|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Dispositif dynamique de lumière programmable autonome à 32 canaux avec une interface série. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / éclairage Les dispositifs dynamiques de la lumière (SDU) sont largement utilisés pour la conception esthétique des bars, des discothèques, des casinos, de l'éclairage des fêtes, dans l'électronique automobile (pour contrôler les "feux" de signalisation d'arrêt), ainsi que pour organiser la publicité lumineuse. Les SDU avec algorithmes programmables permettent de mettre en œuvre une grande variété d'effets dynamiques de la lumière et de contrôler un grand nombre d'éléments lumineux en fonction du programme. Un tel dispositif peut être mis en oeuvre, par exemple, sur un microcontrôleur et plusieurs registres, en tant que circuits d'interface, pour commander un ensemble d'éléments lumineux. Mais, malgré la simplicité des solutions de circuit, la fabrication de tels dispositifs dans un laboratoire de radio amateur est limitée, en raison de l'inévitabilité d'utiliser un programmeur ou un ordinateur coûteux. D'autre part, l'utilisation de microcircuits logiques standards communs permet de construire un dispositif d'éclairage dynamique multicanal complètement autonome avec un programmateur intégré, qui ne nécessite pas l'utilisation de programmateurs supplémentaires en général, ni d'ordinateur en particulier. Cela vous permet de reprogrammer un ensemble d'effets d'éclairage dynamiques en quelques minutes seulement dans un mode complètement hors ligne. L'utilisation d'une interface série implémentée dans cet appareil permet de contrôler simultanément et de manière synchrone plusieurs guirlandes d'éléments lumineux via trois lignes de signal (sans compter le fil commun), dont la longueur totale peut atteindre 100 m.
vue d'ensemble Le CDS autonome programmable 32 canaux est une version améliorée du dispositif publié dans [1], et permet de contrôler indépendamment chacun des 32 éléments lumineux de la guirlande via 3 lignes de liaison de l'interface série. La version améliorée de l'appareil prend en compte toutes les fonctionnalités du fonctionnement du contrôleur sur des lignes non coordonnées de grande longueur. Cette construction du SDU vous permet d'augmenter le nombre d'éléments avec des coûts de matériel minimaux sans augmenter le faisceau de câbles et de placer la guirlande à une grande distance de la carte contrôleur principale. La variété des effets lumineux dynamiques n'est pas limitée et dépend de l'imagination de l'utilisateur. Cette architecture a le potentiel d'augmenter le nombre d'éléments lumineux sans modification significative du protocole d'interface série. (Ceci sera discuté ci-dessous). Dans la grande majorité des conceptions de dispositifs dynamiques de la lumière, chaque élément lumineux est contrôlé par sa connexion directe à l'aide d'un conducteur de signal séparé à la carte contrôleur principale. Mais, en règle générale, de tels appareils ne permettent de contrôler qu'un petit nombre d'éléments [2]. L'augmentation de leur nombre nécessite l'utilisation de puces mémoire supplémentaires et une augmentation correspondante du faisceau de câbles. Cela conduit à une complication significative à la fois des circuits et du code de programme requis pour « flasher » plusieurs puces de mémoire. De plus, dans cette version, il est impossible de contrôler un ensemble d'éléments lumineux qui se trouvent à une distance considérable de la carte contrôleur principale. La pratique consistant à répéter des dispositifs dynamiques de la lumière, par exemple [2], montre que le micrologiciel publié, malheureusement, est loin d'être parfait et contient des erreurs grossières. Mais, l'utilisateur s'attend à ce que le résultat de l'appareil obtienne exactement un effet visuel esthétique. Par conséquent, une telle approche du développement du code de programme décourage complètement le désir de répéter des dispositifs programmables de dynamique de la lumière, malgré la grande variété d'effets mis en œuvre par le logiciel. Le dispositif proposé ne présente pas cet inconvénient, et avant de stocker en mémoire la combinaison lumineuse dynamique actuelle, celle-ci est affichée sur la ligne de contrôle des LED, ce qui permet d'éliminer complètement les éventuelles erreurs pouvant être commises par l'utilisateur dans le processus de programmation . La solution au problème d'augmentation du nombre et de contrôle d'un ensemble d'éléments lumineux situés à grande distance de la carte contrôleur principale est l'utilisation d'une interface série entre la carte principale et une guirlande constituée de registres, les éléments lumineux sont connectés directement aux sorties desquelles. Dans un tel dispositif, le transfert de données vers les registres de sortie s'effectue pendant une durée très courte avec une fréquence d'horloge d'environ 12,5 kHz (avec une fréquence d'horloge du générateur RF de 100 kHz). Les paquets de données se succèdent avec une fréquence d'environ 10 Hz, ce qui entraîne une modification des combinaisons lumineuses dynamiques. Le temps de mise à jour des données dans les registres étant très court : 80 µs x 32 impulsions = 2,56 ms, le changement de combinaisons est visuellement imperceptible, ce qui crée l'effet de leur reproduction continue. La ligne est constituée d'un faisceau de 4 conducteurs toronnés, dont un fil "commun", d'une longueur de ligne allant jusqu'à 10 mètres, et d'un faisceau de 7 conducteurs toronnés, d'une longueur de 10 à 100 mètres. Dans le second cas, chaque conducteur de signal ("Données", "Synchronisation", "Activation d'indication") est réalisé sous la forme d'une "paire torsadée", dont le deuxième conducteur est mis à la terre des deux côtés de la ligne, et, après cela, tous les conducteurs sont combinés en un seul faisceau. Comme on le sait, les réflexions multiples du signal qui se produisent dans de longues lignes désadaptées, ainsi que l'interaction d'interférence de deux lignes de signal incluses dans un faisceau, dans certaines conditions, peuvent entraîner des erreurs de transmission de données, ce qui, dans le cas d'un système d'éclairage dynamique signifie une violation de l'effet esthétique. Cela impose des restrictions sur la longueur de la ligne de connexion et impose des exigences strictes sur l'immunité au bruit d'un système utilisant une interface série.
