Принципиальная схема. Микросхемы по сравнению с транзисторами — это гигантский шаг вперед. И, конечно же, среди микросхем обязательно найдется такая, которая обеспечит нам «почти готовые» бегущие огни. Это микросхема типа К176ИЕ8, и называется она «десятичный счетчик с дешифратором». У нее есть два счетных входа, вход сброса и десять выходов. При поступлении импульсов соответствующей полярности на счетный вход микросхемы внутренний счетчик микросхемы увеличивает свое значение на единицу (в литературе для такого действия есть даже специальное название — инкремент).
Дешифратор, имеющийся внутри микросхемы, преобразует текущее значение счетчика в сигнал, близкий к напряжению питания микросхемы на одной из выходных линий. Обычно он называется сигналом «логической единицы», сокращенно — лог. 1. На всех остальных выходных линиях в это время будет сигнал, близкий к нулю, который называется «логическим нулем» или лог. 0).
При каждом новом счетном импульсе сигнал лог. 1 будет перемещаться с одной выходной линии на другую (удивительное совпадение — такой режим работы называется «бегущей единицей»).
Все, что нам остается — прибавить к этой микросхеме:
♦ генератор импульсов (чтоб считало);
♦ источник питания (чтоб питало);
♦ четыре мощных выходных каскада, управляющих лампочками (чтоб мигало).
Схема такого варианта «бегущих огней» приведена на рис. 1.1.
Рис. 1.1.Схема варианта «бегущих огней» на ИМС К176ИЕ8
Генератором здесь является микросхема DD1, конденсатор С1 и резистор R1, источник питания — диоды VD1—VD3, конденсаторы С2—С4 и резистор R4. Четыре одинаковых комплекта R2, R3, VT1 образуют цепи управления лампочками.
Печатная плата. Собрано устройство на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм размерами 62,5x50 мм.
Разводку печатной платы для «лазерного утюга» и схему расположения деталей можно скачать с диска, прилагаемого к книге («Видеоурок 1», файл 1.DXF) и посмотреть на рис. 1.2.
Рис. 1.2.Разводка печатной платы устройства (62,5x50 мм, в зеркальном изображении)
Схема расположения деталей устройства приведена на рис. 1.3.
Рис. 1.3.Схема расположения деталей устройства
Настройка. Настройки устройство не требует.
Аналоги. Если микросхемы К176ИЕ8 у вас не окажется, ее можно заменить зарубежным аналогом CD4017 или подобной ему. В серии К561 есть похожая по функциональности микросхема К561ИЕ9 (зарубежный аналог CD4022), но у нее несколько другое расположение выводов, и под нее придется переделывать плату.
Микросхему К176ЛА7 можно заменить микросхемой К561ЛА7 или зарубежным аналогом CD4011. Транзисторы — любые с рабочим напряжением не ниже 300 В и допустимым током не ниже тока потребления ламп. Стабилитрон VD1 — любой с напряжением стабилизации 8—10 В, диоды VD2, VD3 — любые импульсные, VD4 — любой выпрямительный с допустимым напряжением не ниже 600 В и допустимым током не ниже тока потребления ламп.
Конденсатор С2 обязательно должен быть керамическим. Конденсатор С4 — любой неэлектролитический (например, типа К73-17) с допустимым напряжением не ниже 250 В, конденсаторы С3 и С5 — электролитические с рабочим напряжением не ниже 10 В и 350 В, соответственно.
Все резисторы — SMD типоразмера 0805 (соответствуют резисторам МЛТ-0,125). К остальным деталям особых требований нет.
Внешний вид устройства приведен на рис. 1.4.
Рис. 1.4.Внешний вид устройства
Внимание.
При изготовлении этого устройства следует иметь в виду, что оно не имеет гальванической развязки от сети! Поэтому при его наладке следует особенно внимательно соблюдать правила техники безопасности.
Смотрим ролик. Работу устройства смотрим на прилагаемом диске: ролик «Видеоурок 1» — > «Бегущие огни на микросхемах».
