Реклама на сайте English version  DatasheetsDatasheets

KAZUS.RU - Электронный портал. Принципиальные схемы, Datasheets, Форум по электронике

Новости электроники Новости Литература, электронные книги Литература Документация, даташиты Документация Поиск даташитов (datasheets)Поиск PDF
  От производителей
Новости поставщиков
В мире электроники

  Сборник статей
Электронные книги
FAQ по электронике

  Datasheets
Поиск SMD
Он-лайн справочник

Принципиальные схемы Схемы Каталоги программ, сайтов Каталоги Общение, форум Общение Ваш аккаунтАккаунт
  Каталог схем
Избранные схемы
FAQ по электронике
  Программы
Каталог сайтов
Производители электроники
  Форумы по электронике
Удаленная работа
Помощь проекту

Автомобильные часы-термометр-вольтметр

Данное устройство предназначено для использования в автомобиле. Оно имеет следующие функциональные возможности:

  • индикация текущего времени
  • будильник
  • таймер
  • индикация температуры в четырех точках
  • звуковая сигнализация при повышении температуры
  • индикация напряжения в бортовой сети автомобиля
  • звуковая сигнализация при падении напряжения бортовой сети
  • управление режимами работы устройства с помощью ИК-пульта
Основой устройства является микроконтроллер AT89C2051 фирмы «Atmel» (рис. 1). Для отображения информации используется жидкокристаллический индикатор типа ЖКИ13-8/7-02. Несмотря на то, что в настоящее время доступны ЖКИ с встроенными контроллерами, иногда оказывается целесообразным применение специального ЖКИ. Причин может быть несколько. Распространенные ЖКИ со встроенными контроллерами обладают целым рядом недостатков: отсутствие десятичных точек, плохой угол обзора, недостаточный в некоторых случаях размер символов. В то же время существует доступная и довольно удобная в использовании микросхема драйвера ЖКИ КР1820ВГ1. Она выпускается Минским ПО «Интеграл». Ввиду малой распространенности технической документации на эту микросхему, будет уместным остановится на ней более подробно.

 

Рисунок 1. Принципиальная схема устройства.

Микросхема КР1820ВГ1 [1] используется для управления 36-сегментным ЖКИ в режиме 3-уровневого мультиплексирования. Микросхема изготавливается по КМОП-технологии и выпускается в 20-выводном пластмассовом DIP-корпусе. Микросхема содержит встроенный тактовый генератор, резистивный делитель напряжения и делители частоты, с помощью которых формируются сигналы управления строками (общими электродами) и столбцами (сегментными электродами) ЖКИ в режиме 3-уровневого мультиплексирования. Одна микросхема имеет три выхода управления строками и 12 выходов управления столбцами. Предусмотрена возможность каскадирования схем, что позволяет использавать их для управления мультиплексным ЖКИ с числом сегментов более 36. Микросхема не требует никаких навесных компонентов и работает в диапазоне напряжения питания от 3 до 6 вольт. Назначение выводов микросхемы КР1820ВГ1 показано в таблице 1.

Таблица 1.
Назначение выводов микросхемы КР1820ВГ1.
 

Вывод
Обозначение
Тип
Назначение
1...3  COB1, COC3, COB3
Выход
Управление столбцами В1, С3, В3
4 CS
Вход
Выбор кристалла
5 Ucc
-
Напряжение источника питания
6 GND
-
Общий
7 D
Вход
Данные
8...13 COA2, COB4, COB2, COA1, COC2, COC4
Выход
Управление столбцами A2, B4, B2, A1, C2, C4
14 C
Вход
Тактовый сигнал С
15 COA/G
Выход
Управление сторокой А (вход генератора G)
16 COC/G
Выход
Управление сторокой С (выход генератора G)
17 COB
Выход
Управление строкой В
18...20 COC1, COA3, COA4
Выход
Управление столбцами B1, A3, A4

Микросхема КР1820ВГ1 имеет четыре режима работы: одиночный, старший, младший и тестовый. В одиночном режиме одна микросхема управляет 36-сегментным ЖКИ, обеспечивая полную синхронизацию его работы. Старший и младний режимы предназначены для организации управления ЖКИ с числом сегментов более 36, тестовый режим – для контроля качества микросхем в процессе изготовления.