L'immunité au bruit d'un système utilisant une interface série dépend de nombreux facteurs: la fréquence et la forme des impulsions du signal transmis, le temps entre les changements de niveaux (rapport cyclique) des impulsions, la capacité spécifique des conducteurs de ligne inclus dans le faisceau, la résistance de ligne équivalente, ainsi que l'impédance d'entrée des récepteurs de signaux et les pilotes d'impédance de sortie. On sait que le critère principal d'immunité au bruit est la valeur de la tension de commutation de seuil des éléments logiques [3]. La tension de commutation de seuil de l'élément logique inverseur est prise comme étant une valeur telle qu'une tension égale à l'entrée est fixée à la sortie de l'élément. Pour les microcircuits TTL (série K155), cette valeur est d'environ 1,1 V à une tension d'alimentation typique de 5 V [3]. L'utilisation de tels microcircuits dans des dispositifs de transmission et de réception de données sur de longues lignes non coordonnées ne permet pas d'obtenir une immunité au bruit acceptable même en travaillant sur une ligne courte (5 m). Le fait est que plusieurs réflexions de signal, dont l'amplitude dépasse même légèrement la valeur de la tension de seuil de commutation des éléments logiques (1,1 V), entraînent une commutation multiple des registres de sortie, et donc des erreurs de transmission de données. L'utilisation de circuits intégrés à structure TTLSH plus avancés (série KR1533) ne résout pas le problème, car leur tension de seuil n'est pas beaucoup plus élevée et n'est que de 1,52 V à une tension d'alimentation standard [3]. Pour compenser partiellement le signal réfléchi, des filtres RC ordinaires (appelés chaînes d'intégration) sont souvent utilisés, mais ils introduisent eux-mêmes des distorsions dans le signal transmis, augmentant artificiellement les temps de montée et de descente des fronts de signal. Par conséquent, cette méthode est inefficace et, finalement, ne conduit qu'à une augmentation de la capacité parasite totale de la ligne, ce qui crée une charge supplémentaire sur les puces de traduction de signal du côté émission de la ligne. Il existe un autre problème associé à l'utilisation de filtres RC. Avec une augmentation des temps de montée et de descente des fronts de signal, le temps de "séjour" du signal de commande près du niveau de seuil "dangereux" de la tension de commutation de l'élément logique augmente également, ce qui, à son tour, conduit à un augmentation de la probabilité d'une fausse commutation du registre de sortie sous l'influence d'un signal parasite. Dans le cas de l'utilisation de microcircuits de la structure CMOS de la série KR1564, les caractéristiques de transfert symétriques offrent une immunité au bruit au niveau de 45% de la tension d'alimentation, ce qui est proche de la valeur idéale (50%), et l'immunité au bruit du système augmente avec l'augmentation de la tension d'alimentation, car l'amplitude du signal transmis augmente.
La base d'éléments modernes - microcircuits CMOS haute vitesse avec une capacité de charge élevée et une immunité maximale au bruit (leur tension de commutation de seuil est presque égale à la moitié de la tension d'alimentation) - vous permet de construire un SDU avec une interface série, la longueur des lignes de connexion dont, compte tenu des sections reliant les registres de la guirlande déportée, peut atteindre 100 m même en utilisant un câble classique à paire torsadée (pas de conducteurs blindés !). De plus, des éléments tampons puissants avec des déclencheurs de Schmitt de type KR1554TL2 sont utilisés pour traduire les signaux dans la ligne, dont la capacité de charge élevée permet un contrôle direct de la charge capacitive.
