Коммутатор панели ZIF для программирования микроконтроллеров PIC

Назначение этого коммутатора — простое и удобное подключение микроконтроллеров PIC в корпусах DIP с различным числом выводов к программатору. Все они устанавливаются в одну и ту же 40-гнёздную панель ZIF (Zero Insertion Force — с нулевым усилием вставления) по принципу "первый вывод в первое гнездо".

Радиолюбители сегодня широко используют в своих конструкциях микроконтроллеры. Наиболее удобный и распространённый программатор для внутрисхемного (без демонтажа из целевого устройства) программирования микроконтроллеров семейства PIC — PICkit 2 и его модификации. Однако многие радиолюбители предпочитают загружать программу в микроконтроллер ещё до установки его в свою конструкцию. Для этого к PICkit 2 приходится делать приставки с панелью под программируемый микроконтроллер или с несколькими панелями, если нужно программировать микроконтроллеры разных типов с различным числом выводов. В некоторых случаях используют панель ZIF-40, в которую микроконтроллер каждого типа вставляют особым образом. Это очень неудобно и часто приводит к ошибкам, в результате которых неправильно вставленный микроконтроллер зачастую выходит из строя.

Но если панель ZIF-40 снабдить коммутатором, подключающим цепи программатора к различным её гнёздам в зависимости от типа микроконтроллера, вставленного в панель, то можно исключить путаницу, унифицировав порядок установки. Так, например, как сделано в предлагаемом устройстве, — первый вывод любого микроконтроллера семейства PIC в корпусе DIP всегда вставляют в первое гнездо панели. Число выводов корпуса микроконтроллера задают перемещением в соответствующее положение всего одной съёмной перемычки (джампера).

При разработке коммутатора было проанализировано расположение используемых для программирования выводов всей доступной номенклатуры микроконтроллеров PIC. Результаты анализа приведены в табл. 1. А в табл. 2 показано, к каким гнёздам панели ZIF-40 следует подключать цепи программатора, если в первое гнездо панели вставлен первый вывод микроконтроллера. Как видим, достаточно реализовать всего три варианта подключения панели к программатору. Первый подходит для микроконтроллеров в корпусах DIP-8, DIP-14 и DIP-20, второй — для DIP-28 и DIP-40, третий — для DIP-18.

Схема коммутатора показана на рис. 1. "Цифровые" транзисторы структуры p-n-p VT1, VT4, VT5 коммутируют напряжение питания микроконтроллеров, а такие же транзисторы VT2, VT3 — напряжение программирования. Два "цифровых" транзистора структуры n-p-n микросборки DT1 управляют транзисторами VT2 и VT3, ещё три подключают общий провод к соответствующим гнёздам панели Х3 (остальные два имеющихся в микросборке транзистора не используются).

Три двунаправленных ключа микросхемы DD3 подают сигнал DATA на необходимые гнёзда панели Х3. Управляют коммутацией шинные формирователи DD1.1, DD1.2 и DD2.1. Кроме того, они подают на нужные гнёзда панели Х3 сигнал CLK, а также формируют сигналы управления ключами DD3.1— DD3.3 в соответствии с логикой управления.

Выбор нужного варианта подключения гнёзд панели ХЗ происходит при замыкании перемычкой соответствующей пары контактов на разъёме Х2. Например, при программировании восьмивыводного микроконтроллера PIC16F675 перемычка должна стоять в указанном на схеме положении, а чтобы запрограммировать 40-вывод-ный PIC18F4550, её нужно перенести на контакты 11 и 12 разъёма Х2.

Все выходы тех двух из трёх шинных формирователей DD1.1, DD1.2, DD2.3, входы Е1 (Е2) которых не соединены перемычкой с общим проводом, находятся в высокоимпедансном состоянии, так как благодаря резисторам R1—R3 на их входах Е1 (Е2) поддерживается высокий логический уровень. На соединённых с такими выходами управляющих входах ключей DD3.1 — DD3.3 резисторы R4—R6 поддерживают низкий уровень, поэтому ключи разомкнуты.

Существует возможность расширения номенклатуры программируемых микроконтроллеров путём использования незадействованных элементов микросборки DT1 и микросхем DD2, DD3.

Микросборка DT1 может быть заменена дискретными "цифровыми" транзисторами структуры n-p-п. В крайнем случае все "цифровые" транзисторы заменяются практически любыми обычными биполярными кремниевыми малой мощности соответствующей структуры, в базовую цепь которых нужно ввести резистивные делители. В транзисторе KRA102M номинальное сопротивление обоих резисторов — 10 кОм, а в транзисторах микросборки TD62503P резисторы, включённые в базовые цепи последовательно, меньшего номинала (2,7 кОм).

Вместо микросхемы CD74HC4066 подойдёт К561КТЗ, а вместо CD74HC244 — КР1564АП5. Разъём Х1 должен быть совместим с разъёмом ICSP программатора, к которому он подключается, Х2 — двухрядная штыревая колодка PLD-12, перемычка на нём — стандартный джампер.

Печатная плата для коммутатора не разрабатывалась. Он был собран на макетной плате, помещённой вместе с платой программатора PICkit 2 в подходящий пластмассовый корпус (рис. 2). На передней панели корпуса установлена панель ZIF-40 (Х3), а также разъём Х2 с переставной перемычкой. На панели размещены также светодиоды состояния программатора и кнопка "Программирование". Разъёмы программатора выведены на боковые панели корпуса.

Работоспособность коммутатора подтверждена тестовым программированием и верификацией следующих микроконтроллеров: PIC12F675 (8 выводов); PIC16F630, PIC16F676 (14 выводов); PIC16F84A, PIC16F628 (18 выводов); PIC16F73, PIC16F870, PIC16F876, PIC18F252, PIC18F2550, PIC18F2620 (28 выводов); PIC16F877A, PIC18F4550 (40 выводов).