http://hamlab.net/mcu/training/ports.html
http://hamlab.net/mcu/training/ports.html
Архив метки: микроконтроллер
Дребезг контактов
взято тут http://www.mikroe.com/chapters/view/17/chapter-4-examples/
SWITCHES AND PUSH-BUTTONS
Switches and push-buttons are probably the simplest devices providing the simplest way of detecting the appearance of a voltage on a microcontroller input pin. Nevertheless, it is not as simple as it seems… The reason for it is a contact bounce.
The contact bounce is a common problem with mechanical switches. When the contacts strike together, their momentum and elasticity act together to cause bounce. The result is a rapidly pulsed electrical current instead of a clean transition from zero to full current. It mostly occurs due to vibrations, slight rough spots and dirt between contacts. This effect is usually unnoticeable when using these components in everyday life because the bounce happens too fast to affect most equipment. However, it causes problems in some analog and logic circuits that respond fast enough to misinterpret on/off pulses as a data stream. Anyway, the whole process doesn’t last long (a few micro or milliseconds), but long enough to be registered by the microcontroller. When only a push-button is used as a counter signal source, errors occur in almost 100% of cases!
This problem may be easily solved by connecting a simple RC circuit to suppress quick voltage changes. Since the bounce period is not defined, the values of components are not precisely determined. In most cases it is recommended to use the values as shown in figure below.
If complete stability is needed then radical measures should be taken. The output of the circuit, shown in figure below (RS flip-flop), will change its logic state only after detecting the first pulse triggered by a contact bounce. This solution is more expensive (SPDT switch), but the problem is definitely solved.
In addition to these hardware solutions, there is also a simple software solution. When the program tests the logic state of an input pin and detects a change, the check should be done one more time after a certain delay. If the program confirms the change, it means that a switch/push button has changed its position. The advantages of such solution are obvious: it is free of charge, effects of contact bounce are eliminated and it can be applied to the poorer quality contacts as well.
Тактовые генераторы в PIC (Microchip)
взято тут http://www.mikroe.com/chapters/view/17/chapter-4-examples/
CLOCK SIGNAL
Even though the microcontroller has a built-in oscillator, it cannot operate without external components which stabilize its operation and determine its frequency (operating speed of the microcontroller). Depending on elements in use as well as their frequencies, the oscillator can be run in four different modes:
- LP — Low Power Crystal;
- XT — Crystal / Resonator;
- HS — High speed Crystal / Resonator; and
- RC — Resistor / Capacitor.
Why are these modes so important? Owing to the fact that it is almost impossible to make a stable oscillator which operates over a wide frequency range, the microcontroller must know which crystal is connected so that it can adjust the operation of its internal electronics to it. This is why all programs used for chip loading contain an option for oscillator mode selection. See figure on the left.
Quartz Crystal
When the quartz crystal is used for frequency stabilization, a built-in oscillator operates at a precise frequency which is not affected by changes in temperature and power supply voltage. This frequency is usually labeled on the crysal casing.
Apart from the crystal, capacitors C1 and C2 must also be connected as per schematic below. Their capacitance is not of great importance. Therefore, the values provided in the table below should be considered as a recommendation, not as a strict rule.
Ceramic Resonator
Ceramic resonator is cheaper, but very similar to quartz by its function and the way of operation. This is why schematics illustrating their connection to the microcontroller are identical. However, the capacitor value is slightly different due to different electric features. Refer to the table below.
Such resonators are usually connected to oscillators when it is not necessary to provide extremely precise frequency.
RC Oscillator
If the operating frequency is not of importance then there is no need to use additional expensive components for stabilization. Instead, a simple RC network, as shown in figure below, is sufficient. Since only the input of the local oscillator is used here, the clock signal with the Fosc/4 frequency will appear on the OSC2 pin. This frequency also represents the operating frequency of the microcontroller, i.e. the speed of instruction execution.
External Oscillator
If it is required to synchronize the operation of several microcontrollers or if for some reason it is not possible to use any of the previous schematics, a clock signal may be generated by an external oscillator. Refer to figure below.
