Elektronika Praktyczna 2001-06

w w w. e p . c o m . p l ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA •

(w tym 7% VAT)

15 zł 50 gr ●

czerwiec ● Miêdzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

6/2001

6/2001 • czerwiec

▲

Zegar DCF

Banalna konstrukcja i niebanalne oprogramowanie, dzięki któremu mikro− procesorowy zegar DCF wyposażyliśmy w szereg interesujących moż− liwości. Str. 31.

Projekty Czytelników ▲ Na str. 93 przedstawiamy opracowany przez naszego Czytelnika projekt, który ostrzeże nas przed upałami. Jedną z zalet termometru zaokiennego jest możliwość jego sterowania za pomocą dowolnego pilota.

▲

Lampa rowerowa Wykorzystanie mikrokontrolera w lampie rowerowej może się wydać nadużyciem. O tym, że tak nie jest przekonają się czytelnicy artykułu zamieszczonego na str. 25.

Prolink−1B − miernik poziomu na poziomie Na str. 60 przedstawiamy wrażenia z testów miernika poziomu sygnału radiowego i TV, którego parametry umożliwiają stosowanie w serwisie RTV, a także podczas instalowania i serwisowania kablowych sieci RTV.

▲

▲ MSP430 − energooszczędne mikrokontrolery ▲ Wysokosprawny wzmacniacz 2x250W Na str. 43 znajdziecie drugą część artykułu, w którym prezentujemy konstrukcję niezwykłego wzmacniacza audio pracującego w klasie T.

Rodzina energooszczędnych mikrokontrolerów MSP430 rozrosła się, znacznie większe są także ich możliwości. O szczegółach informujemy w artykule zaczynającym się na str. 70.

▲

Generator efektów świetlnych na EPROM−ie Na str. 39 przedstawiamy konstrukcję taniego w wykonaniu węża świetlnego.

▲ Tester rezonatorów kwarcowych Rezonatory kwarcowe są elementami niechętnie poddającymi się testowaniu. Większość typowych problemów z ich testowaniem rozwiązuje proste urządzenie, którego konstrukcję opisujemy w artykule na str. 21.

6

▲

Zestaw ewaluacyjny IR21571 Design Kit Na str. 64 przedstawiamy opis zestawu ewaluacyjnego opracowanego przez firmę International Rectifier z myślą o projektantach elektronicznych starterów do lamp fluorescencyjnych.

Elektronika Praktyczna 6/2001

Nr 6 (102) czerwiec 2001

Projekty Amplituner FM z RDS ................................................................ 14 Tester rezonatorów kwarcowych ........................................... 21 Lampa rowerowa ..................................................................... 25 Programowany zegar z DCF77, część 1 ............................... 31

Falownik wektorowy ▲ Sysdrive 3G3MV Nowoczesne sterowanie silnikami elektrycznymi jest sztuką. Fragment jej tajników zdradzamy w artykule na str. 135.

Generator efektów świetlnych na EPROM−ie ....................... 39 Wysokosprawny wzmacniacz audio 2x250W, część 2 ....... 43

Miniprojekty Pomocnicza lampa atelierowa ............................................. 79 Programatorek procesorów AVR ........................................... 80

Automatyka Falownik Sysdrive 3G3MV ...................................................... 135

Sprzęt Oscyloskop cyfrowy GDS−830 firmy Goodwill ....................... 47 FPSLIC Starter Kit − więcej niż FPGA, więcej niż AVR ............ 50 Emulator WICE−M1 − mały i praktyczny .................................. 56 Prolink−1B − miernik poziomu na poziomie ............................. 60 Zestaw ewaluacyjny IR21571 Design Kit ................................ 64

Oscyloskop cyfrowy ▲ GDS−830 firmy Goodwill Oscyloskop prezentowany na str. 47 nie należy do światowej czołówki, ale zastosowane w nim inteligentne rozwiązania powodują, że jest bardzo konkurencyjny wobec przyrządów w podobnej klasie dostępnych w naszym kraju.

Programy LabVIEW 6i ............................................................................... 140

Podzespoły MSP430 − energooszczędne mikrokontrolery ........................ 70 Nowe Podzespoły ..................................................................... 89

Kurs ST6−Realizer − narysuj swój program! ...................................... 91

Projekty Czytelników Zaokienny termometr MIN/MAX ............................................. 93

Info Świat ......................................................................... 97 Info Kraj ............................................................................ 99 Kramik+Rynek .............................................................. 109

▲ FPSLIC Starter Kit Oferowane przez Atmela układy FPSLIC należą do awangardy współczesnej elektroniki. Na str. 50 przedstawiamy ich opis oraz wrażenia z testów zestawu ewaluacyjnego.

Elektronika Praktyczna 6/2001

Listy ................................................................................. 119 Ekspresowy Informator Elektroniczny ..................... 123 Wykaz reklamodawców ............................................ 134

7

Amplituner P R O J FM E K z RDS T Y

Amplituner FM z RDS AVT−5016

Ogromne zainteresowanie, jakim cieszy siÍ wúrÛd CzytelnikÛw EP tuner FM AVT-900, zachÍci³o nas do opracowania jego nowszej, znacznie udoskonalonej wersji. Jest to kompletny amplituner FM wyposaøony w†dekoder RDS, sterowany za pomoc¹ magistrali IIC (I2C). Amplituner ma niebanaln¹ i†bardzo nowoczesn¹ konstrukcjÍ, dziÍki ktÛrej dorÛwnuje parametrami wielokrotnie droøszym amplitunerom z firm znanych na rynku sprzÍtu audio.

14

Pomys³ skonstruowania amplitunera FM narodzi³ siÍ podczas prac nad dekoderem RDS. Øeby wykorzystaÊ informacje przesy³ane przez RDS i†steruj¹ce prac¹ tunera np. AF (ang. alternative frequency), TP (ang. traffic program) itp., potrzebny jest sterownik, ktÛry spe³nia funkcjÍ dekodera RDS i†sterownika tunera FM. W uniwersalnym dekoderze informacje te moøna najwyøej wyúwietlaÊ. Ostatecznie moøna sygnalizowaÊ pojawianie siÍ informacji typu TP lub news za pomoc¹ odpowiedniego stanu linii portu. Po zakoÒczeniu prac nad dekoderem rozpoczͳy siÍ poszukiwania g³owicy FM z†syntez¹ czÍstotliwoúci, ktÛr¹ moøna by by³o wykorzystaÊ w†planowanym amplitunerze. Okaza³o siÍ to trudniejsze

niø oczekiwa³em. Znalezione g³owice nie pasowa³y do mojej koncepcji i†wydawa³o siÍ, øe pomys³ stopniowo popadnie w†zapomnienie. Jednak w†pewnym momencie pojawi³a siÍ realna szansa zdobycia modu³u OM5610 firmy PHILIPS, ktÛry idealnie spe³nia³ przyjÍte za³oøenia i†rozpoczͳy siÍ prace nad tunerem FM. Jak to czÍsto bywa, apetyt roúnie. Skoro jest juø sterownik obs³uguj¹cy modu³ OM5610 i†preprocesor RDS SAA 6588, to dlaczego nie dorobiÊ jakiegoú sterowania torem audio? Tak powsta³ pomys³ skonstruowania amplitunera z†RDS-em i†cyfrowo sterowanym torem audio. By³ juø kompletny cyfrowo sterowany modu³ FM z†dekoderem stereo, modu³ preprocesora RDS, pozosta³ do rozwi¹zania problem toru m.cz. WybÛr pad³ na uk³ad procesora audio LM4832 firmy National Semiconductor. Kiedy by³a gotowa koncepcja uk³adowa, pozosta³o okreúliÊ przynajmniej w†zarysie za³oøenia funkcjonalne amplitunera. Musi on mieÊ moøliwoúÊ programowania i†zapamiÍtywania czÍstotliwoúci stacji radiowych, wyúwietlania czÍstotliwoúci odbieranych stacji. Dekoder RDS powinien umoøliwiaÊ wyúwietlanie PSname lub radiotekstu i†za pomoc¹ listy AF realizowaÊ automatycz-

Elektronika Praktyczna 6/2001

Amplituner FM z RDS

Rys. 1. Schemat elektryczny sterownika tunera.

ne szukanie alternatywnych czÍstotliwoúci odbieranej stacji. Tor audio to oczywiúcie regulacja si³y g³osu, barwy tonu i†balansu.

Opis uk³adu Takie by³y za³oøenia, a popatrzmy teraz, jak wygl¹da realizacja projektu. Na rys. 1 pokazano schemat sterownika amplitunera. Ca³oúÊ zasilana moøe byÊ napiÍciem przemiennym o†wartoúci ok. 15V lub napiÍciem sta³ym o†podobnej wartoúci. NapiÍcie to podawane jest na TR1 i†TR2. Stabilizator U6 dostarcza napiÍcia +5V do zasilania uk³adÛw cyfrowych, modu³u OM5610 i†procesora audio LM4832. Uk³ad U5 naleøy wyposaøyÊ w†radiator w†przy-

Elektronika Praktyczna 6/2001

padku, gdy do wyjúÊ LM4832 bÍdzie do³¹czane obci¹øenie o†niewielkiej impedancji. NapiÍcia +12V i†+5V s¹ blokowane za pomoc¹ kondensatorÛw 100nF i†tantalowych 1µF/35V. SzczegÛlnie waøne dla poprawnej pracy sterownika jest odpowiednie zablokowanie napiÍcia +5V zasilaj¹cego mikrokontroler AT89C52. Mikrokontroler U1 pracuje z†rezonatorem kwarcowym o†czÍstotliwoúci 12MHz. Odpowiednie zerowanie U1 po w³¹czeniu zasilania zapewnia kondensator C3. Rezystor R1 wymusza wysoki poziom napiÍcia na wejúciu !EA/VP. Mikrokontroler korzysta wtedy z†wewnÍtrznej pamiÍci programu o†maksymalnej pojemnoúci 8kB.

Do linii portu P1 pod³¹czone s¹ wiersze matrycowej klawiatury o†16 klawiszach. Kolumny tej klawiatury s¹ do³¹czone do linii P3.0 i†P3.1 portu P3. Linia P3.6 jest lini¹ danych SDA, a†linia P3.7 lini¹ sygna³u taktuj¹cego SCL magistrali IIC obs³uguj¹cej preprocesor SAA6588. Rezystory R11 i†R12 zapewniaj¹ odpowiednie podci¹ganie tych linii do plusa zasilania. Do linii INT0 pod³¹czony jest sygna³ DAVN preprocesora U2. Linia P3.4 to linia sygna³u SDA, a†linia P3.5 sygna³u SCL magistrali IIC obs³uguj¹cej pamiÍÊ EEPROM oraz procesor audio LM4832. Rezystory R12 i†R13 zapewniaj¹ odpowiednie podci¹ganie tych linii do +5V.

15

Amplituner FM z RDS

Rys. 2. Schemat elektryczny przedwzmacniacza audio.

Dlaczego zastosowano dwie odrÍbne magistrale IIC? Przecieø z†za³oøenia do jednej magistrali moøna do³¹czyÊ wiele uk³adÛw o†rÛønych adresach, a†tak tu w³aúnie jest. Wynika to z†tego, øe sygna³ DAVN moøe w†dowolnym momencie wyzwoliÊ przerwanie. Procedura przerwania przejmuje kontrolÍ nad magistral¹ IIC. Moøe siÍ zdarzyÊ, øe w†tym momencie inne urz¹dzenie korzysta z†magistrali i†wymiana informacji z†tym urz¹dzeniem moøe zostaÊ przerwana w†trudnym do przewidzenia momencie. Oczywiúcie moøna prÛbowaÊ metodami programowymi nie dopuúciÊ do takiej sytuacji. Rozdzielenie magistral jest jednak rozwi¹zaniem prostszym i†pewniejszym, a nie brakuje linii portÛw. Sterowanie modu³em OM5610 realizowane jest za pomoc¹ linii portu P0. Rezystory R3..R6 wymuszaj¹ wysoki poziom napiÍcia na liniach P0 w†momencie, kiedy do rejestru P0 wpisana jest jedynka i†port pracuje jako bezpoúrednie wejúcie/wyjúcie (a nie magistrala AD0..7). Wyúwietlacz LCD 2x20 znakÛw sterowany jest liniami portu P2. Uk³ad preprocesora RDS jest praktycznie taki sam jak w†opisywanym juø uniwersalnym dekoderze. Sygna³ MPX z†nÛøki 12 modu³u OM5610 podawany jest przez kondensator C9 na nÛøkÍ 16 uk³adu U2 (wejúcie MPX). Elementy R9, C8 oraz R8, C6 odpowiednio filtruj¹

16

napiÍcie zasilaj¹ce czÍúÊ analogow¹ i†cyfrow¹ preprocesora, tak aby eliminowaÊ zak³Ûcenia przenoszone poprzez zasilanie. Rezonator pracuje z†czÍstotliwoúci¹ 8,664MHz. Uk³ad U3 to, znana Czytelnikom EP, pamiÍÊ EEPROM PCF8582 zapisywana i†odczytywana poprzez magistralÍ IIC. W†pamiÍci tej zapisane s¹ zaprogramowane wartoúci czÍstotliwoúci oraz wszystkie bieø¹ce ustawienia amplitunera. Istotne jest, aby po wy³¹czeniu i†ponownym w³¹czeniu urz¹dzenia ustawiony by³ ten sam program, ten sam poziom g³oúnoúci, barwy tonu, balansu oraz ustawienia dotycz¹ce RDS-u. Dlatego wszystkie te ustawienia s¹ zapisywane do pamiÍci EEPROM i†po w³¹czeniu zasilania zostan¹ odtworzone. Sygna³y audio kana³u lewego i†prawego s¹ wyprowadzone na gniazda typu cinch wlutowane w†p³ytkÍ. Do punktÛw lutowniczych K1, K2, W1..W8 pod³¹cza siÍ p³ytkÍ klawiatury. Punkty opisane jako WYS LCD s³uø¹ do pod³¹czenia wyúwietlacza LCD. Sygna³y magistrali IIC potrzebne do sterowania torem audio do³¹czane s¹ do punktÛw SDA i†SCL. Na p³ytce przewidziane jest miejsce dla uk³adu zegara czasu rzeczywistego PCF8583. W†opisywanym uk³adzie sterownika nie jest on wykorzystywany, a†przeznaczony jest dla przysz³ych zastosowaÒ.

Na rys. 2 pokazano schemat toru m.cz. Jest to typowa aplikacja uk³adu LM4832. Kondensatory C11, C12 i†C13 blokuj¹ napiÍcie zasilaj¹ce +5V. Poniewaø jest to napiÍcie, ktÛre zasila teø czÍúÊ cyfrow¹, to konieczne jest odfiltrowanie zak³ÛceÒ o†charakterze impulsowym. RÛwnolegle po³¹czone kondensatory C1, C1' oraz C2, C2' oddzielaj¹ sk³adow¹ sta³¹ sygna³u wejúciowego dla kana³u lewego i†prawego. Kondensatory C6 i†C5 s¹ w³¹czone w†obwÛd regulacji tonÛw niskich dla kana³u prawego, a†kondensatory C4 i†C3 dla kana³u lewego. Kondensatory C10 i†C9 oddzielaj¹ sk³adow¹ sta³¹ sygna³u wyjúciowego. Kondensator C7 oraz rezystory R1 i†R2 to zewnÍtrzne elementy uk³adu poszerzania bazy sygna³u stereofonicznego (3D). Uk³ad jest Tab. 1. Funkcje bitów rejestru sterującego w OM5610. S.24 (MSB) Start/stop szukania D.23 Kierunek szukania 1− góra, 0− dół M.22 Tryb mono/stereo 1−wymuszony tryb mono 0 −tryb stereo B.21 Wybór zakresu B.20 P0.19 P1.18 S0.17 S1.16 15 F.14−F.0 (LSB)

Local/dx Nie używane (0) Poziom czułości wyszukiwania stacji (0) Częstotliwość

Elektronika Praktyczna 6/2001

Amplituner FM z RDS sterowany poprzez magistralÍ IIC. Sygna³ SDA podawany jest na jego nÛøkÍ 18, a†sygna³ SCL na nÛøkÍ 17. Stan wejúÊ ADD1 i†ADD2 okreúla adres interfejsu LM4832 w†magistrali IIC. W†naszym rozwi¹zaniu na obu tych wejúciach jest poziom wysoki. Mikrokontroler za pomoc¹ magistrali moøe programowaÊ osiem rejestrÛw steruj¹cych prac¹ uk³adu. Pierwszy z†nich to Input Volume Control. WartoúÊ wpisana do tego rejestru okreúla t³umienie wzmacniaczy wstÍpnych, w†zakresie od 0dB do -14dB z†krokiem 2dB, jednoczeúnie dla obu kana³Ûw. Moøna wiÍc dobraÊ czu³oúÊ wejúciow¹ uk³adu w†doúÊ szerokich granicach. NastÍpne dwa rejestry zawieraj¹ wartoúci reguluj¹ce tony niskie i†tony wysokie. Za pomoc¹ rejestrÛw Right Output Volume i†Left Output Volume jest regulowana si³a g³osu, w†kaødym kanale oddzielnie. Dwa nastÍpne: Mic Input and Gain oraz Microphone Volume s¹ przeznaczone do regulacji toru mikrofonu. Ta czÍúÊ LM4832 nie jest wykorzystywana w†uk³adzie, wiÍc nie bÍdziemy siÍ ni¹ zajmowaÊ. Ostatni rejestr General Control steruje pozosta³ymi istotnymi parametrami uk³adu. Moøna za jego pomoc¹ wprowadziÊ LM4832 w†stan czuwania z†bardzo ograniczonym poborem mocy, sterowaÊ stanem dodatkowego wyjúcia GPO, w³¹czaÊ i†wy³¹czaÊ efekt poszerzania bazy stereo (3D), wymuszaÊ pracÍ monofoniczn¹ lub udostÍpniaÊ zewnÍtrzne do³¹czanie regulatorÛw (korektorÛw) barwy tonÛw. WewnÍtrzna regulacja barwy wtedy nie dzia³a. Procesor LM4832 ma wbudowany wewnÍtrzny uk³ad zerowania po w³¹czeniu zasilania, moøna go teø zerowaÊ za pomoc¹ wejúcia reset. Po wyzerowaniu wszystkie rejestry przyjmuj¹ wartoúci domyúlne. Program steruj¹cy musi w†procesie inicjalizacji odpowiednio do potrzeb zaprogramowaÊ uk³ad. Dok³adny opis wszystkich rejestrÛw i†sposobu ich programowania moøna znaleüÊ w†materia³ach firmowych National Semiconductor (zamieszczone takøe na CD-EP6/2001B). Wejúciowe sygna³y m.cz. s¹ wyprowadzone poprzez gniazda typu cinch wlutowane bezpoúrednio w†p³ytkÍ, natomiast sygna³y

Elektronika Praktyczna 6/2001

wyjúciowe pod³¹czone s¹ do z³¹cz úrubowych rÛwnieø wlutowanych w†p³ytkÍ. Do omÛwienia pozosta³ jeszcze blok klawiatury, ktÛrego schemat elektryczny pokazano na rys. 3. Klawiatura ma 16 klawiszy zorganizowanych w†dwie kolumny po 8 klawiszy. Dwanaúcie klawiszy przeznaczonych jest do wyboru zaprogramowanych stacji, a†pozosta³e cztery s¹ klawiszami funkcyjnymi. Po w³¹czeniu zasilania pierwsz¹ czynnoúci¹, jak¹ wykonuje mikrokontroler, jest inicjalizacja licznika T1 oraz wyúwietlacza LCD. NastÍpnie wykonywana jest procedura odczytywania z†pamiÍci EEPROM ostatnich ustawieÒ: numeru ostatnio odbieranego programu, numeru ostatnio wywo³ywanej funkcji, poziomu g³oúnoúci kana³u lewego i†prawego, ustawieÒ tonÛw niskich i†wysokich. Odczytywane s¹ teø parametry pracy dekodera RDS (aktywacja RDS i†rodzaj wyúwietlanej informacji). Procedura ta ma wbudowany mechanizm sprawdzania, czy w†pamiÍci EEPROM by³y juø zapisane jakieú wartoúci, czy teø pamiÍÊ ta nie by³a zapisywana przez program. Ten ostatni przypadek wystÍpuje przy pierwszym uruchomieniu urz¹dzenia lub po wymianie pamiÍci EEPROM. Jeøeli tak jest, to do pamiÍci EEPROM zostan¹ wpisane wartoúci domyúlne: wszystkie programy zostan¹ zaprogramowane na czÍstotliwoúÊ 98MHz (úrodek pasma FM), ostatnio odbierany program o†numerze 1, ostatnio wywo³ywana funkcja o†numerze 1, poziom g³oúnoúci w†obu kana³ach -10dB oraz p³aska charakterystyka przenoszonych czÍstotliwoúci. DziÍki temu mog¹ byÊ uproszczone procedury usta-

Tab. 2. Sygnalizacja stanów tunera OM5610 za pomocą wyjścia STEREO. CLCK STEREO 0 0 Dekoder odbiera program stereo 0 1 Dekoder odbiera program mono 1 0 Tuner dostrojony 1 1 Tuner nie dostrojony

wiania tych parametrÛw, poniewaø nie musz¹ sprawdzaÊ i†korygowaÊ niedozwolonych ustawieÒ. Proces inicjalizacji koÒczy zaprogramowanie preprocesora RDS i†program przechodzi do pÍtli g³Ûwnej. Z†pamiÍci EEPROM jest odczytywany i†wyúwietlany w†gÛrnym wierszu numer ostatnio odbieranego programu oraz odpowiadaj¹ca mu czÍstotliwoúÊ. Poza tym odczytywana jest informacja o†trybie mono/stereo i†local/dx. Te dwie ostatnie informacje oraz czÍstotliwoúÊ pozwalaj¹ na skompletowanie s³owa o†d³ugoúci 25 bitÛw. NastÍpnie to s³owo jest przesy³ane za pomoc¹ trÛjprzewodowego interfejsu do modu³u OM5610. Modu³ OM5610 by³ juø dok³adnie opisywany przy prezentacji tunera AVT-900, dlatego przypomnÍ tutaj tylko najistotniejsze informacje. Zapisywanie do modu³u jest moøliwe przy wysokim poziomie sygna³u WREN. Aby zapisaÊ ca³y rejestr, potrzebnych jest 25 impulsÛw zegarowych, przy czym pierwszy wpisywany jest bit najbardziej znacz¹cy. Wpisywanie bitu do rejestru nastÍpuje przy narastaj¹cym zboczu sygna³u CLCK. Poziom niski na WREN umoøliwia odczytywanie rejestru. Do odczytania ca³ego rejestru potrzebnych jest 24 impulsÛw zegarowych, poniewaø najbardziej zna-

Rys. 3. Schemat elektryczny bloku klawiatury.

17

Amplituner FM z RDS cz¹cy bit jest wystawiany na liniÍ DATA po zmianie poziomu WREN na niski (nie potrzeba impulsu zegarowego, aby pojawi³ siÍ na linii DATA). Przebiegi cyklu zapisu i†odczytu moøna znaleüÊ w†materia³ach firmy Philips lub w†opisie AVT-900 (EP8/2000). W†tab. 1 zestawiono funkcje poszczegÛlnych bitÛw w†rejestrze steruj¹cym modu³u OM5610. Mikrokontroler steruj¹cy modu³em musi zapewniaÊ dwa tryby ustawiania czÍstotliwoúci. Tryb pierwszy (preset) to dostrojenie modu³u do wartoúci czÍstotliwoúci wpisanej na pozycjach F.14..F.0. W†tym trybie, oprÛcz czÍstotliwoúci, trzeba jeszcze odpowiednio ustawiÊ bity M.22 oraz wybraÊ tryb local/dx. Na bitach B21, B20 musz¹ byÊ obowi¹zkowo zera (zakres FM). Pozostaje jeszcze bit S.24 -†dla trybu preset musi on byÊ wyzerowany. Drugi tryb strojenia (search) uøywany jest do automatycznego wyszukiwania stacji. Bit S.24 musi byÊ ustawiony na 1. OprÛcz tego bit D.23 okreúla kierunek szukania stacji -†w†gÛrÍ lub w†dÛ³ od wartoúci czÍstotliwoúci okreúlonej na bitach F.14..F.0. Oczywiúcie bity pasma musz¹ byÊ wyzerowane, musz¹ byÊ takøe odpowiednio ustawione bity S0.17 i†S1.16. Okreúlaj¹ one poziom sygna³u, przy ktÛrym uk³ad identyfikuje odebrany sygna³ jako sygna³ znalezionej stacji. Po znalezieniu stacji bit S.24 jest zerowany i†jest to sygna³ dla mikrokontrolera, øe moøna odczytaÊ wartoúÊ znalezionej czÍstotliwoúci. W†opisywanym amplitunerze s¹ wykorzystywane obydwa tryby i†bÍdzie jeszcze okazja, aby o†tym wspomnieÊ przy omawianiu poszczegÛlnych funkcji strojenia. Interfejs modu³u ma, oprÛcz trzech sygna³Ûw WREN, CLCK i†DATA, jeszcze czwarty sygna³ STEREO. Wykorzystywany jest on do sygnalizacji dostrojenia tunera do stacji oraz trybu pracy dekodera stereo. Znaczenie stanÛw logicznych na tym wyjúciu podano w†tab. 2. Sygnalizacja stanu tunera OM5610 za pomoc¹ stanÛw logicznych na wyjúciu STEREO jest wykorzystywana w†amplitunerze. Po odczytaniu danych z†pamiÍci EEPROM, skompletowaniu rejest-

18

WYKAZ ELEMENTÓW Płytka sterownika Rezystory R1, R2, R7: 1kΩ R3, R5, R6, R10..R13: 10kΩ R4: 22kΩ R8, R9: 10Ω Po: potencjometr 4,7kΩ Kondensatory C1, C2: 33pF C3, C10: 2,2µF/16V C4: 47pF C5: 82pF C6, C8, C15..C18: 100nF C7: 560pF C9: 330pF C12: 2200µF/25V C13: 10µF/16V C14: 1µF/35V Półprzewodniki U1: AT89C52 U2: SAA6588 U3: PCF8582 U5: 7812 U6: 7805 Wyświetlacz LCD 2x20 znaków Różne X1: rezonator kwarcowy 12MHz X2: rezonator kwarcowy 8,664MHz Moduł FM OM5610 Płytka drukowana Podstawki 20 nóżek i 40 nóżek Podstawka do OM5610 Złącza gniazda pojedyncze do druku typu cinch 2 szt. Płytka audio Rezystory R1: 680kΩ R2: 20kΩ Kondensatory C1, C1', C2, C2': 470nF C3..C6: 8,2nF

ru i†wpisaniu go do modu³u, program w†pÍtli g³Ûwnej czeka na przyciúniÍcie jakiegoú klawisza i†jednoczeúnie wywo³ywana jest cyklicznie procedura testowania sygna³u STEREO przy CLCK rÛwnym 0†oraz 1. Jeøeli tuner jest dostrojony do stacji, to przy numerze stacji pojawiaj¹ siÍ symbole np. ->03<- (dla programu o†numerze 3), jeøeli nie jest dostrojony to <-03->. Jeøeli dekoder stereo prawid³owo zidentyfikuje sygna³ pilota stereo, to na wyúwietlaczu w†gÛrnej linijce pojawi siÍ napis Stereo, w†przeciwnym przypadku bÍdzie to napis Mono.

