Економічний режим ( POWER SAVE ) . Продовжує працювати тільки генератор таймера , що забезпечує збереження тимчасової бази . Всі інші функції відключені

Скидання при зниженні напруги живлення ( BOD )

Схема BOD (Brown - Out Detection ) відслідковує напругу джерела живлення. Якщо схема включена , то при зниженні живлення нижче деякого значення вона переводить мікроконтролер у стан скидання. Коли напруга живлення знову збільшиться до порогового значення , запускається таймер затримки скидання. Після формування затримки внутрішній сигнал скидання знімається і відбувається запуск мікроконтролера.

Типові периферійні пристрої

Аналого-цифровий перетворювач

АЦП К1113ПВ1.Функціонально завершений 10 - розрядний АЦП призначений для застосування в електронній апаратурі в складі блоків аналогового введення . Вихідні каскади з 3-ма станами дозволяють підключати АЦП безпосередньо до шини даних МП.

Для експлуатації мікросхеми необхідні два джерела живлення. Аналоговий сигнал , напругою 0-10,5 В, подається на вхід IN (нога 13 ) . Запуск АЦП проводиться зовнішнім сигналом ЗАПУСК Р = 0 , що подається на вхід 11 . По закінченні перетворення АЦП видає двійковий код на виходи D0- D9 ( висновки 18 , 1-9 ) , супроводжуючи його сигналом ГОТОВНІСТЬ ДАНИХ G = 0 (нога 17 ) . Позначення АЦП наведено на рис.3

Клавіатура

Клавіатура - комплект розташованих в певному порядку клавіш для управління яким-небудь пристроєм або для введення даних [1]. Як правило, кнопки натискаються пальцями рук.

Клавіатурою також може називатися клавішний електромузичний інструмент

Існує два основних види клавіатур: музичні та алфавітно-цифрові..

Клавіатура на 16 клавіш представлена на рис. 4. Зі скануючого порта на входи С3-С0 подаются послідовно подаються коди 1110 , 1101 , 1011 , 0111 . Після видачі коду читаються старші розряди С7 - С4. Нехай виданий код 1110 . Якщо не натиснута жодна з кнопок , то при читанні розрядів С7 - С4 буде отриманий код 1111 (вільні входи сприймаються як логічні одиниці). При натисканні кнопки « 0 » буде прочитаний код 1110 , кнопки " +1 " - 1101 , кнопки "2" - 1011 , кнопки "3" - 0111 , інших - 1111 . Тобто при при подачі на С3 - С0 коду 1110 опитується перший ряд кнопок , коду 1101 - другий ряд , коду 1011 - третій ряд , коду 0111 - четвертий ряд . За цим же принципом можна організувати опитування датчиків ( в цьому випадку кнопки замінюються , наприклад , на кінцеві вимикачі ) . Це дозволить по 8 лініях проводити опитування 16 датчиків.

Перемикачі

Блок з 8 перемикачів представлений на рис. 5. З його допомогою на вхід ОМЭВМ можна подати будь-8 розрядну комбінацію з нулів та одиниць.

Семисегментний індикатор

Семисегментний індикатор - пристрій відображення цифрової інформації. Це - найбільш проста реалізація індикатора, який може відображати арабські цифри. Для відображення букв використовуються більш складні багатосегментні і матричні індикатори.

Семисегментний індикатор , як говорить його назва , складається з семи елементів індикації (сегментів) , вмикати і вимикати окремо. Включаючи їх у різних комбінаціях , з них можна скласти спрощені зображення арабських цифр. Часто семисегментні індикатори роблять в курсивном накресленні .

Цифри , 6 , 7 і 9 мають по два різні уявлення на семисегментний індикаторі . У ранніх калькуляторах Casio і Електроніка цифра 0 відображалася в нижній половині індикатора.

Сегменти позначаються буквами від A до G , восьмий сегмент - десяткова крапка ( десяткового дробу , DP) , призначена для відображення дрібних чисел.
Зрідка на семисегментний індикаторі відображають літери.

