Устройство для программирования PIC-контроллера

 

 

Тема: Устройство для программирования PIC-контроллера

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

Объектом  разработки является устройство:

«Устройство для программирования PIC-контроллера»

 

Цель проекта:

«Разработка печатного модуля устройства для программирования PIC-контроллера »

 

В процессе проектирования выполнены  следующие исследования (разработки):

«Разработка печатной платы с оформлением  необходимой документации по конструированию и монтажу элементов на плате к схеме устройство для программирования PIC-контроллера»

 

Элементами практической значимости полученных результатов являются:

«Дальнейшее производство и применение полученного устройства».

 

Областью возможного практического  применения являются:

«Всевозможное электрическое оборудование, в котором может использоваться разработанный компонент».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Согласно техническому заданию  требуется разработать программатор PIC-контроллера EXTRAPIC. При разработке устройства необходимо исходить из следующих предпосылок:

• компактность;
• общедоступность;
• способность быть актуальной в течение длительного периода времени;
• простота использования;
• отсутствие сбоев при работе;
• невысокая себестоимость.

Программатор – это программно аппаратное устройство, разработанное для занесения необходимой информации в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Помимо записи, программатор может обеспечивать возможность считывания информации из ПЗУ микросхемы. Наряду с основными режимами программирования и чтения, многие микросхемы имеют множество дополнительных режимов: стирание, закрытие от чтения, защита от программирования и т.п.

Разрабатываемый мною программатор позволяет  записывать информацию на микроконтроллеры фирмы Microchip. Область применения данных микроконтроллеров осуществляется в микропроцессорной технике, такой, как: милливольтметры, ультразвуковых измерителях дальности, декодерах клавиатурной матрицы и др.

 

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ  ИЗДЕЛИЯ

 

Программатор должен быть современным не только в техническом отношении, но и экономически  выгоден. На основе экономической оценки новой техники принимается решение об инвестициях на данный проект. Для начала производства проектируемого прибора огромное значение имеет ожидаемая прибыль или экономический эффект. Его значение определяется на этапе разработки в качестве приблизительного.

Разрабатываемый программатор прост в изготовлении. Все детали взаимозаменяемы, т. е. кроме отечественных деталей могут применяться зарубежные аналоги. Все транзисторы работают в ключевом режиме, поэтому к ним особые требования не предъявляется, можно использовать и зарубежные аналоги, например вместо КТ502 можно поставить 2SA1013. Резисторы любого типоразмера, номинал может отличаться от указанного на схеме в пределах 20%. Микросхему фирмы Maxim можно заменить без ущерба для работоспособности на любую другую, у которой в названии есть код 232, например RS232 , т.к. у них одно назначение.

 

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

 

Согласно заданию разработаем структурную схему программатора.

Для начала определим  основные структурно завершенные блоки, из которых будет состоять разрабатываемое устройство. Такими блоками являются: блок питания, блок согласования, блок ввода-вывода, блок управления питания (рисунок 1).

Рис1. Структурная схема  аппаратного модуля для универсального тестирования, где 1.Блок питания. 2. Блок согласования.3.Блок ввода-вывода.          4. Блок управления питанием

Согласно разработанной  структурной схеме разработаем  схему электрическую принципиальную аппаратного программатора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработанная схема  программатора PIC-контроллера представлена на рисунке 2 (см. ниже).

     Рисунок  2 – Принципиальная схема программатора PIC-контроллера.

 

Список деталей, входящих в программатор:

панель DIP40	1 шт.
панель DIP28, узкая	1 шт.
панель DIP18	1 шт.
панель DIP8	2 шт.
78L05, стабилизатор +5v, корпус  ТО-92	2 шт.
78L12, стабилизатор +12v, корпус TO-92	1 шт.
MAX232	1 шт.
HD74LS00P или аналог	1 шт.
1N4007, диод	1 шт.
1N4148, диод	2 шт.
АЛ307 или GNL-5013, светодиод  зелёного цвета	1 шт.
АЛ307 или GNL-5013, светодиод  красного цвета	1 шт.
BC327 (КТ345Б), транзистор p-n-p, корпус TO-92	1 шт.
КТ3102, транзистор n-p-n, корпус TO-92	1 шт.
220,0x25v, электролитический / Оксидный конденсатор	1 шт.
10,0x16v, электролитический  / Оксидный конденсатор	4 шт.
0,1 мкФ, керамический  конденсатор	2 шт.
1k0, Резистор	4 шт.
4k7, Резистор	2 шт.

