programat.qxd

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 7/2001

Najprostszy, lecz w pe³ni

funkcjonalny i u¿yteczny

programator,

przeznaczony

do zastosowañ

amatorskich

dla pocz¹tkuj¹cych

elektroników

i programistów.

rogramator umo¿liwia programowa-

nie ma³ych atmeli: AT89C1051,

AT89C2051 i AT89C4051. W po³¹-

czeniu z najprostszym assemble-

rem staje siê u¿ytecznym narzêdziem umo¿-

liwiaj¹cym wykonanie pracy dyplomowej,

magisterskiej lub innej na w³asny u¿ytek,

a tak¿e praktyczn¹ realizacjê innych kon-

strukcji zawieraj¹cych wymienione wy¿ej

uk³ady programowane.

Opis mikrokomputerów

rodziny AT89

Uk³ady scalone rodziny AT89CX051 s¹ 8-bi-

towymi mikrokomputerami jednouk³adowymi

(czyli mikrosterownikami, wystêpuj¹cymi rów-

nie¿ nagminnie pod b³êdn¹ nazw¹ mikro-

kontrolerów), o konstrukcji CMOS, wykona-

nymi technologi¹ wielokrotnej fotolitografii i

selektywnej dyfuzji. Zawieraj¹ one w swej

strukturze pamiêæ Flash EPROM o pojemno-

ci 1, 2 lub 4 kB programowan¹ i kasowan¹

elektrycznie. Uk³ady s¹ zgodne pod wzglê-

dem konstrukcyjnym i programowym ze stan-

dardem przemys³owym MCS-51. Producent

uk³adów gwarantuje, ¿e mog¹ one przejæ

1000 cykli kasowania/programowania pa-

miêci wewnêtrznej.

Napiêcie zasilaj¹ce tych uk³adów powinno

siê mieciæ w granicach 2,7

6 V, dla wersji

z zegarem 12 MHz, i 4

6 V dla wersji z ze-

garem 24 MHz. Uk³ady mog¹ byæ wykorzy-

stywane w dwóch trybach pracy o obni¿o-

nym poborze mocy (Low Power Idle Mode,

Power Down Mode). W po³¹czeniu z nisk¹

cen¹ wymienione w³aciwoci czyni¹, ¿e

te uk³ady staj¹ siê niezwykle atrakcyjne

PROGRAMATOR AT51

(1)

w zastosowaniach amatorskich i prostych

uk³adach automatyki przemys³owej.

Uk³ady serii AT89 s¹ wyposa¿one w wewnê-

trzn¹ pamiêæ RAM o pojemnoci 128 baj-

tów, maj¹ 15 programowanych linii wej-

cie/wyjcie, które s¹ przypisane do dwóch

portów P1 i P3, dwa 16-bitowe zegary/liczni-

ki, z których ka¿dy mo¿e pracowaæ w czterech

ró¿nych trybach; piêæ róde³ przerwañ,

z których cztery to przerwania sprzêtowe,

a jedno programowe; programowany sterow-

nik transmisji szeregowej UART wykorzystu-

j¹cy normalnie przerwanie programowe oraz

precyzyjny komparator analogowy.

Zewnêtrzne wejcia/wyjcia portów P1 i P3,

maj¹ wyjciow¹ wydajnoæ pr¹dow¹ 80 mA

w stanie wysokim oraz wejciow¹ wydajnoæ

pr¹dow¹ 20 mA w stanie niskim. Nale¿y

równie¿ pamiêtaæ, ¿e do koñcówki P1.0 po-

rtu P1 jest do³¹czone wejcie nieodwraca-

j¹ce precyzyjnego komparatora, a do koñ-

Z PRAKTYKI

wy i stanowi jedynie wejcie sygna³u z we-

wnêtrznego komparatora analogowego.