Regardless of the fact that the microcontroller is a product of modern technology, it is of no use if not connected to additional components. Simply put, the appearance of voltage on the microcontroller pins means nothing if not used for performing certain operations such as to turn something on/off, shift, display etc.
Двусторонний ключ для питания
взято здесь http://tqfp.org/circuit-design/dvustoronnie-klyuchi-na-tranzistorah.html
Для i3, мне понадобилась такая система: по умолчанию питание берется от батарейки, а когда пользователь подключает USB, прерыватель начинает питаться от USB. Вроде бы, просто. Но чем отключать батарейку? Первая мысль — mosfet’ом, конечно. К сожалению, у мосфетов есть паразитный внутренний диод, который портит всю малину. Вот смотрите:
Видно, что USB закорочен на батарейку, и тут выживет сильнейший 🙂 Понятно, что это — плохой вариант. Именно для того чтобы увидеть такие моменты, я всегда изображаю паразитный диод в символе транзистора. Опустив свои поиски, покажу готовый результат:
Идея в том, что один транзисторы блокируют внутренние диоды друг друга. (транзисторы можно поставить и истоками друг к другу, схема все равно будет работать).
Такой ключ может проводить ток в обе стороны. Иногда это не желательно и нужна защита от переполюсовки, как в случае с i3. Если присмотреться, то видно, что левый транзистор играет роль управляемого «идеального диода», но, в отличии от него не проводит ток в обратном направлении, так как закрывается напряжением от USB.
В качестве примера, у нас будет кусок схемы питания i3, в котором используется этот ключ(напряжение батареек (2xAA) 2-3.5в, USB и внешнего выхода — 4.75-5.25в):
Итак, с ключом на Q1 и Q2 вы уже знакомы. По умолчанию, ключ закрыт. Когда пользователь нажимает кнопку B1, напряжение на затворе падает и ключ открывается. При подаче питания, запускается процессор, который открывает Q3 и таким образом, при отпускании кнопки, система не выключается. unidk очень удачно называл это «триггер на процессоре».
Через отдельный диод D1, питание от USB смешивается с питанием от батареек. Раздельные диоды для затвора и для подачи питания нужны для того, чтобы напряжение от батарейки само не закрывало свой-же ключ.
От чего сейчас питается прерыватель, он может узнать по напряжению VSupply. Если это напряжение меньше 4в, то это батарейка и можно мерить ее напряжение и экономить питание. Если больше — то это USB.
Эта статья навеяна тем, что недавно я встретил человека в местном магазине радиодеталей, который хотел сделать высоковольтный двунаправленный ключ. Собственно, эта статья и является ответом на его вопрос.
из комментариев
Спасибо за статью. Эту схему включения успешно используют в ноутбуках. 
Например
На схеме на AD_DOCK_IN подается напряжение от внешнего зарядного устройства для силовых цепей ноутбука(дежурные цепи подключены отдельно)
Схемы самоблокировки питания для микроконтроллеров
взято здесь http://radiostorage.net/?area=news/1497
«Научиться управлять самим собой» — это качество мечтает воспитать в себе каждый человек. Правда, далеко не у всех мечты совпадают с реальностью, отсюда стрессы, отрицательные эмоции, плохое настроение. Мудр тот, кто в сложной обстановке контролирует свои поступки, к чему надо стремиться и всем остальным.
МК, подобно человеку, тоже умеет управлять самим собой, точнее, процессом коммутации собственного напряжения питания. Эта функция полезна в следующих случаях:
- для устройств, которые питаются от батарей/аккумуляторов;
- для входа и выхода из «спящего» режима;
- для организации дистанционного включения/выключения питания;
- для минимизации потребляемой мощности;
- для автоматического отключения аппаратуры без участия человека.
В большинстве случаев для активизации МК можно обойтись одним тумблером питания. А как быть, если по дизайну конструкции лучше смотрится миниатюрный переключатель, не допускающий протекания большого тока, или нажимная (сенсорная) кнопка без фиксации контактов? На помощь придут схемы, изображённые на Рис. 4.6, а…т.