Особенности программатора EXTRAPIC:

• Функционально совместим с П.О (Программным Обеспечением) программаторов JDM, но в отличие от них, благодаря более качественному схемотехническому решению, а также использованию внешнего источника напряжения питания:
• Работоспособен с любыми COM-портами, как стандартными (+/-12v; +/-10v) так и с нестандартными COM-портами некоторых моделей современных ноутбуков, имеющих пониженные напряжения сигнальных линий, вплоть до +/-5v. Не перегружает по току COM-порт компьютера, так как использует стандартный формирователь интерфейса RS232 (MAX232 или аналогичный), и при правильной эксплуатации не представляет опасности для COM-порта.
• Имеет разъём внутрисхемного программирования (ICSP - In Circuit Serial Programming).
• Поддерживается распространёнными программами IC-PROG, Pony Prog и другими, как программатор JDM.
• Программатор подключается к COM-порту компьютера, через стандартный кабель-удлинитель COM-порта (DB9M - DB9F). Кабель приобретается отдельно.
• Для питания программатора должен использоваться стабилизированный источник питания напряжением от +15,5v до +24,0v или от +13,0v до +14,0v. Источник питания должен быть оборудован стандартным разъёмом "Jack", центральный "+", толщина центрального вывода 2,1мм.
• На плате программатора имеются:
• Светодиоды, указывающие режим работы программатора (POWER, VPP).
• Встроенные интегральные стабилизаторы напряжений +5v(VDD) и +13,5v(VPP).
• Разъём внутрисхемного программирования (ICSP).
• Панельки для установки микросхем в распространённых корпусах DIP8, DIP18, DIP28, DIP40 (микросхемы в других корпусах подключаются через разъём ICSP).

Поведем анализ похожих  программаторов. Наиболее похожим по конструкции является программатор PICLIGHT-2. Он имеет следующие отличительные особенности:

1. Программатор работает и питается от последовательного порта компьютера (COM1, COM2, COM3, COM4).
2. Программа поддержки для PC на сопроводительной дискете.
3. Программатор позволяет программировать PIC-контроллеры внутрисхемно, через разъем "ICSP" (In Circuit Serial Programming).
4. Гибкость П/О: новые элементы могут быть введены пользователем .
5. Оперативное изменение всех параметров программирования.
6. Встроенный редактор.
7. Возможность сериализации.

Но для данного программатора  невозможно реализовать взаимозаменяемость деталей, что представляет определенную сложность в изготовлении данного программатора в “домашних” условиях в виду нехватки некоторых деталей, но в промышленных условиях это является достоинством данного программатора.

Следующие программаторы  изготавливаются только в промышленных условиях и имеют широкие рамки  программирования PIC-контроллеров: ChipStar-Lynx, ChipStar-Lynx+, ChipStar-Oberon, ChipStar-Sagitta. К достоинствам данных программаторов можно отнести программирование ПЗУ серий 27xxx, 28xxx, 29xxx, 39xxx, 28xxx, 24xxx, 93xxx, РФxx и многие другие; микроконтроллеров фирм Microchip, Atmel, Intel, Philips, Dallas, Winbond, SST и другие; цифровых сигнальных процессоров dsPIC; а также многие другие микросхемы; позволяют тестировать цифровые микросхемы серий 155, 531, 555, 561, 1533, 1534 и многих других. К недостаткам относится высокая стоимость данных программаторов.

Проанализировав и сравнив  аналогичные программаторы я  пришел к выводу, что оптимальным будет разработанный программатор EXTRAPIC.

 

КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

 

Разработка курсового проекта начинается с разработки электрической принципиальной схемы согласно техническому заданию. Схема электрическая принципиальная определяет полный состав элементов изделия и дает детальное представление о принципе работы изделия.