У сучасних індикаторах світлодіоди виготовляють у формі сегментів , тому світлодіодні індикатори мають гранично просту , уніфіковану форму : чим менше різних світлодіодів , тим дешевше пристрій. У рідкокристалічних , газорязрядних , вакуумно- люмінесцентних ( катодно - люмінесцентних ) та інших індикаторах дизайнери знаходять місце для варіації форми сегментів

Історія Креслення з патенту Вуда

Сегментний індикатор був запатентований в 1910 році (патент США 974943) Френком Вудом . Ця реалізація була восьмісегментний - був додатковий косою сегмент для відображення четвірки. Патент був практично забутий - аж до 1960 -х років радіоаматорам доводилося застосовувати для відображення цифр знакові індикатори тліючого розряду або просто десять лампочок.

У 1970 році американська компанія RCA випустила семисегментний лампу розжарювання « Нумітрон »

Для відображення букв з'явилися четирнадцатісегментние індикатори та шестнадцатісегментние індикатори , але зараз їх майже повсюдно замінили матричні ( точкові ) індикатори . І лише там , де потрібно відображати тільки цифрову інформацію , семисегментні індикатори залишилися незамінними - через простоту, контрасту і впізнаваності.

реалізації Більшість однорозрядних семисегментних індикаторів влаштовані на світлодіодах , хоча існують і альтернативи - лампи тліючого розряду , електровакуумні індикатори ( катодолюмінесцентному , розжарюваного ) , лампи розжарювання , рідкі кристали і т. д. На великих табло на зразок цін на бензин все ще застосовуються механічні індикатори , або блінкерние індикатори, перемикаються за допомогою електромагнітів .

У звичайному світлодіодному індикаторі дев'ять висновків : один іде до катодів всіх сегментів , і інші вісім - до анода кожного з сегментів . Ця схема називається « схема із загальним катодом » , існують також схеми із загальним анодом. Часто роблять не один , а два загальних виведення на різних кінцях цоколя - це спрощує розведення , не збільшуючи габаритів.

Багаторозрядні індикатори часто працюють по динамічному принципом: висновки однойменних сегментів всіх розрядів з'єднані разом. Щоб виводити інформацію на такий індикатор , керуюча мікросхема повинна циклічно подавати струм на загальні висновки всіх розрядів , в той час як на висновки сегментів струм подається залежно від того , запалено чи є даний сегмент в даному розряді. Таким чином , щоб отримати десятирозрядний екран мікрокалькулятора , потрібні всього вісімнадцять висновків ( 8 анодів і катодів 10 ) - а не 81 . Подібним чином сканується клавіатура калькулятора.

Існують спеціальні мікросхеми семисегментних дешифраторів , що переводять четирехбітних код у його семисегментного уявлення . Наприклад , вітчизняні (КР ) 514ід1 для індикаторів з загальним катодом чи (КР ) 514ід2 із загальним анодом. Іноді дешифратори вбудовують прямо в індикатор . В даний час , у зв'язку з широким розповсюдженням однокристальнихмікроконтролерів з GPIO , семисегментні світлодіодні індикатори підключаються безпосередньо до висновків мікроконтролера.

Часто на цінниках застосовуються зафарбовувати фломастером сегменти. Також зустрічаються трафарети у вигляді семисегментних індикаторів для зображення цін або телефонних номерів.

Крім десяти цифр , семисегментні індикатори здатні відображати літери. Але лише деякі з букв мають інтуїтивно зрозуміле семисегментного уявлення .
У латиниці : заголовні А , В, С , Е , F , G , H , I , J , L , N , O , P , S , U , Y , Z , рядкові а, б , в , г , е , г , H , I , N , N , O , Q , R , T , U.
У кирилиці : А, Б , В, Г , г , Е , і , Н , О, о , П , п , Р , С, с, У, Ч , И ( два розряди ) , Ь , Е / З.

Тому семисегментні індикатори використовують тільки для відображення найпростіших повідомлень.

