За основу схемы взяты сдвиговые регистры 74hc595 которые управляются микроконтроллером PIC18F252. Выхода схемы логические, т.е. лог "1" или лог. "0". Они маломощные, по этому для управления какими нибудь устройствами нужны усилители (ключи). Не забывайте про гальваническую развязку управляемых устройств со схемой! Контроллер управляется по протоколу USART непосредственно с компьютера. Способы реализации протокола рассмотрены ниже.
Рассмотрим два способа получения USART.
1-ый, самый простой способ:
Это преобразователь уровня RS232 в USART. Схема которого приведена ниже.
Думаю здесь рассказывать нечего. 7,8 выводы подключаются к СОМ порту компьютера, а 9,10 к основной схеме устройства.
2-ой способ
: Преобразователь USB - COM
Практически на всех новых компьютерах нет последовательного COM порта, а большая часть старой техники, работает именно через этот интерфейс, так называемый RS232. На новых компьютерах появилась последовательная шина USB, но протокол обмена данными через USB сложнее, чем по RS232.
Благодаря разработкам английской компании FTDI (Future Technology Devices International) появилась возможность преобразовать USB в "виртуальный" последовательный порт, обмен данными с которым ведут привычными хорошо известными методами.
Это преобразователь интерфейсов USB to COM предназначен для подключения к USB шине модема, сканера, различную измерительную аппаратуру, т.е. фактически любое устройство, ранее использовавшее интерфейс RS-232. Причем пользователю не требуется никаких знаний об устройстве и работе USB. Поставляемые компанией FTDI программные драйверы создают впечатление, что обмен идет через обычный COM порт. Разумеется, это справедливо только в том случае, если программное обеспечение использует COM порт в стандартном режиме.
Принципиальная схема преобразователя интерфейса показана на рисунке. Его основа - микросхема DD1 FT232BM включена по стандартной схеме, рекомендованной изготовителем.
Микросхему ЭСППЗУ DD2 AT93C46 можно не устанавливать. В ней хранятся идентификаторы изготовителя (VID) и персональный (PID), заводской номер изделия и другие данные. Это необходимо, если по USB с компьютером одновременно связаны несколько устройств на микросхемах FT232BM. Особенно важен серийный номер, так как программный драйвер полагается на его уникальность, ассоциируя тот или иной виртуальный COM-порт с конкретным устройством. Если ПЗУ отсутствует, к компьютеру можно подключить только одно образующее виртуальный COM порт устройство. Вместо AT93С46 можно использовать AT93C56 или AT93C66. Программируется ПЗУ непосредственно в устройстве с помощью специальной утилиты, поставляемой FTDI.
Я немножко подукоротил схемку и сделал вот так. Питание сделал от общей схемы устройства.
Выводы RX и TX к основной схеме устройства. Драйвер к этой МС можно скачать на оф. сайте под конкретную ОС.
Работа устройства представляет из себя двухстороннюю связь с ПК на скорости 115200 Кбит/сек. с проверкой контрольной суммы команды. Т.е. исключены ошибочная передача данных. При запуске программы происходит опрос наличия подключенного устройства и если оно обнаружено или утеряно в процессе, программа даст знать.
Управляется это устройство, специально мною написаной, программой и лежит в архиве. В принципе программа как бы демонстрационная, может только управлять выводами. Так что за индивидуальной программой, для конкретного случая, обращайтесь.
13-01-2014
ATiny2313Захаров Денис, Украина
Как известно, существует достаточное количество интерфейсов, с помощью которых микроконтроллер (МК) может общаться с внешними устройствами. Если необходимо связать МК с персональным компьютером или ноутбуком, то с уверенностью можно сказать, что лучше всего использовать интерфейс COM-порта RS-232. Причина такого выбора очевидна - практически все контроллеры имеют аппаратные модули UART, с помощью которых можно передавать информацию при минимальном расходе ресурсов МК. Кроме того, существует множество хорошо зарекомендовавших себя программ, предназначенных для работы с COM-портом. Поскольку сигналы МК имеют уровни TTL, для согласования с интерфейсом RS-232 необходим преобразователь уровней. Часто его выполняют на основе доступной и популярной микросхемы MAX232 .