Принципиальная схема служит основой для разработки других конструкторских документов - схемы соединений и расположения, чертежей конструкции изделия - и является наиболее полным документом для изучения принципа работы изделия. На принципиальной схеме изображают все электрические элементы и устройства, необходимые для осуществления и контроля в изделии заданных электрических процессов, все электрические связи между ними, а также электрические элементы, которыми заканчиваются входные и выходные цепи (разъемы, зажимы и т.п.). Элементы изображают в виде условных графических обозначений, установленных ГОСТ и ЕСКД. Каждый элемент или устройство, изображенные на схеме, должны иметь позиционное буквенно-цифровое обозначение в соответствии с требованиями гост 2.710-81. Позиционные обозначения элементам следует присваивать в пределах изделия.  Порядковые номера элементам и устройствам присваивают, начиная с единицы в пределах группы элементов, имеющих одинаковые буквенные позиционные обозначения, например Rl, R2 и т. д., Сl, С2 и т. д. Порядковые номера присваивают в соответствии с последовательностью расположения элементов или устройств на схеме сверху вниз в направлении слева направо. Позиционные обозначения проставляют рядом с графическим обозначением с правой стороны или над ним. Проводники на схеме изображаются тонкими линиями.

При выполнении принципиальной схемы  на поле схемы допускается помещать различные текстовые данные: указания о марках, сечениях и расцветках проводов и кабелей, которыми должны быть выполнены  соединения элементов; указания о требованиях к электрическому монтажу данного изделия; указания о назначении отдельных цепей для схем, выполненных  строчным способом.

Данные об элементах  должны быть записаны в перечень элементов. Перечень элементов оформляют в виде таблицы и выполняют в виде самостоятельного документа на формате А4. Основную надпись и дополнительные графы к ней выполняют по ГОСТ 2.104 – 68  (форма 2 для первого листа, форма 2а для последующих листов). Перечню элементов, выполненному в виде самостоятельного документа, присваивают код «П» и в основной надписи указывают наименования изделия и конструкторского документа  «Перечень элементов».

В графах перечня помещают следующие данные:

• в графе «Поз. обозначение» – позиционное буквенно-цифровое обозначение элемента, устройства или функциональной группы;
• в графе «Наименование» – наименование элемента или устройства, тип и обозначение документа, на основании которого этот элемент или устройство применены;
• в графе «Примечание» –  технические данные, не содержащиеся в обозначении типа элемента, значения параметров, подбираемые регулировкой, и др.

Связь перечня с графическими обозначениями осуществляется через позиционные обозначения. Элементы в перечень записывают группами в алфавитном порядке буквенных позиционных обозначений. В пределах каждой группы, имеющей одинаковые буквенные позиционные обозначения, элементы располагают по возрастанию порядковых номеров. Допускается оставлять несколько незаполненных строк между группами элементов. Элементы одного типа с одинаковыми электрическими параметрами записывают в перечень в одну строку, при этом в графе «Кол.» указывают общее количество одинаковых элементов.

При записи одинаковых по наименованию элементов рекомендуется объединять их в группы, выполнять общий заголовок и записывать в графе «Наименование» только тип и документ, на основании которого этот элемент применен. Допускается обозначения документов, на основании которых применены элементы, записывать в общем наименовании (заголовке). Если продолжение перечня перенесено на следующий лист или свободное поле схемы, заголовок группы элементов повторяют.

Если в изделие входят несколько одинаковых  функциональных групп или устройств, то элементы, входящие в такие группы и устройства, записываются в перечень элементов отдельно в пределах каждого устройства или функциональной группы. Запись элементов, входящих в каждое устройство (функциональную группу), начинают с наименования устройства или функциональной группы, которое записывают в графе «Наименование». Ниже наименования устройства должна быть оставлена одна свободная строка, выше не менее одной свободной строки. При этом если на схеме изделия имеются элементы, не входящие в устройства (функциональные группы), то вначале записывают эти элементы без заголовка, а затем – устройства, не имеющие самостоятельных принципиальных схем, и функциональные группы с элементами, входящими в них. Если в изделии имеется несколько устройств или функциональных групп, то в перечне указывают количество элементов, входящих в одно устройство. Общее количество одинаковых устройств указывают в графе «Кол.» на одной строке с заголовком.