Семисегментний індикатор (рис. 7а, б) дозволяє відображати числа від 1 до F. Для включення сегмента на відповідний вхід потрібно подати логічний 0. Наприклад, для відображення цифри 6 необхідно подати код 10000010 (82H-в шістнадцятковій системі). Буфери D1-D8 необхідні для забезпечення потрібного струму через світлодіодні сегменти.

Блок реле

Блок виконавчих пристроїв включає в свій склад буферні підсилювачі і реле, контакти яких можуть керувати потужними об'єктами (наприклад, контакторами електродвигунів тощо). У якості буферних підсилювачів можна використовувати мікросхеми 1102АП6, що забезпечують струм до 300 мА. Реле включається при подачі на вхід блоку логічного нуля (рис. 8).

Реле

Реле — це пристрій, у якому при досягненні певного значення вхідної величини х вихідна величина у змінюється стрибкоподібно і приймає скінченне число значень. Найчастіше, це автоматичний пристрій, який реагує на зміни параметра (температури, тиску тощо) і який в разі досягнення параметром заданої величини замикає або розмикає електричне коло.

Реле складається з релейного елемента (з двома станами стійкої рівноваги) і групи електричних контактів, які замикаються (розмикаються) при зміні стану релейного елемента.

Розрізняють теплові, механічні, електричні, оптичні, акустичні реле, які застосовують в системах автоматичного керування, контролю, сигналізації, захисту, комунікації і т.ін.

Робота електромагнітних реле заснована на використанні електромагнітних сил, що виникають в металевому сердечнику при проходженні струму по витків його котушки. Деталі реле монтуються на підставі і закриваються кришкою. Над сердечником електромагніта встановлений рухливий якір (пластина ) з одним або декількома контактами . Навпроти них знаходяться відповідні парні нерухомі контакти.

У вихідному положенні якір утримується пружиною . При подачі керуючого сигналу електромагніт притягує якір , долаючи її зусилля , і замикає або розмикає контакти залежно від конструкції реле. Після відключення керуючого напруги пружина повертає якір у вихідне положення. У деякі моделі , можуть бути вбудовані електронні елементи . Це резистор , підключений до обмотки котушки для більш чіткого спрацьовування реле , або (і) конденсатор , паралельний контактам для зниження іскріння і перешкод.

Керований ланцюг електрично ніяк не пов'язана з керуючою (така ситуація часто позначається в електротехніці як сухий контакт). Більш того в керованої ланцюга величина струму може бути набагато більше ніж в керуючої . Джерелом керуючого сигналу можуть бути : слабкострумові електричні схеми (наприклад дистанційного керування ), різні датчики ( світла , тиску , температури і т. п. ), та інші прилади які на виході мають мінімальні значення струму і напруги. Таким чином , реле по суті виконують роль дискретного підсилювача струму , напруги та потужності в електричному ланцюзі . Ця властивість реле , до речі , мало широке застосування в самих перших дискретних (цифрових ) обчислювальних машинах. Згодом реле в цифрової обчислювальної техніки були замінені спочатку лампами , потім транзисторами й мікросхемами - працюючими в ключовому (перемикача ) режимі. В даний час є спроби відродити релейні обчислювальні машини з використанням нанотехнологій.

В даний час в електроніці та електротехніці реле використовують в основному для управління великими струмами . У ланцюгах з невеликими струмами для управління найчастіше застосовуються транзистори або тиристори.

Рис. 8б. Схематичний рисунок реле

Операцiйний пiдсилювач

Операційний підсилювач (рос. операционный усилитель, англ. operational amplifier, нім. Operationsverstärker m) — підсилювач постійного струму з диференційним входом, що має високий коефіцієнт підсилення. Призначений для виконання різноманітних операцій над аналоговими сигналами, переважно, в схемах з від'ємним зворотним зв'язком (ВЗЗ). Операційні підсилювачі застосовуються в різноманітних схемах радіотехніки, автоматики, інформаційно-вимірювальної техніки, — там, де необхідно підсилювати сигнали, в яких є постійна складова.

В даний час ОП отримали широке застосування, як у вигляді окремих мікросхем, так і у вигляді функціональних блоків — у складі складніших мікросхем. Така популярність обумовлена тим, що ОП є універсальним блоком з характеристиками, близькими до ідеальних, на основі якого можна побудувати безліч різноманітних електронних вузлів.

V+ — неінвертуючий вхід;

V- — інвертуючий вхід;

Vout — вихід;

Vs+ — плюс джерела живлення (також може позначатися як VDD, VCC, або VCC+)

Vs-: мінус джерела живлення (також може позначатися як VSS, VEE, або VCC-).

Вказані п'ять виводів, має будь-який ОП, вони абсолютно необхідні для його функціонування. Окрім вказаних, деякі ОП можуть мати додаткові виводи, призначені для:

встановлення струму спокою;

частотної корекції;

балансування (корекції зсуву) нуля;

і ряду інших функцій.

Виводи живлення (Vs+ і Vs-) можуть бути позначені по-різному, але незалежно від позначень призначеня їхнє залишається одним і тим самим. Часто виводи живлення не малюють на схемі, щоб не захламлювати її неістотними деталями, при цьому, спосіб підключення цих виводів явно не вказується, або навіть вважається очевидним (особливо часто це відбувається, при зображенні одного ОП, з мікросхеми, що містить 4 ОП в одному корпусі, і має загальні виводи живлення для всіх чотирьох ОП). При позначенні ОП на схемах, можна міняти місцями інвертуючий і неінвертуючий входи, якщо це зручно; виводи живлення, як правило, завжди розміщують одним чином (позитивний вгорі).

Рис. 9. Схематичний рисунок операцiйного пiдсилювача

Мультиплексор

Мультиплексори відносяться до пристроїв комутуючої цифрової інформації. Вони здійснюють комутацію одного з декількох інформаційних входів xi до одного виходу y. Мультиплексори мають декілька інформаційних входів, адресні входи, вхід дозволу мультиплексування (стробуючий вхід) та один вихід.

Кожному з інформаційних входів мультиплексора відповідає номер, який називається адресою, двійкове число якого подається до адресних входів.

Число інформаційних входів nінф і число адресних входів nадр зв'язані співвідношенням: nінф=2nадр.

Адресний дешифратор D1, перетворює двійковий код у десятковий для керування роботою мультиплексора. В залежності від комбінації стану адресних входів а1 та а2 на одному з чотирьох виходів дешифратора з'являється одиничний потенціал, який дає дозвіл на спрацьовування відповідної схеми І (D2…D5). Наприклад, при адресному числі 01, коли а1= 1 та а2= 0, на виході 1 дешифратора D1 установлюється рівень логічної одиниці, а на всіх останніх — нульовий. Тому логічний елемент D3 має дозвіл на спрацьовування.

Якщо при цьому на інформаційному вході x1 діє логічна одиниця, то на виході D3 установлюється 1, а при x1=0 на виході логічного елемента D3 буде теж нульовий потенціал. При цьому, незалежно від стану інформаційних входів x0, x2, x3, на виході логічного елемента АБО D6 інформація повторює стан x1. Якщо активізований вхід дозволу E=1, то на виході мультиплексора y з'являється 1 або 0 в залежності від значення x1.

Функціонування мультиплексора описується таблицею істинності

Таблица 3.4

Адресні входи	Керуючий вхід E	Вихід y
а1	а2	а3
X	X		x0 x1 x2 x3

При нульовому керуючому сигналі E=0 зв'язок між інформаційними входами x_i та виходом y відсутній. Тому незалежно (позначка «X») від стану адресних входів а₁ та а₂ вихід y нульовий. При E=1 на вихід передається логічний рівень того з інформаційних входів x_i номер якого i заданий на адресних входах.

Логічний вигляд мультиплексора 4-1 має вигляд

Мультиплексори мають різне число входів, починаючи з 2. Деякі мультиплексори мають комплементарний вихід (прямий y та інверсний ).

При комутації багаторозрядних слів використовують декілька мультиплексорів, виходи яких з'єднуються за схемою АБО. Для цієї мети випускаються декілька однотипних мультиплексорів в одному корпусі.

Рис. 10. Схематичний рисунок мультиплексора DG508

Цифро-аналоговий перетворювач (рис. 11). Призначений для перетворення цифрового сигналу в аналоговий. В роботі пропонується використовувати 12 розрядний ЦАП К594ПА1. При підключенні до 8-розрядній шині слід використовувати входи D5-D12.

Буфер послідовного порту. Зв'язок по послідовному каналу здійснюється через буферну мікросхему DS232 (рис. 12).

.

Завдання

На рис. 13 представлена одна з безлічі можливих структур МП модуля розподіленої системи управління та збору інформації на базі ОМЭВМ. 8 аналогових датчиків підключені до АЦП через аналоговий мультиплексор. Інформація з АЦП з восьми ліній надходить в порт Р1. У ОМЭВМ інформація обробляється (наприклад, виробляється усереднення сигналів, порівняння з заданими уставками, зберігання виміряних значень і т. п., підготовка інформації для передачі на верхній рівень управління). Керування мультиплексором і АЦП здійснюється за 5 лініях порту Р3 (три лінії необхідні для вибору датчика за допомогою мультиплексора, дві лінії - для управління АЦП). Дві лінії порту Р3 (TxD і RxD) задіяні на організацію послідовного каналу зв'язку з іншими модулями системи.

До порту Р0 підключені 8 перемикачів, які дозволяють з місцевого пульта змінювати, наприклад, режими роботи МП модуля. Порт Р2 обслуговує семисегментний індикатор, на якому може відображатися, наприклад, номер вибраного режиму роботи.

Вам слід розробити принципову схему МП модуля, структура якого і завдання з програмування мікроконтролера вибирається з таблиці 1 згідно з варіантом.