Представленное устройство (Рисунок 1) предназначено для управления приборами с помощью любого ПК, имеющего порт USB. Современные компьютеры и ноутбуки имеют по несколько таких портов. С помощью этого комплекса можно производить управление светом, телевизором и другими приборами. Исполняющие устройства не обязательно должны находиться в непосредственной близости от ПК.
Прибор состоит из вполне доступных и распространенных элементов. Обе микросхемы - микроконтроллеры ATtiny2313 семейства . Первый контроллер подключен к USB-порту компьютера и выполняет функцию конвертора форматов USB-COM. Второй подключается к первому и все время сканирует команды, которые посылаются с ПК через терминальную программу Terminal v1.9b.
Подключенный к выводу 2 USB резистор R4 переводит устройство в низкоскоростной режим LS, позволяющий при обмене данными со скоростью 1.5 Мбит/с с помощью программы выпонять расшифровку посылок от ПК.
С помощью резисторов R2 и R3 происходит устранение переходных процессов. Конденсатор С5 блокирует импульсные помехи в цепи питания. Стабилитроны D1 и D2 необходимы для согласования логических уровней МК и USB входа ПК. Для безошибочной передачи данных между контроллерами частоты кварцевых резонаторов должны быть равны 12 и 4 МГц.
К выводам /RESET следует подключить подтягивающие резисторы, чтобы в дальнейшем избежать произвольного сброса МК из-за влияния помех и статических напряжений. В данной схеме все команды отображаются на светодиодах, подключенных к порту В. Чтобы управлять какими-либо устройствами, необходимо подключать выходы контроллера к реле (Рисунок 2).
Собрать устройство можно на макетной плате, хотя лучше, все же, на полноценной печатной плате. Элементы можно разместить, например, так, как показано на Рисунке 3.
Программа для микроконтроллера U1 разработана товарищем GetChiper в среде Bascom-AVR. Для работы с шиной USB использована библиотека swusb.LBX
. С ее помощью выполняется программное декодирование USB протокола в режиме реального времени. Для работы устройства с ПК, нужно установить соответствующие драйверы, скопировав их на жесткий диск. При первом подключении устройство опознается и запросит драйвер. Далее нужно указать путь к папке с файлами, и все заработает.
Программа микроконтроллера U2 была написана мною в среде AVRStudio на языке ассемблера. Блок-схема алгоритма работы МК представлена на Рисунке 4. Аппаратный модуль UART следует настроить на прерывание по завершению приема данных. Сам МК не будет выполнять ни одной функции, пока не наступит прерывание. Для снижения энергопотребления можно воспользоваться режимом sleep, но в данной конструкции этого делать не понадобилось. Как только из терминала ПК последуют команды, МК мгновенно перейдет к их сканированию. На данный момент контроллер поддерживает следующую систему команд:
-on1, on2, on3, on4, on5, on6, on7, on8
- команды установки портов в «лог. 1»;
-off1, off2, off3, off4, off5, off6, off7, off8
- команды установки портов в «лог. 0»;
-ser - установить все порты в активное состояние «лог. 1»;
-clr
- сбросить все порты в состояние «лог.0».
После окончания ввода каждой команды необходимо нажимать Enter. Таким образом МК сможет определить конец команды и приступить к ее сканированию. На каждую верную команду контроллер будет отвечать «ok». Если ввести неверные данные, то в терминальную строку вернется «error». Пример выполнения команды показан на Рисунке 5.
Версия прошивки 1.0. Выставлять фьюзы необходимо в соответствии с Рисунком 6. Разрабатывается следующая версия прошивки, где будет происходить самообучение МК и изменение систем команд в терминале.
Программное обеспечение МК, виртуальная модель Proteus и драйвер для ПК -
Протокол передачи данных между МК и ПК- скачать
- ....вообще-то хотелось увидеть соопрежение м/у USB-портом одного компьютера с COM-портом второго...или LPT-порта третьего...
