Miniprojekty 10/2000

Elektronika Praktyczna 10/2000

M I N I P R O J E K T Y

Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Miniprojekty" jest łatwość ich praktycznej realizacji.

Zmontowanie  układu  nie  zabiera  zwykle  więcej  niż  dwa,  trzy  kwadranse,  a  z  jego  uruchomieniem  można
poradzić  sobie  w  ciągu  kilkunastu  minut.  "Miniprojekty"  mogą  być  układami  stosunkowo  skomplikowanymi
funkcjonalnie,  lecz  prostymi  w  montażu  i uruchamianiu,  gdyż  ich  złożoność  i  inteligencja  jest  zawarta
w  układach  scalonych.  Wszystkie  projekty  opisywane  w  tej  rubryce  są  wykonywane  i  badane
w  laboratorium  AVT.  Większość  z  nich  wchodzi  do  oferty  kitów  AVT  jako  wyodrębniona  seria
“Miniprojekty”  o  numeracji  zaczynającej  się  od  1000.

Schemat elektryczny pro-

ponowanego uk³adu pokazu-
jemy na rys. 1. Niewiele jest
tu do opisywania: uk³ad
PCF8591 pracuje w†typowej,
zalecanej przez producenta
konfiguracji. Jumpery
JP1..JP3 s³uø¹ do sprzÍto-
wego ustawiania adresu
uk³adu i†warto zauwaøyÊ,
øe liczba moøliwych kom-
binacji zero-jedynkowych,
jakie moøemy zaprogramo-
waÊ, wynosi 8. Tyle zatem
uk³adÛw przetwornikÛw mo-
øe naraz pracowaÊ na magis-
trali I

C, daj¹c†w†sumie 32

wejúcia analogowe i†osiem
wyjúÊ. Wszystko obs³ugiwa-
ne za pomoc¹ dwÛch wypro-
wadzeÒ mikrokontrolera!

Za pomoc¹ jumpera JP4

moøemy wybieraÊ dwa do-
stÍpne ürÛd³a napiÍcia odnie-
sienia. Jednym z†nich moøe
byÊ wysokostabilny wzorzec
napiÍciowy typu LM385,
a†drugim po prostu napiÍcie
zasilania.

Aby rozpocz¹Ê ìrozmo-

wÍî z†uk³adem PCF8591, po-
dobnie jak z†kaødym innym
pracuj¹cym z†magistral¹ I

naleøy go najpierw poinfor-
mowaÊ o†chÍci nawi¹zania
konwersacji. Moøemy to
uczyniÊ wysy³aj¹c na magis-
tralÍ I

C adres urz¹dzenia,

z†ktÛrym chcemy wspÛ³pra-
cowaÊ. W†przypadku naszego
przetwornika s³owo adresowe
bÍdzie mia³o postaÊ pokazan¹
w tab. 1.

Cztery najstarsze bity s³o-

wa adresu s¹ niezmienne
i†wspÛlne dla tej rodziny
uk³adÛw. WartoúÊ trzech na-
stÍpnych bitÛw zaleøy od
ustawienia adresu sprzÍtowe-
go i†w†przypadku zwarcia
wszystkich wejúÊ adresowych
(A0, A1 i A2) do masy bÍdzie
wynosiÊ 000. Wreszcie naj-
m³odszy bit decyduje o†tym,
czy mamy zamiar pobieraÊ
dane z†uk³adu PCF8591, czy
je do niego wysy³aÊ. W†jÍzy-
ku MCS BASIC zaadresowa-
nie przetwornika bÍdzie mia-
³o nastÍpuj¹c¹ postaÊ:

I2Cwbyte &B1001XXXX

(gdzie X jest zaleøne od kon-
figuracji sprzÍtowej i†kierun-
ku przesy³ania informacji)

Kiedy juø poinformowa-

liúmy uk³ad przetwornika
o†zamiarze rozpoczÍcia z†nim
wspÛ³pracy, musimy go jesz-

cze skonfigurowaÊ odpowied-
nio do naszych potrzeb. Ko-
lejny bajt wys³any do uk³adu
PCF8591 pod adres 2†decy-
duje w³aúnie o†jego konfigu-
racji. Bajt konfiguracyjny mo-
øemy wys³aÊ do przetworni-
ka za pomoc¹ np. nastÍpuj¹-
cego polecenia:

I2Csend 2, 0XXX0XXX

(gdzie X†okreúlone jest przez
aktualne wymagania stawia-
ne przetwornikowi). Uwaga:
bit 8†i†4†zawsze musz¹ mieÊ
wartoúÊ 0!

