Тестовая плата для BASCOM College

Теперь я хотел бы представить моим читателям третье устройство BASCOM колледжа, что позволит нам не только начать обучение программированию процессоров, но так же будет служить в качестве помощи в разработке и тестированию новых устройств на микроконтроллерах. Однако, однако в отличие от двух предыдущих устройств этой серии, неразрывно связанных с программой BASCOM оно может использоваться так же для тестирования схем с процессорами, запрограммированными в другой среде. Однако только совместно с BASCOM-ом можно тестировать микропроцессорные устройства … без процессора. Подключив к плату непосредственно описанным ранее аппаратный эмулятор. Мы можем проверить значительную часть функций выполняемых написанной программой.  Значительную, но не всю. Программа, в таком случае будет выполняться гораздо более медленней чем в процессоре, что затруднит или даже делает невозможным выполнение некоторых инструкций, работающих в режиме реального времени (например, не возможно имитировать программу, использующую инструкцию GETRC5).

Даже принимая во внимание это ограничение, плата может дать нам бесценные услуги во время обучения программированию, при разработке новых устройств, использующих процессоры 89CX051. Это позволит мгновенно проверять, даже самые безумные идеи, какие могут прийти нам в голову, Не нужно травить печатную  плату или паять монтаж «пауком». На тестовой плате мы помещаем набор элементов, которые обычно используются в устройствах с использованием микропроцессоров и расширять систему, подключая внешние дополнительные устройства. Сам по себе доступ к шине I2C дает нам возможность опробовать очень сложные устройства.

Некоторые оговорки может вызвать применение в качестве основного элемента общения с внешним миром ЖК-дисплея. Такие дисплеи имеют все возможные преимущества и один огромный недостаток: плохо читать и трудно  с большого расстояния. Однако в системах, прототипов этот не достаток не имеет значения, а в случае уже полнофункциональных устройств мы найдем этому в ближайшее время прекрасное лекарство.

Использование ЖК-дисплея в качестве основного элемента, который позволяет процессору общаться с внешним миром имеет еще одно преимущество: позволяет выводит сообщения для отладки вашей программы. Не забывайте так же, что контроллер 89CX051, с которым мы работаем имеет только 15 активных выводов, Например для отображения четырехзначного числа на светодиодных сегментных дисплеях обычно нужно использовать 12 ног процессора, что многократно усложняет или даже делает невозможным реализацию устройства. Размещение на плате только одного светодиодного семи сегментного дисплея, не означает, что мы намерены отказать он них в своих разработках, таких как часы.

Все операции, связанные с монтажом схем, которые мы можем сделать мы можем сделать без пайки, при помощи заранее подготовленных проводных разъемов, которые будут описаны позже в этой статье.

Тестовая плата для процессоров 89СХ051 предназначена в первую очередь для вас – начинающих любителей электроники. Это не означает, что он не может быть полезным и для более продвинутых конструкторов. Большая часть моей конструкций используют процессоры 89С2041 и были протестированы на ней и только после проверки работы и написания бета версии программы наступала очередь изготовления печатной платы и «законченного» устройства.

Думаю, что эта плата должна быть полезна еще  одной группе электронщиков
- преподаватели техникум и профессиональных училищ. Наше устройство (особенно при добавлении в светодиодных алфавитно-цифровой дисплей), должно оказать неоценимую  помощь в проведении уроков по конструированию микропроцессорных устройств и их программирования.

 Как это работает?

Она вообще не работает, устройство мертво, как статуя Галатеи, а ваша задача будет приводить ее в жизнь. На ней большое количество электронных компонентов, из которых без пайки можно собрать много интересных экспериментальных схем и даже полностью функциональных устройств. На ней есть:

1. Панельку, в которую мы можем вставить как вилку аппаратного эмулятора, так и запрограммированный процессор типа 89CX051. На плате находится, кварцевый резонатор и конденсаторы необходимые для тактового генератора, и не мешающие при подключении эмулятора.

