Универсальная двухпроводная схема подключения ЖКИ с матрицей кнопок и звуковым каналом©

Universal two-wire LCD interface with matrix buttons and audio channel

11_mtПредложена простая схема [рис.1], которая позволяет подключать любые ЖК индикаторы на базе контроллера HD44470 с параллельной шиной управления в 4- и 8-битовых режимах. Сегментные (МТ-10Т7/8/9) и знакосинтезирующие (МТ-08S, MT-10S, MT-12S, MT-16S, MT-20S) производства ООО «МЭЛТ» и любые зарубежные LCD160x подключаются одинаково. Вместо чтения сигнала готовности используется временная задержка для выполнения индикатором операции записи во внутренние регистры.

Технические решения, положенные в основу разработки, защищены патентами РФ №2390048, №2547217 на изобретение, они будут рассмотрены подробно. Подразумевается, что читатель представляет себе принципы управления ЖКИ и последовательной передачи данных.

Выбор команды или данных при записи в регистр индикатора осуществляется логическим уровнем, подаваемым на сигнальный вход A0. При «0» информационное слово на шине данных интерпретируется контроллером как команда, при «1» — как данные. В предлагаемой схеме этот выбор производится установкой/сбросом линии последовательных данных SD интерфейса сразу после окончания записи в сдвиговый регистр [Рис.2]. Этим завершается подготовка на шине индикатора управляющего слова. Остается, согласно техдокументации на прибор, подать импульс на вход разрешения записи (E), который формируется цепью VD1,R2,C2. Любой импульс на линии CLK заряжает конденсатор C2. Таким образом, с началом записи в сдвиговый регистр, устанавливается высокий уровень на входе разрешения индикатора (в согласии с документацией) и поддерживается в течение всего цикла. По завершению последнего тактового импульса, в текущем обращении, конденсатор начинает разряжаться через R2. При достижении напряжением половины напряжения питания, информация защелкивается в регистре драйвера индикатора (не соответствует документации на индикатор, но в согласии с физикой работы полупроводниковых приборов). Этот алгоритм надежно работает, когда высокий уровень на  входе разрешения установлен до начала изменения данных на шине индикатора. Поэтому логика программы формирует тактовых импульсов на один больше, чем требуется (только для знакосинтезирующих дисплеев). Самый первый из них информационно пуст, но именно он «взводит» разрешение. Учитывая минимальное время выполнения операции логикой индикатора с контроллером HD44780 (40мкС), время разряда конденсатора до порогового уровня (~14-20мкС) не сильно уменьшает общее быстродействие. Для примера, время опроса 4-х кнопок и записи байта в 8-и битовом режиме, при тактовой частоте МК 8МГц, составляет всего 34мкС. Байт, в 4-битовом режиме, пишется за 88мкС. Это время включает и сканирование состояния кнопок. Для семисегментных MT-10T7/8/9 программная часть чуть проще, сканирование и вывод 10-и знаков на индикатор занимает около 650uS (Fosc=8МГц).

[ ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ ]

Простая «прозвонка»©

Sound tester

dp2

Устройство предназначено для оценки проводимости электрических цепей, дорожек печатных плат «на слух» и генерирует звуковой тон, высота которого зависит от измеряемого сопротивления цепи. С его ростом частота звука понижается. При разомкнутых щупах (бесконечное сопротивление) генерация отсутствует и потребляемый прибором от батареи ток находится на уровне тока саморазряда, делая выключатель ненужным.st17_1

Тестер состоит из генератора коротких импульсов (VT3-4), период которых зависит от тока в проверяемой цепи и генератора этого тока (VT1-2). От подобных [1] данную реализацию отличает способ питания «токового зеркала», позволивший до предела упростить схему. В момент формирования импульса питание с «токового зеркала» снимается (транзистор VT4 открыт) и ток, разряжающий конденсатор в паузе, не сможет препятствовать выходу транзистора VT3 из насыщения по завершению зарядки C1 через переход эмиттер-база и резистор R2.

Предельный ток через проверяемую цепь задается резистором R1 на уровне 30 мкА, так что проверка безопасна для любых элементов, а емкость конденсатора можно выбрать небольшой. Резистор R2 определяет ток зарядки конденсатора и позволяет менять длительность импульса, а вместе с тем и громкость динамика. Рекомендуемый номинал резистора от 0 до 1К. БОльшая громкость ведет к повышению тока потребления при замкнутых щупах. Используя батарею небольшой емкости от резистора лучше отказаться, но повысить частоту тона уменьшив емкость до 0,033-0,047 мкФ. Транзисторы любые кремниевые. Применяя SMD компоненты, «пищалку» или динамик сотового телефона и миниатюрный элемент, можно сделать прибор размером с карандаш. Контактная макетная плата позволяет собрать схему за несколько минут. Зависимость частоты сигнала от сопротивления цепи — в таблице (R2=0).st17_3

Возможно, в некоторых случаях удобнее пользоваться световой индикацией. Замените динамик параллельно соединенными красным (или зеленым) светодиодом и резистором в районе 1К. Питание придется поднять до 3В, но приятным является то, что ток потребления от батарей снижается. Здесь, чем выше сопротивление в проверяемых цепях, тем тусклее светит светодиод. При низкой проводимости цепи непрерывное свечение переходит в моргание. А если кто динамик и светодиод сообразит переключать ползунком, получит приборчик с высокой ненадежностью, но пригодный для всех случаев.

Ссылки:

1. Design makes handy audible circuit tracer

Уникальность текста: 100.0%            210117_1

Один порт — две кнопки и т.д.©

Применяя микроконтроллеры с небольшим количеством ножек, часто сталкиваешься с проблемой нехватки портов ввода-вывода. Ресурсов микроконтроллера хватает «за глаза» для решения поставленной задачи, а портов — нет.  Отладка программы, поиск «глюков» на почти готовой системе тоже иногда требуют нестандартных подходов.  Каждый свободный порт становится «золотым» и разработчик старается использовать его по максимуму.

Для определенной категории задач служит предлагаемая схема (рис.1). Цепь из трех светодиодов (два красных и зеленый) и пары резисторов с двумя обычными кнопками позволяет получить набор напряжений в узлах, необходимый и достаточный для надежной идентификации нажатия, а также позволяет, используя возможности стандартного выхода порта, независимо управлять двумя светодиодами разного цвета. Последовательно соединенные красные диоды будем считать за один.
tt_fig1
Так как светодиоды используются здесь не только по прямому назначению, но и как стабилитроны, для начала предупредим, что всевозможные замены на светодиоды с другим цветом, кроме указанных, вряд ли приведут к хорошим результатам. То же относится к напряжению питания схемы. Единственная допустимая замена — красных светодиодов на оранжевые.

Исходные данные. Приведенная на схеме цепь при отключенном входе/выходе (Uz) и при нажатой верхней/нижней кнопке (Uh/Ul) имеет следующий набор напряжений (в точке подключения к порту МК):

Uh / Uz / Ul = 1.4 / 2.1 / 4.8 V        R3=500
Uh / Uz / Ul = 1.3 / 2.1 / 4.7 V        R3=1K

При разорванной цепи управления светодиоды не светятся, мало напряжение на каждом них. Чтобы
[ ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ ]

Термостатирование элементов микроконтроллерных устройств

Thermostat for items microcontroller devices

.

