UR4QTP: записная книжка 

На главную

Конструкции

Ёлочная гирлянда под управлением недокомпьютера КК0.0

Схема

Недокомпьютер КК0.0. Схема электрическая принципиальная (492 кБ)

Переключатель ёлочных гирлянд содержит управляющее устройство, о котором более подробно можно почитать по первой ссылке из списка, приведенного внизу страницы. На рисунке слева приведена его схема.

Скорость переключения гирлянд определяется частотой тактового генератора, ёмкость C1 которого была подобрана так, чтобы гирлянды переключались примерно дважды в секунду. Выходные сигналы Г0…Г3 могут иметь как низкий, так и высокий активный уровень (определяется программой), по традиции для выходов с открытым коллектором (такие выходы у К155РЕ3) выбран активный низкий уровень.


Переключатель ёлочных гирлянд на КК0.0. Коммутирующее устройство (416 кБ)

На рисунке слева приведена схема блока питания, коммутирующего устройства и гирлянд. Сами гирлянды были изготовлены из того, что имелось в наличии – из лампочек на напряжение 60 В и ток 20 мА. Такие небольшие гирлянды из четырёх лампочек каждая как раз подойдут для нашей маленькой пластмассовой ёлки. По такому же принципу были подобраны и коммутирующие элементы – реле РЭС-15, рассчитанные на напряжение 12 В. Выходы К155РЕ3 я посчитал слабоватыми, чтобы их нагружать на обмотки реле, поэтому использованы ключи на каких-то беспородных буржуйских транзисторах. Выбор оказался не очень хорошим, транзисторы немного нагреваются в процессе работы, так что лучше для этой цели использовать что-то типа КТ815. Чтобы гирлянды переключались в фазе с контрольными светодиодами на плате управления, транзисторы управляются через дополнительные инверторы на К155ЛН1. Принцип схемотехнической экономии игнорируется полностью :-).

Всё это хозяйство питается от примитивного трансформаторного блока питания со стабилизатором на КРЕН5. Трансформатор ТС-4-1 выдаёт немного большее напряжение, чем необходимо, и вместо 12 В на реле поступает примерно 16 В. Они от этого сильно не перегреваются. А вот для КРЕН5 желателен довольно большой радиатор, поскольку на ней рассеивается несколько ватт мощности, и при длительной работе на небольшом радиаторе она довольно сильно греется.

Недостаток релейной схемы – щелчки реле довольно хорошо слышны в тихой комнате.


Программирование

Первая половина ПЗУ К155РЕ3 (16 ячеек, 16 шагов программы; старший бит шины адреса ПЗУ A4 равен нулю, перемычка установлена) приведена в таблице.

Шаг Управление гирляндами Шина адреса ПЗУ Следующий адрес Шина данных ПЗУ
 ̅Г̅3   ̅Г̅2   ̅Г̅1   ̅Г̅0  A4 A3 A2 A1 A0 CA3 CA2 CA1 CA0 D7…D0 hex
0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0111 0001 71
1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1011 0010 B2
2 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1101 0011 D3
3 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1110 0100 E4
4 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0110 0101 65
5 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0011 0110 36
6 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1001 0111 97
7 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1100 1000 C8
8 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0100 1001 49
9 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0010 1010 2A
10 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0001 1011 1B
11 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1000 1100 8C
12 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0101 1101 5D
13 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1010 1110 AE
14 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1100 1111 CF
15 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0011 0000 30


Шаги программы отображены в колонке «Шаг».

В столбцах «Управление гирляндами» нулевое значение в колонке соответствующей гирлянды (̅Г̅3…̅Г̅0) означает, что гирлянда горит. В таблице для удобства такая ячейка отображена цветом. Эти столбцы можно заполнить по своему усмотрению.

Если перемычка установлена, т. е. выбрана младшая половина ПЗУ, то после нажатия кнопки «Сброс» или включения питания регистр DD2 на своих прямых выходах выдаёт нулевые значения. На шину адреса ПЗУ поступает код 00000, выбирается нулевая ячейка. Содержимое этой ячейки появляется на выходах D7…D0 ПЗУ DD3. Старшие разряды D7…D4 отвечают за управление гирляндами, нулевое значение соответствует горящей гирлянде. Младшие разряды D3…D0 должны сформировать адрес следующей ячейки памяти в ПЗУ, этот адрес будет защёлкнут в регистр DD2 в следующем такте. В нашем простейшем случае ячейки памяти должны быть просто перебраны одна за одной, поэтому в каждой текущей ячейке ПЗУ в младших разрядах просто хранится адрес следующей ячейки ПЗУ. Но в общем случае это не обязательно должно быть так.

Таким образом, в нашем случае в таблице столбцы A3…A0 «Шины адреса ПЗУ» содержат в двоичном виде номер шага программы из колонки «Шаг», а столбцы «Следующий адрес» – на единицу больше их.

Четыре старших бита в столбце D7…D0 «Шины данных ПЗУ» совпадают с содержимым «Управления гирляндами», а младшие четыре бита в соответствии с принципиальной электрической схемой совпадают с «Следующим адресом». Колонка «hex» просто содержит 16-ричное отображение двоичного содержимого колонки D7…D0.

Столбцы «Шина адреса ПЗУ» и «Шина данных ПЗУ» содержат всё необходимое для программирования ПЗУ DD3 К155РЕ3.


По аналогии может быть заполнена вторая половина ПЗУ, в ней может содержаться другой алгоритм переключения гирлянд. Чтобы его задействовать, нужно убрать перемычку на плате или как-то иначе подать единичный уровень на старший разряд шины адреса ПЗУ.

Мой вариант заполнения второй половины ПЗУ приведен в таблице:

Шаг Управление гирляндами Шина адреса ПЗУ Следующий адрес Шина данных ПЗУ
 ̅Г̅3   ̅Г̅2   ̅Г̅1   ̅Г̅0  A4 A3 A2 A1 A0 CA3 CA2 CA1 CA0 D7…D0 hex
0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0000 0001 01
1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1000 0010 82
2 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1100 0011 C3
3 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1110 0100 E4
4 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0111 0101 75
5 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0011 0110 36
6 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0001 0111 17
7 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0000 1000 08
8 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1000 1001 89
9 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0010 1010 2A
10 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0100 1011 4B
11 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0001 1100 1C
12 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1100 1101 CD
13 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0110 1110 6E
14 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0011 1111 3F
15 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1001 0000 90

Таблица прошивки ПЗУ для удобства программирования приведена отдельно:

Адрес Данные
bin hex
00 0111 0001 71
01 1011 0010 B2
02 1101 0011 D3
03 1110 0100 E4
04 0110 0101 65
05 0011 0110 36
06 1001 0111 97
07 1100 1000 C8
08 0100 1001 49
09 0010 1010 2A
0A 0001 1011 1B
0B 1000 1100 8C
0C 0101 1101 5D
0D 1010 1110 AE
0E 1100 1111 CF
0F 0011 0000 30
Адрес Данные
bin hex
10 0000 0001 01
11 1000 0010 82
12 1100 0011 C3
13 1110 0100 E4
14 0111 0101 75
15 0011 0110 36
16 0001 0111 17
17 0000 1000 08
18 1000 1001 89
19 0010 1010 2A
1A 0100 1011 4B
1B 0001 1100 1C
1C 1100 1101 CD
1D 0110 1110 6E
1E 0011 1111 3F
1F 1001 0000 90

Таблица прошивки ПЗУ в двоичном файле: 002.bin. Для просмотра и редактирования в Linux 16-ричных дампов хорошо подходит программа Okteta.

ПЗУ можно «прошить» в ручном программаторе, об этом можно почитать по ссылке [2].


Конструктивное исполнение

Монтаж схемы сделан на макетной плате проводом МГТФ и МГШВ. Под плату «недокомпьютера» поставлен разъём. Лампочки в гирляндах соединены пайкой и изолированы кусочками термоусадки, никаких патрончиков «по бедности» не предусмотрено.

Переключатель ёлочных гирлянд был собран в коробочке, склеенной дихлорэтаном из кусочков листовой пластмассы. Для охлаждения в корпусе были просверлены отверстия. Корпус был покрашен чёрной матовой краской из баллончика, надписи сделаны переводным шрифтом.

Баллоны лампочек гирлянд можно покрасить цапон-лаком или лаком для ногтей.

Переключатель ёлочных гирлянд. Коробка. Вид сверху (501 кБ) Переключатель ёлочных гирлянд. Коробка. Вид спереди (732 кБ) Переключатель ёлочных гирлянд. Коробка. Вид сбоку (571 кБ) Переключатель ёлочных гирлянд. Коробка. Вид сзади (819 кБ) Переключатель ёлочных гирлянд. Вид на монтаж (1,1 МБ) Переключатель ёлочных гирлянд. Коробка без крышки (826 кБ)




Дополнено 2016-05-14. При самостоятельном определении порядка переключения гирлянд нужно учесть, что нежелателен резкий переход от малой общей яркости (тем более от полной темноты) к большой яркости свечения лампочек. Это утомляет зрение. Наиболее приятен режим, когда почти все гирлянды включены, а, к примеру, одна отключена. Самый плохой вариант – чередовать полное включение всех гирлянд с их полным выключением.

И таки да, реле нужно сменить на оптроны, новогодние натурные испытания это однозначно показали. Это в планах, хотя и не сильно близких. Ведь до следующего Нового Года ещё масса времени! :-)


Ссылки

  1. Недокомпьютер КК0.0.
  2. Ручной программатор для микросхем К155РЕ3.

2015-10-01…2016-05-14


Конструкции

На главную

 UR4QTP: записная книжка