Бегущие огни на микроконтроллере
Принципиальная схема. Сразу представлю читателям схему устройства (рис. 1.5).
Рис. 1.5.Схема варианта «бегущих огней» на микроконтроллере
Первое, что бросается в глаза — что схемы-то, собственно говоря, и нет! Есть просто «кубик» (в физике такие «кубики» остроумно нарекли «черными ящиками»), к которому подключены четыре симистора с лампочками, есть знакомая нам цепь питания, причем не с конденсатором, а с резистором — и все! Как же все это работает?
Нет ли внутри этого «кубика» знакомого нам генератора, или счетчика или еще чего-нибудь подобного? Разумеется, есть, уважаемый радиолюбитель, и не просто есть — их там тысячи!
Микроконтроллер — это, по сути, маленькая ЭВМ, а не просто микросхема с десятком ножек. И управляется этот микроконтроллер программой, записанной в него с помощью программатора.
Давайте на минутку представим себя, уважаемый радиолюбитель, маленьким человечком, который умеет управлять разными электронными детальками — тиристорами, транзисторами, лампочками и проч. Как бы поступил такой маленький человечек, если бы мы попросили его изобразить нам «бегущие огни»? Наверное, он бы:
♦ Включил бы первую лампочку.
♦ Подождал бы некоторое время (например, одну секунду).
♦ Выключил бы первую лампочку.
♦ Включил бы вторую лампочку.
♦ Снова подождал бы некоторое время.
♦ Выключил бы вторую лампочку.
♦ Включил бы третью лампочку.
♦ Снова подождал бы некоторое время.
♦ Выключил бы третью лампочку.
♦ Включил бы четвертую лампочку.
♦ Снова подождал бы некоторое время.
♦ Выключил бы четвертую лампочку.
♦ И начал бы все снова по списку, начиная с самой первой строчки — мы ведь не просили его останавливаться!
Вот такая запись плана работ на специальном искусственном языке (он называется языком программирования) и называется программой. А наш маленький человечек — это и есть микроконтроллер, выполняющий эту программу. К великому сожалению, сообщить вам что-то большее про программу автор не может: программирование — это совершенно особая наука, и про него надо писать отдельную книжку, либо найти и прочитать уже написанную, например, такую.
Бедов А. В.
Разработка устройств на микроконтроллерах AVR: шагаем от «чайника» до профи. Книга + видеокурс. — СПб.: Наука и Техника, 2012. — 528 с: ил. + CD. ISBN 978-5-94387-825-1.
Коротко о книге.
Этот популярный самоучитель поможет вам всего за шесть шагов пройти путь от «чайника», изучающего азы цифровой техники, до вполне готового специалиста, умеющего самостоятельно разрабатывать схемы любых устройств на микроконтроллерах и составлять для них программы. Познав основы цифровой логики, поймете, как работают более сложные элементы цифровой техники.
Затем освоите основы микропроцессорной техники, поймете, как работает микропроцессор и микроконтроллер. Узнаете подробности внутреннего устройства, архитектуру и возможности семейства микроконтроллеров AVR, освоите основы схемотехники и конструирования микроэлектронных устройств.
Научитесь ставить задачу на разработку устройства и выбирать стратегию ее решения.
Изучите сразу два языка программирования для микроконтроллеров (язык Ассемблера и язык СИ), научитесь транслировать, отлаживать программы, прошивать их в память микроконтроллера. Теперь вы уже самостоятельно сможете разработать собственное микроконтроллерное устройство.
Видеокурс на CD проиллюстрирует и позволит закрепить материал основного курса. На том же диске вы найдете всю необходимую для обучения информацию (инсталляционные пакеты программ, справочные материалы, обучающие примеры).
Книга предназначена для широкого круга читателей.
* * *
Плата. Само устройство собрано на плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, размерами 42,5x17,5 мм. Разводку печатной платы для «лазерного утюга» и схему расположения деталей можно скачать с диска, прилагаемого к книге («Видеоурок 1», файл 2.DXF), и посмотреть на рис. 1.6.
Рис. 1.6.Разводка печатной платы устройства (42,5х 17,5 мм, в