Кабельный пробник на РIC-контроллерах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Микроконтроллеры

 Комментарии к статье

Описываемое устройство состоит из передатчика и приемника. На стороне первого концы проводов вставляют в пронумерованные зажимы, а на стороне второго щупом прикасаются к их другим концам. На цифровом табло приемника высвечивается номер зажима, к которому подключен тот или иной провод. Для определения номеров жил необходимо выявить одну из них и подключить ее к общему проводу приемника и передатчика.

Передатчик работает в режиме распределителя импульсов по десяти выводам микроконтроллера (МК). Каждый из них имеет свою константу, к которой прибавляются десятки в момент смены их кода. Для того чтобы все 80 циклов распределения импульсов производились за одно и то же время, каждый из них выполняется за время от одного прерывания до другого. Прерывания происходят по переполнению таймера TMR0. Он имеет предварительную установку коэффициента деления, выбранную таким образом, чтобы в промежуток между прерываниями поместились 80 выходных импульсов.

Рассмотрим алгоритм работы программы передатчика (рис. 1).

После пуска программы и инициализации регистров обнуляется регистр десятков. Его значение переписывается в порт А для коммутации мультиплексоров. Далее разрешаются прерывания, и по двоичному числу десятков находится его десятичное значение, которое прибавляется к константе первого выхода. Константа (К) выхода определяется его номером: у первого она равна 1, у второго - 2, у десятого -10. При нулевом значении десятков на каждом выходе появляется число импульсов, равное номеру выхода.

Далее программа проверяет регистр К на наличие нуля. Если его нет, из регистра вычитается единица, что сопровождается переключением выхода в единичное состояние. Затем выдерживается пауза продолжительностью 24 мкс, и выход переводится в нулевое состояние, которое длится 30 мкс (т. е. период колебаний равен 54 мкс). После этого программа проверяет регистр на ноль. Если регистр пустой, она переходит в режим ожидания прерывания, а если его значение не равно нулю, весь цикл формирования импульса на выходе повторяется. Таким образом, на выходе формируется число импульсов, которое было записано в регистр К.

После инициализации регистров включаются предделитель с коэффициентом деления 32 и таймер с коэффициентом деления, равным 137 (256 - 119). При частоте кварцевого резонатора 4 МГц прерывание по переполнению таймера должно происходить примерно через 4,38 мс (32-137 = 4384 мкс), но возврат из прерывания выполняется командой без разрешения прерывания. К этому времени прибавляется время циклов до разрешения прерывания и, собственно, время на само выполнение прерывания (общая средняя продолжительность этого времени равна 16 циклам). Кроме этого, предделитель обнуляется при каждой установке таймера, поэтому пауза между прерываниями составляет 4,4 мс. Как не трудно подсчитать, 80 периодов колебаний будут длиться 4,32 мс (54 мкс х 80 = 4320 мкс), т. е. это время укладывается в промежуток между прерываниями.

После переполнения таймера выполняется обычная процедура сохранения значений регистров при прерывании и прибавляется (возможно и вычитание) единица в счетчик прерываний. Значения этого счетчика не используются программой, а сам счетчик необходим для выполнения прерывания. Но его удобно использовать при отладке программы. После восстановления значений регистров разрешается прерывание для формирования импульсов со следующего выхода.

После того как сформированы импульсы на десятом выходе, регистр десятков увеличивается на единицу и весь цикл повторяется с команды записи двоичного кода десятков в порт А. В новом цикле число сформированных импульсов на каждом выходе увеличивается на десять. Когда значение десятков станет равно восьми, цикл формирования импульсов начнется с обнуления регистра десятков. Таким образом, максимальное значение десятков равно семи, а максимальное число импульсов будет на десятом выходе (10 + 70 = 80). Все 80 циклов прерываний длятся 0,352 с (4,4 мс х 80). Это время определяет гарантированную длительность паузы между выдачей импульсов на каждом выходе. Для одиночного импульса на первом выходе длительность паузы будет увеличена почти на время, равное времени между прерываниями, а для 80 импульсов на десятом выходе пауза между импульсами будет равна 0,352 с. Это необходимо отметить, чтобы лучше понять работу приемной части пробника.

Принципиальная схема передатчика изображена на рис. 2.

