: podstawka MMC9 (np. JST)
ZI7: ACXS4
50
Elektronika Praktyczna 12/2001
PODZESPOŁY
Tak siłna, jak to obserwujemy
obecnie, ekspansja Microchipa
była trudn a do przewidzenia
jeszcze dwa lata temu. Działania
konsekwentnie przyjazne odbiorcom
podzespołów tej firmy, a także
Uważna obserwacja potrzeb rynku
powodują, że Microchip co
n ajmniej kiłka razy w roku
przedstawia swoim kłientom nowe,
zazwyczaj bardzo sensowne
propozycje. Jedną z najnowszych
są IG-bitowe mi kro kontro 1ery DSP,
które Microchip zapowiadał już na
zeszłorocznej Ełectronice 2001
w Monachium.
icrochip w świecie
Procesory DSP produkuje stosunkowo niewiele firm, co wynika przede wszystkim z konieczności ponoszenia stosunkowo dużych nakładów na badania i zaawansowanych wymagań stawianych jednostce centralnej, której koszt nie jest przez to niski. Szybki rozwój rynku podzespołów spowodował, że producenci coraz częściej starają się epatować, i przez to przyciągać potencjalnych odbiorców, wynikami różnego rodzaju testów wydajnościowych swoich układów, co bardzo często nie ma bezpośredniego przełożenia na ich praktyczne walory. Co więcej, mikroprocesory i mikro kontrolery nowych generacji są coraz bardziej wyspecjalizowane, czego jednym z najbardziej spektakularnych przykładów są specjalizowane procesory DSP przeznaczone do stosowania w systemach sterowania pracą silników i napę-
dów elektrycznych, czy też inne układy, których architekturę zoptymalizowano pod kątem filtracji i dekompresji sygnałów wideo i audio. Ich zaawansowanie konstrukcyjne i specyficzne rozwiązania architektury wymagają zmiany przyzwyczajeń konstruktorów, którzy -w znaczącej większości -swoje pierwsze kroki w tej dziedzinie stawiali ze standardowymi mi kr okontrol erami lub mikroprocesorami.
Propozycja Microchipa
Alternatywną drogę w stronę DSP proponuje konstruktorom Microchip, wprowadzając do sprzedaży mikrokontrolery nowej rodziny dsPIC30F. Są to układy o zupełnie nowej (u Microchipa) architekturze, lecz zastosowane w nich rozwiązania nie są całkiem obce dotychczasowym użytkownikom mikro-kontrolerów z rodziny PIC.
Microchip
The Embedded Central Sohittons Company*
Elektronika Praktyczna 12/2001
51
PODZESPOŁY
Address Decode
Y Dała RAM
DataLatcri
YData
Address Decode
X
Data RAM
Pata Latch
16
16
WArraj
(16x16-bltrega)< X
\f1575ackPtr.
XAddress
ne
I6
x Address
16
Early Partlal Instructlon Decode
Table
DatnJ
Byte/Word Select
Table & Data Space Page Reglsters
Program data EA Address Generator
24
DataLatch
obszar adresowy wynosi 4Msłowa), w których część przeznaczona na kod polecenia nie jest stała, co wynika z faktu jednoczesnego "przemycania" danej lub danych wraz z polece- niem. Dzięki takiemu roz- wiązaniu większość spo- śród 94 instrukcji zajmuje tylko jedno słowo, co korzystnie wpływa na wydajność pracy mikrokontrolera. Długość słowa danych wynosi 16 bitów.
Jednostkę sterującą pracą rdzenia w mikrokontro-lerach dsPIC30F wyposażono w kolejkowanie rozka- zów, którego mechanizm jest identyczny ze stosowa- nym w mikrokontrolerach z rodziny PIC18 (rys. 2). Czterokrotnie zwiększono liczbę rozkazów ustawia nych w potoku, co jest jednym z zabiegów zapewniających wysoką wydajność. Ważną dla projektantów informacją jest to, że w znacznym stopniu zachowano kompatybilność metod adresowania argumen- tów operacji, a także sposobu wykonywania poleceń z mikrokontrolerami PIC18. Drugie interesujące udos- konalenie polega na wprowadzeniu instrukcji REPEAT oraz DO umożliwiających sprzętową realizację pętli różnego rodzaju, które są wykonywane znacznie szyb- ciej niż w klasycznych mikrokontrolerach.
Schemat blokowy jed- (32-bitowe wyjście) oraz li X. Wyniki operacji wy- Kolejnym sposobem na
nostki centralnej, wspólnej rejestr przesuwający, umoż- konanych w bloku wspo- przyspieszenie pracy mik-dla wszystkich procesorów liwiający m.in. szybką re- magania obliczeń mogą być rokontrolerów, tym razem rodziny dsPIC30F, pokaza- alizację prostych operacji zapisywane do jednego w trybie DSP, jest wbudo-no na rys. 1. Łatwo za- mnożenia i dzielenia przez z dwóch akumulatorów, wanie w jednostkę central-uważyć, że zastosowane 2. Blok wspomagania obli- mogą być także podawane ną dwóch generatorów ad-w niej rozwiązania są nie- czeń DSP może pobierać na magistralę X lub zapisy- resów rozkazów AGU [Ad-malże identyczne z tymi, dane bezpośrednio z matry- wane do wybranych komo- dress Generation Units), które są stosowane w in- cy pamięciowej o wymia- rek pamięci matrycy pa-
24-bitwids Program Memory Upfo4MWords
Address Latch
\
22
16
Program Countar
PCU ^ PCH^ PCL
Rys. 1.
PC Register R/W
.22
DB<16:0>
'22
/
do Reglsters R/W
nych mikrokontrolerach fir- rach 16 słów 16-bitowych mięciowej W.
my Microchip. Jedynym is- oznaczonej symbolem W totnym uzupełnieniem jest (na rysunku w żółtym
TfcYO
które odpowiadają za ustalenie adresu kolejnego polecenia ustawianego w ko-
1tY3
TCY4
Rdzeń mi kr o kontroler ów
dsPIC3OF operuje słowami lejkę do realizacji. Dodat-- zaznaczony na rysunku prostokącie) lub z magistra- 24-bitowymi (maksymalny kowo, dzięki sprzętowej zielonym prostokątem moduł sprzętowego wspierania obliczeń DSP. W jego skład wchodzą dwa 40-bitowe akumulatory współpracujące z sumatorem, blok sprzętowego mnożenia dwóch słów 16-bitowych
Fetch!
M0VLW 55h
MOVWF PORTO
BRA SUB_1
BSF PORTA, BIT3 {Forced NOP)
Instruction 9 address SUB 1
Execute1
Fetch 2
Execute 2
Fetch 3
Execute 3
Fetch 4
Flush
Fetch SUB 1
ExecuteSUB
Rys. 2.
52
Elektronika Praktyczna 12/2001
PODZESPOŁY
realizacji operacji MAC [Multiply-Accumulate), implementacja filtrów cyfrowych jest niezbyt trudna.
Rdzeń mikrokontrolerów dsPIC30F obsługuje 8 wek-toryzowanych przerwań o ustalanych priorytetach. Programista ma także do dyspozycji 7 pułapek programowych. Liczba możliwych źródeł przerwań wynosi aż 32.
Niebagatelne znaczenie dla wydajności i jednocześnie łatwości stosowania ma dynamicznie modyfikowana konfiguracja pamięci RAM, której długość słowa można dostosować do realizowanych zadań. W przypadku wykonywania poleceń charakterystycznych dla klasycznych operacji mikro-kontrolerowych pamięć danych można podzielić na sektory o szerokości słowa 8 lub 16 bitów, w przypadku operacji DSP na danych zapisanych w pamięci można ją traktować jak zbiór rejestrów o długości nawet do 40 bitów.
Rdzeń mikrokontrolera może być taktowany sygnałem zegarowym o maksymalnej częstotliwości do 120MHz, przy czym do jego wytworzenia jest wykorzystywana wewnętrzna pętla PLL z powielaczem częstotliwości. Możliwe do wybrania współczynniki powielenia wynoszą 4/8/16 razy, a maksymalna częstotliwość referencyjna dla PLL nie powinna przekraczać lOMHz. Przy maksymalnej częstotliwości pracy wydajność CPU wynosi 30MIPS, co jest wynikiem porównywalnym z osiągniętym m.in. przez "prawdziwe" procesory DSP z rodziny ADSP2101 firmy Analog Devices, czy też TMS320C24x/54x firmy Te-xas Instruments.
DSP, a jednak nadal mikrokontroler
Bez wątpienia Micro-chip zamierzał wprowadzić do swojej linii produkcyjnej procesory DSP, a jednocześnie zadbał o to, aby
Tab. 1. Zestawienie przewidywanych do wdrożenia wersji mikrokontrolerów z rodziny dsPICŚOF.
Typ układu Pojemność pamięci programu (Flash) [kB] Pojemność pamięci programu (Flash) [ksłów] Pojemność pamięci danych EEPROM [B] Pojemność pamięci SRAM [B] Liczba wejść do przetwornika A/C Liczba wyjść standardowych PWM Liczba wyjść PWM do sterowania silników
dsPIC DSC - grupa Motor Control
30F2010 12 4 1024 512 6 2 6
30F3010 24 8 1024 1024 6 2 6
30F3011 24 8 1024 1024 9 4 6
30F4010 36 12 1024 2048 16 8 8
30F4011 48 16 1024 2048 9 4 6
30F4012 48 16 1024 2048 6 2 6
30F5010 96 32 2048 4096 16 8 8
30F6010 144 48 4096 8193 16 8 8
dsPIC DSC - grupa Sęnsors
30F2011 12 4 1024 8 2
30F2012 12 4 1024 10 2
30F3012 24 8 1024 2048 8 2
30F3013 24 8 1024 2048 10 2
dsPIC DSC - grupa General Purpose
30F5011 66 22 1024 4096 16 8
30F5012 96 32 2048 4096 16 8
30F5013 66 22 1024 4096 16 8
30F5014 96 32 2048 4096 16 8
30F6011 132 44 2048 6144 16 8
30F6012 144 48 4096 8192 16 8
30F6013 132 44 2048 6144 16 8
Elektronika Praktyczna 12/2001
53
PODZESPOŁY
projektanci korzystający z mi kr o kontroler ów PIC nie czuli się, w ciągle tajemniczym świecie DSP, wyobcowani. Świadczy o tym zarówno budowa rdzenia dsPIC30F, jak i liczne -tak charakterystyczne dla popularnych mikrokontrole-rów - peryferia.
Oprócz pięciu programowanych, 16-bitowych ti-merów (można je łączyć w timery 32-bitowe), kilku programowanych portów I/O o dużej wydajności prądowej, generatorów sygnałów PWM (także specjalizowanych, stosowanych do sterowania napędów elektrycznych), w mikro-kontrolerach dsPIC30F zintegrowano:
- specjalizowany interfejs DCI (Data Converier In-ierface), dzięki któremu j e st moż 1 iwa w s p ółpraca mikrokontrolera z urządzeniami wyposażonymi w cyfrowe interfejsy audio w standardach I2S i AC97,
- interfejsy szeregowe SPI i PC, przy czym obsługiwane są wszystkie ich warianty,
- asynchroniczny interfejs szeregowy UART z rejestrem adresu, co pozwala na łatwą implementację systemu sieciowego opartego na RS422/435,
- interfejs CANBus,
- 10- lub 12-bitowy przetwornik A/C o częstotliwości próbkowania do (odpowiednio) 500kHz/ lOOkHz, wyposażony w analogowy multiplekser wejściowy o liczbie wejść maksymalnie 16.
Oprócz tych, stosunkowo wyrafinowanych peryfe-riów, w mikrokontrolerach dsPIC30F zintegrowano szereg mniej atrakcyjnych blo-
ków funkcjonalnych:
watchdoga z własnym oscy-latorem, generator sygnału zerującego, system sprzętowego ograniczania poboru mocy, monitor sygnału zegarowego, a także cieszący się sporym powodzeniem interfejs ICSP (In-Circuit Serial Prograuiuiing), za pomocą którego można programować pamięć programu typu Flash po zainstalowaniu mikrokontrolera w docelowym urządzeniu.
Podsumowanie
Artykuł powstał chwilę po pojawieniu się w miarę kompletnych materiałów technicznych zawierających informacje o mikrokontrole-
rach dsPIC3 0F. Ponieważ zarówno układy, jak i oprogramowanie narzędziowe dla nich nie są jeszcze dostępne w sprzedaży, nie mogliśmy sprawdzić ich w praktyce. Biorąc pod uwagę dotychczasową działalność firmy Mi er o chip można założyć, że dane zamieszczone we wstępnych materiałach są wiarygodne. Należy się jednak liczyć z możliwością wprowadzenia przez producenta jakichś modyfikacji.
W tab. 1 zamieszczono zestawienie zapowiadanych wersji mi kr oko ntr o 1 er ów, które - ze względu na zastosowanie specyficznych bloków peryferyjnych - po-
dzielono na trzy grupy. Także tu można spodziewać się drobnych zmian, mamy nadzieję, że z korzyścią dla odbiorców.
Nadal będziemy uważnie śledzić i oczywiście informować C zytelników o dalszych losach rodziny dsPIC30F. W najbliższym czasie postaramy się także opisać narzędzia przygotowane przez Microchipa dla tych układów. Tomasz Jakubik, AVT
Dodatkowe informacje
Dodatkowe informacje o mikrokontrolerach dsPIC30F są dostępne wlnternecie pod adresem: hTTp:// www.microchip.com/1010/pline/ dspic/indexhtm.
54
Elektronika Praktyczna 12/2001
PODZESPOŁY
Panującą obecnie modę
na układy PSoC
(Programmab!e System
on a Chip) można
porównać do mody
odzieżowej - właśnie
teraz zaczyna się "to"
nosić. Grono najbardziej
zagorzałych zwolenników
tej mody nadaje
zjawisku "PSoC" trochę
tajemniczości.
Przypomina to nieco
(z niedalekiej
przeszłości) "klany"
speców od układów
cyfrowych czy
mikroprocesorowców.
Ostatnio pękają lody
wokół PLD i VHDL,
czas zatem
i na PSoC-e...
Postanowiliśmy zająć się
tematyką PSoC, które -
tak jak i większość
dotychczasowych high-
technologii - są już
częściowo dostępne
"dla ludu".
56
Zacznę od istotnego wyjaśnienia: PSoC w klasycznym wydaniu oznacza połączenie w jednej obudowie fcoraz częściej także w jednej strukturze półprzewodnikowej) rnikrokontrolera lub mikroprocesora z konfigurowalnymi peryferiami cyfrowymi, często również analogowymi. W bardziej zaawansowanych układach wbudowane są takśe konfigurowalne moduły w.cz., ale takie układy są jeszcze stosunkowo rzadko dostępne. Nie są to - jak widać - układy skomplikowane z punktu widzenia użytkownika, ale oferują możliwości dotychczas niedostępne dla pojedynczych układów.
Pierwsze wprowadzone na rynek układy PSoC wyposażano w mikro-kontrolery lub mikroprocesory o zupełnie nowych architekturach fnp. ARM), które z jednej strony zapewniały dużą wydajność i dobre dopasowanie do rekonfigurowalnego otoczenia, z drugiej strony ich stosowanie wymagało często dość radykalnej zmiany dotychczasowych przyzwyczajeń, czego nikt nie lubi.
Tę ,, dziurę" wykorzystała firma Triscend opracowując układy PSoC zbliżone budową do najbardziej zaawansowanych na rynku układów tego typu, ale zawierające doskonale znany elektronikom na całym świecie
mikro kontroler 8051 fa właściwie 805 2). Podobną koncepcję zastosował w układach FPSLIC Atmel z tą różnicą, że wbudował w nie mikrokontro-ler z rodziny AVR.
Triscend E5: '51 w wilczej skórze
Schemat blokowy układów E5 pokazano na rys. 1. Jak widać, oprócz kompletnego mikrokontrolera 8051 we wnętrzu układu znajdują się także: dwukanałowy kontroler bezpośredniego dostępu do pamięci DMA, programowany przez użytkownika dekoder adresów, pamięć RAM o pojemności od 64kb do 5l2kb ftab. 1) i 8-bito-wym słowie danych oraz blok konfi-
Tab. 1. Zestawienie podstawowych parametrów dostępnych układów PSoC z rodziny E5.
lyp Aładu Pojemność wbudowanej pamięci RAM LkB] Liczba komórek logicznych wCSL Liczba dekoderów adresowych CSI Maksymalna liczba programowanych l/O
TE502 8 256 1G 92
TE505 1G 512 32 124
TE512 32 1152 72 188
TE520 40 2048 128 252
TE532 G4 3200 200 31G
Elektronika Praktyczna 12/2001
PODZESPOŁY
Interfejs zewnętrznej pamięci programu i konfiguracji
(Flash, EPROM, EEPROM, SRAM)
Blok ograniczania poboru mocy
Generator przebiegów czasowych
Blok zerujący
Arbiter dostępu do magistral
Rdzeń 51
| CPU | SRAM 256B
TimerO
Tlmerl Watchdog
Tlmer2
| LJSART | Blok obsługi przerwań
Programowane dekodery adresowe
2-kanafowy kontroler DMA
Interfejs JTAG
Rys. 1.
gurowalnej logiki CSL [Configurable System Logic), który decyduje o tym, że układy z rodziny E5 można określić mianem PSoC. W układy E5 wbudowano także interfejs JTAG (IEEE 1149.1), który służy do funkcjonalnego testowania układu po zainstalowaniu w systemie. Można go wykorzystać także do zapisywania zewnętrznej pamięci SRAM, która spełnia rolę pamięci programu dla mikrokontrolera i pamięci konfigurującej dla bloku CSL. Podczas uruchamiania systemów zaprojektowanych w oparciu o układy E5 pomocny może być blok pułapki sprzętowej, za pomocą której można wykrywać dwa elastycznie definiowane zdarzenia zachodzące w mikrokon-trolerze lub w bloku logiki CSL.