Данные вводятся в микросхему в последовательном коде по входу D с синхронизацией записи фронтом тактовых импульсов по входу C (рис. 2).

 

Рисунок 2. Загрузка микросхемы КР1820ВГ1 по последовательной шине.

Код записываемых данных определяется конкретной схемой подключения шин управления строками и столбцами к сегментам ЖКИ, а также  конфигурацией ЖКИ.

 

Рисунок 3. Конфигурация сегментов ЖКИ.

На рис. 3 показан пример конфигурации ЖКИ, а в таблице 2 показан порядок следования битов в кодовой посылке для этого варианта подключения такого ЖКИ.

Таблица 2.
Порядок следования битов в кодовой посылке.
 

Бит
Вывод
Сегмент ЖКИ
 
Бит
Вывод
Сегмент ЖКИ
D0
COA1, COC/G
H1
 
D20
COB3, COC/G
D3
D1
COB1, COB
G1
 
D21
COA3,COB
 C3
D2
COC1,COA/G
F1
 
D22
COA3, COA/G
B3
D3
COC1, COB
E1
 
D23
COB3, COA/G
A3
D4
COB1, COC/G
D1
 
D24
COA4, COC/G
H4
D5
COA1,COB
C1
 
D25
COB4, COB
G4
D6
COA1, COA/G
B1
 
D26
COC4,COA/G
F4
D7
COB1, COA/G
A1
 
D27
COC4, COB
E4
D8
COA2, COC/G
H2
 
D28
COB4, COC/G
D4
D9
COB2, COB
G2
 
D29
COA4,COB
C4
D10
COC2,COA/G
F2
 
D30
COA4, COA/G
B4
D11
COC2, COB
E2
 
D31
COB4, COA/G
A4
D12
COB2, COC/G
D2
 
D32
COC1, COC/G
P1
D13
COA2,COB
C2
 
D33
COC2, COC/G
P2
D14
COA2, COA/G
B2
 
D34
COC3, COC/G
P3
D15
COB2, COA/G
A2
 
D35
COC4, COC/G
P4
D16
COA3, COC/G
H3
 
D36
Не используется
-
D17
COB3, COB
G3
 
D37
Q6
-
D18
COC3,COA/G
F3
 
D38
Q7
-
D19
COC3, COB
E3
 
D39
Q8
-

Биты D0..D7 соответствуют сегментам первого разряда, биты D8..D15 – второго и т. д. Биты D32..D35 соответствуют специальным сегментам P1...P4. Бит D36 может принимать любое значение. Биты D37 и D38 (Q6 и Q7) управляют режимом работы схемы согласно таблице 3. Бит D39 (Q8) предназначен для синхронизации работы двух и более микросхем при каскадировании.

Таблица 3.
Назначение битов управления микросхемой.
 

Бит
Режим
работы
Выход
D36 (Q7)
D37 (Q6)
COC/G
COA/G
1
1
Младший
Выход управления строкой С
Вход генератора
0
1
Одиночный
То же
Выход управления строкой А
1
0
Тестовый
-
-
0
0
Старший
Выход внутреннего генератора
Выход управления строкой А

Для загрузки микросхемы в одиночном режиме необходимо выполнить следующую последовательность действий:

  • установить на сходе CS уровень логического 0
  • записать восемь битов данных для каждой цифры первого-четвертого разрядов
  • записать четыре бита для специальных сегментов и четыре бита управления: 0|0|1|1|P4|P3|P2|P1
  • установить на входе CS уровень логической 1
После установки микросхемы в нужный режим для последующей смены данных необязательно записывать все 40 бит информации.

Для загрузки микросхемы в старшем и младшем режимах необходимо выполнить следующую последовательность действий:

  • установить на входе CS обеих схем уровень логического 0
  • записать 32 бита данных для «младшей» схемы
  • записать четыре бита для специальных сегментов младшей схемы и четыре бита управления: 1|1|1|1|P4|P3|P2|P1 (при подаче последней единицы обе микросхемы устанавливаются в младший режим, выводы COA/G обеих схем работают как входы генератора. Происходит синхронизация работы микросхем)
  • установить на входах CS обеих схем уровень логической 1
  • установить на входе CS «старшей» схемы уровень логического 0
  • записать 32 бита данных для старшей схемы
  • записать четыре бита для специальных сегментов старшей схемы и четыре бита управления: 0|0|0|0||P4|P3|P2|P1 (после этого вывод COA/G старшей схемы начитает работать как выход управления строкой А, а вывод COC/G – как выход встроенного генератора. Импульсы с выхода генератора старшей схемы поступают на вход генератора COA/G младшей схемы, и оба кристалла начинают работать синхронно от генератора старшей схемы)
  • установить на сходе CS установить уровень логической 1
Чтобы записать во внутренние регистры-защелки новые данные, нет необходимости сбрасывать обе схемы: достаточно записать данные по очереди во внутренние регистры-защелки каждой схемы. При этом в последний бит D39 должен записываться ноль как для старшей, так и для младшей схем.

Нужно сказать, что некоторые типы ЖК индикаторов неудовлетворительно работают при питании микросхем драйверов напряжением 5В. Однако картина резко улучшается при снижении напряжения питания до 3.3 – 4.0В. Это сделать совсем несложно, так как потребляемый драйверами ток очень мал. В цепь питания можно включить параметрический стабилизатор напряжения на основе TL431 или даже простой резистивный делитель. На всех цифровых входах драйверов также понадобятся делители напряжения.

В качестве часов реального времени применена микросхема DS1302 фирмы Dallas. Эта микросхема имеет раздельные входы для подключения основного и резервного источников питания, что избавляет от проектирования довольно хитрых схем перехода на резервный источник. Кроме того, имеется встроенная схема «капельной» зарядки резервного источника питания, которая может быть включена программно. Дополнительно микросхема имеет ОЗУ объемом 31 байт, которое может быть использовано для энергонезависимого хранения параметров. Из навесных элементов требуется только кварцевый резонатор. Здесь хочется предостеречь от применения дешевых некачественных резонаторов. Согласно рекомендациям фирмы Dallas, требуется резонатор, рассчитанный на емкость нагрузки  6 пФ. В противном случае точность хода часов будет неудовлетворительной или даже появятся проблемы с запуском кварцевого генератора. Для обмена с микросхемой DS1302 используются общие с драйверами ЖКИ линии данных и тактирования. Разделены только сигналы CS и RST. К сожалению, микросхема DS1302 имеет довольно специфический 3-х проводный интерфейс, который в фирменной документации описан весьма неоднозначно. Это довольно редкий пример плохого фирменного описания. Поэтому в новых разработках лучше применять более современные микросхемы, например DS1307 с интерфейсом I2C.

В качестве датчиков температуры применены микросхемы цифровых термометров DS1821 фирмы Dallas. В цепях данных термометров включены защитные цепочки R11-R14, VD1-VD8, а в цепи питания включен ограничивающий резистор R10 для защиты от короткого замыкания. Несмотря на то, что аппаратно имеется возможность подключить четыре термометра, данная версия программы работает только с тремя. Это вызвано недостаточным объемом памяти программ. Термометры устанавливаются в разных местах автомобиля. В данном случае они были установлены в салоне, на открытом воздухе и в моторном отсеке. Благодаря наличию заданных программно порогов, кроме индикации температуры осуществляется ещё и контроль ее выхода за безопасные пределы. Ввиду недостаточного объема памяти программ, редактирование порогов температур не поддерживается. Пороги в виде констант внесены в текст программы. Для первого термометра +55 градусов, а для второго и третьего термометра +99 градусов.