2. Алфавитно-цифровой ЖК – дисплей, который может использовать не только в качестве исполнительного элемента разрабатываемой схеме, а также как дополнительный монитор упрощает процесс тестирования создаваемого программного обеспечения.

3. Пять светодиодов, которые можно подключить к любым выводам процессора, как элементы индикации.

4. Семи сегментный светодиодный дисплей общего назначения.

5. Микросхема часов реального времени PCF8583. Это один из первых элементов нашей платы, которые позволяет собрать часы, таймеры, календари и другие многофункциоальные устройства, работающие в режиме реального времени.

6. Небольшая память EEPROM, работающая с шинной данных I2C объемом 256 байт. Это особенно ценное дополнение к системе, так как процессоры семейства 89СХ051 не имеют встроенной энергонезависимой памяти данных.

7. Приемник передаваемых данных по ик-порту, согласно коду RC5.

8. Микросхема логических выходов высокой мощности, которая позволит нашей системе управлять нагрузками потребляющими значительные силы (лампы, реле, двигатели постоянного тока и шаговые). Это очень важный элемент системы который позволяет так же применять ее в качестве драйвера.

9. Схема входов-выходов шины I2C для связи с любым количество устройств управляемых по этой шине I2C.

10. Схема входа-выхода с помощью однопроводного интерфейса (1wire). Этот элемент позволяет процессору общаться со знаменитыми микросхемами фирмы DALLAD и следовательно конструировать схемы иммобилайзеров, мультисенсерных термометров и другие изобретения «чудака» Далласа.

11. RC цепочка, могущая стать основой для проверки простых микропроцессорных контрольно – измерительных приборов.

12. Кнопка Reset позволяет начать работу процессора сначала.

13. Три дополнительные кнопки общего назначения.

14. Один NPN транзистор, который можно использовать, например, как инвертор логических цифровых сигналов.

15. Два резистора общего назначения.

16 Схема питания, которая питает нагрузку напряжение 5 Вольт постоянно тока. 

 Принципиальная схема нашей экспериментальной платы показана на рисунке 1. Помните однако, что схема никоим образом не представляет собой электронное устройство, а только набор компонентов для его создания.

Остается открытым вопрос, как их между собой соединять? Метод очень прост: при построении схемы каждый вывод элемента припаиваться к штырю разъема, А что бы не пришлось припаивать к ним провода, нужно изготовить нужно количество проводов, с миниатюрными разъемами. В следующей части статьи мы подробно рассмотрим способ изготовления проводов и разъемов.Монтаж и наладка

На рисунке 2 показана односторонняя печатная плата, и расположение элементов. Ее сборка не отличаются от других устройств. Но мы должны делать это с особой осторожностью, потому что все соединения только снизу, без металлизации, главное не перегреть что бы не отстали дорожки. Под микросхемы необходимо использовать панельки и желательно цанговые.

Алфавитно-цифровой ЖК-дисплей монтируются следующим образом: сначала обслуживаем плату, припаиваем разъем, его ответную часть к ЖК-дисплею. Соединяем их и крепим дисплей использую четыре винта М3 и втулки соответствующей длины.

Наконец, несколько утомительным занятием будет изготовления соединительных проводов с помощью которых мы будем соединять различные компоненты схемы. Для этого мы должны сделать что-то ужасное, полностью уничтожить два разъема DB25F и два DB25M, получим из по 25 миниатюрных разъемов с позолоченными контактами, почти идеально подходят для использования в нашем устройстве. Разъемы М-типа устанавливаем на плате. Вставляем в них разъемы F-типа (с отверстиями), припаиваем провода, и надеваем термоусадочную трубку длиной около 2 (смотри рисунок 3).

Плата была спроектирована под корпус КМ-38, к которому крепиться сверху. Закрепив ее четырьмя короткими винтами, мы получим компактное и эстетически законченное устройства.

Питается плата от напряжения 12 Вольт постоянного тока.