Створення мікропроцесорної системи для багатоканального інформаційного табло (стр. 4 из 4)
Рисунок 16 Звичайна паяльна станція
Взглянувши на сучасну плату (наприклад на материнську плату комп’ютера). Перше, що кинеться в очі – велика кількість малих деталей припаяних безпосередньо на поверхність плати. Зараз майже скрізь використовується так званий поверхневий монтаж елементів. Інші назви поверхневого монтажу: наплатний, планарний, SMD – монтаж. Компоненти, які використовуються для поверхневого монтажу, називаються SMD – елементи (рисунок 17).
Рисунок 17 Плата з вмонтованими SMD – елементами
Для ремонту таких плат або виготовлення власних схем по такій технології застосовують так звані "Термоповітряні паяльні станції". Принцип роботи такого паяльника аналогічний роботі звичайного фена для сушіння волосся. Різниця лише в температурі повітря який виходить з кінця фена. Такі паяльні станції дозволяють регулювати температуру повітря на виході від 100 до 450 – 500о С, також є можливість регулювання потоку повітря. Зараз отримали розповсюдження комбіновані паяльні станції, де в одному корпусі розміщується як термоповітряний паяльник так і звичайний який зображений на рисунку 18. Такий паяльний пристрій дозволяє проводити ремонт практично будь-якої електронної схеми з будь-яким типом використовуваних елементів. Ціни також достатньо доступні. Таку паяльну станцію початкового рівня можна придбати від 800 до 2000 гривнів.
Для побудови нашої схеми ми використовували звичайний паяльник, так як для виготовлення однієї схеми неварто витрачати кошти на придбання паяльних станцій. Якщо планується постійне виготовлення або ремонт плат тоді варто придбати станцію, для виконання якісних та швидких робіт.
Рисунок 18 Комбінована паяльна станція
Перше, що було встановлено на монтажну плату – це мікроконтролер з прошитою програмою. Основні вимоги для його встановлення було лише відповідність ніжок мікроконтролера з доріжками на платі. Далі буде підключено блок живлення щоб можна було перевіряти роботу мікроконтролера на виконання команд. Але відразу увімкнути напругу не варто, так як необхідно підєднати елементи для стабільної роботи схеми. Одним із них є КРЕН 5А, який являє собою стабілізатор напруги. Дія даної радіодеталі полягає у стабілізації, тобто, пониженню напруги в схемі до необхідного параметру. Потім встановлено конденсатори та опори для згладжування напруги. Після встановлення КРЕН 5А та допоміжних елементів на мікропроцесор подається напруга, що дозволяє виконувати необхідні команди. Щоб запобігти перенавантаження на мікропроцесорі, тобто чи правильно працює КРЕН 5А необхідно було перевірити її вихід за допомогою тестера.
Тестер – компактний пристрій, створений для вимірювання, струму, опору, напруги, ємності та інших параметрів.
Наприклад, тестер електричного току дозволяє проводити виміри силу електричного струму, електричної напруги та опору. Для людей у яких робота пов’язана з електронікою, такий пристрій, як тестер електричного струму, являється одним із основних робочих інструментів.
Різні типи тестерів відрізняються довжиною хвилі джерела випромінювання, типом використовуваних в них лазерів, а також наявністю додаткових функцій оптичного телефону. Тестер працює від вмонтованого акумулятора, зовнішнього джерела постійного струму 9В або від мережі 220В, який одночасно являється зарядним пристроєм для вмонтованого акумулятора.
Після перевірки вихідної напруги на КРЕН 5А можна безпечно під’єднувати їх до мікроконтролера. Відповідно за програмою кожна ніжка мікроконтролера відповідає за певну функцію. Тому виходи доріжок з мікроконтролера під’єднані саме таким чином, як є на платі.
Вхід PowerDetect призначений для перевірки наявності зовнішньої напруги, тобто наявності напруги на блоці живлення. На цей вхід напруга подається через транзистор n-p-n типу. На транзистор напруга поступає через стабілітрон.
Діод Зенера (стабілітрон) – різновид діодів, що дозволяє в режимі прямих напруг пропускати стандартний струм як номінальний діод, а при обернених напругах струм різко зростає (рис. 19) тільки в області напруг близьких до пробою.
Рисунок 19 Ділянка зростання електричного пробою
До мікроконтролера для вимірювання температури повітря підєднані датчики температури DS18B20.