Для измерения напряжения бортовой сети построен простейший 8-разрядный АЦП на основе встроенного в микроконтроллер компаратора. Для уменьшения влияния помех используется 16-кратное усреднение результатов. Принцип работы АЦП пояснен на рис. 4.

 

Рисунок 4. Принцип работы АЦП.

На входе AIN1 формируется пилообразное напряжение, которое сравнивается с входным напряжением, которое через делитель R2, R3 поступает на вход компаратора AIN0. Емкость C8 снижает влияние помех на показания вольтметра. Пилообразное напряжение формируется на емкости C9 в результате заряда ее стабильным током от генератора тока, собранного на элементах VT2, VD9, R6. Перед началом измерения конденсатор C9 разряжен с помощью открытого ключа VT3. Когда начинается цикл измерения, на порту P1.5 устанавливается низкий логический уровень, транзистор VT3 закрывается, и напряжение на конденсаторе C9 начинает линейно нарастать. В это время разрешается счет программному счетчику. Счет идет до тех пор, пока напряжение на C9 не станет равным входному (на средней точке делителя R2, R3). При этом переключается встроенный компаратор, и счет запрещается. Значение, накопленное в счетчике, будет пропорционально входному напряжению. Применение генератора тока (а не резистора) позволило получить линейный закон заряда C9, что исключило необходимость программной линеаризации АЦП, которая потребовала бы дополнительных затрат и так дефицитной памяти программ. Необходимо отметить, что конденсатор C9 должен быть термостабильным, например, с пленочным диэлектриком типа К73-17. С помощью резистора R6 подбирают ток генератора таким образом, чтобы показания АЦП совпадали с реальным значением напряжения на входе +B. Кроме индикации напряжения осуществляется контроль его падения ниже порога 10В. В случае такого падения включается звуковая сигнализация.

Для управления устройством применяется ИК-пульт дистанционого управления. Конструктивно он выполнен на базе дешевого малогабаритного калькулятора. Использованы только его корпус и клавиатура. В пульту применена микросхема INA3010D в корпусе SOIC. Для питания используются два элемента СЦ-30. Используемый номер системы кода RC-5 - 1EH. Схема пульта не приводится, так как практически повторяет типовую схему включения микросхемы INA3010 (SAA3010) и зависит от конфигурации конкретной клавиатуры. Коды, соответствующие кнопкам, также могут отличаться от заданных. Для восстановления соответствия необходимо правильно заполнить перекодировочную таблицу в программе. Сделать это можно даже не перетранслируя программы с помощью шестнадцатиричного редактора прямо в .bin – файле. Таблица расположена по адресам 7B8H - 7E3H . Соответствие функций управления, их внутренних кодов (после перекодировки) и кодов ИК ДУ (до перекодировки) приведено в таблице 4.

Таблица 4.
Коды кнопок управления.
 

Номер команды
Название команды
Внутренний код команды
(после перекодировки)
Код ИК ДУ
(до перекодировки)
1
TIMER 
0CH
00H
2
CLOCK
0DH 
01H
3
ALARM
0EH 
02H
4
LOCK 
0FH
03H
5
7
08H 
08H
6
09H
09H
7
9  
 0AH
0AH 
8
LIST  
10H 
0BH 
9
4  
05H 
10H 
10
5  
06H 
11H 
11
6  
07H
12H 
12
ESCAPE  
11H 
13H 
13
ALARM DISABLE  
14H 
18H 
14
TIMER CLEAR  
13H 
1AH
15
0  
01H 
20H 
16
BACKSPACE  
12H 
22H 
17
1  
02H 
28H 
18
2  
03H 
29H 
19
3  
04H
2AH 
20
ENTER  
0BH
2BH 

Вот краткое описание команд управления:

  • CLOCK – вход в режим установки текущего времени
  • ALARM – вход в режим установки времени будильника
  • ALARM DISABLE – выключение будильника
  • TIMER – включение индикации значения таймера
  • TIMER CLEAR – очистка таймера
  • LIST – включение циклической смены параметров
  • LOCK – запрещение смены параметров
  • 0..9 – кнопки для ввода числовых значений параметров
  • ENTER – ввод отредактированного параметра
  • ESCAPE – отказ от редактирования параметра
  • BACKSPACE – возврат на один символ при редактировании
В качестве ИК приемника использована интегральная микросхема SFH-506 фирмы Siemens. Эта микросхема весьма чувствительна к помехам по цепи питания, поэтому применен RC фильтр R15 C7.

В случае срабатывания будильника, превышения температурой установленного порога или понижения напряжения в бортовой сети формируется звуковой сигнал. Для его формирования использована малогабаритная динамическая головка HA1, которая подключена через транзисторный ключ VT1. Звуковые сигналы также формируются при нажатиях на кнопки управления.

Для питания устройства используется интегральный стабилизатор U5 типа 7805. Потребляемый устройством ток очень небольшой, поэтому радиатор для этой микросхемы не нужен.

Поскольку микросхемы контроллера ЖКИ требуют небольшого количества сигналов для связи с микроконтроллером, индикатор можно выполнить конструктивно в отдельном корпусе минимального размера и расположить его в удобном для обозрения месте. Провода датчиков температуры могут иметь длину несколько метров. При этом обязательно должен присутствовать земляной провод. Использовать в качестве земли кузов автомобиля нежелательно. Удобно для термометров использовать аудио кабель, который имеет два провода в общем экране, изолированном снаружи.

Полную версию этой статьи можно найти в журнале "Схемотехника", №3 за 2001 год.

Литература:

Е. А. Иванюта, Н. И. Климович, В. А. Кособрюхов. Микросхема КР1820ВГ1 для управления мультиплексным ЖК-индикатором. «Микропроцессорные средства и системы», №3, 1990, стр. 4 – 7.

Download:

  • auto.asm (32 Kb) — исходный текст программы. Его можно оттранслировать с помощью TASM 2.76.
  • auto.bin (2 Kb) — уже оттранслированный файл.

Автор проекта: Ридико Леонид Иванович,
e-mail: wubblick@yahoo.com


C этой схемой также часто просматривают:

Вольтметр на светодиоде
Электронный термометр
Вольтметр с точностью 0,1 В
Стрелочный вольтметр с растянутой шкалой 10-15 В
ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР НА МИКРОСХЕМЕ С520
Имитатор touch-memory DS1990A
Если Вы потеряли Touch Memory...
Простая система настройки для УКВ ЧМ приёмника
Устройство полной защиты ламп освещения

Главные категории

Arduino


Аудио


В Вашу мастерскую


Видео


Для автомобиля


Для дома и быта


Для начинающих


Зарядные устройства


Измерительные приборы


Источники питания


Компьютер


Медицина и здоровье


Микроконтроллеры


Музыкантам


Опасные, но интересные конструкции


Охранные устройства


Программаторы


Радио и связь


Радиоуправление моделями


Световые эффекты


Связь по проводам и не только...


Телевидение


Телефония


Узлы цифровой электроники


Фототехника


Шпионская техника



Реклама на KAZUS.RU




Последние поступления

Подключение энкодера к микроконтроллеру PIC

Счётчик людей в помещении, управляющий освещением

Велокомпьютер на микроконтроллере PIC16F628A

Устройство ввода-вывода на микроконтроллера

Два термометра на PIC16F628A и DS18B20

Светодиодные часы с циферблатом

Двоичные часы

Два вывода микроконтроллера PIC управляют шестью светодиодами

Цифровой программируемый таймер на микроконтроллере PIC16F628A

Устройство рисования в воздухе на ATtiny2313



© 2003—2017 «KAZUS.RU - Электронный портал»