Zewnętrzne układy peryferyjne cz. 2 Wykład 13

Transkrypt

1 Zewnętrzne układy peryferyjne cz. 2 Wykład 13

2 EEPROM I2C Standardowa pamięć EEPROM I2C 2

3 Pamięć EEPROM I2C Pamięci EEPROM I2C są popularną rodziną prosty układów z pamięcią nieulotną EEPROM, kasowaną elektrycznie, z magistralą I2C Układy te różnią się rozmiarem pamięci i obudową, lecz w większości przypadków są wzajemnie zamienne z punktu widzenia podłączenia i obsługi 3

4 Pamięć EEPROM I2C Pamięci EEPROM I2C, jak większość układów I2C, posiadają piny pozwalające na konfigurację adresu w liczbie, ich liczba waha się od 3 do 0 w przypadku pamięci o większej pojemności część lub wszystkie konfigurowalne bity adresowe pełnią rolę prefiksu adresu (bity wyboru strony) i nie mogą być użyte do rozróżniania układów I2C 4

5 Pamięci EEPROM I2C Przykładem takich pamięci są układy AT24CXX: AT24C01: 1K (128 x 8bit) AT24C02: 2K (256 x 8bit) AT24C04: 4K (512 x 8bit) AT24C08: 8K (1024 x 8bit) AT24C16: 16K (2048 x 8bit) 5

6 Pamięci EEPROM I2C - podłączenie Pin Funkcja 1 Wejścia konfiguracyjne adresu I2C Masa zasilania 5 Magistrala I2C 6 7 Blokada zapisu 8 Zasilanie 6

7 Organizacja pamięci AT24C01 16 stron po 8 bajtów każda, wymagany adres 7-bitowy AT24C02 32 stron po 8 bajtów każda, wymagany adres 8-bitowy AT24C04 32 stron po 16 bajtów każda, wymagany adres 9-bitowy AT24C08 64 stron po 16 bajtów każda, wymagany adres 10-bitowy AT24C stron po 16 bajtów każda, wymagany adres 11-bitowy 7

8 Pamięci EEPROM I2C adresy I2C 1K/2K Odczyt: 1010 A 2 A 1 A 0 1 Zapis: 1010 A 2 A 1 A 0 0 4K Odczyt: 1010 A 2 A 1 P 0 1 Zapis: 1010 A 2 A 1 P 0 0 8K Odczyt: 1010 A 2 P 1 P 0 1 Zapis: 1010 A 2 P 1 P K Odczyt: 1010 P 2 P 1 P 0 1 Zapis: 1010 P 2 P 1 P 0 0 8

9 Pamięci EEPROM I2C adresy I2C Wyjaśnienia A x =0, jeśli pin A x jest podłączony do masy A x =1, jeśli pin A x jest podłączony do Vcc Px bit wyboru strony - najstarsze bity (prefix) adresu 9

10 Termometr DS18B20 Termometr DS18B20 10

11 DS18B20 informacje ogólne Układ DS18B20 jest prostym termometrem temperatur od -55 C do +125 C z dokładnością ±0.5 C Do komunikacji wykorzystuje magistralę 1-Wire Czas pomiaru wynosi 750ms, wynik z konfigurowaną przez użytkownika precyzją od 9 do 12 bitów Układ posiada wbudowany alarm przekroczenia zdefiniowanego zakresu temperatur 11

12 DS18B20 - podłączenie 12

13 DS18B20 - podłączenie 13

14 DS18B20 rejestry Bajt Opis 0 Temperatura (LSB) 1 Temperatura (MSB) 2 Rejestr T H (przechowywany w EEPROM) 3 Rejestr T L (przechowywany w EEPROM) 4 Rejestr konfiguracyjny (przechowywany w EEPROM) 5 Zarezerwowany 6 Zarezerwowany 7 Zarezerwowany 8 CRC 14

15 DS18B20 rejestr konfiguracyjny Bit Opis R0 2 R R0 R1 Rozdzielczość Maksymalny czas konwersji bit 93.75ms bit 187.5ms bit 375ms bit 750ms 15

16 DS18B20 komendy ROM Oprócz standardowych komend ROM: SEARCH_ROM (0xf0), SKIP_ROM (0xcc), MATCH_ROM (0x55), READ_ROM (0x33), układ DS12B20 posiada dodatkową komendę ALARM_SEARCH (0xec), pozwalającą wyszukać układy zgłaszające alarm po przekroczeniu przez temperaturę ustalonego zakresu 16