Рис. 4.6. Схемы включения/выключения питания с использованием МК (начало):
а) после нажатия кнопки SB1 напряжение +5 В подаётся на МК, который через выходную линию открывает ключ на транзисторе VT1 и включает реле К1. Контакты реле К1.1 закорачивают кнопку SBI, которую теперь можно отпустить. Выключение питания производится НИЗКИМ уровнем на выходе МК или переводом линии в режим входа без «pull-up» резистора. Резистор R2 не даёт открываться транзистору VT1 при начальном сбросе МК. Кнопка должна быть рассчитана на большой импульсный ток, равный полной нагрузке МК и подключённых к нему цепей. Транзистор VT1 выбирается в зависимости от мощности реле К1
б) после нажатия кнопки SB1 напряжение +5 В подаётся на узлы устройства и на МК, который через выходную линию открывает транзистор VT1. Контакты кнопки шунтируются открытым переходом «коллектор — эмиттер» и её теперь можно отпустить. Выключение питания производится ВЫСОКИМ уровнем на выходе МКили переводом линии в режим входа без «pull-up» резистора. Резистор R1 удерживает транзистор VT1 в закрытом состоянии при снятии питания. Кнопка SB1 должна быть рассчитана на большой импульсный ток, равный полной нагрузке М К и всего устройства в целом;
Рис. 4.6. Схемы включения/выключения питания с использованием МК (продолжение):
в) аналогично Рис. 4.6, б, но с двумя ключевыми транзисторами. Это имеет смысл при повышенной мощности в нагрузке транзистора VT2, когда для его перевода в открытое состояние требуется большой базовый ток, который определяется резистором R3;
г) схема Д. Мэниера. После нажатия кнопки SB1 открываются транзисторы VTI, VT2, напряжение+5 В поступаете МК, который выставляет на выходной линии порта ВЫСОКИЙ уровень. Кнопку SBI теперь можно отпустить, поскольку ток в базу транзистора VT1 подаётся через резистор R5. Выключение питания производится НИЗКИМ уровнем на выходе МК или переводом линии в режим входа без «pull-up» резистора. Достоинство схемы — кнопка SB1 может быть маломощная, рассчитанная на ток меньше 1 йА;
д) аналогично Рис. 4.6, г, но с интегральным стабилизатором DA1, с другими номиналами резисторов и с подключением кнопки SB1 к общему проводу. Вместо DAI можно использовать любой другой стабилизатор, рассчитанный на выходное напряжение +3…+5 В;
е) ключом, коммутирующим питание, является полевой транзистор VT1. Из-за этого снижается падение напряжения между входом и выходом и повышается экономичность. Умножитель напряжения собран на элементах VDI, VD2, С2, СЗ. Он формирует повышенное напряжение для отпирания транзистора VT1. Источником импульсов для умножителя служит внешний тактовый RC-генератор МК, собранный на элементах R1,C1 и имеющий отдельный выход ХТ2;
Рис. 4.6. Схемы включения/выключения питания с использованием МК (продолжение):
ж) аналогично Рис. 4.6, б, но с полевым транзистором VT1 и с пониженным напряжением питания. Достоинство схемы — экономичность ввиду меньшего падения напряжения на транзисторе VT1
з) аналогично Рис. 4.6, б, но между транзистором VT1 и МК встроен импульсный умножитель напряжения, собранный на микросхеме DA1 фирмы Maxim/Dallas. Если отсоединить вывод 1 микросхемы DA1 от выводов 5, 8 и соединить его с выводом 6, то напряжение питания МК повысится с +3.3 до +5 В;
и) нажатие одной или нескольких кнопок SB1…SB3 приводит к подаче питания на М К через открытые диоды VDI… VD3. Далее М К выставляет НИЗКИЙ уровень на линии выхода, открывая транзисторы VTI, VT2 и блокируя действие кнопок. Теперь кнопки SB1…SB3 можно использовать по прямому назначению для управления тремя входами М К с «pull-up» резисторами (диоды VD1…VD3 закрыты). Выключение питания производится ВЫСОКИМ уровнем на выходе МК. Если при этом будет постоянно замкнута хотя бы одна из кнопок, то МК останется в рабочем состоянии, но без подачи тока во внешнюю «взвешенную» цепь 4.8 В;
