Trzymaj cały artykuł 8)
Uniwersalna płytka projektowa dla procesorów AT89CX051 i AT90S2313
P R O J E K T Y
Uniwersalna płytka
projektowa dla
procesorów AT89CX051
i AT90S2313
AVT−879
P³ytki prototypowe cieszy³y
siÍ zawsze duøym
zainteresowaniem elektronikÛw
hobbystÛw i profesjonalistÛw.
U³atwiaj¹ i przyspieszaj¹
sprawdzenie projektowanego
uk³adu mikroprocesorowego
lub oprogramowania.
Prezentujemy opis kolejnego
projektu ìbascomowegoî, ktÛry
radykalnie uproúci
samodzielne budowanie
dowolnych sterownikÛw
opartych na mikrokontrolerze.
Duøa elastycznoúÊ uk³adu
umoøliwia dobÛr
mikrokontrolera do wymagaÒ
aplikacji.
MoøliwoúÊ natychmiastowego
przetestowania kaødego nowego
pomys³u bez koniecznoúci lutowania, a†przede wszystkim przygotowywania p³ytki obwodu drukowanego jest cennym uzupe³nieniem
zalet pakietu BASCOM. Standardowe p³ytki uniwersalne wygodne
s¹ tylko w†warunkach laboratoryjnych.
Powsta³a wiÍc k³opotliwa sytuacja, typowa zreszt¹ dla ciÍøkiej pracy elektronikÛw. Z†jednej
strony mamy zwykle nadmiar
ciekawych pomys³Ûw, a dziÍki
p³ytce testowej i†pakietowi BASCOM moøemy b³yskawicznie napisaÊ i†przetestowaÊ nowy program. Dalej jednak ìwpadamy
w†w¹skie gard³oî, tj. koniecznoúÊ
przygotowania p³ytki obwodu
drukowanego do praktycznego
uk³adu. W†elektronice wszystko
jest juø proste i†³atwe (przynaj-
Elektronika Praktyczna 7/2000
mniej z†pozoru), nie ma problemÛw z†nabyciem materia³Ûw i†potrzebnych podzespo³Ûw, tylko te
nieszczÍsne p³ytki obwodÛw drukowanych...
Tak, jest to problem i†nic nie
wskazuje, aby w†najbliøszym czasie mÛg³ on zostaÊ rozwi¹zany
w†prosty i†niezbyt kosztowny sposÛb. Wykonanie dwuwarstwowej
p³ytki obwodu drukowanego
z†metalizacj¹ otworÛw jest w†warunkach amatorskich praktycznie
nierealne, a†nawet dla zawodowcÛw bywa powaønym problemem
i†najczÍúciej znacznym wydatkiem.
Postanowi³em zatem chociaø
czÍúciowo zaradziÊ temu problemowi. Naleøy po prostu wykorzystaÊ fakt, øe wiÍkszoúÊ uk³adÛw mikroprocesorowych jest
sprzÍtowo doúÊ podobna do siebie, a†rÛønice tkwi¹ najczÍúciej
29
Uniwersalna płytka projektowa dla procesorów AT89CX051 i AT90S2313
Rys. 1. Schemat elektryczny uniwersalnej płytki projektowej.
30
Elektronika Praktyczna 7/2000
Uniwersalna płytka projektowa dla procesorów AT89CX051 i AT90S2313
w†steruj¹cym uk³adem oprogramowaniu. ZastanÛwmy siÍ, czy maj¹c do dyspozycji:
- procesor typu AT89CX051;
- pamiÍÊ szeregow¹ EEPROM
o†pojemnoúci 256 bajtÛw lub
wiÍksz¹;
- zegar RTC;
- dwa oúmiobitowe porty wejúcia/
wyjúcia;
- przetwornik analogowo-cyfrowy;
- port magistrali I 2C;
- port transmisji 1WIRE;
- odbiornik kodu RC5;
- wyúwietlacz alfanumeryczny
LCD 16*1 lub 16*2 znakÛw;
- piÍÊ wolnych nÛøek procesora
(w†tym jedna z†przerwaniem)
nie moglibyúmy skonstruowaÊ
praktycznie dowolnego systemu
mikroprocesorowego?
Moim zdaniem tak, zw³aszcza
kiedy przypomnimy sobie o†licznych uk³adach peryferyjnych sterowanych magistral¹ I 2C, ktÛrych
opisy by³y i†bÍd¹ nadal publikowane w†Elektronice Praktycznej!
Jeøeli dodam jeszcze, øe wszystkie wymienione uk³ady zosta³y
ulokowane na p³ytce obwodu
drukowanego o†wymiarach typowego wyúwietlacza alfanumerycznego, øe wyúwietlacz taki moøe
byÊ zamontowany od strony druku, nie zwiÍkszaj¹c tym samym
wymiarÛw ca³ego uk³adu, to s¹dzÍ, øe wywo³am tym zainteresowanie CzytelnikÛw i†sk³oniÍ ich
do przeczytania dalszej czÍúci
tego artyku³u.
