Płytka testowa do kursu BASCOM AVR - Elportal

Projekty AVTzielono dioda D2. Kondensatory C1 i C2 fil−trują napięcie zasilania i zapobiegają niespo−dziankom związanym z impulsowym sposo−bem pracy procesora.Mikroprocesor 90S2313 ma 15 uniwersal−nych końcówek wejścia/wyjścia i wszystkieone mogą być wykorzystane na wiele sposo−bów. Różnorodne wykorzystanie umożliwia−ją dodatkowe punkty oznaczone B0...B7,D0....D6 oraz 1...3. Na płytce są to dwa rząd−ki „goldpinów” oraz szpilki złącza J6 dołą−czone do punktów I1...I3.Z procesorem może współpracować albo4−cyfrowy wyświetlacz LED, albo typowywyświetlacz LCD ze sterownikiem. Wyświe−tlacz LCD dołączony jest do kilku wyprowa−dzeń portu B. Potencjometr montażowy PR1pozwala ustawić optymalny kontrast wy−świetlacza. Z uwagi na różne możliwości wy−korzystania końcówek PB.1 oraz PB.3,w układzie przewidziano jumper J3, który za−pewni większą elastyczność układu.Wyświetlacz LED zawiera cztery segmen−ty ze wspólną anodą, pracujące w trybie mul−tipleksowym. Cały port B służy do sterowa−nia katod wyświetlaczy LED. Końcówki po−rtu B0....B6 sterują segmentami a...g, nato−miast końcówka PB.7 steruje punktami dzie−siętnymi wyświetlaczy (DP). Wspólne anodyposzczególnych wyświetlaczy dołączane sądo plusa zasilania przez tranzystory T3...T6.Rys. 1Mogą to być albo zwykłe tranzystory PNP, al−bo „darlingtony” PNP. Aby włączyć jedenz tranzystorów T2...T6, na jednej z końcówekPD2...PD6 musi się pojawić stan niski, czylilogiczne zero. Oprócz sterowania wyświetla−czy, tranzystory T3...T6 oraz T2 mogą byćwykorzystane do innych celów – umożliwia−ją to punkty oznaczone Q2...Q6, zrealizowanejako złącza śrubowe ARK. Właśnie dlategow zestawie AVT−3500 przewidziano „darling−tony” BC516, mające dopuszczalny prąd ko−lektora 400mA. W układzie można też śmiałowykorzystać popularne zwykłe tranzystoryBC558B lub podobne, i to bez zmiany współ−pracujących rezystorów.Końcówki PD.5 i PD6 mogą być dodatko−wo wykorzystane do współpracy z układamisterowanymi szyną I 2 C. Cztery zaciski złączaśrubowego umożliwiają dołączenie do płytkidowolnej liczby układów sterowanych szynąI 2 C. Zwory J1, J2 umożliwiają odłączenietranzystorów T5, T6 i wyświetlacza W2, gdylinie PD.5, PD.6 wykorzystywane będą doinnych celów. Zwarcie ich punktów B−C podłączy rezystory podciągające potrzebneprzy pracy z szyną I 2 C. Na płytce jest jedenukład wykorzystujący łącze I 2 C: kostkaPCF8591. Zawiera ona czterokanałowy 8−bi−towy przetwornik A/C oraz jeden 8−bitowyprzetwornik C/A. Napięcie odniesienia dlaprzetworników z tej kostki zapewnia U3, po−pularne źródło napięcia wzorcowego typuTL431. Wieloobrotowy potencjometr PR2pozwala precyzyjnie ustawić napięcie odnie−sienia równe 2,56V. Przy ośmiobitowymprzetworniku daje to wielkość jednego„schodka” równą dokładnie 10mV. Złączaśrubowe oznaczone I0...I3 pozwalają podaćnapięcie na cztery wejścia przetwornikówA/C, zacisk OUT to wyjście przetwornikaC/A. Przewidziano też trzy dodatkowe punk−ty podłączeniowe (J6), które zapewnią wyko−rzystanie zacisków I1, I2, I3 do innych ce−lów. Rezystory R27...R30 dodano ze wzglę−du na zalecenia producenta kostki PCF8591– końcówki wejściowe przetwornika nie po−winny „wisieć w powietrzu”.Wejścia PD.0 i PD.1 mikroprocesorawspółpracują z dwoma przyciskami S1, S2oraz są wyprowadzone na złącze śrubowe,umożliwiające różnorodne ich wykorzysta−nie. Dodatkowo, przez jumpery J4, J5 mogąbyć podłączone do inwerterów z tranzystora−mi T1, T7, co umożliwia najprostszą realiza−cję łącza RS−232. Trzyżyłowy kabel standar−dowego łącza RS−232 będzie podłączony dozacisków oznaczonych GND, RxD, TxD.Dodatkowe punkty R, G pozwolą w pro−sty sposób zresetować procesor (przez zwar−cie ich), o ile zaszłaby taka potrzeba.Rezystory R15...R18, umieszczone w li−niach wykorzystywanych do programowaniaprocesora to rezystory ochronne. Nie są nie−zbędne i można je zastąpić zworami, jeśli14Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVTpodczas programowania moduł nie będzie za−silany napięciem niższym niż 4,5V. Przy niż−szym