|
3. Руководство пользователя
Установите микроконтроллер (AT90S4414, AT90S8515 или аналогичный) в
гнездо "MICROCONTROLLER" на передней панели стенда.
Установите платы периферийных узлов в разъемы портов PORT A ... PORT D.
Для сборки схемы можно воспользоваться как платами из стандартного набора, так
и самостоятельно изготовленными. Назначение всех выводов разъемов для
подключения периферийных плат приведено на электрической принципиальной
схеме. Обратите внимание, что некоторые платы могут работать только с
определенными портами.
Стенд укомплектован следующими периферийными платами:
Цифровая матричная клавиатура 3х4. Cтолбцы подключены к контактам
PX6, PX5, PX4; cтроки к контактам PX3, PX2, PX1, PX0. В пересечениях
столбцов и строк находятся контакты клавиш. На плате имеется также
акустический излучатель (телефон), доступный через PX7.
Плата динамической индикации на 8 десятичных разрядов содержит 8
светодиодных знакосинтезирующих индикаторов с общим катодом. Плата
двойного типоразмера: сигнальные контакты правой ламели связаны с
катодными ключами (PX0 управляет самым младшим десятичным разрядом,
PX7 - старшим), а контакты левой ламели - с анодными ключами сегментов
(PX0 - сегмент A, ... , PX7 - сегмент H). Активные уровни напряжения для
катодных ключей - высокие, для анодных - низкие.
Аналого-цифровой преобразователь. Преобразует входное напряжение в 8-
разрядный двоичный код. Изготовлен на микросхеме ЦАП КР572ПА1 и
счетчике. Позволяет наблюдать на светодиодных индикаторах ход процесса
преобразования. Содержит также усилитель аналогового сигнала. Выходной
код передается в порт через контакты PX0 (самый младший разряд) ... PX7
(самый старший разряд).
Цифро-аналоговый преобразователь. Преобразует входной 8-разрядный
двоичный код в напряжение. Изготовлен на микросхеме ЦАП КР572ПА1. На
плате имеется вольтметр, показывающий выходное напряжение. Входной код
подается на контакты PX0 (самый младший разряд) ... PX7 (самый старший
разряд).
Декодер сигнала ШИМ. Преобразует ШИ-модулированный сигнал в
переменное напряжение. Содержит интегратор на операционном усилителе и
усилитель звуковой частоты. Входной сигнал ШИМ поступает через контакт
OC1B.
Плата внешнего cтатического ОЗУ 4096 байт. Содержит 8 микросхем
КР541РУ1. Плата может работать только в разъеме PORT A и имеет внешний
шлейф для подключения к выводам PORT C. Контакты PA0 ... PA7
используются для ввода/вывода данных, а также для вывода младшего байта
адреса. Контакты PC0 ... PC3 используются для вывода
четырех старших битов адреса. Сигнал ALE управляет записью младшего
байта адреса в регистр адреса.
Адаптер интерфейса RS-232 . Преобразует уровни сигналов на выводах
встроенного UART с ТТЛ на двуполярные стандартные для интерфейса RS-232.
Адаптер не обрабатывает сигналы RTS/CTS, DSR/DTR. Плата может
работать только в разъеме PORT D и использует выводы PD0 (альтернативная
функция RXD - прием данных) и PD1 (альтернативная функция TXD -
передача данных).
Универсальные монтажные платы для самостоятельной сборки
периферийных схем. Платы стандартного типоразмера с отверстиями и
монтажными площадками для сборки электронных схем.
Примечание: электрические принципиальные схемы плат
периферийных устройств в данном описании не приводятся.
Если микроконтроллер не запрограммирован, подключите программатор
AS1 в соответствующее гнездо на передней панели стенда, включите питание
стенда и загрузите программу в микроконтроллер. Для разработки и отладки
программ можно воспользоваться пакетом AVR Studio, предлагаемым
компанией ATMEL. После того, как исследуемая схема собрана и
микроконтроллер запрограммирован можно приступить к исследованию.
Включите светодиодную индикацию (переключатель "IND"). Светодиодные
индикаторы отображают состояние всех битов четырех портов, а также
дополнительных линий ICP, ALE, OC1B и RESET, которые также выведены
на разъемы периферийных плат.
Необходимую тактовую частоту микроконтроллера (4 или 8 МГц) можно
установить кнопкой "CLOCK FREQUENCY".
Кнопка "RESET" предназначена для перезапуска микроконтроллера.