Принцип термостатирования, описанный ранее, может применяться в микроконтроллерных системах даже с большей эффективностью, т.к. функции дискретных элементов термостата полностью берет на себя микроконтроллер и встроенное программное обеспечение. Измеряется напряжение база-эмиттер транзистора, который используется как датчик температуры и, одновременно, как нагреватель. Простейший алгоритм, по достижении порогового напряжения снижающий базовый ток транзистора на заданное время, позволяет поддерживать температуру термостата с точностью не хуже ±0,2°C. Такой точности более чем достаточно для решения задач повышения метрологических характеристик аппаратуры, в том числе находящейся в эксплуатации, т.к. редко микроконтроллер используется на 100%, а в данном случае требуется один свободный порт ввода/вывода (с возможностью аналого-цифрового преобразования) и несколько десятков байт программной памяти. В локальном термостатировании, в первую очередь, нуждаются частотозадающие элементы и источники опорного напряжения, в том числе в составе микросхем. Применение в качестве датчика-нагревателя миниатюрных транзисторов, в SMD исполнении, позволяет термостатировать практически любой элемент микроконтроллерной системы, а то и несколько элементов одновременно.
Поскольку публикаций, посвященных теме использования транзисторов в качестве единственного элемента термостата, не обнаружено, в данном материале делается попытка представить читателю необходимый инструментарий и обобщить полученные результаты.

fig11

Первым шагом в исследовании данной тематики стал стенд на базе МК Atmel ATtiny13 [Рис.1]. Он содержит в своем составе термостатируемый элемент (датчик LM35), транзистор-нагреватель, ЖК индикатор (МТ-10Т11 МЭЛТ), коммутатор входов микроконтроллера U2 и схему бесперебойного питания. Датчик позволяет отслеживать температуру в термостатируемом объеме с точностью ±0,1°C и, одновременно, является тепловой нагрузкой для исследуемого транзистора. Это дает возможность оценить некоторые временные и мощностные характеристики реального термостата. Напряжение Ube, в mV, выводится на индикатор одновременно с выходным напряжением датчика LM35, которое численно равно температуре в десятых долях градуса Цельсия. Коммутатор входов (74HC4053) микроконтроллера дает возможность оперативно обновлять внутреннюю память, оставляя входы МК под задачи исследования. Может использоваться любой программатор с интерфейсом программирования SPI. Надежно работают китайские клоны USBISP, USBASP. [ ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ ]

Экономичное термостатирование элементов-2

fig21

Для подтверждения характеристик точности поддержания температуры термостатом, макет был переработан. Питание термостата и датчика температуры осуществлялось от независимых источников. Испытывались два типа транзисторов — 2SC3330 и 2SC4115 с коэффициентами усиления тока 433/293 соответственно при токе коллектора 120mA (R6=6,8/10K).

Разность между максимальным и минимальным выходным напряжением датчика, в обоих случаях, не превысила 5 мВ. Типовое значение — 3 мВ. В переводе на градусы Цельсия, точность термостата не хуже ± 0,15 °C.

Экономичное термостатирование элементов

Иногда от любительской радио или измерительной аппаратуры требуется повышенная стабильность или точность. В этих случаях, в необходимых узлах, применяют либо специальные термокомпенсированные компоненты, либо используют термостатирование обычных. Второй путь дешевле, заманчивее и перспективнее, а в некоторых случаях и безальтернативен, если, к примеру, нужен очень стабильный гальванический элемент. Широкому применению метода мешают, порой, пустяки. То отсутствует под рукой удобный температурный датчик или жаль тратить время на теплоизолированный кожух для датчика, нагревателя и компонента(ов).

Появился другой подход. Возьмите компонент, который вам нужно термостабилизировать, подберите подходящий по размеру и конструкции кремниевый биполярный транзистор, склейте их наиболее оптимально с точки зрения теплопередачи, минимума тепловых потерь и разместите этот бутерброд там, где необходимо. Прикройте кусочком поролона или каплей монтажной пены. Осталось подключить транзистор к схеме термостата (рис.1).

ts152

По вышеприведенной методике, первым делом (рис.2), с помощью транзистора 2SC3311 в корпусе SC-72, был термостатирован температурный датчик LM35DZ в корпусе TO-92. Полученные результаты: температура 65°C, точность поддержания температуры ±0,5°C, средняя мощность 0,4 Вт, максимальная (при выходе на режим стабилизации) 0,6 Вт. Время выхода на режим не более 2 мин. Стоимость термостата соизмерима со стоимостью температурного датчика, который в схеме не применялся.