Opis dzia³ania
Schemat elektryczny p³ytki
znajduje siÍ na rys. 1. Niestety,
o†jakimkolwiek opisie dzia³ania
uk³adu nie moøna nawet mÛwiÊ,
poniewaø uk³ad jak na razie nie
dzia³a i†moøe zacz¹Ê dzia³aÊ dopiero po wymyúleniu dla niego
w³aúciwego zastosowania i†zaprogramowaniu procesora.
PamiÍtajmy jednak o†jednym:
nie wszystkie uk³ady pokazane na
schemacie bÍd¹ wykorzystywane
w†kaødym z†projektÛw, najczÍúciej
tylko czÍúÊ uk³adÛw scalonych
zostanie w³oøona w†podstawki.
Nie zawsze teø bÍdziemy korzystaÊ z†wyúwietlacza alfanumerycznego, ktÛry moøemy zast¹piÊ modu³em wyúwietlaczy siedmiosegmentowych sterowanych przez
magistralÍ I2C. Warto teø pamiÍtaÊ, øe mamy do dyspozycji pa-
Elektronika Praktyczna 7/2000
kiety BASCOM 8051
i†BASCOM AVR, w†ktÛrych obs³uga wszystkich
pokazanych na schemacie uk³adÛw peryferyjnych jest dziecinnie
prosta i†najczÍúciej sprowadza siÍ do napisania
jednego lub co najwyøej
kilku poleceÒ programowych.
WiÍkszoúÊ uk³adÛw
wspÛ³pracuj¹cych w†naszym uk³adzie z†proce- Rys. 2. Schemat połączeń procesora AVR
sorem po³¹czona jest AT90S2313.
z†magistral¹ I2C, ktÛra
stanowi g³Ûwn¹ ìarteriÍ komuniTakie po³¹czenie jest jednak dokacyjn¹î systemu. Korzystaj¹
puszczalne, poniewaø IC6 inicjaz†niej miÍdzy innymi dwa oúmiolizowany jest z†osobnego wyprobitowe porty wejúcia - wyjúcia
wadzenia procesora.
zrealizowane na popularnych
W p³ytce przewidziano moøliuk³adach PCF8574A. Naleøy jed- woúÊ dostÍpu do kolejnej grupy
nak zwrÛciÊ uwagÍ, øe kaødy
urz¹dzeÒ: uk³adÛw firmy DALz†tych uk³adÛw posiada swÛj inLAS, z†ktÛrymi moøemy nawi¹zaÊ
dywidualny adres, okreúlony sta³¹cznoúÊ za poúrednictwem magisnami logicznymi na wejúciach A0,
trali danych 1WIRE. A†wiÍc na tej
A1 i†A2, co pozwala na ich p³ytce moøemy montowaÊ wszystsymultaniczn¹ pracÍ (np. IC5 prakie ciekawe urz¹dzenia, wykocuje jako wyjúcie, a†IC2 jako wej- rzystuj¹ce popularne DALLAS-y:
úcie). Do magistrali I2C†podpiÍty termometry, prze³¹czniki czy teø
zamki szyfrowe wspÛ³pracuj¹ce ze
jest takøe zegar czasu rzeczywiss³ynnymi ìtabletkamiî.
tego, ktÛry oczywiúcie posiada
Ciekawym dodatkiem do nainny adres bazowy niø uk³ady
PCF8574 i†kolejny uk³ad I2C†- pa- s z e g o s y s t e m u j e s t u k ³ a d
miÍÊ szeregowa typu AT24C04. TFMS5360 - scalony dekoder kodu RC5. Dodanie tego uk³adu
Jest to pamiÍÊ o†pojemnoúci 256
umoøliwia budowanie urz¹dzeÒ
bajtÛw, ale gdyby ta wartoúÊ
sterowanych za pomoc¹ typowych
okaza³a siÍ niewystarczaj¹ca, to
pilotÛw od urz¹dzeÒ RTV, a†dziÍbez najmniejszych przerÛbek moøki poleceniom jÍzyka MCS BASIC
na na jej miejsce w³oøyÊ inn¹
obs³uga dekodowania kodu RC5
pamiÍÊ, o wiÍkszej pojemnoúci.
jest naprawdÍ dziecinnie prosta.
Procesory rodziny 89CX051,
Teraz chcia³bym zwrÛciÊ uwaa†takøe ìma³eî AVR maj¹ wszysgÍ CzytelnikÛw na jeszcze jedn¹
tkie moøliwe zalety i†jedn¹ wadÍ,
na ktÛr¹ zwykle narzekaj¹ kon- bardzo istotn¹ cechÍ naszej p³ytki.
