Разработка и моделирование сервисного устройства выборочного ограничения исходящей междугородной связи
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?олу RS232. Порт C задействуем для вывода информации на LCD-модуль (ЖК индикатор). Оставшийся порт B будем использовать для подключения блока управления устройством, подключения кварцевого резонатора и управления коммутатором, обеспечивающим блокировку дозвона в линию.
Так же выбор этого микроконтроллера обусловлен низким потреблением энергии в дежурном режиме и простотой программирования его программного обеспечения, вполне доступного в домашних условиях.
В качестве наглядного и удобного узла отображения информации для устройства был выбран LCD-модуль WH2002A [12]. Это ЖК дисплей, отображающий две строки по 20 символов в каждой строке. В своём составе WH2002A имеет встроенный контроллер HD44780, позволяющий модулю LCD принимать стандартные символы в формате ANSII [13]. Его внутренняя структура приведена на рис. 8.
Рис. 8 - Внутренняя структура контроллера дисплея WH2002A
Команды, получаемые контроллером HD44780, от микроконтроллера ATmega8 могут вести обмен как в 8-ми битном, так и в 4-х битном режиме. Для экономии выводов порта выберем 4-х битный режим. На скорости отображения информации на экране, визуально это заметно не будет. Список команд контроллера HD44780 приведён в таблице 6.
При подаче питания на модуль-LCD, его нормальная работа может быть обеспечена только после его правильной инициализации. Сначала контроллер ЖК-индикатора переводят в режим приёма команд. Затем следует задать размер матрицы в отображаемых символах. Затем определяют параметры курсора, режим смещения счётчика адреса, разрядность шины данных и после этого контроллер переводят в режим приёма данных. Сразу после этого делают очистку экрана, после чего дисплей готов к приёму символов от основного микроконтроллера. Контроллер LCD-модуля поддерживает как режим записи в него, так и режим чтения. Мы будем использовать только режим чтения.
Таблица 6 - Команды контроллера HD44780
Символы, принимаемые контроллером HD44780 по стандарту ANSI приведены в таблице 7.
Таблица 7 - Символы ANSI видеопамяти контроллера HD44780
Таблица видеопамяти используемого ЖК-индикатора в данном проекте не имеет русификации, поэтому в области видеопамяти от A0h - FFh отсутствуют русские символы. По этой причине мы задействуем область памяти с 20h - 7Fh.
Сам модуль LCD представлен на рис. 9.
Рис. 9 - Вид спереди LCD-модуля WH2002A
Назначение выводов LCD-модуля WH2002A представлено в таблице 8.
Таблица 8 - Назначение выводов LCD-модуля WH2002A
Расположение символов адресного пространства видеопамяти WH2002A представлено на рис. 10.
Рис. 10 - Адресное пространство LCD-модуля WH2002A
Для реализации возможности обмена устройства с компьютером, используем микросхему - преобразователь уровней ТТЛ - RS232 и наоборот фирмы MAXIM MAX232. Данная микросхема показала устойчивую работу в преобразовании уровней напряжения и поэтому была выбрана для данного проекта [14].
Расположение выводов приведено на рис. 11.
Рис. 11 - Расположение выводов MAX232
Типичная схема включения приведена на рис. 12.
Рис. 12 - Схема включения MAX232
Вывод микросхемы Vs- формирует отрицательное напряжение минус 10 В. Это позволяет задействовать его как источник отрицательного напряжения для подачи на вывод регулировки контрастности LCD-модуля, для которого необходимо подать отрицательный потенциал минус 3 В.
Для передачи данных используем асинхронный режим передачи. При асинхронной передачи данных каждому байту предшествует старт-бит, сигнализирующий приемнику о начале очередной посылки, за которым следуют биты данных и, возможно, бит паритета (контроля четности). Завершает посылку стоп-бит, гарантирующий определенную выдержку между соседними посылками. Старт-бит следующего посланного байта может посылаться в любой момент после окончания стоп-бита, то есть между передачами возможны паузы произвольной длительности. Старт-бит, имеющий всегда строго определенное значение (лог. 0), обеспечивает простой механизм синхронизации приемника по сигналу от передатчика. Подразумевается, что приемник и передатчик работают на одной скорости обмена, измеряемой в количестве передаваемых бит в секунду. Внутренний генератор синхронизации приемника использует счетчик-делитель опорной частоты, обнуляемый в момент приема начала старт-бита. Количество бит данных может составлять 5, 6, 7 или 8 (5- и 6-битные форматы мало распространены). Количество стоп-бит может быть 1, 1,5 и 2 ("полтора бита" подразумевает, естественно, только длительность стопового интервала).
Для реализации интерфейса RS232 используем один из возможных режимов обмена - это асинхронный обмен на скорости 9600 бит/с, без проверки на чётность, 1 стоповый бит, без управления потоком. Данные передаются побайтно. Это проиллюстрировано на рис. 13.
Рис.13 - Диаграмма посылок интерфейса RS232
При выборе коммутатора, рассматривалось несколько вариантов, среди которых были малогабаритные реле и современные электронные основанные на полупроводниках [15]. Выбор был в пользу последних. Появившиеся в последнее время твердотельные оптореле обладают малыми габаритами, весом и отвечают заданным характеристикам. Было выбрано твердотельное оптическое реле KAQV412 c MOSFET выходом, нормально замкнутое, на 60 В и 200 мА [16]. Его графическое изображение приведено на рис. 14.
Рис. 14 - Графическое изображение KAQV412
Технические характеристики оптореле KAQV412 показаны на рис. 15.