- Спасибо! Опечатка исправлена:)
- Зачем использовать 2 МК? Неужели у Attiny2313 мало flash? Или просто не хватает портов I/O? Тогда ладно, видно, что USB висит на INT0/INT1.
- Сопротивление катушек маломощных реле в районе 100-200 Ом, не учитывая насыщенный транзистор (это же не пускатель, и не контактор). Так что 50-200 мА подходящий ключ не испугается.
Материал очень интересен в плане привязки МК к USB без всяких интерфейсных микросхем и без присутствия в структуре МК аппаратного USB. Но учитывая цели и задачи первоисточника http://www.recursion.jp/avrcdc/cdc-232.html, из двух МК один выполняет всё же функции преобразователя USB-COM. И весьма дешёвого преобразователя, что безусловно радует.
- Вот интересный гражданин попался с «дворянскими замашками», судя по нику.
О каких экстремумах идёт речь?
Вроде в материале нет даже упоминания о типе реле или транзисторов. И если реле запитывается от 5В USB то, безусловно, хотелось бы минимизировать потребление со стороны хоста на ПК. Этого можно добиться оптронами и дополнительным питанием реле со стороны нагрузки, что усложняет схему. Или ещё пару вариантов.
Разве акцент в статье сделан на оптимизации? Автор добился своего и правильно делает, что не выкладывает конкретную плату. Для того, кто будет повторять, данного узла достаточно.
- Да, статейка еще та... но стоит ли так опситраться? Я тоже хотел кое что прокомментировать сразу как ее прочел, и диод в том числе. Но анонимно тут нельзя.
Вот зачем автору AVR-CDC? Я не заметил что где-то в схеме используются сигналы DTR, DTS, RTS, CTS. V-USB не хватило?
Про два "кирпича" уже написали выше, - хватило бы и одного.
А про диод уже исправлено, слава Будде!
Диод нужен для защиты транзистора от импульса напряжения самоиндукции обмотки реле, в момент размыкания тока.
Вот, кстати, вспомнил одну реализацию. Статья была в журнале Радио, но и в интернетах нашлась, кому интересно можете глянуть.
С точки зрения программирования модуль предлагает весьма интересное решение. Во-первых, что следует указать, при подключении к компьютеру он определяется ОС Windows (и Linux тоже) как виртуальный COM порт, т.е. в диспетчере устройств у Вас появится дополнительный COM порт. Соответственно, управление модулем осуществяляется через обычный последовательный порт. Это означает, что для работы с модулем Вам вообще нет необходимость даже вспоминать о USB - Вы работаете только с COM портом. Значит для работы с модулем можно использовать любой язык / среду / компонент прграммирования, главное только чтобы он поддерживал работу с последовательными портами. Для непосредственного управления модулем предусмотрен набор текстовых . Т.е. выбираем нужную команду, записываем ее в COM порт и модуль выполняет то что заказано. Весьма просто и удобно. Благодаря тому что команды текстовые, модулем можно управлять из любой программы-терминала для COM портов, например HyperTerminal, входящей в состав Windows.
Помимо возможности управления линиями ввода/вывода модуль также имеет встроенный 10-ти разрядный АЦП с частотой дискретизации до 400 Гц + еще парочку интересных настроек и свойств, о которых мы поговорим позже.
Итак, приступим к практическому использованию модуля. Первым делом необходимо установить драйвера для него. Весть процесс установки модуля подробнейшим образом описан в соответствующем оффициальном документе . Здесь я дублировать информацию не буду, обращю только внимание на то, что фактически драйвер, требуемый для модуля уже находится в составе Windows. Это так называемый стандартный драйвер виртуального COM порта. Итого из файлов установки нам нужен только ke-usb24.inf
в котором указаны параметры установки.
После установки устройства, давайте создадим на основе модуля самую простенькую схемку - будем управлять светодиодами, подключенными к модулю, а именно зажигать или тушить их по нашей команде. Схема подобного устройства показана на рисунке ниже. Схема расчитана на маломощные светодиоды. Я использую L-934 фирмы Kingbright. Если используемые Вами светодиоды помощнее и Вы чувствуете что корпус модуля или светодиода изрядно нагревается, лучше между светодиодом и выводом модуля включить токоограничивающий резистор номиналом в 200-600 Ом.
