Ранее мы уже научились , однако гораздо интересней управлять этим процессов с помощью кнопок, а светодиодная гирлянда послужит хорошим наглядным примером.
Подключение кнопки к микроконтроллеру
Схема гирлянды приведена ниже.
Когда кнопка (ключ) подключается к микроконтроллеру, то соответствующий вывод МК должен быть настроен на вход. При этом микроконтроллер будет постоянно считывать состояние, а точнее уровень потенциала на данном выводе. Поэтому алгоритм программы можно построить таким образом, что если на определенном выводе МК произойдет смена потенциала с высокого на низкий или наоборот, то выполнится определенное действие, например засветится светодиод.
Чтобы настроить определенные выводы (пин) МК на вход, следует в соответствующие биты регистра DDR записать нули. Кстати, если пины МК не задействованы, то их рекомендуется также настроить на вход. Поскольку к порту B мы будем подключать только кнопки, то в регистр DDRB мы запишем все нули следующий командой:
DDRB = 0b00000000;
Когда вывод микроконтроллера настроен на вход, то изначально он может находиться в двух состояниях, которые устанавливаются с помощью регистра PORT.
Если в бит регистра PORT записан ноль, то пин имеет высокое входное сопротивление.
При установке бита в единицу к ножке МК подключается подтягивающий резистор. Резистор называется так потому, что посредством его “подтягивается” высокий потенциал (+ 5 В) к соответствующей точке электрической цепи; в данном случае – к пину микроконтроллера.
Проверка состояния вывода МК с помощью PINx
Чтобы в любой момент времени знать, какой потенциал присутствует на выводе, следует проверить (считать) соответствующий бит в регистре PIN.
Данный регистр по аналогии можно сравнить с датчиком. С него можно только считывать информацию. Записать в него ничего нельзя. PIN является противоположность регистра PORT, в который выполняется только запись, но не считывание данных.
Боле предпочтительным является установка регистра PORT в единицу, т.е. применение внутреннего подтягивающего резистора МК. Такой вариант имеет значительную помехоустойчивость, поскольку для изменения высокого потенциала на низкий, вывод необходимо напрямую соединить с землей или общим проводом.
Если же пин сделать с высоким входным сопротивлением, то любая более-менее мощная электромагнитная помеха, может навести на нем некоторый потенциал, превышающий определенное значение и микроконтроллер воспримет помеху, как смена низкого потенциала на высокий. Поэтому в нашей программе мы будем использовать внутренний подтягивающий резистор.
Один контакт ключа соединим с землей (общим проводом), а второй – с выводом микроконтроллера. Когда ключ разомкнут, — вывод находится под высоким потенциалом (+ 5 В), подтянутый внутренним резистором МК. При этом соответствующий бит регистра PIN будет установлен в единицу.
При нажатии на кнопку данный вывод соединится с общим проводом (“минусом”) и на нем возникнет низкий потенциал. А бит регистра PIN автоматически установится в ноль.
Обратите внимание, что подтягивающий резистор еще защищает цепь от короткого замыкания при нажатой кнопке.
Светодиодная гирлянда в коде
Теперь давайте напишем целиком код программы, а затем рассмотрим его отдельные элементы. Алгоритм работы программы следующий: при замыкании первого ключа “лампочки” будут включаться в одной последовательности, а при замыкании второго – “лампочки” будут загораться иначе. Если обе кнопки на нажаты, то все светодиоды должны быть выключены.