C7, C8, C13: 100nF C9, C10: 470µF/16V C11: 47µF/16V C12: 1µF/35V Półprzewodniki U1: LM4832 Różne Płytka drukowana Podstawka 28 nóżek Złącza gniazda pojedyncze do druku typu cinch 2 szt. Złącza śrubowe ARK2 2 szt. Płytka klawiatury Przyciski µswitch 16szt. Płytka drukowana Płytka wzmacniacza mocy Rezystory R1, R3, R7, R9: 1kΩ R2, R8: 47kΩ R4, R12: 20kΩ R5, R11: 10Ω/0,5W R6, R13: 4,7Ω Kondensatory C1, C1', C7, C7': 470nF C2..C5, C8, C10, C11, C17, C18: 100nF/100V C3, C6, C9, C12: 100µF/63V C13, C14: 10µF/63V (nie elektolityczne) C15, C16: 6800µF/50V Półprzewodniki U1: LM1876 Mostek prostowniczy 4A/100V Różne Płytka drukowana Złącza gniazda pojedyncze do druku typu cinch 2 szt. Złącza śrubowe podwójne 4 szt. Radiator

Po wpisaniu informacji do OM5610 program czeka na przyciúniÍcie jakiegoú klawisza. Jeøeli dla odbieranego programu ustawiona jest aktywacja RDS, to w†dolnej linijce wyúwietlacza pojawi siÍ informacja RDS (Psname lub radiotext zaleønie od zaprogramowania). Tomasz Jab³oñski, AVT [email protected] Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/czerwiec01.htm oraz na p³ycie CD-EP06/2001B w katalogu PCB.

Elektronika Praktyczna 6/2001

Tester rezonatorów P R O Jkwarcowych E K T Y

Tester rezonatorów kwarcowych AVT−5020

Rezonatory kwarcowe s¹ elementami, ktÛrych popularnoúÊ dorÛwnuje innym elementom biernym. Stosowane s¹ zarÛwno w technice analogowej, jak i†cyfrowej. Ze wzglÍdu na specyficzn¹ budowÍ mechaniczn¹ sprawdzenie poprawnoúci ich dzia³ania przed zamontowaniem w†uk³adzie jest doúÊ trudne. WiÍkszoúÊ problemÛw z tym zwi¹zanych rozwi¹øe prosty tester opisany w†artykule.

Elektronika Praktyczna 6/2001

Rezonatory kwarcowe uøywane s¹ powszechnie do budowy dok³adnych i†stabilnych generatorÛw. Rezonatory, popularnie zwane kwarcami, moøna spotkaÊ zarÛwno w†uk³adach analogowych (takøe jako filtry czÍstotliwoúci), jak i cyfrowych jako elementy generatorÛw taktuj¹cych. NajczÍúciej p³ytka kwarcowa jest zamkniÍta w†niewielkiej metalowej obudowie z†dwoma wyprowadzeniami. Kwarc jako element stabilizuj¹cy czÍstotliwoúÊ wspÛ³pracuje z†uk³adem generuj¹cym, np. wzmacniaczem tranzystorowym lub specjalnym uk³adem scalonym. Droøszym, ale wygodniejszym rozwi¹zaniem jest stosowanie scalonych generatorÛw sygna³u, w†ktÛrych obudowie jest zamkniÍty zarÛwno rezonator, jak i†ca³y uk³ad generuj¹cy impulsy prostok¹tne o†amplitudzie i†kszta³cie zgodnym z†zaleceniami standardu TTL. Do testowania wspomnianych elementÛw moøe okazaÊ siÍ przydatny prosty tester. Uk³ad pozwala stwierdziÊ, czy element jest sprawny, a†takøe zmierzyÊ za pomoc¹ oscyloskopu lub czÍstoúciomierza czÍstotliwoúÊ rezonansow¹ badanego egzemplarza.

Opis uk³adu Schemat testera pokazano na rys. 1. W†istocie s¹ to trzy uk³ady generatorÛw, do ktÛrych s¹ do³¹czane badane kwarce. Gdy wszystko jest w†porz¹dku, generator wzbudza siÍ, a†na jego wyjúciu pojawia siÍ przebieg prostok¹tny o†czÍstotliwoúci rÛwnej czÍstotliwoúci rezonansowej badanego kwarcu. Sygna³y z†wszystkich generatorÛw doprowadzone s¹ do gniazda JP5, na ktÛrym moøna zmierzyÊ ich parametry do³¹czonym z†zewn¹trz przyrz¹dem pomiarowym. OprÛcz tego do wyjúcia JP5-1 doprowadzony jest sygna³ z†podstawki, do ktÛrej moøna w³oøyÊ scalony generator (uk³ady te maj¹ najczÍúciej wymiary zbliøone do typowego 14-nÛøkowego uk³adu scalonego) i†dziÍki temu zmierzyÊ jego czÍstotliwoúÊ. W†sk³ad testera wchodzi takøe prosty detektor, ktÛry pozwala szybko sprawdziÊ, czy do³¹czony kwarc pobudzi³ uk³ad do generacji sygna³u. FunkcjÍ detektora pe³ni uk³ad U4. Jest to CMOSowy generator impulsÛw, ktÛrych czas trwania zaleøy od sta³ej czasowej okreúlonej wartoúciami rezystancji opornika i†pojemnoúci

21

Tester rezonatorów kwarcowych

Rys. 1. Schemat elektryczny testera.

kondensatora oznaczonych na schemacie symbolami R5 i†C10. Uk³ad ten ma zdolnoúÊ do wyd³uøania czasu trwania impulsu. Jeøeli uk³ad zostanie wyzwolony sygna³em podanym na wejúcie +T lub -T i†w†czasie generacji impulsu na ktÛrymú z†tych wejúÊ ponownie pojawi siÍ sygna³ wyzwalaj¹cy, to d³ugoúÊ impulsu wyjúciowego zostanie wyd³uøona o†czas wynikaj¹cy z†wartoúci pojemnoúci i†opornoúci elementÛw R5, C10. Sygna³ wyzwalaj¹cy jest w†tym przypadku fal¹ prostok¹tn¹ podawan¹ z†jednego z†generatorÛw, w†ktÛrych testowany jest kwarc. Przy sprawnym kwarcu generator wytwarza falÍ, ktÛrej kolejne ujemne zbocza przed³uøaj¹ czas trwania impulsu na wyjúciu Q uk³adu U4. W†ten sposÛb, dopÛki generator generuje falÍ, dioda DL1 siÍ úwieci. Prze³¹cznikiem typu DIP-SWITCH wybiera

22

siÍ generator, w†ktÛrym testowany jest kwarc. Zaleønie od czÍstotliwoúci znamionowej rezonatora, a†takøe sposobu jego wykonania, uk³ad generatora bÍdzie trochÍ inny. Z†tego powodu tester sk³ada siÍ z†trzech rÛønych generatorÛw. Pierwszy z†nich zbudowany ze zlinearyzowanych inwerterÛw U1A i†U1B najlepiej nadaje siÍ do testowania kwarcÛw o†niskiej czÍstotliwoúci w³asnej (do 1MHz). W†uk³adzie moøna sprawdzaÊ kwarce zegarkowe o†czÍstotliwoúci 32,768kHz, a†takøe rezonatory ceramiczne o†podobnych czÍstotliwoúciach. W†generatorze z†bramkami U1E i†U1D moøna testowaÊ kwarce o†czÍstotliwoúciach od 1MHz do 10MHz. Do budowy takøe tego generatora uøyto inwerterÛw, ktÛre s¹ linearyzowane opornikami R2 i†R3. Na marginesie trzeba dodaÊ, øe taki typ generatorÛw

taktuj¹cych jest ze wzglÍdu na prostotÍ budowy popularny i†spotykany w†wielu urz¹dzeniach cyfrowych. Trzeci generator s³uøy do testowania kwarcÛw o†czÍstotliwoúciach rezonansowych powyøej 10MHz. Z†tego powodu zarÛwno oporniki linearyzuj¹ce R6 i†R7, jak i†pojemnoúÊ sprzÍgaj¹ca C7 maj¹ mniejsz¹ wartoúÊ. Dodatkowo naleøy zastosowaÊ szybsze inwertery, najlepiej z†serii 74S lub 74F. W†przeciwnym przypadku, nawet przy sprawnym kwarcu, uk³ad siÍ nie wzbudzi. Rezonatory pracuj¹ce z†czÍstotliwoúciami 20MHz i†wiÍkszymi czÍsto wykonywane s¹ jako kwarce ìovertonoweî. Oznacza to, øe element nie pracuje na swojej czÍstotliwoúci podstawowej, ale na ktÛrejú z†nieparzystych harmonicznych. Przyk³adowo, dla kwarcu przeznaczonego do pracy

Elektronika Praktyczna 6/2001

Tester rezonatorów kwarcowych w†przypadku gdy generator pracuje, dioda sygnalizacyjna DL1 siÍ nie zaúwieci.

Montaø i†uruchomienie

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej testera.

z†czÍstotliwoúci¹ 27MHz czÍstotliwoúÊ podstawowa bÍdzie wynosiÊ 9MHz. Tego typu elementy wymagaj¹ dok³adniej dobranych i†dostrojonych generatorÛw. W†czasie prÛb z†uk³adem niektÛre z†nich generowa³y sygna³ o oczekiwanej czÍstotliwoúci, a†inne o trzykrotnie mniejszej, co oczywiúcie nie oznacza³o, øe s¹ uszkodzone. CzÍstotliwoúÊ 20MHz jest takøe czÍstotliwoúci¹ graniczn¹ uk³adu detektora. Impulsy fali o†wyøszych czÍstotliwoúciach s¹ juø zbyt krÛtkie (øeby go wyzwoliÊ) i†nawet

Elektronika Praktyczna 6/2001

Uk³ad testera zmontowany zosta³ na jednostronnej p³ytce drukowanej, ktÛrej schemat montaøowy pokazano na rys. 2. Widok mozaiki úcieøek przedstawiono na wk³adce wewn¹trz numeru. Na p³ytce znalaz³y siÍ uk³ady generatorÛw, detektor z†diod¹ sygnalizacyjn¹ oraz stabilizator U5 dostarczaj¹cy napiÍcie stabilizowane +5V. Dioda D2 zabezpiecza uk³ad przed omy³kow¹ zmian¹ polaryzacji napiÍcia zasilania, do³¹czanego do gniazda JP1. NapiÍcie to powinno byÊ wyøsze od 8V, a†stabilizator zaleønie od zastosowanego uk³adu scalonego powinien dostarczyÊ pr¹d o†wartoúci wiÍkszej od 100mA. Jako podstawki pod testowane kwarce najwygodniej uøyÊ stykÛw ìprecyzyjnychî lub fragmentÛw podstawek pod uk³ady scalone. Potrzebne s¹ trzy styki z†usuniÍtym úrodkowym. Podstawka precyzyjna DIP14 moøe s³uøyÊ jako z³¹cze testowe JP3 pod scalony generator. Ryszard Szymaniak, AVT [email protected]

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R9: 3,9kΩ R2..R5, R8: 1kΩ R6, R7: 330Ω Kondensatory C1, C11..C15: 100nF C2: 2,7nF C4: 10nF C7: 330pF C10: 220nF CE1: 470µF/25V CS1,CS2: trymer 6/30pF Półprzewodniki DL1: LED D2: dioda 1N4004 T2: BC547 U1: 74LS04 U3: 74S04 U4: 4528 U5: 7805 Różne JP1: gniazdo np. ARK2 JP3: podstawka precyzyjna DIP14 JP4, JP5: goldpiny S1: SW DIP−4 X1: złącze precyzyjne X2: złącze precyzyjne X3: złącze precyzyjne

Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/czerwiec01.htm oraz na p³ycie CD-EP06/2001B w katalogu PCB.

23

P

R Lampa O J Erowerowa K T Y

Lampa rowerowa AVT−5021

Liczba sprzedawanych rowerÛw stale wzrasta i†w†zwi¹zku z†tym roúnie popyt na rowerowe gadøety. Jednym z†waøniejszych, obowi¹zkowych elementÛw wyposaøenia roweru jest tylne úwiat³o sygnalizacyjne koloru czerwonego. Do jazdy w†dzieÒ wystarczy úwiat³o odblaskowe, aby jeüdziÊ po zmroku, naleøy wyposaøyÊ rower w†odpowiedni¹ lampkÍ.

Nic tak nie cieszy elektronika jak w³asnorÍcznie wykonane urz¹dzenie. Wychodz¹c naprzeciw zapotrzebowaniu, zaprojektowano uk³ad oparty na mikrokontrolerze ST62T10/20, ktÛry steruje dziesiÍÊ diod LED. Zastosowanie mikrokontrolera pozwoli³o ograniczyÊ liczbÍ uøytych elementÛw do minimum, w†znacznym stopniu usprawni³o dzia³anie uk³adu, zwiÍkszy³o takøe jego moøliwoúci funkcjonalne. Niewielkie wymiary, stosunkowo nieduøy koszt wykonania oraz prostota uk³adu i†jego nieskomplikowana obs³uga mog¹ zachÍciÊ do wykonania lampki. Program dla mikrokontrolera zosta³ przygotowany przy uøyciu opisywanego na ³amach EP programu ST6Realizer, a†mikrokontroler zaprogramowano za pomoc¹ multiprogramatora AVT-993. Osoby úledz¹ce kurs mog¹ projektowanie lampy rowerowej traktowaÊ jako Êwiczenie doskonal¹ce. Pliki ürÛd³owe projektu znajduj¹ siÍ na p³ycie CD-EP6/2001B (plik lampa.exe w†katalogu \noty katalogowe...).

Opis uk³adu

Rys. 1. Schemat blokowy lampy rowerowej.

Elektronika Praktyczna 6/2001

Uk³ad moøemy podzieliÊ na dwa bloki funkcjonalne, ktÛre pokazano na rys. 1: - blok steruj¹cy z†mikrokontrolerem ST62T10/20,

- blok wyúwietlacza, ktÛry sk³ada siÍ z†10 diod LED rozmieszczonych w†dwÛch rzÍdach oraz przycisk steruj¹cy. Schemat elektryczny uk³adu przedstawiono na rys. 2. W†mikrokontrolerze wykorzystano 11 spoúrÛd 12 dostÍpnych wyprowadzeÒ I/O. Linie PA0..PA3, PB0..PB4 i†PB7 skonfigurowano jako wyjúcia typu Open Drain. Natomiast wyprowadzenie PB6 zosta³o skonfigurowane jako wejúcie cyfrowe z†podci¹ganiem do plusa zasilania. Pod³¹czony jest do niego przycisk steruj¹cy prac¹ lampy P1. Mikrokontroler realizuje prosty algorytm, ktÛry przedstawiono na rys. 3. Po w³¹czeniu zasilania mikrokontroler jest zerowany, do czego wykorzystano uk³ad DS1813. Uk³ad ten spe³nia takøe rolÍ ìnadzorcyî napiÍcia zasilaj¹cego. W†przypadku zasilania lampki z baterii lub akumulatora nastÍpuje stopniowe obniøanie siÍ jego napiÍcia w†trakcie pracy. Zastosowanie uk³adu DS1813 powoduje, øe po osi¹gniÍciu przez bateriÍ okreúlonego napiÍcia jest generowany sygna³ zeruj¹cy, ktÛry blokuje mikrokontroler, zapobiegaj¹c ca³kowitemu roz³adowaniu ürÛd³a zasilania. DziÍki mikroprocesorowemu sterowaniu urz¹dzenie zapewnia aø szeúÊ wariantÛw sygnalizacji:

25

Lampa rowerowa

Rys. 2. Schemat elektryczny lampy rowerowej.

- wszystkie diody úwiec¹ úwiat³em ci¹g³ym, - wszystkie diody zapalaj¹ siÍ i†gasn¹, - diody zapalaj¹ siÍ kolejno jedna po drugiej, pocz¹wszy od diody D1 do D10, - diody zapalaj¹ siÍ kolejno jedna po drugiej, pocz¹wszy od diody D10 do D1, - diody zapalaj¹ siÍ po dwie, pocz¹wszy od diody D10 do D1, - diody zapalaj¹ siÍ po dwie, pocz¹wszy od diody D1 do D10. Po w³¹czeniu zasilania i†wyzerowaniu mikrokontrolera program wchodzi w†pierwszy stan pracy UKL1 (rys. 3), w†ktÛrym na wyúwietlaczu zostaje wyúwietlony pierwszy wariant sygnalizacji. Kolejne naciúniÍcie przycisku P1 jest spe³nieniem warunku UKLAD2, co powoduje przejúcie do kolejnego stanu UKL2. Na wyúwietlaczu zo-

Rys. 3. Graf przejść programu sterującego pracą mikrokontrolera.

26

staje zaprezentowany drugi wariant sygnalizacji. Kolejne przyciúniÍcia P1 powoduj¹ przechodzenie przez kolejne stany i†wyúwietlanie na wyúwietlaczu zwi¹zanych z†nimi wariantÛw sygnalizacji. Kiedy program mikrokontrolera znajduje siÍ w†ostatnim stanie UKL6, naciúniÍcie przycisku P1 jest spe³nieniem warunku KONIEC i†nastÍpuje przejúcie w†stan START, diody zostaj¹ zgaszone. SpÛjrzmy teraz na schemat opisuj¹cy program dzia³ania mikrokontrolera, przedstawiony na rys. 4. G³Ûwnym elementem ìnapÍdzaj¹cymî jest licznik countf KODY oraz generator oscf GEN. Impulsy z†generatora s¹ zliczane przez licznik do wartoúci zaleønej od liczby wpisanej w†tabeli Lookup RESET. Po jej osi¹gniÍciu licznik zostaje wyzerowany. WartoúÊ z†wyjúcia Val licznika zostaje podana na wejúcia szeúciu tabel Lookup UKLAD1.. UKLAD6. Wyjúcia tych tablic s¹ po³¹czone z†wejúciami 1 multiplekserÛw mux1. Wyjúcia mux1 oznaczone OUT s¹ po³¹czone z†wejúciami 0 kolejnych multiplekserÛw. Stan na wejúciach selekcyjnych 0/1 jest zaleøny od stanu pracy programu (UKL1..UKL2). Powoduje to podanie zmieniaj¹cych siÍ wartoúci z†przy³¹czonej tabeli UKLAD1..10 na wej-

úcia tabel DIODA1..DIODA10. Wyjúcia z†tych tabel do³¹czone s¹ poprzez inwertery do wyjúÊ cyfrowych steruj¹cych na zewn¹trz mikrokontrolera diodami LED D1..D10. To, w†jaki sposÛb diody LED bÍd¹ sterowane, zaleøy od zawartoúci obydwu tabel UKLAD1..10 i†DIODA1..10. Zastosowano dwupoziomowe zestawianie danych potrzebnych do sterowania diodami. Takie rozwi¹zanie pozwala w†prosty sposÛb sterowaÊ diodami. Pe³na zawartoúÊ tabeli UKLAD4 przedstawiona jest na rys. 5. Wszystkie tabele DIODA1..10 posiadaj¹ bardzo prost¹ budowÍ. ZaWYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R2: 3,9kΩ R3..R12: 560Ω Kondensatory C1: 47µF/25V C2, C3: 30pF C4: 1µF/25V Półprzewodniki D1..D10: LED czerwone, najlepiej o podwyższonej jasności świecenia US1: ST62T10 zaprogramowany US2: DS1813 X1: 8MHz Goldpin 1x16 + złącze szufladkowe P1: przycisk µswitch

Elektronika Praktyczna 6/2001

Lampa rowerowa

Rys. 4. Schemat programu w ST6−Realizer.

wieraj¹ one tylko po jednej pozycji, w†ktÛrej wpisana wartoúÊ s³owa wejúciowego odpowiada numerowi diody. Pojawienie siÍ na wejúciu tabeli tego s³owa powoduje pojawienie siÍ wysokiego stanu na wyjúciu tabeli, a†co za tym idzie, zapalenie siÍ diody LED.

Montaø i†uruchomienie Rozmieszczenie elementÛw na p³ytkach drukowanych pokazano na rys. 6. Mozaika úcieøek znajduje siÍ na wk³adce wewn¹trz numeru, jest dostÍpna takøe w†Internecie i†na p³ycie CD-EP6/2001B. Gromadz¹c elementy przed montaøem, naleøy dobieraÊ je tak, øeby przy montaøu p³ytki z†diodami nad p³ytk¹ z†mikrokontrolerem (konstrukcja ìkanapkowaî) nie by³o zbyt duøej przerwy. WielkoúÊ tej przerwy zaleøy od d³ugoúci úrub i†tulei dystansowych ³¹cz¹cych p³ytki drukowane. Naleøy zwrÛciÊ rÛwnieø uwagÍ na wielkoúÊ obudowy rezonatora kwarcowego oraz kondensatora, aby nie zwiera³y punktÛw lutowniczych na p³ytce znajduj¹cej siÍ wyøej. Dobrym rozwi¹zaniem jest dodatkowe zastosowanie podk³adki izolacyjnej zabezpieczaj¹cej przed zwarciami.

Elektronika Praktyczna 6/2001

Po zmontowaniu oraz uruchomieniu powinniúmy zdecydowaÊ, w†jakiej obudowie umieúciÊ uk³ad. Polecam do wykorzystania stare lampy rowerowe, moøna teø umieúciÊ uk³ad w†mocowanym do roweru pojemniku na narzÍdzia. OprÛcz zasilania akumulatorowego (napiÍcie zasilania nie moøe byÊ wyøsze niø 6V!) moøemy dodatkowo zastosowaÊ buforo-

wane zasilanie z†pr¹dnicy rowerowej. Przy zastosowaniu takiego rozwi¹zania naleøy wykonaÊ odpowiedni¹ instalacjÍ elektryczn¹ roweru. Mamy nadziejÍ, øe w³asnorÍczne wykonanie lampki i†jej uøywanie bÍdzie ürÛd³em satysfakcji kaødego elektronika-rowerzysty. Krzysztof Górski, AVT [email protected] Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/czerwiec01.htm oraz na p³ycie CD-EP06/2001B w katalogu PCB.

Rys. 5. Przykład zawartości tablicy prawdy UKLAD4.

Rys. 6. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.

27

Programowany P R O zegar J E z DCF77 K T Y

Programowany zegar z DCF77, część 1 AVT−5022

Proponowany uk³ad jest ìprzerÛbk¹î uk³adu opisanego w†Elektronice Praktycznej kilka lat temu. Wydaje siÍ jednak, øe wskutek postÍpu w†elektronice rok rozwoju tej dziedziny techniki to ca³e stulecie w†innych dziedzinach.

Elektronika Praktyczna 6/2001

Projekt zegara synchronizowanego atomowym wzorcem czasu DCF77 zaprezentowaliúmy w†numerze EP7/94 i, jak na tamte czasy, by³ to uk³ad bardzo nowoczesny. Trudno jednak nazwaÊ go takim w†roku 2001 i†dlatego postanowi³em przedstawiÊ Czytelnikom w³asne opracowanie takiego zegara, w ktÛrym wykorzystano nowoczesne, nie istniej¹ce w†po³owie lat 90. elementy. W³aúciwie jedynym elementem zas³uguj¹cym na uwagÍ jest naprawdÍ doskona³y procesor, oúmielam siÍ twierdziÊ, øe najlepszy w†swojej klasie: AT90S8535. Zanim jednak przedstawimy szczegÛ³owy opis uk³adu, zapoznajmy siÍ z†podstawowymi parametrami nowego zegara DCF77. Temat synchronizacji zegarÛw za pomoc¹ sygna³u DCF by³ poruszany na ³amach Elektroniki Praktycznej doúÊ dawno i†dlatego chcia³bym w†najwiÍkszym skrÛcie przypomnieÊ, czym w³aúciwie jest

transmisja DCF i†czego moøemy oczekiwaÊ po synchronizowanym ni¹ zegarze. Zapewnienie synchronizacji czasu na terenie ca³ego paÒstwa czy nawet kontynentu by³o od dawna bardzo istotnym problemem. Nawet najdok³adniejsze chronometry stosowane w†nawigacji morskiej nie zapewnia³y dostatecznej precyzji, a†pomiary astronomiczne by³y czynnoúci¹ bardzo k³opotliw¹. Do rozwi¹zanie pozostawa³y wiÍc dwa problemy: stworzenie wzorca czasu niezaleønego od zjawisk astronomicznych i†odpowiednio niezawodnego úrodka transmisji, zapewniaj¹cego b³yskawiczne przekazywanie informacji na teren przynajmniej jednego paÒstwa. Takim wzorcem czasu, praktycznie idealnie dok³adnym, okaza³y siÍ przemiany zachodz¹ce w†izotopach promieniotwÛrczych, a†odpowiednim medium sta³y siÍ fale radiowe. W††wielu krajach (m. in. USA, Wielka Brytania)

31

Programowany zegar z DCF77

Rys. 1. Przybliżony zasięg nadajnika DCF.

stworzono nadajniki czasu wzorcowego. W†Niemczech poradzono sobie z†tym problemem juø doúÊ dawno, nadaj¹c sygna³ z†bardzo dok³adnego wzorca czasu. Jest nim atomowy (cezowy) zegar czasu znajduj¹cy siÍ na Uniwersytecie w†Braunschweig, ktÛrego b³¹d szacowany jest na mniejszy niø 1†sekunda na 5†milionÛw lat. W†Mainflingen [50O 0,1' N, 09O 00' E) ko³o Frankfurtu nad Menem znajduje siÍ nadajnik radiowy nadaj¹cy na czÍstotliwoúci 77,5kHz (z†moc¹ 50kW) dok³adn¹ informacjÍ czasowa, bÍd¹c¹ urzÍdowym wzorcem czasu w†Niemczech. Informacja o†czasie jest kodowana w†59-bitowych s³owach przesy³anych co sekundÍ i†zawiera dane o†czasie (godziny, minuty) i†dacie (rok, miesi¹c, dzieÒ, dzieÒ tygodnia). Dodatkowo zawarte s¹ teø zapowiedzi zmiany czasu i†dodatkowej sekundy oraz informacja o†tym, czy obowi¹zuje czas letni, czy zimowy. Aby zapobiec przek³amaniom, dodano takøe bity parzystoúci pomagaj¹ce wykryÊ b³Ídy w†transmisji. Wed³ug oficjalnych danych, moc nadajnika zapewnia poprawny odbiÛr w†zasiÍgu 2500km (rys. 1), a wiÍc na terenie prawie ca³ej kontynentalnej Europy (z wy³¹czeniem Islandii i†czÍúci Finlandii). Praktyka jest jednak nieco inna, poniewaø ostatnio zapozna³em siÍ z†informacjami o†poprawnym odbiorze transmisji DCF77 nawet na odleg³oúÊ do 5000 km.

32

Oczywiúcie, odbiÛr nie by³ sta³y, ale przy dobrych warunkach propagacyjnych moøliwe by³o odebranie kilkudziesiÍciu poprawnych transmisji dziennie. Do odbioru informacji DCF przeznaczone s¹ specjalne odbiorniki DCF Receiver dostÍpne w†sklepach AVT. Odbiornik taki jest niezbÍdny do wykorzystania wszystkich moøliwoúci zegara. Zrealizowanie uk³adu zegara w†technice mikroprocesorowej, zreszt¹ jedynej moøliwej do zastosowania w†tak skomplikowanym systemie, radykalnie uproúci³o jego budowÍ. Nie poleca³bym jej moøe zupe³nie ìzielonymî elektronikom, ale juø úrednio zaawansowani elektronicy, maj¹cy za sob¹ wykonanie kilku prostych uk³adÛw, mog¹ zdecydowaÊ siÍ na montaø zegara DCF77.

Opis dzia³ania Schemat elektryczny zegara DCF77 pokazano na rys. 2. ìSercemî uk³adu jest zaprogramowany procesor typu AT90S8535, otoczony niewielk¹ liczb¹ elementÛw dyskretnych. Schemat zegara moøemy podzieliÊ na dwie czÍúci, odpowiadaj¹ce fizycznemu rozmieszczeniu elementÛw na dwÛch p³ytkach obwodÛw drukowanych. W gÛrnej czÍúci schematu jest blok szeúciu wyúwietlaczy siedmiosegmento-

wych DP1..DP6 i†klawiatura zbudowana z†szeúciu przyciskÛw S1..S6. Ta czÍúÊ uk³adu po³¹czona jest z†g³Ûwnym blokiem zegara za pomoc¹ z³¹cza CON1 + CON2. Zastosowanie wyúwietlania multipleksowanego spowodowa³o dodanie do uk³adu odpowiednich elementÛw steruj¹cych segmentami i†wspÛlnymi anodami wyúwietlaczy. Segmenty oraz punkty dziesiÍtne wyúwietlaczy sterowane s¹ za pomoc¹ driverÛw mocy zawartych w†uk³adzie IC1 - ULN2803, natomiast do wspÛlnych anod wyúwietlaczy pr¹d jest doprowadzany za pomoc¹ tranzystorÛw T1..T6. Sygna³ DCF doprowadzany jest z†odbiornika do z³¹cza DB9 - CON6, a†nastÍpnie podlega inwersji i†dostosowaniu do poziomu TTL w†uk³adzie z†tranzystorem T7. NastÍpnie kierowany jest na wejúcie przerwania INT0 procesora. W†uk³adzie zastosowano dwa rezonatory kwarcowe Q1 i†Q2 wspÛ³pracuj¹ce z†procesorem. Rezonator Q1, o†czÍstotliwoúci podstawowej 8MHz, jest ìzwyk³ymî kwarcem wspÛ³pracuj¹cym z†oscylatorem systemowym procesora. Natomiast ìzegarkowyî kwarc Q2 stabilizuje czÍstotliwoúÊ dodatkowego oscylatora RTC wbudowanego w†strukturÍ procesora.