Jeøeli mamy zamiar ko-

rzystaÊ takøe z†przetwornika
cyfrowo-analogowego zawar-
tego w†strukturze uk³adu
PCF8591, to wartoúÊ napiÍcia
jakie ma wyst¹piÊ na wyjúciu
VOUT okreúlamy s³owem oú-
miobitowym wys³anym pod
adres 2. Oczywiúcie, oblicza-
j¹c wartoúÊ tego bajtu musi-
my uwzglÍdniÊ wartoúÊ za-
stosowanego napiÍcia odnie-
sienia. Jeøeli przy napiÍciu
odniesienia 5V wyúlemy do
rejestru 3†uk³adu przetworni-
ka wartoúÊ 100 (1100100BIN),
to na wyjúciu otrzymamy:
5000mV/255*100, czyli

Przetwornik AC/CA z interfejsem I

Proponujemy

wykonanie bardzo

prostego przetwornika

A/C o†czterech

kana³ach wejúciowych
oraz jednokana³owego

przetwornika C/A, ktÛre

mieszcz¹ siÍ w†jednym

uk³adzie scalonym

i†wspÛ³pracuj¹

z†mikrokontrolerem

poprzez coraz bardziej

lubiany przez naszych

CzytelnikÛw interfejs I

Rys. 1.

Tab. 1.

MSB

LSB

R/!W

Wartość stała dla danej

Część adresu ustawiana

1− odczyt

grupy układów I

sprzętowo

0− zapis

Elektronika Praktyczna 10/2000

M I N I P R O J E K T Y

1960,7mV.

NapiÍcie na wyjúciu ana-

logowym przetwornika moøe-
my ustawiÊ za pomoc¹ nastÍ-
puj¹cego polecenia jÍzyka
MCS BASIC:

Csend 2, XXXXXXXX

I†wreszcie dochodzimy do

odczytywania napiÍcia zmie-
rzonego na jednym z†wejúÊ
analogowych uk³adu. W†za-
leønoúci od tego, ktÛry kana³
przetwornika AD zosta³ wy-
brany za pomoc¹ s³owa kon-
figuracyjnego, przetworzona
wartoúÊ napiÍcia wejúciowe-
go znajduje siÍ w†rejestrze 3
uk³adu PCF8591. Moøemy j¹
stamt¹d odczytaÊ za pomoc¹
polecenia:

Creceive 3, Wartość

Oczywiúcie, aby otrzymaÊ

wynik pomiaru podany

w†woltach, odebrana wartoúÊ
musi zostaÊ odpowiednio
przeliczona. Jeøeli na przy-
k³ad odczytaliúmy 100
(1100100 BIN), to:

100* (5000mV/255) =

= 1960,7mV.

Montaø i†uruchomienie

Na rys. 2 pokazano roz-

mieszczenie elementÛw na
p³ytce obwodu drukowanego,
wykonanego na laminacie
jednostronnym. Montaø wy-
konujemy w†konwencjonalny
sposÛb, rozpoczynaj¹c od
wlutowania w†p³ytkÍ rezysto-
rÛw†i†diod, a†koÒcz¹c na z³¹-
czach ARK i†kondensatorze
elektrolitycznym.

Konfigurowanie uk³adu

bÍdzie polega³o na ustawie-
niu adresu sprzÍtowego i†wy-
borze rodzaju ürÛd³a napiÍcia
odniesienia. Adres uk³adu
ustawiamy za pomoc¹ jum-
perÛw JP1..JP3, zwieraj¹c lub
od³¹czaj¹c od masy†zasilania
wejúcia adresowe A0..A2. Je-
øeli w†systemie bÍdzie pra-
cowa³ tylko jeden uk³ad
PCF8591, to najczÍúciej usta-
wimy adres 000.