к) после нажатия кнопки SB J открывается транзистор VT1 через элементы R2, VD1. Напряжение +5 В поступает в МК, который выставляет на своём выходе ВЫСОКИЙ уровень. Транзистор VT2открывается, после чего кнопку SB1 можно отпустить. В дальнейшем её используют как обычную управляющую, при этом вход МК замыкается с общим проводом через кнопку SBI и диод VD2. Выключение питания производится НИЗКИМ уровнем на выходе МК или переводом данной линии в режим входа без «pull-up» резистора;
Рис. 4.6. Схемы включения/выключения питания с использованием МК (продолжение): л) аналогично Рис. 4.6, г, но с интегральным стабилизатором напряжения DAI и с визуальным индикатором подачи питания на светодиоде HL1
м) транзистор VT2 открывается только в том случае, когда напряжение питания после кнопки SB1 будет больше, чем +4 В (определяется суммой порогового напряжения стабилитрона VD1 и напряжения между базой и эмиттером транзистора VT1)
н) аналогично Рис. 4.6, в, но на полевых транзисторах VTI, VT2 и с интегральным стабилизатором напряжения DA 1 (диапазон замены +3…+5 В). Резистор между выходом МК и затвором транзистора VT2 не нужен, поскольку полевой транзистор управляется напряжением, а не током. Резистор R2 поддерживает закрытое состояние транзистора VT2 при сбросе МК;
о) при замыкании контактов кнопки SB1 напряжение ВЫСОКОГО уровня подаётся через диод VD1 на вывод 4 линейного стабилизатора напряжения DA1 фирмы Maxim Integrated Products. На выходе стабилизатора появляется напряжение +5 В, которое поступает в МК. В управляющей программе сразу же формируется ВЫСОКИЙ выходной уровень, который открывает диод VD2. Теперь кнопку SB1 можно отпустить. Выключение питания производится НИЗКИМ уровнем на выходе МК или переводом его в режим входа без «pull-up» резистора;
Рис. 4.6. Схемы включения/выключения питания с использованием МК (окончание):
п) запараллеленные выходные линии МК(1) в режиме ВЫСОКОГО уровня являются источником питания для МК(2). Нагрузочная способность составляет несколько десятков миллиампер. Кнопка SB1 работает в триггерном режиме, т.е. каждое её нажатие приводит к установке ВЫСОКОГО/НИЗКОГО уровня одновременно на всех трёх выходах и, соответственно, к включению/выключению питания МК(2). «Дребезг» контактов кнопки SB1 устраняется программно. Резистор R1 защищает вход МК(1) от наводок при большой длине проводов до кнопки SBI. Число запараллеленных выходных линий М К( 1) может быть больше, чем три;
р) аналогично Рис. 4.6, о, но с другой микросхемой стабилизатора напряжения DAI (фирма Maxim Integrated Products) и с дополнительным входом МК, через который проверяется состояние кнопки SB1, например, для триггерного включения/выключения питания. Резистор R2 ограничивает ток, протекающий через внутренний диод МК. Это актуально в первый момент времени после нажатия кнопки SB1;
с) аналогично Рис. 4.6, к, но с другими типами транзисторов, с другими сопротивлениями резисторов, с диодами Шоттки VDI, VD2w с повышенным напряжением на входе. Для питания МК требуется отдельный стабилизатор напряжения, например, на микросхеме 78L05;
т) аналогично Рис. 4.6, к, но с одним диодом VD1 и с интегральным стабилизатором напряжения DAL Если нагрузка по мощности для микросхемы DA1 меньше, чем 0.5 Вт, то её лучше заменить микросхемой 78L05 или аналогичной с низким собственным потреблением тока.
Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.