napięciu zasilania może płynąć prądz wyjść portu komputera do dodatniej szynyzasilania płytki testowej, przez obwodyochronne wejść PB.5...PB.7 procesora CMOS(nie dotyczy to wejścia RESET, bo jest zbudo−wane inaczej). Do punktów oznaczonychCLK, MISO, MOSI, RST i GND dołączonebędzie pięć przewodów kabla programujące−go. Od strony płytki do kabla programującegoprzylutowany będzie odcinek kątowej listwy„goldpin”, z drugiej strony kabla – wtykDB25F, współpracujący z portem drukarko−wym (LPT1, Centronics) komputera PC.Płytka podczas ćwiczeń i programowaniazwykle będzie zasilana napięciem z zewnę−trznego zasilacza 4,5...5V. Do programowa−nia procesora umieszczonego w płytce testo−wej wystarczy wtedy pięć przewodów. Alezłącze programujące w płytce ma osiempunktów. Niecodzienny sposób wykorzysta−nia ośmiopunktowego złącza programujące−go zapobiegnie uszkodzeniu w przypadkuomyłkowego odwrotnego włożenia wtykuprogramującego oraz zapewni kompatybil−ność płytki testowej z przygotowywanymuniwersalnym modułem.W praktyce kabel programujący będziesześcioprzewodowy. Szósty przewód będziewykorzystywany podczas programowaniaprocesora umieszczonego w małym uniwer−salnym module – wtedy zasilanie pobieranebędzie z komputera.Uwaga! Przy zasilaniu płytki testowejz zasilacza szósty przewód nie może byćpodłączony do komputera. Powinien pozo−stać niepodłączony, by jednocześnie niepodać napięcia zasilania z komputerai z zasilacza.Montaż i uruchomienieMontaż dwustronnej płytki testowej, pokaza−nej na rysunku 2, jest łatwy i nie powiniensprawić trudności nawet mało zaawansowa−nym. Na płytce nie ma żadnych zwór, trzebatylko wlutować elementy. Warto wziąć poduwagę, że wylutowanie nawet prostych ele−mentów z płytki dwustronnej nie jest łatwe.A wylutowanie elementów wielonóżkowychz takiej płytki jest zadaniem niezmiernie kło−potliwym i zwykle wiąże się z nieodwracal−nym zniszczeniem metalizacji w otworachpunktów lutowniczych, co z kolei może pro−wadzić do błędnego działania układu. W de−montażu niewiele pomoże odsysacz. Dlategoprzed wlutowaniem kluczowych elementówwarto starannie sprawdzić na schemaciei na fotografii modelu położenie wszystkichelementów.Uwaga! Nie wolno zapomnieć, że podwyświetlacz i dwa układy scalone koniecznietrzeba dać podstawki. Wlutowanie wyświe−tlaczy W1...W3 i układów scalonych U1, U2wprost w płytkę, bez podstawek, byłoby istot−nym błędem, uniemożliwiającym pełne wy−korzystanie płytki testowej.Należy wlutować poszczególne elementy,zgodnie ze schematem ideowym, najlepiejzaczynając od najmniejszych (rezystorów),a kończąc na największych. Układy scalonei wyświetlacze należy włożyć do podstawekna końcu, gdy wlutowane zostaną wszyst−kie elementy. Podczas wkładania układówscalonych do podstawek zaleca się zacho−wanie daleko idącej ostrożności − aby dominimum zredukować możliwość uszko−dzenia układów przez ładunki statyczne,należy unikać łatwo elektryzujących sięubrań z tworzyw sztucznych (np. polar)i rozładować swoje ciało przez dotknięcienp. kranu wodociągowego.Fot. 2 Zmontowany układRys. 2 Schemat montażowyPomocą w montażu będą fotografie mo−delu, pokazujące sposób montażu szpilek„goldpin” i innych złącz. Najpierw wartowłożyć do podstawki wyświetlacz LED W2umieszczony z lewej strony. Przy wkładaniuFot. 1Elektronika dla Wszystkich Grudzień 200215

Projekty AVTwyświetlaczy trzeba zwrócić uwagę, żeostatnie styki 40−nóżkowej podstawki, te odstrony tranzystorów T2...T6, będą niewyko−rzystane. Podobnie dwie nóżki w środkupodstawki. Zaznaczyłem je na fotografii 1kolorem czerwonym. Błędne włożenie wy−świetlaczy uniemożliwi ich pracę.W gotowej płytce trzeba odpowiednioustawić „przełączniki” J1...J3: Należy ze−wrzeć jumperkami punkty A−B J1, J2 orazpunkty 2−3 przełącznika J3. Kołki J4, J5powinny zostać rozwarte. Fotografia 2 po−kazuje płytkę zmontowaną przez mojego15−letniego syna.Układ poprawnie zmontowany ze spraw−nych elementów będzie od razu pracował. Je−dyną regulacją jest ustawienie za pomocąwieloobrotowego potencjometru PR2 napię−cia 2,56V w punkcie oznaczonym