Программатор микросхем DS1821C

Полезная модель относится к области микроконтроллерной схемотехники, а именно к устройствам программирования микросхем DS1821C (программируемый цифровой термостат и термометр) на изменение логического уровня сигнала на выходе микросхемы при изменении температуры без постоянного использования персонального компьютера и т.п. Данное устройство выполняет чтение и запись данных, реализует сервисную функцию, такую как индикация.
Из уровня техники известен программатор avr-микроконтроллеров семейства ATmega и ATtiny [Патент RU №89915, МПК: H04L 12/00, H04L 29/00, опубликован в 2009 г.], который выбран в качестве прототипа для заявленного технического решения, содержащий интерфейс для подключения внешних периферийных устройств (LPT-порт), встроенную микросхему 47НС244 с подтягивающим резистором, сигнальное устройство (индикатор отображения данных) на двух светодиодах и двух ограничительных резисторах, кварцевый генератор на кварцевом резонаторе и двух конденсаторах, стабилизатор напряжения на биполярном транзисторе, кремниевом стабилитроне, балластном резисторе и двух конденсаторах фильтра, панели DIP-8, DIP-14 и две панели DIP-20 для программирования двадцати типов микросхем семейства ATtiny. Устройство также содержит панель DIP-28 для программирования микросхем ATmega8, ATmega8L, ATmega48, ATmega48V, ATmega88, ATmega88V, ATmegal68, ATmegal68V, первую панель DIP-40(1) для программирования микроконтроллеров ATmegal6, ATmegal6L, ATmega32, ATmega32L, ATmegal64, ATmegal64V, ATmega324, ATmega324V, ATmega644, ATmega644V, ATmega8535 и ATmega8535L, вторую панель DIP-40(2) для программирования микросхем ATmegal62, ATmegal62V, ATmega8515 и ATmega8515L, второй кварцевый резонатор с удвоенной резонансной частотой и переключатель кварцевых резонаторов. Данный программатор работает следующим образом: микросхема, подлежащая программированию, вставляется в соответствующую панель программатора. LPT-порт программатора подключается к LPT-порту персонального компьютера. На компьютер устанавливается одна из известных управляющих программатором программ. Далее в управляющую программу заносится полученный любым из известных способов НЕХ-файл алгоритма работы микроконтроллера. Управляющая программа подает сигналы на LPT-порт программатора в процессе программирования, включая и выключая верхний и нижний буферы микросхемы 47НС244, чем организует обмен информацией с программируемой микросхемой.
Техническая проблема заключается в том, что прототип не может работать автономно (без использования персонального компьютера), а также не предназначен для программирования микросхем DS1821C, поскольку использует последовательный периферийный интерфейс (SPI), контакты VCC, GND, RESET для обмена данными и три сигнальные линии, что делает его неспособным обмениваться данными с микросхемой DS1821C по однопроводному интерфейсу (1-Wire).
Технический результат заявляемой полезной модели направлен на создание устройства невнутресхемного программирования микросхем DS1821C на изменение логического уровня сигнала на выходе микросхемы при изменении температуры без постоянного использования персонального компьютера, с технической возможностью проверки результатов программирования с целью дальнейшей установки запрограммированной микросхемы в соответствующие устройства НЧ- и СВЧ-техники, в которых необходимо контролировать порог изменения температуры окружающей среды.
Технический результат достигается тем, что программатор микросхем DS1821C содержит интерфейс для подключения внешних периферийных устройств, встроенную микросхему, подтягивающий резистор, два конденсатора фильтра, индикатор отображения данных, панель для программирования микросхем. От прототипа отличается тем, что встроенная микросхема имеет тип Atmega 48 PA-PU, устройство дополнительно содержит USB/Mc-порт для подачи питающего напряжения, а также тактовую кнопку «Положительная температура», тактовую кнопку «Отрицательная температура», тактовую кнопку «Статус», при этом интерфейс для подключения внешних периферийных устройств выполнен в виде вилки ВН-10 для однократного программирования Atmega 48 PA-PU, выполненную с возможностью обмена информацией с программируемой микросхемой DS1821C, выход вилки ВН-10 соединен с четвертым входом микросхемы Atmega 48 PA-PU, выход USB/Mc-порта соединен с выводами конденсаторов С1 и С2, другие выводы которых заземлены, с входом вилки ВН-10, с пятым входом микросхемы Atmega 48 PA-PU, а также через подтягивающий резистор R - с шестым входом микросхемы Atmega 48 PA-PU, выход тактовой кнопки «Положительная температура» соединен с первым входом микросхемы Atmega48 PA-PU, выход тактовой кнопки «Отрицательная температура» соединен с третьим входом микросхемы Atmega48 PA-PU, выход тактовой кнопки «Статус» соединен со вторым входом микросхемы Atmega 48 PA-PU, вход-выход Atmega 48 PA-PU, в свою очередь, соединен с входом-выходом ZIF-панели, а выход микросхемы Atmega 48 PA-PU соединен с входом индикатора отображения данных.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется рисунком, на котором приведена функциональная блок-схема заявляемого программатора.