Les effets des longues lignes désadaptées commencent à apparaître lorsque les temps de retard de propagation du signal le long de la ligne et inversement commencent à dépasser la durée des fronts de montée et de descente du signal. Toute discordance entre l'impédance de ligne équivalente et l'impédance d'entrée de la porte logique du côté réception de la ligne ou l'impédance de sortie du pilote du côté émission entraînera de multiples réflexions du signal. Les temps de montée et de descente typiques pour les microcircuits de la série KR1564 sont inférieurs à 5 ns, de sorte que les effets de longues lignes désadaptées commencent à apparaître à une longueur de ligne de plusieurs dizaines de centimètres. Connaissant les caractéristiques de la ligne de transmission, telles que la capacité d'entrée totale et la capacité spécifique par unité de longueur, il est possible de calculer le temps de propagation du signal sur toute la longueur de la ligne. Un temps de retard de propagation typique est généralement de 5 à 10 ns/m. Si la longueur de la ligne de connexion est suffisamment longue et que les temps de montée et de descente du signal sont suffisamment courts (c'est-à-dire que la pente est élevée), le décalage entre la résistance de ligne équivalente et la résistance d'entrée de l'élément logique CMOS à la réception côté crée une réflexion de signal, dont l'amplitude dépend de la valeur instantanée de la tension appliquée à l'entrée de l'élément, et du coefficient de réflexion, qui, à son tour, dépend de la résistance de ligne équivalente et de la résistance d'entrée de la logique d'entrée élément. Étant donné que l'impédance d'entrée des éléments des microcircuits de la série KR1564 est plusieurs fois supérieure à la résistance équivalente d'une ligne constituée d'une paire torsadée ou d'un conducteur blindé, la tension réfléchie à l'entrée du récepteur double. Ce signal réfléchi se propage le long de la ligne vers l'émetteur, où il est à nouveau réfléchi, et le processus est répété jusqu'à ce que le signal soit complètement atténué. L'avantage des microcircuits CMOS, en raison de leur capacité de charge élevée (série KR1554), est la possibilité de contrôler directement une charge capacitive. Des caractéristiques de transfert courant-tension équilibrées (symétriques) des éléments de ces microcircuits permettent d'obtenir quasiment les mêmes temps de front de montée et de descente. De plus, pour transmettre des signaux à la ligne et recevoir, vous pouvez utiliser des éléments tampons basés sur des déclencheurs de Schmitt, qui restaurent une forme strictement rectangulaire d'un signal déformé, et excluent ainsi les faux déclenchements de registres. De plus, la présence d'hystérésis dans la caractéristique de transfert (à une tension d'alimentation de 5 V pour le CI KR1564TL2, cette valeur est d'environ 400 mV) crée une marge supplémentaire d'immunité au bruit [3]. Diagramme schématique L'appareil contient deux registres connectés en parallèle. L'un d'eux est un contrôle installé sur la carte principale de l'appareil. Des LED sont connectées aux sorties de ses microcircuits (DD18 - DD21), qui sont utilisées pour surveiller visuellement le processus de programmation. Le second - le registre de sortie (DD23, DD25, DD27, DD29) - est le contrôle de la chaîne d'éléments distants. Les deux registres fonctionnent de manière synchrone, mais seul le premier d'entre eux participe au processus de programmation. Le contrôle du registre de sortie et le chargement des données dans celui-ci s'effectuent donc via les lignes de signal de l'interface série : "Données", "Synchronisation" et "Activation d'indication". La troisième ligne est auxiliaire, ce signal désactive brièvement les sorties IC de tous les registres pendant la durée du chargement de la combinaison actuelle, ce qui élimine l'effet de scintillement des LED à faible réponse. Ainsi, la guirlande d'éléments déportés est reliée à la carte principale de l'appareil (sans compter les blindages (nécessaires uniquement pour les longueurs de ligne supérieures à 10 m) qui constituent une paire pour chaque conducteur de signal) avec seulement quatre fils : "Data ", "Synchronisation", "Résolution d'affichage" et " Général". Du fait de l'utilisation d'une interface série, une telle construction du dispositif permet d'augmenter le nombre d'éléments lumineux avec des coûts matériels minimaux sans compliquer significativement le protocole. Leur nombre maximum n'est limité que par l'immunité au bruit de la ligne de communication et la capacité de charge de la source d'alimentation. Avec les valeurs spécifiées des éléments de temporisation C4R12 du générateur d'horloge RF assemblés sur les éléments DD3.3, DD3.4, et en réglant le moteur de la résistance d'ajustement R13 sur la position correspondant à la résistance maximale (qui correspond à la fréquence du générateur RF FT \u20d 100 KHz) et l'exécution de lignes de conducteurs de signal avec des paires de fils torsadés, sa longueur peut atteindre XNUMX mètres. Le dispositif utilise un circuit intégré de mémoire non volatile à effacement électrique (EEPROM) d'une capacité de 16 Kbps (16384 bits) de type AT28C16-15PI. La quantité de mémoire correspondant à une combinaison est de 32 bits. Le cycle complet de la formation d'un effet de lumière dynamique, par exemple, "feu courant" se compose de 32 combinaisons. Ainsi, la quantité de mémoire occupée par un tel effet est de 32x32=1024 bits, donc le nombre maximum d'effets de ce