Podstawowe dane techniczne zegara DCF77: ✓ Wyświetlanie czasu w formacie: godzina, minuta, sekunda. ✓ Wyświetlanie daty w formacie: dzień, miesiąc, rok. Opcjonalnie data może być wyświetlana z pominię− ciem roku, na którego miejscu prezentowana może być informacja o aktualnym dniu tygodnia. ✓ Budzik 1 pracujący w trybie codziennym, czyli włączający sygnał budzenia niezależnie od dnia tygo− dnia. ✓ Budzik 2 automatycznie ignorujący sobotę i niedzielę jako dni wolne od pracy i nauki w szkole. Nie− zależnie od generacji sygnału akustycznego obydwa budziki sterują przekaźnikiem, do którego można podłączyć urządzenia o znacznym poborze mocy. ✓ Timer pracujący w zakresie od 1 sekundy do 59 sekund, 59 minut i 99 godzin. Timer steruje drugim przekaźnikiem o znacznej obciążalności styków. ✓ Stoper o zakresie liczenia identycznym jak timer. ✓ Informacje prezentowane są na typowych wyświetlaczach siedmiosegmentowych LED o standardo− wych wymiarach. Umożliwia to odczytywanie czasu z odległości kilku, a dla osób obdarzonych soko− lim wzrokiem najwyżej z odległości kilkunastu metrów. Ostatnio zapoznałem się z listem od Czytel− nika, który napotkał na ogromne problemy podczas prób dołączenia do zbudowanego układu wyświet− laczy o większych wymiarach, niż przewidziane w projekcie. Problem ten nie będzie nawet w najmniej− szym stopniu dotyczył naszego zegara DCF77, ponieważ bez jakichkolwiek przeróbek możemy go wyposażyć w dodatkowe wyświetlacze o wysokości cyfr równej 57mm, co umożliwi odczyt z odleg− łości nawet kilkudziesięciu metrów! ✓ Dane wprowadzane są do zegara za pomocą sześcioprzyciskowej klawiatury. W każdej chwili możemy dokonać ręcznej zmiany czasu, co nie było możliwe w poprzednim “wcieleniu” zegara DCF. ✓ Pomimo, że nasz zegar przeznaczony jest do stałej współpracy z odbiornikiem sygnału DCF77, może on także pracować jako zwykły zegar synchronizowany kwarcem “zegarkowym” 32768Hz. Jednak dokładność wskazań znacznie wtedy spada i jest taka, jaka może być dokładność seryjnie produkowa− nych i nie selekcjonowanych popularnych rezonatorów kwarcowych. ✓ Zegar może być wyposażony w awaryjne źródło zasilania, które przy zaniku napięcia w sieci energe− tycznej dostarcza prądu do zasilania samego tylko procesora.

Elektronika Praktyczna 6/2001

Programowany zegar z DCF77

Rys. 2. Schemat elektryczny zegara z DCF.

Elektronika Praktyczna 6/2001

33

Programowany zegar z DCF77 List. 1. Sub Display_time 'Przed wejściem w pętlę programową, w której prowadzona będzie kontrola czasu bieżącego, 'a także jego ewentualna ręczna korekta, program określa rodzaj wyświetlania 'oraz zawiadamia o rozpoczęciu pracy za pomocą krótkiego sygnału akustycznego: Display_type = 1 Short_beep Do 'W programie zadeklarowane zostały trzy zmienne pomocnicze, których wartość bezpośrednio 'decyduje o tym, co aktualnie będzie ukazywało się na wyświetlaczach. Ponieważ w tym momencie 'mamy zamiar wyświetlać informacje o czasie, zmienne te przyjmują następujące wartości: Disp1 = _sec Disp2 = _min Disp3 = _hour 'Z podprogramu wyświetlania i korekty daty możemy przejść do wyświetlania aktualnej daty, 'a dalej do innych funkcji. Ich zmiana dokonywana jest za pomocą naciśnięcia przycisku S1: Reset Portb.0 If Pinb.0 = 1 Then Display_date 'Do funkcji ręcznej korekty aktualnego czasu możemy przejść po jednoczesnym naciśnięciu 'przycisków S3 i S6: Reset Portb.2: Reset Portb.5 If Pinb.2 = 1 And Pinb.5 = 1 And Time_set_flag = 0 Then 'Wejście w tryb ręcznego ustawiania nowego czasu sygnalizowane jest trzema długimi '(ok. 1 s) sygnałami akustycznymi. Następuje też zmiana wartości zmiennej pomocniczej 'TIME_SET_FLAG określającej tryb pracy: For R = 1 To 3 Beep Next R Time_set_flag = 1 End If

wanie tak nietypowego rozwi¹zania? To ca³a historia. Podczas uruchamiania kilku uk³adÛw z†procesorem AT90S8535, wykorzystuj¹cych wbudowany w†jego strukturÍ oscylator i†generator przerwaÒ RTC, napotka³em na nieoczekiwane i†dziwaczne trudnoúci. W†niektÛrych uk³adach oscylator nie dzia³a³ w†ogÛle, a†w†innych pracowa³ w†niekontrolowany sposÛb, w³¹czaj¹c siÍ i†wy³¹czaj¹c w†nieoczekiwanych momentach. Ani sprawdzanie czÍúci hardware'owej uk³adu, ani kodu programu nie dawa³o rezultatu, podobnie jak wertowanie karty katalogowej procesora. Na rozwi¹zanie problemu natkn¹³em siÍ dopiero podczas lektury erraty do karty

'Naciśniecie przycisku dołączonego do pinu 2 portu B powoduje zwiększanie wartości minut. 'Każda taka operacja sygnalizowana jest krótkim sygnałem akustycznym. Oczywiście, taka 'akcja jest możliwa tylko po wejściu programu w tryb ustawiania czasu.

Tab. 1. Sposób kodowania informacji DCF

Reset Portb.2 If Pinb.2 = 1 And Time_set_flag = 1 Then Incr _min If _min = 60 Then _min = 0 Short_beep End If

Numer impulsu (numer sekundy) 0 1−14

'Naciśniecie przycisku dołączonego do pinu 5 portu B powoduje zwiększanie wartości 'godzin. Każda taka operacja sygnalizowana jest krótkim sygnałem akustycznym. Reset Portb.5 If Pinb.5 = 1 And Time_set_flag = 1 Then Incr _hour If _hour = 24 Then _hour = 0 Short_beep End If

15 16

'Naciśniecie przycisku dołączonego do pinu 1 portu B spowoduje wyjście układu z trybu 'ustawiania czasu, co zostanie zasygnalizowane długim sygnałem akustycznym. Reset Portb.1 If Pinb.1 = 1 And Time_set_flag = 1 Then _sec = 0 Time_set_flag = 0 Beep End If

17−18 19

'A teraz jedna z najważniejszych funkcji programu: wysyłanie danych na magistralę I^C, 'co umożliwia dołączenie do naszego zegara dodatkowych wyświetlaczy o dużych wymiarach. 'Dane konwertowane są najpierw na kod BCD, a następnie wysyłane na I^C pod kolejne adresy 'układów PCF8574: X = Makebcd(_hour) I 2Csend 112, X X = Makebcd(_min) I 2Csend 114, X X = Makebcd(_sec) I 2Csend 116, X Loop

34

21−24 25−27 28 29−32

End Sub

Podstawowym elementem wykonawczym zegara jest przetwornik piezoelektryczny z†generatorem (Q3), sterowany bezpoúrednio z†wyjúcia 4†portu D†procesora. Dwa przekaüniki RL1 i†RL2, ktÛrych cewki zasilane s¹ za poúrednictwem tranzystorÛw T8 i†T9, moøna zastosowaÊ do sterowania urz¹dzeniami o†znacznym poborze mocy, zasilanych z†sieci energetycznej. Waønym elementem uk³adu jest z³¹cze magistrali I2C CON10. Umoøliwia ono do³¹czenie do zegara dodatkowych wyúwietlaczy, np. modu³Ûw AVT859 o†wysokoúci 57mm.

20

Zegar powinien byÊ zasilany napiÍciem sta³ym o†wartoúci ok. 12VDC, doprowadzonym do z³¹cza CON5. Stabilizator scalony zrealizowany na uk³adzie IC3 dostarcza napiÍcia +5VDC, niezbÍdnego do zasilania czÍúci cyfrowej uk³adu zegara. Naleøy zwrÛciÊ uwagÍ na nietypowe zasilanie procesora, ktÛry jest do³¹czony do szyny zasilaj¹cej VCC o†napiÍciu +5VDC za poúrednictwem diody D3. W†zwi¹zku z†tym napiÍcie zasilania procesora jest zmniejszone o†ok. 0,6V i†wynosi tylko ok. 4,4VDC. Co spowodowa³o zastoso-

33−34 35 36−39 40−41 42−44 45−48 49 50−53 54−57 58 59

Znaczenie impulsu Początek transmisji. Zawsze = 0. Przerwa, bez znaczenia − wszystkie zera. 0− antena normalna; 1− antena pomocnicza. 0−normalnie; 1− zapowiedz zmiany czasu (przez godzinę przed zmianą). (w kolejności bity 18,17) 10−czas zimowy; 01−czas letni. 0−normalnie; 1−zapowiedz dodatkowej sekundy. Start informacji czasowej. Zawsze = 1. (w kolejności bity 24,23,22,21) jednostki minut w BCD. (w kolejności bity 27,26,25) dziesiątki minut w BCD. bit parzystości dla bitów 21−27. (w kolejności bity 32,31,30,29) jednostki godzin w BCD. (w kolejności bity 34,33) dziesiątki godzin w BCD. bit parzystości dla bitów 29−34. (w kolejności bity 39,38,37,36) jednostki dni miesiąca w BCD. (w kolejności bity 41,40) dziesiątki dni miesiąca w BCD. (w kolejności bity 44,43,42) dni tygodnia w BCD − 1=Pn; 7=Nd. (w kolejności bity 48,47,46,45) jednostki miesiąca w BCD. dziesiątki miesiąca w BCD. (w kolejności bity 53,52,51,50) jednostki lat w BCD. (w kolejności bity 57,56,55,54) dziesiątki lat w BCD. bit parzystości dla bitów 36−57. brak impulsu.

Elektronika Praktyczna 6/2001

Programowany zegar z DCF77 List. 2. Multiplexing: 'Po zgłoszeniu przerwania timera0 wykonane zostaną następujące czynności: Porta = 0 'wstępne ustawienie portu A w stan niski Portc = 255 'wstępne ustawienie portu C w stan wysoki Incr Digit_number 'zwiększenie numeru kolejnego wyświetlacza (kolejnej pozycji dziesiętnej) If Digit_number = 7 Then Digit_number = 1 'zamknięcie cyklu zliczania wyświetlaczy do modulo 6 Select Case Digit_number

'w zależności od numeru wyświetlacza

Case 1: 'dziesiątki sekund Temp = Disp1 / 10

'obliczenie wartości cyfry, która ma zostać ukazana na pierwszym 'wyświetlaczu Porta = Lookup(temp, 7segment) 'przekodowanie otrzymanej wartości na kod 'wyświetlacza siedmiosegmentowego Reset Portc.1 'włączenie zasilania anod segmentów pierwszego wyświetlacza

Case 2: 'sekundy Temp = Disp1 / 10

'obliczenie wartości cyfry, która ma zostać ukazana na pierwszym 'wyświetlaczu Temp = Temp * 10 Temp = Disp1 - Temp Porta = Lookup(temp, 7segment) 'przekodowanie otrzymanej wartości na kod 'wyświetlacza siedmiosegmentowego Reset Portc.0 'włączenie zasilania anod segmentów pierwszego wyświetlacza

Case 3: 'dziesiątki minut 'konstrukcja programu analogiczna do dziesiątek sekund Case 4: 'minuty 'konstrukcja programu analogiczna do sekund Case 5: 'dziesiątki godzin Temp = Disp3 / 10 Porta = Lookup(temp, 7segment) If Dcf_receiving_flag = 1 Then Porta = Porta + 1 'jedno z wielu dodatkowych uwarunkowań umieszczonych w podprogramie obsługi 'wyświetlania multipleksowanego, omówione dla przykładu. Dodanie 1 do wartości 'wysyłanej do portu A powoduje migotanie kropki dziesiętnej, synchronicznie 'z odbieranymi impulsami kodu DCF. Reset Portc.5 Case 6: 'godziny 'konstrukcja programu analogiczna do sekund End Select Return 'Przekodowywanie wartości na kod wyświetlacza siedmiosegmentowego odbywa się na podstawie 'danych zawartych w poniższej tabeli: 7segment: Data 252, 96, 218, 242, 102, 182, 190, 224, 254, 246

katalogowej, gdzie firma ATMEL umieúci³a rozbrajaj¹c¹ uwagÍ: ì(..) When using an external 32 kHz crystal as asynchronous clock source for Timer2, the timer may count incorrectly at voltages above 4.0V. Keep the supply voltage below 4.0V when clocking Timer2 from an external crystal. (..)î, z ktÛrej wynika, øe przy kwarcu 32kHz napiÍcie zasilania powinno byÊ mniejsze niø 4V. Nie wnikam w to, dlaczego generator kwarcowy 32768Hz przy zasilaniu procesora napiÍciem wiÍkszym od 4V dzia³a nieprawid³owo. Waøne jest tylko to, øe obniøenie napiÍcia o†0,6V spowodowa³o natychmiastowe usuniÍcie problemÛw ze sprzÍtowym RTC. Jeøeli juø procesor jest zasilany poprzez diodÍ separuj¹c¹ go od reszty uk³adu, to nic prostszego jak zapewniÊ mu zasilanie awaryjne, ktÛre moøna do³¹czyÊ do z³¹cza CON4. Aby poznaÊ dzia³anie zegara, naleøy przeúledziÊ steruj¹cy nim program.

Elektronika Praktyczna 6/2001

Zacznijmy od najprostszej funkcji, jak¹ jest zwyk³e wskazywanie aktualnego czasu, na razie bez omawiania sposobu synchronizowania go z†sygna³em DCF77. Aby zbudowaÊ metodami programistycznymi zegar czasu rzeczywistego, zwykle musimy siÍ trochÍ pomÍczyÊ. Musimy obliczyÊ wartoúÊ, ktÛr¹ bÍdzie prze³adowywany timer odpowiedzialny za odmierzanie czasu, przygotowaÊ procedurÍ obs³ugi przerwania, w†ktÛrej zliczane bÍd¹ sekundy i minuty okreúlaj¹ce up³ywaj¹cy czas. Oprogramowanie zegara zosta³o napisane w†jÍzyku MCS BASIC, w†ktÛrym taki sposÛb tworzenia programowego RTC by³by zbyt nieudolny. A†zatem wystarczy tylko napisaÊ: Config Clock = Soft, Gosub = Sectic

aby poinstruowaÊ kompilator o†koniecznoúci utworzenia w†programie zegara RTC, ktÛrego dzia³anie oparte jest na przerwaniach otrzy-

mywanych z†timera2. Od tego momentu mamy do dyspozycji, podobnie jak w†starym QBASIC, dwie zmienne g³Ûwne: TIME$ i†DATE$ oraz zmienne pomocnicze: _sec, _min, _hour, _day, _month i†_year. Wszystkie czynnoúci zwi¹zane z†odliczaniem czasu, wyznaczaniem liczby dni miesiÍcy czy teø pilnowaniem kolejnych lat przestÍpnych s¹ wykonywane odt¹d automatycznie, a†podprogram RTC zajmuje w†pamiÍci procesora ok. 300B. Programowy RTC z BASCOM-a ma tylko jedn¹ wadÍ, o†ktÛrej lojalnie informuje nas Autor programu: zawiera w†sobie pluskwÍ, ktÛra da znaÊ o†sobie w†roku 2101, gdyø zostanie on zidentyfikowany jako rok 2001. No cÛø, chyba niewiele nas to obchodzi. WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory RP1: R−PACK SIL10kΩ R1..R8: 47Ω R9..R14, R19..R26: 3,3kΩ R15, R27, R28: 4,7kΩ R16: 1kΩ R17, R18: 10kΩ Kondensatory C1, C2: 27pF C3, C5, C6: 100nF C4: 100µF/10V C7: 1000µF/16V Półprzewodniki D1: 1N4007 D2..D6: 1N4148 DP1..DP6: wyświetlacz siedmioseg− mentowy LED wsp. anoda IC1: ULN2803 IC2: AT90S8535 IC3: 7805 IC4: DS1813 T1..T6: BC557 T7..T9: BC548 Różne Q1: rezonator kwarcowy 8MHz Q2: rezonator kwarcowy 32768Hz Q3: przetwornik piezoelektryczny z generatorem CON1, CON2: goldpin kątowy 22pin CON3, CON4: ARK2 (3,5mm) CON5: gniazdko zasilania CON6: DB9/M lutowane w płytkę CON7, CON8: ARK3 CON10: 4 x goldpin RL1, RL2: RM96/12V S1..S6: microswitch

35

Programowany zegar z DCF77 To, øe wykorzystujemy timer2 do obs³ugi programowego RTC nie oznacza, øe nie moøemy wykorzystywaÊ tak ìmi³ejî gratki, jak przerwania generowane dok³adnie co jedn¹ sekundÍ, takøe do innych celÛw. W†poleceniu konfiguruj¹cym zegar czasu rzeczywistego moøemy dodaÊ (i dodaliúmy) dyrektywÍ, wskazuj¹c¹ do jakiego podprogramu ma nastÍpowaÊ skok po up³ywie kaødej kolejnej sekundy. W†tym przypadku jest to podprogram SECTIC. Na pocz¹tek zajmijmy siÍ najprostszym fragmentem programu, ktÛry odpowiedzialny jest za wyúwietlanie i†dokonywanie rÍcznych korekt bieø¹cego czasu. Wspomnijmy tylko jeszcze, øe pozosta³e dwa timery zawarte w†strukturze procesora: TIMER0 i†TIMER1 zosta³y takøe uruchomione i†skonfigurowane w†nastÍpuj¹cy sposÛb:

36

Config Timer1 = Timer Prescale = 64 Config Timer0 = Timer Prescale = 64 On Timer1 Dcf_start On Timer0 Multiplexing

Przerwania generowane przez timer0 wykorzystywane bÍd¹ do sterowania multipleksowanym wyúwietlaniem danych, a†timer1 obs³ugiwaÊ bÍdzie procedury pomiaru czasu trwania impulsÛw kodu DCF. Przyk³adow¹ procedurÍ pokazano na list. 1. Podprogramy realizuj¹ce wyúwietlanie i†korektÍ daty, wyúwietlania i†ustawianie budzikÛw i†timerÛw s¹ skonstruowane bardzo podobnie do programu wyúwietlania czasu. Nie bÍdziemy zatem ich analizowaÊ i†przejdziemy do zapoznania siÍ z†podprogramem obs³ugi wyúwietlaczy siedmiosegmentowych (list. 2). Skok do tego podprogramu nastÍpuje przy kaødym wyst¹pieniu

przerwania timer0, wÛwczas zmiana wyúwietlanych cyfr odbywa siÍ z†czÍstotliwoúci¹ ok. 488Hz (pamiÍtamy o†w³¹czeniu preskalera timera o†stopniu podzia³u 64). Podprogram obs³ugi wyúwietlania multipleksowanego prezentujÍ w†postaci bardzo uproszczonej, ale wystarczaj¹cej do zapoznania siÍ z†jego dzia³aniem. Omawianie wszystkich dodatkowych uwarunkowaÒ umieszczonych w†tym podprogramie, a†s³uø¹cych zrÛønicowaniu wyúwietlania w†zaleønoúci od aktualnej funkcji zegara tylko gmatwa³oby opis programu, nie wnosz¹c wiele w†zrozumienie jego dzia³ania. Zbigniew Raabe, AVT [email protected] Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/czerwiec01.htm oraz na p³ycie CD-EP06/2001B w katalogu PCB.

Elektronika Praktyczna 6/2001

Generator efektów świetlnych P R O Jna EEPROM−ie K T Y

Generator efektów świetlnych na EPROM−ie AVT−5019

Uk³ad, ktÛrego budowÍ chcia³bym dzisiaj zaproponowaÊ moim Czytelnikom, jest kolejnym s³uø¹cym zabawie i†rozrywce, ale mog¹cym znaleüÊ ca³kiem ìpowaøneî zastosowania w†reklamie. Uk³ady s³uø¹ce generacji efektÛw úwietlnych zawsze cieszy³y siÍ zainteresowaniem ludzi m³odych i†lubi¹cych dobr¹ zabawÍ.

Prezentowany uk³ad jest w†zasadzie sterownikiem tzw. wÍøa úwietlnego, popularnego i†szeroko stosowanego urz¹dzenia z efektem úwietlnym. Nie jest to jednak jedyne jego zastosowanie, poniewaø uk³ad moøe takøe s³uøyÊ do sterowania oúmioma grupami øarÛwek zasilanych z†sieci energetycznej lub, ujmuj¹c sprawÍ szerzej, oúmioma dowolnymi odbiornikami energii elektrycznej o†mocy ograniczonej jedynie dopuszczalnym pr¹dem przewodzenia zastosowanych w†uk³adzie elementÛw wykonawczych - triakÛw. Proponowany uk³ad jest jakby pÛ³produktem, pierwsz¹ czÍúci¹ systemu, ktÛrego druga zostanie z pewnoúci¹ zaprojektowana dziÍki pomys³owoúci i†wyobraüni CzytelnikÛw.

Opis dzia³ania Schemat elektryczny generatora efektÛw úwietlnych przedstawiono na rys. 1. Uk³ad jest tak prosty, øe omÛwienie jego dzia³ania nie zajmie nam wiele miejsca, ktÛre bÍdziemy

Elektronika Praktyczna 6/2001

mogli wykorzystaÊ na szczegÛ³owy opis programowania pamiÍci EPROM. Uk³ad sk³ada siÍ z†dwÛch czÍúci, ktÛre zosta³y umieszczone na osobnych p³ytkach obwodÛw drukowanych, po³¹czonych ze sob¹ kablem taúmowym. Centralnym elementem uk³adu sterownika (po prawej stronie rysunku) jest pamiÍÊ reprogramowalna EPROM typu 2764. Wszystkie (z wyj¹tkiem najbardziej znacz¹cego) wejúcia adresowe pamiÍci zosta³y do³¹czone do wyjúÊ 12-stopniowego licznika binarnego typu 4040. Najbardziej znacz¹ce wejúcie adresowe pamiÍci moøe byÊ za pomoc¹ jumpera JP1 do³¹czone do plusa lub minusa zasilania i†w†ten sposÛb moøemy podzieliÊ obszar pamiÍci na dwa pola: ìgÛrneî i†ìdolneî, w†ktÛrych zapisaÊ moøemy rÛøne programy do generowania efektÛw úwietlnych. Na wejúcie licznika IC2 podawany jest ci¹g impulsÛw tworzonych przez prosty generator astabilny zrealizowany na bramkach NAND IC3A i†IC3B. CzÍstotliwoúÊ pracy tego generatora moøemy re-

39

Generator efektów świetlnych na EPROM−ie przemiennego osiem triakÛw sterowanych przez optotriaki. Uzyskujemy w†ten sposÛb nie tylko galwaniczn¹ izolacjÍ uk³adu wykonawczego od sterownika, ale takøe moøemy mieÊ pewnoúÊ, øe wykonany przez nas uk³ad nie generuje øadnych zak³ÛceÒ radioelektrycznych, nawet w†przypadku prze³¹czania obci¹øeÒ o†duøej indukcyjnoúci. Diody LED zawarte w†strukturach optotriakÛw zasilane s¹ za poúrednictwem tranzystorÛw T1..T8, ktÛrych bazy wysterowywane s¹ z†wyjúÊ pamiÍci EPROM.

Montaø i†uruchomienie Na rys. 2 i†rys. 3 pokazano schemat montaøowy p³ytek drukowanych, a†ich mozaikÍ úcieøek przedstawiono na wk³adce wewn¹trz numeru. WiÍksza p³ytka, wykonana na laminacie jedWYKAZ ELEMENTÓW

Rys. 1. Schemat elektryczny generatora.

gulowaÊ za pomoc¹ potencjometru P1. ObwÛd z†rezystorem R34 i†kondensatorem C2 s³uøy do zerowania licznika w†momencie w³¹czenia zasilania i†umoøliwia rozpoczÍcie od-

40

twarzania zapisanej w†pamiÍci sekwencji efektu úwietlnego. Uk³ad wykonawczy generatora efektÛw úwietlnych wykorzystuje do prze³¹czania obwodÛw pr¹du

Rezystory P1: potencjometr obrotowy 470kΩ/A R1, R2, R4, R5, R7, R8, R10, R11, R13, R14, R16, R17, R19, R20, R22, R23: 220Ω R3, R6, R9, R12, R15, R18, R21, R24: 680Ω R25..R32: 10kΩ R33, R34 : 100kΩ Kondensatory C1: 470nF C2: 220nF C3: 1000µF/25V C4, C6: 100nF C5: 220µF/25V Półprzewodniki IC1: 2764 IC2: 4040 IC3: 4011 IC4: 7805 BR1: mostek prostowniczy 1A Q1, Q3, Q5, Q7, Q9, Q11, Q13, Q15: BT136 Q2, Q4, Q6, Q8, Q10, Q12, Q14, Q16: MOC3040 T1..T8: BC548 lub odpowiednik Różne CON1..CON9: ARK2 CON10, CON11: 2x5 goldpin Odcinek przewodu taśmowego 10−żyłowego o długości ok. 20 cm + 2 x wtyk Z−FC10 F1: oprawka plastykowa pod bezpiecznik JP1: 3 goldpiny + jumper TR1: transformator sieciowy TS2/14

Elektronika Praktyczna 6/2001

Generator efektów świetlnych na EPROM−ie

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej części sterującej generatora.

