Пример разработки схемы структурной и электрической принципиальной

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пример разработки схемы структурной и электрической принципиальной

1. Разработка структурной схемы

Описание основных элементов структурной схемы. Схема электрическая структурная определяет основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязь. Она дает наиболее общее представление об изделии.

Рисунок 1 - Структурная схема программатора

Структурная схема программатора, изображённая на рисунке 1, состоит из 14 основных блоков:

ПК - Персональный компьютер.

Основной блок:

1. СС 1 - Система стабилизации по напряжению питания 5В;

2. СС 2 - Система стабилизации напряжения (TXD) от ПК;

3. СС 3 - Система стабилизации напряжения (DSR и RTS) от ПК;

4. СС 4 - Система стабилизации напряжения (DTR) от ПК;

5. УУ 1 - Устройство управления (используется только для AVR);

6. УУП 1 - Устройство управления 5 вольтовым питанием.

Модуль подключения PIC:

1. УУП 2 - Устройство управления 12 вольтовым питанием;

2. УУ 2 - Устройство управления (DTR).

ИП - источник питания.

СС 5 - Система стабилизации по напряжению 12В.

УУ 1 - устройство управления напряжением питанием, собранное на СС 1 - стабилизирует напряжение питания до заданного значения для питания микроконтроллера.

СС 2, СС 3, СС 4 - параметрические стабилизаторы, которые ограничивают амплитуду импульсов, поступающих с COM порта компьютера, до безопасного, для микроконтроллера уровня.

УУ 1 - ключевой каскад управления сменными модулями.

(Требуется только при программировании микроконтроллеров AVR, отвечает за сигнал RST).

УУ 1 - ключевой каскад управления при программировании микроконтроллера, управляется стабилизированным сигналом DTR.

УУП 1 - На диодах и конденсаторе, собрано устройство управления составным транзисторным ключом, который осуществляет управление напряжением питания микроконтроллера.

УУП 2 - транзисторный ключ, который осуществляет управление микроконтроллером во время программирования.

ИП - преобразует высокое переменное сетевое напряжение (220В) в более низкое постоянное необходимое для питания устройства.

СС 5 - служит для поддержания заданного значения питающего напряжения ([13], [14], [23]).

электрическая структурная программатор микроконтроллер

2. Принцип действия программатора по структурной схеме

Программатор построен по принципу последовательного программирования.

На ПК устанавливается программное обеспеченье для программирования через последовательный COM порт компьютера. Это программное обеспеченье работает как JDM программатор.

УУП 1 служит для управления напряжением питания 5 В, чтобы напряжение питания подавалось на микроконтроллер, необходимо установить хотя бы один вывод TXD, DSR, RTS, DTR com порта в 1 (+10 в по протоколу rs232), если это сделано, то срабатывает составной ключ и напряжение идёт к СС 1. СС 1 простой стабилизатор напряжения, собранный на интегральной микросхеме, напряжение стабилизации составляет 5 В. После стабилизатора напряжение попадает на микроконтроллер, запитывая его.

Системы стабилизации СС 2, СС 3, СС 4 служат для ограничения амплитуды сигналов, поступающих с COM порта компьютера, до безопасного, для микроконтроллера уровня, так как в последовательном COM порте используется протокол rs232, то есть уровню логического 0 соответствует напряжение -10 в, а уровню логической 1 соответствует напряжение +10, а уровень логической 1 в ТТЛ равен 5 В.

3. Разработка принципиальной схемы программатора микроконтроллеров

В принципиальной схеме определяют полный состав элементов и связей между ними, и дают детальное представление о принципах работы изделия.

Рисунок 2 - Электрическая принципиальная схема основного блока программатора

Электрическая схема основного блока состоит из стабилизаторов напряжения питания (DA1, DA2), стабилизаторов напряжения согласования (R4, R5, R8, VD5, VD7, VD8).

Переключатель SA1 позволяет выбрать тип источника питания, либо от внешнего источника питания, либо от батареи питания.

В первом случае сигналы с выв. 3, 4, 6, 7 СОМ-порта компьютера поступают на выпрямительные диоды VD2, VD4, VD6. В точке соединения их катодов формируется постоянное напряжение, пульсации которого сглаживаются конденсатором С 3. База транзистора VT1 через резистор R6 оказывается смещенной относительно эмиттера в прямом направлении. Транзистор открывается, соединяя базу транзистора VT2 через резистор R3 с общей шиной схемы. Переход эмиттер-база VT2 оказывается смещенным в прямом направлении, поэтому транзистор также открывается. Напряжение питания от внешнего источника поступает через открытый транзистор VT2 на вход стабилизатора напряжения DA1, а с его выхода на конт. 1 выходного соединителя ХS2.

Использование внешнего источника питания вызвано тем, что при программировании некоторых типов интегральных микросхем тока источника COM-порта бывает недостаточно.

Система стабилизации сигнала необходима для согласования логических уровней СОМ-порта с уровнями ТТЛ. Работа преобразователя основана на действии стабилизирующих цепей, состоящих из пар резисторов и стабилитронов: R4VD5, R5VD7, R8VD8. На выв. 3-5 соединителя основного блока ХS2 присутствуют уже стабилизированные логические уровни ТТЛ.

Электрическая схема основного блока программирования PIC представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Электрическая принципиальная схема основного блока программирования PIC

Работа блока программирования PIC. На транзисторах VT4 и VT5 собран транзисторный ключ. Если на 3-м выводе разъема XS2 присутствует 1, то транзистор VT5 открывается и напряжение 12В, с 7-го вывода разъема XS2, подается на вход стабилизатора, если 0, то транзистор VT5 закрыт и напряжение на вход стабилизатора не подается.

Стабилизатор собран на стабилитроне VD13 и резисторе R13.

С его выхода, напряжение (около 12V) поступает на 4-й вывод панельки DD6. Резистор R12 ограничивает базовый ток транзистора VT5.

Резисторы R15 и R16 образуют делитель напряжения, а напряжение, "падающее" на резисторе R15, управляет транзистором VT4.

Эти же резисторы являются суммарной, коллекторной нагрузкой транзистора VT5. Резистор R15, кроме этого, еще и ограничивает, до безопасного уровня, базовый ток транзистора VT4.

На транзисторе VT6 также собран ключ, управляемый сигналом, поступающим с 5-го вывода разъема XS2 ([14], [16], [18], [19], [20], [23]).

Микроконтроллер программируется по последовательному интерфейсу. Программирование выполняется по двум линиям (синхронизации, данных), и трём дополнительным линиям (напряжение питания, напряжение программирования, общий провод). Микроконтроллер переходит в режим программирования/проверки при удержании на выходах RB6, RB7 низкого уровня во время перехода сигнала на выходе MCLR на логическую 1. После этого RB6 становится тактовым входом, а RB7 входом данных.

После входа в режим программирования можно послать 6-ти битную команду. В зависимости от нее можно записать или считать 14-битные данные. На рисунке 4 представлена диаграмма работы микроконтроллера при записи данных, а на рисунке 5 при чтении.

Рисунок 4 - Диаграмма работы микроконтроллера при вводе данных

Рисунок 5 - Диаграмма работы микроконтроллера при выводе данных из микроконтроллера

Рисунок 6 - Типовая схема включения программирования/проверки микроконтроллера PIC16F84A

Типовая схема включения PIC16F84A для программирования/проверки представлена на рисунке 6 ([15], [17], [35]).

Размещено на Allbest.ru