Стенд имеет систему защиту от короткого замыкания по цепи питания. Если
потребляемый ток от источника 5 Вольт превысит 1,5 Ампер, микроконтроллер и
все периферийные платы обесточиваются. Об аварийном отключении питания
сообщает индикатор "PSU ALARM". Чтобы вернуться в рабочий режим следует,
устранив причину короткого замыкания, выключить стенд и снова включить его.
Помимо указанных выше микроконтроллеров AT90S4414, AT90S8515 и их
аналогов в корпусе типа DIP-40, стенд можно использовать для исследования
работы большого ряда других микроконтроллеров с напряжением питания 5 Вольт
и в корпусах иного типа. Для этого необходимо воспользоваться специальными
переходниками.
4. Описание электрической принципиальной схемы прибора
Принципиальная схема стенда состоит из трех основных блоков:
Блок коммутации и индикации соединяет выводы микросхемы
микроконтроллера, который устанавливается в гнездо XB1 на передней панели
стенда, к разъемам для подлючения плат периферийных узлов. Всего имеется
четыре таких разъема (XB2:XB5). Каждый из них скоммутирован с одним из
портов микроконтроллера, а также с выводами ICP, ALE, OC1B и RESET. Через эти
же разъемы на периферийные платы поступают питающие напряжения 5 Вольт
(постоянное) и 15 Вольт (переменное).
Ко всем сигнальным выводам микроконтроллера подключены светодиодные
индикаторы через буфер на логическом элементе КМОП (Пример: VD3, DD4.1.
Резистор R24 1 МОм смещает потенциал на входе элемента к 5 В. Это позволяет
избавиться от произвольных переключений индикаторов под действием
статического электричества или наводок переменного напряжения на
ненагруженных выводах разъемов). Для защиты выводов микроконтроллера от
повреждения статическим электричеством на каждой из сигнальных линий
установлен двухсторонний диодный ограничитель (Пример: VD1, VD2).
Разъем XB6 на передней панели предназначен для подключения последовательного
внутрисхемного программатора AS1, разработанного компанией Argussoft.
Блок генератора тактовой частоты содержит генератор с кварцевой
стабилизацией частоты 8 МГц (DD1.1, DD1.2, ZQ1).
Триггер DD3.1 делит исходную частоту пополам. Кнопкой S1 производится
переключение тактовой частоты микроконтроллера.
RS-триггер DD2.3, DD2.4 предназначен для гашения дребезга контактов кнопки. C
каждым новым нажатием кнопки состояние триггера DD3.2 меняется на
противоположное. Парафазные выходы триггера управляют электронными
ключами на логических элементах 2И-НЕ. Эти элементы коммутируют импульсы с
частотой 8 МГц (DD2.2) и 4 MГц (DD1.4) ко входам элемента DD2.1, c выхода
которого тактовые импульсы поступают в микроконтроллер. Индикаторы HG1,
HG2 показывают текущее значение тактовой частоты.
Блок питания и защиты от короткого замыкания производит питающие
напряжения: 5 В (постоянное, максимальный ток 1 А) и 15 В (переменное,
максимальный ток 300 мА). Для стабилизации постоянного напряжения
используется интегральный стабилизатор КР142ЕН5 (DA1).
Блок питания снабжен триггерной защитой от короткого замыкания. Датчиком
перегрузки служит токовое реле K1. Когда ток, протекающий через обмотку реле,
превысит 1,5 A, замыкается контакт K1.1 и переключает RS-триггер (DD10.1,
DD10.2), транзистор VT2 открывается и переключает реле K2. Замкнутый в
исходном состоянии контакт K2.1 размыкается и обесточивает схему стенда.
Аварийное отключение индицируется светодиодом "PSU ALARM" (DD111). Чтобы
вернуться в рабочий режим следует, устранив причину короткого замыкания,
выключить стенд и снова включить его.
Для уменьшения взаимных помех по цепям питания все платы стенда и
периферийных устройств снабжены блокировочными конденсаторами. Для защиты
от возможных высокочастотных помех через сетевой кабель 220 В на его вводе
установлены фильтры L1, L2.
Описание периферийных плат из стандартного набора приведено в разделе
"Руководство пользователя".
