Podstawy projektowania systemów mikroprocesorowych, cz. 4.pdf

(130 KB) Pobierz

K U R S

Podstawy projektowania systemów

mikroprocesorowych, część 4

W†tej czÍúci kursu przedstawiamy sposoby statycznego

sterowania diodami i†wyúwietlaczami LED za pomoc¹

portÛw mikrokontrolera.

Zagadnienie niby doúÊ proste, ale - jak pokazuje praktyka

- nie do koÒca poznane.

st¹pienia emisji úwiat³a, dlatego

podczas projektowania zespo³u wy-

úwietlacza trzeba uwzglÍdniÊ ten

parametr i†porÛwnaÊ go z†maksy-

malnym pr¹dem obci¹øenia linii

portu mikrokontrolera. Jeøeli obci¹-

øalnoúÊ pr¹dowa portu bÍdzie nie-

wystarczaj¹ca, to naleøy zastosowaÊ

uk³ady poúrednicz¹ce - tranzystory

Urz¹dzenia wyjúciowe -

lub uk³ady scalone (drivery) o†od-

statyczne sterowanie

powiedniej wydajnoúci pr¹dowej.

wyúwietlaczy i†diod LED

Warto przypomnieÊ, øe w†wiÍk-

System mikroprocesorowy za-

szoúci mikrokontrolerÛw bezpo-

zwyczaj realizuje zadania,

úrednie do³¹czenie diody

w†wyniku ktÛrych otrzymy-

LED (wraz z†rezystorem

Parametry zawsze z noty katalogowej

wany jest jakiú wynik. Wy-

ograniczaj¹cym pr¹d p³yn¹-

Podczas dobierania wartości rezystorów

nik ten jest bezuøyteczny

cy przez diodÍ) jest moøli-

ograniczających prąd płynący przez

tak d³ugo, dopÛki nie znaj-

we tylko w†konfiguracji,

segment wyświetlacza lub diodę, należy

dziemy sposobu aby prze-

w†ktÛrej pr¹d wp³ywa do

zawsze sprawdzać w notach katalogowych

s³aÊ go na zewn¹trz syste-

wartości parametrów takich jak: maksymal−

portu mikrokontrolera (LED

mu. Do realizacji tego zada-

w³¹czony miÍdzy ì+î zasi-

ny prąd wyjściowy portu i napięcie

nia s³uø¹ w†systemach mik-

lania a†liniÍ portu -

rys.

przewodzenia diody LED. Dobieranie

roprocesorowych urz¹dzenia

15a

). W†tym przypadku

wartości rezystora ograniczającego prąd

wyjúciowe. W†zaleønoúci od

ustawienie stanu niskiego

“na oko” nie jest zgodne ze sztuką

formy w†jakiej ma byÊ Ûw

na wyprowadzeniu powodu-

projektowania i może doprowadzić do

wynik przekazany, mog¹ to

je zaúwiecenie siÍ diody.

uszkodzenia elementów.

byÊ rÛønego rodzaju wskaü-

Rezystor ograniczaj¹cy pr¹d

niki i†wyúwietlacze, uk³ady

diody w†tym uk³adzie nale-

transmisji cyfrowej w†okreúlonym

lacze LED (zarÛwno wyúwietlacze

øy dobraÊ z†zaleønoúci:

protokole, czy inne systemy prze-

siedmiosegmentowe jak i†pojedyncze

ogr

= (5 - 0,5 - U

)/I

gdzie:

kazywania danych.

diody) jest pr¹d konieczny do wy-

- napiÍcie przewodzenia diody

(zaleøy od koloru úwiecenia),

- pr¹d przewodzenia diody, je-

go wartoúÊ maksymalna nie mo-

øe przekraczaÊ 20 mA.

Najbardziej rozpo-

wszechnionym sposobem

obrazowania pracy nie-

wielkich systemÛw z†mik-

rokontrolerami jednouk³adowymi

s¹ diody LED i†oparte na nich wy-

úwietlacze siedmiosegmentowe.

Umoøliwiaj¹ one szybki, bezpoúred-

ni odczyt parametrÛw pracy urz¹-

dzenia, a†ich zalet¹ jest czytelnoúÊ,

nawet w†ca³kowitych ciemnoúciach.

Jednym z†podstawowych para-

metrÛw charakteryzuj¹cych wyúwiet-

Rys. 15. Różne sposoby sterowanie diod LED z wyjścia mikrokontrolera:

najczęściej stosowany w mikrokontrolerach z rodziny '51 (a), możliwy do

zastosowania w niektórych mikrokontrolerach '51 (b), niezalecany (c)

Rys. 16. Budowa typowego portu

I/O w mikrokontrolerach '51

Elektronika Praktyczna 6/2003

K U R S

lub wykorzystuj¹cy scalony driver,

np. ULN2803A w†uk³adzie przedsta-

wionym na

rys. 18.

Ten drugi wa-

riant nadaje siÍ szczegÛlnie dobrze

do sterowania diod o†duøej mocy

(kilku...kilkunastu W), poniewaø

wydajnoúÊ pr¹dowa driverÛw zin-

tegrowanych w†uk³adzie ULN2803

jest wiÍksza niø wymagana przez

klasyczne LED-y.

OmÛwione powyøej sposoby

sterowania wyúwietlaczy i†diod

LED naleø¹ do grupy statycznych

- úwiecenie lub nie do³¹czonej do

uk³adu diody zaleøy tylko od sta-

nu wyprowadzenia portu mikro-

kontrolera. Takie sterowanie powo-

duje, øe obs³uga programowa jest

bardzo prosta. Wystarczy tylko

wykorzystaÊ rozkazy ustawiania

lub zerowania linii mikrokontrole-

ra (

SETB Px.y

CLR Px.y

a†w†przypadku wykorzystywania

ca³ego portu mikrokontrolera do

sterowania diodami LED do ich

obs³ugi moøna wykorzystaÊ takøe

rozkaz przes³ania bajtu danych do

portu (MOV

Px,#{wartoúÊ}).

W†uk³adach mikroprocesoro-

wych bardzo czÍsto zachodzi ko-

niecznoúÊ pod³¹czenia wiÍkszej

liczby wyúwietlaczy 7-segmento-

wych czy diod LED, niø pozwala

na to liczba wyprowadzeÒ zasto-

sowanego mikrokontrolera. Wyj-

úciem z†sytuacji s¹ uk³ady wy-

úwietlaczy dynamicznych (wy-

úwietlacze multipleksowane). Za-

sada ich dzia³ania polega na

wspÛ³dzieleniu wyprowadzeÒ mik-

rokontrolera przez po³¹czone

w†grupy diody LED (np. jedna

grupa - jeden wyúwietlacz sied-

miosegmentowy) i†do³¹czeniu do-

datkowych uk³adÛw steruj¹cych

zasilaniem poszczegÛlnych grup -

odpowiednio szybkie zapalanie

i†gaszenie poszczegÛlnych grup

(wraz z†wymuszeniem ø¹danych

stanÛw úwiecenia) oraz bezw³ad-

noúÊ ludzkiego wzroku daje

w†efekcie z³udzenie úwiecenia ca-

³ego wyúwietlacza.

SzczegÛ³y takich rozwi¹zaÒ

przedstawimy za miesi¹c.

Pawe³ Hadam

Rys. 17. Tranzystor NPN jako

wzmacniacz prądowy do

sterowania diodą LED

Uk³ad w†ktÛrym dioda by³aby

w³¹czona miÍdzy liniÍ portu a†ma-

sÍ jest nieprawid³owy - dioda nie

bÍdzie siÍ úwieciÊ lub bÍdzie siÍ

úwieciÊ bardzo s³abo z†powodu

zbyt ma³ej obci¹øalnoúci portu

w†stanie ì1î (rys.

15b).

Moøna co

prawda zrezygnowaÊ z†szeregowe-

go rezystora ograniczaj¹cego wbu-

dowanego wewn¹trz mikrokontrole-

ra '51 (rys.

16)

i†do³¹czyÊ do li-

nii portu dodatkowy rezystor pod-

ci¹gaj¹cy o†podobnej rezystancji

(rys.

15b).

Jednak uk³ad ten nie

jest stosowany ze wzglÍdu na du-

øy pobÛr pr¹du - w†chwili gdy

dioda nie úwieci jest on wiÍkszy

niø podczas jej úwiecenia!

W†sytuacji, gdy wykorzystujemy

liniÍ portu mikrokontrolera niezdol-

n¹ samodzielnie do prawid³owego

wysterowania diody LED, naleøy

zastosowaÊ uk³ad poúrednicz¹cy, za-

pewniaj¹cy odpowiedni¹ wydajnoúÊ

pr¹dow¹. W†zaleønoúci od liczby

do³¹czanych diod moøemy zastoso-

waÊ uk³ad z†tranzystorem (rys.

16)

Rys. 18. Jeżeli mikrokontroler steruje większą ilością diod lub

segmentów wyświetlaczy można pokusić się o zastosowanie

scalonego drivera np. ULN2803

Elektronika Praktyczna 6/2003

Plik z chomika:

militare

Podstawy projektowania systemów mikroprocesorowych, cz. 4.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: