Учебный конструктор "Новатор" - логическая схема
Логическая схема устройства
Данный раздел предназначен для программистов, разрабатывающих программы для проектов на базе конструктора НОВАТОР.
Функционально система содержит:
- микропроцессор ATMEL (Microchip) ATmega168;
- коммуникационный интерфейс стандарта RS-232, выведенный на многофункциональный разъём;
- сигнальный светодиод на лицевой панели;
- кнопка управления на лицевой панели;
- блок индикации состояния выходов на лицевой панели на базе двух последовательных регистров HC595 (SRB);
- часы реального времени на основе ИМС DS1307 с кварцевым стабилизатором частоты и батареей резервного питания, подключены к шине TWI;
- ПЗУ на базе ИМС 24LC512 объёмом 64к 8-битных слов, подключена к шине TWI;
- расширители портов ввода/вывода на базе ИМС PCF8574 (3 шт.), подключенных к шине TWI.
К расширителям портов ввода/вывода подключены каналы:
- управление релейными ключами внешних устройств;
- каналы логических входов;
- каналы сигнальных выходов типа открытый коллектор;
- канал опто-изолированного сигнального выхода;
- датчик контроля напряжения питания исполнительных устройств (опционно).
Микроконтроллер работает на частоте 16 МГц с внешним кварцевым резонатором. Шина TWI использует штатные выводи микроконтроллера, сигнальный светодиод и кнопка управления напрямую подключены к выводам микроконтроллера.
| Канал | Назначение | Подключение | Примечание |
|---|---|---|---|
| RESET | Сигнал сброса | MPC:8 | ISP RESET |
| RXD | UART — приём | MPC:4 | через преобразователь интерфейса |
| TXD | UART — передача | MPC:6 | через преобразователь интерфейса |
| SCL | Шина TWI, сигнал SCL | шина TWI | внешний подтягивающий резистор 1.5к |
| SDA | Шина TWI, сигнал SDA | шина TWI | внешний подтягивающий резистор 1.5к |
| PB0 | SRB, сигнал SHCP | SRB:SHCP | |
| PB1 | Шина SPI, сигнал выбора канала 0 CS0 | MPC:9 | |
| PB2 | Шина SPI, сигнал выбора канала CS1 | MPC:7 | |
| PB3 | Шина SPI, сигнал MOSI | MPC:5 | ISP MOSI |
| PB4 | Шина SPI, сигнал MISO | MPC:3 | ISP MISO |
| PB5 | Вн. сигнал SPI SCK | MPC:1 | ISP SCK |
| PC0 | Кнопка управления | CB | без внешнего подтягивающего резистора, замыкание на GND |
| PD4 | Сигнальный светодиод | LED:NG | состояние 0 включает светодиод |
| PD5 | SRB, сигнал DS | SRB:DS | |
| PD6 | SRB, сигнал OE | SRB:OE | внешний подтягивающий резистор 47к, 0 — разрешение работы |
| PD7 | SRB, сигнал STCP | SRB:STCP |
Остальные, не обозначенные в таблице каналы ввода/вывода микроконтроллера не используются.
Блок индикации состояния входов/выходов включает 2 последовательно включённые микросхемы сдвиговых регистров HC595 с объединёнными сигналами SHCP, STCP, OE. Активным уровнем свечения светодиода является логический 0. Индикация управляется сигналом OE, низкий уровень сигнала (вывод логического 0) разрешает индикацию, высокий или Z-уровень — запрещает.
| Обозначение | Номер ИМС | Номер канала |
|---|---|---|
| 1 | 0 | 1 |
| 2 | 0 | 2 |
| 3 | 0 | 4 |
| 4 | 0 | 3 |
| 5 | 0 | 6 |
| 6 | 0 | 5 |
| 7 | 0 | 0 |
| 8 | 0 | 1 |
| C1 | 1 | 3 |
| C2 | 1 | 2 |
| O1 | 1 | 5 |
Схема управления шиной TWI реализована по документации к микроконтроллеру, внешние подтягивающие резисторы установлены номиналом 1.5к. Возможности подключения дополнительных устройств, кроме установленных в штатной версии, не предусмотрено.
| Обозначение | Назначение | Тип ИМС | SLA, hex | SLA, bin | A2A1A0 | fмакс, кГц |
|---|---|---|---|---|---|---|
| RTC | Часы РВ | DS1307 | 0x68 | 0b1101000 | 100 | |
| PROM | ПЗУ | 24LS512 | 0x50 | 0b1010000 | 0b000 | 400 |
| EXT1 | Расширитель портов ввода/вывода | PCF8574 | 0x20 | 0b0100000 | 0b000 | 100 |
| EXT2 | Расширитель портов ввода/вывода | PCF8574 | 0x21 | 0b0100010 | 0b010 | 100 |
| EXT3 | Расширитель портов ввода/вывода | PCF8574 | 0x24 | 0b0100100 | 0b100 | 100 |
Параметр SLA в таблице соответствует 7-битному значению SLA, биты 7-1 адресного байта. Для преобразования в значение адресного байта используйте сдвиг влево на один разряд и объединение с байтом указания режима работы (SLA << 1) | TWI_MODE, где TWI_MODE равен 1 для операций чтения и 0 для операций записи.
| Канал ввода/вывода | Обозначение | Расширитель | Канал | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Нагрузка 1 | L1 | EXT2 | 1 | |
| Нагрузка 2 | L2 | EXT2 | 3 | |
| Нагрузка 3 | L3 | EXT2 | 2 | |
| Нагрузка 4 | L4 | EXT2 | 0 | |
| Нагрузка 5 | L5 | EXT1 | 3 | |
| Нагрузка 6 | L6 | EXT1 | 2 | |
| Нагрузка 7 | L7 | EXT1 | 0 | |
| Нагрузка 8 | L8 | EXT1 | 1 | |
| Логический вход 1 | DI1 | EXT3 | 4 | |
| Логический вход 2 | DI2 | EXT3 | 5 | |
| Логический вход 3 | DI3 | EXT3 | 6 | |
| Логический вход 4 | DI4 | EXT3 | 7 | |
| Логический вход 5 | DI5 | EXT2 | 4 | |
| Логический вход 6 | DI6 | EXT2 | 5 | |
| Логический вход 7 | DI7 | EXT2 | 6 | |
| Логический вход 8 | DI8 | EXT2 | 7 | |
| Логический вход 9 | DI9 | EXT1 | 4 | |
| Логический вход 10 | DI10 | EXT1 | 5 | |
| Логический вход 11 | DI11 | EXT1 | 6 | |
| Логический вход 12 | DI12 | EXT1 | 7 | |
| Сигнальный выход ОК1 | OC1 | EXT3 | 1 | |
| Сигнальный выход ОК2 | OC2 | EXT3 | 0 | |
| Сигнальный опто-изолированный выход | OP1 | EXT3 | 3 | |
| Датчик наличия напряжения нагрузки | VLC | EXT3 | 2 |
Датчик наличия напряжения нагрузки является опционным и зависит от конфигурации устройства. Во всех видах исполнения датчик является гальванически развязанным от контролируемой цепи через оптопару. Возможно несколько вариантов исполнения:
- датчик наличия низковольтного постоянного напряжения, состояние 0 на входе канала соответствует наличию напряжения;
- датчик наличия высокого напряжения резистивный, состояние 0 на входе канала соответствует наличию напряжения;
- датчик наличия высокого напряжения импульсный, периодическое появление сигнала 0 на входе канала с частотой около 50 Гц и продолжительностью импульса около 1 мс соответствует наличию напряжения.
Дополнительная информация
По вопросам приобретения конструктора, пожалуйста, направьте нам заявку в свободной форме по электронной почте.
Решетников Игорь
e-mail i.reshetnikov@mescenter.ruТел. +7 (916) 671-19-74