Схемы электронных выключателей питания для схем на микроконтроллерах
взято здесь http://radiostorage.net/?area=news/1519
Казалось бы, чего проще, включил питание и прибор, содержащий МК, заработал. Однако на практике бывают случаи, когда обычный механический тумблер для этих целей не годится. Показательные примеры:
- микропереключатель хорошо вписывается в конструкцию, но он рассчитан на низкий ток коммутации, а устройство потребляет на порядок больше;
- необходимо осуществить дистанционное включение/выключение питания сигналом логического уровня;
- тумблер питания сделан в виде сенсорной (квазисенсорной) кнопки;
- требуется осуществить «триггерное» включение/выключение питания повторным нажатием одной и той же кнопки.
Для таких целей нужны специальные схемные решения, основанные на применении электронных транзисторных ключей (Рис. 6.23, а…м).
Рис. 6.23. Схемы электронного включения питания (начало):
а) SI — это выключатель «с секретом», применяемый для ограничения несанкционированного доступа к компьютеру. Маломощный тумблер открывает/закрывает полевой транзистор VT1, который подаёт питание на устройство, содержащее МК. При входном напряжении выше +5.25 В требуется поставить перед М К дополнительный стабилизатор;
б) включение/выключение питания +4.9 В цифровым сигналом ВКЛ-ВЫКЛ через логический элемент DDI и коммутирующий транзистор VT1
в) маломощная «квазисенсорная» кнопка SB1 триггерно включает/выключает питание +3 В через микросхему DDL Конденсатор C1 снижает «дребезг» контактов. Светодиод HL1 индицирует протекание тока через ключевой транзистор VTL Достоинство схемы — очень низкое собственное потребление тока в выключенном состоянии;
Рис. 6.23. Схемы электронного включения питания (продолжение):
г) подача напряжения +4.8 В маломощной кнопкой SBI (без самовозврата). Источник входного питания +5 В должен иметь защиту по току, чтобы не вышел из строя транзистор VTI при коротком замыкании в нагрузке;
д) включение напряжения +4.6 В по внешнему сигналу £/вх. Предусмотрена гальваническая развязка на оптопаре VU1. Сопротивление резистора RI зависит от амплитуды £/вх;
е) кнопки SBI, SB2 должны быть с самовозвратом, их нажимают по очереди. Начальный ток, проходящий через контакты кнопки SB2, равен полному току нагрузки в цепи +5 В;
ж) схема Л. Койла. Транзистор VTI автоматически открывается в момент соединения вилки ХР1 с розеткой XS1 (за счёт последовательно включённых резисторов R1, R3). Одновременно в основное устройство подаётся звуковой сигнал от аудиоусилителя через элементы С2, R4. Резистор RI допускается не устанавливать при низком активном сопротивлении канала «Audio»;
з) аналогично Рис. 6.23, в, но с ключом на полевом транзисторе VT1. Это позволяет снизить собственное потребление тока как в выключенном, так и во включённом состоянии;
Рис. 6.23. Схемы электронного включения питания (окончание):
и) схема активизации МК на строго фиксированный промежуток времени. При замыкании контактов переключателя S1 конденсатор С5 начинает заряжаться через резистор R2, транзистор VTI открывается, МК включается. Как только напряжение на затворе транзистора VT1 уменьшится до порога отсечки, МК выключается. Для повторного включения надо разомкнуть контакты 57, выдержать небольшую паузу (зависит от R, С5) и затем снова их замкнуть;
к) гальванически изолированное включение/выключение питания +4.9 В при помощи сигналов с СОМ-порта компьютера. Резистор R3 поддерживает закрытое состояние транзистора VT1 при «выключенной» оптопаре VUI;
л) удалённое включение/выключение интегрального стабилизатора напряжения DA 1 (фирма Maxim Integrated Products) через СОМ-порт компьютера. Питание +9 В может быть снижено вплоть до +5.5 В, но при этом надо увеличить сопротивление резистора R2, чтобы напряжение на выводе 1 микросхемы DA I стало больше, чем на выводе 4;
м) стабилизатор напряжения DA1 (фирма Micrel) имеет вход включения питания EN, который управляется ВЫСОКИМ логическим уровнем. Резистор RI нужен, чтобы вывод 1 микросхемы DAI «не висел в воздухе», например, при Z-состоянии КМОП-микросхемы или при расстыковке разъёма.
Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.
