Клод Галле - Как проектировать электронные схемы

Имеется много схем, контролирующих напряжение питания, которые при необходимости переключают устройства на питание от батарейки или аккумулятора, а также обеспечивают управление логическими сигналами, запрещающими некоторые операции в режиме автономного питания. На рис. 4.3 приведен пример использования одной из таких схем, а именно микросхемы МАХ690.

При необходимости (если используется достаточно мощная батарейка) аварийным питанием можно обеспечить не только элементы памяти, но и все компоненты устройства. Микросхемы ОЗУ выбираются из многочисленных существующих типов (6116 и др.), изготовленных по КМОП технологии, с различными размерами корпуса. При переходе в режим питания от батарейки логический сигнал низкого уровня с вывода 7 микросхемы М АХ690 поступает на определенный вход ЗУ и запрещает всякий доступ к нему. Имеется в виду вход выбора кристалла CS или соответствующий дополнительный вход при инвертировании сигнала. Для более сложных вариантов адресации иногда необходимо добавить нескольких логических вентилей.

Рассмотренная небольшая схема успешно обеспечивает бесперебойную работу встроенной энергонезависимой памяти. Если вместо батареек используется аккумулятор, потребуется дополнительное зарядное устройство.

НАЧАЛЬНАЯ УСТАНОВКА МИКРОКОНТРОЛЛЕРА

Начальная установка микропроцессора или микроконтроллера — важная стадия работы, от которой зависит нормальное выполнение программы. Даже кратковременное отключение напряжения питания должно вызывать перезапуск устройства (если отсутствует резервное питание, например батарейное). Тогда схема типа МАХ690, как было показано выше, успешно генерирует управляющий импульс. Простой операционный усилитель, включенный по схеме компаратора напряжения (рис. 4.4), также может генерировать сигнал установки в исходное состояние.

На инвертирующий вход усилителя подано фиксированное опорное напряжение. К другому входу подключена интегрирующая цепочка, на которую подается переменный сигнал с выходной обмотки трансформатора источника питания. Как только отключается напряжение питания, потенциал на выходе схемы переключается от высокого уровня к низкому. Это переключение происходит за время полупериода сетевого напряжения, то есть задолго до того, как конденсаторы фильтра источника питания успеют разрядиться. Полученный таким образом управляющий сигнал обеспечит своевременную установку процессора в начальное состояние.

Параметры резисторов входных делителей, приведенные на рис. 4.4, соответствуют напряжению 9 В на выходе трансформатора и напряжению питания V cc — 5 В. Эти параметры корректируются в зависимости от характеристик реальной схемы.

ТИПОВЫЕ ПОДПРОГРАММЫ

Ниже приводятся листинги нескольких подпрограмм, обеспечивающих взаимодействие между микроконтроллером и распространенными периферийными устройствами. Приведены также примеры протоколов коммуникаций и логических функций. При этом используется язык, разработанный фирмой Motorola. Он имеет высокую степень совместимости с программным обеспечением микроконтроллеров типа 6805 и 68НС11. Рекомендуется обратиться к справочному изданию производителя, что поможет лучше понять используемые команды.

Существуют эквивалентные команды и для других микроконтроллеров, что дает возможность «подгонять» программы для устройств различных типов. Для управления встроенными устройствами входа/выхода при необходимости применяются специальные команды в двоичных кодах. При использовании независимых периферийных устройств эти команды заменяются эквивалентными инструкциями, хранящимися в ячейках памяти по определенному адресу. Такие инструкции обычно представляют собой подпрограммы, заканчивающиеся командой возврата в точку основной программы, которая следует за точкой вызова.

Используемые переменные, указанные в начале листинга подпрограммы, должны быть объявлены в основной программе, как и функции управления для коммуникационных портов. Тактовая частота кварцевого генератора для модели 6805 составляет, как правило, 4 МГц.

Последовательный ввод данных

Приведенная ниже подпрограмма позволяет принять байт информации в формате RS232, приведенном к уровню сигнала 0–5 В (5 В в режиме отсутствия сигнала), со скоростью 9600 бод. Особенности последовательной передачи данных также рассматриваются в главе 2 , раздел « Последовательный интерфейс ».

Слово поступает на вход прерывания микроконтроллера, используемый в данном случае для считывания информации (при отключенном режиме прерывания). Результат операции содержится в переменной < pushrs >. Подпрограмма начинается с цикла ожидания (rsin 1 ), из которого невозможно выйти без изменения состояния линии прерывания. Основными операциями являются задание длительности выполнения команд и логический сдвиг влево ( lsl ), позволяющий заполнять байт последовательно, бит за битом, по мере прихода сигналов. Подпрограмма temprs2 осуществляет задержку на 76,5 мкс, откалиброванную с помощью кварцевого генератора с рабочей частотой 4 МГц. Имеется возможность производить подстройку как по частоте кварцевого генератора, так и по скорости передачи данных. Ниже приведен листинг подпрограммы.

Используемые переменные: pushrs и pushrs2 .

Следует отметить, что в двух рассмотренных выше случаях подпрограммам не всегда нужна адаптация к уровням напряжения, соответствующим стандарту RS232, особенно когда они должны лишь обеспечить коммуникацию между двумя процессорами, расположенными на одной плате. Однако в этом случае могут понадобиться дополнительные линии для ведения диалога, чтобы четко определить, какой из процессоров ведущий, какой — ведомый или они равноправны.

Аналого-цифровой преобразователь с RC-цепочкой

Эта короткая подпрограмма необходима для работы аналого-цифрового преобразователя, описанного в главе 2 , раздел «Аналого-цифровое преобразование».

Выход компаратора соединен со входом прерывания, в то время как по линии, соответствующей седьмому биту порта А, выдается импульс переменной ширины. Здесь для увеличения ширины импульса снова используется длительность выполнения команд add #0 и bra in1 . При появлении ошибки измерения (слишком высокое напряжение) выдается сообщение в виде кода FFH. Результат преобразования помещается в регистр А. Ниже приведен листинг подпрограммы.