type pouvant être écrits simultanément en EEPROM est de 16384/1024=16. Il convient de tenir compte du fait que cet effet est le plus gourmand en ressources, de sorte que le nombre réel d'effets dynamiques de la lumière qui occupent moins d'espace d'adressage EEPROM peut être beaucoup plus important. Pour obtenir encore plus d'effets, avec le même nombre d'éléments de la guirlande, la quantité de mémoire peut être augmentée, par exemple, jusqu'à 64 Ko en remplaçant la puce EEPROM par un AT28C64-15PI et en augmentant la profondeur de bits du compteur d'adresses . Le processus de programmation est assez simple et pratique : il s'effectue en appuyant successivement sur trois boutons. La combinaison d'éléments électroluminescents est réglée en appuyant successivement sur deux boutons: SB1 - "Record "0" et SB2 - "Record "1", qui correspondent à l'introduction de LED allumées et éteintes sur la ligne. L'entrée de "zéro" correspond exactement à la LED on, puisque ce niveau apparaît à la sortie correspondante du registre. La combinaison de LED écrite dans les registres est décalée vers la droite d'un chiffre immédiatement après la prochaine pression sur l'un des boutons indiqués. La combinaison générée est écrite dans l'EEPROM en appuyant une fois sur le bouton SB3 - "Enregistrer la combinaison". Dans ce cas, une séquence d'impulsions est automatiquement générée, au cours de laquelle l'état actuel du registre de contrôle est écrit dans l'EEPROM. Il convient de souligner qu'un tel algorithme de programmation permet d'éliminer complètement les éventuelles erreurs pouvant être commises par l'utilisateur lors du processus de programmation, car il n'est pas nécessaire d'appuyer sur le bouton SB3 immédiatement après avoir saisi la combinaison sur la barre de commande, et seulement après s'être assuré que l'utilisation des boutons SB1 et SB2 est entrée la combinaison correcte - appuyez sur SB3. Comment ça marche? Le schéma électrique d'un SDU programmable autonome à 32 canaux est illustré à la fig. 1. Le schéma montre clairement la connexion d'un registre de sortie, composé de 8 microcircuits, utilisant trois conducteurs de signal de la ligne de connexion. Il peut y avoir plusieurs registres de sortie de ce type qui, lorsqu'ils sont connectés en parallèle, fonctionneront de manière synchrone. Un conducteur commun (non représenté sur le schéma) reliant le registre de sortie et le fil commun de la carte contrôleur principale est également inclus dans la ligne de connexion et doit être réalisé avec un fil toronné d'une section d'au moins 1 mm2. L'appareil peut fonctionner en deux modes : programmation et lecture. (Le schéma montre la position du commutateur SA1 correspondant au mode de lecture). Le mode de programmation est défini dans la position inférieure (selon le schéma) du commutateur SA1. Ce mode indique l'inclusion de la LED rouge HL2. Dans ce cas, le fonctionnement du générateur basse fréquence d'impulsions rectangulaires, collectées sur les éléments DD3.1, DD3.2, est bloqué et un niveau logique bas est formé en sortie de l'élément DD3.2 (broche 6) . Des appuis successifs sur les touches SB1, SB2 entraînent l'apparition de niveaux "0" logiques sur les sorties "1Q" ou "2Q" de la puce DD2 qui contient 4 bascules RS indépendantes identiques. L'apparition de l'un quelconque de ces niveaux aux sorties "1Q" ou "2Q", et donc à l'une des entrées de l'élément DD1.2, entraîne la formation d'une impulsion positive à sa sortie et sa limitation ultérieure en durée par la chaîne différenciatrice C2R10. Les entrées "S0", "S1" du multiplexeur DD14 étant mises à des "zéros" logiques, ses sorties recevront des informations des entrées "A0", "B0". Dans ce cas, le niveau qui sera écrit dans le premier chiffre des registres DD18, DD23 dépend du bouton enfoncé SB1 ou SB2. Lorsque vous appuyez sur SB1, un zéro logique sera écrit, lorsque vous appuyez sur SB2, une unité logique. Après avoir introduit la combinaison dans la ligne de contrôle des LED HL12-HL43, et donc dans les registres de contrôle DD18-DD21, appuyez sur le bouton SB3. Cela initie un cycle d'écriture de la combinaison actuelle dans l'EEPROM, composé de 4 cycles. A chaque cycle, le contenu du registre DD16 est écrit dans le registre tampon DD21, il est écrasé en EEPROM, les informations contenues dans les registres de contrôle DD18-DD21 sont décalées vers la droite de 8 bits et le contenu du registre DD21 est écrit dans registre DD18. Ainsi, à la fin du 4ème cycle, le contenu des 4 CI du registre de contrôle sera écrit dans l'EEPROM avec une mise à jour simultanée de leur état. Lorsque le bouton SB3 est enfoncé, une impulsion positive est générée à la sortie "3Q" de la troisième bascule RS de l'IC DD2, d'une durée égale au temps où le bouton est enfoncé. Cette impulsion, après avoir été inversée par l'élément DD4.1 et limitée en durée par la chaîne différenciatrice C3R11, positionne la 4ème bascule RS du CI DD2 dans un état unique. L'unité logique de sa sortie "4Q" (broche 13) permet le fonctionnement du générateur RF, réalisé sur les éléments DD3.3, DD3.4 et en même temps interdit l'indication de la combinaison lumière-dynamique actuelle contenue dans le registres de contrôle et de sortie. Cela est nécessaire pour éliminer l'effet de scintillement des LED à action rapide lors du chargement d'une nouvelle combinaison. Aussi, ce niveau affecte les entrées des éléments logiques DD11.1, DD11.2 et provoque l'apparition du dernier d'entre eux en sortie du niveau logique "1", qui affecte l'entrée "S0" (broche 14) de le multiplexeur DD14 et permet le passage vers les sorties (broches 7 et 9) des informations provenant de ses entrées respectives "A1", "B1". Puisqu'au moment de la mise sous tension le circuit de remise à zéro des compteurs DD6, DD7, DD8.1, DD8.2, DD9.1 fonctionne, alors à l'instant initial du premier des 4 cycles du cycle d'enregistrement aux sorties "0" (broches 3) des compteurs DD6, DD7 niveaux d'unité logique sont formés. La chute négative de la première impulsion de polarité positive à l'entrée "CP" (broche 13) du compteur DD6 va entraîner l'apparition d'un niveau d'unité logique à la sortie "1" (broche 2), et donc le niveau " 1" en sortie de l'élément DD5.2. Ce niveau, "passant" par le multiplexeur inférieur, selon le schéma, DD14 et inversé par le déclencheur de Schmitt DD17.3, affecte les entrées de porte "C" (broches 12) des registres de contrôle DD18-DD21 (voir le schéma dans Fig. 2 : différence négative " CLK1"). Ce niveau logique à la sortie de l'élément DD5.2 subsistera jusqu'à la décroissance de la troisième impulsion à l'entrée "CP" du compteur DD6 (voir schéma Fig. 2 : chute positive (avant) "CLK1"). Pendant ce laps de temps, entre les récessions des 1ère et 2ème impulsions, une impulsion négative sera générée en sortie de l'inverseur DD4.4 (voir schéma Fig. 2 : "CLK2"). Cette impulsion, après avoir répété le multiplexeur du circuit supérieur, qui fait partie de l'IC DD15, écrira dans le registre tampon DD16 un bit d'information de la sortie "PR" (broche 17) du dernier bit du registre de contrôle DD21. Le front montant de l'impulsion à la sortie de l'inverseur DD4.4 coïncide dans le temps avec la décroissance de la 2ème impulsion à l'entrée "CP" du compteur DD6 (voir le schéma de la Fig. 2 : front "CLK2"). Au déclin de la 3ème impulsion à l'entrée "CP" du compteur DD6, une chute positive ("CLK5.2") se formera à la sortie de l'élément DD1, qui, après avoir répété le multiplexeur de circuit inférieur IC DD14 et en inversant le trigger de Schmitt DD17.3, on enregistrera un bit d'information de la sortie "PR" du dernier bit du registre de contrôle DD21 vers le premier bit du registre DD18. De puissants déclencheurs de Schmitt DD17.1 et DD17.2 (inclus dans l'IC KR1554 TL2) sont introduits dans l'appareil pour un fonctionnement direct sur une ligne avec une charge capacitive, ainsi que pour empêcher le signal réfléchi par la ligne d'entrer dans les entrées de les registres de contrôle, en séparant les chaînes de signal correspondantes. La procédure décrite est répétée 8 fois jusqu'à ce que le registre tampon DD16 soit rempli et que le contenu du registre DD21 soit réécrit dans le registre DD18. A l'issue de la 8ème impulsion de synchronisation négative à l'entrée "C" du registre tampon (voir le schéma de la Fig. 2 : front "CLK2"), l'état courant du registre DD16 sera complètement réécrit dans le registre DD21. Cela se produira au déclin de la 58ème impulsion à l'entrée "CP" du compteur DD6. Sur cette baisse, le compteur DD6 passera au 3ème état. Comme à ce moment le compteur DD7 était déjà dans le 7ème état, alors deux signaux du niveau d'une unité logique venant aux entrées de l'élément DD12.1 vont faire apparaître un niveau logique zéro à sa sortie. Ainsi, une impulsion négative ("CS", voir Fig. 12.1) sera générée à la sortie de l'élément DD2, égale en durée à la période de répétition des impulsions du générateur RF faites sur les éléments DD3.3, DD3.4. 15. Après "passage" par le multiplexeur inférieur, selon le schéma, IC DD0 (rappelons que le niveau "zéro" défini par le commutateur SA1 est défini sur son entrée "S15"), cette impulsion négative échantillonne la puce IC EEPROM DD8 au " CS" ("Chip Select"-"Crystal Select") et, de ce fait, produit un enregistrement parallèle de 16 bits d'informations générées aux sorties du registre tampon DD0 à l'adresse fixée aux entrées A10-A13 de l'EEPROM DDXNUMX. Le contrôle visuel du remplissage de l'espace d'adressage de l'IC EEPROM DD13 est effectué par une ligne de LED HL3 - HL11, affichant l'adresse actuelle des compteurs binaires DD8.1, DD8.2, DD9.1. Les six premières LED vertes HL3-HL9 indiquent le remplissage des premiers 25 % de l'espace d'adressage, le jaune HL10 en combinaison avec le vert - de 25 à 50 %, le rouge HL11 en combinaison avec le jaune et le vert - de 50 à 100 %. L'allumage simultané de toutes les LED en mode écriture indique que tout l'espace d'adressage EEPROM est plein, à l'exception des cellules aux quatre dernières adresses. Après enregistrement de la combinaison dynamique des quatre dernières adresses, les compteurs DD8.1, DD8.2 sont mis à zéro, et DD9.1 à la huitième, ce qui s'accompagne de l'extinction des LED HL3-HL11. Toutes les lignes d'adresse sont définies sur des niveaux "zéro". Dans ce cas, l'enregistrement du programme peut être répété. Le mode de lecture est réglé en basculant l'interrupteur SA1 en position haute, selon le schéma, ce qui correspond à l'allumage de la LED verte HL1. L'appareil peut être commuté dans ce mode à tout moment sans même terminer la programmation de l'ensemble de l'espace d'adressage EEPROM. Dans ce cas, le programme enregistré précédemment aux adresses sera lu depuis l'adresse courante jusqu'à la fin de l'espace d'adressage, puis le cycle de lecture du programme se poursuivra, à partir de l'adresse zéro de l'EEPROM. Si le mode de lecture est réglé avant la mise sous tension, le circuit de réinitialisation monté sur les éléments C6R15, DD1.3, DD1.4, DD5.1 mettra à zéro les compteurs DD6, DD7, DD8.1, DD8.2, DD9.1. 