Wyboru ürÛd³a napiÍcia

odniesienia dokonujemy za
pomoc¹ jumpera JP3. W†po-
³oøeniu takim, jak na sche-
macie, wykorzystywane bÍ-
dzie ürÛd³o wykonane na
uk³adzie LM385. W†zaleønoú-
ci od typu uk³adu bÍdzie to
napiÍcie 2,5 lub 1,5V.
W†przeciwnym po³oøeniu

jumpera jako napiÍcie odnie-
sienia wykorzystywane bÍ-
dzie napiÍcie zasilania o†war-
toúci +5VDC.

Jednak nawet najlepszy

przetwornik do³¹czony do
procesora nie bÍdzie dzia³a³
samodzielnie. Potrzebny jest
odpowiedni program, steru-
j¹cy jego prac¹ i†analizuj¹cy
otrzymane wyniki. Napisa-
n i e t a k i e g o p r o g r a m u
w†asemblerze moøe byÊ†dla
pocz¹tkuj¹cych programis-
tÛw nieco k³opotliwe. Na
szczÍúcie, mamy do dyspo-
zycji pakiety BASCOM 8051
lub AVR, a†w†jÍzyku MCS
BASIC napisanie takiego
programu staje siÍ wrÍcz
dziecinn¹ zabaw¹. Takie
wyspecjalizowane instrukcje
obs³ugi magistrali I

C jak np.

I 2 C r b y t e ( o d c z y t b a j t u
z†uk³adu peryferyjnego) lub
I2Cwbyte (zapis bajtu) po-
zwoli³y mi na napisanie pro-
gramu testowego w†ci¹gu
nieca³ej pÛ³†godziny.

Do przetestowania uk³adu

proponowa³bym zastosowaÊ
emulator sprzÍtowy AVT872,
wspÛ³pracuj¹cy bezpoúrednio
z†pakietem BASCOM8051.
Nie musimy w†tym celu na-
wet posiadaÊ p³ytki jakiego-
kolwiek uk³adu mikroproce-
sorowego lub p³ytki testowej.
Aby przetestowaÊ nasz uk³ad,
wystarczy do³¹czyÊ jego wej-
úcia SDA i†SCL do odpowied-
nich koÒcÛwek wtyku emula-
cyjnego emulatora sprzÍtowe-

Rys. 2.

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory
R1: 3k

Ω

R2..R5: 3,3k

Ω

Kondensatory
C1: 100

F/10V

C2:  100nF
Półprzewodniki
D1..D8:  1N4148
IC1:  PCF8591
IC2:  LM385
IC?:  89C2051
Różne
CON1:  5  x  goldpin
CON2,  CON3:  ARK2
(3,5mm)
CON4:  2  x  goldpin
JP1..JP3:  2  x  goldpin  +
jumper
JP4:  3  x  go ldpin  +  jumper
CON1:  HEADER  5
CON2,  CON3:  ARK2
CON4:  HEADER  2
JP1..JP3:  JUM2
JP4:  JUM3

P³ytka drukowana wraz z kom-
pletem elementÛw jest dostÍpna
w AVT - oznaczenie AVT-1287.

Wzory p³ytek drukowanych w for-
macie PDF s¹ dostÍpne w Interne-
cie pod adresem: http://www.ep.-
com.pl/pcb.html oraz na p³ycie
CD-EP10/2000 w katalogu PCB.

RCD − Radio Controlled Dog

Zdalnie, i†to

w†dodatku przez radio,

sterowany pies! Tego

jeszcze nie by³o

w†øadnym piúmie dla

elektronikÛw! Starsi

Czytelnicy pamiÍtaj¹

jeszcze byÊ moøe

elektroniczne øÛ³wie,

budowane nie tylko jako

zabawki, ale takøe

w†celu przeprowadzania

interesuj¹cych

eksperymentÛw ze

sztuczn¹ inteligencj¹.

No dobrze, mogÍ Was

uspokoiÊ: nie mamy zamiaru
budowaÊ sztucznego psa, ale
tylko prost¹ aparaturÍ umoø-
liwiaj¹c¹ wydawanie naszym
ulubieÒcom poleceÒ z†duøej
odleg³oúci i†to w†sposÛb nie-
zauwaøalny dla otoczenia.

