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Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / microcontrollori

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Il nuovo elemento base consente di creare dispositivi compatti ed economici che possono utilizzare un personal computer per scrivere testo nella sua memoria e poi leggerlo offline. L'articolo descrive una sorta di "taccuino" in cui è possibile memorizzare fino a 64 KB di informazioni di testo.

Lo schema schematico del dispositivo è mostrato in Fig. 1. La sua base è il controller PIC PIC16F84 (DD1). Il testo è memorizzato nel chip DS1 della memoria Flash non volatile con interfaccia seriale l2C (vedi articolo di A. Dolgoy “Chip di memoria con interfaccia l2C. Caratteristiche e applicazione” in “Radio”, 2001, n. 2, pp. 24-26; N. 3, pp. 25, 26). Attraverso questa interfaccia software, il microcontrollore DD1 legge le informazioni da DS1 e le trasmette al display a cristalli liquidi (LCD) HG1. Prima che ogni byte venga letto o scritto in una cella di memoria sul chip DS1, viene trasmesso l'indirizzo di quella cella. Ciò rallenta un po' le cose, ma previene i problemi associati alle diverse dimensioni della pagina di memoria che possono sorgere quando si utilizzano chip di aziende diverse.

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Oltre all'indicatore LCD stesso, l'ITM-1602ATR/R (HG1) include un controller HD44780, che organizza lo scambio di dati con il microcontrollore DD1, dispone di un generatore di caratteri per l'output di simboli ed è responsabile della visualizzazione delle informazioni sullo schermo. Per ridurre il numero di porte utilizzate del microcontrollore DD1, lo scambio con HG1 avviene tramite un'interfaccia a quattro bit, in cui i dati a otto bit vengono trasmessi in tetradi in due fasi. In questa modalità operativa i pin indicatori DB0-DB3 non vengono utilizzati.

Il “notebook” si controlla tramite i pulsanti SB1-SB3: i primi due servono per scorrere il testo e spostare il cursore del menu, il terzo per richiamare il menu e confermare la selezione delle sue voci. Poiché tutte le linee di ingresso della porta B sono collegate all'alimentazione tramite resistori, non è necessario che resistori esterni colleghino le porte RB5-RB7 alla linea di alimentazione.

Poiché il dispositivo non richiede un'elevata precisione negli intervalli di temporizzazione, come elementi di impostazione della frequenza del generatore di clock del microcontrollore DD1 viene utilizzato un circuito RC (R3C1). Il generatore funziona solo quando il microcontrollore accede alla memoria o all'indicatore LCD; in attesa che venga premuto un pulsante, è spento e il microcontrollore è in modalità a basso consumo energetico.

Quando si accende, sullo schermo indicatore viene visualizzata per un breve periodo una schermata iniziale, dopodiché il dispositivo entra in modalità menu. Ora, spostando il cursore con i tasti SB1 (“←”), SB2 (“→”) e confermando il comando con il tasto SB3 (“*”), è possibile passare alla modalità lettura (voce “R”), alla modalità "sleep" (voce "S"), posizionare il cursore all'inizio del testo (voce "H") o alla fine (voce "E"). In questa modalità lo schermo visualizza anche la posizione corrente del testo in forma esadecimale. Durante la lettura il testo si “sfoglia” con i tasti SB1 e SB2, il ritorno al menù si fa con il tasto SB3. Il resistore trimmer R5 viene utilizzato per regolare il contrasto dell'immagine sull'indicatore HG1. Il dispositivo esce dalla modalità di sospensione premendo un pulsante qualsiasi.

Per scambiare informazioni tra il “notebook” e il computer viene utilizzato un programma speciale con il quale è possibile trasferire testo sia dal computer al dispositivo che viceversa. Il programma è un editor di testo semplificato con la possibilità di caricare testo in un "taccuino" e scaricarlo da esso. Per scaricare testo sul dispositivo, è necessario utilizzare il menu "File-Apri" per aprire un file di testo in formato ASCII e quindi, magari, apportando alcune modifiche a questo testo nella finestra dell'editor, utilizzare il menu "E-Book → Carica" per avviare il processo di download. Il testo da scaricare può essere preparato in qualsiasi altro editor di testo e quindi copiato nella finestra dell'editor del programma utilizzando gli appunti di Windows. Il caricamento del testo dal “taccuino” avviene tramite il menu “E-Book→Download”. Successivamente il testo può essere salvato in un file ASCII o trasferito ad un altro programma tramite gli appunti. I parametri operativi del programma (numero di porta LPT e dimensione della memoria del notebook) possono essere modificati tramite il menu "Impostazioni→ Opzioni".

Lo scambio avviene tramite un cavo adattatore, il cui schema è mostrato in Fig. 2. La spina XP1 è collegata alla porta parallela (LPT) del computer. I transistor VT1, VT2 implementano la funzione di un elemento a collettore aperto, necessario per funzionare con il bus l2C. Le linee SCL e SDA sono collegate alle linee di ingresso della porta LPT (rispettivamente pin 13 e 12) per monitorare lo stato della prima e ricevere dati sulla seconda dal computer.

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Quando si lavora con un computer, il bus l2C funziona in modalità "Multi Master". Per risolvere i conflitti, utilizza il seguente algoritmo: prima che uno qualsiasi dei dispositivi master stia per effettuare lo scambio con la memoria, monitora per qualche tempo il livello del segnale sulla linea SCL. Se durante questo periodo non è presente alcun livello zero logico, il dispositivo master inizia a comunicare con la memoria. Altrimenti continua a monitorare lo stato della linea SCL. Poiché un tale algoritmo non è sempre in grado di eliminare i conflitti, non è consigliabile premere i pulsanti del “notebook” durante lo scambio di informazioni con il computer.

L'alimentazione viene fornita al chip DS1 e all'indicatore HG1 attraverso la porta RB4 del microcontrollore DD1. Ciò consente di mettere il dispositivo in modalità di sospensione a livello di codice. In questo caso, l'alimentazione viene fornita solo al microcontrollore, che entra anche in modalità sospensione (il generatore di clock è spento) e la corrente consumata dal dispositivo viene ridotta a un valore non superiore a decine di microampere. Il ritorno alla modalità lettura, come notato, avviene premendo un qualsiasi pulsante del dispositivo. In questo caso, il controller si risveglia dalla modalità di sospensione, alimenta il chip di memoria e l'indicatore ed esegue la procedura di inizializzazione per quest'ultimo. Successivamente è possibile continuare a leggere il “libro” dalla posizione corrente quando il dispositivo è stato messo in modalità “sleep”.

La maggior parte delle parti del dispositivo sono montate su un circuito stampato realizzato secondo la Fig. 3.

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Il dispositivo può utilizzare un microcontrollore PIC16F84 o PIC16F84A in qualsiasi progetto. DS1 - qualsiasi microcircuito con interfaccia l2C della serie AT24C01-AT24C512 (capacità di memoria da 128 byte a 64 KB) di ATMEL o altri produttori. In questo caso, ciascun microcircuito utilizza la propria versione del firmware del controller. In linea di principio, è possibile utilizzare da uno a otto chip di memoria, impostando per ciascuno un indirizzo univoco, a seconda del tipo, utilizzando gli ingressi di indirizzo AO-A3, ma ciò richiederà aggiustamenti al programma del controller.

I codici di programma per il microcircuito AT24C512 sono mostrati nella tabella.

(clicca per ingrandire)

Indicatore LCD HG1 - a due righe (16 caratteri per riga) di Intech con un generatore di caratteri russo. È possibile utilizzare altri indicatori a una e due linee di questa azienda o simili di altre aziende il cui controller è compatibile con l'HD44780. In questo caso, nel programma del microcontrollore è necessario regolare i valori delle variabili larghezza e altezza. Se vengono utilizzati indicatori con un numero elevato di linee, sarà necessaria una modifica più seria del programma.

Gli indicatori con il controller HT44780 sono disponibili con vari generatori di caratteri. Se non è possibile acquistare un indicatore con un generatore di caratteri russi, quando si inserisce il testo è consentito sostituire le lettere russe con ortografie simili in latino o utilizzare la traslitterazione (scrivere parole russe in lettere latine). Questa funzionalità è fornita nel programma. Quando si trasferisce il testo sul "notebook", i caratteri vengono automaticamente sostituiti con quelli specificati dall'utente. La tabella di sostituzione dei caratteri può essere modificata tramite il menu "Impostazioni→Opzioni" del programma.

Quando si programma il microcontrollore DD1, è necessario impostare i seguenti valori di bit nella parola di configurazione: tipo di oscillatore (OSC) - RC, timer watchdog (WDT) - disabilitato, ritardo dopo l'accensione (PWRTE) - abilitato.

Per alimentare l'apparecchio è necessaria una tensione di 4...5 V (tre celle galvaniche di dimensione AAA o quattro batterie a disco D-0,1). Il funzionamento viene mantenuto quando la tensione della batteria scende a 3 V, ma in questo caso diventa difficile leggere le informazioni dall'indicatore LCD.

Come presa XS1 (vedi Fig. 1), il dispositivo utilizza un connettore di cuffie stereo, utilizzato nelle apparecchiature importate. ForcellaХР1 (vedi Fig. 2) - computer DB-25M. I transistor VT1, VT2 (qualsiasi struttura npn a bassa potenza in silicio) e i resistori R1, R2 sono montati in modo incernierato all'interno del connettore XP1. La lunghezza del cavo di collegamento non è superiore a 2 m.

File di progetto: testi sorgente e codici "firmware" per la ROM del controller PIC per l'indicatore 2x16 e vari chip di memoria della serie specificata, nonché un programma per lavorare con il "notebook".

Autore: S.Kuleshov

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