1 à zéro. Dans ce mode, le niveau d'une unité logique de gauche, selon le schéma, la sortie du commutateur SA3.1 permettra le fonctionnement du générateur basse fréquence, réalisé sur les éléments DD3.2, DD10 avec une fréquence d'environ 3.2Hz. Les impulsions de polarité positive de la sortie de l'élément DD4.1, après avoir été inversées par l'élément DD3 et limité la durée de la chaîne de différenciation C11R4, entraîneront la mise à l'état de la 2ème bascule RS du CI DD6. un seul état. Dans ce mode, le déclin de la première impulsion positive à l'entrée "CP" du compteur DD10.1 va mettre ce dernier dans un état unique, ce qui va conduire au passage à l'état zéro de l'élément DDXNUMX. Le niveau de zéro logique de sa sortie, étant inversé par l'élément DD10.2, affecte l'entrée de l'élément DD11.4 et, avec le niveau de "un" venant à la deuxième entrée de cet élément, définit également le niveau "1" à sa sortie. Ce niveau va faire passer les sorties du registre tampon DD16 au troisième état - maintenant elles sont devenues des entrées (voir schéma sur la Fig. 2 : avant "SL"). Au déclin de la deuxième impulsion à l'entrée "CP" du compteur DD6 à sa sortie "2" (broche 4) il y a un niveau logique "1", qui traduit l'élément DD5.3 en un seul état. Un niveau unité de sa sortie affecte l'entrée de l'élément DD12.3 et, en combinaison avec le niveau d'une unité logique venant à la deuxième entrée de cet élément, va fixer un niveau logique zéro à sa sortie. Ce niveau logique, agissant sur l'entrée "OE" ("Output Enable" - "Enable Outputs") de l'EEPROM IC DD13, conduit à faire passer ses sorties à l'état actif (voir schéma Fig. 2 : déclin "OE") , et aussi, "en passant" par le multiplexeur inférieur, selon le schéma, DD15 (puisque son entrée "S0" est maintenant réglée sur le niveau "1"), conduit à la sélection de l'EEPROM IC DD13, à l'entrée "CS ". Aux sorties "D0" - "D7" de l'EEPROM, les données apparaissent écrites à l'adresse actuelle actuellement réglée aux entrées d'adresse "A0" - "A10". Dans le même temps, lors du déclin de la deuxième impulsion à l'entrée "CP" du compteur DD6, la formation d'une impulsion négative d'écriture parallèle dans le registre tampon DD16 commence (voir schéma de la Fig. 2 : le premier déclin " CLK2"). Cette impulsion est générée en sortie de l'élément DD11.3 au début de chacun des 4 cycles du cycle de lecture, c'est-à-dire avant la formation de chacune des 8 impulsions d'horloge ("CLK1") des registres de commande et de sortie. La formation d'une impulsion d'écriture parallèle vers le registre tampon DD16 (voir le schéma de la Fig. 2: le premier front de "CLK2") sera complétée par la décroissance de la troisième impulsion à l'entrée du compteur "CP" DD6. Au déclin de la quatrième impulsion à l'entrée "CP" du compteur DD6, l'élément DD12.3 passera à l'état d'une unité logique, qui à son tour transférera les sorties de l'IC EEPROM DD13 au troisième (haut -résistance) (voir le schéma de la Fig. 2 : front "OE"). La chute de la cinquième impulsion à l'entrée "CP" du compteur DD6 fera passer les sorties du registre tampon DD16 à l'état actif (voir schéma de la Fig. 2 : déclin "SL"). La séparation dans le temps des instants d'allumage et d'extinction des étages de sortie des registres tampon DD16 et EEPROM DD13 est nécessaire au bon fonctionnement coordonné des étages de sortie de ces microcircuits. Comme on peut le voir sur le chronogramme du mode de lecture (voir Fig. 2), d'abord, les sorties "D0" - "D7" de l'EEPROM DD13 sont désactivées, puis, après 1 cycle du générateur RF, les sorties "1" - "8" du registre tampon sont activés DD16. Après 2 autres cycles, les sorties DD16 sont désactivées et, après 1 autre cycle, - maintenant, les sorties DD13 sont activées. Au déclin de la 6ème impulsion à l'entrée "CP" du compteur DD6, la formation simultanée d'impulsions de lecture ("CLK2") du registre tampon DD16 et d'écriture ("CLK1") vers les registres de contrôle DD18-DD21 commence . La formation de l'impulsion d'écriture (voir le schéma de la Fig. 2 : le front "CLK1") dans les registres DD18-DD21 se terminera 1 cycle avant la fin de la formation de l'impulsion de lecture (voir le schéma de la Fig. 2 : la deuxième face "CLK2") du registre tampon DD16. Il en résulte que le contenu du registre tampon DD16 sera réécrit dans le registre DD18, et le contenu de ce dernier sera séquentiellement réécrit dans le registre DD19, et ainsi de suite. Une fois le cycle de lecture de la combinaison actuelle terminé, une chute négative se forme à la sortie "2" (broche 4) du compteur DD8.1, qui, après avoir limité la durée par la chaîne RC différenciatrice C5R14 et inversé l'élément DD1.3 .6, conduit à la remise à zéro des compteurs DD7, DD4 et à la mise à l'état zéro de la 2ème bascule RS IC DD3.3. Un niveau logique bas de sa sortie conduit à bloquer le fonctionnement du générateur RF monté sur les éléments DD3.4, DD3.4. La sortie de l'élément DD4 est fixée à un niveau constant de zéro logique. Dans le même temps, le niveau de "zéro", de la sortie "13Q" (broche 2) de la quatrième bascule RS DD18, commute les sorties de la commande DD21-DD23, et la sortie DD25, DD27, DD29 , DDXNUMX s'enregistre à l'état actif et permet l'indication de la combinaison lumière-dynamique actuelle. Dans ce cas, une combinaison de codes sera fixée aux sorties des registres et, jusqu'au moment de la prochaine chute d'impulsion positive à la sortie du générateur basse fréquence, elle sera affichée sur la ligne de LED. CONSTRUCTION ET DÉTAILS. Le contrôleur principal est assemblé sur une carte de circuit imprimé de dimensions 100x150 mm (Fig. 3) et les registres de sortie - 25x80 mm (Fig. 4) en feuille de fibre de verre de 1,5 mm d'épaisseur avec métallisation double face. Les dessins de PCB ont été développés pour le dessin à main levée, ce qui devrait faciliter leur fabrication dans un laboratoire radioamateur. Les connexions représentées par une ligne pointillée sont réalisées avec une isolation de fil toronné fin. L'appareil utilise des résistances fixes de type MLT-0,125, variables - SP3-38b, condensateurs K10-17 (C1-C6, C8), K50-35 (C7, C9-C16); LED - super lumineuses, quatre couleurs, sur la carte contrôleur principale - 3 mm de diamètre, et dans une guirlande déportée - 10 mm de type KIPM-15, placées en séquence alternée. Bien entendu, d'autres combinaisons d'éléments électroluminescents sont également possibles. Pour contrôler une charge plus puissante, par exemple des lampes à incandescence ou des guirlandes de LED connectées en parallèle, les registres de sortie doivent être complétés par des interrupteurs à transistor ou à triac. La diode de protection VD1 et de découplage (VD2, VD3) peut être n'importe quel silicium de moyenne puissance. Les boutons SB1-SB3, type KM1-1, et un interrupteur, type MT-1, sont soudés directement sur la carte contrôleur. Pour eux, des trous de la configuration correspondante sont fournis. Les microcircuits de registre de sortie (DD22-DD29, voir Fig. 5), qui contrôlent la guirlande d'éléments lumineux à distance, comme indiqué ci-dessus, sont connectés à la carte contrôleur principale avec des paires de fils torsadés. Leur inclusion (en tenant compte des déclencheurs de Schmitt inverseurs supplémentaires) est similaire à l'IC DD18-DD21 du registre de contrôle (voir Fig.1), mais les données de la sortie de transfert "PR" du dernier IC DD29 du registre de sortie sont non utilisé, car le registre de sortie ne fonctionne qu'en mode réception (téléchargement mais pas lecture). La guirlande d'éléments lumineux à distance, ainsi que le contrôleur principal, sont alimentés par une source séparée stabilisée de 12 V. Le courant consommé par l'appareil ne dépasse pas 600 mA (c'est la valeur de crête lorsque toutes les LED sont allumées en même temps ), et lors de l'utilisation du CI KR1533IR24, il ne dépasse pas 750 mA. Par conséquent, l'alimentation doit avoir une capacité de charge appropriée. Il est recommandé d'utiliser une alimentation avec un courant de charge minimum d'au moins 1A, en particulier pour alimenter les registres de sortie (distants). Cela réduira l'amplitude du signal d'interférence induit à travers le circuit de puissance vers les circuits de signal des microcircuits de registre. Comme mentionné précédemment, les données du registre de sortie (DD23, DD25, DD27, DD29) sont transmises via les lignes de signal de l'interface série : "Données" et "Synchronisation". Il convient de noter que les éléments du microcircuit KR1554 TL2 (74AC14), et non le KR1564 TL2 (74HC14), sont utilisés comme traducteurs de tampon sur la carte contrôleur principale, car seul le premier d'entre eux est capable de fournir un grand courant de sortie (jusqu'à 24 mA) et contrôler directement la charge capacitive. Avec une longueur de ligne courte (jusqu'à 10 m), la fréquence des impulsions d'horloge est réglée au maximum (100 kHz) et le curseur de la résistance d'ajustement R13 est réglé sur la position correspondant à la résistance minimale. Avec une augmentation significative de la longueur de la ligne (plus de 10 m), l'amplitude du signal d'interférence induit dans les lignes de signal par les conducteurs adjacents augmente. Si l'amplitude de l'interférence dépasse le seuil de tension de commutation des triggers de Schmitt d'entrée (en tenant compte de l'hystérésis), une panne de communication peut se produire. Pour éviter une telle situation, lorsque le contrôleur fonctionne sur une ligne relativement longue (de 10 à 100 m), il peut être nécessaire de réduire légèrement la fréquence du générateur RF avec la résistance R13. Dans ce cas, la vitesse de chargement des combinaisons lumière-dynamique diminuera, mais il n'y aura pas de différence visuelle dans le fonctionnement de l'appareil, car l'effet du scintillement des LED est complètement masqué par le signal "Indication enable". Même avec la fréquence la plus basse possible du générateur RF (20 kHz), le temps de rafraîchissement maximum de la combinaison dynamique sera de 400 µs x 32 impulsions = 12800 µs (12,8 ms), ce qui correspond à un taux de rafraîchissement d'environ 78 Hz. Cette fréquence est proche de la valeur ergonomique de 85 Hz. Les registres DD16, DD18-DD21 de type KR1564IR24 (analogue direct de 74HC299) utilisés sur la carte contrôleur principale peuvent être remplacés par KR1554IR24 (74AC299), et, dans les cas extrêmes, KR1533IR24. Les microcircuits KR1533IR24 (SN74ALS299) étant de structure TTLSH et consommant un courant assez important même en mode statique (environ 35 mA), il est recommandé d'utiliser des microcircuits CMOS de type KR1564IR24 (74HC299) dans les registres (de sortie) déportés. Sur la carte contrôleur principale, il est possible d'utiliser des registres de n'importe laquelle des séries KR1554, KR1564 ou KR1533. S'il n'y a pas d'EEPROM AT28C16-15PI, vous pouvez utiliser la RAM statique de type KR537RU10 (RU25). Dans ce cas, s'il y a un