Vref naschemacie i na płytce.W wersji podstawowej przewidziano listwęz gniazdami do podłączenia wyświetlaczaLCD, ale sam moduł wyświetlacza LCD niewchodzi w skład zestawu podstawowego AVT−3500. Pierwsza seria ćwiczeń dotyczy wyświe−tlacza LED. Aby podłączyć wyświetlacz LCD,należy wyjąć z podstawek wyświetlacze LEDW1, W2. Wcześniej w otwory wyświetlaczaLCD trzeba wlutować listwę goldpinów, szpil−kami w dół jak pokazuje fotografia 3. Takprzygotowany wyświetlacz można włożyćw gniazdo wlutowane w płytkę testową.Typowy moduł wyświetlacza LCD ma 14punktów połączeniowych. Na płytce przewi−dziano dwa dodatkowe punkty, które mogąbyć użyte np. do podświetlania, o ile zastoso−wany wyświetlacz ma taką możliwość. Przykorzystaniu z wyświetlacza LCD należy teżwyregulować potencjometr PR1, by uzyskaćoptymalny kontrast wskazań. Na początekten potencjometr należy skręcić w lewo(przeciwnie do ruchu wskazówek zegara).Wyświetlacz taki nie jest konieczny dopierwszej serii ćwiczeń, które wykorzystująwyświetlacz LED.Płytkę testową należy zasilać z zasilaczawtyczkowego o napięciu 4,5...5V i prądzie conajmniej 200mA. Z kilku powodów warto za−stosować zasilacz 4,5−woltowy (ZS4,5V 600mA). Odważniejsi Czytelnicy mogązrezygnować z zasilacza i zasilać płytkę testo−wą cały czas napięciem +5V z portu joysticka(GAME PORT) komputera PC. Wtedy wyko−rzystana będzie szósta żyła kabla programują−cego, a zasilacz nie może być podłączony.Napięcie +5V występuje na pewno nakońcówkach 1, 9, a także na końcówkach 8i 15 portu joysticka. Fotografia 4 pokazujegniazdo GAME PORT w PC−cie z zaznaczo−nymi końcówkami, gdzie dostępne jest na−pięcie +5V.Nabywcy zestawu AVT−3500 mogąsprawdzić poprawność montażu od razu pozmontowaniu i to bez podłączania do kompu−tera. W procesorze dostarczonym w zestawieumieszczony jest program testowy. Po dołą−czeniu zasilania (4...5V) do złącza śrubowegooznaczonego POWER zaświeci się zielonakontrolka D2, a na wyświetlaczu LED zosta−nie wyświetlona sekwencja testowa.Naciśnięcie S2 spowoduje przejście w in−ny tryb pracy – moduł stanie się miernikiemrefleksu.Wykorzystanie miernikarefleksu jest następujące: pozaświeceniu wyświetlaczatrzeba jak najszybciej naci−snąć przycisk S1. Na wy−świetlaczu pokaże się wtedyczas opóźnienia podanyw setnych częściach sekun−dy. Dodatkowo do punktówQ2, GND można dołączyćbrzęczyk piezo, by spraw−dzić swój czas reakcji nietylko na sygnał optyczny, aleteż na akustyczny (dobrewyniki to czas reakcji poni−żej 20 setnych sekundy).Uwaga! Osoby mającemałą wprawę w montażuukładów na płytkach dwu− Fot. 4stronnych mogą nabyćzmontowany zestaw AVT− Fot. 33500C. Literka C wskazuje, że jest to kom−pletny, sprawdzony zestaw zawierający płyt−kę testową z zamontowanymi elementamioraz kabel programujący.Do tego warto od razu zamówić zalecanyzasilacz, podając w zamówieniu: zasilacz ZS4,5 600mA. Później będzie można dokupić tak−że zestaw uzupełniający AVT−3500/U, zawiera−jący m.in. wyświetlacz LCD (LCD 16x2) orazinne podzespoły do kolejnych serii ćwiczeń.ProgramowanieAby skorzystać z płytki testowej, trzeba zapro−gramować procesor, na przykład za pomocądarmowego programu BASCOM AVR DE−MO, zainstalowanego na komputerze PC.Wszystkie szczegóły dotyczące pozyskania,instalacji i wykorzystania tego programu poda−ne są w kolejnym odcinku mikroprocesorowejOślej łączki na stronie 39 tego numeru EdW.Nie jest wymagany żaden specjalny pro−gramator. Port drukarkowy komputera PCtrzeba po prostu połączyć z płytką testową zapomocą kilkużyłowego kabla. Ponieważw ogromnej większości komputerów jest tyl−ko jeden port drukarkowy, więc na czas ćwi−czeń należy odłączyć drukarkę. Połączenianależy wykonać według rysunku 3. Fotogra−fia 5 pokazuje kilka kabli programującychUwaga! Ze względuna możliwość uszkodze−nia obwodów portu dru−karkowego komputerapod wpływem ładunkówstatycznych, dołączaniepłytki testowej do kom−putera i późniejszepowtórne przyłączanieFot. 516Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVTdrukarki obowiązkowo należy przeprowa−dzić tylko wtedy, gdy komputer i zasilaczpłytki (drukarka) są wyłączone.Zawsze przed połączeniem urządzeńwarto dotknąć uziemionego punktu, naprzykład rury wodociągowej, a następniemetalowej obudowy komputera.Co prawda niektórzy użytkownicy kom−puterów dołączająurządzenia do portu Fot. 6 Kolejne wersjeLPT „na gorąco”,czyli w trakcie pra−cy komputera i niczłego się nie dzieje,jednak według zale−ceń producentówjest to ryzykowne,ponieważ obwodyportu LPT nie są za−bezpieczone przedładunkami statycz−nymi – są to obwo−dy z poziomami na−pięć zgodnymi zestandardem TTL.Inaczej jest z porta−mi szeregowymi(COM, COM2),które funkcjonująwedług standarduRS−232, a ich spe−cyficzna budowazapewnia dużowiększą odpornośćna uszkodzenia.Przy dołączaniujakichkolwiek urzą−dzeń do komputerawarto zachowaćostrożność i rozłado−wać swe ciało przezdotknięcie do uzie−mienia. Choć uszko−dzenia zdarzają sięrzadko, to jednak sięzdarzają, zwłaszcza,gdy na podłodze leżydobrze izolująca wy−kładzina z tworzywasztucznego, a użyt−kownik nosi ubraniaz tworzyw sztucz−nych (np. polar).Szkoda byłoby zo−stać „szczęśliwcem”,któremu jako jedne−mu na dziesięć tysię−cy użytkownikówuda się uszkodzićobwody portu LPT,umieszczane z regu−ły na płycie głównejPC−ta (chyba że ktośszuka pretekstu dowymiany tej płyty).W ramach przygotowań do cyklu mikro−procesorowej Oślej łączki zostały wykonanei sprawdzone aż trzy wersje płytki testowej.Dociekliwi Czytelnicy mogą prześledzićzmiany wprowadzane w kolejnych wersjachpokazanych na fotografii 6.Piotr GóreckiRys. 3 Kabel programującyWykaz elementówpłytki testowej − kit AVT−3500RezystoryR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .680ΩR2−R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82ΩR10−R14,R19−R23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,3kΩR15−R18,R24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330ΩR25,R26,R31,R32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩR27−R30 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MΩPR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ PR miniaturowyPR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ PR helitrimKondensatoryC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220µF/10VC2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramicznyC3,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pFPółprzewodnikiD1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N5822D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED zielona 3mmT1−T6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC516T7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548BU1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT90S2313U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .PCF8591U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TL431W1,W2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .DA56−11EWAPozostałe5 jumperków, czyli nasadek zwierającychbrzęczyk piezo 12V z generatoremlistwa goldpinów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50 szpileklistwa z gniazdami goldpin . . . . . . . . . . . . . . . . . .32 punktyK1,K4−K9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ARK2 małyK2,K10−K12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ARK3 małyS1,S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .uswitch 2...4mmW3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .moduł LCD 16*2X1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .rezonator kwarcowy 4MHz30cm pojedynczego przewodu (np. kynar)Podstawki (mogą być zwykłe):40pin20pin16pin*Wyświetlacz LCD 16*2 − nie wchodzi w skład zestawupodstawowego AVT−3500, wejdzie do zestawu dodatkowego,uzupełniającego.Wykaz elementów kabla programującego− wchodzi w skład kitu AVT−3500wtyk DB25Mkabel 6−żyłowy (np. od systemów alarmowych) − 1,5mjedna złocona szpilka z rozebranego złącza DB−25kątowy goldpin (8 szpilek)Zasilacz ZS 4,5V 600mA można zakupić w Dziale HandlowymAVT w cenie 30 zł.Komplet podzespołów z płytką jestdostępny w sieci handlowej AVT jakokit szkolny AVT−3500Elektronika dla Wszystkich Grudzień 200217