(нажмите для увеличения)

Все разряды порта В МК DD1 настроены на вывод и имеют коэффициенты от одного до восьми. Разряды RAO-RA2 используются для вывода значений регистра десятков в двоичном коде, RA3 и RA4 - как выходы с коэффициентами 9 и 10 соответственно. Поскольку выход RA4 имеет открытый сток, он нагружен резистором R1. Входы Y (вывод 3) мультиплексоров DD2-DD11 подключены к разрядам порта В, адресные входы (А, В, С) соединены параллельно и подключены к выходам десятков МК.

Таким образом, при нулевом значении регистра десятков на всех мультиплексорах будет выбран нулевой адрес, а на их выходах ХО (вывод 13) будет появляться число импульсов, равное коэффициенту выхода МК, который подключен к входу Y мультиплексора. На выходе ХО микросхемы DD2 будет постоянно присутствовать только один импульс, а на одноименном выходе DD11 - 10 импульсов. При увеличении адреса мультиплексора на единицу включится его следующий выход (Х1), а число импульсов на нем увеличится на десять. Таким образом, на каждом выходе мультиплексоров последовательно будет появляться только свое число импульсов. Нижний (по схеме) выход передатчика (Общ) подключают, как отмечалось, к одному известному проводу, который будет общим для передатчика и приемника.

Приемник кабельного пробника работает по принципу двухразрядного счетчика. Алгоритм работы его программы показан на рис. 3, а принципиальная схема - на рис. 4.

После пуска и инициализации программа переходит к выполнению динамической индикации двух светодиодных цифровых индикаторов с общим катодом. Время на индикацию одного индикатора равно 5 мс, т. е. весь цикл индикации повторяется с частотой 100 Гц.

(нажмите для увеличения)

В приемнике используются два вида прерываний: по переполнению таймера TMR0 и от изменения сигнала на входе RB0. При поступлении импульса на этот вход сохраняются значения текущих регистров. Далее программа проверяет источник прерывания. Если оно произошло не по переполнению таймера, то инкрементируется счетчик импульсов, переустанавливается таймер (256 - 120 = 136) и сбрасывается счетчик предделителя. Программа восстанавливает значения регистров, и продолжается работа по индикации. Таким образом, при поступлении импульсов с входа RBO таймер постоянно переустанавливается, поэтому прерывание от переполнения таймера невозможно до тех пор, пока на этом входе присутствуют импульсы.

Если же на входе длительное время импульсы отсутствуют, происходит прерывание от переполнения таймера. Для надежности работы приемника время между прерываниями немного уменьшено по сравнению с передатчиком и равно 4,38 мс. Прерывания от переполнения таймера подсчитываются счетчиком прерываний. Пауза между импульсами на каждом выходе передатчика равна 80 прерываниям, поэтому счетчик прерываний в приемнике может считать до 80. Если за это время не было входных импульсов, программа переписывает значения регистров счетчиков импульсов в регистры индикации и показания обновляются. Происходит это каждые 0,35 с.

Коды "прошивок" МК передатчика и приемника приведены в табл. 1 и 2 соответственно.

(нажмите для увеличения)

Выходы RB1- RB7 МК DD1 коммутируют элементы (сегменты) светодиодных индикаторов HG1, HG2, выходы RA0, RA1 - их катоды. Импульсы со щупа поступают на вход RB0. Зажим Х1 подключают к известной жиле кабеля, которая служит общим проводом для приемника и передатчика. Если выход мультиплексора передатчика не выбран адресом, на нем будет присутствовать неопределенный уровень и при появлении импульсов на счетчике приемника будет одно ложное срабатывание (независимо от установленного перепада срабатывания счетчика: это может быть как перепад из нуля в единицу, так и из единицы в ноль). Чтобы не было ложных импульсов, вход зашунтирован резистором R1.

Питаются приемник и передатчик от батарей, составленных их трех элементов АА или AAA каждая. Если предполагается длительная работа с приемником, желательно использовать батарею типа 3R12Х.

В приемнике и передатчике применены кварцевые резонаторы на частоту 4 МГц. Без каких-либо изменений в схемах и программах можно использовать резонаторы с более низкой частотой, вплоть до 1 МГц. При этом соответственно уменьшится частота обновления показаний индикаторов, но она останется на приемлемом для глаз значении - до 25 Гц.

Передатчик монтируют на двух печатных платах, каждая из которых рассчитана на 40 выходов (вторая отличается от первой тем, что на ней отсутствует микросхема DD1 и предусмотрено место для установки резистора R1). Платы располагают одну под другой, соединяют с помощью винтов и резьбовых стоек, а между платами устанавливают пенал для трех элементов батареи питания (в зоне нахождения микросхемы DD1).

Зажимы для подключения проводов на плате передатчика самодельные (рис. 5). Состоят они из двух одинаковых скоб 2, согнутых в виде буквы "Л" из полосок листовой бронзы или хорошо пружинящей латуни толщиной 0,4...0,5 и шириной 2,5 мм. Один из концов заготовок опиливают до ширины примерно 1 мм (на длине 1,5...2 мм в зависимости от толщины материала плат 1), в другом - сверлят отверстие диаметром 1,2 мм, после чего концы отгибают. Опиленные части скоб впаивают в платы, как показано на рис. 5.

Для подсоединения провода 3 нижний и верхний (по рисунку) концы скоб сжимают до совпадения отверстий. После монтажа зажимы нумеруют таким образом, чтобы, повернув передатчик (когда низ становится верхом, и наоборот), были видны их номера.

Автор: Н.Заец, п.Вейденевка Белгородской обл.

Смотрите другие статьи раздела Микроконтроллеры.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Процессор на сверхпроводниках 06.01.2021 Исследователи из Йокогамского национального университета в Японии разработали прототип микропроцессора с использованием сверхпроводниковых компонентов, которые примерно в 80 раз более энергоэффективны, чем современные полупроводниковые устройства, традиционно используемые в современных микропроцессорах. Разработка может помочь снизить потребление ЦОД и сетевой инфраструктуры, которая скоро будет требовать до половины вырабатываемой человеком энергии. Считается, что сегодня телекоммуникации и ЦОД потребляют около 10 % вырабатываемой человечеством электроэнергии. Если ничего не менять в технологиях производства чипов, то через десять лет, как считают специалисты, информационно-телекоммуникационная отрасль будет потреблять до половины всей генерируемой энергии (а кто-то опасается, что проблемой энергетиков станут электромобили). Беда в том, что работа современной электронной базы все еще сопровождается огромными потерями из-за вырабатываемого тепла, утечек и беспечных программистов. Японские разработчики решили бороться с проблемой в корне. Раз современные процессоры и архитектуры неэффективны, то надо все начать сначала и даже отказаться от транзистора. Заменить этот элемент ученые из Японии предлагают элементом, придуманным в этой стране около 70 лет назад - это параметрон, который переключается из состояния 0 в состояние 1 благодаря смене фазы внутренней частоты, которую он сам поддерживает. В пятидесятые годы прошлого века в Японии параметроны пришли на замену вакуумной лампе в ЭВМ, пока мир не покорили более простые и надежные полупроводниковые транзисторы. В отличие от транзистора параметрон не боится сверхнизких температур, ведь он работает на других принципах. В компании NEC, например, на параметронах создают квантовые вычислители. В то же время ученые из Йокогамского национального университета использовали параметрон в качестве базового элемента для обычной классической или почти классической вычислительной архитектуры. Первым опытным изделием ученых стал 4-битный микропроцессор, который доказал свою способность выполнять команды и хранить данные. Новая цифровая структура названа адиабатическим квантово-потоковым параметроном (AQFP), а процессор назван MANA (Монолитная архитектура адиабатической интеграции, Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture). Работает этот микропроцессор при охлаждении до температуры 4,2K или -269 °C. Как утверждают ученые, даже с учетом расходов на охлаждение данный микропроцессор показывает 80-кратное превосходство в эффективности расчетов над современными полупроводниковыми схемами.

Другие интересные новости:

▪ Цветной монитор с электронными чернилами

▪ Водная диета

▪ Китай создаст крупнейший в мире парк на возобновляемых источниках энергии

▪ Умная мышка Cheerdots 2 со встроенным ChatGPT

▪ Создана жидкость с отрицательной массой

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по физике. Подборка статей

▪ статья Помощь при отравлениях. Охрана труда

▪ статья Какие войска на русско-турецкой войне маршировали под свадебный марш Мендельсона? Подробный ответ

▪ статья Дельтаплан Вымпел-9. Личный транспорт

▪ статья Защита трехфазного электродвигателя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Огни Святого Эльма. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026