Программатор содержит: микросхему Atmega 48 PA-PU 1, порт USB/Mc 2, ZIF панель 3 для программирования микросхем, индикатор отображения данных 4, тактовую кнопку «Положительная температура» 5, тактовую кнопку «Статус» 6, тактовую кнопку «Отрицательная температура»7, вилку ВН-10 8, конденсатор С1 9, конденсатор С2 10, протягивающий резистор R 11. При этом выход порта USB/Mc 2 соединен с выводами конденсаторов С1 9 и С2 10, другие выводы которых заземлены, с входом вилки ВН-10 8, выход которой соединен с четвертым входом микросхемы Atmega 48 PA-PU 1 через шину, по которой осуществляется однократное ее программирование. Кроме того выход порта USB/Mc 2 соединен с пятым входом микросхемы Atmega 48 PA-PU 1, а также через подтягивающий резистор R 11 - с шестым входом микросхемы Atmega 48 PA-PU 1. Вход-выход Atmega 48 PA-PU 1 в свою очередь соединен с входом-выходом ZIF панели 3. Выход микросхемы Atmega 48 PA-PU 1 соединен с входом индикатора отображения данных 4. Выход тактовой кнопки «Положительная температура» 5 соединен с первым входом микросхемы Atmega 48 PA-PU 1. Выход тактовой кнопки «Отрицательная температура» 7 соединен с третьим входом микросхемы Atmega 48 PA-PU 1. Выход тактовой кнопки «Статус» 6 соединен со вторым входом микросхемы Atmega 48 PA-PU 1.
Данный программатор работает следующим образом.
На порт USB/Mc 2 подается питающее напряжение, например, через кабель от внешнего блока питания, которое проходит через конденсаторы фильтра С1 9 и С2 10, обеспечивающие подачу стабильного напряжения, а также через подтягивающий резистор R 11, который нивелирует плавающее состояние логического уровня сигнала, при этом микросхема DS1821C устанавливается в ZIF-панель 3 для обмена данными с микросхемой Atmega 48 PA-PU 1. При первоначальной установке микросхемы DS1821C в ZIF-панель 3 происходит проверка правильности ее установки. При правильной установке программируемой микросхемы на индикаторе отображения данных 4 отобразится температура окружающей среды, при неправильной - либо, если микросхема уже запрограммирована - «Н1». Тактовые кнопки «Положительная температура» 5 и «Отрицательная температура» 7 служат для передачи сигнала, при котором положительный потенциал порта ввода-вывода микросхемы Atmega 48 PA-PU 1 становится равным нулю и происходит обмен данными между программируемой микросхемой DS1821C и микросхемой Atmega 48 PA-PU 1 по однопроводному интерфейсу 1-wire. При нажатии на тактовую кнопку «Положительная температура» 5 на индикаторе отображения данных 4 отображается надпись «Рг», что говорит о том, что происходит процесс программирования микросхемы DS1821C в режим, при котором логический уровень сигнала на потенциале порта ввода-вывода программируемой микросхемы DS1821C примет положительный уровень при повышении температуры до 74°С, и примет отрицательный уровень при понижении температуры до 75°С. При нажатии на тактовую кнопку «Отрицательная температура» 7 логический уровень сигнала на потенциале порта ввода-вывода программируемой микросхемы DS1821C примет отрицательный уровень при понижении температуры до -25°С и примет положительный уровень при повышении температуры до -30°С. Тактовая кнопка «Статус» 6 обеспечивает переход микросхемы DS1821C из режима программирования в рабочий режим, а так же определяет режим, на который микросхема запрограммирована.
Таким образом, использование данного программатора позволяет программировать микросхему DS1821C без постоянного использования персонального компьютера. Достоинством данного устройства является возможность считывания данных с уже запрограммированной микросхемы, а также возможность программировать микросхему DS1821C по однопроводному интерфейсу (1-Wire).