Вот эта же схема собранная мною на макетной плате. Я позволил тут себе не набирать все светодиоды.
Итак, схему собрали. Пора взяться непосредственно за софт. Тут есть два варианта. Первый, это использовать готовую терминальную программу и подавать в ней команды модулю в ручную. К таким программам относятся, например, HyperTerminal или . Последняя хороша тем, что для нее доступны исходные коды и при желании ее можно модернизировать под свои нужды. Второй вариант, болле интересный, разработка собственнго софта. Давайте так и сделам. Напишем небольшую Windows программку на С++ в среде Microsoft Visual C++ 6.0 для управления линиями модуля, настроенными на выход.
Внешне она выглядит вот так. Т.е. вводим номер порта, нажимаем кнопку "Open". Далее галочками выбираем каким светодиодам светиться, а каким нет. Все весьма просто.
Посмотрим на код этой программы. Начнем с функции открытия порта. Тут все уже рассматривалось не раз. Единственное, на что я хотел бы обратить Ваше внимание, так это на скорость порта. Для модуля Ke-USB24A она не имеет НИКАКОГО значения. Можно было подключаться и на 1200 и 115200. Хоть мы и работаем с COM портом, он всеже виртуальный, и реально данные передаются по USB каналу. А ему знания о скорости виртуального COM порта совершенно не нужны. Здесь они указываются только для поддержания совместимости.
Рассмотрим код формирования команды модулю и ее отправки в порт. Для установки линии модуля Ke-USB24A служит текстовая команда $KE,WR,
. Собственно в этой функции мы такую команду и формируем. Обратите внимание на \r\n в конце команды. Таков синтаксис команд модуля - все должно заканчиваться символами возврата каретки и перевода на новую строку.
void
CLineControlDlg::WriteDataToLine(int line, bool value)
{
if
(line 24 || m_hFile == NULL)
{
MessageBox("Can`t Write\nCommand", "Error", MB_ICONERROR);
return
;
}
DWORD lpdwBytesWritten;
char
buf;
int
len = sprintf(buf, "$KE,WR,%d,%d\r\n", line, value);
WriteFile(m_hFile, buf, len, &lpdwBytesWritten, NULL);
}
Итак, с кодом наверное все понятно. Запускаем программу, не забыв при этом подключить модуль. Открываем порт (номер порта можно посмотреть в диспетчере устройств). Щелкаем галочками - управляем светодиодами.
Вот таким вот образом можно за минимальный срок собрать схему управления светодиодами через USB. Ke-USB24A может использоваться и для управления нагрузками помощнее, но для этого к нему будет необходимо добавить дополнительную внешнюю схему в виде реле или мощного транзистора. Об этом мы поговорим позже.
–
Игорь (Администратор)
Сегодня, многие пользователи имеют далеко не одно USB устройство. На самом деле, подключение через USB стало практически универсальным способом. Большинство, наверно, уже даже забыло о существовании таких портов/разъемов, как LPT и COM. Например, достаточно большая часть периферийных устройств (принтер и т.д.) подключаются только через USB.
Программа менеджер USBDeview для управления USB устройствами
Если у вас много различных usb устройств, и вы ими активно пользуетесь, то, скорее всего, вы сталкивались с проблемами и ограниченностью стандартного менеджера usb устройств Windows. Для более эффективного управления подключениями, существует специальная утилита под названием USBDeview от NirSoft (ссылка на скачивание).
Примечание
: Ограниченность стандартного менеджера устройств Windows вполне обоснована. Так как этой функциональностью пользуются как опытные, так и самые начинающие пользователи.
Примечание
: На странице разработчика достаточно много информации. Сами ссылки на скачивание находятся в самом низу.
Утилита является портативной и может выполняться где угодно. Исполняемый файл весит порядке 170 КБ и поставляется как для 32-разрядных, так и для 64-разрядных версий Windows. Для такой небольшой программы, она имеет удивительно большое количество полезных функций.
Примечание
: Полностью обо всех ее возможностях вы можете узнать на сайте разработчика. В данной статье речь пойдет лишь о некоторых наиболее используемых из них.
Как вы, наверное, заметили, на картинке представлена часть доступных функций. Подключение, отключение, удаление, открытие, проверка скорости, смена буквы и многое другое.
Полезные функции программы USBDeview
По различным причинам, реестр Windows хранит записи обо всех usb устройствах, когда либо подключенных к операционной системе. USBDeview покажет вам всю информацию обо всех устройствах, для которых сохранились записи в реестре. При необходимости, вы сможете подправить нужную информацию в реестре (утилита позволяет сразу открыть ключ реестра с информацией об usb устройстве).
Примечание
: Хранение информации об устройствах используется, как минимум, по нескольким причинам. Во-первых, повторное подключение устройства будет происходить быстрее. Во-вторых, для устройств, требующих установки нестандартных драйверов, это жизненно необходимая функция. Иначе бы приходилось каждый раз устанавливать драйвера заново. В-третьих, устройствам могут присваиваться буквы диска. И чтобы ограничить риск возникновения проблем с одинаковыми буквами, имеет смысл присваивать каждому устройству уникальную букву.
Несмотря на стандарты, применяемые к определению скорости чтения и записи для каждой версии протокола обмена для USB, на каждом устройстве эта скорость может быть разной. USBDeview позволяет проводить простой тест, используя один большой файл для записи и чтения. Конечно, более корректным тестированием было бы копирование и чтение различных групп файлов с разными размерами, но, тем не менее, даже этот тест позволяет оценить примерную скорость.
Утилита так же позволяет сменить букву диска. Конечно, существуют и другие способы, но в данном случае вы сможете это сделать всего в пару щелчков мыши.
В целом, USBDeview представляет собой отличный менеджер USB устройств.
Компьютер, некоторые детали, инструменты любой желающий сможет организовать простое управление бытовыми приборами с этого компьютера. Множество приборов используемых в быту имеют множество функций, например большинство современных телевизоров могут показывать некоторое количество разных каналов, у вентилятора м.б. некоторое количество разных режимов работы и т.д. Для того чтобы сделать такое сложное управление как например переключение каналов или режимов работы, помимо перечисленного выше понадобятся дополнительные знания, детали и инструменты но сделать простое включение и выключение под силу каждому кто это перечисленное имеет. Arduino связывается с компьютером через USB порт, передачу информации с компьютера на Arduino можно осуществлять через среду разработки для Arduino (называется Arduino IDE) которую можно скачать с страницы на официальном сайте Arduino . Существует множество разнообразных модулей для взаимодействия Arduino с внешним миром, например специальный модуль с блоком реле для коммутации нагрузок, при использовании таких модулей работа сильно упрощается, здесь же мы рассмотрим самостоятельное изготовление модуля с одним реле для включение/выключения бытовых приборов, при необходимости можно изготовить более одного такого модуля и использовать их с одним Arduino тем самым сделав возможным простое управление множеством бытовых приборов. Arduino (любое) имеет некоторое количество выводов общего назначения которые обозначаются, на плате, просто цифрами или цифрами с волнистым знаком "~". Подключив Arduino к компьютеру и записав в него (в Ардуино) специальный скетч (программа для Arduino) можно с этого компьютера через программу "Arduino IDE" управлять этими выводами делая на них высокое напряжение (примерно +5В (HIGH)) или низкое (примерно 0В (LOW)). Также на Arduino есть вывод "GND" (на плате так и обозначен). Если на одном из выводов общего назначения высокое напряжение то подключив что либо проводящее ток между этим выводом и выводом "GND" через то что подключено потечёт электрический ток и величина этого тока будет зависеть от сопротивления этого предмета и рассчитать её можно по закону Ома , т.