Maksymalna czêstotliwoæ zewnêtrznego

oscylatora nie mo¿e przekraczaæ, w zale¿-

noci od wersji uk³adu, 12 lub 24 MHz. Ze-

wnêtrzny rezonator do³¹cza siê do koñ-

cówek XTAL1 i XTAL2, do których nale¿y

do³¹czyæ dodatkowo kondensatory o po-

jemnociach 20

40 pF dla kwarcu lub 30

pF dla rezonatora ceramicznego. Wartoæ

rezystancji rezystora do³¹czonego do wej-

cia RESET powinna zawieraæ siê w grani-

cach 50

300 k

Ω

. Wszystkie oznaczenia

koñcówek s¹ zgodne z rysunkiem 1.

Opis dzia³ania uk³adu

Schemat programatora jest przedstawiony

na rys. 2. Jest on przystosowany do po³¹-

czenia z komputerem klasy IBM-PC lub

kompatybilnym za pomoc¹ z³¹cza wyjcio-

Rys. 1. Opis wyprowadzeñ mikrokomputera AT89

cówki P1.1 tego samego portu jego wej-

cie odwracaj¹ce. Koñcówki portu P3 s¹

te¿ wykorzystane podwójnie. I tak, do koñ-

cówki P3.0 portu P3 do³¹czono wejcie ste-

rownika transmisji szeregowej UART, a do

koñcówki P3.1 do³¹czono jego wyjcie; koñ-

cówkê P3.2 wykorzystano jako wejcie ze-

wnêtrznego przerwania INT0, a koñcówkê

P3.3 wykorzystano jako wejcie zewnêtrz-

nego przerwania INT1; koñcówka P3.4 jest

zewnêtrznym wejciem zegara T0, a koñ-

cówka P3.5 wejciem zegara T1; zegary

T0 i T1 maj¹ mo¿liwoæ generowania prze-

rwañ sprzêtowych. Wejcie P3.6 portu P3

nie jest wyprowadzone na zewn¹trz obudo-

wego ³¹cza drukarki LPT. Do dalszych roz-

wa¿añ przyjêto, ¿e programator jest do³¹-

czony do wyjcia ³¹cza transmisji równole-

g³ej LPT1. Ca³oæ powinna byæ zasilana ze

ród³a o napiêciu 15

20 V i wydajnoci

pr¹dowej 100 mA.

Dane do mikrokomputera s¹ wprowadzane

przez port P1 za porednictwem portu 378

hex komputera IBM-PC. Odpowiedzi mikro-

komputera generowane w czasie jego progra-

mowania s¹ odczytywane przez program

steruj¹cy AT51.EXE za porednictwem portu

379 hex, natomiast sterowanie programo-

wanym mikrokomputerem odbywa siê przez

port 27Ahex. Wszystkie te porty s¹ 8-bitowe,

Rys. 2. Schemat programatora AT51

R12, R14

R16, R19 _ 1 k

Ω

Z PRAKTYKI

co odpowiada potrzebom sterowania i progra-

mowania 8-bitowego mikrokomputera i s¹

dostêpne, dziêki odpowiednim rejestrom,

przez ³¹cze transmisji równoleg³ej LPT1. Im-

pulsy programuj¹ce i kasuj¹ce s¹ generowa-

ne przez program obs³ugi programatora i

doprowadzane do koñcówki P3.2 portu P3

mikrokomputera.

Resetowanie i wprowadzanie mikrokompu-

tera w stan programowania lub kasowania

pamiêci odbywa siê przez doprowadzenie

napiêcia 0 V lub 12 V do koñcówki

RST\VPP. Ustawienie odpowiedniego trybu

pracy (tutaj tylko kasowanie lub programo-

wanie) nastêpuje przez doprowadzenie od-

powiedniego kodu steruj¹cego do koñcówek

P3.3, P3.4, P3.5, P3.7 portu P3 mikrokom-

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 7/2001

putera. Niektóre sygna³y steruj¹ce i sygna³

odpowiedzi mikrokomputera (ready/busy)

wymagaj¹ zastosowania odpowiedniego

buforowania, które jest zrealizowane przez

inwertery z otwartym kolektorem zawarte

w uk³adzie US2 typu 74LS06 lub 74ALS06.

Buforowaniem objête jest prze³¹czanie na-

piêæ 0 i 12 V na koñcówce RST/VPP, usta-

wianie trybu pracy oraz sygna³ zajêtoci

mikrokomputera.