Zastosowany przez Triscenda rdzeń '51 został udoskonalony w stosunku do pierwowzoru, dzięki czemu cykl rozkazowy trwa zaledwie 4 takty zegarowe zamiast standardowych 13. Ponieważ maksymalna częstotliwość taktowania wynosi 40MHz,
E>
Blok
Configurabla System Logic
PIO
PIO
PIO
PIO
Pamięć systemowa SRAM
Programowana pułapka sprzętowa
Rys. 2.
maksymalna szybkość wykonywania programu wynosi aż (jak na '51) 10MIPS.
O ile mikrokontroler zintegrowany w układach E5 należy - pomimo znaczących udoskonaleń - uznać za element standardowy, to dzięki dołączeniu do niego bloku PLD [Program-mable Logic Device) możliwości układu są bardzo duże. W zależności od wariantu układu (zestawienie znajduje się w tab. 1) liczba konfigurowa-nych komórek logicznych wynosi od 256 aż do 3200, czyli liczbę komórek dostępnych w wielu rynkowych układach FPGA (np. AT6005 firmy Atmel - 3136 komórek logicznych) i CPLD (np. Delta39K200Z - 3072 makrokomórki).
Schemat konfiguro walnej komórki logicznej, podstawowego elementu bloku CSL, przedstawiono na rys. 2. Swoją budową przypomina ona kon-figurowane komórki logiczne stosowane w klasycznych układach FPGA, za pomocą których można zrealizować praktycznie dowolną funkcję logiczną (kombina-cyjną, realizowaną w 4-> wejściowej tablicy-genera-torze funkcji logicznej rx LUT lub układ synchroniczny za pomocą prze-rzutnika), a nawet pamięć RAM/ROM, ponieważ w przypadku braku wystarczających zasobów lokalnych jest możliwe łączenie zasobów komórek sąsiadujących ze sobą. Czas propagacji sygnału
Tab. 2. Wybrane biblioteczne bloki funkcjonalne dla CSL udostępniane przez firmę Triscend.
Interfejsy szeregowe
/UART
/ UART - tylko Rx
/ UART - tylko Tx
/ UART ze sterowaniem modemu
/ Master SPI
/ generator częstotliwości wzorcowych
/ I2C M/S
/ I2C - Master
/ I2C - Slave
/ HDLC Tx/Rx Bloki uniwersalne
/ licznik dwójkowy z ładowaniem równoległym
/ sumator rejestrowy
/ akumulator
/ komparator
/ multiplikator
/ rejestr przesuwny Bloki pamięciowe
/RAM
/ROM
/FIFO
/FIFO Sterowniki wyświetlaczy
/ sterownik 7-segmentowego wyświetlacza LED
/ sterownik alfanumerycznego wyświetlacza LCD
/ sterownik graficznego wyświetlacza LCD Interfejsy
/ Ethernet
/CAN
/USB Szyfrowanie
/3DES
/Single DES ECB
/Single DES CBC
przez każdą z komórek logicznych nie przekracza w najgorszym przypadku 5ns, przy czym całkowity czas propagacji sygnału w 16-bitowym suma-torze-subtraktorze nie przekracza 25ns, a maksymalna częstotliwość zliczania 16-bitowego licznika wynosi 40MHz.
Komórki logiczne są łączone w grupy po 128 (8 kolumn i 16 wierszy) tworząc banki CSL, których liczba jest różna w zależności od typu układu (rys. 3). Komunikację pomiędzy zespołami komórek oraz otoczeniem zapewniają magistrale połączeniowe, których konfiguracja jest dostosowywana do konkretnej aplikacji, tak jak ma to miejsce w standardowych układach PLD. Konfigurację zasobów połączeniowych dostępnych dla komó-
TE532 (5x5)
TE520(4ri)
TE512(3x3) ||
TE505(2x2) ||
TE5O2(&1)
Rys. 3.
58
Elektronika Praktyczna 12/2001
PODZESPOŁY
Rys. 4.
rek logicznych pokazano na rys. 4. Ponieważ liczba linii połączeniowych, dostępnych dla użytkownika jest stosunkowo niewielka, efektywność ich wykorzystania podnoszą 4 dodatkowe linie globalne (dostępne dla wszystkich komórek jednocześnie), za pomocą których można przesyłać sygnały zegarowe oraz sterujące pracą trójsta-nowych buforów wyjściowych.
Układy E5 komunikują się z otoczeniem za pomocą wyprowadzeń
0 programowalnych funkcjach. Wyprowadzenia uniwersalne, przeznaczone do współpracy z otoczeniem, oddzielono od wyprowadzeń zapewniających dostęp mikrokontrolera do zewnętrznej pamięci programu. Wyprowadzenia te (oznaczone jako PIO na rys. 1) są bezpośrednio dołączone do bloku CSL, w którym zintegrowano pokaźne zasoby logiczne współpracujące z każdym wyprowadzeniem. Na rys. 5 pokazano budowę komórek I/O współpracujących z wyprowadzeniami PIO. Jak łatwo zauważyć, mogą one spełniać rolę samodzielnych trójstanowych buforów-pamięci dla sygnałów wejściowych
1 wyjściowych z programowaną szybkością narastania sygnału na wyjściu, programowaną histerezą wejściową i zabezpieczeniem przed brakiem sygnału logicznego na wejściu.
Układy E5 są przystosowane do zasilania napięciem o wartości 3...3,6V, ale bufory wejściowe i wyjściowe umożliwiają bezpośrednią współpracę ze standardowymi układami TTL i większością układów cyfrowych CMOS zasilanych napięciem 5V. Obniżenie napięcia zasilania wyniknęło przede wszystkim z chęci
ograniczenia poboru mocy przez układ. Podczas normalnej pracy mik-rokontroler w układzie TE520 pobiera ok. 18mW/MHz, a w najmniejszym z dostępnych układów - TE502 - ok. 4,5mW/MHz. Dostępne są także tryby pracy ze znacznie ograniczonym poborem mocy.
Narzędzia wspomagające projektowanie
Projektowanie systemów implementowanych w układy E5 nie jest wbrew pozorom zadaniem zbyt trudnym, a to dzięki opracowanemu przez firmę Triscend programowi narzędziowemu Triscend FastChip. Jest to
OE
Do wyjścia
Z wejścia
Z wejścia
(po przerzutniku)
Sygnał zezwalający dla zegara
Sygnał zegarowy
Rys. 5.
łatwy w obsłudze integrator projektu (przykładowe okna konfiguracji są widoczne na rys. 6), za pomocą którego można skonfigurować wszystkie peryferia wchodzące w skład układu oraz zaimplementować w bloku logiki kon figuro walnej blok funkcjonalny wybrany z bogatej biblioteki takich bloków, przygotowanej przez producenta (najważniejsze z dostępnych elementów bibliotecznych wymieniono w tab. 2). Jeżeli projektant chce zaimplementować w bloku logiki konfi-gurowalnej element spoza standardowej biblioteki, może przygotować go za pomocą dowolnego narzędzia CAD\CAE eksportującego projekty w formacie EDIF. Tak opisane projekty mogą być importowane do programu Triscend FastChip i wykorzystywane jako elementy biblioteczne.
Program odpowiadający za inicja-lizację i konfigurację układu jest na żądanie generowany w postaci kodu w języku ANSI C lub asemblerze.
Interfejs programu jest przyjazny operatorowi, a szczególnie duże znaczenie dla łatwości obsługi ma zastosowanie przez twórców oprogramowania graficznego podziału bloków funkcjonalnych wbudowanych w układy E5 na te, w które układy E5 są wyposażone standardowo (górna część paska narzędziowego środkowego okna na rys. 6) i bloki wybierane i konfigurowane przez użytkownika (implementowane w bloku CSL).
Oprócz oprogramowania narzędziowego Triscend udostępnia swoim odbiorcom różnego rodzaju zestawy ewaluacyjne i uruchomieniowe, w tym zestaw prezentujący możliwość zintegrowania systemu wykonanego na układzie z rodziny E5 z Internetem. Uniwersalny zestaw uruchomieniowy,
D
EN
D
EN
>
Drive Strength
Q
EN
Delay
Input Hysteresis
BusMinder
PAD
60
Elektronika Praktyczna 12/2001
PODZESPOŁY
Rys. ó.
w skład którego wchodzi rn.in. płytka laboratoryjna i prograrnator-konfigura-tor JTAG pokąsano na fot. 7.
Podsumowanie
Układy PSoC s rodziny E5 firmy Triscend są moim zdaniem bardso atrakcyjną propozycją dla polskich konstruktorów. Ponieważ '51 są obecnie najpopularniejszymi rnikrokontrolerami stosowanymi w szeregu różnorodnych aplikacji, konstruktorzy powinni podejmować próby oszacowania ekonomicznej sensowności stosowania standardowych rozwiązań układowych i stopniowo przechodzić - oczywiście głównie w przypadku sprzętowo większych aplikacji - na układy PSoC,
Dodatkowe informacje
Dystrybutorem układów ESlirrnyTriscend jestlirrna Memec, Tel. (32) 238-05-60, www.atest.com.pl/ memec/kontakty.htm.
Dodatkowe informacje o układach E5 są dostępne w Internecie pod adresem: hTTp://wwtf.triscend.com/ products/l ndexE5.html.
Ewaluacyjna wersja oprogramowania Triscend FastChipjest dostępna w Internecie pod adresem: Itp:/ /ftp.triscend. c orn/f c220/fc220_n ew.exe. W odróżnieniu od petnej wersji komercyjnej umożliwia ona implementację projektów w bloku CSL o maksymalnej liczbie komórek logicznych 256. Pozostałe parametry użytkowe ewaluacyjnej wersji programu są identyczne z parametrami wersji komercyjnej.
Zapewniają one ograniczenie wymiarów płytki drukowanej, obniżenie poboru mocy, pozwalają takśe tworzyć urządzenia w pełni adaptowalne sprzętowo - programowo, takśe do chwilowych wymagań apl ika cji, Ponadto, projektanci nie muszą zmieniać swoich najsilniejszych przyzwyczajeń i nadal skupiać się na ,,ujarzmianiu" '51. Piotr Zbysiński, AVT piotr.zbysinski@ep.com.pl
Fot. 7.
Elektronika Praktyczna 12/2001
61
PROGRAMY
W artykule został zaprezentowany dość ciekawy
kompilator języka C dla
procesorów rodziny AVR. Mimo
dosyć egzotycznego pochodzenia
(Rumunia), jest to kompilator
zasługujący na uwagę
projektantów systemów
mikroprocesorowych. Może on
być szczególnie atrakcyjny dla
tych, którym potrzebne jest sprawne narzędzie do pisania
programów w języku C,
natomiast nie chcą przy tym
wydać fortuny na powszechnie
znane systemy takich producentów, jak Keil czy IAR.
W artykule postaramy się
zatem odpowiedzieć na pytanie,
czy za stosunkowo niewielkie
pieniądze można
zostać posiadaczem
pełnowartościowego narzędzia
do pisania programów
w języku C.
CodeVisionAVR C to narzędzie programistyczne pracujące w środowisku Windows, umożliwiające tworzenie kodu w języku C z rozszerzeniem uwzględniającym specyfikę
Kompilator języka C dla procesorów AVR---------
procesorów AVR firmy Atmel. Okno programu jest podzielone na trzy części (rys. 1). Z lewej strony znajduje się okno nawigatora. W oknie tym, w postaci drzewa, są wyświetlane nazwy plików wchodzących w skład projektu, nazwy zmiennych globalnych i funkcji deklarowanych w poszczególnych plikach źródłowych oraz błędy i ostrzeżenia kompilacji. Po naciśnięciu nazwy pliku, w oknie głównym (po prawej stronie) otwiera się okno edycji kodu źródłowego. Kod źródłowy jest wyświetlany w różnych kolorach, w zależności od znaczenia tekstu, co znacznie zwiększa czytelność programu. Niestety, w trakcie edycji programu nie ma możliwości korzystania z systemu pomocy w sposób zależny od kontekstu. Dodanie takiej opcji, spotykanej w wielu kompilatorach, z pewnością podniosłoby wygodę pracy w Co de Vi sio n A VR C Na dole ekranu jest wyświetlane okno komunikatów, w którym kompilator umieszcza informacje o błędach i ostrzeżeniach kompilacji programu.
Jednym z ważniejszych elementów zintegrowanego środowiska programisty jest debugger, czyli system wspomagający uruchomianie i testowanie pisanych programów. Pierwszą rzeczą, jaka rzuca się w oczy
Rys,
po uruchomieniu CodeVision-AVR C jest brak jakiegokolwiek debuggera. Na szczęście producent umożliwił współpracę ze znakomitym de-buggeiem AVR Studio firmy Atmel, poprzez generowanie plików w formacie COFF. Niestety taka praca nie iT1 jest zbyt wygodna, wymagane
jest ciągłe przełączanie między programami, co przy dłuższej pracy wprowadza dekoncentrujący chaos.
Za pomocą CodeVisionAVR C możliwe jest sterowanie jednym z pięciu programatorów mikroprocesorów (rys. 2). Jest to bardzo wygodne w końcowym etapie pisania programu, gdy jest on już testowany w docelowym układzie elektronicznym. Dzięki temu zaprogramowanie układu, po wprowadzonych zmianach, jest bardzo szybkie. Na etapie uruchamiania układu bardzo wygodne niekiedy okazuje się korzystanie z wbudowanego w CodeVisionAVR C terminala (rys. 3), dzięki któremu można na przykład śledzić komunikaty odbierane przez port szeregowy komputera.
Na szczególną uwagę zasługuje Co-deWizardAVR (rys. 4), czyli generator kodu źródłowego. Dzięki tej aplikacji można łatwo i szybko wygenerować kod źródłowy inicjujący układy peryferyjne wbudowane w wybrany mikroprocesor (porty we/wy, timery, liczniki, układ watchdoga, przetworniki A/ C i inne) oraz elementy dołączone do wybranych portów sterownika (wyświetlacz LCD, interfejs szeregowy, PC i inne). Listę mikroprocesorów obsługiwanych przez CodeVisionAVR C zawarto w tab. 1.
Na rys. 5 pokazano okno ustawiania opcji kompilacji programu. Można wybrać typ mikroprocesora docelowego dla realizowanego projektu, rodzaj optymalizacji stosowanej
ProgroaniH
Rys. 2.
62
Elektronika Praktyczna 12/2001
PROGRAMY
Rys. 3.
przez kompilator (sizefspeed), przydzielić pamięć na potrzeby stosu itd. Jak widać do wyboru są tylko dwa modele pamięci: iiny i smali. W modelu iiny pamięć SRAM jest adresowana za pomocą 8 bitów (w takim przypadku możliwy jest dostęp tylko do pierwszych 256 bajtów pamięci SRAM), natomiast w modelu smali za pomocą 16 bitów. Adresowanie pamięci Flash i EEPROM, niezależnie od wybranego modelu pamięci, jest zawsze 16-bitowe. Deklarując zmienną, która ma być umieszczona w pamięci Flash, należy poprzedzić jej nazwę słowem kluczowym f lash (np. int f lash liczba). Identyczna sytuacja jest ze zmiennymi umieszczonymi w pamięci EEPROM (np. char eeproni tekst [ ] = " Elektronika Praktyc zna"). Zmienne, których nazwy nie poprzedza żadne słowo kluczowe są umieszczane w pamięci SRAM. Ze względu na specyfikę procesorów AVR, język C rozszerzono między innymi o zmienne bitowe, bitowy dostęp do rejestrów oraz obsługę przerwań sprzętowych. CodeVisionAVR C umożliwia mieszanie kodu w języku C z fragmentami napisanymi w asemblerze. Dzięki temu możliwa jest ścisła kontrola działania programu w jego krytycznych czasowo fragmentach. Pewne zastrzeżenia można mieć do sposobu weryfikacji kodu źródłowego przez kompilator. Nie znajduje on wielu błędów związanych z przekroczeniem dopuszczalnych wartości adresów. Błędy te są wychwytywane podczas kompilacji pośredniego pliku w asemblerze i są sygnalizowane lakonicznym komunikatem bez wskazania miejsca powstania błędu. Wychwycenie takiego błędu jest niekiedy trudne,
a niemożność zlokalizowania błędów tego rodzaju przez CodeVision-AVR C wynika z zast oso wania asemblera pracującego niezależnie od kompilatora języka C. Kompilacja kończona jest podsumowaniem (rys. 6), w którym są zawarte informacje m.in. o procesorze docelowym, modelu pamięci, wybranym rodzaju optymalizacji, liczbie błędów i ostrzeżeń, obszarach pamięci przeznaczonych na stos.
W ramach CodeVisionAVR C producent dostarczył wiele funkcji bibliotecznych (nie wszystkie zostały zamieszczone w wersji ewaluacyj-nej). Zostały one pogrupowane w następujące biblioteki:
- bibliotekę funkcji znakowych, np. unsigned char isascii(char c) , char tolower(char c);
- bibliotekę standardowych funkcji wejścia/wyjścia, np. char getchar (void), void printf (char flash *fratstr [, argl, arg2, -. , J);
- bibliotekę funkcji standardowych, np. int atoi(char *str), int rand(void) ;
- bibliotekę funkcji matematycznych, np. unsigned int abs(int x) , float logffloat x) ;
- bibliotekę funkcji tekstowych, np. char *strcat(char *strl, char *str2), signed char strcmp(char *strl, char *str2);
- bibliotekę funkcji konwertujących kod BCD, np. unsigned char bcd2bin(unsigned char n) ;
- bibliotekę funkcji konwertujących kod Gray'a, np. unsigned char gray2bin(unsigned int n) ;
Tab. 1. Lista układów obsługiwanych pizezCodeVisionAVR C:
Ś ATtiny22
Śf AT90S2313
*AT90S2323/2343
*AT90S2333/4433
4AT90S4414/8515
Ś-AT90S4434/8535
*AT90S8534
*-ATrnega603/103
Śf ATmega128
Śf ATmega161
Ś*ATmega163
*ATrnega323(ATrnega32)
4ATmega8/16
Ś FPSUCAT94K05/10/20/40
bibliotekę funkcji dostępu do pamięci, np. void pokeb(unsigned int addr, unsigned char data), unsigned char peekb(unsigned int addr);
bibliotekę funkcji opóźnień czasowych, np. void delay_us (unsigned int n) , void delay_ms(unsigned int n) ;
bibliotekę funkcji do obsługi alfanumerycznych wyświetlaczy LCD zgodnych ze standardem Hitachi HD44780, np. void _lcd_wri-te_data(unsigned char data); bibliotekę funkcji do obsługi interfejsu PC, np. unsigned char l2C_read(unsigned char ack) , void I2c_stop(void) ; bibliotekę funkcji do obsługi czujnika temperatury LM75, np. int lm75_temperature_10(unsigned char chip) ;
bibliotekę funkcji do obsługi czujnika temperatury/termostatu DS1621, np. unsigned char dsl621_get_status(unsigned char chip);
bibliotekę funkcji do obsługi zegara czasu rzeczywistego PCF85 63, PCF8583, DS1302 i DS1307 np. unsigned char rtc_read(unsigned char address); bibliotekę funkcji do obsługi protokołu 1 Wire, np. unsigned char wl_write(unsigned char data);
riii n
ai
:: f*
mi i
Rys. 4.
Elektronika Praktyczna 12/2001
63
PROGRAMY
Rys. 5.
- bibliotekę funkcji do obsługi czujników temperatury DS1820 i DS1821, np. int dsl8 20_tempera tu -
re_10(unsigned char *addr);
- bibliotekę funkcji do obsługi zewnętrznych pamięci EEPROM DS2430 i DS2433, np. unsigned char
0_write_appreg_block(un char *ronicode, unsigned source.unsigned char addr,unsigned char size);
- bibliotekę funkcji do obsługi SPI, np. unsigned char spi(unsigned ehar data) ;
- bibliotekę funkcji zarządzających poborem energii, np. void id-le (void) , void powersave (void). W poznaniu zawartości tych bibliotek pomaga plik pomocy Code-VisionAVR C Zarówno elementy języka C, jak i funkcje biblioteczne są tam wyczerpująco zaprezentowane.
Do głównych zalet Co de Vi sio n A VR C należy zaliczyć atrakcyjną cenę oraz biblioteki zawierające funkcje pozwalające małym nakładem pracy uzyskać efektowny program. Dużą
Rys. ó.
niedogodnością jest konieczność stosowania debuggera niezależnego pro-
OO O i
ducenta (na szczęście AVR Studio jest programem darmowym), ale obecnie takie praktyki są często stosowane - identyczne rozwiązanie można spotkać w kompilatorze języka C ImageCraft ICCAVR V6, który oferując podobne możliwości jest jednak trochę droższy niż Code-VisionAVR C. Odpowiadając na pytanie postawione na wstępie artykułu można stwierdzić, że za stosunkowo niewielką kwotę można zostać posiadaczem kompilatora języka C dla procesorów AVR. Porównując jednak CodeVisionAVR C z systemami z górnej półki (IAR, Keil) należy dostrzec przepaść dzielącą te dwa światy. Na korzyść tych drugich przemawiają przede wszystkim całkowicie zintegrowane środowisko programisty (m.in. wbudowany de-bugger), możliwość samodzielnego rozbudowywania bazy obsługiwanych układów, znacznie wyższy komfort pracy programisty w środowisku zintegrowanym, praca z systemem pomocy ułatwiającym pisanie programów, bardzo rozbudowana dokumentacja (często zawierająca noty katalogowe procesorów), jednorodne środowisko pracy dla różnych rodzin procesorów, wspomaganie budowania systemów czasu rzeczywistego itd. Czym zatem, oprócz atrakcyjnej ceny, mogą przyciągnąć programistów takie produkty jak CodeVisionAVR Cl Przede wszystkim łatwością pisania programów do najczęściej spotykanych zastosowań. Dołączone do Co de Vi sio n A VR C biblioteki pozwalają szybko i łatwo tworzyć programy wykorzystujące na przykład protokoły PC, RS-232C, 1-Wire oraz ułatwiają, dzięki odpowiednim funkcjom, stosowanie w projektach popularnych układów scalonych (np. DS1820).
Wersja ewaluacyjna, w porównaniu do pełnej wersji, jest pozbawiona niektórych bibliotek m.in. obsługi wyświetlaczy LCD 4x40, układów z interfejsem 1-Wire (PCF8563, PCF8583, DS1302, DS1307) oraz czujników temperatury (DS182 0/ DS1822). Dodatkowo zostało wprowadzone ograniczenie wielkości kodu wynikowego. PawetZbysiński
Dodatkowe informacje
Więcej informacji można znaleźć na stronie internetowej producenta CodeVisionAVRC: hTTp:// inlotech.ir.ro.
Elektronika Praktyczna 12/2001
KURS
Co w LPT
część 1
Przez wiele lat port drukarkowy w komputerach PC był traktowany jako nieco ułomny, ale łatwy w stosowaniu,
interfejs równoległy. Za jego pomocą można było sterować pracą różnych urządzeń
zewnętrznych przy czym obszar aplikacji zawężały: stosunkowo niewielka szybkość transmisji,
brak standaryzacji dwułderunkowości linii danych i sterujących, a także trudności w dołączeniu
do interfejsu więcej niż jednego urządzenia. Zaczynamy od prezentacji podstawowego trybu ______ pracy SPP, w którym Centronics można wykorzystać jako uniwersalny port I/O. ______
Tryby SPP/ECP/EPP od strony praktycznej
Centronics należy - obok RS232 - do grona klasycznych interfejsów komputerowych, stosowanych w różnego rodzaju urządzeniach współpracujących z komputerami. Centronics jest szczególnie przyjazny użytkownikom, ponieważ transmisja danych odbywa się w sposób równoległy (12 linii wyjściowych i 9 wejściowych), a zapis i odczyt danych wymaga tylko prostych operacji zapisu i odczytu odpowiednich rejestrów.
Od chwili powstania, Centronics w zasadzie nie byl poddawany żadnym modyfikacjom aż do roku 1994, kiedy to wprowadzono istotnie zmodyfikowane protokoły (IEEE1284: ECP i EPP) zwiększające możliwości interfejsu bez konieczności wprowadzania (widocznych dla użytkownika) zmian elektrycznych i mechanicznych.
Klasyka: SPP
W trybie SPP (Standard Parallel Port), czyli w trybie odpowiadającym klasycznemu Centronicsowi, dane mogą być przesyłane z szybkością ok. 5O...15OkB/s w kierunku od komputera do urządzenia współpracującego. W protokole obsługi transferu danych przyjęto potwierdzanie przez odbiornik przyjęcia każdego bajtu danych, co jednak zbytnio nie komplikuje transmisji. Przebiegi ilustrujące pracę interfejsu pokazano na rys. 1, a przebiega ona następująco:
nStrobe
- nadajnik (komputer) ustawia na liniach danych D0...D7 kombinację bitów odpowiadającą przesyłanemu bajtowi,
- następnie sterowany przez nadajnik sygnał strobujący nStrobe przyjmuje poziom niski, co sygnalizuje odbiornikowi konieczność odebrania danych,
- na czas odbierania danych odbiornik ustawia stan ,,1" na linii Busy, dzięki czemu nadajnik jest informowany o konieczności wstrzymania dalszej transmisji na czas zajętości odbiornika,
- po minięciu czasu niezbędnego dla przyjęcia danych odbiornik potwierdza ich odbiór za pomocą impulsu na linii nAck, która przyjmuje stan logiczny ,,0".
W opisanym przebiegu transmisji nie uwzględniono kilku sygnałów po-
mocniczych (wszystkie wymieniono w tab. 1), które mogą m.in. wstrzymać lub przerwać transmisję w przypadku braku papieru lub wystąpienia błędu wewnętrznego kontrolera drukarki. Szczegółowa specyfikacja funkcji tych sygnałów jest istotna tylko w przypadku korzystania z Centronicsa jako interfejsu drukarkowego. W przypadku wykorzystania go jako uniwersalnego interfejsu I/O, specyficzne zadania realizowane przez dodatkowe sygnały sterujące można zignorować, traktując poszczególne linie interfejsu jako zwykłe linie I/O przyporządkowane rejestrom, których adresy przedstawiono w tab. 2.
W większości współcześnie oferowanych komputerów, Centronics jest przystosowany do dwukierunkowego przesyłania danych poprzez 8-bitowy port danych. Schemat bufora wejścio-
Tab. 1. Sygnały interfejsu Centronics wraz z ich przypisaniem do rejestrów i numerów styków w typowych złączach.
Numer styku wDB25 Numer styku w 36-stykowym złączu Centronics Nazwa sygnału Kierunek Dostęp poprzez rejestr Inwersja
1 1 nStrobe we/wy Control tak
CSI CSI DataO wy Data nie
3 3 Data 1 wy Data nie
4 4 Data 2 wy Data nie
5 5 Data 3 wy Data nie
6 6 Data 4 wy Data nie
7 7 Data 5 wy Data nie
8 8 Data 6 wy Data nie
9 9 Data 7 wy Data nie
10 10 nAck we Status nie
11 11 Busy we Status tak
12 12 PaperOut we Status nie
13 13 Select we Status nie
14 14 nAutoLineFeed we/wy Control tak
15 32 nError we Status nie
16 31 nlnitialize we/wy Control nie
17 36 nSelectln we/wy Control tak
18...25 19...30 GND
66
Elektronika Praktyczna 12/2001
KURS
SA DO DO 00 D1 Q1 D2 02 D3 Q3 D4 Q4 D5 05 D6 06 D7 Q7 >CLK ^
SAD1 r
SAD2 _
SAD3 .
SAD4 .
SAD5 -
SAD6 - '
SAD7 -
Control Bit 5
OWBasa
74LS374
1Y1 1A1 1Y2 1A2 1Y3 1A3 1Y4 1A4 2Y1 2A1 2Y2 2A2 2Y3 2A3 2Y4 2A4 0 i-
ORBas
DataO (2) Datai (3) Data2 (4) Data3 (5) Data4 (6) Data5(7) Data6 (8) Data7 (9)
Rys. 2.
74LS244
wo-wyjściowego ,,prawdziwie" dwukierunkowego portu pokazano na rys. 2. Zaznaczony na czerwono sygnał Enable BiDir (bit 5 rejestru Control) służy do blokowania i uaktywniania trój stanowe go bufora wyjściowego rejestru '374. Jego zablokowanie (co wymaga wpisania na bit 5 rejestru Control logicznej ,,1"), czyli ustawienie buforów wyjściowych w stan wysokiej impedan-cji, umożliwia odczytanie poprzez bufor wejściowy '244 dowolnego doprowadzonego stanu na wejścia Da-taO..Data7. Jeżeli bufor wyjściowy nie zostanie zablokowany, może ulec
uszkodzeniu wywołanemu przez przeciążenie prądowe.
Istnieją także inne sposoby odczytania 8-bitowego słowa wejściowego, które można zastosować w przypadku, gdy wbudowany w komputer interfejs nie jest dwukierunkowy. Najprostsze wydaje się być zastosowanie dostępnych dwukierunkowych linii sterujących z rejestru Control (jak to pokazano na rys. 3), ale ze względu na bezpieczeństwo sterownika (nie zawsze jest on wyposażony w bufory z otwartym kolektorem!) lepiej jest zastosować nieco bardziej złożony układ (rys. 4),
Tab. 2. Rozmieszczenie rejestrów obsługujących LPT w przestrzeni adresowej PC.
Adres Nazwa Kierunek Numer bitu Opis
bazowy+O Data Zapis 7 DataO
(w niektórych 6 Data 1
wykonaniach także 5 Data 2
odczyt) 4 Data 3
3 Data 4
2 Data 5
1 Data 6
0 Data 7
bazowy+1 Status Odczyt 7 Busy
6 nAck
5 PaperOut
4 Selectln
3 Error
2 IRQ (zanegowany)
1 -
0 -
bazowy+2 Control Odczyt/Zapis 7 -
6 -
5 Enable BiDir
4 Enable IRQ via Ack
3 Select
2 nlnitialize
1 AutoLineFeed
0 Strobe
17 Select Printer 16 Intt
14 AutoLinefeed
Rys. 3.
+5V
16
VCC
11 Busy - ___4 Ś7 1Y 1B
10Ack-- i 2Y 2B
12PaperOut - ___9 3Y 3B
13 Selectln - ----AA 4Y 10 4B
1A
CO 2A
^- 3A
i 4A
1 Strobe - 1 A/B G
15 I
_L GND
Uwaga] Adresy bazowe: LPT1 - 378h, LPT2 - 278h oraz LPT1 (tylko na karcie grafiki, obecnie rzadko stosowane) -3BCh.
Rys. 4.
który umożliwia przekazanie 8-bitowego słowa poprzez 4-bitowy port wejściowy utworzony z części (4 najstarszych bitów) rejestru Status. Wybór przesyłanej do komputera połówki baj-tu odbywa się poprzez zmianę stanu logicznego na linii Strobe z rejestru Control (dla ,,0" - cztery młodsze bity, dla ,,1" - cztery starsze bity). Transfer danych prowadzony w taki sposób pochłania stosunkowo dużo czasu, ale z punktu widzenia pewności działania jest on lepszy od sposobu z rys. 3.
Poziomy napięć przyporządkowane wejściowym i wyjściowym stanom logicznym w Centronicsie odpowiadają standardowi TTL. Wydajność prądowa poszczególnych linii interfejsu Centronics jest zależna od wykonania, ale można przyjąć, że minimalna wydajność prądowa pojedynczej linii (w obydwu kierunkach) wynosi 6mA. Spotykane są także interfejsy z wysoko wydajnymi buforami prądowymi, które można obciążyć prądem o natężeniu do 48mA. Tomasz Jakubik, AVT
Dodatkowe informacje
Dodatkowe informacje można znaleźć w Internecie pod adresami:
- httpy/www.beyondlogic.org/pardebug/pdebug.htm,
- httpy/www.beyondlogic.org/spp/parallel.pdf,
- httpy/www.beyondlogic.org/epp/epp.pdf,
- httpy/www.beyondlogic.org/ecp/ecp.pdf,
- httpy/www.lvr.com/parport.htm,
- httpy/www.Ipt.com/Downloads/downloads.htm.
68
Elektronika Praktyczna 12/2001
T Radiowy pilot do PC...
...a w zasadzie do WinAmpa i jemu podobnych. To niezbyt skomplikowane urzqdzenie umożliwia zdalne sterowane wybranymi funkcjami programów działajqcych na PC bez konieczności zapewnienia optycznej widoczności nadajnika poleceń z odbiornikiem dołqczonym do komputera. W skrócie: wygodniej! Słr. 33.
Dozownik cieczy
Na słr. 27 przedstawiamy opis konstrukcji mikroprocesorowego dozownika cieczy, którego oprogramowanie zostało wykonane za pomocq graficznego narzędzia projektowego - STó-Realizer.
Modem V.22bis
W artykule na słr. 43 przedstawiamy dalszy ciqg opisu modemu zgodnego ze standardem V.22bis, którego konstrukcję oparliśmy na nowoczesnym, specjalizowanym procesorze DSP.
Systemy nadzoru wizyjnego
Możliwości współczesnych urzqdzeń elektronicznych coraz częściej zaskakujq także elektroników. Jednq z takich zaska-kujqcych aplikacji przedstawiamy w artykule na słr. 147.
Interfejs RS232 dla Commodore C64
Na słr. 87 przedstawiamy miniprojekt -jak wynika z listów - oczekiwany przez wielu naszych Czytelników, którzy nadal korzysta-jq z komputerów Commodore 64.
Automatyczne testowanie urzqdzeń elektronicznych
Przeglqd współczesnych systemów ATE przedstawiamy w artykule na słr. 135. w
Sprzętowy emulator procesorów AVR
Na słr. 21 prezentujemy konstrukcję kolejnego narzędzia dla Bascomowców -sprzętowego emulatora mikrokontrolerów AVR. Jest to narzędzie traktowane przez Basco-ma jako jeden ze standardowych interfejsów sprzętowych, dzięki czemu jakość ich współpracy stoi na najwyższym poziomie.
E
Projekty Czytelników
Uniwersalne moduły mikroprocesorowe cieszq się wśród elektroników nieustannym powodzeniem. W "Projektach Czytelników" przedstawiamy opracowany przez naszego Czytelnika zestaw z własnym programem monitorujqcym. Słr. 93.
Microchip w świecie DSP
Lekceważony niegdyś przez potentatów rynkowych Microchip przekroczył kolejny próg swojego rozwoju: do oferty włqczył bowiem mikrokontrolery o architekturze zmodyfikowanej pod kqtem aplikacji DSP. Przedstawiamy je na słr. 51.
Elektronika Praktyczna 12/2001
Kurs A
Na żqdanie Czytelników rozpoczynamy prezentację architektury mikrokontrolerów PICI ó firmy Microchip. Jako pierwszy omówimy jeden z najczęściej stosowanych - mikrokontroler PIC1ÓF84. Słr. 81.
Alternatywa, czyli PSoC w '51
Układy PSoC nie bez powodu sq nazywane układami nowej ery. O tym, że może je stosować niemal każdy staramy się przekonać za pomocq artykułu 1 na słr. 69.
Czujniki optyczne
Po raz kolejny wracamy do prezentacji czujników optycznych, tym razem wykorzystujq-cych światłowody jako media dla światła i obrazu. Słr. 145.