В предлагаемом устройстве используется зависимость прямого напряжения на p-n переходе от температуры. При подаче в цепь базы транзистора постоянного тока, на коллекторном переходе выделяется тепловая мощность, пропорциональная этому току и напряжению на коллекторе. [ ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ ]

Светодиодные индикаторы микроконтроллеров

Технические решения защищены патентами РФ №2390048, №2547217 на изобретение. Опытная партия индикаторов выпущена при содействии ООО «МЭЛТ».

Модули mED24/44/64/84/104, далее mEDx4, предназначены для отображения информации в составе микроконтроллерных устройств, на 2/4/6/8/10 -разрядных семисегментных светодиодных индикаторах.

Основные характеристики:
• двухпроводный последовательный интерфейс DDI© 1;
• 2/4/6/8/10-и разрядный 7-и сегментный LED;
• клавиатура — 4х1

Модуль (рис.1) имеет двухпроводный последовательный интерфейс передачи данных. Линия SD (Serial Data) двунаправленная, используется для передачи данных от микроконтроллера к модулю, чтения состояния кнопок и выбора группы (чет/нечет) индикаторов при динамической индикации. По линии CLK микроконтроллером передаются синхроимпульсы.

fig1

Состав: сдвиговые регистры (U2), коммутатор кнопок (U1), ключ коммутатора (VT1), разрядный ключ VT4, ключ питания с парафазным выходом VT5/2/3, интегрирующая цепь-R9,C2. [ ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ ]

Модуль индикации для микроконтроллеров

Техническое решение защищено патентом РФ №2390048 на изобретение

Возможности:
• двухпроводный последовательный интерфейс;
• 10-и разрядный 7-и сегментный ЖКИ-модуль МТ-10Т7/8/9;
• клавиатура — 4х1
— работа по прерыванию
— маскирование кнопок
• канал звуковой индикации;

Модуль (рис.1) имеет двухпроводный последовательный интерфейс передачи данных. Линия SD (Serial Data) двунаправленная, используется для передачи данных от микроконтроллера к модулю, чтения состояния клавиатурной матрицы, выбора режима записи (адрес/данные) в ЖКИ и управления ключом динамика. По линии CLK микроконтроллером передаются синхроимпульсы.

i1Состав: сдвиговый регистр (DD1), коммутатор кнопок (DD2), ключ выхода (Q1), ЖКИ-модуль, ключ динамика (Q2), интегрирующая цепь-D1,R1,C1. [ ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ ]

Схемотехника HV программаторов

Типичные программаторы [1, 2] содержат в своем составе ключи постоянного тока, которые коммутируют источники питания на соответствующие выводы программируемых микросхем. Микроконтроллеры и память непрерывно совершенствуются, потребляемые ими токи уменьшаются, а ключи, по инерции, применяются прежние, рассчитанные на токи в сотни миллиампер. Вместе с достоинствами двухтранзисторные ключи имеют и недостатки, которые, для надежного программирования, приходится компенсировать, усложняя схему. В первую очередь это относится к разрывному характеру коммутации тока. При малых токах потребления даже небольшая емкость, включенная параллельно программируемой микросхеме, при размыкании ключа, может сохранять напряжение, в допустимых для нормальной работы пределах, достаточно долго и время ее разряда довольно трудно предсказать. Второй недостаток заключен в высоком быстродействии и низком сопротивлении ключа, из-за которого приходится увеличивать эту самую емкость. Иначе может возникнуть «звон» переходного процесса при замыкании ключа. Для ускорения разряда этой емкости включают параллельный ключ на транзисторе [3] или обходятся резистором, но проще было бы применить для питания программируемой микросхемы обычный логический элемент с симметричным выходным каскадом. Поскольку такая логика с напряжением питания выше 12В совершенно недоступна, можно попытаться синтезировать нужную схему из аналоговых переключателей.

Аналоговые ключи КР590 были проверены в схеме реаниматора микроконтроллеров ATtiny13/24/25/44/45/84/85 (рис 1). Принцип, назначение и особенности применения этих устройств широко представлены в сети [3, 4] и здесь подробно не затрагиваются.Re6 Реаниматор Re6 содержит [ ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ ]