СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №9/2015

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 52 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2015 в данном приложении блок 12-разряд- ного АЦП и 6 аппаратных интерфей- сов I 2 C. Помимо МК модуль TE-TM4C123 также содержит набор периферийных узлов, необходимых для построения портативных устройств с традицион- ным пользовательским интерфейсом: цветной LCD-дисплей с диагональю 1,8 ″ и разрешением 128 × 160 точек, четы- ре пользовательских светодиода и пять пользовательских кнопок. Все порты и линии ввода-вывода МК выведены на две линейки разъёмов на плате модуля. Программирование и отладка управля- ющей программы МК осуществляется с помощью встроенного в модуль JTAG- отладчика ICDI с внешним интерфей- сом USB. Линейные размеры платы модуля составляют 111 × 54 мм. Внеш- ний вид модуля TE-TM4C123 показан на рисунке 5, а его принципиальная схе- ма в виде pdf-файла доступна для сво- бодного скачивания в Интернете [4]. Принципиальная схема всего устрой- ства показана на рисунке 6. Схема состоит из двух частей: модуль TE-TM4C123 (обведён на рисунке жир- ной рамкой) и внешние по отношению к нему цепи. Обозначения и нумера- ция элементов модуля TE-TM4C123 на рисунке соответствуют обозначени- ям и нумерации на его оригинальной принципиальной схеме. Номиналы пассивных элементов внутри модуля на схеме, представленной на рисунке 6, условно не обозначены. Также там не показаны цепи сброса и тактирова- ния МК DD3, цепи и узлы периферии TE-TM4C123, не используемые в дан- ном приложении, а также цепи JTAG- отладчика ICDI. Обозначения и нумерация элемен- тов внешних по отношению к моду- лю TE-TM4C123 цепей самостоятель- ны и никак не связаны с обозначени- ями и нумерацией элементов модуля. Внешнее питающее напряжение поступает на вход первичного ста- билизатора DA2 через диод VD1, что предотвращает последствия его пода- чи с неправильной полярностью. На выходе стабилизатора включена сбор- ка VD2 из двух диодовШоттки с малым прямым падением напряжения, раз- вязывающая между собой выходное напряжение стабилизатора и напряже- ние батареи GB1 в случае её наличия. Таким образом, можно питать устрой- ство от внешнего источника без риска разрядить батарею. Напряжение +5 В с выхода стабилизатора или +4,5 В от батареи через VD2 поступает на вход встроенного стабилизатора +3,3 В моду- ля TE-TM4C123. Напряжением с выхо- да этого стабилизатора питаются МК DD3, ЖКИ HG1 и аналоговый датчик температуры DA2. Этим же напряже- нием, снимаемым с контакта «3V3» разъёма модуля TE-TM4C123, питается модуль датчика освещённости Digital Light Sensor DA1. Предложенная схема питания позволяет использовать сиг- нализатор как в качестве портативно- го носимого устройства с автономным питанием, так и в качестве стационар- ного контроллера с внешним питани- ем и резервной батареей. С помощью делителя R3–R5, C7 фор- мируется контрольное измеряемое напряжение, равное одной трети напря- жения питания. Оно подаётся на один из входов АЦП МК DD3. При работе устройства это напряжение периоди- чески измеряется, его значение пере- считывается управляющей программой в вольты, умножается на три и выводит- ся наЖКИ. При этом в качестве опорно- го для АЦП служит напряжение питания МК +3,3 В. Таким образом, пользователь может постоянно контролировать сте- пень разряда батареи. Помимо измере- ния напряжения питания АЦП с такой же периодичностью измеряет напря- жение с выхода аналогового датчика температуры DA2, которое програм- ма пересчитывает в градусы Цельсия и также выводит наЖКИ. Заметим, что в данном приложении измерение тем- пературы – просто бонус к основной функции устройства. Его реализация не влечёт никаких дополнительных затрат, поскольку датчик температуры LMT89DCK входит в набор предустанов- ленной периферии модуля TE-TM4C123. Резисторы R1 и R2 для шины I 2 C являются «подтягивающими» к плю- су питания. Хотя в модуле Digital Light Sensor на шине имеются свои «подтя- гивающие» резисторы сопротивлением 10 кОм, практика работы с устройством показала, что при задающей частоте 400 кГц шина I 2 C без дополнительных внешних резисторов может работать неустойчиво. Управление измерителем осущест- вляется с помощью штатных кнопок SW3–SW6 модуля TE-TM4C123. Под- ключённый к модулю внешний звуко- вой пьезоизлучатель BQ1 «озвучивает» нажатия на кнопки, запись пользова- тельских констант в EEPROM, а также моменты срабатывания (смены уров- ней выходов) всех каналов сигнали- зации-управления. Текущий уровень в каждом канале индицируется соответ- ствующим светодиодом VD5, VD7, VD8: активному (высокому) уровню соответ- ствует горящий светодиод. Светодиод VD6 постоянно мигает с частотой око- ло 1 Гц, указывая на нормальную рабо- ту управляющей программы. В авторском варианте корпус для устройства не изготавливался, а разра- ботка-отладка схемотехники и управ- ляющей программы производилась на рабочем макете. Внешний вид макета устройства показан на рисунке 7. У ПРАВЛЯЮЩАЯ ПРОГРАММА Управляющая программа МК обе- спечивает обмен командами/дан- ными с модулем датчика Digital Light Sensor, обработку принятых от дат- чика результатов измерений, вычис- ление значения освещённости в люк- сах, вывод его на ЖКИ, сравнение его с заданными пользователем порога- ми срабатывания каналов, хранящи- мися в EEPROM, принятие решения по результатам этого сравнения, управле- Рис. 5. Внешний вид модуля TE-TM4C123