IKA
Nr 12 (108)
grudzień 2001
Projekly
Silver Sound - wzmacniacz audio ze stopniem końcowym
quasi-IGBT.....................................................................................14
Sprzętowy emulator procesorów AVR......................................21
Dozownik cieczy..........................................................................27
Radiowy pilot do PC...................................................................33
Lampowy korektor audio...........................................................39
Modem V.22bis, cześć 2.............................................................43
Przetwornica 12(24)/220V, cześć 2...........................................46
Sprzętowy dekoder MP3, cześć 2.............................................48
Miniprojekty ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^[
Interfejs RS-232C dla Commodore C-64..................................67
Automatyka
Automatyczne testowanie urzqdzeń elektronicznych,
cześć 1 ........................................................................................135
Nowości w rodzinie Zelio..........................................................140
Czujniki optyczne firmy Baumer Electric................................145
Systemy nadzoru wizyjnego F150/F160...................................147
JodzespoiV ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^H
Microchip w świecie DSP............................................................51
Alternatywa, czyli PSoC na '51..................................................56
Nowe Podzespoły........................T..............................................69
Programy]
CodeYision AVR C - kompilatorjezyka C
dla procesorów AVR...................................................................62
OrCAD - profesjonalny system wspomagajqcy projektowanie układów elektronicznych - edytor płytek drukowanych, cześć 1................................................................75
Projekty Czytelników
Układ prototypowy dla mikrokontrolerów z serii 8051,
cześć 1 ..........................................................................................93
Kurs
Co w LPT-cie piszczy, cześć 1 ....................................................óó
Architektura mikrokontrolerów PIClóF8x..................................81
Info Świat.......................................................................119
InfoKraj..........................................................................121
Biblioteka EP.
Kramik+Rynek................................................................97
Listy.................................................................................103 fl
Ekspresowy Informator Elektroniczny.....................115
Wykaz reklamodawcow............................................1l&_
7
NOWE PODZESPOŁY
Scalony odbiornik wzorców czasu
Układ T4227, produkowany przez firmę Atmel, służy do odbioru cyfrowych sygnałów czasu emitowanych na falach długich przez niektóre oSrodki radiowe. Geograficznie najbliższy nam nadajnik DCF77 znajduje się w Niemczech i generuje sygnał na częs-totliwoSci 77,5kHz. Transmitowane są dane o bieżącym czasie w postaci cyfrowej z zakodowaniem sekund, minut, godzin oraz daty. Wysokoczuły tor wejSciowy układu T4227 (0,4uV) umożliwia odbiór tego sygnału, który jest następnie dekodowany do postaci impulsów cyfrowych, które mogą być wykorzystane np. przez współpracujący z odbiornikiem procesor. Sygnał radiowy odbierany jest za pomocą anteny ferrytowej dołączonej do wejSć INI i IN2. Układ może być przystosowany do odbioru sygnałów generowanych przez różne stacje, ponieważ pracuje w zakresie częstotliwości 40kHz...l20kHz.
RFO RF1
Wysoką selektywnoSć zapewni rezonator kwarcowy, który pracuje jako filtr pasmowy.
Układ działa w szerokim zakresie napięć zasilania od 1,1V do 5,5V, pobierając prąd o natężeniu do 250uA. Dostarczany jest w obudowie SSO16. Temperatura pracy -40C...+85C.
http://www.atmel-wm.com/upload/ doc3ab765cae58cc.pdf
Przedstawicielami Atmela w Polsce są firmy: Codico (tel. (51) 642-88-00), Gamma (tel. (22) 663-83-76) i JM Elektronik (tel. (32) 339-69-00) i MSC Polska (tel. (32) 330-54-50).
OUT1
OUT2
POM VCC
Rys. I.
Miniaturowe wzmacniacze operacyjne
Firma ON Semiconductor oferuje miniaturowe pojedyncze wzmacniacze operacyjne NCS2001. Zaletą układu sanie tylko małe rozmiary obudowy, ale także szeroki zakres napięć zasilania, odpowiedni do pracy w układach bateryj- QM nych. Wzmacniacz może pracować przy napięciach zasilania o wartoSci 0,8V do 7V. Pasmo przenoszenia dla najniż-
Rall to Rall Input
Rall to Rall Output
szych wartoSci napięcia zasilania wynosi ok. l.lMHz, wej-Sciowe napięcie niezrównowa-żenia 0,5mV, a prąd polaryzujący zaledwie lOpA.
Układy dostępne są w miniaturowych obudowach SOT23-5 i SC70-5. Temperatura pracy od -50 do 125C. Układy zabezpieczone są przed przebiciem ładunkiem elektrostatycznym o napięciu do 2000V.
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/ NCS2001-D.PDF
Przedstawicielami ON Semiconductor w Polsce są firmy: Arrow/Spoerle Electronic (tel. (22) 646-52-27), Avnet (tel. (22) 634-47-36), Avnet Macropol (tel. (22) 822-43-37) i EBV Elektronik (tel. (71) 342-29-44).
Rys. 2.
Elektronika Praktyczna 12/2001
69
NOWE PODZESPOŁY
Scalony nadajnik uniwersalny
Firma Micrel wprowadziła do sprzedaży kolejny układ należący do rodziny QwikRa-dio. Układ MICRF104 jest scalonym nadajnikiem UHF pracującym w zakresie 300...470MHz. Wyposażono go w wewnę-
L1
trzną przetwornicę DC/DC, co umożliwia pracę przy napięciu zasilania od 1,8V do 4V. Dodatkową zaletą jest zaimplementowany w układzie system automatycznego
UJ J i
Zasilanie 1.8V...4V
MICRF104
RF Standby
Rys. 3.
LOOP
ANTENNA
(PCB TRACĘ)
dostrajania anteny zewnętrznej. Antena wykonana jest w formie płytki drukowanej. Moc nadajnika, ustawiana przez dobór wartoSci jednego opornika zewnętrznego, pozostaje w miarę stała bez względu na zmianę napięcia zasilania. Sygnał modulowany jest w systemie ASK/OOK, dane mogą być przesyłane z szybkoScią od lOOb do 20kb na sekundę.
Układ może być wykorzystany do radiowego sterowania np. urządzeniami w domu. Ze względu na sposób transmisji, chwilowy pobór prądu w czasie nadawania może się wahać od 9mA do 40mA (w trybie oczekiwania pobór prądu wynosi ok. 600[iA). Układ jest oferowany w obudowie SOIC14. Temperatura pracy 0C...+85C.
http://www.micrel.com/product-info/prod-ucts/micrflO4 .shtml
Przedstawicielem Micrela w Polsce jest firma Future (tel. (22) 618-92-02).
'51 w wykonaniu firmy Max im
Rynkowa popularnoSć sterowników z rodziny 8051 nie maleje od lat, a kolejnego dowodu dostarcza firma Maxim. Mikrokon-trolery oznaczone symbolami MAX7651 i MAX7652 są bowiem oparte na rdzeniu tego sterownika, ale wzbogacono je o wiele dodatkowych możliwoSci sprzętowych i programowych. Sterowniki wyposażono w cztery 8-bitowe porty I/O, dwa niezależne porty szeregowe UART o maksymalnej szybkoSci transmisji do 375kbd, przetwornik A/D o rozdzielczości 12 bitów z oSmio-wejSciowym multiplekserem analogowym. Oprócz tego układy posiadają dwa niezależne modulatory PWM i wewnętrzny
watchdog. W stosunku do standardowej '51 zmieniona została nieco architektura wewnętrzna, m.in. układ posiada trzy licz-niki/timery, dwa rejestry DP i pamięć RAM o pojemnoSci 256B. Pamięć programu tworzą dwa oddzielne bloki o pojemnoSci 8kB każdy. Kod programu może być także zapisany w zewnętrznej pamięci EPROM. Dwa wewnętrzne bloki pamięci programu są typu FLASH i mogą być wielokrotnie programowane i kasowane.
Układy taktowane są sygnałem zegarowym o maksymalnej częstotliwości 12MHz. Ponieważ wykonanie większoSci rozkazów wymaga jedynie 4 taktów zegara, sterowniki są
FOUR 8-BIT
l/O PORTS
/i/i/j xi/u
przeciętnie 2,5 razy szybsze od sterowników '51 w tradycyjnych wersjach.
Układ MAX7651 wymaga zasilania +5V, natomiast MAX7652 pracuje z napięciem +3V. Procesory dostępne są w obudowach TQFP64. Zależnie od wersji, zakres temperatur pracy wynosi 0C... + 70C lub -40C...+80C.
http://pdfserv.maxim-ic.com/arpdf/ MAX7651-MAX7652.pdf
Przedstawicielem Maxima w Polsce jest firma SE Spezial Electronic (tel. (0800) 16-00-39).
Rys. 4.
EXTMEM
70
Elektronika Praktyczna 12/2001
NOWE PODZESPOŁY
System-on-a-Chip firmy Agilent Technologies
Agilent wprowadził do produkcji układy SoC przeznaczone do stosowania w nowoczesnych urządzeniach przenośnych. Centralnym elementem uldadu AAEC-2000 jest szybki procesor RISC ARM920T o częstotliwości taktowania rdzenia 200MHz, silnie obudowany układami peryferyjnymi, wśród których są: kontroler kolorowych matryc LCD, sterownik zewnętrznej pamięci, programowany blok PLL, a także porty komunikacyjne USB, UART i SPI.
Układy AAEC-2000 są oferowane w obudowach PBGA256 o wymiarach 17xl7mm i wysokości 1,76mm.
Scalony miernik ładunku
Układ BQ.2623l jest scalonym miernikiem ładunku elektrycznego i służy jako kontroler ładowania i rozładowania różnego rodzaju ogniw elektrycznych. Ze względu na niewielkie rozmiary i mały pobór prądu, nadaje się do współpracy m.in. z pakietami akumulatorów litowo-jonowych i wodorkowych. Informacje zbierane przez układ zapisywane są w jego wewnętrznej pamięci RAM, skąd w każdej chwili mogą byc odczytane za pośrednictwem interfejsu szeregowego, np. przez zewnętrzny procesor.
Informacje o stanie nadzorowanych ogniw układ czerpie za pośrednictwem wejść SRl i SR2 dołączonych do opornika Rl o wartości 0,02Q. Opornik jest włączony między bieguny: minus ogniwa i masa pakietu. W zależności od tego czy ogniwa są rozładowywane, czy ładowane oraz od wielkości płynącego prądu zmienia się wielkość napięcia i jego polaryzacja na oporniku Rl. Proporcjonalnie do wielkości i kierunku płynącego prądu układ częściej lub rzadziej zwiększa odpowiedni 16 bitowy licznik ładowania lub rozładowania ogniwa. Odczyt zawartości tych liczników oraz liczników czasów ładowania/rozładowania pozwala skalkulować zewnętrznemu sterownikowi poziom energii zgromadzonej w ogniwach i w odpowiednim momencie zainicjować bądź
zakończyć proces ich ładowania. Dodatkowo za pomocą BQ.2623l można kontrolować samorzutne rozładowywanie się baterii, gdy nie są podłączone do obciążenia, oraz mierzyć temperaturę ich obudowy.
W przypadku, gdy napięcie zasilania spadnie poniżej wartości minimalnej, zawartość wewnętrznej pamięci RAM układu podtrzymywana jest dzięki zewnętrznemu napięciu doprowadzonemu do wyprowadzenia RBI. Pobór prądu potrzebnego do podtrzymania zawartości pamięci nie przekracza lOOnA.
Sterownik procesorowy komunikuje się z układem za pośrednictwem wyprowadzenia HDQ, które jest dwukierunkowym wyprowadzeniem interfejsu jednoprzewodowego.
Vcc
^FTexas Instruments
Układ zasilany jest napięciem 2,8...5,5V i pracuje w temperaturze od -20C do +70C. Dostępny jest w obudowie TSSOP o 8 wyprowadzeniach. Producentem jest firma Te-xas Instruments.
http;ffwww-s.ti.comfscfpsheetsfslus491f slus491.pdf
Przedstawicielami Texas Instruments w Polsce są firmy; Contrans {tel. {71} 325-28-21}, EBV {tel. {71} 342-29-44}, Eurodis {tel. {71} 301-04-OOj, Macropol {tel. {22} 322-43-37}, Setron {tel. {22} 834-47-38} i Spoerle {tel. {22} 848-52-27}.
Rys. 5.
Wzmacniacze operacyjne JFET
Firma Analog Devices rozpoczęła produkcję wzmacniaczy operacyjnych z nowej rodziny wykonanych w technologii JFET. Układy wytwarzane są w trzech wersjach oznaczonych symbolami AD8510/AD8512/ AD8513. Różnią się liczbą wzmacniaczy zintegrowanych wjednej obudowie (1, 2 lub 4). Mają takie same wartości parametrów: napięcie niezrównoważenia 400|xV, wejściowy prąd polaryzujący 30pA, częstotliwość pracy
do 7,5MHz i dużą stabilność wzmocnienia w funkcji temperatury. Wartość napięć zasilania mieści się w przedziale od ą5V do ą15V, prąd wyjściowy każdego wzmacniacza może osiągać wartość ą50mA.
Wzmacniacze przystosowane są do pracy w szerokim zakresie temperatur-4OC...+125C. Zależnie od rodzaju układy mają 8 lub 14 wyprowadzeń i są dostępne w kilku typach obudów: SO, MSOP, TSSOP.
ANALOG DEVICES
h t tp ; //w ww . an a 1 o g . c o m / p df/ AD35lO_2_3_prO.pdf
Przedstawicielami Analog Devices w Polsce są firmy; Alfine {tel. {81} 320-53-11} i Addis {tel. {32} 330-48-90}.
72
Elektronika Praktyczna 12/2001
NOWE PODZESPOŁY
Sterownik matryc LED
Układ MIC5400 firmy Micrel służy do indywidualnego sterowania jasnością grupy 16 diod LED. Głównym obszarem jego zastosowań są wielkoformatowe wyświetlacze LED, w których diody stanowią pojedyncze
piksele obrazu. Grupę sterowanych LED-ów podzielono na dwa banki po 8 sztuk. Do sterowania ich jasnością wykorzystuje się 4-bitowe przetworniki DAG, przy czym jasność świecenia każ-
jj J i; 1
Rys. ó.
Nowe interfejsy RS485
Układy firmy Maxim oznaczone symbolami MAK3040/43, MAK3041/3044 i MAX3042B/ 3045B tworzą rodzinę poczwórnych nadajników linii w standardzie RS485/RS422. Zależnie od typu, maksymalna szybkość transmisji może wynosić 250kbd, 2,5Mbd lub 20Mbd. Wszystkie układy są odporne na przebicie przy ładunku elektrostatycznym o potencjale
ąlOkV. Zaletą układów jest niski pobór prądu w czasie pracy (do 2mA], a w czasie uśpienia poniżej 10|xA przy napięciu zasilania +5V. Układy współpracują z odbiornikami MAX9033E/9095 oraz MAX9094E/9096.
Występująw wielu rodzajach obudów o 16 wyprowadzeniach: TSSOP, Narrow SO i Wi-de SO. Temperatura pracy zależnie od wersji
dej diody zależy od współczynnika wypełnienia impulsów generowanych indywidualnie przez 16 modulatorów PWM.
Do komunikacji z układem wykorzystuje się 4-przewodową magistralę, za pomocą której do wewnętrznego rejestru układu wpisywane jest 36-bitowe słowo sterujące. Bity słowa sterującego określają wartości, którymi programowane są przetworniki DAG i modulatory PWM oraz adresy konkretnych diod w obu bankach, których jaskrawość ma ulec zmianie. Układy MIC5400 mogą byc sterowane kaskadowo, ponieważ bity słowa sterującego wpisywane do wejścia SHIFTIN pojawiają się potem na wyjściu SHIFTOUT.
Po włączeniu zasilania układ zeruje swoje wewnętrzne rejestry wygaszając wszystkie diody. Wewnętrzny układ watchdoga czuwa nad poprawnością transmisji danych, kontrolując występowanie impulsów taktujących na magistrali sterującej. Układ posiada zabezpieczenie termiczne i ograniczenie prądu pobieranego przez diody. Poziom ograniczenia ustalany jest rezystorem Rset i dla każdego wyjścia nie może przekraczać 30mA.
Układ pracuje w temperaturach otoczenia od -25C...+70C. 28-wyprowadzeniowa obudowa jest typu SOIC.
h ttp ś//www .micrel.c om /pro duc t-info /pro d-ucts/mic5400.shtml
Przedstawicielem Micrela w Polsce jest firma Fuiure (iel {22} 813-92-02}.
mieści się w przedziale 0oC... + 70oC lub -40C...+80C.
h ttp; / /pd fs e rv. m a xi m -i c .comfarpdff MA X3 04 0-MAX3 0 45 .p df
Przedstawicielem Maxima w Polsce jest firma SE Spezial Electronic {tel. {0300} 16-00-39}.
Miniaturowa antena DECT PhfCOtTip
A FORUER PHILIPft CO UPANY Ś
Phycomp wprowadził do sprzedaży kolejną miniaturową antenę ceramiczną, tym razem przeznaczoną do aplikacji DECT l,88GHz. Impedancja falowa anteny wynosi 50Q, szerokość pasma największej skuteczności wynosi lOOMHz, a współczynnik wzmocnienia ok. 2dB. Jedną z najważniejszych zalet nowej anteny są specjalne złącza montażowe, umożliwiające jej wymianę bez ryzyka uszkodzenia płytki drukowanej. Wyprowadzenia są oczywiście przystosowane do lutowania bezołowiowego.
Nowa antena jest wykonana w technologii LTCC (Low Temperaturę Co-fired Ceramic], której jedną z zalet jest ograniczenie poboru energii niezbędnej do jej wytworzenia.
Przedstawicielem firmy Phycomp w Polsce jest firma Avnet Macropol (iel. {22} 322-43-37}.
Elektronika Praktyczna 12/2001
73
NOWE PODZESPOŁY
Podwójny detektor SPM
Firma Consumer Microcircuits Limited jest producentem układu CMX661, który spełnia Tolę podwójnego detektora sygnału SPM. Sygnały te, generowane przez centrale telefoniczne, mogą być różnie wykorzystane i mogą służyć np. do sporządzania bilingów, obliczania czasu trwania połączenia, sygnalizacji rozpoczęcia połączenia itd. Układ umożliwia detekcję sygnałów SPM o częstotliwoSci zarówno 12kHz jak i 16kHz. Można także okreS-lić tolerancję częstotliwości sygnału SPM, przy której zostanie on jeszcze poprawnie odczytany. Parametry te ustawia się za
onuni
t
pomocą wyprowadzeń DO, Dl i SYSTEM SELECT, na które należy podać odpowiednie stany logiczne. Do włączenia lub wyłączenia układu służy wyjScie OP ENABLEN, które może być użyteczne w sytuacji, gdy w systemie pracuje więcej niż jeden tego typu układ. CMX661 zasilany jest napięciem 2,7...5,5V i pobiera prąd do 2,5mA. Układ może pracować w temperaturze od -40C do +85C. Jest dostępny w 16-nóżkowej obudowie DIP lub SOIC.
Consumer
Microcircuits
Limited
http://www.cmlmicro.co.uk/Products/ telecom/cmx661 .htm
Przedstawicielem firmy CML w Polsce jest firma Delta Tech (tel. (22) 788-48-85).
CH1 AMP OUT c HANNEL1 MPARATOR
CHANNEL1 BANDPASS FILTER
CH1 AMP IN- + ~\^ PULSE GENERATOR PERIOD MEASUREMENT LOGIC OUTPUT ENABLE CIRCUIT
CH1OP
CH1 AMP IN+ t^ CHANNEL1
i k I
INPUT AMPLI Fl ER _L INTERNAL COMPARATOH THRESHOLD CHANNEL1 i k Ś4- VDD
XTAL )CTALCLOCK GENERATOR BUFFER 12kHz/16kHz -4- VSS
SYSTEM SELECT BANDWITH
r NTERNAL SELECT <----- OP ENABLEN
CLOCK DO
DMDERS INTERNAL CLOCKS
CO TH r MPARATOR RESHOLD CHANNEL 2 i T i f
SYSTEM t
SELECT HANNEL2 JTAMPLIFIER
CH2AMPIN+ +\INPl + ^^ PULSE GENERATOR PERIOD MEASUREMENT LOGIC OUTPUT ENABLE CIRCUIT
CHANNEL2 BANDPASS FILTER CH2OP
CH2 AMP IN-
Cl HANNEL 2 MPARATOR
CH2AMPOUT CO
Rys. 7.
Niebanalne połączenie: mikrokontroler zintegrowany z nadajnikiem radiowym
Jedną z ostatnich nowoSci wprowadzonych na rynek przez firmę Microchip są układy tworzące rodzinę rfPIC. Integrują one w swoim wnętrzu mikrokontroler PIC12C509 z szeregiem modułów peryferyjnych (w tym 8-bitowy programowany timer) oraz kompletny nadajnik radiowy na pasmo 31O...48OMHz. Aktualnie są dostęp-
ne dwa warianty układów rfPIC, z których jeden wyposażono w nadajnik z modulacją ASK (rfPIC12C509AG), w drugim (rfPIC12C509AF) nadajnik może pracować z modulacją ASK lub FSK. Maksymalna szybkoSć transmisji danych z modulacją ASK wynosi 4Okbd, a w przypadku zastosowania modulacji FSK może ona wynosić maksymalnie 2Okbd. Moc wyj-Sciowa nadajnika jest regulowana w zakresie -1 2 ... + 2 dBm, a sygnał wyjScio-wy może być przesyłany przez antenę symetryczną lub asymetryczną.
Pamięć pro gra-
Microchip
The Embedded Controi Solutions Company
mu w mikrokon troi erze jest typu EPROM i ma pojemnoSć 1024 słów, można ją programować w systemie po zamontowaniu układu. Maksymalna częstotliwość taktowania mikrokon troi era wynosi 4MHz, a minimalny czas trwania cyklu zegarowego wynosi 1[IS.
Układy rfPIC mogą pracować z napięciami zasilania z przedziału 2,5...5,5V, w zakresie temperatur otoczenia -40C...+85C. Układy rfPIC12C509AG są dostępne w obudowach SOIC/CERDIP18, natomiast rfPIC12C509AF w obudowach SOIC/CERDIP20.
http://www.microchip.com/1010/pline/ rfp ic/in dex.htm
Przedstawicielami Microchipa w Polsce są firmy: Future (tel. (22) 618-92-02), Gamma (tel. (22) 663-83-76) i Memec-Uniąue (tel. (32) 238-05-60).
74
Elektronika Praktyczna 12/2001
PROGRAMY
Profesjonalny system wspomagający projektowanie układów elektronicznych
Kontynuując prezentację
systemu ORCAD zapraszamy
do lektury kolejnego
artykułu, w którym
zapoznamy Czytelników
z możliwościami modułu
edycji projektów płytek
drukowanych LAYOUT.
Podobnie, jak w przypadku
edytora schematów
CAPTURE, właściwości
modułu LAYOUT postaramy
się zaprezentować na
przykładzie prostego
wzmacniacza, którego
schemat narysowaliśmy za
pomocą edytora schematów.
Edytor płytek drukowanych, częsc 1
Wprowadzenie
Przed rozpoczęciem opisu modułu LAYOUT należy zwrócić uwagę Czytelników, że moduł ten jest dostępny w trzech wariantach różniących się zarówno możliwościami jak. i ceną. Firma Cadence, aktualny właściciel OrCAD-a, oferuje moduł LAYOUT w następujących wersjach:
- LAYOUT ENG ED fbez auioplace-meniu i auiotouiera),
- LAYOUT fbez auioplacemeniu, z au-iorouierem),
- LAYOUT PLUS fz auioplacemeniem i auiorouierem).
Ponieważ pojęcia, których użyliśmy do wstępnego opisu właściwości poszczególnych odmian, mogą być niezrozumiałe dla niektórych Czytelników, postaramy się je krótko objaśnić.
Auioplacemeni, czy też placemeni udostępniany przez pakiet PCE jest programem umożliwiającym zautomatyzowanie procesu rozmieszczania elementów elektronicznych, i innych niezbędnych w danym projekcie podzespołów, na zadanym, określonym przez użytkownika obszarze płytki. W przypadku edytorów nie udostępniających tej funkcji, całą procedurę układania
elementów na płytce należy wykonać "ręcznie", co w przypadku bardziej skomplikowanych obwodów zajmuje dużo czasu oraz powiększa ryzyko wystąpienia błędów projektowych.
Auiorouier zwany również rouierem, to program pozwalający na automatyczne wytyczenie ścieżek, czyli utworzenie sieci połączeń elektrycznych pomiędzy komponentami wchodzącymi w skład projektowanego obwodu drukowanego, w sposób zgodny z wcześniej narysowanym schematem. O ile rozmieszczenie elementów na płytce możemy wykonać ręcznie, jeśli nie mamy do dyspozycji funkcji auioplacemeni, to zaprojektowanie ścieżek jest w przypadku skomplikowanych, wielowarstwowych projektów "ręcznie" prawie nie do wykonania. Więcej informacji na temat wspomnianych funkcji podamy w dalszej części artykułu.
Opisując funkcje dostępne w module PCE będziemy opierać się na wariancie modułu LAYOUT PLUS, który jest najbogatszy z punktu widzenia możliwości i zawiera zarówno auioplacemeni jak i auiorouier.
System OrCAD złożony z modułów CAPTURE, PSPICE i LAYOUT zapewnia
kompleksową realizację dowolnego projektu układu elektronicznego, począwszy od narysowania schematu, poprzez sprawdzenie (symulację) jego działania, a na zaprojektowaniu obwodu drukowanego skończywszy.
Rola programu LAYOUT, jako modułu składowego systemu, sprowadza się do pięciu zasadniczych funkcji. X Przyjęcia niezbędnych informacji dotyczących schematu układu elektronicznego, dla którego chcemy zaprojektować płytkę drukowaną. Informacje te przekazywane są za pomocą pliku netlisty generowanego przez moduł do edycji schematów. Wykorzystano do tego celu moduł CAPTURE.
X Określenia parametrów tworzonej płytki, dotyczących np.: jej rozmiaru, kształtu, liczby warstw, a także parametrów dotyczących ścieżek, odstępów między nimi itd. X Rozmieszczenia komponentów wchodzących w skład projektowanego układu elektronicznego na zadanym obszarze płytki.
X Wykonania połączeń elektrycznych (ścieżek) pomiędzy poszczególnymi komponentami znajdującymi się na
Elektronika Praktyczna 12/2001
7B
PROGRAMY
In
Lin* Wh >*f*i f
V '
Rys. 1.
płytce, zgodnie s wcześniej narysowanym schematem.
X Wykonania dokumentacji produkcyjnej.
LAYOUT, podobnie jak opisywany wcześniej CAP TURĘ, jest programem wymagającym umiejętnej obsługi. Tak jak w CAPTURE, poszczególne okna programu, związane z nimi paski narzędzi oraz menu zmieniają się dynamicznie w zależności od tego co aktualnie robimy. W zależności od tego, które okno jest w danej chwili aktywne, pewne funkcje znajdujące się w menu aplikacji, odpowiednie ikony na paskach narzędziowych mogą być niedostępne. Ponadto większość funkcji, które zawiera LAYOUT, ma różne "działanie", w zależności od sytuacji w obszarze edycyjnym. Wprowadzając Czytelników w zagadnienia związane z LAYOUT, należy również wyjaśnić znaczenie plików, które edytor używa podczas przygotowywania projektu płytki. Najistotniejsze z nich to: LIBRARY FILES, REPORT FILES, NETLIST FILES, BOARD FILES, BOARD TEMPLATES FILES, TECHNOLOGY TEMPLATES FILES oraz STRA-TEGY FILES.
LIBRARY FILES, to biblioteki obudów jakie możemy wykorzystać podczas tworzenia obwodu drukowanego. LAYOUT zawiera ponad trzy tysiące gotowych wzorów obudów (fooiprinis), które są pogrupowane w zależności od typu w kilkunastu bibliotekach. Użytkownik może tworzyć własne wzory obudów oraz własne biblioteki. Pliki
LIBRARY FILES znajdują się standardowo w katalogu LIERARY i posiadają rozszerzenie * .LLE.
REPORT FILES - LAYOUT generuje pliki zawierające informacje o każdej sesji edytora. LAYOUT.LOG nazywany także SESSION.LOG gromadzi dane na temat poszczególnych sesji. Ponieważ informacje o aktualnej sesji dopisywane są do listy zdarzeń z sesji poprzednich, powinniśmy co jakiś czas sprawdzić rozmiar LAYOUT.LOG i jeśli plik nadmiernie się rozrósł, skasować jego zawartość. Innym plikiem należącym do grupy REPORT FILES jest plik *.LIS.
NETLIST FILE - jest to plik, który omawialiśmy już podczas prezentacji edytora schematów CAPTURE. Lista połączeń (netlista) jest plikiem, generowanym automatycznie przez odpowiedni program edytora schematów, zawierającym szereg danych wymaganych przez LAYOUT w procesie przygotowywania wzoru płytki drukowanej. Plik netlisty posiada rozszerzenie *.MNL.
BOARD FILE - pliki z rozszerzeniem * .MAX są tworzone automatycznie przez LAYOUT i powstają poprzez połączenie plików netlisty *.MNL oraz TECHNOLOGY TEMPLATE (*.TCH) lub BOARD TEMPLATE (*.TPL).
TECHNOLOGY TEMPLATES - pliki należące do tej grupy posiadają rozszerzenie *.TCH i pozwalają na szybkie i łatwe ustalenie parametrów projektowych, z którymi będzie projektowana płytka. Upraszczając, plik *.TCH można traktować jako opisujący płytkę o nieokreślonych rozmiarach i kształcie, nie zawierającą żadnych elementów elektronicznych ani danych na temat sieci połączeń elektrycznych. TECHNOLOGY TEMPLATES zawierają wszystkie informacje, które powinny być zdefiniowane podczas projektowania druku z wyjątkiem netlisty. Określają m.in. liczbę warstw, szerokość ścieżek, typ padów,
domyślne odstępy oraz raster jakie zostaną zastosowane przez LAYOUT w danym projekcie. Wszystkie zbiory należące do grupy TECHNOLOGY TEMPLATES scharakteryzowane są w systemie pomocy LAYOUT.
BOARD TEMPLATES - posiadają rozszerzenie *.TPL. Podobnie jak TECHNOLOGY TEMPLATES stanowią fundament, na bazie którego budujemy nową płytkę. Parametry każdego BOARD TEMPLATES, przekazywane do projektu, są takie same jak zdefiniowano je w DEFAULT.TCH. W odróżnieniu od TECHNOLOGY TEMPLATES zawierają dodatkowo przykładowe wzory (obrysy) płytek wraz z innymi elementami fizycznymi np. złączami krawędziowymi, otworami montażowymi itp.
STRATEGY FILES - edytor zawiera dwa rodzaje STRATEGY FILES: place-meni siraiegy oraz rouiing straiegy. Co prawda obydwa typy posiadają rozszerzenie *.SF ale nazwy zbiorów wykorzystywanych przez funkcję auioplace-meni rozpoczynają się od liter PL. Pla-cemeni siraiegy fU es definiują priorytety, jakie będą brane pod uwagę podczas rozmieszczania elementów na płytce przy wykorzystaniu funkcji auiopla-cemeni. Rouiing siraiegy files charakteryzują natomiast sposób działania programu auiorouier. Określają domyślną liczbę warstw wykorzystywanych w procesie automatycznego wytyczania ścieżek, kierunek wytyczania ścieżek na poszczególnych warstwach, sposób określania lokalizacji przelotek [vias] itp. STRATEGY FILES dostarczane łącznie z edytorem są zoptymalizowane pod kątem typu elementów stosowanych wdanym projekcie (przewlekane, SMD, mieszane), liczby warstw jakie są udostępnione dla rouiera itd. Użytkownik może ponadto tworzyć własne STRATEGY FILES. Wszystkie STRATEGY FILES udostępniane przez producenta są scharakteryzowane w systemie pomocy.
ar lam/Tfw mu
>f
BIIIIIIII
ffllllllBI
Rys. 2.
Rys. 3.
76
Elektronika Praktyczna 12/2001
PROGRAMY
1 .1 >W> I
Rys. 4.
Edytor LAYOUT PCB
OrCAD LAYOUT przeznaczony jest do pracy w środowisku Windows. Po zainstalowaniu oprogramowania skróty umożliwiające uruchomienie aplikacji są standardowo dostępne z poziomu menu START>PROGRAMY>ORCAD FAMILY RELEASE. Uruchomienie aplikacji powoduje otwarcie głównego okna programu, w którym za pomocą paska MENU jest dostęp do podstawowych funkcji i narzędzi edytora. Jeżeli naszym zamiarem jest otworzenie istniejącego projektu, należy skorzystać z polecenia OPEN znajdującego się w MENU>FILE, jeżeli natomiast pragniemy utworzyć nowy projekt, należy użyć polecenia NEW dostępnego także w MENU>FILE.
Proces tworzenia projektu nowej płytki za pomocą LAYOUT polega na odpowiednim ,,skompilowaniu" przez program dwóch plików: wybranego przez użytkownika BOARD TEMPLATE (*.TPL) lub TECHNOLOGY TEMPLATE (*.TCH) oraz pliku netlisty (*.MNL). Wynikiem ,,kompilacji" jest plik 4.MAX, który stanowi właściwy plik projektu. Proces łączenia plików odbywa się automatycznie. Po wybraniu polecenia NEW następuje uaktywnienie okna LOAD TEMPLATE FILE, z którego należy wybrać interesujący nas plik *.TPL lub *.TCH (domyślnie przywoływany jest DEFAULT.TCH). Pliki te znajdują się standardowo w katalogu DATA. Po wciśnięciu przycisku OK, uaktywnione zostaje okno LOAD NET-LIST SOURCE, w którym powinniśmy odszukać plik netlisty *.MNL utworzony za pomocą edytora schematów. Ponowne użycie przycisku OK, tym razem w oknie LOAD NETLIST SOURCE, rozpoczyna proces AutoECO, tj. wczytywania informacji zawartych w pliku netlisty do edytora LAYOUT. AutoECO wykrywa konflikty jakie mogą pojawić się w czasie procesu przekazywania danych (np. dioda użyta podczas rysowania schematu w CAPTURE ma piny oznaczone jako A i C, natomiast footp-ńnt skojarzony z tą diodą w LAYOUT ma piny oznaczone jako 1 i 2) oraz inne błędy tego rodzaju.
Typowym błędem, jaki może pojawić 6t t*IH
się podczas wczytywania netlisty, jest brak skojarzenia obudowy (footprint) dla jednego lub kilku elementów występujących na schemacie. Jeżeli taki przypadek zostanie wykryty w trakcie AutoECO, edytor automatycznie sygnalizuje ten fakt wyświetlając okno LINK FOOTPRINT TO COMPONENT (rys. 1).
Załóżmy, że podczas wczytywania netlisty schematu wzmacniacza, który rysowaliśmy prezentując CAPTURE, edytor nie odnalazł obudowy dla układu TDA8551. Mamy wówczas do wyboru trzy możliwości. Odnaleźć odpowiednią obudowę w bibliotece dostępnych i skojarzyć ją z TDA8551, utworzyć nową obudowę dla tego elementu/ zmodyfikować istniej ącą lub zignorować błąd. Wyboru dokonujemy w oknie LINK FOOTPRINT TO COMPONENT za pomocą odpowiedniego przycisku. Jeżeli chcemy odnaleźć odpowiednią obudowę w bibliotekach, należy skorzystać z przycisku opisanego jako LINK EXIS-TING FOOTPRINT TO COMPONENT. Wykonanie tej operacji spowoduje otwarcie okna FOOTPRINT FOR TDA8551 (rys. 2), które jest rodzajem przeglądarki obudów elementów (foot-prints). Opisywane okno składa się z trzech pól. Pole LIBRARIES zawiera wykaz bibliotek, które możemy przeglądać, natomiast pole FOOTPRINTS prezentuje zawartość pojedynczej biblioteki (aktualnie podświetlonej w polu LIBRARIES). Trzecie pole służy do graficznego odzwierciedlenia obudowy, co jest bardzo wygodne, jeżeli nie znamy jeszcze symboliki używanej do opisu obudów. Jeżeli udało nam się odszukać pasującą obudowę, wystarczy kliknąć OK. Jeżeli nasze poszukiwania zakończyły się niepowodzeniem, obudowę należy po prostu dorobić. W tym celu wybieramy CANCEL i w oknie EXISTING FOOTPRINT TO COMPONENT klikamy przycisk CREATE OR MODIFY FOOTPRINT LIBRARY, co powoduje przejście aplikacji do okna LIBRARY MANAGER (rys. 3). Opisywane okno umożliwia zarówno podgląd, edycję jak i tworzenie nowych footprints. LIBRARY MANAGER składa się z dwóch okien. Okno znajdujące się po lewej stronie służy do przeglądania bibliotek oraz wyboTU obudowy, którą chcemy dostosować do naszych potrzeb. Używając tego okna można nie tylko wybierać obudowę ,,do przeróbki", ale także stworzyć nowy footprint lub skasować dowolny istniejący. Wykonanie wszystkich tych operacji umożliwiają przyciski CREATE NEW FOOTPRINT, SAVE, SAVE AS oraz DE-LETE FOOTPRINT znajdujące się w dolnej części okna. Drugim oknem wchodzącym w skład LIBRARY MANAGER jest okno FOOTPRINT EDITOR pozwalające na wyświetlenie oraz edy- Rys. 6.