е. чем меньше сопротивление том больше ток, но если сопротивление будет слишком низким то через Arduino потечёт слишком большой ток и оно перегорит. Максимальный ток который может выдать вывод общего назначения Arduino может быть разным в зависимости от используемого в нём микроконтроллера но обычно это 40мА = 0.04А - этого может быть недостаточно для того чтобы включить реле которое будет включать прибор (приборы) поэтому для усиления тока необходимо использовать дополнительный элемент например биполярный транзистор. Биполярный транзистор имеет три вывода: эмиттер, коллектор, база. Максимальный ток транзистора также ограничен как и у Ардуино и обычно он больше, например у популярного КТ315 максимальный ток равен 100мА = 0.1А. Биполярные транзисторы бывают двух типов n-p-n и p-n-p использовать можно оба типа но по разному и далее рассмотрим использование транзистора КТ315 тип которого n-p-n. Для того чтобы транзистор усилил ток из Ардуино необходимо соединить его базу с выводом Ардуино ЧЕРЕЗ РЕЗИСТОР сопротивлением 1кОм (на резисторе м.б. написано 1к), эмиттер этого транзистора соединить с "GND" Arduino и минусом питания или "GND" источника питания напряжение которого равно напряжению обмотки имеющегося реле (допустим 12В) один из выводов обмотки реле соединить с коллектором транзистора другой с плюсом источника питания (+12В допустим) и ещё одной не влияющей на усиление но ОЧЕНЬ важной деталью является диод который нужно соединить анодом с коллектором и катодом с плюсом источника питания (+12В). Если диод импортный то на скорее всего на его корпусе будет светлая полоса - она указывает на катод, другой вывод диода это анод. Оставшиеся выводы реле - это выводы его контактов, если их два и они не замкнуты то при подаче достаточного тока на обмотку реле эти контакты замкнуться, их нужно соединить последовательно с прибором и это последовательное соединение можно втыкать в розетку, тогда при замыкании контактов на прибор поступит 220В и он включиться. Описанное выше можно изобразить на картинке:
Рисунок 1 - Управление прибором с компьютера
Это нестандартная схема для лучшего понимания, обычно используют схемы такие:
Рисунок 2 - Управление прибором с компьютера
Хотя в этой схеме тоже присутствует нестандартное обозначение платы Ардуино. На рисунке обозначено Arduino UNO (можно заказать по этой ссылке http://ali.pub/1v22bh) но можно использовать и любое другое. Соединения можно делать например на макетной плате и проводами или пайкой. После того как всё правильно соединено и проверено можно подключить Ардуино по USB к компьютеру и загрузить в неё скетч:Char pc_code=0; Void setup()
{
pinMode(2, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
} Void loop()
{
if (Serial.available() > 0)
{
pc_code = Serial.read();
if(pc_code=="a")
{
digitalWrite(2, HIGH);
}
else if(pc_code=="b")
{
digitalWrite(2, LOW);
}
}
} О том как правильно настроить Ардуино и загрузить в неё скетч уже описано на странице "Простое управление шаговым двигателем с компьютера через ардуино" . Далее для включения прибора необходимо на Ардуино отослать символ "a" для выключения символ "b". Для того чтобы отослать символ на ардуино можно, в среде Arduino IDE, войти по вкладке Инструменты-Монитор последовательного порта и в появившемся окне в верхнем текстовом поле вписывать символы и отсылать нажатием кнопки "отправить" символ придёт на ардуино и для данного случая если отослать символ "a" то прибор включиться, если "b" то соответственно выключиться. Если Ардуино не принимает символы то нужно в правом нижнем углу окна монитора последовательного порта установить такую же скорость какая прописана в скетче т.е. 9600 бод. Для того чтобы включать 2 прибора можно немного изменить скетч: Char pc_code=0; Void setup()
{
pinMode(2, OUTPUT);
pinMode(3, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
} Void loop()
{
if (Serial.available() > 0)
{
pc_code = Serial.read();
if(pc_code=="a")
{
digitalWrite(2, HIGH);
}
else if(pc_code=="b")
{
digitalWrite(2, LOW);
}
else if(pc_code=="c")
{
digitalWrite(3, HIGH);
}
else if(pc_code=="d")
{
digitalWrite(3, LOW);
| 
Поиск
Мы можем оповещать вас о новых статьях,