#define F_CPU 1000000UL // Объявляем частоту работы микроконтроллера 1 МГц
#include
#include
#define Z 300 // Значению задержки присваиваем имя Z
#define VD PORTD // Присваиваем порту D имя VD
#define K PORTB // Присваиваем порту B, к которому подключены кнопки, имя K
int main(void)
DDRB = 0b00000000; // Настраиваем порт B на вход
DDRD = 0b11111111; // Настраиваем порт D на выход
VD = 0b00000000; // Выключаем все огни
K = 0b11111111; // Включаем подтягивающие резисторы
while (1)
if (PINB == 0b11111110) // Проверяем, нажата ли 1-я кнопка
VD = 0b11111111; // Если ключ замкнут, то мигаем «лампочками»
_delay_ms (Z);
VD = 0b00000000;
_delay_ms (Z);
else
VD = 0b00000000; // Если ключ разомкнут, то все LED выключены
if (PINB == 0b11111101) // Проверяем, нажата ли 2-я кнопка
VD = 0b00000001; // Если кнопка нажата, то поочередно включаем LED
_ delay _ ms (Z); // с задержкой 0,3 с
VD = 0b00000011;
_delay_ms (Z);
VD = 0b00000111;
_delay_ms (Z);
VD = 0b00001111;
_delay_ms (Z);
LED = 0b00011111;
_delay_ms (Z);
VD = 0b00111111;
_delay_ms (Z);
VD = 0b01111111;
_ delay_ms (Z);
VD = 0b11111111;
_delay_ms (Z);
VD = 0b00000000;
_ delay _ ms (Z);
else
VD = 0b00000000; // Если ключ не замкнут, то все LED выключены
Операторы if и else
Назначение препроцессоров и ним хорошо известны из предыдущих статей. Здесь новым для нас есть оператор if . If переводится с английского «если». Если условие, указанное в круглых скобках, выполнятся, т.е. истинное, то выполняется код программы в фигурных скобках. Например, если переменная a больше 1 единицы, то переменной c присвоится значение a + b.
if (a >1)
c = a + b;
В противном случае, когда значение a меньше или рвано единице, код программы в фигурных скобках не будет выполняться.
Если в фигурных скобках выполняется только одна команда, то синтаксис языка Си позволяет упростить запись и обойтись без фигурных скобок:
if (a >1) c = a + b;
Также оператор if работает в связке с оператором else .
if (a >1) → если a >1, то = a + b
c = a + b;
else → в противном случае, c = a — b
c = a — b;
Работает это так. Если a > 1, то c = a + b. В противном случае, т.е. когда а меньше или равно единице, то c = a – b.
Пояснение кода программы
Теперь возвращаемся к нашей программе. Если кнопка, соединенная с PB0 нажата, то на выводе появляется низкий потенциал и соответствующий бит регистра PINB устанавливается в ноль. При этом будет выполняться условие в фигурных скобках, т.е. начнет мигать гирлянда.
Обратите внимание, что команда присвоения состоит из одного знака равно «=», а команда проверки условия «равно» состоит из двух знаков равно, написанных без пробела «==».
Когда кнопка не нажата, в бите регистра PINB появится единица, вызванная высоким потенциалом подтягивающего резистора. В этом случае управление перейдет к оператору else и все LED будут выключены.
При замыкании второго ключа, вывод которого соединен с портом PB1, выполнится второй код программы, и светодиоды начнут поочередно включаться с задержкой времени 0,3 секунды.
Таким образом, гирлянда на микроконтроллере может содержать разное количество LED и ключей. Причем для каждого замыкания или размыкания контактов ключа можно прописать свой алгоритм работы гирлянды.
Также ею можно управлять с помощью всего одной кнопки. Такой вариант имеет несколько сложнее код, и его мы рассмотрим в отдельной статье. Там же мы рассмотрим, как подключать мощные LED к МК.
Ранее в статье вы подробно рассмотрели настройку на выход, а здесь – на вход. Теперь объединим все вместе и приведем простой наглядный алгоритм.
Гирлянда на ATtiny2313 собирается очень просто. В этой простой статье мы с вами будет делать мини-гирлянду из 4 светодиодов.
Нажата ли ты, наша кнопочка, или отжата?”, – именно таким вопросом мы задавались в прошлой статье. И в зависимости от состояния кнопки мы делали эффект из 4 светодиодов. В этой статье мы с вами разберем похожую ситуацию. Итак, погнали!
Помните китайскую гирлянду за 100 руб?
Нажимаем кнопочку и эффект моргания становится абсолютно другой;-) Именно этим мы с вами и займемся в этой статье;-)
Мы не будем делать китайску гирлянду с N-ным количеством лампочек, а сделаем упрощенную схему такой гирлянды на МК AVR Tiny2313 и четырех светодиодах. С помощью кнопки мы будем менять эффект моргания.