SpÛjrzcie na rys. 2, na ktÛrym
struktorzy: ma³¹ liczbÍ wyprowaprzedstawiono schemat po³¹czeÒ
dzeÒ. Postanowi³em temu zaradziÊ
procesora typu AVR AT90S2313.
i†umieúci³em na p³ytce dwa dodatkowe porty INPUT/OUTPUT Rozk³ad wyprowadzeÒ tego procesora jest identyczny z†rozk³adem
zbudowane na popularnych konwerterach magistrala I2C†- oúmio- wyprowadzeÒ procesorÛw rodziny
89CX051! Jedyna rÛønica polega
bitowa szy na dany ch ty pu
na odmiennym sposobie zerowaPCF8574 (PCF8574A). Niestety,
nia tych uk³adÛw: procesory '51
coú za coú: zwiÍkszenie liczby
s¹ zerowane wysokim poziomem
wejúÊ i†wyjúÊ okupione jest pewlogicznym, a†AVR niskim. A†wiÍc
nym zmniejszeniem szybkoúci
transmisji danych, w†wielu zasto- wystarczy drobna zmiana na nasowaniach najczÍúciej niezbyt is- szej p³ytce i†bÍdziemy na niej
mogli montowaÊ uk³ady wykototnym.
Jedynie uk³ad przetwornika rzystuj¹ce niektÛre procesory
A/C typu TLC549 nie korzysta AVR!
Jeøeli teraz popatrzycie z†kolei
z†transmisji po magistrali I2C,†wyna rysunek p³ytki obwodu drukokorzystuj¹c jako linie przesy³owe
wanego (rys. 3), to z†pewnoúci¹
osobne wyprowadzenia procesora.
31
Uniwersalna płytka projektowa dla procesorów AT89CX051 i AT90S2313
Montaø i†uruchomienie
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów
na płytce drukowanej.
zauwaøycie, øe odpowiednie zmiany zosta³y juø poczynione i†na
p³ytce jest miejsce na dodatkowy
uk³ad zeruj¹cy - DS1813, oznaczony jako IC9.
Przystosowanie naszej p³ytki
do pracy z†dwoma rodzajami procesorÛw ma szczegÛlny sens podczas pracy z†pakietami BASCOM
8051 i†BASCOM AVR. Dialekty
BASIC-a stosowane w†tych programach s¹ praktycznie identyczne
co sprawia, øe pisz¹c program
moøemy decyzjÍ o†typie zastosowanego procesora od³oøyÊ na pÛüniej. Programy napisane na '51
bÍd¹, po dokonaniu najwyøej
drobnych przerÛbek, ìchodziÊî
bez øadnych problemÛw na procesorach AVR!
32
Na rys. 3†przedstawiono rozmieszczenie elementÛw na p³ytce
obwodu drukowanego, wykonanego na laminacie dwustronnym
z†metalizacj¹. Montaø uk³adu nie
powinien nikomu sprawiÊ wiÍkszych trudnoúci, ale musimy pamiÍtaÊ o†dwÛch sprawach:
1. Wyúwietlacz alfanumeryczny
ma byÊ zamontowany od strony
lutowania. Tym samym rz¹d goldpinÛw s³uø¹cych do zamocowania tego elementu musi znaleüÊ
siÍ takøe po tej stronie p³ytki
2. Montaø uk³adu musi byÊ
wykonany wyj¹tkowo starannie
i†przed przylutowaniem wyúwietlacza powinien zostaÊ kilkakrotnie sprawdzony. PamiÍtajmy, øe po przylutowaniu wyúwietlacza nie bÍdziemy mieli
dostÍpu do spodniej strony p³ytki i†wykonanie jakiekolwiek poprawek bÍdzie bardzo trudne.
Z†tego wzglÍdu moøna zrezygnowaÊ z†lutowania wyúwietlacza
do szeregu goldpinÛw, ale po³¹czyÊ go z†p³ytk¹ za pomoc¹
z³¹cza szufladowego.
O†koniecznoúci stosowania
podstawek pod uk³ady scalone
nie muszÍ chyba wspominaÊ, jak
takøe o†tym, øe w†podstawkach
umieszczamy tylko te uk³ady, ktÛre aktualnie bÍdziemy wykorzystywaÊ.
Zbigniew Raabe, AVT
zbigniew.raabe@ep.com.pl
Wzory p³ytek drukowanych w formacie PDF s¹ dostÍpne w Internecie
pod adresem: http://www.ep.com.pl/
pcb.html oraz na p³ycie CD-EP07/
2000B w katalogu PCB.
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
PR1: potencjometr montażowy
miniaturowy 1kΩ
R1: 4,7kΩ
R2: 3,3kΩ
R3: 220Ω
Kondensatory
C1, C2, C3: 33pF
C4, C6: 100µF/10V
C5, C7: 100nF
Półprzewodniki
IC1:
IC2,
IC3:
IC4:
AT89C2051
IC5: PCF8574A
AT24C04 lub odpowiednik
PCF8583
IC6: TLC549
IC7: LM385/2,5V
IC8: TFMS5360
Różne
Q1: rezonator kwarcowy
11,059MHz
Q2: rezonator kwarcowy 32768Hz
1x goldpin 16 pinów
2 x goldpin 8 pinów
goldpin + jumper
goldpin 4 piny
ARK3 (3,5mm): 5 szt.
Wyświetlacz alfanumeryczny LCD
16*1
Przyk³adowe programy zapewniaj¹ce obs³ugÍ interfejsÛw wbudowanych w AVT-879 s¹ dostÍpne na
p³ycie CD-EP07/2000B i w Internecie
pod adresem www.ep.com.pl/ftp.
Elektronika Praktyczna 7/2000