Лабораторная Работа 2. Лабораторная работа 2. Лабораторная работа 2 Разводка печатной платы подключения семисегментного индикатора к микроконтроллеру
 Скачать 0.68 Mb.
|
|
Лабораторная работа №2 Разводка печатной платы подключения семисегментного индикатора к микроконтроллеру Семисегментный светодиодный индикатор, состоит из семи элементов индикации (сегментов), включающихся и выключающихся по отдельности. Сегменты обозначаются буквами от A до G; восьмой сегмент — десятичная точка (decimal point, DP), предназначенная для отображения дробных чисел. Изредка на семисегментном индикаторе отображают буквы.   Всего семисегментный светодиодный индикатор может отобразить 128 символов:  В обычном светодиодном индикаторе девять выводов: один идёт к катодам всех сегментов, а остальные восемь — к аноду каждого из сегментов. Эта схема называется «схема с общим катодом», существуют также схемы с общим анодом (тогда все наоборот). Часто делают не один, а два общих вывода на разных концах цоколя — это упрощает разводку, не увеличивая габаритов. Кроме того существуют индикаторы со встроенным сдвиговым регистром, благодаря чему намного уменьшается количество задействованных выводов портов микроконтроллера, но они намного дороже. Многоразрядные светодиодные индикаторы часто работают по динамическому принципу: выводы одноимённых сегментов всех разрядов соединены вместе. Чтобы выводить информацию на такой индикатор, управляющая микросхема должна циклически подавать ток на общие выводы всех разрядов, в то время как на выводы сегментов ток подаётся в зависимости от того, зажжён ли данный сегмент в данном разряде.    Подключение одноразрядного семисегментного индикатора к микроконтроллеру На схеме ниже, показано как подключается одноразрядный семисегментный индикатор к микроконтроллеру. При этом следует учитывать, что если индикатор с ОБЩИМ КАТОДОМ, то его общий вывод подключается к «земле», а зажигание сегментов происходит подачей логической единицы на вывод порта. Если индикатор с ОБЩИМ АНОДОМ, то на его общий провод подают «плюс» напряжения, а зажигание сегментов происходит переводом вывода порта в состояние логического нуля .  Осуществление индикации в одноразрядном светодиодном индикаторе осуществляется подачей на выводы порта микроконтроллера двоичного кода соответствующей цифры соответствующего логического уровня (для индикаторов с ОК — логические единицы, для индикаторов с ОА — логические нули). Токоограничительные резисторы могут присутствовать в схеме, а могут и не присутствовать. Все зависит от напряжения питания, которое подается на индикатор и технических характеристик индикаторов. Если, к примеру, напряжение подаваемое на сегменты равно 5 вольтам, а они рассчитаны на рабочее напряжение 2 вольта, то токоограничительные резисторы ставить необходимо (чтобы ограничить ток через них для повышенного напряжении питания и не сжечь не только индикатор, но и порт микроконтроллера). Токоограничительные резисторы расчитываются по формуле Ома. К примеру, характеристики индикатора следующие (берется из DataSheet): – рабочее напряжение – 2 вольта – рабочий ток – 10 мА (=0,01 А) – напряжение питания 5 вольт Формула для расчета: R= U/I (все значения в этой формуле должны быть в Омах, Вольтах и Амперах) R= (напряжение питания – рабочее напряжение)/рабочий ток R= (5-2)/0.01 = 300 Ом Подключение многоразрядного семисегментного индикатора к микроконтроллеру Схема подключения многоразрядного семисегментного светодиодного индикатора в основном та же, что и при подключении одноразрядного индикатора. Единственное, добавляются управляющие транзисторы в катодах (анодах) индикаторов:  На схеме не показано, но между базами транзисторов и выводами порта микроконтроллера необходимо включать резисторы, сопротивление которых зависит от типа транзистора (номиналы резисторов рассчитываются). Осуществление индикации разрядами осуществляется динамическим путем: – выставляется двоичный код соответствующей цифры на выходах порта РВ для 1 разряда, затем подается логический уровень на управляющий транзистор первого разряда – выставляется двоичный код соответствующей цифры на выходах порта РВ для 2 разряда, затем подается логический уровень на управляющий транзистор второго разряда – выставляется двоичный код соответствующей цифры на выходах порта РВ для 3 разряда, затем подается логический уровень на управляющий транзистор третьего разряда – итак по кругу При этом надо учитывать: – для индикаторов с ОК применяется управляющий транзистор структуры NPN (управляется логической единицей) – для индикатора с ОА – транзистор структуры PNP (управляется логическим нулем) Пример разводки платы в ручном режиме Создается новый проект.  После создания появится вкладка проекта. Основные компоненты для проектов можно найти на вкладке EELib слева. Отсюда возьмем несколько резисторов.  Двойной клик по тексту с номиналом резистора открывает поле изменения надписи.  Для добавления особых компонентов можно воспользоваться поиском в библиотеках, но писать запрос надо лаконично и по английский. Нажимаем на libraries под eelib.  Берется коннектор на три пина (header 3).  Когда все компоненты на месте, надо их соединить. Кликаем по ноге объекта и тянем к нужной точке на схеме. Для поворота элемента выберите его и нажмите на пробел.  Теперь, когда есть схема, можно приступить к созданию печатной платы. Для этого сохраняем схему и нажимаем кнопку “convert to pcb”.  Откроется вкладка с розовой рамкой и компонентами. Все компоненты надо компактно расположить внутри рамки и подогнать по размерам. Подразумевается, что дорожки не будут пересекаться.   Вкладка инструменты содержит следующие инструменты для работы: 1 – нарисовать дорожку 2 – добавить отверстие для пайки 3 – добавить текст 4 – добавить отверстие Также имеется окно управления слоями  Красный — верхние дорожки Синий — нижние дорожки Желтый — подписи и обозначения на верхнем слое Жёлто-Коричневый- подписи и обозначения на нижнем слое Расположим все элементы на плате.  Проводим дорожки на задней стороне. Старайтесь делать на одной стороне, затраты на производство будут меньше.  Добавляем обозначения пинов на верхнем текстовом слое. Справа в панели настроек можно поменять текст и его размер.  После ручной разводки и сохранения платы появляется возможность открытия 3D модели.   При просмотре можно поменять цвета и выключить отдельные слои.  Задание: Произвести разводку печатной платы подключения одноразрядного семисегментного индикатора к микроконтроллеру ATTINY2313 в ручном и автоматическом режимах. Произвести разводку печатной платы подключения многоразрядного семисегментного индикатора к микроконтроллеру ATTINY2313 в автоматическом режиме. |