Итак, наша задача буквально звучит так:
Создать гирлянду на МК AVR Tiny2313 из четырех светодиодов и одной кнопки с самовозвратом (кнопка, которую нажал и сама отжимается). Нажимаем один раз кнопку – появляется первый эффект моргания кнопки, нажал второй раз кнопку – появился второй эффект моргания и тд. Всего у нас будет семь эффектов. Условие такое, что пока светодиоды переливаются морганием, у нас МК не реагирует на кнопку. То есть пока не прошел эффект, нажатие на кнопку никак не отображается на эффекте. Эффект НЕ прерывается. Когда эффект закончится, только тогда МК будет обрабатывать нажатие на кнопку.
Задача вроде бы ясна. Для начала составим простенькую схемку в Proteus. Схемка будет выглядеть примерно как-то так (кликните для увеличения, откроется в новом окне):
Все? Нет не все! Теперь шьем наш МК HEX-файлом. А где его взять? Из Atmel Studio 6. Но чтобы его создать, нам потребуется для начала написать программу, по которой будет работать наш МК. Как все это сделать, смотрим в этой статье.
Ниже приведен текст с комментариями:
Обратите внимание также на строчку кода:
{_delay_ms(50); //включаем задержку 50 миллисекунд для антидребезга
Программа Proteus спокойно бы работала и без этой строчки кода. Зачем мы тогда ее вставили? Дело все в том, что реальное положение дел чуточку хуже. Козлом отпущения в данном случае будет самая безобидная кнопка, которую мы поставим в схему на переключение гирлянд, собрав ее на макетной плате.
Что делает кнопка в схеме согласно схемотехнике МК? Подает логический ноль или единицу на ножку МК. Так? Так. Но в реальной схеме она не сразу замыкает и размыкает цепь. При замыкании или размыкании кнопки у нас нет четкого переключения уровней сигнала с логической единицы на ноль и наоборот. Переключение с помощи кнопки выглядит примерно вот так:
С логической единицы в ноль примерно вот так:
С нуля на единицу как-то вот так:
Вся эта билиберда при переключении кнопки носит название дребезг контактов и мешает разработчикам логических устройств. Дело в том, что эти хаотические импульсы МК может посчитать как за логическую единичку, так и за нолик. В настоящее время это недоразумение с помощью нехитрой строчки кода устранено.
Прикрепляю к проекту СИшник, HEX и файл Протеуса.
В этой статье предложена отличная подборка схем новогодних гирлянд и других электронных игрушек для новогоднего интерьера, основанная на принципах автономного и экономного питания, а также простоте и надежности сборки радиолюбительских конструкций.
В качестве основного радио компонента испускающего свет во всех схемах гирлянд используются светодиоды, разных типов. В первую очередь это позволяет существенно снизить расход источника аккумулятора или батарейки, а также добиться неповторимых и непредсказуемых новогодних картинок в волшебную ночь.
Дети очень любят интересные и необычные вещи, особенно мигающие огоньки, на радость малышне предлагаю собрать достаточно простой вариант схемы мини гирлянды. Печатная плата в популярном радиолюбительском формате Sprint Layout, прилагается в архиве выше.
Схема состоит из генератора тактовых импульсов на отечественной цифровой микросхеме DD1 типа К155ЛА3, "силовая" часть выполнена на биполярных транзисторах VT1-VT4, можно использовать практически любые структуры n-p-n, хоть КТ315, если они у вас конечно остались. К Транзисторам подсоединяется светодиодная нагрузка и "переключатели" на логических элементах DD2-DD4 с RC-цепочками R5C2, R7C3 между ними для задания времени задержки включения трех выводных полупроводников.
В целом, "детская радость" работает следующим образом: С генератора следуют импульсы на DD1.2, затем открывает VT2, далее заряжается C2 и как только напряжение на нём достигнет уровня логической единицы "1", то на выходе элемента DD1.3 будет также единица, которая открывает VT3. С DD1.4 работа анологичная. Частота переключения подстраивается подбором C1. В итоге появляется ощущение бегущих огней.
Предлагаю вниманию читателей схему простой новогодней мигалки , которая может быть изготовлена первоначально в форме креста как сувенир к пасхальным или рождественским праздникам. Форма мигалки можно легко изменить и использовать как элемент световой рекламы.