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej części wykonawczej generatora.

nostronnym, pos³uøy do zmontowania czÍúci wykonawczej uk³adu, a†na mniejszej zbudowany zostanie sterownik. Ze wzglÍdu na wiÍksz¹ komplikacjÍ po³¹czeÒ, druga p³ytka wykonana zosta³a na laminacie dwuwarstwowym. Montaø obydwu czÍúci uk³adu wykonujemy typowo, rozpoczynaj¹c od wlutowania rezystorÛw, a†koÒcz¹c na elementach o†najwiÍkszych gabarytach. Podczas montaøu p³ytki uk³adu wykonawczego nie moøemy zapominaÊ, øe wiÍksza jej czÍúÊ bÍdzie znajdowaÊ siÍ pod niebezpiecznym dla øycia i†zdrowia napiÍciem sieci energetycznej 220VAC i†dlatego teø musi byÊ wykonana wyj¹tkowo starannie. W†uk³adzie modelowym, ktÛrego zadaniem by³o jedynie sprawdzenie poprawnoúci dzia³ania urz¹dzenia, nie zastosowano øadnych radiatorÛw ch³odz¹cych triaki. Jednakøe w†uk³adzie docelowym taki radiator moøe okazaÊ siÍ konieczny i†powinien byÊ zamocowany w†miejscu odpowiednio oznaczonym na p³ytce obwodu drukowanego. Nie musimy na szczÍúcie stosowaÊ jakichkolwiek podk³adek ani tulejek izolacyjnych pod triaki, poniewaø ich obudowy bÍd¹ znajdowaÊ siÍ na identycznym poten-

Elektronika Praktyczna 6/2001

cjale napiÍcia sieci. Obydwie p³ytki ³¹czymy ze sob¹ za pomoc¹ kabla taúmowego o†d³ugoúci kilkunastu..kilkudziesiÍciu centymetrÛw. Zmontowany ze sprawdzonych elementÛw uk³ad nie wymaga uruchamiania i†dzia³a poprawnie natychmiast po w³oøeniu w†podstawkÍ odpowiednio zaprogramowanego EPROM-u i†do³¹czeniu zasilania. SzybkoúÊ odtwarzania zaprogramowanego

efektu úwietlnego moøemy regulowaÊ w†szerokich granicach za pomoc¹ potencjometru P1. Pozosta³a nam jeszcze jedna sprawa do omÛwienia: zaprogramowanie pamiÍci EPROM (lub EEPROM), od ktÛrej zaleøeÊ bÍdzie uzyskany efekt úwietlny. Z†pewnoúci¹ wielu CzytelnikÛw posiada komputery i†programatory EPROM i†chcieliby oni wykonaÊ w³asne EPROM-y do swojego sterownika wÍøa. Tym Czytelnikom autor pragnie poleciÊ w³asn¹, sprawdzon¹ metodÍ obliczania liczb, ktÛre naleøy umieúciÊ w†kolejnych komÛrkach pamiÍci. Do przygotowania ta-

Rys. 4. Widok arkusza kalkulacyjnego Excel z przeliczeniem kodu binarnego na dziesiętny.

41

Generator efektów świetlnych na EPROM−ie

Rys. 5. Sposób dołączania żarówek do generatora efektów świetlnych.

kiego programu potrzebny jest dowolny komputer i†arkusz kalkulacyjny. Pos³ugiwa³em siÍ komputerem PC i†arkuszem MSExcell, ale moøna zastosowaÊ dowolny inny arkusz kalkulacyjny, np. Lotus. KolejnoúÊ postÍpowania jest nastÍpuj¹ca:

42

1. W†pierwsz¹ kolumnÍ arkusza wpisujemy formu³Í przeliczaj¹c¹ zapis binarny na dziesiÍtny, tak jak pokazano na rys. 4. KomÛrkÍ z†formu³¹ musimy nastÍpnie przekopiowaÊ w†dÛ³ do kolejnych 8191 komÛrek. NastÍpnie ca³y obszar roboczy: kolumny B, C, D, E, F, G, H, I, J zape³niamy zerami. Przy odrobinie wprawy w†pos³ugiwaniu siÍ arkuszem kalkulacyjnym opisane czynnoúci nie zajm¹ nam wiÍcej niø minutÍ. W†kolumnach obszaru roboczego ì1î reprezentuje w³¹czony punkt úwietlny, a†î0" wy³¹czony. Chyba teraz kaødy moøe oceniÊ, jak wygodna jest proponowana metoda tworzenia programu do

EPROM-u: po prostu graficznie przedstawiamy w†arkuszu to, co zostanie wyúwietlone przez sterownik! Na rys. 4†pokazano najprostszy przyk³ad: przesuniÍcie zapalonego punktu w†prawo, a†potem w†lewo oraz wyniki konwersji kodu binarnego na dziesiÍtny w†kolumnie A. Po ìnarysowaniuî wszystkich kombinacji úwietlnych, ktÛre pragniemy uzyskaÊ, pozostaje juø tylko zapisaÊ liczby znajduj¹ce siÍ w†kolumnie A†w†postaci pliku ASCII, a†nastÍpnie dokonaÊ konwersji tego pliku do postaci binarnej, czytelnej dla programatora EPROM. SposÛb do³¹czania øarÛwek do uk³adu pokazano na rys. 5. Zbigniew Raabe, AVT [email protected] Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/czerwiec01.htm oraz na p³ycie CD-EP06/2001B w katalogu PCB.

Elektronika Praktyczna 6/2001

Wysokosprawny wzmacniacz P R O audio J E 2x250W K T Y

Wysokosprawny wzmacniacz audio 2x250W, część 2 AVT−5015

W†drugiej czÍúci artyku³u przedstawiamy najwaøniejsze zagadnienia zwi¹zane z†montaøem i†uruchomieniem wzmacniacza, ktÛrego konstrukcja plasuje go w†czo³Ûwce rozwi¹zaÒ úwiatowych.

Elektronika Praktyczna 6/2001

Montaø i†uruchomienie Dla wzmacniacza zaprojektowano dwustronn¹ p³ytkÍ drukowan¹, ktÛrej wzÛr zamieúcimy na wk³adce drukowanej za miesi¹c, jest ona natomiast dostÍpna na naszej stronie internetowej oraz na p³ycie CD-EP5/2001B w†katalogu \PCB\Autotrax. Schemat montaøowy p³ytki wzmacniacza pokazano na rys. 10. Pomimo jej duøych rozmiarÛw, montaø wzmacniacza nie powinien sprawiÊ zbyt duøych problemÛw, gdyø niezbÍdne do wykonania prace mechaniczne nie s¹ zbyt skomplikowane. Jak wspomniano w†pierwszej czÍúci artyku³u, w†przypadku rezygnacji z†montaøu uk³adu zabezpieczaj¹cego naleøy zewrzeÊ za pomoc¹ miedzianego przewodu styki przekaünika. Na rys. 11 pokazano fragment p³ytki druko-

wanej z†wyraünie zaznaczonymi miejscami, w†ktÛre naleøy wlutowaÊ zworki. KolejnoúÊ montaøu elementÛw jest w†zasadzie dowolna, ale podczas ich kompletowania naleøy zwrÛciÊ szczegÛln¹ uwagÍ na ich jakoúÊ. Jest bardzo waøne, aby rezystory w³¹czone w†obwody zasilania stopni mocy (R3, R6, R11, R14) oraz szeregowo z†bramkami tranzystorÛw mocy (R4, R5, R9, R10) mia³y jak najmniejsz¹ indukcyjnoúÊ pasoøytnicz¹, poniewaø ich impedancja, zwiÍkszaj¹ca siÍ wraz z†czÍstotliwoúci¹ impulsÛw pr¹dowych mog³aby wp³yn¹Ê negatywnie na stabilnoúÊ pracy wzmacniacza i†jakoúÊ odtwarzanego sygna³u. Bardzo duøe znaczenie ma takøe jakoúÊ dielektryka zastosowanego w†kondensatorach filtruj¹cych sygna³ wyjúciowy -

43

Wysokosprawny wzmacniacz audio 2x250W jego up³ywnoúÊ powinna byÊ jak Do uruchomienia i†pÛüniejszego najmniejsza. Dla uk³adu U1 warto stosowania wzmacniacza niezbÍdzastosowaÊ podstawkÍ wykonan¹ ny bÍdzie zasilacz sieciowy z†transz†listwy z†konektorami szpilkowyformatorem o†mocy ok. 650..700W. mi. Takie rozwi¹zanie jest podyktowane trudnoúciami z†zakupem 38-koÒcÛwkowej podstawki przystosowanej do obudowy uk³adu TA0102A. Podczas lutowania wszystkich elementÛw naleøy zachowaÊ szczegÛln¹ starannoúÊ, aby zapobiec powstaniu zimnych lutÛw, ktÛre destrukcyjnie wp³ywaj¹ na trwa³oúÊ uk³adu U1 i†tranzystorÛw mocy. Naleøy takøe pamiÍtaÊ, aby uk³ad US1 zamontowaÊ dopiero po dok³adnym sprawdzeniu przetwornicy U2. W³¹czenie zasilania uk³adu U1 bez odpowiedniego spolaryzowania wejúcia VN12 powoduje w†wiÍkszoúci przypadkÛw uszkodzenie uk³adu TA0102A. Najbardziej dyskusyjne wydaje siÍ byÊ zastosowanie we wzmacniaczu radiatora - jego wymiary s¹ podejrzanie ma³e. Ze wzglÍdu na bardzo wysok¹ sprawnoúÊ stopni koÒcowych, standardowa czerniona kszta³tka profilowana RARG512 o†wysokoúci 80mm i†szerokoúci 250mm w†zupe³noúci wystarcza do zapewnienia odpowiednich warunkÛw ch³odzenia tranzystorÛw mocy. Poniewaø dreny tranzystorÛw T1..T4 s¹ do³¹czone do ich metalowych radiatorÛw, tranzystory moøna zamontowaÊ na pojedynczym radiatorze tylko po ich odpowiednim odizolowaniu. Najlepiej jest zastosowaÊ podk³adki mikowe dwustronnie posmarowane past¹ silikonow¹. åruby mocuj¹ce tranzystory do radiatora powinny byÊ odizolowane od niego za pomoc¹ tulejek wykonanych z†miki lub tworzywa sztucznego. We wzmacniaczu zastosowano kilka elementÛw indukcyjnych, spoúrÛd ktÛrych L3 i†L4 moøna wykonaÊ samodzielnie - s¹ to po prostu odcinki srebrzanki prze³oøone przez rurkowy rdzeÒ ferrytowy. Pozosta³e d³awiki s¹ dostarczane w†zestawie. Na p³ytce drukowanej przewidziano miejsce na dwa rezystory: R30 i†R32, ktÛre moøna wykorzystaÊ do ustalenia wzmocnienia napiÍciowego wzmacniacza zgodnie ze wzorem: ku=387000/(R30(R31) + 5000)[V/V]. Rys. 10. Rozmieszczenie elementów na

44

Zasilacz powinien mieÊ trzy napiÍcia wyjúciowe: symetryczne ±45V o†dopuszczalnym pr¹dzie wyjúciowym 5A i†+5V o†wydajnoú-

płytce drukowanej wzmacniacza.

Elektronika Praktyczna 6/2001

Wysokosprawny wzmacniacz audio 2x250W ci pr¹dowej 100mA. Wbudowane w†uk³ad U1 zabezpieczenia uniemoøliwiaj¹ jego pracÍ przy napiÍciach zasilaj¹cych niøszych od ±28V i†wyøszych od ±49V. Uruchomienie wzmacniacza nie wymaga specjalnych zabiegÛw, za wyj¹tkiem regulacji napiÍcia polaryzacji stopni wejúciowych. Za pomoc¹ potencjometrÛw R17 i†R18 naleøy ustawiÊ na wejúciach U1 napiÍcie ok. 2,5V i†po do³¹czeniu

oscyloskopu do wyjúcia wzmacniacza ustawiÊ na nim napiÍcie sta³e o†wartoúci jak najbliøszej 0V. Piotr Zbysiñski, AVT [email protected] Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/ ?pdf/czerwiec01.htm oraz na p³ycie CD-EP06/2001B w katalogu PCB.

Rys. 11. Widok fragmentu płytki drukowanej z rys. 10 z zaznaczonymi zworkami pozwalającymi ominąć styki przekaźnika.

Elektronika Praktyczna 6/2001

Ze wzglÍdu na ustalone przez dystrybutorÛw minima zakupowe na uk³ady TA0102A zostan¹ one wprowadzone do oferty AVT po zebraniu odpowiedniej liczby zamÛwieÒ. Wszystkich zainteresowanych zachÍcamy zatem do szybkiego z³oøenia zamÛwieÒ na kuponie kartonowym przyspieszy lub wrÍcz umoøliwi to moøliwoúÊ zakupu uk³adÛw TA0102A. Przybliøona cena TA0102A: 110 z³ (brutto) Przybliøona cena AVT-5015B: 450 z³ (brutto)

45

S P R Z Ę T

Alternatywa

Instek jest znakiem towarowym zastrzeøonym przez firmÍ Goodwill dla serii produkowanych przez ni¹ przyrz¹dÛw pomiarowych, w†tym zaawansowanych oscyloskopÛw cyfrowych. W†artykule przedstawiamy jeden z†bardziej interesuj¹cych modeli, ktÛry swoj¹ przewagÍ nad podobnymi, konkurencyjnymi oscyloskopami, zawdziÍcza pamiÍci prÛbek o†duøej pojemnoúci. W†artykule przedstawiamy takøe wiele innych zalet oscyloskopu GDS-830. Na pierwszy rzut oka GDS-830 do z³udzenia przypomina wygl¹dem szacowne opracowania Hewlett-Packarda (teraz Agilent) z†wycofanej juø z produkcji serii HP-54600. Jednak pierwsze prÛby laboratoryjne wykaza³y, øe GDS-830 jest przyrz¹dem zdecydowanie lepiej wyposaøonym od pierwowzoru, oferuje takøe wiele rÛønorodnych, bardzo przydatnych moøliwoúci, doúÊ rzadko spotykanych w†tak kompletnym zestawie w†konkurencyjnych oscyloskopach dostÍpnych za zbliøon¹ cenÍ.

Elektronika Praktyczna 6/2001

Zalety i†moøliwoúci Najpowaøniejszym atutem prezentowanego oscyloskopu jest pamiÍÊ o†pojemnoúci 125000 prÛbek dla kaødego z†dwÛch kana³Ûw. Moøna j¹ wykorzystaÊ dla podstawy czasu d³uøszej od 2ns/ dzia³kÍ, natomiast jej pe³na pojemnoúÊ jest dostÍpna dla podstawy czasu powyøej 200µs/dzia³kÍ. Zastosowanie pamiÍci prÛbek pozwala jednoczeúnie wyúwietlaÊ na ekranie przebiegi w†niej zgromadzone oraz przebiegi podane na wejúcia kana³Ûw. DziÍki temu moøna doúÊ ³atwo porÛwnaÊ przebieg

47

S P R Z Ę T Podstawowe parametry i możliwości oscyloskopu GDS−830: ✗ liczba kanałów/przetworników A/C: 2/2, ✗ rozdzielczość przetworników A/C: 8 bitów, ✗ maksymalna częstotliwość próbkowania przetworników A/C: 100MHz, ✗ pasmo torów analogowych Y: 20/100MHz ✗ zakres napięć wejściowych Y: 2mV..5V/ działkę, ✗ zakres nastaw podstawy czasu: 2ns..5s/ działkę, ✗ częstotliwości wyzwalania: DC..100MHz, ✗ pojemność pamięci próbek: 125000/kanał, ✗ przekątna monochromatycznego ekranu CRT: 7 cali, ✗ rozdzielczość wyświetlania: 640x480 punktów (VGA), ✗ zasilanie: 100..240VAC/85W, ✗ ciężar: 7kg, ✗ wymiary: 330x155x385mm.

badany z†zapisanym wczeúniej w†pamiÍci przebiegiem referencyjnym. Z†kolei pamiÍÊ prÛbek o†tak duøej pojemnoúci pozwoli³a na wyposaøenie oscyloskopu w†moøliwoúÊ nak³adania na wyúwietlany przebieg wynikÛw kolejnych akwizycji (accumulate), co u³atwia - w†sposÛb zbliøony do wykorzystywanego w†oscyloskopach z†lamp¹ pamiÍciow¹ - na wy³apywanie rzadko i†nieregularnie wystÍpuj¹cych zak³ÛceÒ w†badanych sygna³ach. Siln¹ stron¹ prezentowanego oscyloskopu jest funkcjonalnie rozbudowany system wyzwalania. OprÛcz klasycznych moøliwoúci wyzwalania dostÍpne s¹ takøe tryby zaawansowane: - telewizyjny, w†ktÛrym moøna okreúliÊ standard kodowania koloru (PAL/ NTSC), zadaÊ numer linii obrazu lub numer pÛ³obrazu wyzwalaj¹cego oscyloskop, moøna takøe wybraÊ polaryzacjÍ zbocza sygna³u wyzwalaj¹cego, - uniwersalny, w†ktÛrym parametry napiÍciowe sygna³u wyzwalaj¹cego (TTL/ECL/USER) i†czas lub liczbÍ impulsÛw opÛünienia wzglÍdem zadanego momentu wyzwolenia okreúla uøytkownik. Oscyloskop GDS-830 oferuje takøe szereg funkcji pomiarowych, ktÛrych wystÍpowanie dla wspÛ³czesnych uøytkownikÛw jest wiÍcej niø oczywiste. WúrÛd nich niezwykle uøyteczny w†prowadzonych pomiarach jest system read-out umoøliwiaj¹cy odczyt parametrÛw sygna³Ûw w†wybranych przez uøytkownika punktach. Do tego celu s³uø¹ linie referencyjne (po dwie

Elektronika Praktyczna 6/2001

w†osiach X†i†Y), ktÛrych po³oøenie okreúla uøytkownik za pomoc¹ pokrÍte³ ulokowanych na p³ycie czo³owej. Pochodn¹ tej funkcji jest moøliwoúÊ powiÍkszania wybranego fragmentu przebiegu w†celu jego szczegÛ³owej analizy. RÛwnie przydatne s¹ automatyczne pomiary napiÍÊ (Vpp, V amp, Vavg, Vrms oraz okreúlanie wartoúci maksymalnej i†minimalnej przebiegu widocznego na ekranie) oraz parametrÛw czasowych sygna³u wejúciowego (czÍstotliwoúÊ, okres, czasy narastania i†opadania, szerokoúci impulsÛw oraz wspÛ³czynnik wype³nienia przebiegu wyjúciowego). Na ekranie moøna wyúwietlaÊ jednoczeúnie trzy dowolnie wybrane parametry przebiegu. Pomimo bardzo duøych moøliwoúci pomiarowych, pos³ugiwanie siÍ prezentowanym oscyloskopem jest nad wyraz proste, co uzyskano dziÍki systemowi menu z†funkcjami wybieranymi za pomoc¹ 7-przyciskowej klawiatury, ktÛrej funkcje zmieniaj¹ siÍ w†zaleønoúci od aktualnie wybranego przez uøytkownika kontekstu. W†niektÛrych przypadkach (np. przesuwanie linii referencyjnych) niezbyt oczywiste jest, ktÛrymi pokrÍt³ami naleøy siÍ pos³ugiwaÊ, aby uzyskaÊ ø¹dany efekt, ale po kilku prÛbach problem przestaje istnieÊ. Rzadko spotykanym wúrÛd urz¹dzeÒ konkurencyjnych udogodnieniem jest pamiÍÊ nastaw oscyloskopu, w†ktÛrej moøna przechowywaÊ do 15 rÛønych zestawÛw. DziÍki niej podczas prowadzenia powtarzalnych pomiarÛw czas ich przygotowania jest bardzo krÛtki. CzÍsto przydatna jest takøe moøliwoúÊ przywrÛcenia poprzednich ustawieÒ oscyloskopu, zw³aszcza po w³¹czeniu automatycznego dostrajania oscyloskopu.

Wyposaøenie Standardowym wyposaøeniem oscyloskopu jest interfejs drukarkowy Centronics, pozwalaj¹cy na wykonywanie kopii ekranÛw na drukarce laserowej, interfejs RS232 s³uø¹cy do zdalnego konfigurowania przyrz¹du, a†takøe wyjúcie sygna³u wideo w†standardzie VGA na dodatkowy monitor. Jest to niezwykle uøyteczny interfejs, zw³aszcza podczas prowadzenia prezentacji lub dokumentowania pomiarÛw przed szerszym gronem

W skład standardowego zestawu wchodzą: ✓ oscyloskop GDS−830 z wyjściem VGA, interfejsami RS232 i Centronics, ✓ kabel sieciowy, ✓ dwie sondy pomiarowe x1/1, x1/10 z wbudowanym kompensatorem, ✓ dokumentacja.

(wbudowana w†oscyloskop lampa kineskopowa ma przek¹tn¹ 7†cali). Opcjonalnym wyposaøeniem przyrz¹du moøe byÊ interfejs GPIB, ktÛry w†przypadku wiÍkszoúci potencjalnych uøytkownikÛw nie jest jednak niezbÍdny i†producent s³usznie zdecydowa³ siÍ z†niego zrezygnowaÊ.

O†tym trzeba pamiÍtaÊ Oscyloskop GDS-830 wyposaøono w†dwa niezaleøne, 8-bitowe przetworniki A/C o†maksymalnej czÍstotliwoúci prÛbkowania 100MHz. W†praktyce oznacza to ograniczenie maksymalnej czÍstotliwoúci przebiegu mierzonego do ok. 10MHz (wtedy przypada 10 prÛbek na okres mierzonego przebiegu), co raczej wyklucza oscyloskop z†grupy przyrz¹dÛw chÍtnie stosowanych w†laboratoriach. Z†tego powodu konstruktorzy przyrz¹du wyposaøyli go w†system wyzwalania z†programowanym opÛünieniem, dziÍki ktÛremu mierzone przebiegi okresowe mog¹ mieÊ czÍstotliwoúÊ do 100MHz i†bÍd¹ poprawnie wyúwietlane. Taki sposÛb akwizycji sygna³u nie najlepiej spisuje siÍ w†przypadku sygna³Ûw silnie zaszumionych, a†przebiegi losowe o†czÍstotliwoúciach wyøszych niø ok. 10MHz nie bÍd¹ poprawnie wyúwietlane na ekranie oscyloskopu. TÍ niedoskona³oúÊ prezentowanego przyrz¹du rekompensuje jego cena, warto takøe pamiÍtaÊ, øe podobne ìsztuczkiî stosowali w†swoich opracowaniach inøynierowie m.in. firm Hewlett-Packard, Golud i†Wavetek. Andrzej Gawryluk, AVT Prezentowany w†artykule przyrz¹d udostÍpni³a redakcji firma NDN, tel. (0-22) 641-15-47, www.ndn.com.pl. WiÍcej infomacji o wyrobach firmy Goodwill moøna znaleüÊ w Internecie pod adresami: http://www.ndn.com.pl/ katalog/goodwill/goodwill.html oraz http://www.goodwill.com.tw/index-e.htm.

49

S P R Z Ę T

Jeøeli interesuj¹ CiÍ najnowsze trendy we wspÛ³czesnej elektronice, to musisz, Drogi Czytelniku, przeczytaÊ ten artyku³! Prezentujemy w†nim bowiem najnowsze opracowanie Atmela uk³ady umoøliwiaj¹ce budowanie kompletnych, rekonfigurowalnych modu³Ûw sprzÍtowych w†jednym uk³adzie. Nowe uk³ady okreúlany s¹ mianem Systemon-a-Chip. Po raz pierwszy o†uk³adach FPSLIC (ang. Field Programmable System Level Integrated Circuit) firmy Atmel pisaliúmy w†EP05/2000. Temat jest waøki, poniewaø Atmel jest pierwszym na úwiecie producentem, ktÛry oferuje produkowane seryjnie uk³ady ³¹cz¹ce w†jednej strukturze mikrokontroler wspÛ³pracuj¹cy z†rekonfigurowaln¹ matryc¹ FPGA. Jest to nie lada osi¹gniÍcie, dziú jeszcze awangardowe (jak mikrokontrolery na pocz¹tku lat 80.), lecz w†najbliøszych latach z†pewnoúci¹ wp³ynie na sposÛb budowania urz¹dzeÒ elektronicznych: rekonfigurowalny sprzÍt jest juø w†zasiÍgu rÍki! Pretekstem do przygotowania tego artyku³u jest najnowszy Starter Kit firmy Atmel, przygotowany z†myúl¹ o†budowaniu systemÛw testowych na uk³adach FPSLIC.

FPSLIC od úrodka Zaczniemy od wyjaúnienia, czym uk³ady FPSLIC rÛøni¹ siÍ od uk³adÛw dostÍpnych na rynku. Jak ³atwo zauwaøyÊ na schemacie blokowym uk³adÛw FPSLIC (rys. 1), ³¹cz¹ one w†sobie dobrze wyposaøony w†modu³y peryferyjne mikro-

50

kontroler oraz konfigurowaln¹ matrycÍ FPGA o†architekturze odpowiadaj¹cej uk³adom AT40K. WydajnoúÊ 8-bitowego mikrokontrolera RISC z†rodziny AVR wynosi ok. 30MIPS, a†moøliwoúci logiczne matrycy FPGA odpowiadaj¹ ok. 10000..40000 bramek przeliczeniowych. W†strukturze uk³adÛw FPLISC zintegrowano takøe dwie pamiÍci SRAM (jedn¹ z†nich przeznaczono na pamiÍÊ programu dla AVR) o†³¹cznej pojemnoúci 36kB. Mikrokontroler wyposaøono w†szereg uniwersalnych peryferii, w†tym programowane porty I/ O, szeregowe interfejsy I 2 C†i†UART (podwÛjny), timery o ogromnych moøliwoúciach (w tym 10-bitowy PWM) i†modu³ sprzÍtowego mnoøenia. Architektura mikrokontrolera AVR jest niemal identyczna ze standardow¹. Najwaøniejsza rÛønica polega na zast¹pieniu pamiÍci programu Flash pamiÍci¹ SRAM. ZawartoúÊ tej pamiÍci jest ³adowana z zewnÍtrznej pamiÍci szeregowej EPROM, EEPROM lub Flash, w†ktÛrej przechowywane s¹ takøe dane konfiguracyjne dla matrycy FPGA. Uzasadnieniem takiej, doúÊ nietypowej, konstrukcji pamiÍci programu jest, przewidziana przez projektantÛw uk³adu, moøliwoúÊ jego dynamicznej rekonfiguracji w zaleønoúci od bieø¹cych potrzeb mikrokontrolera i†matrycy FPGA.

Elektronika Praktyczna 6/2001

S P R Z Ę T nalne zwane makrokomÛrkami (uproszczony schemat blokowy FPGA pokazano na rys. 5). MakrokomrÛki moøna konfigurowaÊ tak, aby realizowa³y praktycznie dowolne funkcje logiczne. Wszystkie makrokomÛrki maj¹ identyczn¹ budowÍ i†przed za³adowaniem do wewnÍtrznej pamiÍci SRAM pliku zawieraj¹cego mapÍ konfiguracji nie s¹ ze sob¹ po³¹czone. Bardzo interesuj¹c¹ i†rzadko spotykan¹ w†FPGA w³aúciwoúci¹ matrycy wykorzystanej w†FPSLIC jest moøliwoúÊ jej czÍúciowej rekonfiguracji (rys. 6), dziÍki czemu mikrokontroler AVR moøe dopasowywaÊ budowÍ blokÛw implementowanych w†FPGA do chwilowych wymagaÒ aplikacji. Jednym spoúrÛd wielu moøliwych przyk³adÛw wykorzystania czÍúciowej rekonfiguracji s¹ telefony komÛrkowe, w†ktÛrych moøliwa jest wymiana algorytmÛw dekompresji sygna³Ûw audio, w zaleønoúci od standardu (kraju) w†jakim telefon pracuje. Kolejn¹, bardzo istotn¹ zalet¹ matryc FPGA zintegrowanych w†uk³adach FPSLIC jest moøliwoúÊ wykorzystania ich fragmentu jako dwuportowych, asynchronicznych pamiÍci RAM. S¹ one wyposaøone w†niezaleøne sygna³y zapisu i†odczytu, niezaleøne linie adresowe WAdd i†Radd oraz rozdzielone linie danych wejúciowych i†wyjúciowych.

Rys. 1. Na rys. 2 przedstawiono mapÍ pamiÍci uk³adÛw FPSLIC (AT94K) z zaznaczeniem obszarÛw przypisanych na ìsztywnoî do pe³nienia okreúlonych funkcji: kolorem czarnym zaznaczono pamiÍÊ bezpoúrednio niedostÍpn¹ dla uøytkownika, natomiast modu³y zaznaczone na bia³o mog¹ byÊ wykorzystane przez uøytkownika jako rozszerzenia pamiÍci programu lub jako fragment pamiÍci danych. ZarÛwno mikrokontroler, jak i†logika zaimplementowana w†matrycy FPGA maj¹ rÛwnoprawny dostÍp do zasobÛw pamiÍci SRAM. Jedynym niemodyfikowalnym w†standardowy sposÛb fragmentem tej pamiÍci jest obszar spe³niaj¹cy rolÍ pamiÍci konfiguracji FPGA. Na rys. 3 pokazano schemat dostÍpu do wbudowanej pamiÍci SRAM przez FPGA i†mikrokontroler AVR. Interesuj¹c¹ w³aúciwoúci¹ rozwi¹zania zaproponowanego przez Atmela jest permanentna aktywnoúÊ od-

W skład zestawu FPSLIC Starter Kit wchodzą: ✦ płytka prototypowa z układem AT94K40 i niezbędnymi peryferiami, ✦ interfejs−programator ISP, ✦ drukowana dokumentacja zestawu, ✦ płyta CD−ROM z pakietem System Designer oraz programami pomocniczymi.