Z†pewnoúci¹ wiÍkszoúÊ

z†Was wie, øe niektÛre zwie-
rzÍta przewyøszaj¹ nas dos-
kona³oúci¹ zmys³Ûw, widz¹
rzeczy dla nas niewidzialne,
czy teø s³ysz¹ nies³yszalne.
Kaødy pies, nawet zupe³nie
niepozorny kundelek, nie tyl-
ko jest w†stanie wykryÊ nie-
wyobraøalnie s³abe zapachy,
ale takøe s³yszy düwiÍki, ktÛ-
rych ludzkie ucho nie jest
w†stanie zarejestrowaÊ (np.
düwiÍki o†czÍstotliwoúci po-
wyøej 16kHz). PrawdÍ mÛ-
wi¹c, nie bardzo wiem dla-
czego ewolucja wyposaøy³a
psa w³aúnie w†takie moøli-
woúci.

Zjawisko odbierania przez

uszy psa düwiÍkÛw nies³y-
szalnych dla cz³owieka jest
znane od dawna i†takøe od
dawna wykorzystywane do
kierowania poczynaniami tre-
sowanych psÛw. Gwizdki wy-
twarzaj¹ce ton nies³yszalny
dla cz³owieka, a†odbierany
przez psa s¹ powszechnie sto-
sowane podczas tresury psÛw
policyjnych i†uøywania ich

w†akcjach operacyjnych.
Moim pierwotnym zamiarem
by³o wiÍc zbudowanie prze-
noúnego generatora ultra-
düwiÍkÛw, za pomoc¹ ktÛre-
go moglibyúmy wydawaÊ po-
lecenia odpowiednio wytre-
sowanym kolegom Szarika.
Niestety, rezultaty testÛw wy-
konanych z†prototypowym
uk³adem nie by³y zadowala-
j¹ce. Konsultanci, czyli zna-

Rys. 1.

go i†sprawdziÊ dzia³anie pro-
gramu testowego, ktÛry udo-
stÍpniliúmy na naszej stronie
WWW oraz na CD-EP10/2000.
ZR

Elektronika Praktyczna 10/2000

M I N I P R O J E K T Y

jome psy reagowa³y wpraw-
dzie na tony wytwarzane
przez uk³ad i†sygnalizowali
to strzyøeniem uszami, ale za-
siÍg nadajnika okaza³ siÍ zde-
cydowanie za ma³y. Nawet po
maksymalnym zwiÍkszeniu

napiÍcia zasilaj¹cego prze-
twornik ultradüwiÍkowy, nie
uda³o mi siÍ uzyskaÊ zasiÍgu
wiÍkszego niø kilka metrÛw.
Postanowi³em zatem wyko-
naÊ uk³ad sk³adaj¹cy siÍ
z†dwÛch czÍúci: prostego na-
dajnika radiowego o†ma³ych
wymiarach i†odbiornika, ktÛ-
rego zadaniem by³oby odbie-
ranie sygna³u emitowanego
przez nadajnik i†wytwarzanie
w†tym samym momencie to-
nu o†czÍstotliwoúci nies³y-
szalnej dla cz³owieka.

Opis dzia³ania

Schemat elektryczny pre-

zentowanego uk³adu znajdu-
je siÍ na rys. 1. Jest on tak
prosty, øe nie wymaga w†za-
sadzie obszerniejszego ko-
mentarza. Do transmisji syg-
na³u radiowego wykorzysta-
³em znane bardzo dobrze
Czytelnikom EP, miniaturowe
modu³y nadawcze i†odbior-
cze w³oskiej firmy Telecont-
rolli. Jest to rozwi¹zanie naj-
prostsze, pozwalaj¹ce na
unikniÍcie tak nie lubianego
przez wiÍkszoúÊ elektroni-
kÛw strojenia obwodÛw w.cz.

Do generowania czÍstotli-

woúci ponadakustycznej wy-
korzystany zosta³ takøe dob-
rze znany element: ìnie-
úmiertelnyî NE555, ktÛrego
czÍstotliwoúÊ pracy okreúlo-
na jest przez rezystancje R5
i†R6 oraz pojemnoúÊ C4. Gdy-
byúmy jednak do kluczowa-
nia tego generatora (wejúcie
R) uøyli sygna³u pobieranego
bezpoúrednio z†wyjúcia od-
biornika Q2, to uk³ad z†ca³¹
pewnoúci¹ nie dzia³a³by pra-

wid³owo, reaguj¹c na kaødy
sygna³ nadawany na czÍstot-
liwoúci 430MHz. Dlatego teø
zastosowa³em w†uk³adzie
dwa dodatkowe elementy: ko-
der typu MC145026 i†wspÛ³-
pracuj¹cy z†nim dekoder
MC145028.

