Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному

Управление светодиодными цифровыми индикаторами

Так как светодиодные цифровые индикаторы, по-существу, представляют собой набор светодиодов специальной формы, расположенные так, чтобы при зажигании различных их комбинаций, получались цифры, управление ими принципиально не отличается от управления отдельными светодиодами. На рис. 5.4 изображен пример схемы управления семисегментным светодиодным индикатором.

Рис. 5.4.Управление цифровым индикатором

Легко увидеть, что если потребуется управлять большим числом индикаторов, количества выводов портов ввода/вывода будет недостаточно. Для преодоления этого препятствия применяется динамическая индикация. На рис. 5.5 показан пример схемы динамической индикации. Идея, лежащая в основе работы этой схемы очень проста — человеческий глаз достаточно инерционен, поэтому можно зажигать не все индикаторы одновременно, а только один из них, потом через короткое время другой и так далее. Так как переключение индикаторов происходит достаточно быстро, человеку кажется, что все индикаторы горят.

Рис. 5.5.Динамическая индикация

5.2. Параллельные входы

Параллельные входы обычно применяются для контроля состояния различных коммутационных элементов: кнопок, переключателей, блока контактов и т. д. Также можно проверять состояние некоторых видов датчиков, но при этом может потребоваться дополнительная схема, преобразующая состояние датчика к логическим уровням (например, уровень воды в баке ниже или выше определенной высоты и т. д.). Очень часто входы параллельных портов применяются для контроля состояния кнопок управления устройством.

Кнопки и переключатели

Проверять состояние кнопок или выключателей достаточно просто. Достаточно подсоединить, например, кнопку одним выводом к общему проводу, а другим — ко входной линии порта ввода/вывода, настроенной для работы в режиме чтения. Также эта линия должна быть соединена через резистор сопротивлением примерно 4,7—100 кОм с проводом «+» питания. При большем сопротивлении меньше суммарный потребляемый ток.

При разомкнутых контактах, на соответствующем выводе микроконтроллера будет «1», при замыкании контактов — «0».

Все механические выключатели имеют недостаток — при работе с ними наблюдается так называемый дребезг контактов, при котором при нажатии на кнопку происходит много замыканий и размыканий контактов из-за того, что они как правило, пружинят. Длительность периода дребезга зависит от качества контактов и обычно составляет от 10 до 100 мс. Бороться с этим эффектом проще программным способом. На рис. 5.6 показаны графики, иллюстрирующие дребезг контактов, а на рис. 5.7 приведена простейшая схема с кнопкой.

Рис. 5.6.Явление «дребезг контактов»

Рис. 5.7.Подключение кнопки к микроконтроллеру

Для реализации большого числа кнопок управления используют матричную схему соединения клавиатуры. Пример подобной схемы изображен на рис. 5.8.

Рис. 5.8.Использование матричной клавиатуры

Глава 6 Практические примеры применения микроконтроллеров AVR

6.1. 10-разрядный светодиодный индикатор на AT90S1200

Данное устройство предназначено для замены ЖК-индикатора со встроенным контроллером, аналога НТ1611, применяемого в телефонных аппаратах, на светодиодный индикатор с общим катодом. При применении десяти знаков ЖК-индикатора реализуется полная совместимость с НТ1611 (за исключением режима часов и таймера). Частота мерцания индикатора близка к 100 Гц, что практически незаметно даже боковым зрением. Ток через сегмент ограничен 20 мА самим микроконтроллером, что позволяет выровнять свечение при разном количестве зажженных сегментов. При программировании контроллера есть возможность постоянно зажечь запятые в нужных разрядах и исключить неиспользуемый знак при применении 9-знакового ЖКИ (который показан на схеме).

Сигналы Clk и Data должны соответствовать питанию 5 В, т. е. логическая единица должна быть 3…5 В. После проверки правильности монтажа подаем и проверяем питание +5 В на 20-м выводе панельки под DD1. Вставляем микроконтроллер — на экране после включения питания появятся 1234567890, что записано в программе. Если нет — проверить колебания с частотой 4,000—4,005 МГц на выводе 4. При подаче внешних сигналов Clk и Data индицироваться будет входящая информация. Общее потребление — 65…250 мА. Микросхему AT90S1200-12PC можно заменить на AT90S1200-12PI, а также AT90S1200-4PC и AT90S1200-4PI. Светодиодный индикатор — AJIC318A, ТОТ — 3361 AG-1 (три штуки), от АОНа или любой другой с общим катодом, можно набрать из одиночных, сдвоенных, строенных и т. п.

Рис. 6.1.Электрическая принципиальная схема