PSoC – Многофункциональная плата Psoctronic

На ее базе могут быть построены различные устройства – измерительные приборы, контроллеры, игрушки и т.д. C ее помощью удобно исследовать функционирование «начинки» PSoC, проверять идеи и отлаживать узлы будущих устройств.

Исторически эта плата появилась в результате одной разработки, но в дальнейшем «прижилась» и использовалась для макетирования разнообразных устройств. Также очень заманчиво иметь универсальную плату, к которой можно было бы подключать различные «довески», превращающие ее то в измерительные приборы различной направленности, то в электронный самописец, то в охранное устройство и т.д.

ЖК индикатор LCD1 стандарта Hitachi HD44780 (по факту установлен ITM-1602A) подключен к порту 2 микроконтроллера. Резистор R7 задает контрастность изображения, а R8 – яркость подсветки (если она есть). Обмен данными производится в полубайтовом режиме, в котором задействованы только четыре линии данных D4...D7.

К этим же линиям подключены 4 кнопки, опрос которых производится методом сканирования. Развязывающие диоды D3...D5 служат для исключения взаимного влияния кнопок при их одновременном нажатии. В те моменты, когда не предполагается вывод информации на ЖК-дисплей, на выходы P2[0]...P2[3] следует поочередно выводить логическую 1 и опрашивать состояние линии P1[6]. Резистор R9 «подтягивает» уровень этой линии к 0, хотя для этой цели можно было бы использовать и внутренний подтягивающий резистор микросхемы (но тогда об этом следует заботиться всякий раз при задании конфигурации микросхемы).

Электрическая схема платы. D1...D6 – любые диоды наподобие КД521 (1N4148).
Линии Rx и Tx могут подключаться к преобразователю уровней MAX232, либо напрямую к COM-порту компьютера
через токоограничительные резисторы.

Питание устройство получает через разъем внутрисистемного программирования J1. Учтите, что программатор может создавать дополнительную нагрузку на линии Clk и Data, при которой кварц XTAL1 может и не запуститься. В этом случае нужно либо предусмотреть отключение этих линий, либо на этапе отладки включать внутренний осциллятор 32 кГц.

Коннектор J2 служит для подключения обратноходовых преобразователей напряжения.

С использованием PSoC отпадает необходимость в дополнительных микросхемах, содержащих задающий генератор, источник образцового напряжения, усилитель сигнала ошибки и регулятор ШИМ – все это может быть построено внутри PSoC. Внешними остаются только силовые компоненты – мощный ключ, трансформатор, вторичный выпрямитель.

Пример такого преобразователя +5В в –1000В показан на рисунке справа.

В качестве ключа Q1 использован полевой транзистор BSS295 (аналог КП505A), который управляется ШИМ импульсами, поступающими с контакта 2. В момент закрывания транзистора запасенная в трансформаторе Т1 энергия «выплескивается» в виде импульса и заряжает конденсатор C7. Сигнал обратной связи снимается через резистор R13, который вместе с R1 и R2 образует делитель напряжения. Элементы D1, D2 и R3 дополнительно защищают вход микросхемы от высокого напряжения.

Чтобы такой преобразователь заработал, необходимо разместить на кристалле PSoC два модуля – ШИМ-генератор и аналого-цифровой преобразователь (или воспользоваться одним совмещенным модулем ADCINC). Функцию стабилизации выходного напряжения должна выполнять управляющая программа. Вполне возможно, что задействовав несколько дополнительных модулей, управляющую часть можно реализовать полностью аппаратно. Программная реализация отнимает не так уж много процессорного времени, и при использовании 13-битного АЦП и виртуальной 15-битной широтно-импульсной модуляции (это небольшой трюк с использованием 8-битного модуля ШИМ, хотя можно применить и настоящий 16-битный модуль ) у меня получалась точность стабилизации порядка +/– 0,05%.

Данные для трансформатора Т1 такие: сердечник Ш5 из феррита 2000НМ с зазором 0,4 мм, первичная обмотка – 40 витков (провод 0,2 мм), вторичная – 800 витков (провод 0,06 мм). Диод D7 составлен из двух последовательно включенных диодов 1N4937.

Схема преобразователя

На контактный ряд J3 выведены линии входов-выходов микросхемы, оставшиеся свободными. Эти линии используются для построения различных устройств.

Плата выполнена с использованием поверхностного монтажа. Связь с индикатором – посредством плоского кабеля. При положении индикатора, которое показано на фото, кабель перекручивается, что не есть хорошо. Плата рассчитана на установку как группового кнопочного блока, так и стандартных тактовых кнопок. Ниже показана ее топология.

J1 «ISSP/Power»:

1 (+5В) – питание
2 (Gnd) – общий провод
3 (Res) – сигнал сброса для ISSP
4 (Clk) – тактовый сигнал для ISSP
5 (Data) – сигнал данных для ISSP

J2 «DC/DC Converter»:

1 – питание преобразователя +5В (через дроссель)
2 – ШИМ-сигнал для управления ключом преобразователя
3 – сигнал обратной связи (подтянут к +2,5В)
4 – общий

J3 «User»:

1 – P0[7]
2 – общий
3 – P0[5]
4 – P0[3]
5 – P0[1]
6 – P0[4]
7 – P2[7]
8 – P0[0]
9 – общий
10 – P1[7]
11 – P1[5]
12 – P1[4]

J4 «RS232»:

1 (Gnd) – общий
2 (Tx) – передаваемые данные
3 (Rx) – принимаемые данные

antiradio.narod.ru/psoc
Дата создания документа: 05.03.2007. Последнее обновление: 22.04.2008.

Многофункциональная плата «Psoctronic 1.1»

которую я на протяжении уже нескольких лет нещадно эксплуатирую