Принципиальная схема приведена на рисунке. Светодиоды расположены в форме креста, схема выполнена с использованием микросхемы К561ЛА7. На элементах DD1.1, DD1.2, С1, R1 собран генератор прямоугольных импульсов частотой около 1 Гц, транзисторный ключ VT1 обеспечивает необходимый ток светодиодов HL1. . . HL10, конденсатор С2 необходим, если требуется плавное увеличение-уменьшение яркости светодиодов - это более приятно для глаз. Сопротивление резисторов R3... R6 подбирают (270-620 Ом) таким образом, чтобы уровень свечения светодиодов был одинаковым. Переключателем SA1 табло можно выключить или включить в режим непрерывного свечения.
В данной схеме количество светодиодов можно увеличить и до 12, из которых можно составить различные декоративные геометрические фигуры. Если использовать импортные светодиоды типа или AND123R, которые появились на наших радиорынках, яркость свечения значительно увеличится.
Этой несложной схеме лет тридцать, но она отлично работает каждый новый год у нас дома. Питается схема от параметрического стабилизатора на стабилитроне Д814Д. Задающий генератор выполнен на счетчике К176ИЕ12 с кварцевым резонатором с периодом 1 секунда. Сигнал с выхода счетчика поступает на дешифратор выполненный на микросхеме К561ИЕ8. Положительные импульсы с ее выходов через диоды поступают на транзистор КТ315, и открывается тиристор.
Для более мягкого и комфортного уютного свечения, лучше применять обычные лампочки, которые обеими ветвями подходят к мостовому выпрямителю и загораются в полнакала. В момент времени, когда тиристор открывается, часть ламп шунтируется и остальные начинают светиться в полный накал - это требуется учитывать. Трансформатор можно взять из старого телевизора.
В схеме присутствует развязка по сетевому напряжению, и даже при случайном касании проводов питания ламп, беды не случится.
Думаю каждый узнает схему этого простого мультивибратора для двух каналов на двух транзисторах. Светодиодов в каждом плече может быть много. Ну чем вам не супер простая новогодняя мигалка, которую можно собрать на монтажной плате за 5 минут.
А если захочется использовать три плеча, можно вспомнить из курса электроники схему мультивибратора на трех транзисторах.
Правильно собранная схема начинает работать сразу же. Напряжение питания от 5 до 9 В. Частоту мигания, т.е. следования импульсов подбирают конденсаторами. Желательно использовать светодиоды малой мощности с одинаковыми параметрами.
Рассмотрим несколько простых схемотехнических реализаций. Первая схема воспроизводит эффект "бегущих огней" для трех гирлянд. Основа схема три инвертора цифровой микросхемы К555ЛН1. Схема работает так, что в любой момент времени только на одном из инверторов есть сигнал, соответственно горит только одна из трех гирлянд, а следующая загорается тогда, когда гаснет предыдущая.
Вторая схема также позволяет достигнуть эффекта «бегущие» огни, но уже с возможностью регулирования скорости переключения гирлянд, за счет генератора прямоугольных импульсов. Частоту переключения гирлянд изменяют с помощью резистора R3.
Еще один вариант схемы переключателя елочных гирлянд похож на предыдущую, но собран на КМОП микросхемах и регулировка частоты осуществляется резистором R2.
Схема используется для управления елочной гирляндой. На биполярных транзисторах VT1, VT2 и резисторах R3-R6 построен модуль управления тиристором. Частоту вспышек гирлянды можно регулировать в широких пределах изменяя параметры сопротивлений R1, R2 и конденсатора C1.
Предлагаемый автомат световых эффектов содержит четыре группы светодиодов, объединенных в новогоднюю гирлянду, которой управляет микроконтроллер.
Основа автомата световых эффектов (см. рисунок) — микроконтроллер, что позволило сделать устройство максимально простым. Органы управления — переменный резистор R2 и кнопка SB1.
Схема
С помощью кнопки выбирают эффект (из десяти возможных), а переменным резистором регулируют скорость его воспроизведения (быстрее, медленнее).
Управляющие сигналы с выходов микроконтроллера DD1 через токоограничивающие резисторы R5, R6, R8, R9 поступают на базы транзисторов VT1—VT4, которые подают питающее напряжение на группы светодиодов HL1—HL3, HL4—HL6, HL7—HL9, HL10 -HL12. Резисторы R4, R7, R10, R11 ограничивают ток через светодиоды.
Рис. 1. Принципиальная схема автомата световых эффектов на светодиодах и микроконтроллере.
Детали
Применены постоянные резисторы МЛТ, С2-23, переменный R2 — СПО, СП4-1, его сопротивление может быть в интервале 1...50 кОм, но должно соблюдаться условие R1 = R2. Оксидные конденсаторы - импортные, СЗ - К10-17, светодиоды можно применить любые с допустимым током до 20 мА и напряжением до 3 В.
Транзисторы КТ315Б заменимы на транзисторы серий КТ315, КТ3102 с любыми буквенными индексами. Стабилизатор напряжения можно применить любой с выходным напряжением 5 В, диодный мост — также любой с допустимым током не менее 0,15 А и допустимым обратным напряжением не менее 20 В.
Понижающий трансформатор — с напряжением на вторичной обмотке 9... 10 В при токе до 0,15 А. Кнопка малогабаритная с самовозвратом — ПКн159, DTST-6, выключатель питания — МТ1, МТД-1, П1Т1-1. Четыре группы светодиодов свивают в одну гирлянду, в которой светодиоды должны расположиться в следующей последовательности: HL7, HL1, HL4, HL10, HL8, HL2, HL5, HL11 и т. д.
Налаживание
Налаживания устройство не требует. В случае необходимости яркость свечения светодиодов можно изменить подборкой резисторов R4, R7, R10, R11. При программировании устанавливают следующую конфигурацию микроконтроллера: CKSEL0=1, CKSEL1=0, RSTDISBL=0, SPIEN=0, BODEN=1, BOD-LEVELS.
В авторском варианте переменный резистор оказался невысокого качества (ненадежное прилегание подвижного контакта к резистивному слою), что иногда приводило к "зависанию" программы микроконтроллера. Этот недостаток был устранен установкой постоянного резистора 1 МОм между выводом 1 микроконтроллера и минусовой линией питания.
Среди множества световых приборов, используемых для оформления новогодних елок, особое место занимает схема китайской гирлянды. Она, как и все аналогичные китайские изделия, отличается простотой и дешевизной. Возникает много споров о надежности подобных гирлянд, однако, большинство потребителей использует именно их.
Схема классической китайской гирлянды
Данная конструкция оснащена плавным управлением яркостью. Для этого используется фазовое управление, регулирующее угол открывания тиристоров. Автоматика использует целых восемь программ, обеспечивающих большое разнообразие алгоритмов управления. Благодаря своим качествам, прибор очень дешев, поэтому и расходится миллионными тиражами.
В основе контроллера лежит плата небольшого размера, где предусмотрено место . Здесь же располагается и микроконтроллер с четырьмя выходами. Он представляет собой небольшой кусочек генитакса, где с помощью эпоксидной смолы крепится микрочип. Через выходы микроконтроллера, с помощью токоограничительных резисторов, осуществляется управление четырьмя тиристорами. Данное устройство рассчитано на анодное напряжение до 600 вольт и ток в пределах 0,6-0,8 ампер. В отдельных конструкциях дешевых гирлянд, вместо входного диодного мостика остается один диод. В то же время, подключение электродов, управляющих тиристорами, осуществляется напрямую к выходам микроконтроллера, без , ограничивающих ток.
Как правило, мощность микроконтроллера очень маленькая, поэтому, он не в состоянии контролировать работу мощных симисторов. Для того, чтобы решить эту проблему, необходимо использовать отдельный маломощный источник питания, имеющий гальваническую развязку от общей сети. В этих целях можно использовать адаптер малой мощности, например, такой, который питает усилитель телевизионной антенны, содержащий в своей схеме стабилизатор.
Другие пути решения проблем
Чтобы совместить маломощный микроконтроллер с мощными симисторами, практикуется применение транзисторных ключей, где используются транзисторы с высоким коэффициентом усиления тока. Таким образом, схема китайской гирлянды не перегружает выходы микроконтроллера. Чтобы обеспечить гальваническую развязку, применяются специальные микросхемы, на входе которых содержится светодиод, а на выходе установлен маломощный симистор.
Для того, чтобы китайская гирлянда нормально работала, ее нужно синхронизировать с сетью с помощью сигнала. С этой целью, на вход микроконтроллера подается фаза, номиналом 220 вольт через установленный резистор. Нейтральный провод сети, соединяется с общим проводом всего устройства.
Замена блока управления Китайской гирлянды