17 DS18B20 - funkcje CONVERT_T (0x44) wymuś konwersję temperatury READ_SCRATCHPAD (0xbe) odczytaj zawartość wszystkich (9) rejestrów roboczych WRITE_SCRATCHPAD (0x4e) zapisz zawartość roboczą rejestrów T H, T L i konfiguracyjnego COPY_SCRATCHPAD (0x48) skopiuj wartość roboczą rejestrów T H, T L i konfiguracyjnego do EEPROM RECALL_E2 (0xb8) załaduj zawartość EEPROM do rejestrów roboczych T H, T L i konfiguracyjnego READ_POWER_SUPPLY (0xb4) odczytaj status zasilania 17

18 Podwójny mostek H L293D sterowanie silnikiem krokowym Podwójny mostek H L293D Sterowanie silnikiem krokowym 18

19 L293D Mostek H typu L293D jest podwójnym symetrycznym stopniem mocy, pozwalającym na Podłączenie odbiornika do zasilania Zmiany polaryzacji zasilania odbiornika Odłączenie odbiornika od zasilania Układ zawiera 2 identyczne mostki, które mogą być sterowane niezależnie od siebie 19

20 L293D Układ L293D wyposażony jest w zabezpieczenie termiczne, chroniące układ przed przegrzaniem Wersja D może pracować z napięciami od 4.5V do 36V oraz prądem 600mA (prąd szczytowy 1.2A) Wejścia sterujące są kompatybilne z TTL 20

21 L293D - zastosowanie Sterowanie silnikami DC Sterowanie silnikami krokowymi bipolarnymi Sterowanie obciążeniem oporowym (grzejnik, żarówka) Sterowanie obciążeniem indukcyjnym (elektromagnesy, przekaźniki) 21

22 L293D - budowa 22

23 L293D sterowanie silnikiem DC 23

24 L293D sterowanie silnikiem DC Powyższy slajd prezentuje sposób podłączenie silnika DC małej mocy do mostka L293D Silnik podłączony do stopni 1 i 2 ma możliwość zmiany kierunku obrotu Silniki podłączone do stopni 3 i 4 mogą obracać się tylko w jednym kierunku Wejścia 1,2EN (pin 1) i 3,4EN (pin 9) pozwala włączać i wyłączać silniki 24

25 L293D i PWM Wejścia 1,2EN i 3,4EN pozwalają wykorzystać przebieg PWM do sterowania mocą dostarczaną do odbiornika W przypadku odbiorników takich jak diody czy żarówki częstotliwość PWM powinna wynosić powyżej kilkudziesięciu Hz, żeby zapobiec migotaniu W przypadku odbiorników takich jak grzejniki, częstotliwość nie ma większego znaczenia W przypadku silników DC minimalna częstotliwość powinna wynosić F PWM = LICZBA_OBROTÓW/(2*LICZBA_UZWOJEŃ) 25

26 Silniki krokowe 26

27 Silniki krokowe Silnik elektryczny prądu stałego, w którym wirnik nie obraca się ruchem płynnym, lecz skokowym Składa się ze uzwojonego stojanu i wirnika z magnesu Liczba kroków wynosi od kilkudziesięciu do kilkuset Mają bardzo duży moment obrotowy, mogą pracować z dowolnie małą prędkością Mają stosunkowo niewielką maksymalną prędkość obrotu Ich trwałość jest ograniczona trwałością łożysk 27

28 Silniki krokowe - rodzaje Budowa Z magnesem stałym (PM) Ze zmienna reluktancją (VR) Hybrydowe (HB) najpopularniejsze Uzwojenia Bipolarne Unipolarne Liczba faz Dwufazowe Trójfazowe 28

29 Silniki krokowe budowa 29

30 Silnik krokowy budowa 30

31 Silnik krokowy budowa 31

32 Silnik krokowy budowa 32

33 Silniki krokowe parametry Wielkość kroku (kąty)/liczba kroków na obrót Maksymalny prąd uzwojenia Moment obrotowy Maksymalna temperatura uzwojeń 33