Rys. 5.
cję graficzną obudowy podczas jej tworzenia lub modyfikacji.
W celu utworzenia nowej obudowy należy kliknąć na przycisku CREATE NEW FOOTPRINT, a następnie podać w odpowiednim polu nazwę nowej obudowy oraz jednostkę miary, jaką chcemy zastosować. Po wykonaniu tej operacji możemy przejść do okna FOOTPRINT EDITOR. Tworzenie nowej obudowy najlepiej rozpocząć od naniesienia pinów, których liczba i raster (rozstaw) powinny odpowiadać rzeczywistemu elementowi. Ważne jest, aby przed rozpoczęciem pracy odpowiednio określić siatkę (tzw. grid), w której ustalane będzie położenie poszczególnych elementów składowych tworzonej obudowy. Parametr ten określamy w oknie SYSTEM SETTINGS (rys. 4), dostępnym po wybraniu polecenia SYSTEM SETTINGS z poziomu MENU>OP-TIONS. Kiedy rozpoczynamy pracę w FOOTPRINT EDITOR, pierwszy pin umieszczany jest automatycznie w punkcie o współrzędnych 0.0, a najprostszą metodą naniesienia pozostałych pinów jest wykorzystanie klawisza INSERT. Przed rozpoczęciem dodawania pinów musimy wybrać polecenie SELECT TOOL znajdujące się w MENU>TOOL>PIN Po wykonaniu tej operacji każde naciśnięcie klawisza INSERT powodować będzie dodanie kolejnego pinu, który powinniśmy ustawić w odpowiednim miejscu i ,,zatwierdzić" jego lokalizację za pomocą lewego klawisza myszki.
W określeniu położenia kolejno nanoszonych pinów pomaga pasek statusu (rys. 5) wyświetlający ich współrzędne względem punktu zerowego, znajdujący się w górnej części okna LIBRARY MANAGER. Po naniesieniu wszystkich pinów należy nanieść obrys elementu, czyli określić przestrzeń na płytce jaka powinna być dla niego zarezerwowana. W edytorze LAYOUT mamy do dyspozycji kilka różnych obrysów, które w trakcie projektowania płytki spełnia-
78
Elektronika Praktyczna 12/2001
PROGRAMY
Rys, 7.
ją różne funkcje. Najczęściej wykorzystywane obrysy to:
- PLACE OUTL3JES - obrys definiujący przestrzeń zajmowaną przez dany element. Obrys ten jest niezbędny dla prawidłowego działania funkcji auio-placemeni i powinien być nieco większy niż rzeczywiste rozmiary elementu.
- DETAIL - obrys detalu odpowiadający kształtem i wielkością przyporządkowanemu elementowi. Jest wykorzystywany np. podczas wykonywania dokumentacji montażowej czy sitodruku na płytce, powinien więc reprezentować dany element w sposób jak najbardziej zbliżony do rzeczywistości.
W celu naniesienia obrysu elementu, w oknie LIERARY MANAGER należy uprzednio wybrać polecenie SELECT
TOOL z poziomu MENU>TOOL>OB-STACLE. Po wykonaniu tej operacji ustawiamy kursor w oknie LIERARY MANAGER w miejscu, od którego chcemy rozpocząć nanoszenie obrysu. Pojedyncze kliknięcie lewym klawiszem myszki równoznaczne jest z podaniem miejsca początkowego, od którego będzie kreślona linia.
Typ obrysu określamy w oknie EDIT OESTACLE (rys* 6) uaktywnianym klawiszem ENTER flub poprzez dwukrotne kliknięcie lewym klawiszem myszki). Aby dodać obrys typu DETAIL, należy w oknie EDIT OESTACLE, w polu OESTACLE TYPE wybrać DETAIL, natomiast w polu OESTACLE LAYER ustawić wartość STOP. Pozostałe parametry w obszarze okna możemy modyfikować w zależności od potrzeb lub pozostawić wartości domyślne. Nanoszenie obrysu elementu możliwe jest za pomocą myszki lub klawiatury (wykorzystując klawisze kierunkowe). Załamanie rysowanej linii, np. o 90 stopni, zapewnia klawisz spacji lub lewy klawisz myszki. Obrys elementu powinien stanowić obszar zamknięty. W celu poprawnego działania funkcji auioplacemeni, po naniesieniu obrysu typu DETAIL należy na-
nieść jeszcze obrys PLACE OUTLINES. Procedura jest taka sama jak poprzednio z tym, że w oknie EDIT OESTACLE (rys. 6) pole OESTACLE TYPE ustawiamy jako PLACE OUTLINE, natomiast OESTACLE LAYER jako GLOBAL. Pozostałe obrysy elementu nanosimy w zależności od potrzeb w taki sam sposób.
Po utworzeniu nowego wzoru obudowy w FOOTPRINT EDITOR należy go zachować na dysku. Najlepiej skorzystać z polecenia SAVE AS. Okno SAVE FOOTPRINT AS (rys. 7), które otwiera się w tym momencie, pozwala na określenie biblioteki, w której chcemy zachować nową obudowę. Wykorzystując przycisk CREATE NEW LIERARY znajdujący się w omawianym oknie możemy również utworzyć nową bibliote-kę(-ki), w której będziemy gromadzili przygotowane wzory obudów. RK
Dodatkowe informacje
Oprogramowanie do testów udostępniła redakcji
lirmaRK-System, tel. (22) 724-30-39.
Ewaluacyjnawersja OrCAD-a 9.1 znajduje się na ptycieCD-EP9/2001B.
Sfi
Elektronika Praktyczna 12/2001
KURS
Architektura __ mikrokontrolerów
Na źyczonio wiołu
Czytelników, rozpoczynamy
cykl artykułów, w których
krok po kroku przedstawimy
architekturę mi kro kontrole rów
PICl6F8x firmy Microchip,
jednych z najpopularniejszych
w naszym kraju.
Mi krokon troi 9 ry z intelowskiej rodziny MCS51 dominują w systemach mikroprocesorowych nie tylko w naszym kraju. 0 tym chyba nie trzeba nikogo przekonywać. Dlaczego tak jest? Związane jest to niewątpliwie s bardzo dobrze przemyślaną architekturą i listą rozkazów. Ponadto, lata obecności na rynku zaowocowały wieloma aplikacjami i doskonałymi narzędziami projektowymi. Dodajmy do tego wielu producentów oferujących rdzeń zgodny z MCS51, z wbudowanymi wieloma peryferiami umożliwiającymi współpracę z zewnętrznymi układami peryferyjnymi fnp. portem równoległym 8255, portem szeregowym 8251 itp,).
Chociaż "staruszek" ma się dobrze, to chyba nie należy się spodziewać, śe taki stan rzeczy będzie trwał wiecznie. Powstają mi kro kont roi ery, które skutecznie konkurują z tym potentatem. Mają one do zaoferowania wiele nowoczesnych rozwiązań zwiększających funkcjonalność i szybkość działania przy coraz mniejszym poborze mocy. ^^
DSC&CUffJUT MCLR Vbo,Vn
OSC1/CLKJN
Rys. 1. Schemat blokowy mikrokontrolerów PICIóFSk.
Jednym z takich opracowań, zdobywających sobie coraz większą popularność w świecie, są mikrokontrolery rodziny PIC16 firmy Microchip. W jej skład wchodzi ponad 60 mikrokontrolerów różnych typów różniących się między sobą rodzajem pamięci programu (Flash, EEPROM, EPROM), liczbą linii portów oraz wbudowanymi peryferiami, Te najbardziej rozbudowane mają wbudowane interfejsy USART, PC i SPI, 368 bajtów pamięci RAM, oraz 33 linie portów, które mogą być obciążane prądem 20mA. Wiele z mikrokontrolerów ma wbudowaną pamięć danych typu EEPROM. W artykule skupimy się na architekturze mikrokontrolerów PICl6F8x.
Są to układy, które zdobyły sobie zasłużoną popularność w konstrukcjach amatorskich. Przyczyniło się do tego niewątpliwie stosunkowo łatwe programowanie pamięci programu za pomocą 2-przewodowego interfejsu typu ICSP fang. In Circuit Serial Program-rning). Firmowe programatory i systemy emulacyjne mikrokontrolerów firmy Microchip zawsze uchodziły za bardzo dobre, ale niestety drogie, Jednak dla PIC16F83/84 opracowano wiele nieko-mercyjnych programatorów wraz oprogramowaniem. Ich kompletną dokumentację można znaleźć bez trudu w In-ternecie. Najprostsze z nich zawierają kilka elementów, nie wymagają oddzielnego zasilacza i wykorzystują złącze szeregowe PC-ta. Jednak programator to nie wszystko. Microchip oferuje darmowy doskonały asembler fw wersji DOS i Windows). Można go ściąg-
Elektronika Praktyczna 12/2001
S1
KURS
Indirect addr.
TMRO
PCL
STATUS
FSR
PORTA
PORTB
EEDATA
EEADR
PCLATH
INTCON
36/68 rejestrów
uniwersalnych
(SRAM)
7Fh
Indirect addr.
OPTION
PCL
STATUS
FSR
TRISB
TRISB I EECON1
EECON
PCLATH
INTCON
Obszar
mapowany w banku 0
Adres 80h 81 h 82h 83h 84łi 85h 86h 87h 8Bh 8Sh 8Ah 8Bh 8Ch
F83TF84
AFh/CFh BOh/DOh
FFh
Bank 0 Bank 1
Uwaga! Obszar zaznaczony na szaro oznacza pamięć fizycznie nie zalmplemerytowaną! Komórki o adresie 00hex 180hex nie są fizycznymi rejestrami.
Rys. 2. Mapa pamięci danych mikrokontrolerow PIC16F8x.
nąć ze strony http:/ /www.micro-chip.com/lO/tools/picmicro/code/ mpasm/index.htm. Opublikowaliśmy go także na płycie CD-EPl. Dla bardziej zaawansowanych programistów jest też dostępny linker i bibliotekarz.
Na internetowej stronie producenta dostępnych jest wiele kodów źródłowych dla programowych modułów UART, I2C itp. Opisywany w EP7/OO moduł z PIC16F84 daje też możliwość elastycznego konfigurowania prostych i trochę bardziej skomplikowanych aplikacji mikrokontrolera. Zwalnia to projektanta, przynajmniej na początku, ze żmudnego tworzenia układu prototypowego.
Architektura MCS51 jest opisana w wielu publikacjach w języku polskim. Dużo gorzej jest z mikrokontrole-rami PIC. Niniejszy artykuł ma za zadanie tę lukę przynajmniej częściowo wypełnić.
Architektura wielu mikroprocesorów oparta jest na architekturze opracowanej jeszcze w latach 40. przez von Neumanna. W takim rozwiązaniu pamięć programu oraz danych mają wspólną magistralę. W mikrokontrole-rach PICl6xx zastosowano architekturę typu Harvard. Pamięć programu i pamięć danych mają własne odrębne magistrale. Odseparowanie obu pamięci pozwoliło na elastyczne dostosowanie
długości słowa pamięci programu do przyjętych założeń konstrukcyjnych. W PICl6C8x kody rozkazów mają długość 14-tu bitów i są pobierane w jednym cyklu rozkazowym.
Każdy cykl rozkazowy jest podzielony na dwie fazy: pobranie rozkazu i wykonanie go. Aby zwiększyć wydajność, w czasie kiedy zaczyna się druga faza czyli dekodowanie i wykonywanie rozkazu, jest jednocześnie pobierany następny rozkaz. Tak jest do momentu natrafienia na rozkaz wywołania pod-programu lub rozkaz skoku. Wtedy pobrany następny rozkaz za instrukcją skoku (lub wywołania) jest ignorowany, a cała procedura rozpoczyna się na nowo od adresu, do którego wykonany był skok. Wszystko to powoduje, że przy oscylatorze lOMHz pojedynczy rozkaz jest wykonywany w czasie 400ns. Dość istotną cechą wyróżniającą tę architekturę jest zredukowana do 35 lista rozkazów (RISC). Schemat blokowy mikrokontrolerow rodziny PICl6F8x pokazano na rys. 1.
Mikrokontrolery PICl6F8x mają 13-bitowy licznik rozkazów. Może on więc zaadresować do 8ksłów pamięci programu. Fizycznie jest zaimplemen-towanych jednak tylko lksłów: od adresu 0x0000 do adresu OxO3ff. Po re-starcie licznik rozkazów ustawia się na adres 0x0000. Procedury obsługi wszystkich przerwań muszą zaczynać się od adresu 0x0004.
Pamięć danych podzielono na dwa banki (rys. 2). W banku 0, od adresu 0x00 do adresu 0x0b (0x0d w 'F84), umieszczono pierwszą część obszaru rejestrów SFR. W obszarze 36/68 bajtów, oznaczonym jako General Purpo-se Register (GPR), jest statyczna pamięć RAM wykorzystywana do przechowywania danych użytkownika. W banku 1, od adresu 0x80 do adresu 0x8b, umieszczono drugą część rejestrów SFR. Adresowanie obszaru od adresu 0x8c do adresu Oxaf powoduje odwołanie się do obszaru GPR z banku 0. Przykładowo, zaadresowanie komórki o adresie 0x0c i 0x8c spowoduje odwołanie się do tej samej danej.
Wybieranie banku realizowane jest poprzez zerowanie lub ustawianie bitu RPO w rejestrze STATUS np.:
bcf STATUS.RPO;wybór banku 0 bsf STATUS.RPO;wybór banku 1
Pamięć danych zawiera również 64 bajty pamięci EEPROM. Dostęp do niej możliwy jest tylko poprzez adresowanie pośrednie. Długość słowa we wszystkich komórkach pamięci danych wynosi 8 bitów.
Mikrokontrolery PICl6F8x posiadają 8-poziomowy stos. Jest to zespół 13-bitowych rejestrów, które są umieszczone poza przestrzenią adresową pamięci programu i danych. Zawartości stosu nie można bezpośrednio odczytać ani zapisać do niego własnych danych (brak rozkazów typu push i pop). Należy pamiętać, że stos jest buforem kołowym co oznacza, że po jego zapełnieniu wysłanie kolejnego (dziewiątego) adresu spowoduje modyfikację zapisanego jako pierwszy.
Rejestry SFR
W rejestrze STATUS REGISTER (rys. 3) przechowywane są bity statusu operacji arytmetycznych i logicznych (flagi Z, DC i C) oraz bity wyboru banku pamięci. Jak każdy rejestr, tak i ten, może przechowywać wynik dowolnej operacji. W takim przypadku zapis bitów Z, DC i C jest zablokowany. Bity te są zerowane lub ustawiane tylko poprzez układy logiczne jednostki ALU. Nie jest też możliwe zerowanie lub ustawianie w ten sposób bitów TO i PD. Widać więc, że efekt działania instrukcji, której wynik jest umieszczony w STATUS REGISTER może być inny od zamierzonego. Do modyfikacji tego rejestru powinny być użyte rozkazy bcf, bsf, swapf i movwf ponieważ nie zmieniają bitów Z, DC i C.
Rejestr OPTION_REG (rys. 4) zawiera bity ustalające konfigurację pre-skalera licznika/timera TMRO (lub licznika watchdoga WDT), sposób wyzwalania przerwań zewnętrznych oraz źródło impulsów licznika TMRO. Oprócz tego możliwe jest dołączanie wewnętrznego rezystora ,,podciągania" linii portu POTRB do plusa zasilania.
Wszystkie przerwania (wewnętrzne i zewnętrzne) w mikrokontrolerach PICl6F8x mogą być indywidualnie maskowane. Do tego celu służy rejestr
Tab. 1. Zestawienie podstawowych parametrów mikrokontrolerow tworzących rodzinę PIC16F8x.
Nazwa parametru PIC16F83 PIC16F84 PIC16CR83 PIC16CR84
Częstotliwość taktowania 10MHZ 10MHZ 10MHZ 10MHZ
Pojemność pamięci programu Flash 512 1024 - -
Pojemność pamięci programu ROM - - 512 1024
Pamięć danych RAM 36 68 36 68
Pamięć danych EEPROM 64 64 64 64
Liczba źródeł przerwań 4 4 4 4
Liczba dostępnych linii l/O 13 13 13 13
Napięcie zasilania 2,0..6,0 2,0..6,0 2,0..6,0 2,0..6,0
82
Elektronika Praktyczna 12/2001
KURS
J -
R/W-0 R/W-0 R/W-0 R-1 R-1 R/W-x R/W-x R/W-x
RP1 RPO TO PD Z DC C
bit7
Rys. 3. Rejestr STATUS REGISTER (0x03, 0x83).
R - bit, który można czytać
W - bit, który można ustawiać lub zerować
U - bit nie zalrnplernentowany
0,1, x - wartości bitów po włączeniu zasilania (x-
wartość nieokreślona) bit 7: IRP - bit w PIC16F84 nie używany (powinien być
wyzerowany) bit 6.5: RP1...RP0: bity wyboru banku pamięci danych
00 = Bank0(0x00...0x7F)
01 = Banki (0x80h...0xFF)
10 = Bank2(0x100h...0x17F)
11 = Bank3(0x180...0x1FF)
Bit RP1 powinien być wyzerowany. Selekcji banków dokonuje się za pomocą bitu RPO.
bito
bit 4: TO: tlme-out bit
1 = po włączeniu zasilania, po Instrukcji CLRWDT lub Instrukcji SLEEP
0 = po przepełnieniu licznika WDT (watchdog) bit 3: PD: Power-down bit
1 = po włączeniu zasilania lub po Instrukcji CLRWDT
0 = przez wykonanie Instrukcji SLEEP bit 2: Z: Zero bit
1 = rezultat operacji arytmetycznej lub logicznej równa się zero
O = rezultat operacji nie równa się zero bit 1: DC: bit przeniesienia połówkowego bit 0: C: bit przeniesienia lub pożyczki dla operacji
arytmetycznych wykorzystywany też w rozkazach
przesunięcia rrflub rlf
R/W-1 R/W-1 R/W-1 R/W-1 R/W-1 R/W-1 R/W-1 R/W-1
RBPU INTEDG TOCS TOSE PSA PS2 PS1 PSO
bit7
Rys. 4. Rejestr OPTION_REG (0x81).
bit 7: RBPU: bit sterujący włączaniem podciągania do plusa linii PORTB 1 = PORTB podciąganie wyłączone
0 = PORTB podciąganie włączone
bit 6: INTEDG: rodzaj zbocza wyzwalającego przerwanie zewnętrzne
1 = Przerwanie wyzwalane narastającym zboczem na pinie RBO/INT
0 = Przerwanie wyzwalane opadającym zboczem na pinie RBO/INT
bit 5: TOCS: wybór źródła Impulsów llcznika/tlmera TMRO
1 = Impulsy zliczane są z plnu RA4/T0CKI O = Źródłem Impulsów jest przebieg
o częstotliwości oscylatora kwarcowego podzielonej przez 4
bito
bit 4: TOSE: zbocze przy którym następuje Inkrernentacja llcznika/tlmera TMRO 1 = Inkrernentacja następuje przy opadającym zboczu na pinie RA4/T0CKI
0 = Inkrernentacja następuje przy narastającym zboczu na pinie RA4/T0CKI
bit 3: PSA: przyporządkowanie preskalera
1 = Preskaler przyporządkowany do WDT O = Preskaler przyporządkowany do TMRO
bit 2-0: PS2:PS0 współczynnik podziału preskalera (wartości przedstawiono w tab. 2)
R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-X
GIE EEIE INTE IMTE RBIE TOIF INTF RBIF
błt7
Rys. 5. Rejestr INTCON REGISTER (OxOB, 0x8B).
bito
bit 7: GIE: zezwolenie na wszystkie nie zamaskowane aktualnie przerwania 1 = Przerwania odblokowane
0 = Przerwania zablokowane
bit 6: EEIE: maska przerwania generowanego w momencie zakończenia wpisu do pamięci EEPROM użytkownika
1 = Przerwanie dozwolone
0 = Przerwanie zabronione
bit 5: TOIE: maska przerwania generowanego
w momencie przepełnienia llcznika/tlmera TMRO
1 = Przerwanie dozwolone
0 = Przerwanie zabronione
bit 4: INTE: maska przerwania zewnętrznego (zmiana na wejściu RBO/INT)
1 = Przerwania dozwolone
0 = Przerwanie zabronione
bit 3: RBIE: maska przerwania zewnętrznego od zmian na liniach PB4...PB7 portu PORTB
1 = Przerwanie dozwolone O = Przerwanie zabronione
INTCON REGISTER, którego budowę pokazano na rys. 5.
Z portem A są związane dwa rejestry z obszaru SRF: TRISA (adres 0x85) i PORTA (adres 0x05). Strukturę tych rejestrów pokazano są na rys. 6.
bit 2: TOIF: flaga ustawiana w momencie przepełnienia TMRO
1 = przepełnienie TMRO (musi być zerowana w obsłudze przerwania)
0 = nie ma przepełnienia TMRO
bit 1 :flaga INTF: flaga ustawiana w momencie
wystąpienia przerwania zewnętrznego RBO/INT
1 = Wystąpiło przerwanie zewnętrzne RBO/INT (musi być zerowana w obsłudze przerwania)
0 = Przerwanie RBO/INT nie wystąpiło
bit 0: RBIF: flaga ustawiana w momencie zmiany na którymś z wejść PB4...PB7
1 = nastąpiła zmiana na liniach PB4...PB7(musl być zerowana w obsłudze przerwania)
O = na żadnym z tych plnów nie wystąpiła zmiana
Ponieważ port A ma tylko 5 linii, to bity Bit5...Bit7 nie mają swojego fizycznego odpowiednika w liniach portu A i nie są zaimplementowane. Podczas operacji czytania obu rejestrów na tych bitach ustawiane są zera.
Rejestr TRISA służy do określania czy dana linia jest wejściowa, czy wyjściowa. Ustawienie (wpisanie jedynki) odpowiedniego bitu TRISA powoduje ustawienie odpowiadającej temu bitowi linii jako wejściowej (po włączeniu zasilania lub zerowaniu wszystkie linie są wejściowe). Wyze-rowanie któregoś z bitów powoduje ustawienie odpowiadającej mu linii jako wyjściowej. W ten sposób ustawiając lub zerując bity rejestru TRISA można dowolnie ustawiać linie portu A jako wejściowe lub wyjściowe.
Linie RA0...RA3 są liniami o poziomach TTL (wejście i wyjście). Linia RA4 ma na wejściu bramkę Schmitta, natomiast wyjście jest typu otwarty dren. Linia ta może też być wejściową dla zewnętrznych impulsów licznika/ timera TMRO (patrz bit TOCS w OP-TION_REG - rys. 4).
Odczytując zawartość rejestru PORTA możemy stwierdzić, jakie stany występują na pinach portu A. W momencie zapisu do PORTA jego zawartość jest przepisywana do przerzutni-ków linii portu. Jeżeli teraz odpowiedni bit TRISA jest równy zero, to wartość zapisana do przerzutnika pojawia się na linii portu.
Port B jest również powiązany z dwoma rejestrami SFR: TRISB (adres 0x86) i PORTB (adres 0x06). Ponadto opisany wyżej bit RBPU w rejestrze OPTION_REG steruje ,, podciąganiem" pinów portu do plusa zasilania (rys. 7). Komórki zaznaczone na szaro nie dotyczą portu B.
Ustawienie odpowiedniego bitu TRISB powoduje przełączenie odpowiadającej mu linii w stan wysokiej impedancji. W trybie wejściowym można dołączyć do wszystkich linii rezystor ,,podciągający" do plusa zasilania (a właściwie tranzystor MOS spełniający funkcję rezystora). Realizuje się to przez wyze-rowanie bitu RBPU w rejestrze OP-TION_REG (rys. 4).
Wyzerowanie odpowiedniego bitu TRISB powoduje ustawianie odpowiadającej mu linii w trybie wyjściowym. W tym momencie następuje też auto-
Tab. 2. Współczynniki podziału częstotliwości przez preskaler dla liczników TMRO i WDT.
PS2...PS0 TMRO WDT
000 1:2 1:1
001 1:4 1:2
010 - f 8 1:4
011 1:16 1:8
100 1:32 1:16
101 1:64 1:32
110 1:128 1:64
111 1:256 1:128
84
Elektronika Praktyczna 12/2001
KURS
AdiH Btt7 BH6 Bt6 BłM BH3 BH2 Btti BłO (1)
om PORTA - - RAVT0CKI HAB RA2 RAI ------A JDDH ---u uuuu
BBh TRISA i r TRISM TRIMl mota TRI6A1 TRISAO -1 1111 -1 1111
Rys. ó. Rejestry TRISA (0x85) i PORTA (0x05).
x -wartość nieokreślona u -wartość me zmieniana
(1) wartości po włączeniu zasilania
(2) wartości po zerowaniu
Atta
Błt7 BłtB BIS
Btt+
BIB
Bft2 Btti
BłtO
(1)
(Z)
on PORTB RB7 PSS RB4 RBS RB2 RB1 RBWHT BOB SDK UUUU UUUU
TRISB TRISB7 TRIBB8 TRI8B5 TRI0B4 TRISB3 TRISH? THI8B1 TRISBO 1111 1111 1111 1111
aih DPTION REG HETO IWTEW T0C9 TO9E P9A PSZ PSI PSD 1111 1111 1111 1111
Rys. 7. Rejestry TRISB (0x86) i PORTB (0x06).
(1) wartości po włączeniu zasilania
(2) wartości pozerowamu
rnatyczne wyłączenie podciągania do plusa zasilania dla tej linii.
Zmiany na czterech liniach portu E RE4...RE7 mogą generować przerwania. Oczywiście, zmiany te dotyczą tylko linii ustawionych jako wejściowe. Stany na tych liniach porównywane są z poprzednią wartością wpisaną do specjalnie do tego celu przeznaczonych przerzutników. Wpisywanie do tych przerzutników następuje w momencie odczytu rejestru PORTB. Widać więc, śe przerwanie jest generowane w momencie wystąpienia zmiany na liniach od czasu ostatniego czytania PORTE. W obsłudze przerwania należy odczytać PORTE i wy-zerować flagę REIF w INTCON REGISTER. Aby przerwanie mogło być zgłoszone, należy teś ustawić jedynkę na bicie maski REIE w INTCON REGISTER frys. 5).
Linia REO/INT spełnia rolę wejścia przerwania zewnętrznego. Bit INTEDG w OPTION REGISTER określa rodzaj zbocza, przy którym to przerwanie zostanie przyjęte f jeżeli bit maski INTE w INTCON REGISTER będzie jedynką). Procedura obsługi
X-wartość nieokreślona u - wartość me zmieniana
przerwania musi zerować bit flagi INTF fINTCON REGISTER). Wszystkie linie portu E są liniami zgodnymi ze standardem TTL.
Linie obu portów mogą być konfi-gurowane jako wejściowe lub wyjściowe. Poprzez zmianę bitów ~vv rejestrach TRIS mośna w trakcie wykonywania programu tworzyć linie dwukierunkowe, Zaleca się w takim przypadku bardzo ostrożne wykorzystywanie instrukcji manipulującymi bitami typu bsf lub bcf W trakcie ustawiania bitu linii wyjściowej za pomocą takiej instrukcji, wykonywana jest sekwencja:
- odczyt całego rejestru, np. PORTE,
- wykonanie operacji bitowej,
- zapisanie wyniku do PORTE.
W rejestrach wyjściowych PORTE będą teraz wartości chwilowe odczytane z linii portu. W momencie zmiany kierunku innej linii z wejściowej na wyjściową, wystawienie nie kontrolowanych stanów rnośe spowodować przekroczenie dopuszczalnego prądu linii i uszkodzenie układu. Jeżeli linie pozostają w trybie wejściowym ten problem oczywiście nie występuje.
Teraz przedstawimy kilka przykła-
dowych sekwencji inicjacji i obsługi portów. Prezentowana poniżej: bsf STATUS,RP0 ;wykór banku 1 movlw b 00010101 movwf TRISA
;Wpisanie wartości do TRISA powoduje, śe linie RAO, RA2 i RA4 są ustawione jako wejściowe, natomiast linie RAl i RA3 jako wyjściowe. Jeżeli linie RAO, RA2 i RA4 pozostaną jako wejściowe to bity portu mośna ustawiać za pomocą instrukcji:
bcf PORTA,1 ;na RAI wyślij 0 bsf PORTA,3 ;na RA3 wyślij 1
Mośna teś wpisywać całą wartość do PORTA:
movlw 0xff
moVWf PORTA ; RAI i RAO = 1
Dobrym, a przede wszystkim bezpiecznym sposobem realizacji bitowych operacji na portach I/O jest zdefiniowanie rejestru (RAM uśytkownika), który będzie "cieniem" rejestru PORTA lub PORTE. Wszystkie operacje ustawiania bitów wykonuje się na tym rejestrze za pomocą np. rozkazów bcf i bsf a następnie jego zawartość przepisuje się do rejestru portu:
C_PORTBequ 0x0c
rejestr "cienia" LED equ 0x01
zmienna bitowa odp. PB1
(zdef, jako wyjście)
inicjalizacja C_PORTB - jesteśmy w banku 0 movf PORTB, w do w zawartość PORTB
movwf C_PORTB
;do C_PORTB zawartość w
bcf C_PORTB,LED ;Wyzerowanie bitu LED
movf C_PORTB,w
;do w zawartość C_PORTB
movwf PORTB
bsf C_PORTB,LED
;ustawienie na 1 bitu LED
movf C_PORTB movwf PORTB
Linie wejściowe mośna testować rozkazami testowania bitów:
WE0 equ 0
;Zmienna bitowa odp, PB0
;(zdefr jako Wejście)
movf PORTA,w
;do W zawartość PORTA
btfsc w,WE0
goto et ;skok gdy PA0=l
movlw 0xff
;ta instrukcja się wykona,
;gdy PA0=0
Tomasz Jabłoński, AVT tomasz.jablonski@ep.com.pl
36
Elektronika Praktyczna 12/2001
MINIPROJEKTY
Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Miniprojekty" jest łatwość Ich praktyczne] realizacji, Zmontowanie układu nie zabiera zwykle więcej niż dwa, trzy kwadranse, a można go uruchomić w ciągu kilkunastu minut, Układy z ,Miniprojektów" mogą być skomplikowane funkcjonalnie, lecz łatwe w montażu i uruchamianiu, gdyż ich złożoność i inteligencja jest zawarta w układach scaionych, Wszystkie układy opisywane w tym dziale są wykonywane i badane w laboratorium AVT, Większość z nich znajduje się w ofercie kitów AVT, w v*/yodrębnionej serii ,Miniprojekty" o numeracji zaczynającej się od 1000,
Interfejs RS-232C dla Commodore C-64
Witam wszystkich
fanów komputerów firmy
Commodore! Powracamy
do projektów
przeznaczonych dla
użytkowników C-64.
W artykule
prezentujemy prostą,
lecz bardzo użyteczną
przystawkę do
legendarnego C-64 -
interfejs RS232C. Jak
większość z Was wie,
nasz komputer zawiera
w swej pamięci ROM
o pro gram o wa ni e
interfejsu szeregowego.
Z niewiadomych powodów Commodore nie został wyposażony w odpowiedni interfejs sprzętowy. Dlatego są problemy z przyłączeniem modemów, komunikacją z innymi komputerami, drukarkami itd. Niedopatrzenie producenta zmusiło mnie do zbudowania odpowiedniego interfejsu.
Do budowy interfejsu wystarczą dwa układy scalone (MC1433 i 1439) zamieniające sygnały o poziomach TTL na poziomy wymagane przez RS232 i odwrotnie. Można było oczywiście wykorzystać układy MAX232, ale są one droższe od MC14SS, 1439. Układy MAX232 sprawdzają się przede wszystkim tam, gdzie nie występują napięcia wymagane przez standard RS
(ą3...ą15V). Na nasze szczęście, na jedno z wyprowadzeń portu USER C-64 wyprowadzono napięcie przemienne 9V, z którego w prosty sposób uzyskamy ą10V.
Trochę historii
Standard RS232 jest jednym z najpopularniejszych interfejsów szeregowych. Charakteryzujące go zalecenia, znajdujące się w dokumencie V.24, określają logiczną strukturę łącza pomiędzy urządzeniami. Powstało wiele odmian interfejsów zgodnych z zaleceniami V.24. Spowodowało to ogromny ba-
I I
ŚOtyF
H...B-1N1Ufc
Rys. 1.
łagan i brak kompatybilności różnego rodzaju systemów. Powstanie RS232 umożliwiło ustanowienie standardu, którego najistotniejszą częścią jest opis styku fizycznego pomiędzy współpracującymi ze sobą urządzeniami.
W RS232 wykorzystano do transmisji tylko część obwodów wymienionych w zaleceniu V.24, których parametry elektryczne zawarto w zaleceniu V.2S. W pierw-
szych nor- mach łącze to miało zapewniać przesyłanie danych na odległość do I5m z szybkością 2Okb/s. Naturalnie, z biegiem czasu powstały interfejsy umożliwiające przesyłanie danych szybciej i na większe odległości, ale nie są one ujęte w specyfikacji RS.
Powstało także, wiele odmian łącza RS232, oznaczonych sufiksami A...D. Największe znaczenie praktyczne ma odmiana "C". Obecnie, pomimo wielu niedogodności (wiele odmian, niewielki zasięg, mała szybkość transmisji) RS232C jest najpopularniejszy. Można go spotkać w komputerach, drukarkach, ploterach, a przede wszystkim w modemach. Standard RS232C dopuszcza stosowanie dwóch odmian złączy Cannon (DB): 9- lub 25-stykowe. Wbrew temu co wmawiano niegdyś czytelnikom w artykułach poświęconych C-64, sufiks "C" nie oznacza commodorowskiej odmiany RS232.
Opis układu
Schemat elektryczny interfejsu pokazano na rys. 1. Sygnały z portu USER są podawane na wejście nadajnika linii US2 typu MC14SS. Na wyprowadzenia 1 i 14 podano napięcia -10V i +10V uzyskane z prostownika na elementach D2, D3, C2 dla -10Voraz Dl,C3 dla +10V. Są one zgodne z zaleceniami RS232C, w którym jedynce logicznej odpowiada napięcie o wartości -3 do -15V, natomiast zeru o wartości +3 do +15V. Wyjście US2 wyprowadzono na 25-pinowe złącze Cannon. Sygnały wejściowe RS, są podawane za pośred-
Elektronika Praktyczna 12/2001
87
MINIPROJEKTY
i
-o AMAAAft. ss XI
r
i - D. u
+ (U u
Rys. 2.
nictwem odbiornika linii USl typu MC1489 na wejście portu USER. Należy wspomnieć, że do transmisji w większości wypadków wystarczą linie TxD i RxD.
Montaż
Na rys. 2 przedstawiono rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej (jednowarstwowej) interfejsu. Płytka może być wykonana jako: jednowarstwowa, dwuwarstwowa bez metalizacji otworów lub dwuwarstwowa z metalizacją otworów. Zależnie od wersji, sposób montażu będzie się różnił:
- dla płytki jednowarstwowej wlutowujemy zwory, elementy dyskretne, naluto-wujemy złącza na płytkę, przewodem łączymy piny 2, 11 i 20 złącz z odpowiednimi punktami na płytce (rys. 3),
- dla płytki dwuwarstwowej bez metalizacji otworów wlutowujemy przelotki, elementy dyskretne, naluto-wujemy złącza na płytkę.
- dla płytki dwuwarstwowej z metalizacją wlutowujemy elementy dyskretne, nalu-towujemy złącza na płytkę.
W zestawach będzie dostarczana płytka dwustronna z metalizacją.
Kondensatory montujemy poziomo, co umożliwi zamknięcie interfejsu w obudowie KM20. Ze względu na wymaganą wytrzymałość mechaniczną należy przylutować wszystkie wyprowadzenia złącz. Pod układy scalone nie zaleca się stosowania podstawek, ponieważ mogą być kłopoty z zamknięciem interfejsu w obudowie.
Uruchomienie interfejsu jest łatwe i polega na wykonaniu następujących czynności: umieszczamy interfejs w porcie, włączamy zasilanie i sprawdzamy napięcie w punktach:
- pin 1 US2: -1O...-12V,
- pin 14 US2: +10... + 12V,
- pin 14 USl: +5V.
Jeśli wszystko jest w porządku wlutowujemy układy scalone. Pozostało podpiło-
wać obudowę KM20, aby wykonać otwory na złącza i można sprawdzić działanie portu szeregowego.
No tak, ale skąd pewność, że układ pracuje poprawnie? Należy go przetestować. W tym celu musimy programowo wymuszać odpowiednie stany na wyprowadzeniach portu i mierzyć napięcie na wyjściu RS oraz wymuszać napięcia o poziomach standardu RS232 na wejściach i sprawdzać napięcie na wyprowadzeniach portu. Żmudne i czasochłonne zajęcie. Proponuję skonstruować odpowiedni wtyk Can-non przyłączany do interfejsu (schemat na rys. 1), który z krótkim programem (dostępnym na internetowej stronie EP w dziale Down-load>dokumentacje) szybko i skutecznie przetestuje nasze dzieło. Diody w gnieździe testowym dodatkowo informują nas o wartościach napięć w przypadku błędnego testu. Dzięki nim możemy określić czy uszkodzony jest układ nadajnika czy odbiornika. Program testowy w przypadku błędu zatrzyma się do czasu naciśnięcia spacji i wyświetli nam wartości napięć w różnych punktach układu.
Uwagi końcowe
Podczas korzystania z interfejsu należy pamiętać o zmodyfikowanych w C-64 kodach ASCII w stosunku do obowiązującego standardu.
Wbudowane oprogramowanie obsługi RS232C może obsłużyć transmisję o maksymalnej szybkości do 2400 bodów. Programowo można ją zwiększyć do koło 9600. Jeśli zależy nam na szybszej trans-
połączenle do pinu 2
połączenie do pinu 20
Złącze USER
Rys. 3.
Gniazdo DB25
misji, należy zbudować interfejs na specjalizowanym układzie scalonym, przyłączanym do portu Expansion. W zasadzie są dwa wyjścia: zastosowanie układu 6551 lub 8251.
WYKAZ ELEMENTÓW
Kondensatory
Cl, C2, C3: 10ąiF/16V
C4: 47^F/1ÓV
Półprzewodniki
Dl, D2, D3 1N4148
USl MC 1489
US2 MC 1488
Różne
Złqcze USER
Gniazdo DB25
Obudowa KM20
Płytka drukowana jest dostępna wAVT- oznaczenie AVT-1329.
Wzory płytek drukowanych w formacie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: h ttp: 11 www. ep.com.pl/?p df/ grudzien01.htm.
Do zmiany szybkości transmisji najlepiej użyć programowanego dzielnika typu 8253.
Sławomir Skrzyński, AVT
Dodatkowe informacje są dostępne w Internecie pod adresem: www.home.mck.pl/ ~r-mik, skąd można ściągnąć oprogramowanie dla C-64, między innymi symulator EP-ROM, programator EPROM itp.
88
Elektronika Praktyczna 12/2001
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
DzioS "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w tym dziale wynosi 250,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.
Układ prototypowy dla mikrokontrolerów z serii 8051, część 1
Przedstawiamy zestaw
uruchomieniowy z własnym
programem monitorującym,
którego autorem jest jeden
z naszych Czytelników.
Dzięki przemyślanej
konstrukcji, prezentowane
urządzenie może siać się
niezbędnym elementem
wyposażenia domowego lub
uczelnianego laboratorium
m ikro pro ce soro w eg o.
Projekt
094
Istnieje kilka sposobów uruchamiania programów pisanych dla mikrokontrolerów. Dobrym rozwiązaniem jest użycie tzw, emulatora in-cir-cuii, ale jest ono drogie i wiąże się z pewnymi komplikacjami. Można używać także emulatora pamięci EPROM, ale w tym przypadku nie mamy możliwości podglądu wewnętrznych i zewnętrznych zasobów mikro kontrolera, a uruchamiany program przejmuje całkowitą kontrolę nad mikrokontrolerem. Stosunkowo praktycznym sposobem jest wykorzystanie płytki prototypowej z wbudowanym programem monitora.
Opis układu
Układ prototypowy dla mikrokontrolerów serii MCS-51 zaprojektowano jako uniwersalny moduł umożliwiający przetestowanie przygotowywanych programów. Może on być takśe bardzo pomocny w nauce programowania mikrokontrolerów. Schemat układu przedstawiono na rys. 1. Jak łatwo zauważyć, jest to typowa konfiguracja mikro-kontrolera 8051 z zewnętrznymi pamięciami: danych i programu. Dla zapewnienia poprawnego działania modułu z zewnętrzną pamięcią konieczne jest stosowanie układu, który zapamiętuje mniej znaczący bajt adresu. Odbywa się to podczas opadające-
go zbocza sygnału ALE. Jako dekoder adresów zastosowano programowalny układ logiczny GALl6V8 fU5). Takie rozwiązanie znacznie upraszcza budowę układu i umożliwia zaprojektowanie stosunkowo małej, jednostronnej płytki drukowanej. Odpowiednia "logika" zbudowana z użyciem tradycyjnych układów TTL musiałaby prawdopodobnie zająć całą powierzchnię przedstawionej tu płytki, i byłaby dosyć droga. Zastosowanie układu programowalnego ma jeszcze tę zaletę, śe umożliwia zmianę funkcji logicznych realizowanych przez układ bez konieczności przeprojektowywania druku. Opis funkcji logicznych reali-
zowanych przez układ będzie zamieszczony w części opisującej oprogramowanie.
Ponieważ użycie zewnętrznych pamięci programu i danych wiąże się z rezygnacją z dwóch portów wejścia/ wyjścia mikrokontrolera, układ został uzupełniony
0 dwa układy scalone fU6
1 U8) umożliwiające dołączenie zewnętrznych układów rozszerzeń np. 82C55A, pamięci itp. Całość jest zasilana napięciem stabilizowanym + 5V. Można zrezygnować z montowania stabilizatora (U7), jeśli posiadamy zew-
Tryb PIN 1.5 PIN 1.4 Pamięć 0000-7FFF r ogra mu 8000-FFFF Pamie 0000-7FFF ć danych 8000-FFFF
3 (Start rnode) H H EPROM** EPROM l/O lub zewnętrzny RAM RAM*
C-J H L EPROM EPROM RAM l/O lub zewnętrzny RAM
1 L H RAM EPROM l/O lub zewnętrzny RAM RAM
0 L L RAM EPROM RAM l/O lub zewnętrzny RAM
* RAM umieszczony na płytce B/M51 "EPROM umieszczony na płytce B/M51
Elektronika Praktyczna 12/2001
93
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
S3 3! 2 3335 33353 ii
o r-_ n| n ^ u) u* i^; cą^ Ódoóoood j
ŁŁŁD.D.D.Ł0. 0.0.0.0.0.0.0.0.
nętrzny zasilacz dostarczający stabilizowanego napięcia +5V o wydajności ok. lOOmA.
Do praktycznego wykorzystania układu potrzebny jest kabel łączący płytkę z komputerem PC poprzez port szeregowy. Taki kabelek powinien być uzupełniony układem translatora poziomów z wykorzystaniem np. układu scalonego MAX2 32 (przykładowe rozwiązanie pokazano na rys. 2). Jego zastosowanie jest konieczne ze względu na inne poziomy napięć występujące na wyjściu portu szeregowego komputera i wyjściu układu szeregowej transmisji danych mikrokontrolera 89C51. Ponieważ układ scalony MAX232 do najtańszych nie należy, dlatego zazwyczaj używam jednego układu umieszczonego w obudowie gniazdka telefonicznego i łączę go z płytkami za pomocą kabelka zakończonego wtyczką telefoniczną z 4 przewodami (2 sygnałowe i 2 zasilania).
Mikrokontroler jest taktowany sygnałem zegarowym o częstotliwości 11,059 MHz (rezonator kwarcowy Ql), ale nic nie stoi na przeszkodzie aby zastosować dowolny inny rezonator o częstotliwości mieszczącej się w dopuszczalnych granicach dla układu 89C51. Trzeba jedynie pamiętać, że w oprogramowaniu standardowo wchodzącym w skład systemu Windows można wybierać jedynie standardowe szybkości transmisji, a zastosowanie kwarcu o innej częstotliwości może spowodować, że program monitora nie będzie w stanie usta-
Prezentowany w artykule układ prototypowy dla mikrokontrolerów serii MCS-51 umożliwia:
Rys. 1.
1. Przetestowanie niemal każdego programu bez konieczności posiadania programatora pamięci, programatora mikrokontrolerówitp.
2. Wykorzystanie 32kB pamięci RAM i 32kB pamięci EPROM przez programistę.
3. Bezpośrednie połączenie z komputerem przez port szeregowy.
4. Automatycznie ładuje, a potem uruchamia program. Proste, tanie i efektywne.
5. Programowanie szeregowych pamięci EEPROM z interfejsem I2C.
6. Wybórjednej z czterech, wybieranej programowo konfiguracji zewnętrznych pamięci i układów rozszerzeń.
94
Elektronika Praktyczna 12/2001
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Vcc
Rys. 2.
lić właściwej szybkości transmisji. Dysponuję programem, który jest w stanie wykorzystywać port szeregowy komputera PC na dowolnej, także niestandardowej szybkości transmisji. Jest to jednak program napisany pod system DOS, dlatego jego obsługa nie jest tak wygodna jak programów pod Windows.
Na schemacie elektrycznym umieszczono układ pamięci EPROM 27C256, ale jego stosowanie nie jest konieczne. Na płytce znajduje się podstawka pod ten układ. Można w to miejsce "podpiąć" emula-
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
Rl: 6,2kQ SMD R2: 3,3kQ Kondensatory
Cl: 10^F/6V C2, C3: 33pF SMD C4, C5: lOOnF Có: C7:
Półprzewodniki Ul: Atmel 89C51 z programem monitora U2: 74HC573 U3: 62256 U4*: 27C256
U5: GAL16V8 (zaprogramowany)
Uó: 74HC573 U8: 74HC245 U7*: LM7805 D2: LED czerwony Różne Jl: CON2 J2: CON3 J3: CON8 J4: CON3 J5: CON8 J6: CON8 J7: CON8 JP1: CON3 K4: CON3 Ql: ll,059MHz Sl: micro switch ' opcjonalnie, patrz tekst
tor pamięci EPROM lub włożyć układ scalony pamięci. W rozwiązaniu modelowym to miejsce nie jest wykorzystywane, a ca-TxD(12) te oprogramowanie monitora jest umieszczone w pamięci Flash mikrokontrolera 89C51. W takim przypadku wyprowadzenie /EA mikrokontrolera powinno być dołączone do plusa zasilania (zworka od spodu płytki drukowanej). Jeśli wykorzystywana ma być zewnętrzna pamięć programu lub zamierzamy pracować z emulatorem EPROM-ów i z jego pomocą uruchamiać programy i sterować układem mikrokontrolera, to wyprowadzenie /EA łączymy z masą. Można używać także programu monitora jako programu, z którego "startuje" układ, a uruchamiane programy umieszczać w pamięci emulatora epromów, ale jest to rozwiązanie skomplikowane i nie polecam jego stosowania. Do nauki programowania i prostych testów w zupełności wystarcza zamontowanie mikrokontrolera 89C51 i pamięci RAM 62256.
Więcej informacji o różnych możliwościach konfigu-racyjnych układu zawarto w tab. 1. Przedstawiono w niej 4 podstawowe tryby konfiguracji pamięci programu, danych i układów wejścia/wyjścia.
Należy zwrócić uwagę, że przestrzeń adresowa mikrokontrolera wynosi 64kB, natomiast wszystkie użyte zewnętrzne pamięci są o pojemności 32kB. Dlatego np. dla trybu 3 pamięć EPROM pod adresami 8000...FFFF jest kopią tej samej pamięci która znajduje się w przestrzeni adresowej 0000...7FFF. Podobnie dla trybu 0 pamięć RAM w przestrzeni adresowej pamięci danych jest kopią tej samej pamięci RAM umieszczonej w pamięci programu. Zapisanie (rozkazem movx) jakiejkolwiek informacji do pamięci danych w trybie 0 pod adresy 0000...7FFF spowoduje "zamazanie" pamięci programu pod tym samym adresem. Trzeba o tym pamiętać, gdyż w pewnych sytuacjach może to powodować "zawieszanie" się wykonywanego programu. Zrozumienie tego zjawiska jest bardzo ważne ze względu na wykorzystanie zerowego trybu pracy przy korzystaniu z monitora umiesz-
czonego w pamięci Flash mikrokontrolera. Dlatego postaram się wyjaśnić ten tryb trochę szerzej.
Mapę pamięci przedstawiono w tab. 1. Przy wykorzystaniu pierwszych 4kB pamięci mikrokontrolera można wykorzystać pierwsze 4kB pamięci RAM jako pamięć danych (zapis i odczyt rozkazami movx). Program monitora modyfikuje zawartość zewnętrznych pamięci zapisując do nich rozkazami movx, natomiast odczyt (z pewnymi wyjątkami) odbywa się rozkazami movc. Dlatego odczyt zewnętrznych pamięci powyżej 4kB (i mniejszych od 32kB) rozkazem movx i movc zwróci tę samą wartość. Natomiast ta sama operacja dla obszaru pamięci poniżej 4kB zwróci dwie różne wartości. Schematycznie wyjaśnia to rys. 3.
Kolejne 4kB pamięci o adresach 0FFF...1FFF, to pamięć przeznaczona dla dodatkowych komend, jakie można dodawać do programu moni-
PROGRAM
DANE
FFFF
7FFF
1FFF
OFFF
0000
EPROM l/O
RAM RAM
RAM
FLASH 89C51
MOVC
MOVX
Rys. 3.
tora we własnym zakresie. Więcej na ten temat w punkcie w którym opisano oprogramowanie. Właściwy program powinien się zaczynać od adresu 1FFF i może mieć maksymalny rozmiar 24kB. Jest to ilość w zupełności wy-
Ii Ś iiiif Ś
lllillliiiii
Rys. 4.
Elektronika Praktyczna 12/2001
95
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
starczająca do większości zastosowań. Wybranie trybu 0 powoduje utratę 2 linii portu Pl, co w niektórych przypadkach może być kłopotliwe. Dlatego jeśli te linie są z jakiegoś powodu potrzebne, to można piny Pl.5 i Pl.4 odłączyć od GAL-a, a odpowiednie nóżki GAL-a połączyć z masą. Można także zmienić równania układu GAL tak, aby niezależnie od stanu pinów
Pl.5 i Pl.4 wybrany był na stałe tryb 0. Tryb 0 jest wybierany w czasie inicjalizacji programu monitora.
Płytka została wykonana jako jednostronna, co spowodowało zmniejszenie kosztów, nie zwiększając nadmiernie liczby zwór. Schemat montażowy płytki znajduje się na rys. 4. Nic nie stoi jednak na przeszkodzie, aby wykonać płytkę jako dwustronną (taki
wzór zamieściliśmy na wkładce wewnątrz numeru).
Montaż jest bardzo prosty, a zacząć go trzeba od montażu zwór. Pod układy scalone wygodnie jest zamontować podstawki. Jest to wskazane zwłaszcza dla mikrokontrolera, GAL-a i pamięci EPROM. Wszystkie konektory to listwy pinów, jakie można dostać w większości sklepów z elementami elektronicznymi. Na-
leży z takiej listwy odłamać odpowiednią liczbę pinów i wlutować w odpowiednie miejsce. Na płytce jest dużo dodatkowych punktów lutowniczych wyprowadzających niektóre sygnały, napięcia zasilające, służących do konfiguracji pamięci. Ułatwiają one dołączanie innych układów i wykorzystuje się je w miarę potrzeb. Przemysław Dmochowski pdmochow@wp.pl
96
Elektronika Praktyczna 12/2001
en
Hoof
Luty Marzec
LJ
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
elektronika praktyczna 2001 2
elektronika praktyczna 2002
elektronika praktyczna 2000
elektronika praktyczna 1998
elektronika praktyczna 2002 2
elektronika praktyczna 2000 2
Elektronika Praktyczna W głośnikowym żywiole Cz 04
elektronika praktyczna 09 1997
elektronika praktyczna 08 1997
Elektronika Praktyczna 1997 02
elektronika praktyczna 1998 2
elektronika praktyczna 10 1997
więcej podobnych podstron