Elektronika Praktyczna 6/2001

czytu SRAM w stronÍ FPGA (w zwi¹zku z†tym brak sygna³u RE FPGA) oraz moøliwoúÊ jednoczesnego dostÍpu do SRAM przez FPGA i†mikrokontroler. Podczas tworzenia projektu dla uk³adu FPSLIC naleøy pamiÍtaÊ, øe producent nie przewidzia³ øadnych mechanizmÛw arbitraøowych, ktÛre zapobiega³yby prÛbom wykonania operacji przez FPGA i AVR na tej samej komÛrce, w zwi¹zku z czym projektant systemu powinien opracowaÊ je samodzielnie. Konstrukcja uk³adu FPSLIC pozwala na bezpoúredni¹ wymianÍ informacji pomiÍdzy FPGA i†mikrokontrolerem, przy czym zalecanym do tego celu mechanizmem jest w³¹czanie modu³Ûw wykonanych w strukturze FPGA w obszar pamiÍci mikrokontrolera (rys. 4), co zapewnia ich ³atw¹ obs³ugÍ. Z†punktu widzenia uøytkownika matryca FPGA zintegrowana w†strukturze uk³adu FPSLIC jest bardzo duø¹ matryc¹ bramek logicznych, po³¹czonych w†bloki funkcjo-

Rys. 2.

51

S P R Z Ę T

Rys. 3.

Rys. 4.

DostÍpne wersje Uk³ady FPSLIC s¹ obecnie dostÍpne w†trzech wersjach rÛøni¹cych siÍ miÍdzy sob¹ wielkoúci¹ matrycy FPGA (tab. 1) oraz obudowami. DostÍpne s¹ obudowy pocz¹wszy od PLCC84, przez VQFP200, TQFP144, PQFP208 i†PQFP240, aø po BG352 z†wyprowadzeniami kulkowymi. Ciekawostk¹ jest fakt zachowania kompatybilnoúci rozmieszczenia wyprowadzeÒ uk³adÛw FPSLIC z†produkowanymi przez Atmela klasycznymi uk³adami FPGA. Producent duøy wysi³ek w³oøy³ w ograniczenie mocy pobieranej przez uk³ady, co wi¹øe siÍ m.in. z obniøeniem napiÍcia zasilaj¹cego do 3V, ale zachowano moøliwoúÊ wspÛ³pracy z cyfrowymi uk³adami TTL5V. Pomimo stosunkowo niskiego napiÍcia zasilania, mikrokontroler moøna taktowaÊ sygna³em zegarowym o†czÍstotliwoúci do 40MHz, przy ktÛrej wydajnoúÊ

mikrokontrolera wynosi ok. 30MIPS (ang. Million Instructions Per Second).

Zestaw uruchomieniowy ChÍÊ szybkiego wypromowania przez Atmela nowej technologii spowodowa³a, øe szczegÛlnie duøo uwagi producent poúwiÍci³ opracowaniu zestawu uruchomieniowego (fot. 1), ktÛry umoøliwi szybkie poznanie moøliwoúci nowych uk³adÛw. Na p³ytce drukowanej zestawu umieszczono nastÍpuj¹ce elementy, tworz¹ce nieco uproszczony, lecz w†pe³ni funkcjonalny system testowy: - najwiÍkszy spoúrÛd dostÍpnych FPSLIC - uk³ad AT94K40, - podwÛjny konwerter napiÍciowy i†dwa gniazda DB9 dla interfejsÛw RS232, - podstawkÍ z†reprogramowaln¹ pamiÍci¹ konfiguruj¹c¹ AT17LV010, - po 8†diod LED i†chwilowych przyciskÛw, ktÛre za pomoc¹ jumperÛw

moøna do³¹czaÊ do wyprowadzeÒ uk³adu FPSLIC, - cztery 15-segmentowe wyúwietlacze LED, na ktÛrych moøna wyúwietlaÊ znaki alfanumeryczne, - przyciski umoøliwiaj¹ce zerowanie uk³adu i†rÍczn¹ generacjÍ sygna³u zegarowego, - oscylator kwarcowy 32,768kHz oraz generator kwarcowy o†czÍstotliwoúci sygna³u wyjúciowego 4MHz. Uk³ad FPSLIC zamontowany na p³ytce moøna wykorzystaÊ takøe w†dowolnej w³asnej aplikacji, co umoøliwiaj¹ z³¹cza szpilkowe rozmieszczone wokÛ³ niego. Do³¹czono do nich wszystkie uniwersalne wyprowadzenia I/O uk³adu FPSLIC. Projektowanie uk³adÛw SoC jest realizowane w†nieco inny sposÛb, niø ma to miejsce w†przypadku standardowych uk³adÛw FPGA i†mikrokokontrolerÛw. Z†tego powodu Atmel do³¹czy³ do zestawu pakiet programÛw pod nazw¹ System Designer, dziÍki ktÛremu proces przygotowywania projektu zosta³ zautomatyzowany. Podobnie jak i†wczeúniejsze programy narzÍdziowe oferowane przez Atmela, System Designer wykonano z†modu³Ûw programowych opracowanych przez firmÍ Mentor Graphics (m.in. ModelSim, Leonardo, Figaro IDS), jednego z†najpowaøniejszych dostawcÛw narzÍdzi programowych dla uk³adÛw FPGA i†SoC. W†sk³ad prezentowanego zestawu wchodzi takøe opracowany przez Atmela interfejs umoøliwiaj¹cy programowanie i†konfigurowanie uk³adÛw zamontowanych w†urz¹dzeniu (ISP ang. In System Programming). Jest to uniwersalny interfejs sterowany przez specjalizowany program CPS, takøe wchodz¹cy w†sk³ad zestawu. Interfejs moøna wykorzystaÊ do programowania wszystkich uk³adÛw z†interfejsem JTAG produkowanych przez Atmela, takøe pamiÍci konfiguruj¹cych z†pamiÍci¹ EEPROM lub Flash. Przeprowadzone w†redakcyjnym laboratorium badania zestawu uruchomieniowego dla uk³adÛw FPSLIC wykaza³y, øe jego jedyn¹ istotn¹ wad¹ jest brak zasilacza sieciowego. Na p³ytce zestawu zintegrowano tylko stabilizator napiÍcia z†prostymi filtrami pojemnoúciowymi. Ze wzglÍdu na niewielk¹ pojemnoúÊ zastosowanych przez producenta kondensatorÛw filtruj¹cych, zasi-

Tab. 1. Dostępne warianty układów FPSLIC Typ układu AT94K10 AT94K20 AT94K40

52

Liczba Liczba ma− Liczba Pamięć Pamięć Pamięć Moduł Timery− Interfejs I2C, Inter− bramek krokomó− rejestrów FreeRAM programu danych sprzętowego liczniki watchdog, fejsy w FPGA rek FPGA w FPGA [b] SRAM [kb] SRAM [kb] mnożenia RTC UART 10000 20000 40000

576 1024 2304

864 1408 2880

4096 8192 18432

20...32 20...32 20...32

4...16 4...16 4...16

+ + +

3 3 3

+ + +

2 2 2

Wydajność AVR (przy 40MHz)

Napięcie zasilania

30MIPS 30MIPS 30MIPS

3...3,6V 3...3,6V 3...3,6V

Elektronika Praktyczna 6/2001

S P R Z Ę T

Rys. 6.

Rys. 5. lacz stosowany do zasilania zestawu powinien byÊ wyposaøony we w³asne filtry napiÍcia tÍtnieÒ.

54

Moim zdaniem najbardziej interesuj¹cym elementem zestawu jest pakiet narzÍdziowy System Designer, ktÛry wyposaøono w†oprogramowanie rÛwnoleg³ego projektowania systemu opartego na mikrokontrolerze i†matrycy FPGA (ang. co-desing) oraz weryfikacjÍ logiczn¹ i†strukturaln¹ projektu (ang. co-verification). W†jednym z†kolejnych numerÛw EP poúwiÍcimy sys-

temom projektowym tego typu nieco wiÍcej miejsca. Piotr Zbysiñski, AVT Prezentowany w†artykule zestaw udostÍpni³a redakcji firma JM Elektronik, tel. (0-32) 339-69-00, www.jm.pl. Informacje o†uk³adach FPSLIC s¹ dostÍpne w†Internecie, pod adresem: http://www.atmel.com/atmel/products/ prod39.htm.

Elektronika Praktyczna 6/2001

S P R Z Ę T

Mały i praktyczny Pomimo tego, øe coraz czÍúciej s¹ stosowane mikrokontrolery z†wewnÍtrzn¹ pamiÍci¹ programu, emulatory pamiÍci EPROM ciesz¹ siÍ nadal duøym powodzeniem wúrÛd konstruktorÛw. W†artykule przedstawiamy ìemulatorow¹î nowoúÊ na naszym rynku emulator Wice-M1 produkowany przez firmÍ Leap-Electronic.

Emulator Wice-M1 firmy Leap Electronic jest prostym w†obs³udze, przy tym bardzo uøytecznym narzÍdziem wspomagaj¹cym pracÍ konstruktorÛw stosuj¹cych w†swoich opracowaniach pamiÍci EPROM, EEPROM i†Flash. Cech¹ charakterystyczn¹ wiÍkszoúci podobnych urz¹dzeÒ jest skomplikowana budowa pozwalaj¹ca na emulowanie wielu rodzajÛw pamiÍci, bogate oprogramowanie oferuj¹ce wiele udogodnieÒ i†niestety wysoka cena. Dla wielu projektantÛw wykorzystuj¹cych popularne EPROM-y alternatyw¹ moøe staÊ siÍ w†tym przypadku stosunkowo niedrogi WiceM1.

Rys. 1.

56

SprzÍt Duø¹ zalet¹ Wice-M1 s¹ przede wszystkim niewielkie wymiary zewnÍtrzne. Estetycznie wykonana obudowa, chroni¹ca wnÍtrze emulatora, ma wymiary 9,5cm x†4cm x†2cm, co sprawia, øe urz¹dzenie jest porÍczne i†zajmuje niewiele miejsca. Dodatkowo producent zaproponowa³ bardzo wygodny sposÛb pod³¹czania emulatora do testowanego uk³adu. Emulator umieszczamy bowiem bezpoúrednio w†miejscu emulowanej pamiÍci, eliminuj¹c koniecznoúÊ stosowania dodatkowych przewodÛw. Takie rozwi¹zanie nie tylko poprawia funkcjonalnoúÊ przyrz¹du, ale takøe redukuje wszystkie nie-

poø¹dane zak³Ûcenia i†opÛünienia transmisji, pojawiaj¹ce siÍ przy po³¹czeniach kablowych. Wice-M1 emuluje nastÍpuj¹ce typy pamiÍci: 2716 (2kB), 2732 (4kB), 2764 (8kB), 27128 (16kB), 27256 (32kB), 27512 (64kB), 27010 (128kB) zasilane z†5V. WspÛ³praca z†komputerem odbywa siÍ przez interfejs rÛwnoleg³y. Naleøy przy tym zaznaczyÊ, øe jeden port rÛwnoleg³y moøe obs³ugiwaÊ cztery emulatory Wice-M1 rÛwnoczeúnie, a†kaødy z†nich moøe emulowaÊ inny typ pamiÍci. W†sk³ad standardowego wyposaøenia emulatora wchodz¹: oprogramowanie (DOS, Win 3.1/95), kabel ³¹cz¹cy emulator z†komputerem, kabel doprowadzaj¹cy sygna³ zeruj¹cy, zasilacz i†instrukcja obs³ugi. Obs³uga emulatora jest bardzo prosta. Przed przyst¹pieniem do pracy naleøy dokonaÊ co prawda prostej konfiguracji czÍúci sprzÍtowej, ale nie sprawi to øadnego problemu nawet pocz¹tkuj¹cym uøytkownikom. Konfiguracja ta realizowana jest za pomoc¹ mikroprze³¹cznikÛw znajduj¹cych siÍ na zewn¹trz emulatora. Odpowiednie skonfigurowanie czÍúci sprzÍtowej zapewnia prawid³ow¹ komunikacjÍ urz¹dzenia z†oprogramowaniem, ale Rys.

wp³ywa rÛwnieø na pewne parametry pracy emulatora w†testowanym uk³adzie. Parametry te dotycz¹ sposobu zasilania (Wice-M1 moøe byÊ zasilany bezpoúrednio z†uk³adu lub z†dostarczonego w†zestawie zasilacza) oraz poziomu sygna³u zeruj¹cego (wysoki, niski). Funkcje mikroprze³¹cznikÛw opisane s¹ w†instrukcji obs³ugi oraz bezpoúrednio na obudowie urz¹dzenia.

Oprogramowanie Oprogramowanie dostarczane z†Wice-M1 wspÛ³pracuje z†DOS 3.0 i†Windows 3.1x/95. Wymagania sprzÍtowe nak³adane na komputer uøytkownika to procesor 386 lub wyøszy, 5MB wolnego miejsca na dysku i†oczywiúcie port drukarkowy. Widok g³Ûwnego okna programu pokazano na rys. 1. Aplikacja posiada szereg funkcji u³atwiaj¹cych pracÍ z†emulatorem. Natrafiamy na nie juø przy ³adowaniu wybranego kodu do bufora. Opcje wystÍpuj¹ce w†oknie LOAD umoøliwiaj¹ nie tylko wybranie formatu, w†jakim zapisany jest kod (Wice-M1 obs³uguje 26 rÛønych formatÛw), ale takøe pozwalaj¹ wybraÊ dowolny fragment kodu, ktÛry chcemy umieúciÊ w†buforze. Dodatkowo ustala-

2.

Elektronika Praktyczna 6/2001

S P R Z Ę T

Rys. 3. my tu adres pocz¹tkowy bufora, od ktÛrego chcemy rozpocz¹Ê zapis (rys. 2). Po wczytaniu interesuj¹cego nas pliku moøna dokonaÊ jego edycji. Oprogramowanie zawiera kilka funkcji wspomagaj¹cych edycjÍ danych. Wszystkie z†nich dostÍpne s¹ bezpoúrednio z†paska MENU za pomoc¹ polecenia BUFFER. SzczegÛlnie uøyteczne, z†punktu widzenia uøytkownika, s¹ popularne funkcje: JUMP (umoøliwiaj¹ca ìskokî pod wybrany adres bufora) oraz SEARCH (umoøliwiaj¹ca odnalezienie w†buforze wybranego ci¹gu danych). Funkcja SEARCH posiada kilka dodatkowych opcji. SzukaÊ moøemy bowiem nie tylko w†ca³ym obszarze bufora, ale takøe w†dowolnie okreúlonej jego

Rys. 4.

58

czÍúci. Format poszukiwanych danych (HEX, ASCII) jest rÛwnieø do wyboru. Inn¹ funkcj¹ u³atwiaj¹c¹ edycjÍ zawartoúci bufora jest funkcja BLOCK. Umoøliwia ona kopiowanie, przesuwanie i†zamianÍ miejscami dowolnych fragmentÛw wczytanego pliku. Widok okna BLOCK pokazano na rys. 3. Wype³nienie bufora wartoúciami wybranymi przez uøytkownika umoøliwia polecenie FILL. Okreúlony obszar moøemy wype³niÊ, w†zaleønoúci od potrzeb, danymi zaproponowanymi przez twÛrcÛw aplikacji (all bit 0, all bit 1) lub danymi zdefiniowanymi przez siebie. Opcja rÍcznego okreúlenia interesuj¹cego nas fragmentu bufora, na ktÛrym chcemy przeprowadziÊ tÍ operacjÍ, polega na podaniu jego adresu pocz¹tkowego i†koÒcowego. SumÍ kontroln¹ moøemy uzyskaÊ nie tylko dla ca³ego obszaru bufora, ale takøe dla wybranych fragmentÛw. Do obliczania jej wartoúci s³uøy funkcja GET CHECK SUM. Oprogramowanie pozwala takøe na do³¹czanie do aktualnej zawartoúci bufora danych znajduj¹cych siÍ w†innym pliku. Wykonanie takiej operacji zapewnia funkcja INSERT FILE. Adres pocz¹tkowy, od ktÛrego rozpocznie siÍ ìdo³¹czanieî danych, wprowadzamy w†tym wypadku rÍcznie. ZawartoúÊ

bufora moøemy w†kaødej chwili ìpodejrzeÊî w†trybie graficznym. WÛwczas prezentowany jest ca³y obszar pamiÍci bufora w†postaci blokÛw, jak pokazano na rys. 4. Wygl¹d poszczegÛlnych blokÛw zaleøny jest od ich aktualnej zawartoúci. Adres interesuj¹cego nas bloku podawany jest automatycznie natychmiast po wskazaniu go kursorem. Charakteryzuj¹c oprogramowanie, naleøy zwrÛciÊ uwagÍ na moøliwoúÊ pracy z†kilkoma oknami bufora jednoczeúnie. Kaøde okno moøe w†tym wypadku reprezentowaÊ inny zbiÛr danych. W†przypadku pracy z†wiÍcej niø jednym emulatorem (maksymalnie cztery do³¹czone do jednego portu LPT), kaødy z†nich moøemy wysterowaÊ z†innego okna. Jest to szczegÛlnie wygodne, jeúli poszczegÛlne z†emulatory maj¹ docelowo zawieraÊ inny kod. Za³adowanie zawartoúci bufora do wybranego emulatora jest bardzo proste. W†tym celu wystarczy ìklikn¹Êî ikonÍ z†napisem SEND. Proces przesy³ania danych do urz¹dzenia sygnalizowany jest automatycznie pojawieniem siÍ niewielkiego okna dialogowego. Wskazuje ono procentowy postÍp w†transmisji danych, ale oprÛcz tego zawiera kilka dodatkowych informacji. Wskazuj¹ one miÍdzy innymi typ

przesy³anych danych, wielkoúÊ kodu, adres pamiÍci Wice-M1, od ktÛrego rozpoczͳo siÍ jego ³adowanie, dostÍpny rozmiar pamiÍci dla emulowanego uk³adu. Pewne parametry dotycz¹ce transmisji moøemy ustawiÊ przed przes³aniem danych do urz¹dzenia. Parametry te to: adres pamiÍci WiceM1, od ktÛrego rozpocznie siÍ przyjmowanie danych, oraz typ danych do wys³ania (wszystkie bity, tylko parzyste, tylko nieparzyste).

Podsumowanie Niew¹tpliw¹ zalet¹ Wice-M1 jest ³atwoúÊ jego obs³ugi. Wp³ywa na to nie tylko przystÍpnie zorganizowany interfejs uøytkownika, ale takøe przemyúlana konstrukcja czÍúci sprzÍtowej. Zaproponowany sposÛb pod³¹czania emulatora do uk³adu testowanego jest bardzo wygodny i†wp³ywa na polepszenie parametrÛw pracy urz¹dzenia. Emulator jest zabezpieczony przed niew³aúciwym pod³¹czeniem, w†zwi¹zku z†tym ewentualna pomy³ka podczas jego instalacji nie spowoduje uszkodzenia. WiceM1 charakteryzuje duøa szybkoúÊ dzia³ania. Urz¹dzenie nie generuje dodatkowych opÛünieÒ, a†jak zapewnia producent, czas dostÍpu emulowanej pamiÍci nie przekracza 15ns. Uøytkownicy, ktÛrzy testuj¹ bardziej z³oøone uk³ady i†chcieliby emulowaÊ wiÍcej niø jedn¹ pamiÍÊ na pewno bÍd¹ zadowoleni. MoøliwoúÊ jednoczesnego pod³¹czania czterech Wice-M1 do jednego portu zdecydowanie u³atwia pracÍ. Podsumowuj¹c, naleøy powiedzieÊ, øe producent zachowuj¹c doúÊ atrakcyjn¹ cenÍ wyposaøy³ emulator we wszystkie funkcje pozwalaj¹ce na efektywne wykorzystanie tego narzÍdzia. RK Prezentowany emulator udostÍpni³a redakcji firma RK-System, tel. (0-22) 724-30-39, www.rk-system.com.pl.

Elektronika Praktyczna 6/2001

S P R Z Ę T

Prolink-1B jest kolejnym prezentowanym na naszych ³amach (patrz EP5/2001) przyrz¹dem do pomiarÛw parametrÛw sygna³Ûw w†sieciach kablowych s³uø¹cych do dystrybucji sygna³Ûw radiowych i†telewizyjnych. Prezentowany przyrz¹d doskonale nadaje siÍ takøe do dokonywania precyzyjnych pomiarÛw w†systemach antenowych, powszechnie stosowa-

nych w wiÍkszoúci osiedli mieszkaniowych.

Moøliwoúci Prolink-1B jest nowoczesnym, mikroprocesorowym przyrz¹dem pomiarowym wyposaøonym w†system cyfrowego strojenia oraz cyfrowej obrÛbki i†prezentacji wynikÛw pomiaru. WúrÛd moøliwoúci pomiarowych przyrz¹du szczegÛlnie interesuj¹ce s¹: - pomiar poziomu zmodulowanej noúnej sygna³u audio, - pomiar poziomu zmodulowanej noúnej sygna³u wideo, - pomiar stosunku poziomÛw: noúnej sygna³u wideo do noúnej sygna³u audio. Wszystkie pomiary moøna wykonaÊ w†przedziale czÍstotliwoúci 48,25..870MHz. Strojenie przyrz¹du moøna prowadziÊ za pomoc¹ nastawnika umieszczonego na p³ycie

W skład zestawu Prolink−1B wchodzą:

Rys. 1.

60

✓ przyrząd pomiarowy, ✓ zasilacz sieciowy, ✓ dokumentacja (przygotowywana w języku polskim), ✓ pokrowiec z paskiem umożliwiającym noszenie przyrządu na ramieniu, ✓ konwertery: BNC/ANT oraz BNC/F.

Pomiary parametrÛw sygna³Ûw w†instalacjach kablowych wykorzystywanych do dystrybucji sygna³Ûw telewizyjnych i†radiowych s¹ stosunkowo trudne w†realizacji, chyba øe zastosujemy odpowiedni przyrz¹d pomiarowy. W†artykule prezentujemy przenoúny miernik poziomu sygna³Ûw TV i†radiowych, zarÛwno analogowych, jak i†cyfrowych. czo³owej, przy czym s¹ dostÍpne dwa zasadnicze tryby strojenia: rÍczna zmiana czÍstotliwoúci (z programowanym krokiem 62,5kHz lub 1MHz) lub rÍczna zmiana kana³u zgodnie z†planami wpisanymi (opcjonalnie) do pamiÍci przyrz¹du. Zdemodulowany amplitudowo (AM) lub czÍstotliwoúciowo (FM) sygna³ audio moøna ods³uchaÊ za pomoc¹ wewnÍtrznego miniaturowego g³oúnika, ktÛry moøna wykorzystaÊ takøe jako akustyczny sygnalizator poziomu mierzonego sygna³u. W†zaleø-

Elektronika Praktyczna 6/2001

S P R Z Ę T

Rys. 2. noúci od wybranego przez uøytkownika trybu pracy, akustycznie mog¹ byÊ sygnalizowane wartoúci: úrednia lub szczytowa zmierzonego sygna³u. Jest to niezwykle uøyteczna w†pracach serwisowych funkcja, pozwalaj¹ca operatorowi jednoczeúnie kontrolowaÊ poziom sygna³u i†dokonywaÊ ewentualnych regulacji w†badanym urz¹dzeniu (wzmacniaczu, rozdzielaczu, t³umiku czy teø regeneratorze sygna³u). Alternatywnym rozwi¹zaniem jest prze³¹czenie trybu wyúwietlania na semigraficzny, w†ktÛrym poziom sygna³u jest reprezentowany przez bargraf wyúwietlany na 10 pozycjach wyúwietlacza. Jak wczeúniej wspomniano, za pomoc¹ Prolinkía-1B moøna mierzyÊ takøe poziom sygna³Ûw kodowanych cyfrowo. W†zaleønoúci od szerokoúci kana³u, w†ktÛrym transmitowany jest sygna³ cyfrowy, mog¹ okazaÊ siÍ niezbÍdne drobne korekty odczytanych wynikÛw, ktÛre szczegÛ³owo opisano w†dokumentacji przyrz¹du.

62

Na p³ycie czo³owej przyrz¹du, oprÛcz nastawnika czÍstotliwoúci, znajduje siÍ 16-znakowy, podúwietlany wyúwietlacz alfanumeryczny, w³¹cznik zasilania po³¹czony z†regulatorem g³oúnoúci, wejúciowe gniazdo BNC, sygnalizator optyczny roz³adowania baterii oraz 3przyciskowa klawiatura. Gniazdo interfejsu RS232 oraz zasilania, jako rzadziej wykorzystywane w†terenie, wyprowadzono na lewej úciance obudowy. Wbudowany interfejs RS232 moøna wykorzystaÊ do drukowania (w postaci graficznej rys. 1 lub tekstowej - rys. 2) uproszczonej dokumentacji pomiarÛw lub do zdalnego konfigurowania przyrz¹du. Do tego celu projektanci urz¹dzenia wyposaøyli go w†interpreter 12 poleceÒ. Program steruj¹cy prac¹ przyrz¹du naleøy do wyposaøenia opcjonalnego, dostÍpnego na zamÛwienie. Tor pomiarowy przyrz¹du wyposaøono w†wewnÍtrzne t³umiki, z†ktÛrych jeden (o wspÛ³czynniku t³umienia do 10dB) jest sterowany automatycznie, drugi - sterowany rÍcznie - umoøliwia pomiary sygna³Ûw o†wysokich poziomach (do 3,16V). W³¹czenie tego t³umika w†tor pomiarowy powoduje automatyczne przeskalowanie wyúwietlanych wynikÛw, dziÍki czemu zminimalizowano ryzyko powstania b³ÍdÛw odczytu. W†przypadku czÍstego powtarzania takich samych pomiarÛw jest moøliwe zapisanie w†pamiÍci nieulotnej przyrz¹du wybranego zestawu nastaw, ktÛre mog¹ byÊ automatycznie odtwarzane po w³¹czeniu przyrz¹du. Zapisanie nastaw do pamiÍci wymaga jednoczesnego

Podstawowe parametry Prolink’a−1B: ✗ możliwość pomiaru poziomu sygnałów telewizyjnych i radiowych, analogowych i cyfrowych, ✗ zakres częstotliwości pracy: 48,25..870MHz, ✗ krok strojenia: 62,5kHz/1MHz, ✗ czułość wejściowa: 30..120dBµV, ✗ rozdzielczość cyfrowego wskaźnika poziomu: 0,1dB, ✗ wejście BNC 75Ω, ✗ wbudowana (opcjonalnie) pamięć do 7 planów, w każdym do 126 kanałów, ✗ wbudowane tłumiki sygnału wejściowego: automatyczny i sterowany ręcznie, ✗ zasilanie sieciowe lub bateryjne, ✗ wbudowana nieulotna pamięć nastaw, ✗ wbudowany interfejs RS232 (do drukarki i komputera), ✗ wymiary: 199,5x60,5x131,5mm,

wciúniÍcia dwÛch przyciskÛw na p³ycie czo³owej przyrz¹du, odbywa siÍ wiÍc na wyraüne ø¹danie uøytkownika. Walory uøytkowe Prolinka-1B jako przyrz¹du przenoúnego zwiÍksza wbudowany w†przyrz¹d akumulator øelowy, wystarczaj¹cy na ok. 3†godziny pracy w†typowym cyklu. Niebagateln¹ zalet¹ prezentowanego przyrz¹du jest jego stosunkowo niewielki ciÍøar (1,2kg) oraz wygodny futera³ z†paskiem umoøliwiaj¹cym noszenie przyrz¹du na ramieniu. Andrzej Gawryluk, AVT Prezentowany w†artykule przyrz¹d udostÍpni³a redakcji firma NDN, tel. (0-22) 641-15-47, www.ndn.com.pl. Dodatkowe informacje o prezentowanym przyrz¹dzei moøna znaleüÊ w Internecie pod adresami: http:// www.ndn.com.pl/katalog/promax/promax.html oraz http://www.promax.es/ 3w/ingles/pdf/mci02122.pdf.

Elektronika Praktyczna 6/2001

S P R Z Ę T

Po raz pierwszy na ³amach EP przedstawiamy zestaw ewaluacyjny przygotowany przez firmÍ International Rectifier (IRF), ale nie po raz pierwszy przedstawiamy specjalizowany uk³ad przeznaczony do zap³onnika nowoczesnych lamp fluorescencyjnych. Wszystkich zainteresowanych t¹ ci¹gle ma³o znan¹ tematyk¹ zachÍcamy do przeczytania.

International Rectifier opracowa³ niezwykle interesuj¹cy uk³ad steruj¹cy, przeznaczony do stosowania w†nowoczesnych zap³onnikach lamp fluorescencyjnych ma³ej i†úredniej mocy. Uk³ad ten oznaczono symbolem IR21571. Na rys. 1 pokazano schemat blokowy typowego uk³adu zap³onowego (startera) lampy fluorescencyjnej.

Jak widaÊ, IR21571 spe³nia w†nim rolÍ sterownika stopnia wyjúciowego pÛ³mostkowej przetwornicy zap³onowej, ktÛra pracuje jako zasilacz lampy podczas jej normalnej pracy. W†uk³ad wbudowano zabezpieczenia przed zbyt niskim napiÍciem zasilania, nieprawid³owym dzia³aniem lampy, zapobiegaj¹ce przeci¹øeniu termicznemu

struktury, a†takøe nadpr¹dowe zabezpieczenia stopnia koÒcowego. Sterownik stopnia koÒcowego automatycznie dostosowuje swoje dzia³anie do warunkÛw zewnÍtrznych, w†zwi¹zku z†czym zapewnia poprawny zap³on lampy w†kaødych warunkach bez ryzyka jej uszkodzenia lub uszkodzenia innych elementÛw uk³adu zap³onowego.

Na schemacie z†rys. 1†jest widoczny korektor wspÛ³czynnika mocy (PFC - ang. Power Factor Controller), dziÍki ktÛremu charakterystyka wejúciowa uk³adu jest znacznie bardziej liniowa niø ma to miejsce w†przypadku standardowych uk³adÛw zap³onowych. W†sk³ad prezentowanego zestawu ewaluacyjnego wchodzi p³ytka uruchomio-

Rys. 1.

64

Elektronika Praktyczna 6/2001

S P R Z Ę T

Rys. 4.

Rys. 2.

nego uk³adu zap³onowego wykonanego zgodnie z†pokazanym na rys. 1†schematem blokowym. Elementy pasywne dobrano tak, aby dostosowaÊ uk³ad do pracy z†lamp¹ T8 o†mocy 36W. Poniewaø konstrukcja elektryczna uk³adu zap³onowego jest jednakowa dla innych rodzajÛw lamp, moøna przypuszczaÊ, øe dostosowanie uk³adu zap³onowego do

parametrÛw lamp innych typÛw nie jest trudne. Tak jest w†rzeczywistoúci. Jedyna - niestety dokuczliwa trudnoúÊ, na jak¹ napotkaj¹ konstruktorzy, to koniecznoúÊ obliczenia parametrÛw kilkunastu elementÛw biernych. International Rectifier rozwi¹za³ ten problem oferuj¹c specjalne oprogramowanie obliczeniowe POWIRLIGHT Ballast Design Assistant, za pomoc¹ ktÛrego moøna bardzo szybko i†bezb³Ídnie dobraÊ wartoúci wszystkich elementÛw do lamp o†niemal dowolnych charakterystykach. PracÍ z†programem u³atwia kreator projektu, ktÛrego menu moøna skonfigurowaÊ w†wersji uproszczonej (rys. 2) lub profesjonalnej (rys. 3). Deklaracja wstÍpnych za³oøeÒ dla projektowanego uk³adu zap³onowe-

Rys. 5. go jest wykonywana w czterech etapach (wybieranych za pomoc¹ ìprzyciskÛwî umieszczonych z†lewej strony okna): 1. Wybrania typu lampy, ktÛr¹ bÍdzie zasila³ projektowany uk³ad zap³onowy, w†czym pomocny bÍdzie uproszczony katalog (rys. 4). 2. Wybrania rodzaju zasilacza lampy i†jego parametrÛw wejúciowych, w†czym pomocny jest tak-

øe katalog gotowych rozwi¹zaÒ (rys. 5). 3. Obliczenia charakterystycznych punktÛw pracy lampy (z czego powstaje wykres - przyk³adowy pokazano na rys. 6). 4. Obliczenia parametrÛw elementÛw tworz¹cych bezpoúrednie ìotoczenieî uk³adu IR21571 (rys. 7). Ten etap sk³ada siÍ z†trzech krokÛw, z†ktÛrych ostatni po zakoÒczeniu niezbÍdnych obliczeÒ uruchamia

Rys. 6.

Rys. 3.

66

Rys. 7.

Elektronika Praktyczna 6/2001

S P R Z Ę T

Rys. 8. programowy przewodnik po projekcie, ktÛrego okno pokazano na rys. 8. Jego zadaniem jest zapewnienie projektantowi moøliwoúci wydrukowania wzoru p³ytki drukowanej (³¹cznie ze wzorem maski lutowniczej oraz nadruku z†opisem elementÛw), wydruk schematu uk³adu zap³onowego oraz przygotowanie zestawienia elementÛw wraz ze szczegÛ³owym wykazem zalecanych ich typÛw oraz producentÛw. Generowany przez proW skład zestawu IRPLLNR2 wchodzą: ✗ płytka z układem zapłonowym dla lampy T8/36W, ✗ dokumentacja układu zapłonowego, ✗ płyta CD−ROM z programem narzędziowym Ballast Design Assistant.

68

gram wykaz elementÛw jest interaktywny, co oznacza, øe z†jego poziomu moøna siÍ po³¹czyÊ ze stron¹ internetow¹ producenta wybranego elementu. OprÛcz wykazu elementÛw, za pomoc¹ prezentowanego programu moøna wykonaÊ dodatkowe fragmenty dokumentacji projektu. Jest to wykres ilustruj¹cy punkty pracy zespo³u lampa-uk³ad zap³onowy (w postaci pliku BMP) oraz wzÛr p³ytki drukowanej, ktÛry jest dostÍpny w†postaci plikÛw w†formacie GIF lub w†formacie fotoplotera Gerber. Prezentowany program (jest to wszakøe najwaøniejszy element ca³ego zestawu) jest przyjazny w†obs³udze,

ale nas (PolakÛw) czeka pewne rozczarowanie: w†naszym kraju rolÍ rozdzielacza pomiÍdzy liczb¹ i†jej u³amkiem dziesiÍtnym spe³nia przecinek, ktÛry jest przez program (opracowany w†USA) ignorowany, co grozi powstaniem b³ÍdÛw obliczeniowych (dla programu 4,95A oznacza 4A), a†czasami moøe wrÍcz uniemoøliwiÊ jego pracÍ (np. dla pr¹du preheat o†typowej wartoúci 0,2..0,8A). Najrozs¹dniejszym wyjúciem jest zmiana w†ustawieniach systemowych kropki jako ìrozdzielaczaî. Jest to nieco uci¹øliwe, ale minimalizuje ryzyko powstania dokuczliwych (i kosztownych) b³ÍdÛw. Andrzej Kowalik, AVT

Prezentowany w†artykule zestaw udostÍpni³a redakcji firma Spezial Electronic, tel. 0-800-160-039, [email protected]. Informacje o†uk³adzie IR21571 s¹ dostÍpne na stronie internetowej firmy IRF,pod adresem: http:// www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir21571.pdf. Prezentowany w†artykule program narzÍdziowy jest dostÍpny na stronie internetowej producenta pod adresem: http://www.irf.com/ forms/eltcd.html.

Elektronika Praktyczna 6/2001

P O D Z E S P O Ł Y

Rodzina procesorÛw MSP430 znalaz³a juø spor¹ grupÍ zwolennikÛw, szczegÛlnie wúrÛd projektantÛw urz¹dzeÒ pomiarowych i†inteligentnych przetwornikÛw wielkoúci. U†podstaw wprowadzenia tych procesorÛw†na rynek leøa³a idea uk³adu sterownika zorientowanego na zastosowania pomiarowe, w†ktÛrych przewiduje siÍ bardzo d³ugie okresy miÍdzy wymian¹ baterii lub nie wymienia siÍ jej przez ca³y okres eksploatacji urz¹dzeÒ.

G³Ûwne cechy procesorÛw Dla porz¹dku przypomnijmy podstawowe parametry techniczne rodziny i†wynikaj¹ce z†tego g³Ûwne korzyúci. ✓ 16-bitowa architektura procesora typu RISC.

Liczba nowych mikrokontrolerÛw w†rodzinie MSP430, po pocz¹tkowym okresie zastoju, uleg³a ✓ Zwarta i†bardzo efektywna lista rozkazÛw (27 podstawowych instrukcji + 24 dodatkowe, emulowane przez instrukcje podstawowe) znacznie u³atwia opanowanie programowania. ✓ 7†wydajnych trybÛw adresacji, dostÍpnych dla wszystkich rozkazÛw, z†jednoczesnym rÛwnorzÍd-

Energooszczędne mikrokontrolery

Rys. 1.

70

szybkiemu zwiÍkszeniu, co sta³o siÍ dla nas pretekstem do ich przypomnienia. nym dostÍpem do kaødego z†16bitowych rejestrÛw procesora (PC, SP, SR, CG + 12 rejestrÛw ogÛlnego przeznaczenia). Stworza to bardzo dogodne warunki zarÛwno dla programowania w†asemblerze, jak i†dla efektywnego kompilatora jÍzyka C. ✓ Sprawne narzÍdzia obs³ugi (na poziomie jÍzyka C) zapewniaj¹ce wygodne opracowywanie i†uruchamianie nowych projektÛw. ✓ Rozbudowany system zabezpieczeÒ programu i†prawid³owoúci jego wykonywania, poczynaj¹c od wbudowanego uk³adu WatchDog. ✓ Szeroka gama blokÛw peryferyjnych, ³¹cznie z†wielowyjúciowymi przetwornikami A/C (do 12 bitÛw rozdzielczoúci), uk³adem mnoø¹cym, portami, wyjúciami PWM itp. Predystynuje to procesory MSP do bardzo szerokiej gamy zastosowaÒ, od urz¹dzeÒ pomiarowych, po sterowanie napÍdami. ✓ Wbudowane sterowane ürÛd³o pr¹dowe do wspÛ³pracy z†popularnymi przetwornikami rezystancyjnymi. ✓ Do dwÛch uk³adÛw UART w†jednym procesorze, wydatnie upra-

Elektronika Praktyczna 6/2001

P O D Z E S P O Ł Y liczbie wyprowadzeÒ, nie wszystkie moøliwoúci i†peryferia s¹ dostÍpne w†kaødym z†procesorÛw rodziny. Prawid³owoúÊ powyøsz¹†potwierdza przytoczona tabela. Trafny dobÛr procesora do zastosowania staje siÍ wiÍc czÍsto kluczowym elementem, zapewniaj¹cym powodzenie konstrukcyjne.

PamiÍÊ programowalna w†procesorach rodziny Rys. 2. szczaj¹cych komunikacjÍ z†innymi procesorami. ✓ Rejestry pozwalaj¹ce na komparacjÍ i†przechwyt stanu licznikÛw czasu (nawet do 7†w†procesorach grupy F14x), dziÍki czemu liczne wyjúcia PWM moøna zastosowaÊ do przetwarzania A/C jak i, na przyk³ad,†do sterowania uzwojeniami silnikÛw. ✓ Komparator analogowy pozwalaj¹cy rÛwnieø na organizacjÍ przetwornika A/C z†zachowaniem rozdzielczoúci 8, a†nawet 10 bitÛw. ✓ Ultraniski pobÛr mocy (250mA w†stanie przetwarzania + pr¹d ürÛd³a pr¹dowego). ✓ Rozbudowana lista stanÛw uúpienia - pracy energooszczÍdnej o†poborach pr¹du od 0,1mA†do 6mA. ✓ Sta³y†czas budzenia procesora rÛwny 6†ms. ✓ Swoboda doboru ürÛd³a i†czÍstotliwoúci zegara taktuj¹cego. Daje znaczny wp³yw na wielkoúÊ mocy pobieranej przez procesor (np. przy zastosowaniu kwarcu 32kHz dla utrzymania pracy zegara czasu rzeczywistego, wskaünika LCD i†wraøliwoúci na klawiaturÍ, wystarczy pr¹d 0,8mA†z†3V zasilania). ✓ Rozbudowany system przerwaÒ wewnÍtrznych i†zewnÍtrznych (do 15 przerwaÒ) z†moøliwoúciami indywidualnego ich maskowania. ✓ Program ìbootstrap loaderî, pozwalaj¹cy na ³atwe ³adowanie wewnÍtrznej pamiÍci flash. ✓ Do szeúciu 8-bitowych, rÛwnoleg³ych portÛw We/Wy. W†tab. 1 zebrano g³Ûwne cechy poszczegÛlnych procesorÛw rodziny MSP430. Jednak, jak zwykle w†mikrokontrolerach o†rozbudowanych funkcjach i†obudowach o†ograniczonej

72

Dotychczas, dla potrzeb uruchomieniowych i†prototypowych prac, dostÍpne by³y jedynie doúÊ kosztowne uk³ady wyposaøone w†kasowane promieniowaniem UV pamiÍci typu EPROM. Dopracowanie technologii programowalnych pamiÍci o†bardzo

ma³ym poborze mocy znacznie uatrakcyjni³o ofertÍ procesorÛw MSP430. Zaowocowa³o to pojawieniem siÍ procesorÛw MSP430Fxxxx, wyposaøonych w†pamiÍÊ Flash. Pierwsze z†nich to uk³ady MSP430F11x1, dla ktÛrych producent deklaruje bardzo niskie ceny, ale przy atrakcyjnych w³asnoúciach uøytkowych. Inne dysponuj¹ juø znacznie bogatszymi zasobami uk³adÛw peryferyjnych i†zwi¹zanymi z†tym bogatszymi moøliwoúciami zastosowaÒ.

Przyk³adowy kontroler ³adowarki akumulatorÛw Schemat blokowy najmniejszych procesorÛw wyposaøonych w†pamiÍÊ Flash przedstawiono na

Tab.1. Porównanie własności mikrokontrolerów rodziny MSP430 Układ MSP430P112 * MSP430C111 MSP430C112 MSP430F1101 MSP430F1121 MSP430C1111 MSP430C1121 MSP430F133 MSP430F135

OTP flash ROM RAM 4KB 256B 2KB 128B 4KB 256B 1KB 128B 4KB 256B 2KB 128B 4KB 256B 8KB 256B 16KB 512B

MSP430F147 MSP430F148 MSP430F149

32KB 48KB 60KB

MSP430P315 * MSP430P315S * MSP430P311S MSP430P312 MSP430P313 MSP430P314 MSP430P315 MSP430P325A * MSP430C323 MSP430C325

16KB 16KB

MSP430P337A * MSP430C336 MSP430C337

32KB

16KB

1KB 2KB 2KB

Peryferie 15−bit Watchdog/Timer 16−bit Timer_A, 3 rejestry CC We/Wy port P1 i P2 15−bit Watchdog/Timer 16−bit Timer_A, 3 rejestry CC Komparator analogowy, źr. odniesienia We/Wy port P1 i P2 15−bit Watchdog/Timer 16−bit Timer_A, 3 rejestry CC 16−bit Timer_B, 3 rejestry CC/S komparator analogowy, źr. odniesienia, 12−bit, 12−kanałowy przetw. A/C, HW USART, UART/zgodny z SPI, port We/Wy P1 − P6 15−bit Watchdog/Timer 16−bit Timer_A, 3 rejestry CC 16−bit Timer_B, 7 rejestrów CC/S komparator analogowy, źr. odniesienia, 12−bit, 12−kanałowy przetw. A/C, 2*HW USART, UART/zgodny z SPI, 8*8 do 16*16 HW jedn. MPY/MAC port We/Wy P1 − P6 15−bit Watchdog/Timer 8/16−bitowy Timer_Port sterownik LCD 64− lub 92−segm. HW UART małej mocy, We/Wy port P0

512B 512B 2KB 128B 4KB 256B 8KB 256B 12KB 512B 16KB 512B 512B 15−bit Watchdog/Timer 8KB 256B 8/16−bitowy Timer_Port 16KB 512B sterownik LCD 84−segm. HW UART małej mocy, 14−bitowy przetw. A/C, We/Wy port P0 1KB 15−bit Watchdog/Timer 24KB 1KB 8/16−bitowy Timer_Port 32KB 1KB sterownik LCD 120−segm. HW USART, UART/zgodny z SPI, 8*8 do 16*16 HW jedn. MPY/MAC port We/Wy P1 − P4

Obudowy 20SOP 20SOP 20SOP 20SOP, TSSOP 20SOP, TSSOP 20SOP, TSSOP 20SOP, TSSOP 64QFP 64QFP

64QFP 64QFP 64QFP

56 SSOP 48 SSOP 48 SSOP 56 SSOP 56 SSOP 56 SSOP 56 SSOP 64QPF, PLCC 64QPF, PLCC 64QPF, PLCC

100 QFP 100 QFP 100 QFP

*

istnieją wersje EPROM kasowane UV dla układów prototypowych PMS430E112, PMS430E315, PMS430E325A, PMS430E337A

Elektronika Praktyczna 6/2001

P O D Z E S P O Ł Y rys. 1. ZwrÛÊmy uwagÍ na zawarte w†procesorze uk³ady peryferyjne, ukierunkowuj¹ce go do stosowania w†prostych uk³adach z wyjúciami analogowymi czy do sterowania silnikami lub do podobnych celÛw. DostÍpny w†jednej z†odmian komparator napiÍcia pozwala na budowÍ przetwornika A/C w oparciu o†pomiar czasu roz³adowania kondensatora o znanej pojemnoúci. IdeÍ tÍ wykorzystano w†prostym sterowniku do ³adowarki akumulatorÛw, ktÛrego schemat przedstawiono na rys. 2. Naleøy zwrÛciÊ uwagÍ na korzystne dla uøytkownikÛw posuniÍcie producenta - Texas Instruments - ktÛry wkrÛtce po zaproponowaniu najprostszych procesorÛw Flash rozpocz¹³ oferowanie uk³adÛw†o†maksymalnych zasobach pamiÍci i†peryferii. DziÍki temu do r¹k uøytkownikÛw trafi³ procesor, na ktÛrym moøna przetestowaÊ rÛwnieø rozwi¹zania przewidywane dla uproszczonych wersji uk³adu. Wyposaøenie najprostszych procesorÛw w†moøliwoúÊ obs³ugi wyjúÊ PWM oraz komparator napiÍcia stwarza wyj¹tkowo dogodne warunki do jego masowego zastosowania w†sterowaniu ma³ymi silniczkami czy teø inteligentnymi ³adowarkami do akumula-

74

torÛw, przy znikomym poborze pr¹du przez procesor. Na rysunku obok zamieszczony zosta³ uk³ad po³¹czeÒ takiego kontrolera. Moøe†on dostosowywaÊ pr¹d ³adowania nie tylko do wartoúci napiÍcia na baterii, ale uwzglÍdniaÊ jego charakterystykÍ zmian w†czasie, dostarczony juø ³adunek czy zmiany opornoúci wewnÍtrznej itp. Wszystkie te opcje s¹ moøliwe do uzyskania przy poborze pr¹du przez procesor na poziomie 1,6mA. Niska cena uk³adu, prawie pomijalna w†stosunku do kosztu akumulatora, wobec poprawy warunkÛw eksploatacji i†wyd³uøeniu jego czasu uøytkowania moøe byÊ zachÍt¹ do tego rodzaju zastosowaÒ. Odpowiednio szersze moøliwoúci maj¹ bardziej rozbudowane procesory tej rodziny.

NarzÍdzia uruchomieniowe Procesory z†rodziny MSP430, wyposaøone w†pamiÍÊ Flash, otwieraj¹ rÛwnieø spore moøliwoúci przed projektantami nie dysponuj¹cymi znacznymi úrodkami inwestycyjnymi. Wynika to z†wyj¹tkowo korzystnej oferty pakietÛw testowych typu ìstarter kitî. Dla najmniejszych procesorÛw rolÍ tak¹ spe³nia zestaw MSP-FET430x110, wyposaøony w†dzia³aj¹ce na komputerach PC kompletne narzÍdzia

do generowania kodu i†jego uruchamiania (poziom kosztÛw bez VAT i†kosztÛw granicznych poniøej $50). DostÍpny w†pakiecie kompilator jÍzyka C (zreszt¹ bardzo efektywny) ma ograniczenie objÍtoúci generowanego i†³adowanego do modu³u testowego kodu na poziomie 1k(s³owa). Pakiet ten umoøliwia rÛwnieø programowanie pamiÍci flash procesora osadzonego w†podstawce (fot. 1). Analogiczny zestaw dla procesora F149 jest juø nieco droøszy. W†przypadku tego pakietu ograniczenie objÍtoúci kodu generowanego przez kompilator C jest juø nieco bardziej dotkliwe i†zapewnienie pe³nego wykorzystania walorÛw tego jÍzyka wymaga jednak wyposaøenia siÍ w†pe³n¹ wersjÍ narzÍdzi oferowanych przez firmÍ IAR. Bliøsze dane i†szczegÛ³y o†poruszonych tutaj procesorach, ich narzÍdziach uruchomieniowych i†przyk³adach zastosowaÒ znajdzie Czytelnik na za³¹czonym kr¹øku CD-ROM. Zawiera on wybrane fragmenty materia³Ûw zawartych na serwerze internetowym firmy Texas Instruments, a†dostÍpnych rÛwnieø na dostarczanym przez producenta i†dystrybutorÛw dysku CD-ROM ìMSA430 August 2000î o†oznaczeniu firmowym SLAC001B. Krzysztof Kardach, TI

Elektronika Praktyczna 6/2001

M I N I P R O J E K T Y Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Miniprojekty" jest łatwość ich praktycznej 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 funkcjonalnie, lecz prostymi w montażu i uruchamianiu, gdyż ich złożoność i inteligencja jest zawarta w układach scalonych. Wszystkie projekty opisywane w tej rubryce są wykonywane i badane w laboratorium AVT. Większość z nich wchodzi do oferty kitów AVT jako wyodrębniona seria “Miniprojekty” o numeracji zaczynającej się od 1000.

Pomocnicza lampa atelierowa Obecnie zajmiemy siÍ budow¹ urz¹dzenia, ktÛre wspÛ³pracuj¹c z†atelierowymi lampami b³yskowymi wielkiej mocy zapewni w†kaødym przypadku prawid³owe oúwietlenie planu zdjÍciowego. Urz¹dzenie to jest podstawowym ürÛd³em úwiat³a w†studiu fotograficznym i†przy klasycznej kompozycji oúwietlenia moøe zostaÊ zastosowane jako úwiat³o rysuj¹ce i†wype³niaj¹ce.

Uk³ad lampy jest doúÊ prosty do wykonania i†jego budowa nie sprawi trudnoúci nawet úrednio doúwiadczonemu elektronikowi. Musimy jednak pamiÍtaÊ, øe budujemy urz¹dzenie, ktÛre z†powodzeniem moøe pe³niÊ rolÍ przenoúnego krzes³a elektrycznego. Dlatego teø odradzam budowÍ uk³ady tym Czytelnikom, ktÛrzy jeszcze niezbyt pewnie czuj¹ siÍ w†otoczeniu wysokich napiÍÊ i†duøych pr¹dÛw.

Jednak najczÍúciej potrzebujemy wiÍcej ürÛde³ úwiat³a, np. kontry czy teø reflektorÛw efektuj¹cych. Z†zasady mog¹ to byÊ ürÛd³a úwiat³a o†mocy o†rz¹d wielkoúci mniejszej od reflektorÛw g³Ûwnych, wyposaøone w†najrÛøniejsze przes³ony i†nasadki, ktÛrych omÛwienie wykracza jednak poza ramy tego artyku³u. Lampy te mog¹ byÊ wyzwalane úwiat³em reflektorÛw g³Ûwnych, tak øe wyposaøanie ich w†uk³ad synchronizacji z†aparatem fotograficznym jest ca³kowicie zbÍdne. Schemat elektryczny uk³adu pomocniczej lampy atelierowej pokazano na rys. 1. Nie bÍdziemy tu wdawaÊ siÍ w†teoretyczne rozwaøania na temat budowy lamp b³yskowych, poniewaø uczyniliúmy to juø w†wspomnianym wyøej artykule i†zak³adam, øe moi Czytelnicy znaj¹ zasadÍ funkcjonowania tych urz¹dzeÒ. Przyst¹pmy zatem do konkretÛw. Energia potrzebna do wyzwolenia b³ysku o†sporej sile magazynowana jest w†trzech rÛwnolegle po³¹czonych kondensatorach elektrolitycznych C1, C2 i†C3. Kaødy z†tych kondensatorÛw ma pojemnoúÊ 800µF, a†poniewaø w†urz¹dzeniu nie zastosowano øadnego uk³adu podwyøszaj¹cego napiÍcie sieciowe

zostan¹ one na³adowane do napiÍcia ok. 310V. A†zatem energia b³ysku naszej lampy bÍdzie wynosi³a ok. 112Ws, co zapewnia wystarczaj¹c¹ do naszych potrzeb si³Í b³ysku, a†jednoczeúnie pozwala na zastosowanie palnika o†maksymalnej energii 120Ws. Kondensatory ³adowane s¹ bezpoúrednio z†sieci w†uk³adzie prostownika pe³nookresowego zbudowanego na diodach D2..D5, a†rezystor R6 ogranicza pr¹d ³adowania. Zajmijmy siÍ teraz uk³adem wyzwalania triaka Q1. Jak juø wspomniano, lampa przeznaczona jest wy³¹cznie do wyzwalania úwiat³em innej, pilotuj¹cej lampy, lub lampy wbudowanej w†aparat fotograficzny. Jeøeli zbudujemy kilka lamp, to moøe dojúÊ do sytuacji, ze bÍd¹ siÍ one wyzwala³y kolejno, pod wp³ywem b³ysku wygenerowanego przez jedna z†nich. Powstaj¹cych w†takiej sytuacji opÛünieÒ nie musimy siÍ jednak obawiaÊ: w†fotografii nie bÍd¹ mia³y one nawet najmniejszego znaczenia! Uk³ad z†rezystorem R7, kondensatorami C6, C7 i†dioda Zenera D1 tworzy pomocniczy zasilacz pr¹du sta³ego zaopatruj¹cy w†pr¹d uk³ad wyzwalania triaka. B³ysk lampy pilotuj¹cej odbierany

jest przez fototranzystor T2. S³aby impuls zostaje wzmocniony przez tranzystory T1 i†T3 pracuj¹ce w†uk³adzie Darlingtona i†doprowadzony do bramki triaka Q1 powoduj¹c jego w³¹czenie i†w†konsekwencji b³ysk lampy. Dioda LED zasilana z†szeregowo po³¹czonych rezystora R8 i†diody Zenera D6 pe³ni funkcjÍ prostego sygnalizatora stanu na³adowania kondensatorÛw g³Ûwnych. Na rys. 2 przedstawiono rozmieszczenie elementÛw na p³ytkach drukowanych. Montaø uk³adu nie odbiega niczym od montaøu innych urz¹dzeÒ elektronicznych, z†tym øe ze wzglÍdu na wystÍpuj¹ce w†uk³adzie wysokie napiÍcia, musi byÊ przeprowadzony wyj¹tkowo starannie. Nieco wiÍcej uwagi musimy poúwiÍciÊ sposobowi zamontowania palnika wy³adowczego. Montujemy go na okr¹g³ej p³ytce, ale w†øadnym wypadku nie moøemy go do niej przylutowaÊ! Podczas pracy palniki nagrzewaj¹ siÍ i†rÛønica w†rozszerzalnoúci cieplnej szk³a i†laminatu doprowadzi³aby do powstanie niszcz¹cych naprÍøeÒ. Pos³uøymy siÍ metoda opisana juø podczas budowania uk³adu atelierowej lampy blaskowej duøej mocy i†stroboskopu trÛj-

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 6/2001

79

M I N I P R O J E K T Y WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R4, R5, R9: 100kΩ R2: 510Ω R3: 100Ω R6: 470Ω/10W R7: 75kΩ R8: xxxxxxxx Kondensatory C1..C3: 800µF/350V C4, C7: 100nF C5: 10nF C6: 100µF/16V Półprzewodniki D1: dioda Zenera 15V D2..D5: 1N4007 D5: LED D6: dioda Zenera 150V Q1: BT136 T1, T3: BC548 T2: fototranzystor Różne CON1, CON3: ARK3 CON2: ARK2 TR1: transformator zapłonowy do lampy błyskowej

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1306. Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/ czerwiec01.htm oraz na p³ycie CD-EP06/2001 w katalogu PCB.

80

kana³owego. Naleøy rozebraÊ na czÍúci z³¹cze typu ARK2 (bÍdzie dostarczone w†kicie) i†do metalowych tulejek ze úrubkami przylutowaÊ krÛtkie kawa³ki srebrzanki lub drutu miedzianego o†d³ugoúci ok. 2cm. KoÒce kawa³kÛw srebrzanki wlutowujemy w†p³ytkÍ, a†do tulejek przykrÍcamy palnik. Podczas jego montaøu musimy zwrÛciÊ baczna uwagÍ na biegunowoúÊ: odwrotne zamocowanie palnika grozi jego natychmiastowym uszkodzeniem! årodkow¹ elektrodÍ palnika do³¹czamy (moøna lutowaÊ) do wyprowadzenia transformatora zap³onowego. Po zmontowaniu p³ytek musimy po³¹czyÊ je ze sob¹ izolowanym przewodem o†úrednicy min. 1,5mm2. Nastepnie w†szereg z†nasz¹ lamp¹ w³¹czamy np. øarÛwkÍ o†mocy 100W i†ca³oúÊ do³¹czamy do sieci. Jeøeli øarÛwka zapali siÍ i†powoli zgaúnie, a†napiÍcie na kondensatorach g³Ûwnych wzroúnie do ok. 310V, to oznacza ze w†naszym uk³adzie wszystko jest OK. W†przeciwnym przypadku musimy szukaÊ b³Ídu w†montaøu. Zbudowana z†czÍúci dostarczonych w†kicie lub samodzielnie skompletowanych lampa nie jest jeszcze gotowym do dzia³ania urz¹dzeniem. Po-

Rys. 2.

trzebny jest odpowiedni reflektor, ktÛry skierowa³by ca³e úwiat³o emitowane przez lampÍ w†odpowiednim kierunku. Tu jednak radücie sobie sami, Drodzy Czytelnicy! Na zakoÒczenie jedna, bardzo waøna uwaga: moøe siÍ zdarzyÊ, øe zakupione kondensatory elektrolityczne by³y sk³adowane w†magazynach przez bardzo d³ugi czas.

W†takim przypadku opisana wyøej prÛba da wynik negatywny nawet przy prawid³owym zmontowaniu uk³adu. Musimy wtedy uzbroiÊ siÍ w†cierpliwoúÊ i†pozostawiÊ uk³ad pod napiÍciem przez kilka, a†nawet kilkanaúcie godzin. Kondensatory zaformuj¹ siÍ i†odzyskaj¹ nominaln¹ pojemnoúÊ. ZR

Elektronika Praktyczna 6/2001

M I N I P R O J E K T Y

Programatorek procesorów AVR ProgramatorÛw procesorÛw, w†tym procesorÛw ATMEL AVR opisano juø na ³amach Elektroniki Praktycznej wiele. Teø mia³em w†tym swÛj udzia³ i†nie planowa³em konstruowania w†najbliøszym czasie tego typu uk³adÛw. Zmieni³em jednak zdanie, kiedy zapozna³em siÍ w†Internecie z†niezwykle ciekawym programatorkiem i†bardzo sympatycznym programem do jego obs³ugi.

80

Moje zainteresowanie wzmog³o siÍ, kiedy przeczyta³em, øe programator ten, niezaleønie od dedykowanego mu ìsamodzielnegoî oprogramowania moøe takøe wspÛ³pracowaÊ ze s³ynnym pakietem BASCOM-AVR. Uk³ad, do ktÛrego program napisa³ Pan Roland Walter, bije konkurencyjna urz¹dzenia na g³owÍ pod wzglÍdem prostoty i†tanioúci. Prostota uk³adu zosta³a rzeczywiúcie doprowadzona do perfekcji, jako øe sk³ada siÍ on z... szeúciu rezystorÛw, kondensatorÛw blokuj¹cych zasilanie i†wtyku DB25M (rys. 1). Programator moøe obs³ugiwaÊ nastÍpuj¹ce typy procesorÛw: AT90S1200, AT90S2313, AT90S2323, AT90S2343, AT90S4414, AT90S4434, AT90S8515, AT90S8535, czyli wszystkie najpopularniejsze chipy z†rodziny AVR. Program steruj¹cy jego praca jest dostÍpny w†Internecie, a†jako freeware jest

takøe dostÍpny na p³ycie CD-EP6/2001B oraz na naszej stronie internetowej w†dziale Download>Dokumentacje. Program jest bardzo prosty, ale pomimo to umoøliwia realizacjÍ wszystkich waøniejszych funkcji, niezbÍdnych podczas programowania procesorÛw (rys. 2). Jedynie opcja zabezpieczania zawartoúci programu zosta³a w†wersji freeware zablokowana. Autor post¹pi³ s³usznie: amatorzy rzadko potrzebuj¹ zabezpieczaÊ napisane przez siebie programy, a†zawodowcy... niech wydadz¹ te kilka dolarÛw i†kupi¹ sobie wersjÍ komercyjn¹ programu. Oprogramowanie moøe wczytywaÊ dwa typy plikÛw: binarne i†w†formacie Generic Hex. Programator moøe byÊ takøe obs³ugiwany z†poziomu pakietu BASCOM AVR, gdzie konfigurujemy go jako ìSample Electronics Programmerî (rys. 3).

Schemat elektryczny programatorka nie wymaga chyba szczegÛ³owego komentarza. Programowany procesor moøe byÊ zasilany b¹dü z†uruchamianego uk³adu, b¹dü z†programatora. W†tym drugim przypadku, napiÍcie zasilaj¹ce pobiera-

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1..R6: 220Ω Kondensatory C1: 47µF/10V C2: 100nF Różne Złącze DB25M z obudową

P³ytka drukowana wraz z kompletem elementÛw jest dostÍpna w AVT - oznaczenie AVT-1307. Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie pod adresem: http://www.ep.com.pl/?pdf/ czerwiec01.htm oraz na p³ycie CD-EP06/2001 w katalogu PCB.

Elektronika Praktyczna 6/2001

M I N I P R O J E K T Y lanie, a†uwieÒczeniem naszego dzie³a bÍdzie wykonanie szeúciu przewodÛw ³¹cz¹cych programator z†procesorem. Przewody te, o†d³ugoúci kilkunastu centymetrÛw proponowa³bym zakoÒczyÊ tzw. miniaturowymi chwytakami teletechnicznymi, ktÛre umoøliwi¹ do³¹czenie programatora do procesora lub uruchamianego uk³adu bez koniecznoúci lutowania. Na zakoÒczenie bardzo waøna uwaga: programowany procesor musi byÊ wyposaøony w†oscylator kwarcowy, ktÛrego czÍstot-

liwoúÊ naleøy podaÊ w†okienku programatora (rys. 2). Warunek ten, podczas programowania procesorÛw w†przeznaczonym dla nich uk³adzie jest najczÍúciej spe³niony. Jeøeli jednak bÍdziemy chcieli programowaÊ procesory AVR poza ich ìnaturalnym úrodowiskiemî, to warto wykonaÊ w†tym celu proste urz¹dzenie, zawieraj¹ce podstawkÍ pod procesor, kwarc i†dwa kondensatory. Zbigniew Raabe, AVT [email protected] Program steruj¹cy zosta³ przez jego twÛrcÍ umieszczony w†Internecie pod adresem: http://userpage.fu-berlin.de/¹libaba/mc/winavr.zip.

Rys. 1.

ne jest z†wyjúÊ szyny danych portu drukarkowego komputera. ØywiÍ wprawdzie nieprzeparte obrzydzenie do

Rys. 2.

Elektronika Praktyczna 6/2001

konstrukcji budowanych w†formie ìpaj¹kaî, ale tym razem postanowi³em zrobiÊ wyj¹tek i†nie projektowaÊ p³ytki obwodu drukowanego do tak prostego urz¹dzenia. Montaø uk³adu jest banalnie prosty i†sprowadza siÍ do przylutowania kilku rezystorÛw do wyprowadzeÒ z³¹cza DB25M. PomiÍdzy koÒcÛwki rezystorÛw doprowadzaj¹cych zasilanie do procesora, a†masÍ wlutowujemy dwa kondensatory blokuj¹ce zasi-

Rys. 3.

81

N O W E

P O D Z E S P O Ł Y

Szeregowa pamięć EEPROM o pojemności 1Mb Atmel wprowadzi³ do sprzedaøy pamiÍÊ EEPROM z†interfejsem szeregowym o†imponuj¹cej pojemnoúci 1Mb. Uk³ad AT25F1024 jest wyposaøony w†interfejs SPI, ktÛry moøe byÊ taktowany sygna³em o†czÍstotliwoúci do 20MHz. PamiÍÊ jest podzielona na cztery 32kB sektory, w†kaødym z†nich znajduje siÍ 128 stron. DostÍp do danych jest moøliwy na dwa sposoby: bajtowo lub grupowo, przy czym maksymalna liczba przesy³anych bajtÛw wynosi 256. W†zaleønoúci od wymagaÒ uøytkownika moøliwe jest zabezpieczenie 1/ 4, 1/2 lub ca³ej matrycy przed kasowaniem lub zapisem. W†prezentowanych pamiÍciach producent zastosowa³ dodatkowe wyprowadzenie HOLD, za pomoc¹ ktÛrego zatrzymywana jest praca interfejsu szeregowego bez jego zerowania, dziÍki czemu jest moøliwe wznowienie jego pracy w†dowolnym momencie. Uk³ad AT25F1024 jest przystosowany do pracy w†systemach niskonapiÍciowych

2,7..3,6V, w†czasie pracy pobiera pr¹d o†natÍøeniu do 30mA. NatÍøenie pr¹du spoczynkowego nie przekracza 10µA, a†wiÍkszoúci przypadkÛw wynosi 2µA. DostÍpne s¹ trzy warianty obudÛw: SOIC8 (najwiÍksza!), LAP8 oraz dBGA8. http://www.atmel.com/atmel/acrobat/ doc1440.pdf Przedstawicielami Atmela w†Polsce s¹ firmy: Codico (tel. (0-51) 642-88-00) i†Gamma (tel. (0-22) 663-83-76) i JM Elektronik (tel. (0-32) 339-69-00).

Pamięć z szyfratorem Dallas wprowadzi³ do produkcji nieulotne pamiÍci z†interfejsem szeregowym 1-Wire wyposaøone w†modu³ szyfruj¹cy ich zawartoúÊ zgodnie z†algorytmem SHA-1 (ang. Secure Hash Algorithm). Modyfikacja zawartoúci pamiÍci jest moøliwa po podaniu 160-bitowego klucza, w†ktÛrego generacji uczestniczy takøe numer niepowtarzalny seryjny uk³adu. PojemnoúÊ pamiÍci wynosi 1kB, podzielonej na cztery strony o†pojemnoúci 256B kaøda. Uk³ady DS2432 s¹ dostÍpne w†obudowach TSOC6 oraz 8-koÒcÛwkowych FlipChip (wy-

prowadzenia przymocowane bezpoúrednio do struktury uk³adu). http://www.dalsemi.com/datasheets/pdfs/ 2432.pdf Przedstawicielami Dallasa w†Polsce s¹ firmy: Soyter (tel. (0-22) 685-30-04) oraz WGElectronics (tel. (0-22) 621-77-04).

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 6/2001

89

N O W E

P O D Z E S P O Ł Y

Nowy przekaźnik półprzewodnikowy Firma Clare wprowadzi³a do produkcji pÛ³przewodnikowe przekaüniki z†izolacj¹ galwaniczn¹ wejúcia od wyjúcia, oznaczone symbolem PLA140L. RolÍ elementÛw wyjúciowych spe³niaj¹ dwa tranzystory polowe, ktÛre moøna skonfigurowaÊ jako klucz jedno lub dwukierunkowy, dziÍki czemu moøna prze-

³¹czaÊ obci¹øenie zasilane napiÍciem sta³ym i†zmiennym. Zalet¹ takiego rozwi¹zania jest odpornoúÊ klucza prze³¹czaj¹cego na przetÍøenia i†spora wydajnoúÊ pr¹dowa wynosz¹ca 200/350mA (AC/DC), przy napiÍciu zasilania do 400V. Maksymalna rezystancja w³¹czonego klucza nie przekracza 8Ω.

Rys. 2.

http://www.clare.com/home/PDFs.nsf/ www/PLA140.pdf/$File/PLA140.pdf Przedstawicielem firmy Clare w†Polsce jest firma Radiotechnika Marketing (tel. (071) 327-70-75).

Szeregowy EEPROM z ACR SIG Microchip, jako pierwszy producent na úwiecie wdroøy³ do produkcji pamiÍci EEPROM z†interfejsem szeregowym, spe³niaj¹ce wymagania ACR SIG (ang. Advanced Communications Riser Special Interest Group). Jest to uk³ad z†w†budowanym interfejsem

Rys. 3.

I2C, o†specjalnie ustalonym adresie, zgodnym ze specyfikacj¹ wspomnianej normy. PamiÍÊ jest przeznaczona do stosowania w†modemach nowej generacji, jako pamiÍÊ danych renumeracji niezbÍdnych dla prawid³owej konfiguracji Plug & Play. PamiÍci 24LC09 s¹ dostÍpne w†obudowach SOIC/ DIP8. Zakres dopuszczalnych temperatur pracy wynosi -40..+85oC, a†liczba poprawnych wpisÛw nie jest mniejsza od 1†mln.

ftp://www.microchip.com/Download/lit/ pline/memory/memdvice/pnp/devices/ 24lc09/20086b.pdf Przedstawicielami Microchipa w†Polsce s¹ firmy: Future (tel. (0-22) 618-92-02), Gamma (tel. (0-22) 663-83-76) i Unique (tel. (0-32) 238-05-60).

PSoC−e w sprzedaży Pod d³ugim oczekiwaniu Cypress wprowadzi³ do produkcji 8-bitowe uk³ady PSoC (ang. Programmable System-on-aChip), tworz¹ce rodzinÍ 8C25xx/26xxx. Uk³ady te integruj¹ w†strukturze 8-bitowy mikrokontroler, 12 konfigurowalnych blokÛw analogowych oraz 8†konfigurowalnych blokÛw cyfrowych. Bloki analogowe i†cyfrowe moøna swobodnie konfigurowaÊ, uzyskuj¹c przetworniki A/C i†C/A, filtry analogowe o†rÛønych charakterystykach, rejestry wyjúciowo-wejúciowe, generatory CRC, modu³y komunikacyjne itp. RdzeÒ mikrokontrolera jest wyposaøony w†ìlokalneî peryferia, niezbÍdne do jego poprawnej pracy. SzybkoúÊ taktowania mikro-

90

kontrolera powinna mieúciÊ siÍ w†przedziale 93,75kHz..24MHz, napiÍcie zasilania 2,7..5,5V, a†zakres temperatury pracy -40..+85 oC. PojemnoúÊ pamiÍci programu w†dostÍpnych wersjach uk³adÛw PSoC wynosi 4..16kB. Uk³ady 8C25xx/26xxx s¹ oferowane w†obudowach DIP8, DIP/SOIC/ SSOP20, DIP/SOIC/SSOP28, TQFP44 oraz DIP/SSOP48. http://www.cypressmicro.com/ Przedstawicielem firmy Cypress w†Polsce jest firma Future (tel. (0-22) 618-92-02).

Elektronika Praktyczna 6/2001

K U  R S

ST6−Realizer Narysuj swój program!

część 5 Od pierwszego odcinka ìKursuî poúwiÍconego Realizerowi otrzymujemy wiele pytaÒ

W tym odcinku postaram siÍ wyjaúniÊ zastosowanie tablic na przyk³adzie projektu prostego uk³adu, ktÛrego opis udostÍpniamy na p³ycie CD-EP6/2001B w†katalogu \Noty katalogowe do projektow oraz na naszej stronie internetowej w†dziale Download>Dokumentacje.

Rys. 1.

Rys. 2.

W†sk³ad biblioteki pakietu ST6-Realizer wchodz¹ dwa rodzaje tablic: IndexTable i†LookupTable, oznaczone symbolami pokazanymi na rys. 1 i†2. IndexTable daje nam moøliwoúÊ kon-

Rys. 3.

Rys. 4.

Rys. 5.

Elektronika Praktyczna 6/2001

wersji wartoúci wejúciowej na dowoln¹ (niekoniecznie liniowo zaleøn¹) wartoúÊ wyjúciow¹, ktÛr¹ definiujemy w†tablicy. W†LookupTable wartoúÊ wejúciowa jest wykorzystywana do znalezienia i†umieszczenia wartoúci sta³ej z†tablicy na jej wyjúciu. Opis ten moøe wydawaÊ siÍ trochÍ zawi³y, ale sprÛbujemy go sprowadziÊ do prostszej postaci w†praktycznym zastosowaniu. Uruchamiamy Realizera i†tworzymy nowy projekt, nazywaj¹c go np. EPKURS. Z†biblioteki wybieramy elementy IndexTable oraz IndexLookup i†umieszczamy je na planszy schematu. Podczas umieszczania na planszy schematu tych elementÛw otworzy siÍ okno edycji nazwy tablicy (rys. 3) oraz okno deklaracji wartoúci sta³ych przechowywanych w†tablicy (rys. 4). NastÍpnie zostaje utworzony plik *.tab o†takiej samej nazwie jak zadeklarowano dla tablicy. Po utworzeniu pliku otwiera siÍ okno edytora zawartoúci tablic, ktÛre przedstawiamy na rys. 5 (IndexTable) i†rys. 6†(LookupTable). Obydwa okna edytora tablic po utworzeniu pliku *.tab zawieraj¹ tylko jedn¹ pozycjÍ def, w†ktÛrej zadeklarowano stan wyjúÊ tablic w†przypadku obecnoúci na wejúciu wartoúci nie przewidzianej przez programistÍ. Aby zwiÍkszyÊ liczbÍ pozycji w†tablicy, moøna dokonaÊ importu zestawu wczeúniej przygotowanych danych. Najprostszym sposobem ich przygotowania jest wykorzystanie dowolnego edytora tekstowego (np. sys-

zwi¹zanych z†rÛønymi aspektami stosowania tego oryginalnego narzÍdzia. Jednym z†najczÍúciej powtarzaj¹cych jest pytanie o†sposÛb wykorzystywania tablic, ktÛre wchodz¹ w†sk³ad zestawu standardowych elementÛw bibliotecznych. Postanowiliúmy wiÍc poúwiÍciÊ ten odcinek wyjaúnieniu w¹tpliwoúci zwi¹zanych w³aúnie z†tablicami. temowego Notepada) do edycji plikÛw *.tab. Poniewaø mamy dwa rodzaje tablic, bÍdziemy mieli dwa sposoby zapisu danych: - Dla tablicy LookupTable dane naleøy podawaÊ w†dwÛch kolumnach oddzielonych przecinkiem (rys. 7). Pierwsza kolumna to wartoúci wejúciowe, druga to odpowiadaj¹ce im wartoúci wyjúciowe. - W przypadku tworzenia tablicy IndexTable zapis danych naleøy wykonaÊ w†jednej kolumnie, ktÛra przedstawia wartoúci wyjúciowe jak to pokazano na rys. 8. Opisan¹ metodÍ edycji zawartoúci tablic naleøy stosowaÊ tylko przy tworzeniu ich po raz pierw-

Rys. 6.

91

K U  R S

Rys. 7. szy. PÛüniej, gdy bÍdziemy mieli juø kilka tablic utworzonych w†rÛønych projektach, moøemy tylko dokonywaÊ importu danych do nowej tablicy.

Przyk³ad zastosowania Po tej dawce teorii przyst¹pmy do praktycznego zastosowania tablic. Na rys. 9 przedstawiono schemat programu przygotowanego na potrzeby tego odcinka. Jest to urz¹dzenie zliczaj¹ce impulsy z†generatora taktuj¹cego i†wyúwietlaj¹ce na 7-segmentowym wyúwietlaczu liczbÍ odpowiadaj¹c¹ liczbie zliczonych taktÛw zegara. PomiÍdzy licznik i†dekoder w³¹czono dwa typy tablic, ktÛrych wyjúcia moøna wybraÊ za pomoc¹ multipleksera sterowanego zewnÍtrznym sygna³em logicznym. Licznik countf zlicza impulsy pochodz¹ce z†generatora osc do wartoúci value zaleønej od wpisanego rodzaju zmiennej w†liczniku countf. Wyjúcie oscylatora po³¹czone jest z†wejúciem zliczaj¹cym w†gÛrÍ licznika UP. Z†pozosta³ych wyprowadzeÒ licznika nie bÍdziemy korzystaÊ. Wejúcia te jednak nie mog¹ pozostaÊ w†ìpowietrzuî, najproúciej do³¹czyÊ do nich elementy constb o†przypisanej wartoúci 0. Wyjúcie licznika val po³¹czone jest z†wejúciami tablic AVT i†EP, nato-

Rys. 9. miast wyjúcia tablic poprzez multiplekser mux1 na wejúcie bloku bunpack. Sygna³y z†jego wyjúÊ s¹ do³¹czone do wyjúÊ dwustanowych digout. Program dzia³a nastÍpuj¹co: impulsy z†oscylatora zliczane s¹ przez licznik countf. Podczas zliczania na jego wyjúciu pojawia siÍ s³owo, ktÛre po podaniu na wejúcie tablicy wywo³uje przypisan¹ mu w†tablicy wartoúÊ. Pojawia siÍ ona na wyjúciu tablic i†nastÍpnie - poprzez multiplekser - jest podawana na wejúcie bloku bunpack, na wyjúciach ktÛrego pojawia siÍ odpowiednia kombinacja sygna³Ûw logicznych steruj¹cych wyjúcia A..G oraz I. Do tych

wyjúÊ moøna do³¹czyÊ wyúwietlacz lub diody LED z†w³¹czonymi w†szereg rezystorami, o†wartoúci ok. 470Ω, ograniczaj¹cymi pr¹d. Krzysztof Górski, AVT [email protected] Projekt uk³adu kule zamieszczamy 2001B w†katalogu do projektow oraz towej EP.

opisanego w†artyna p³ycie CD-EP6/ \Noty katalogowe na stronie interne-

Na p³ycie CD-EP2/2001B opublikowaliúmy ST6-Realizera w†pe³nej wersji. Jest on takøe dostÍpny (wraz z†katalogiem procesorÛw ST62) na p³ycie CD-EP2.

Rys. 8.

92

Elektronika Praktyczna 6/2001

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 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.

Zaokienny termometr MIN/MAX Czasem zdarza siÍ, øe otwieraj¹c rano zaspane oczy zadajemy sobie pytanie: jaka jest pogoda na dworze, jaka jest tam temperatura? Moøna to ³atwo sprawdziÊ spogl¹daj¹c na wyúwietlacz prezentowanego termometru zaokiennego. Naciskaj¹c przycisk na p³ycie czo³owej urz¹dzenia, moøna sprawdziÊ jaka by³a minimalna i†maksymalna temperatura tej nocy. Moøna to zrobiÊ rÛwnieø bez wychodzenia z†³Ûøka, gdy zrealizujemy termometr w wersji dla bardzo leniwych.

Projekt

085

TrochÍ teorii WybÛr rezystancyjnego czujnika temperatury typu KTY10-6 zdeterminowa³ sposÛb pomiaru temperatury w†opisanym urz¹dzeniu. Czujnik KTY10-6 posiada rezystancjÍ znamionow¹ rÛwn¹ 2kΩ przy temperaturze 25oC, czu³oúÊ 0,75%/ K i†pozwala na pomiar temperatury w†zakresie od -50oC do +150 oC. Zastosowanie znanego wielu konstruktorom mikroprocesora AT89C1051 bardzo uproúci³o konstrukcjÍ uk³adu,

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 6/2001

a†komparator znajduj¹cy siÍ w†jego wnÍtrzu znacznie ograniczy³ liczbÍ zastosowanych elementÛw. Teraz trochÍ miejsca poúwiÍcÍ zastosowanej metodzie pomiaru temperatury. Polega ona na pomiarze czasu ³adowania kondensatora o†znanej pojemnoúci (wzorcowego) do okreúlonej wartoúci napiÍcia, przez rezystor o†nieznanej rezystancji, zaleønej od temperatury. Na rys. 1 przedstawiono taki w³aúnie obwÛd, a†na wykre-

sie obok przedstawiono przebieg napiÍcia ³adowania kondensatora C przez rezystor R. Przebieg napiÍcia na kondensatorze moøe byÊ opisany zaleønoúci¹: UC=U CC•(1-e -t/RC). Po przekszta³ceniu powyøszego wzoru otrzymamy wyraøenie na czas ³adowania kondensatora C: t=R•C•ln(1-UC/UCC ) lub nieco proúciej: t=R•C•K, gdzie K=ln(1-UC/UCC).

Rys. 2.

93

PROJEKTY CZYTELNIKÓW

Rys. 3.

Zak³adaj¹c, øe wspÛ³czynnik K=1, otrzymamy wartoúÊ napiÍcia do jakiej naleøy ³adowaÊ kondensator C, aby czas jego ³adowania by³ wprost proporcjonalny do wartoúci rezystancji rezystora R. NapiÍcie to wynosi: UC=(1-1/e) •U CC czyli ok. 0,63•UCC. Przy za³oøeniu, øe napiÍcie zasilaj¹ce UCC bÍdzie wynosiÊ 5V, UC = 3,15V. Na rys. 2 przedstawiono uk³ad przetwarzaj¹cy wartoúÊ rezystancji na czas. Kondensator C†jest ³adowany poprzez rezystor R do momentu osi¹gniÍcia na kondensatorze napiÍcia o†wartoúci U C, ktÛre pochodzi z†dzielnika rezystancyjnego napiÍcia zbudowanego na rezystorach RA i†RB. WÛwczas komparator zmieni swÛj stan, na jego wyjúciu pojawi siÍ napiÍcie, ktÛre wy-

94

steruje tranzystor, co spowoduje roz³adowanie kondensatora C. Czas liczony od momentu roz³adowania kondensatora do momentu osi¹gniÍcia na nim napiÍcia UC jest wprost proporcjonalny do wartoúci rezystancji rezystora R. Kiedy w†miejsce rezystora R zastosujemy czujnik KTY106, wÛwczas czas ten bÍdzie proporcjonalny do temperatury w†jakiej znajduje siÍ aktualnie ten element. W³aúnie ten czas jest mierzony przez mikroprocesor. Poniøszy podprogram napisany w†asemblerze procesora 8051 przedstawia sposÛb pomiaru tego czasu: POM_TEM: ; POMIAR TEMPERATURY SETB ZERO ; ROZŁADUJ C5

MOV A,#0A0H ; USTAW TIMER LCALL TIME1 ; CZEKAJ NA ROZłADOWANIE MOV TL0,#0 MOV TH0,#0 ; WYZERUJ LICZNIK T0 CLR ZERO ; ODBLOKUJ C5 SETB TR0 ; START POMIARU POMIAR: JNB KOMP, POMIAR ; CZEKAJ NA KONIEC POMIARU CLR TR0 ; STOP POMIARU SETB ZERO ; ROZŁADUJ C5 MOV LOW,TL0 ; PRZEPISZ ; POMIAR DO PAMIĘCI RAM MOV HIG,TH0 RET

NastÍpnie procesor odejmuje zmierzon¹ wielkoúÊ od przesuniÍcia dla temperatury 0oC, po czym jest ona dzielona przez wspÛ³czynnik ska-

li. Po wykonaniu tych obliczeÒ wartoúÊ temperatury jest wyúwietlana na wyúwietlaczu LED.

Budowa i†oprogramowanie Na rys. 3 przedstawiono schemat elektryczny termometru. Czujnik pomiarowy KTY10-6 jest po³¹czony z†kondensatorem C5 i†wejúciem nieodwracaj¹cym komparatora znajduj¹cego siÍ wewn¹trz procesora AT89C1051. Do wejúcia odwracaj¹cego komparatora jest do³¹czony suwak potencjometru wieloobrotowego PR1, daj¹cy napiÍcie odniesienia. Ca³oúÊ tworzy uk³ad przetwornika rezystancji czujnika temperatury KTY10-6†na czas. Dwupozycyjny wyúwietlacz LED jest po³¹czony z†por-

Elektronika Elektronika Praktyczna Praktyczna 6/2001 2/98

PROJEKTY CZYTELNIKÓW tem P3 procesora. Wyúwietlanie zmierzonej temperatury odbywa siÍ multipleksowo, a†sterowanie poszczegÛlnych anod wyúwietlacza powierzono tranzystorom T2 i†T3 w³¹czanych sygna³ami z†linii P1.2 i†P1.4 portu P1. Linia P1.5 s³uøy do ewentualnej zmiany skali wyúwietlania przy zbyt duøym rozrzucie parametrÛw czujnika, ale o†tym nieco wiÍcej informacji przy opisie strojenia uk³adu. Przycisk S1 s³uøy do odczytu wartoúci minimalnej i†maksymalnej temperatury i†jest pod³¹czony do linii P1.6 procesora. Znakiem minus, ktÛry wyúwietla prostok¹tna dioda LED, steruje linia P1.7. Ca³y uk³ad zasilany jest napiÍciem stabilizowanym +5V. Budowa zasilacza jest tak prosta, øe nie wymaga øadnych wyjaúnieÒ. Procesor jest taktowany sygna³em zegarowym o†czÍstotliwoúci rÛwnej 4MHz. Wybrano tak nisk¹ czÍstotliwoúÊ zegara z†tego wzglÍdu, øe pomiar temperatury trwa ok. 2,5..3ms, przetwarzanie wartoúci zmierzonej do postaci moøliwej do wyúwietlenia to kolejne kilka milisekund, po czym nastÍpuje wyúwietlanie wyniku z†czÍstotliwoúci¹ ok. 100Hz, a†wiÍc procesor ma niewiele do roboty i†nie musi byÊ szybki. Tym bardziej, øe jeden pomiar wyúwietlany jest przez oko³o jedn¹ sekundÍ. Po w³¹czeniu termometru nastÍpuje uruchomienie programu zawartego w†pamiÍci Flash procesora. NastÍpuje pierwszy pomiar temperatury, ktÛra jest jednoczeúnie zapamiÍtana w†pamiÍci RAM procesora jako wartoúÊ minimalna i†maksymalna, co obrazuje wyúwietlacz pokazuj¹c litery ìPOî. Wyniki nastÍpnych pomiarÛw s¹ porÛwnywane z†wynikami pierwszego pomiaru i†w†zaleønoúci od wielkoúci zapisywane jako temperatura maksymalna lub minimalna. PrzyciúniÍcie przycisku S1 powoduje wywo³anie procedury wyúwietlania zapamiÍtanych wartoúci temperatury minimalnej i†maksymalnej.

Elektronika Praktyczna 6/2001

Procedura rozpoczyna siÍ wygaszeniem wyúwietlacza, po czym nastÍpuje wyúwietlenie napisu LO. Wyúwietlacz gaúnie ponownie, a†nastÍpnie jest wyúwietlana wartoúÊ minimalna temperatury, co trwa ok. 1,5s. Wyúwietlacz gaúnie znowu, potem wyúwietla napis HI. Gaúnie i†nastÍpuje wyúwietlenie temperatury maksymalnej, jak¹ zapamiÍta³ procesor. Na tym procedura wyúwietlania skrajnych wartoúci jest zakoÒczona, program powraca do wyúwietlania bieø¹cej temperatury, pokazuj¹c litery ìAPî - aktualny pomiar. Wartoúci skrajne temperatury moøna skasowaÊ za pomoc¹ przycisku S1. Wystarczy przytrzymaÊ przycisk do momentu zgaúniÍcia wyúwietlacza po wyúwietleniu minimalnej temperatury, wÛwczas program bÍdzie zapamiÍtywa³ skrajne wartoúci od pocz¹tku. Program zosta³ tak napisany, øe moøe byÊ wyúwietlana wartoúÊ temperatury w†przedziale od -63 do + 63 oC, co jest wystarczaj¹cym zakresem dla termometru zaokiennego.

Uruchomienie i†regulacja Po zmontowaniu wszystkich elementÛw wk³adamy zaprogramowany procesor do podstawki. Ustawiamy potencjometr PR1 w†úrodkowym po³oøeniu i w³¹czamy napiÍcie. Na wyúwietlaczu pojawi siÍ jakaú wartoúÊ temperatury. Za pomoc¹ potencjometru PR1 doprowadzamy do wyúwietlenia temperatury, jaka jest aktualnie w†pomieszczeniu, w†ktÛrym uruchamiamy uk³ad. W†tym celu najlepiej pos³uøyÊ siÍ dobrym termometrem rtÍciowym. NastÍpnie wk³adamy czujnik do wody zmieszanej z†lodem i†korygujemy wskazanie z†dok³adnoúci¹ do 1 oC. Znowu powracamy do temperatury pokojowej i†ewentualnie korygujemy wskazanie - nie powinno rÛøniÊ siÍ wiÍcej niø o†1oC w†porÛwnaniu z†termometrem wzorcowym. Gdyby tak nie by³o, naleøy wy³¹czyÊ napiÍcie zasilaj¹ce, zewrzeÊ punkty A-A (do³¹czyÊ liniÍ

P1.5 portu P1 do masy) i†uruchomiÊ uk³ad ponownie. PowtÛrzyc ca³¹ procedurÍ regulacji jeszcze raz. Kiedy pomimo tego zmierzona wartoúÊ temperatury bÍdzie wyøsza od wzorcowej, oznacza to, øe pojemnoúÊ kondensatora C5 jest zbyt duøa i†naleøy go wymieniÊ na inny o†pojemnoúci rÛwnej 1µF. Kiedy wskazywana wartoúÊ jest zbyt ma³a, do kondensatora C5 naleøy dolutowaÊ kondensator o†wartoúci 10..39nF i†proces strojenia powtÛrzyÊ. Czujnik jest po³¹czony z†urz¹dzeniem za pomoc¹ przewodu ekranowanego, ekran naleøy po³¹czyÊ z†plusem zasilania. D³ugoúÊ po³¹czenia do 5m.

Wersja dla bardzo leniwych CzÍsto ostatni¹ czynnoúci¹ wykonywan¹ przed zaúniÍciem jest wy³¹czenie telewizora za pomoc¹ pilota, ktÛry jest zawsze pod rÍk¹. Dlatego teø w³aúnie pilot zdalnego sterowania wykorzysta³em do uaktywnienia procedury wyúwietlania wartoúci skrajnych temperatury zapamiÍtanych przez procesor. Na rys. 3†lini¹ przerywan¹ zaznaczono fragment uk³adu, ktÛry s³uøy do bezdotykowego wywo³ywania procedury wyúwietlania wartoúci skrajnych temperatury. Uk³ad ten nie musi byÊ montowany, jeøeli nie chcemy korzystaÊ ze zdalnego sterowania. Dzia³a nastÍpuj¹co: promieniowanie podczerwone z†nadajnika zdalnego sterowania telewizora, wideo, wieøy Hi-Fi itp. trafia do scalonego odbiornika systemu RC5, gdzie nastÍpuje zdekodowanie rozkazu na ci¹g impulsÛw. Impulsy te trafiaj¹ na wejúcie A1 i†A2 scalonego przerzutnika 74121. Opadaj¹ce zbocze pierwszego impulsu powoduje wyzwolenie przerzutnika monostabilnego. Na jego zanegowanym wyjúciu wyst¹pi wÛwczas logiczne zero, ktÛre doprowadzone do linii P1.6 wywo³a procedurÍ wyúwietlania wartoúci skrajnych temperatury, tak

WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1: 8,2kΩ R2, R3: 3,3kΩ R4, R6: 820Ω R5, R7: 2,2kΩ R8: 200Ω R9: 100Ω R10...R16: 220Ω R17: 4,7Ω R18: 15kΩ R19: 4,7kΩ R20: 75Ω PR1: trymer wieloobrotowy 10kΩ Kondensatory C0: 1000µF/16V C1, C10: 10µF/16V C2, C3: 33pF C4: 47nF C5: 1µF/63V 1% C6: 100µF/16V C7: 47µF/16V C8: 680nF C9: 22µF/16V Półprzewodniki D1..D4: 1N4002 T1: BC547B T2, T3: BC557B PT: KTY10−6 PHILIPS ST1: L7805CV U1: AT89C1051 − z programem “Termometr 2” U2: UCY74121 O1: odbiornik kodu RC5 − SFH506, TFMS5360, IS1U60 itp. DM: LED 2 x 7,5 mm, żółty W1, W2: wyświetlacz 7− segmentowy, LTS3401LY Taiwan Różne GN1: gniazdo przewodu sieciowego 220V BEZP: bezpiecznik aparatowy 63mA TS: transformator sieciowy TS2/14 S1: przycisk typu Microswitch 6mm Q1: kwarc 4MHz obudowa KM 48 N

samo jak naciúniÍcie przycisku S1. Okaza³o siÍ, øe uk³ad dzia³a prawid³owo rÛwnieø przy zastosowaniu innych pilotÛw zdalnego sterowania, a†nie tylko systemu RC5. Jerzy Sapa

95

A U T O  M A  T Y K A

Automatyzacja procesÛw przemys³owych wymog³a na producentach urz¹dzeÒ do systemÛw automatyki opracowanie elektronicznych sterownikÛw silnikÛw elektrycznych, ktÛre umoøliwi¹ p³ynn¹ regulacjÍ ich obrotÛw bez utraty momentu obrotowego, i†zapewniaj¹ ich stabiln¹ pracÍ takøe przy niewielkich prÍdkoúciach obrotowych. Jedn¹ z†firm, ktÛra ma w swojej ofercie takie sterowniki jest Omron. W†artykule przedstawiamy kompaktowy falownik Sysdrive 3G3MV, ktÛry wchodzi w†sk³ad rodziny falownikÛw o†mocach wyjúciowych od 0,2 do 7,5kW.

Nowoczesne sterowniki napędów elektrycznych Zaczniemy od krÛtkiego wstÍpu, w†ktÛrym skrÛtowo wyjaúnimy koniecznoúÊ stosowania falownikÛw, zwanych czasami z†angielska inwerterami. Temat ten dog³Íbnie wyjaúniliúmy w†EP09/2000. Najbardziej efektywn¹ metod¹ regulacji szybkoúci obrotowej silnikÛw elektrycznych zasilanych napiÍciem zmiennym jest zmiana czÍstotliwoúci napiÍcia zasilaj¹cego silnik. Aby unikn¹Ê problemÛw z†przegrzewaniem uzwojeÒ silnikÛw, falowniki obniøaj¹ takøe nieco napiÍcie zasilaj¹ce, czego wynikiem jest (w pewnym zakresie) stabilizacja mocy dostarczanej do uzwojeÒ.

Schemat zasilania silnika trzyfazowego za pomoc¹ falownika pokazano na rys. 1. Jak widaÊ, wyprostowane napiÍcie trÛjfazowe jest filtrowane i zasila falownik. Praca falownika polega na konwersji napiÍcia sta³ego na zmienne o†kszta³cie maksymalnie zbliøonym do sinusoidy. Do konwersji najczÍúciej jest stosowana metoda PWM (ang. Pulse Width Modulation), ktÛra gwarantuje wysok¹ sprawnoúÊ przetwarzania. W celu zapewnienia duøej dynamiki i kontroli momentu obrotowego stosuje siÍ metodÍ kontroli wektora pola elektromagnetycznego. Taka metoda sterowania kluczami wyjúciowy-

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 6/2001

135

A U T O  M A  T Y K A Moøliwoúci 3G3MV

Rys. 2. mi zapewnia optymalny pr¹d wyjúciowy falownika. Kaøda nieliniowa konwersja sygna³u elektrycznego powoduje powstawanie sygna³Ûw harmonicznych, ktÛrych poziom - zw³aszcza w†przypadku falownikÛw pracuj¹cych z†doúÊ duøymi pr¹dami - jest wysoki. Poniewaø generowane harmoniczne maj¹ charakter zak³ÛceÒ elektromagnetycznych o†duøym natÍøeniu, twÛrcy falownikÛw szukali metod obniøenia ich poziomu, w†wyniku czego powsta³y falowniki 12-pulsowe, zasilane z†jedno-, dwu-

136

Rys. 3. lub trÛjfazowych prostownikÛw dwupo³Ûwkowych. Na rys. 2 i†rys. 3 pokazano kszta³t napiÍcia na wejúciu falownika przy zasilaniu 6i†12-pulsowym (w drugim przypadku dodatkowo zastosowano transformator przesuwaj¹cy fazÍ). Jak widaÊ, drugi z†przebiegÛw niemal idealnie przypomina swoim kszta³tem przebieg sinusoidalny (zniekszta³cenia nieliniowe poniøej 12%), w†zwi¹zku z†czym poziom zak³ÛceÒ generowanych do otoczenia, a†przede wszystkim sieci energetycznej jest niewielki.

Symbolem 3G3MV oznaczono ca³¹ rodzinÍ falownikÛw o†rÛønych mocach wyjúciowych, rÛønej liczbie faz wyjúciowych oraz rÛønym nominalnym napiÍciom zasilania. Zestawienie podstawowych parametrÛw falownikÛw tej rodziny przedstawiono w†tab. 1. KonstrukcjÍ tych urz¹dzeÒ zoptymalizowano pod k¹tem maksymalnej prostoty stosowania, uniwersalnoúci, niskiej ceny i†wysokiej sprawnoúci energetycznej. Z†tego w³aúnie powodu do hamowania silnika falownik wykorzystuje nie tylko rezystor hamuj¹cy, lecz potrafi czÍúÊ energii hamowania odzyskaÊ i†zgromadziÊ w†kondensatorach filtra wejúciowego. UniwersalnoúÊ prezentowanych w†artykule falownikÛw zapewnia m.in. moøliwoúÊ wykorzystania ich jako lokalnych regulatorÛw (stabilizatorÛw obrotÛw) ze sprzÍøeniem zwrotnym. Do tego celu moøna wykorzystaÊ wejúcia pr¹do-

Elektronika Praktyczna 6/2001

A U T O  M A  T Y K A we 0..20/4..20mA, wejúcie napiÍciowe 0..10V lub wejúcie czÍstotliwoúciowe 0,1..33kHz. Wejúcie czÍstotliwoúciowe jest szczegÛlnie przydatne podczas wspÛ³pracy falownika z†prostymi sterownikami PLC lub innymi systemami sterowania wyposaøonymi tylko w†wyjúcia cyfrowe. DostÍpnych jest 16 programowalnych czÍstotliwoúci wyjúciowych, wykorzystywanych do sterowania generatora PWM. P³ynn¹ regulacjÍ czÍstotliwoúci zapewnia obrotowy nastawnik na p³ycie czo³owej falownika i przyciski. Falowniki 3G3MV wyposaøono w†7†wejúÊ cyfrowych o†programowanych funkcjach, ktÛre umoøliwiaj¹ zbudowanie wygodnego panelu operatorskiego o†funkcjach úciúle dostosowanych do wymagaÒ konkretnej aplikacji. Wszystkie wejúcia falownika mog¹ byÊ sterowane za pomoc¹ w³¹cznikÛw lub wyjúÊ tranzystorowych PNP i†NPN. W†przypadku wykorzystywania falownika jako regulatora procesu przydatne mog¹ oka-

Elektronika Praktyczna 6/2001

zaÊ siÍ dwa niskopr¹dowe wyjúcia transoptorÛw (z po³¹czonymi emiterami), prze³¹czane wyjúcie przekaünikowe oraz wyjúcie analogowe lub impulsowe, ktÛre umoøliwia monitoring wybranych programowo parametrÛw regulacji. Na rys. 4 pokazano uproszczony schemat pod³¹czenia falownika wraz z†kompletem peryferii. Na rysunku tym widaÊ takøe styki interfejsu komunikacyjnego RS422/485, za pomoc¹ ktÛrego falownik moøna zdalnie obs³ugiwaÊ i†konfigurowaÊ, a†takøe odczytywaÊ parametry regulacji. W†przypadku takiej koniecznoúci falownik moøna do³¹czyÊ takøe do sieci przemys³owej ProfiBus, CAN Open czy teø DeviceNet. Zastosowanie tego interfejsu oraz odpowiedniego oprogramowania podczas konfiguracji, pomimo przejrzystego menu dostÍpnego lokalnie z†poziomu klawiatury i†czytelnej sygnalizacji na panelu czo³owym, znacznie u³atwia pracÍ operatorowi. Wynika to z†faktu wykorzystywania

przez sterownik falownika ok. 200 rejestrÛw, w†ktÛrych s¹ przechowywane parametry regulacji i†sterowania prac¹ silnika. Zastosowanie takiej metody konfigurowania pracy falownika zapewnia jego niezwykle duø¹ elastycznoúÊ i†³atwoúÊ dostosowania charakterystyki wyjúciowej do moøliwoúci silnika i†wymagaÒ aplikacji (np. bardzo szybki, przy tym ³agodny start silnika). Pomimo stosunkowo duøych mocy wyjúciowych, wymiary sterownikÛw 3G3MV umoøliwiaj¹ ich montaø bezpoúrednio na szynie DIN35, a†wbudowany wentylator zapewnia odpowiednie warunki ch³odzenia elementÛw mocy. Wiele wskazuje na to, øe rÛønego rodzaju modu³y falownikowe bÍd¹ coraz czÍúciej wykorzystywane do regulacji i†stabilizacji obrotÛw silnikÛw elektrycznych. Zastosowanie falownikÛw zwiÍksza sprawnoúÊ energetyczn¹ urz¹dzeÒ, zapewnia wysoki komfort eksploatacji silnikÛw, jak rÛwnieø zwiÍksza ich trwa³oúÊ. DziÍ-

137

A U T O  M A  T Y K A Tab. 1. Zestawienie podstawowych parametrów falowników tworzących rodzinę 3G3MV. Liczba faz/ Moc Typ napięcie dostarczana falownika zasilania [V] do silnika [kW] 3/220 0,1 3G3MV−A2001 3/220

0,2

3G3MV−A2002

3/220

0,4

3G3MV−A2004

3/220

0,75

3G3MV−A2007

3/220

1,5

3G3MV−A2015

3/220

2,2

3G3MV−A2022

3/220

4

3G3MV−A2040

1/220

0,1

3G3MV−AB001

1/220

0,2

3G3MV−AB002

1/220

0,4

3G3MV−AB004

1/220

0,75

3G3MV−AB007

1/220

1,5

3G3MV−AB015

1/220

2,2

3G3MV−AB022

1/220

4

3G3MV−AB040

3/380

0,2

3G3MV−A4002

3/380

0,4

3G3MV−A4004

3/380

0,75

3G3MV−A4007

3/380

1,5

3G3MV−A4015

3/380

2,2

3G3MV−A4022

3/380

3

3G3MV−A4030

3/380

4

3G3MV−A4040

3/380

7,5

3G3MV−A4075

ki temu moøna siÍ spodziewaÊ, øe obecnoúÊ falownikÛw w uk³adach napÍdowych bÍdzie tak oczywista, jak obecnoúÊ uzwojeÒ czy ³oøysk. Tomasz Paszkiewicz, AVT Na p³ycie CD-EP6/2001B publikujemy program SYSDrive Selector, ktÛry u³atwia samodzielne dobranie falownika odpowiedniego do aplikacji, zawiera takøe wiele informacji o†technologii ìfalownikowegoî zasilania silnikÛw elektrycznych.

138

Rys. 4. Prezentowane w†artykule urz¹dzenia dostarczy³a firma Omron, tel. (0-22) 645-78-60, www.omron.com.pl.

Elektronika Praktyczna 6/2001

P R O G R A M Y

System LabVIEW wyznacza kierunek rozwoju wúrÛd†narzÍdzi programistycznych do tworzenia aplikacji kontrolno-pomiarowych i†steruj¹cych. Pocz¹wszy od 1983 roku firma National Instruments nieustannie rozwija ten system, z†ktÛrym Czytelnicy Elektroniki Praktycznej mogli zapoznaÊ siÍ w†numerze 9/2000. Obecnie system LabVIEW jest dostÍpny w†wersji 6i. Czym rÛøni siÍ ta wersja od opisywanej wczeúniej wersji 5.0 i†co oznacza litera ìiî zawarta w†numerze wersji - na te pytania postaramy siÍ odpowiedzieÊ w†artykule.

LabVIEW to system graficznego programowania aplikacji kontrolno-pomiarowych oraz systemÛw†automatyki przemys³owej. Ze wzglÍdu na specyfikÍ tego typu aplikacji, stworzono jÍzyk programowania wizualnego G - aplikacja moøe powstaÊ bez napisania nawet jednej linijki kodu. Tworzenie aplikacji odbywa siÍ w†dwÛch oknach: Panel i†Diagram. W†oknie Panel (rys. 1) jest tworzony interfejs uøytkownika, ktÛry jest budowany z†elementÛw†dostÍpnych w†palecie Controls (rys. 2). Elementy te s¹ podzielone na 15 grup, dziÍki czemu dostÍp†do wybranego elementu jest intuicyjny i†szybki. Na przyk³ad w†grupie Graph znajduj¹ siÍ elementy umoøliwiaj¹ce wyúwietlanie wynikÛw†pomiarÛw†w†postaci rÛønych wykresÛw. W†pozosta³ych grupach znajduje siÍ kilkadziesi¹t†elementÛw, dziÍki ktÛrym interfejs uøytkownika moøe†byÊ dopasowany do typu budowanej aplikacji. W†porÛwnaniu do wczeúniejszej wersji LabVIEW, najbardziej widoczn¹ zmian¹ jest trÛjwymiarowoúÊ nowych kontrolek. DziÍki

temu tworzona aplikacja ma interfejs uøytkownika zgodny z†obowi¹zuj¹cymi obecnie standardami. W†wersji 6i pojawi³o†siÍ rÛwnieø kilka nowych kontrolek, zwiÍkszaj¹cych atrakcyjnoúÊ budowanych aplikacji, np. obracaj¹ce siÍ etykiety, zak³adki czy podpowiedzi kontekstowe. W†trakcie budowania interfejsu uøytkownika dodatkowym u³atwieniem jest moøliwoúÊ modyfikowania elementÛw†dostÍpnych w†palecie Controls w†zaleønoúci od typu tworzonej aplikacji. Po wstÍpnym rozmieszczeniu elementÛw†interfejsu uøytkownika, moøna przejúÊ do etapu ìkodowaniaî aplikacji. Odbywa siÍ to w†oknie Diagram (rys. 3) i†polega na graficznym okreúleniu sposobu dzia³ania aplikacji. Paleta Controls jest zastÍpowana palet¹ Functions (rys. 4), ktÛra zawiera miÍdzy innymi funkcje arytmetyczne, logiczne, porÛwnywania, komunikacyjne, operacji wejúcia/wyjúcia i†analizy sygna³owej. Po³¹czenia pomiÍdzy poszczegÛlnymi elementami obrazuj¹ sposÛb†wykonywania programu. W†porÛwnaniu z†poprzednimi wersjami znacznie rozbudowano listÍ standardowo dostÍpnych dla programisty funkcji. Poszerzono m.in. bibliotekÍ funkcji analizuj¹cych obraz, pojawi³y†siÍ nowe funkcje analizy wynikÛw†pomiarÛw. W†oknie Diagram moøna rÛwnieø úledziÊ wykonywanie programu oraz ustawiaÊ pu³ap-

ki programowe, pomocne w trakcie testowania programÛw. Tworzenie aplikacji pomiarowych i†steruj¹cych w systemie LabVIEW jest ³atwe i†szybkie. Koncepcja tworzenia aplikacji jest taka sama jak w†poprzednich wersjach - aby j¹ sobie przybliøyÊ, dobrze jest wykonaÊ krok po kroku przyk³ad opisany w†EP9/2000. Olbrzymia liczba funkcji zawartych w†pakiecie sprawia, øe†za pomoc¹ LabVIEW moøna tworzyÊ aplikacje do bardzo rÛønych zastosowaÒ. Nowe funkcje, ktÛre pojawi³y†siÍ w†wersji 6i sprawiaj¹, øe†pakiet ten spe³ni oczekiwania uøytkownikÛw†najnowszych przyrz¹dÛw†pomiarowych o†bardzo duøych moøliwoúciach. MoøliwoúÊ generowania bibliotek DLL oraz technologia ActiveX powoduj¹, øe†z†funkcji i†elementÛw†wizualnych zawartych w†LabVIEW moøna korzystaÊ w†innych úrodowiskach programistycznych. Poprawiono rÛwnieø algorytmy optymalizuj¹ce - wed³ug danych producenta aplikacje kompilowane w†nowej wersji pracuj¹ do 20% szybciej w†porÛwnaniu z†wersj¹ 5.0.

Rys. 1.

140

Elektronika Praktyczna 6/2001

P R O G R A M Y

Rys. 2. Numer nowej wersji zawiera literÍ ìiî. Jest to zwi¹zane z†naciskiem, jaki producent po³oøy³ na umoøliwienie wspÛ³pracy aplikacji tworzonych w†LabVIEW ze úrodowiskiem internetowym. Aplikacja LabVIEW Player umoøliwia uruchamianie programÛw†stworzonych w†LabVIEW†6i oraz przegl¹danie ìkodu ürÛd³owegoî. Moøliwa jest rÛwnieø integracja instrumentÛw†wirtualnych, budowanych w†LabVIEW, z†przegl¹dark¹ internetow¹. DziÍki temu moøna publikowaÊ wyniki pomiarÛw†w†Internecie lub zdalnie sterowaÊ z³oøonymi procesami. Tworzone programy mog¹ komunikowaÊ siÍ z†urz¹dzeniami zewnÍtrznymi za pomoc¹ rÛønorodnych interfejsÛw (m.in. GPIB, RS). DziÍki temu aplikacje nie s¹ zwi¹zane z†konkretnym sprzÍtem. Moøna

korzystaÊ z†definicji gotowych przyrz¹dÛw†pomiarowych (np. generatora sterowanego komputerem). Baza tych przyrz¹dÛw†jest stale rozbudowywana i†udostÍpniana, dziÍki czemu definicje nowo†powstaj¹cych przyrz¹dÛw szybko trafiaj¹ do uøytkownikÛw†LabVIEW. Pakiet LabVIEW moøe†pracowaÊ na komputerach PC (pracuj¹cych pod kontrol¹ systemu Windows), MacIntosh oraz wielu uniksowych stacjach roboczych. Ze wzglÍdu na obszernoúÊ tematu, zaprezentowano†tylko najistotniejsze nowoúci zawarte w†LabVIEW 6i. WiÍcej informacji moøna znaleüÊ w†Internecie pod adresem: www.ni.com/labview, gdzie moøna zamÛwiÊ ewaluacyjn¹ wersjÍ pakietu. Paweł Zbysiński

Rys. 3.

Rys. 4.

Elektronika Praktyczna 6/2001

141