Wszystkie linie steruj¹ce i linie danych s¹ od-

dzielone od programatora i zainstalowane-

go w podstawce programowanego mikro-

komputera US1 przez rezystory R1÷R13.

Programator zawiera dwa stabilizatory pa-

rametryczne z tranzystorami T1 i T2 do-

starczaj¹ce napiêæ +5 V do zasilania mikro-

komputera US1 i buforów US2 oraz +12 V do

sterowania mikrokomputera przez jego koñ-

cówkê RST/VPP. Obecnoæ napiêcia na

wyjciu stabilizatorów jest kontrolowana

dziêki obecnoci dwóch LED.

Monta¿ i uruchomienie

Monta¿ programatora nale¿y rozpocz¹æ od

wykonania p³ytki drukowanej przedstawio-

nej na rys. 3. Zalecane jest wykonanie p³yt-

ki metod¹ fotochemiczn¹ przy u¿yciu po-

wszechnie dostêpnych odczynników w ae-

rozolu Positiv 20 i Transparent 21. Dodat-

kowo potrzebna bêdzie jeszcze soda kau-

styczna jako wywo³ywacz (NaOH _ sprze-

dawana do udra¿niania syfonów i rur kana-

lizacyjnych). Szczegó³owa instrukcja obs³u-

gi (w jêzyku angielskim), znajduje siê na

ulotkach do³¹czonych do wymienionych od-

czynników.

Proces technologiczny wykonania p³ytki wy-

maga nawietlenia p³ytki ród³em promienio-

wania ultrafioletowego (UV). Niezbêdne ma-

tryce pozytywowe nale¿y wykonaæ w posta-

ci odbitek kserograficznych z odpowiednich

rysunków lub z wydruków dokumentacji,

z drukarki laserowej lub atramentowej, po-

branej ze strony autora artyku³u _

http://bc107.republika.pl/. Osoby cierpliwe

mog¹ wykonaæ przedstawion¹ p³ytkê za

pomoc¹ pisaka do druku z koñcówk¹

0,5 mm. Nale¿y wtedy odbitkê lub wydruk

p³ytki po³o¿yæ na laminacie i zaznaczyæ ry-

sikiem wszystkie punkty lutownicze na war-

stwie miedzi. Nastêpnie nale¿y poprowa-

dziæ cie¿ki ³¹cz¹ce.

W ostatecznoci mo¿na zmontowaæ ca³oæ

na uniwersalnej p³ytce drukowanej. Po³¹cze-

nia nale¿y wtedy wykonaæ przewodem

w izolacji igelitowej. Nale¿y jednak pamiêtaæ,

¿e nawet drobna pomy³ka monta¿owa mo-

¿e doprowadziæ do uszkodzenia obwodów

wyjciowych ³¹cza równoleg³ego LPT

w komputerze.

W wykonanej p³ytce (na rys. 4) nale¿y po-

wierciæ otwory o rednicy 1,1 mm pod gnia-

zdo szufladowe DB25, oraz otwory 0,8 mm

dla pozosta³ych podzespo³ów.

Po sprawdzeniu prawid³owoci monta¿u

wg rys. 4 mo¿na przyst¹piæ do uruchomie-

nia programatora. W tym celu nale¿y do³¹-

czyæ napiêcie zasilaj¹ce, które powinno za-

wieraæ siê w granicach 15 V do 20 V. Mo¿-

na w tym celu u¿yæ czterech po³¹czonych

szeregowo baterii typu 3R12.

Po do³¹czeniu programatora do ród³a za-

silania powinny zawieciæ siê diody D2 i D4.

Nale¿y zmierzyæ wartoæ napiêcia na emite-

rze tranzystora T1, które powinno zawieraæ

siê w granicach 11,5

12,5 V. Je¿eli napiêcie

nie mieci siê w granicach tolerancji, to nale-

Rys. 3. P³ytka drukowana programatora AT51 (skala 1:1)

Rys. 4. Rozmieszczenie elementów programatora na p³ytce drukowanej