Мікросхема DS18B20 це термометр з цифровим входом/виходом, працююча з точністю ±0.50 С. Дані зчитуються через 1 – провідну послідовну шину в додатковому від 9 до 12 бітному коді з ціною молодшого розряду від 0.50 С до 0.06250 С.
Кожна мікросхема DS18B20 має унікальний та незмінний 64 бітний серійний номер, який використовується як вузловий адрес датчика. Це дозволяє великій кількості мікросхем DS18B20 існувати на одній провідній шині. Мікросхема DS18B20 може працювати від джерела живлення від 3В до 5.5В або вона може бути сконфігурована таким чином, щоб бути запитана наслідками 1- провідної лінії даних.
Рисунок 20 Датчик температури DS18B20
Датчик температури підключається до джерела струму через резисторів номіналом 100 ом. Підсилююча напруги на інформаційні входи порту подається через резистори 4.7 Ком. І перші ніжки обох датчиків під’єднуються до мінусу (GND).
Після під’єднання датчиків температури встановлюємо дешифратор у відповідний роз’єм в друкованій платі. Цей пристрій використовується для управління індикацією інформаційного табло. Струм на дешифратор подається з виводу мікроконтролера, що дозволяє найоптимальніше працюваьти з індикацією пристрою, тобто вмикати і вимикати індикацію в необхідний час.
2.2 Принципова схема інформаційного табло
Розробка принципової схеми інформаційного табло складалося з двох етапів. Першим етапом є розробка схеми індикації, а другим етапом побудова схеми інформаційного табло.
При розробці схеми індикації було використано мікросхеми фірми Toshiba – ULN2803А.
Мікросхема ULN2803А (рис. 21) – високовольтний, масив n-p-n транзисторів Дарлингтона. Прилад складається з 8 пар транзисторів n-p-n структури, який має високовольтні виводи з фіксуючими діодами загального катоду, для того, щоб комутувати індуктивні навантаження. Оцінка току колектора пари Дарлингтона 500 мА. Пари Дарлингтона (рис. 22) можуть бути підключені паралельно для більшого допустимого навантаження по точці. Зазвичай до них підключають контролер реле, контролер молотка, контролер лампи, вирівнюючий контролер. У схемі ULN2803А є базовий резистор прогресії для кожної пари Дарлингтона, безпосередньо для операцій з ТТЛ – схемами або 5 В компланарним МОП – транзистор.
Рисунок 21 Мікросхема ULN2803А
Рисунок 22 Схема пари Дарлингтона
Входи даної мікросхеми під’єднуються до відповідних виходів мікроконтролера через резистори номіналом в 22 Ком. Ці резистори понижають силу струму до необхідної величини, яку можуть витримувати світлодіоди інформаційного табло. Ця частина схема індикації (схема 2) буде відповідати за подачу від’ємної напруги на інформаційне табло.
Далі на кожен індикатор створюємо транзисторний ключ який зображено на рисунку 23.
Рисунок 23 Транзисторний ключ інформаційного табло
Резистор R2 відповідає силу струму що надходить на базу транзистора відповідаючи таким чином за сулу відкриття – закриття електронного ключа. Резистор R1 відповідає за проходження сили струму на інформаційне табло.
ВИСНОВОК
Виходячи з вище зазначеного можна зробити висновки, що дійсно мікроконтролери AVR фірми Atmel, тобто 8-бітні RISC-мікроконтролери для вбудованих додатків являються, мабуть, найбільш цікавим напрямком цієї фірми. Вони дійсно представляють потужний інструмент, чудову основу для створення сучасних високопродуктивний та економічно вмонтованих контролерів багатоцільового призначення.
Слід зазначити, що. Мікроконтролери сімейства Mega мають найбільш розвинену периферію, найбільші серед всіх мікроконтролерів AVR об’єми пам’яті програм та даних. Вони призначенні для використання в мобільних телефонах, в контролерах різних периферійних приладах (таких, як принтер, сканер, сучасні дискові накопичувачі, приводи CD-ROM/DVD-ROMі так далі).
В даному проекті була побудована мікросхема на базі мікроконтролера сімейства Megaдля годинника і табло, що в свою чергу дає можливість відображати час, дату, температуру повітря на вулиці та в приміщенні. Причому приділена увага уникненню збою роботи даного пристрою.