Uk³ad nadajnika (rys. 2)

powinien byÊ zasilany napiÍ-
ciem oko³o 12VDC, najlepiej
z†bateryjki uøywanej w†pilo-
tach do alarmÛw samochodo-
wych. Do zasilania odbiorni-
ka takøe wykorzystamy bate-
riÍ, ale o†typie uzaleønionym
od ìudüwiguî tresowanego
pieska. Jasne, øe mocuj¹c od-
biornik do obroøy mastyfa
czy doga, bÍdziemy mogli do
jego zasilania (nadajnika, nie
psa!) wykorzystaÊ nawet czte-
ry baterie R6. Natomiast ma-
³y piesek z†pewnoúci¹ unie-
sie tylko miniaturow¹ bateriÍ
6V, ktÛra i†tak starczy na wie-
le godzin zabawy.

Montaø
i†uruchomienie

Na rys. 3 jest widoczne

rozmieszczenie elementÛw
na p³ytkach obwodÛw dru-
kowanych wykonanych na
laminacie jednostronnym.
Montaø wykonujemy w†ty-
powy sposÛb, rozpoczyna-
j¹c od wlutowania w†p³ytki
rezystorÛw, a†koÒcz¹c na
nadajniku i†odbiorniku ra-
diowym. Uwaga: pod uk³ad
IC1 nie wolno stosowaÊ
podstawki, a†zastosowanie
tych elementÛw w†przypad-
ku IC2 i†IC3 jest uzaleønio-
ne od poø¹danych wymia-
rÛw odbiornika.

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory
R1: 20k

Ω

R2, R3: 10k

Ω

R4: 200k

Ω

R6, R5: 47k

Ω

(ewentualnie

dobrać)
Kondensatory
C1:  4,7nF
C2,  C3:  22nF
C4:  1,5nF
C5:  10nF
C6:  100

F/16V

C7,  C8:  100nF
Półprzewodniki
IC1:  MC145026
IC2:  MC145028
IC3:  NE555
Różne
Q1:  nadajnik  radiowy
430MHz  RT1
Q2:  odbiornik  radiowy
430MHz  RR4
Q3:  przetwornik  piezo
S1:  przycisk  microswitch
Obudowa  od  pilota  do
alarmu  samochodowego
KM−35

P³ytka drukowana wraz z kom-
pletem elementÛw jest dostÍpna
w AVT - oznaczenie AVT-1288.

Wzory p³ytek drukowanych w for-
macie PDF s¹ dostÍpne w Interne-
cie pod adresem: http://www.ep.-
com.pl/pcb.html oraz na p³ycie
CD-EP10/2000 w katalogu PCB.

Rys. 2.

Rys. 3.

Z†wartoúciami elementÛw,

takimi jak na schemacie czÍs-
totliwoúÊ generowana przez
IC3 wynosi oko³o 14kHz,
a†wiÍc jest nies³yszalna dla
wiÍkszoúci ludzi. Jednak ze
wzglÍdu na rozrzut paramet-
rÛw kondensatorÛw i†rezysto-
rÛw moøe zajúÊ koniecznoúÊ
regulacji tej czÍstotliwoúci, co
moøemy uczyniÊ dobieraj¹c
wartoúci R5 i†R6, a†nawet za-
stÍpuj¹c R5 potencjometrem
montaøowym. Nie musimy
nawet korzystaÊ z†miernika
czÍstotliwoúci: po prostu pod-
czas regulacji zwiÍkszamy
czÍstotliwoúÊ do momentu,
kiedy przestajemy cokolwiek
s³yszeÊ.

Na zakoÒczenie pozostaje

mi tylko øyczyÊ Wam mi³ej
zabawy z†ulubionym psia-
kiem i†imponowania znajo-
mym psem, ktÛry potrafi czy-
taÊ nasze myúli!
Zbigniew Raabe, AVT
zbigniew.raabe@ep.com.pl