34 Silniki krokowe - sterowanie Silnik unipolarny 34

35 Silniki krokowe - sterowanie Silnik bipolarny 35

36 L293D podłączenie silnika krokowego 36

37 Silniki krokowe tryby pracy Sterowanie falowe wirnik zatrzymuje się zawsze w pozycji stabilnej w stosunku do stojana Sterowanie pełnokrokowe silnik zatrzymuje się zawsze pomiędzy dwoma pozycjami stabilnymi w stosunku do stojana Sterowanie półkrokowa tryb łączący cechy obu powyższych 37

38 Silniki krokowe sterowanie falowe 38

39 Silniki krokowe sterowanie falowe Sekwencja sterująca (sterownik L293D) dla silnika krokowego bipolarnego Wejście L293D Krok 1 Krok 2 Krok 3 Krok 4 Krok 5 1A 1 nc 0 nc 1 2A 0 nc 1 nc 3A nc 0 nc 1 nc 4A nc 1 nc 0 nc 1,2EN ,4EN

40 Silniki krokowe sterowanie pełnokrokowe 40

41 Silniki krokowe sterowanie pełnokrokowe Sekwencja sterująca (sterownik L293D) dla silnika krokowego bipolarnego Wejście L293D Krok 1 Krok 2 Krok 3 Krok 4 Krok 5 1A A A A ,2EN ,4EN

42 Silniki krokowe sterowanie półkrokowe 42

43 Silniki krokowe sterowanie półkrokowe 43

44 Krok 1 Krok 2 Krok 3 Krok 4 Krok 5 Krok 6 Krok 7 Krok 8 Krok 9 Silniki krokowe sterowanie półkrokowe Sekwencja sterująca (sterownik L293D) dla silnika krokowego bipolarnego Wejście L293D 1A 1 1 nc nc 1 1 2A 0 0 nc nc 0 0 3A nc nc nc 4A nc nc nc 1,2EN ,4EN

45 Serwomechanizmy Serwomechanizmy 45

46 Serwomechanizm Serwomechanizm to silnik prądu stałego wyposażony w układ kontroli i sterowania położeniem Kąt obrotu zwykle mieści się w przedziale Do sterowania kątem obrotu wykorzystywany jest przebieg PWM 46

47 Serwomechanizm 47

48 Serwomechanizm budowa 48

49 Serwomechanizm budowa 49

50 Serwomechanizm sterowanie Jeden cykl przebiegu sterującego dla większości serwomechanizmów trwa 20ms Impuls sterujący ma długość od 0.4 do 2.5ms Nawet pomiędzy dwoma serwomechanizmami tego samego typu mogą występować istotne różnice w reakcji na przebieg o danym wypełnieniu 50

51 Serwomechanizm - sterowanie 51

52 Odbiornik podczerwieni Odbiornik podczerwieni TFMS5xx0 52

53 TFMS5xx0 informacje ogólne Odbiorniki serii TFMS5xx0 są scalonymi odbiornikami sygnałów podczerwieni, wyposażonymi w filtr optyczny, wzmacniacz, układ kontroli wzmocnienia, demodulator i cyfrowe wyjście zgodne z TTL 53

54 TFMS5xx0 - budowa 54

55 TFMS5xx0 częstotliwości robocze Oznaczenie TFMS 5300 TFMS 5330 TFMS 5360 TFMS 5370 TFMS 5380 TFMS 5400 TFMS 5560 Częstotliwość nośna 30 khz 33 khz 36 khz 36.7 khz 38 khz 40 khz 56 khz 55

56 TFMS5xx0 Podczas projektowania układu do transmisji danych w podczerwieni należy zwrócić szczególną uwagę na częstotliwość nośną oraz długość fali nadajnika - dla układu TFMS5xx0 powinna być z przedziału nm, optymalna to 950 nm 56

57 TFMS5xx0 Relacja responsywności (% bezbłędnych odbiorów) i odchylenia częstotliwości nośnej 57

58 TFMS5xx0 Stosunek zasięgu działania i kąta padania promienia 58

59 TFMS5xx0 - zastosowanie Odbiorniki rodziny TFMS5xx0 umożliwiają odbiór sygnału pilotów zdalnego sterowania sprzętu RTV, pracujących w oparciu o protokoły takie jak NEC, Sony SIRC, Philips RC5 i Philips RC6 59