besoin de stockage à long terme du programme de contrôle, il est nécessaire d'utiliser une alimentation de secours avec une tension de 3V, composée de deux éléments de type LR03 (AAA), qui est allumé à travers une diode de découplage au germanium de type D9B, comme montré dans [1]. Le stabilisateur intégré DA1 (KR142EN5B), avec les résistances de limitation de courant R17-R59 indiquées sur le schéma, n'a pas besoin de radiateur, mais si des LED super lumineuses ne sont pas disponibles, vous pouvez utiliser une luminosité standard ordinaire. Dans le même temps, les valeurs des résistances R17-R59 doivent être réduites de trois à quatre fois et le stabilisateur doit être installé sur un radiateur d'une surface d'au moins 100 cm2. La tension d'alimentation de la carte contrôleur principale et des registres de sortie peut être sélectionnée dans la plage de 9 à 15 V, mais à mesure qu'elle augmente, il convient de rappeler que la puissance dissipée sur les circuits intégrés stabilisateurs augmente proportionnellement à la tension qui leur tombe dessus . La fréquence de commutation des combinaisons lumière-dynamique peut être modifiée en ajustant la résistance R9, et la vitesse de téléchargement, lorsque vous travaillez sur de très longues lignes, est R13. Technique de programmation La préparation de l'appareil au fonctionnement consiste à entrer des combinaisons lumineuses dynamiques dans la mémoire EEPROM à l'aide des touches SB1-SB3. Une option alternative est également possible : écrire un programme de contrôle généré, par exemple, selon la méthode décrite dans [4], à l'aide d'un programmeur standard, puis installer le circuit intégré EEPROM dans une prise pré-soudée sur la carte de l'appareil. A titre d'exemple, envisagez de programmer l'effet "feu en marche". Nous supposerons que l'alimentation a été coupée avant le début de la programmation. Exemple 1. Effet "Running Fire". Allumer l'appareil. Les LED HL3-HL11 ne doivent pas s'allumer (compteurs DD8.1, DD8.2, DD9.1 - à l'état zéro). Le mode de programmation est indiqué par la LED rouge HL2. Appuyez une fois sur le bouton SB1. Contrôler l'activation de la LED HL12. Appuyez une fois sur le bouton SB3. (Ceci enregistrera la combinaison actuelle avec une mise à jour simultanée du contenu des registres de contrôle DD18-DD21). Appuyez une fois sur le bouton SB2. Contrôler l'extinction de la LED HL12 et l'inclusion de HL13. Appuyez une fois sur le bouton SB3. Appuyez une fois sur le bouton SB2. Contrôler l'extinction de la LED HL13 et l'inclusion de HL14. Appuyez une fois sur le bouton SB3. Répétez jusqu'à ce que la LED allumée passe par toutes les positions. Lors de la programmation, l'appui sur le bouton SB3 s'accompagne d'un changement des combinaisons de codes binaires aux sorties des compteurs DD8.1, DD8.2, DD9.1, qui sont visualisées par la ligne LED HL3-HL11. Un autre exemple de programmation de l'effet « ombre mobile » est considéré dans [1]. Comme mentionné précédemment, l'appareil a le potentiel d'augmenter le nombre d'éléments lumineux. De ce fait, l'appareil peut être utilisé, par exemple, comme contrôleur d'un écran d'éclairage. Le nombre d'éléments de guirlande peut atteindre plusieurs dizaines (il convient de les augmenter d'un multiple de huit) sans modification significative du protocole d'interface série. Il suffit de définir le nombre requis de registres de commande et de sortie et de modifier le nombre d'impulsions d'horloge en conséquence. Naturellement, il est nécessaire de prendre en compte le changement de plage d'adresses EEPROM correspondant à une combinaison lumineuse dynamique. Si vous avez besoin de contrôler une guirlande de plus d'une centaine d'éléments, vous devez utiliser des registres tampons supplémentaires. Dans ce cas, le transfert de données vers les registres tampons sera effectué à une fréquence d'horloge inférieure et les données seront réécrites dans les registres de sortie connectés à leurs sorties une fois le cycle de transfert de données vers les registres tampons terminé. Cela vous permettra de transférer de gros paquets de données sur les lignes de l'interface série directement au moment de l'affichage de la combinaison lumière-dynamique actuelle. Naturellement, cela nécessitera une certaine complication du protocole. Pour toutes les questions liées à la mise en œuvre d'une interface série dans des appareils à dynamique lumineuse, vous pouvez obtenir des conseils en envoyant une demande à l'adresse e-mail de l'auteur indiquée au début de l'article. littérature:
Auteur : Odinets Alexander Leonidovich, Electronic_DesignArt@tut.by, Minsk, Biélorussie
Le bruit de la circulation retarde la croissance des poussins
06.05.2024 Enceinte sans fil Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Une nouvelle façon de contrôler et de manipuler les signaux optiques
05.05.2024
▪ Bus électriques à recharge rapide ▪ Minimiser les méfaits de la privation de sommeil ▪ Ordinateur portable Eurocom Panther 5
▪ Section Palindromes du site. Sélection d'articles ▪ article à la ville et au monde. Expression populaire ▪ article Que sont les taches solaires ? Réponse détaillée ▪ Article Artiste. Description de l'emploi ▪ article Le sucre (saccharose) est transformé en glucose et en fructose. Expérience chimique
Page principale | bibliothèque | Articles | Plan du site | Avis sur le site
www.diagramme.com.ua |
Voir d'autres articles section 
Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique :
Toutes les langues de cette page