Таблиця 1

Варіанти завдань

№ вар.	Перелік схем із вказанням порядку підключення до портів A, B, C, D	Функції керуючої програми
	БР, БС, АМ+АЦП, УПР	Прочитати стан аналогового датчика К(1) з АЦП. Якщо прочитаний код дорівнює 7F, тоді включити реле з номером К, інакше з номером К+1 (якщо К+1>8, тоді узяти замість нього реле 7) . Ввімкнення реле відобразити на світлодіодах.
	КЛ, ЦАП, ЦАП, ПК	Прочитати стан клавіш N(2) та N+1. Якщо натиснена клавіша N, видати керуючий код 55 на ЦАП порта B, якщо натиснена клавіша N+1, видати керуючий код АВ на ЦАП порта C. У відмінному випадку чекати на натиснення клавіши.
	ІНД, АМ+АЦП, КЛ, УПР	Прочитати стан клавіши N. Якщо клавіша натиснена, тоді прочитати інформацію з аналогового датчика К, інакше з аналогового датчика К+1 (якщо К+1>8, тоді узяти аналоговый датчик 7). Якщо прочитаний код = 38, тоді на семисегментному індикаторі проіндицировати цифру К, инакше N.
	БС, два ДМ+УПР, ЦАП, ПК	Прочитати стан дискретного входа К з ДМ1. Якщо він не дорівнює нулю, тоді прочитати стан дискретного входа К+1 з ДМ2 (якщо К+1>8, тоді узяти дискретний вхід 3). На світлодіодах 1 и 2 відобразити стан дискретних входів, що запитуються (перевіряються). На ЦАП видати N.
	БР, БС, КЛ, ПК	Прочитати стан клавіши N. Якщо клавіша натиснена, то включити реле з номером К, инакше реле з номером К+1 (якщо К+1>8, узяти реле 4). Вмикання реле відобразити на світлодіодах.
	КЛ, АМ+АЦП, БР, УПР	Прочитати стан клавіши N. Якщо клавіша натиснена, прочитати стан з аналогового датчика з номером К, инакше з номером К+1 (якщо К+1>8, узяти датчик 6). Якщо вхідний код дорівнює 25, ввімкнути реле К, у протилежному випадку его відключити.
	БП, ЦАП, ІНД, ПК	Прочитати стан перемикача K. Якщо він не дорівнює нулю, тоді проіндицировати на семисегментному індикаторі цифру К и видать на ЦАП цифру N, инакше К - на ЦАП, N - на індикатор.
	БП, два ДМ+УПР, БР, ПК	Прочитати стан перемикача K. Якщо він не дорівнює нулю, тоді прочитати стан дискретного входу К+1 з ДМ1, инакше з ДМ2 (якщо К+1>8, тоді взяти дискретний вхід 2). Ввімкнути реле, що відповідає номеру ДМ.
	БР, АМ+АЦП, БС, УПР	Прочитати стан аналогового датчика К. Якщо прочитаний код дорівнює 81, тоді ввімкнути реле 1, Якщо дорівнює 18, тоді реле 4, инакше реле 7. Ввімкнення реле відобразити на світлодіодах.
	КЛ, БР, ЦАП, ПК	Прочитати стан клавіш N и N+1. Якщо натиснута клавиша N, видати керівний код 67 на ЦАП, якщо натиснута клавиша N+1, включити реле 4. У протилежному випадку слід чекати натискання клавиш.
	БП, АМ+АЦП, ІНД, УПР	Прочитати стан переперемикача К(2). Якщо він ввімкнений, тоді прочитати стан аналогового датчика 2 з АЦП, інакше з датчика 5. Якщо прочитаний код дорівнює 50, тоді на семисегментний індикатор видати цифру (5), інакше (0).
	БП1, БП2, УПР, ПК	Задати код на БП2. Натиснути клавишу на БП1. Відповідний сигнал з БП2 передати на ПК. Далі чекати натискання наступного перемикача. Якщо натиснуті обидві клавіши на БП1, то ніякої операції не виконувати.
	УПР, БС, БП, Г	Прочитати стан перемикача N. Якщо перемикач натиснений, тоді включити гучномовець та світлодіод с номером N. Якщо натиснуті два перемикача, тоді вкдючити гучномовець на подвійну частоту.
	КЛ, ЦАП, ЦАП, БС	Прочитати стан клавіш N(1) та N+1. Якщо натиснена клавіша N, видати керуючий код 50 на ЦАП порта B, якщо натиснена клавіша N+1, видати керуючий код 05 на ЦАП порта C. У відмінному випадку чекати на натиснення клавіши. На світлодіодах відобразити код натиснутої клавіши.
	БП, БР, ІНД, УПР	Відтворити декодувальник, через котрий буде вмикати відповідне реле. Код буде введений з БП. Номер реле відтворити на ІНД.
	БП1, БП2, ДМ, БР	Задати код на БП2. Натиснути клавишу N на БП1. Включити відповідне реле, якщо відповідний перемикач на БП2 натиснутий. Далі чекати натискання наступного перемикача.
	БП, БС, АМ+АЦП, УПР	Прочитати код з перемикача. Включити відповідний коду мультиплексор, вивести код на БС та чекати на введення чергового коду.
	БП, ПК, БС, УПР	Відтворити кодувальник, котрий буде вмикати блок світлодіодів з кодом відповідного перемикачаи. Якщо будуть натиснуті два або більше перемикача, тоді вихідний код дорівнює (0).
	ЦМ, УПР, БП, ЦАП	Передати код з цифрового дачтика на АЦП. Цифровий датчик задається перемикачами у вісімковому коді
	БП, Р, БС, УПР	Створити регулятор зовнішньою напругою. Напруга задається перемикачами та відображається на світлодіодах у вісімковому коді
	БП, АМ+АЦП, ІНД, УПР	Прочитати стан переперемикача К(5). Якщо він ввімкнений, тоді прочитати стан аналогового датчика 3 з АЦП, інакше з датчика 4. Якщо прочитаний код дорівнює 69, тоді на семисегментний індикатор видати цифру N(5), інакше N+1 (якщо N+1>9, індикувати цифру 9).
	УПР, Р, БС, КЛ	Передати код з цифрового дачтика на АЦП. Цифровий датчик задається перемикачами у вісімковому коді