5. Схема электрическая принципиальная
Блок генератора тактовой частоты
Блок коммутации и индикации
Блок питания
6. Список комплектующих элементов
|
Обозначение элемента |
Название элемента |
Тип, Номинал
|
|
R1...R4 |
Резистор |
С2-23-0,125 Вт 750 Ом |
|
R5...R7, R9, R131...R134, R136 |
Резистор |
С2-23-0,125 Вт 10 кОм |
|
R8, R135 |
Резистор |
С2-23-0,5 Вт 3,3 кОм |
|
R10...R22 |
Резистор |
С2-23-0,125 Вт 180 Ом |
|
R23, R26, R29, R32, R35,
R38, R41, R44, R47, R50,
R53, R56, R59, R62, R65,
R68, R71, R74, R77, R80,
R83, R86, R89, R92, R95,
R98, R101, R104, R107,
R110, R113, R116, R119,
R122, R125, R128
|
Резистор |
С2-23-0,125 Вт 200 кОм |
|
R24, R27, R30, R33, R36,
R39, R42, R45, R48, R51,
R54, R57, R60, R63, R66,
R69, R72, R75, R78, R81,
R84, R87, R90, R93, R96,
R99, R102, R105, R108,
R111, R114, R117, R120,
R123, R126, R129
|
Резистор |
С2-23-0,125 Вт 1 МОм |
|
R25, R28, R31, R34, R37,
R40, R43, R46, R49, R52,
R55, R58, R61, R64, R67,
R70, R73, R76, R79, R82,
R85, R88, R91, R94, R97,
R100, R103, R106, R109,
R112, R115, R118, R121,
R124, R127, R130, R137
|
Резистор |
С2-23-0,125 Вт 220 Ом |
|
C1 |
Конденсатор |
К10-17 0,01 мкФ |
|
C2, С21 |
Конденсатор |
К50-35 10 мкФ 16 В |
|
C3, С8 |
Конденсатор |
К50-35 47 мкФ 16 В |
|
C4...C7, C9...C14, C16, С18, C20
|
Конденсатор |
К10-17 0,47 мкФ |
|
C15, C17, C19 |
Конденсатор |
К50-35 2200 мкФ 25 В |
|
VT1 |
Транзистор |
КТ361А |
|
VT2 |
Транзистор |
КТ645А |
|
HG1...HG2 |
Индикатор светодиодный знакосинтезирующий |
AЛС333А |
|
VD1, VD2, VD4, VD5,
VD7, VD8, VD10, VD11,
VD13, VD14, VD16,
VD17, VD19, VD20,
VD22, VD23, VD25,
VD26, VD28, VD29,
VD31, VD32, VD34,
VD35, VD37, VD38,
VD40, VD41, VD43,
VD44, VD46, VD47,
VD49, VD50, VD52,
VD53, VD55, VD56,
VD58, VD59, VD61,
VD62, VD64, VD65,
VD67, VD68, VD70,
VD71, VD73, VD74,
VD76, VD77, VD79,
VD80, VD82, VD83,
VD85, VD86, VD88,
VD89, VD91, VD92,
VD94, VD95, VD97,
VD98, VD100, VD101,
VD103, VD104, VD106,
VD107, VD109, VD110
|
Диод |
КД503А |
|
VD3, VD6, VD9, VD12,
VD15, VD18, VD21,
VD24, VD27, VD30,
VD33, VD36, VD39,
VD42, VD45, VD48,
VD51, VD54, VD57,
VD60, VD63, VD66,
VD69, VD72, VD75,
VD78, VD81, VD84,
VD87, VD90, VD93,
VD96, VD99, VD102,
VD105, VD108, VD111
|
Светодиод |
АЛ307А |
|
VD112 |
Светодиод |
АЛ307Г |
|
VD109 |
Выпрямитель |
КЦ405А |
|
DD1, DD2, DD10 |
Микросхема |
К555ЛА3 |
|
DD3 |
Микросхема |
К555ТМ2 |
|
DD4...DD9 |
Микросхема |
К561ЛН2 |
|
DA1 |
Микросхема |
КР142ЕН5В |
|
ZQ1 |
Резонатор кварцевый |
8 МГц |
7. Список использованной литературы
1. AVR Assembler User Guide.
http://www.atmel.com/atmel/acrobat/1022.pdf.
2. AVR Microcontroller with 4K/8K bytes In-System Programmable Flash.
http://www.atmel.com/atmel/acrobat/doc0841.pdf.
3. AVR Studio User Guide.
http://www.atmel.com/atmel/acrobat/1019.pdf.
4. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной
технике: Справочник / Под ред. Б. Н. Файзуллаева, Б. В. Тарабрина. - М.:
Радио и связь, 1987.
5. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах. Пер. с англ. -
4-е изд. перераб. и доп. - М.: Мир, 1993.
6. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / Под ред. С. В.
Якубовского. - М.: Радио и связь, 1990.
7. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - Челябинск:
Металлургия, Челябинское отд., 1989.
|
|
 |
