Как проектировать электронные схемы - [52]

Полученный прямоугольный сигнал подается на вход прерывания (или на другой вход) через резистор ограничения тока. При необходимости этот сигнал можно использовать в качестве опорного для внутреннего таймера.

ОХЛАЖДЕНИЕ АППАРАТУРЫ

Современные микропроцессоры и микроконтроллеры потребляют значительно меньше энергии, чем модели предыдущих поколений.

В некоторых случаях мощность уменьшилась в 50-100 раз. Одновременно с этим можно наблюдать впечатляющий рост возможностей и быстродействия электронных устройств. Тем не менее мощность, рассеиваемая процессором, продолжает оставаться его важной характеристикой. Особенно это касается материнских плат IBM-совместимых компьютеров.

Часто вентилятор охлаждения закрепляется на корпусе процессора, который снабжен пластинчатым радиатором. В некоторых моделях предыдущих поколений (процессоры типа 486) для размещения вентилятора были предусмотрены только направляющие. Цена вентилятора сравнительно невелика, поэтому обычно его ставят на все микропроцессоры, работающие при напряжении питания 5 В. Рекомендуется регулярно чистить вентилятор и проверять его состояние. Во всяком случае, эти операции следует выполнять, если издаваемый вентилятором шум усиливается.

СТОРОЖЕВАЯ СХЕМА

Сторожевая схема (Watch-dog — дословно «сторожевая собака») представляет собой устройство, контролирующее работу микропроцессора и вызывающее его перезагрузку при возникновении сбоя.

Речь может идти о бесконечном программном цикле, вызванном ошибкой программирования, о сбоях, связанных с нестандартными обстоятельствами или с неисправностью (помехи, отказ источника питания и др.).

Как правило, сторожевая схема вводится в аппаратуру, когда сбой может привести к серьезным последствиям (например, при управлении силовыми элементами). Многие современные микроконтроллеры содержат устройство слежения, активизирующееся по запросу.

Принцип работы сторожевой схемы достаточно прост и требует минимального программного обеспечения. На одном из выходов микропроцессора должен быть сформирован однобитный сигнал, который может использоваться и для других целей. Для этого в ключевую точку программы нужно вставить подпрограмму, генерирующую в нормальном режиме непрерывную последовательность импульсов, которая прерывается при возникновении сбоя. Эти импульсы управляют работой одновибратора, выход которого соединен со схемой перезагрузки процессора. Постоянная времени одновибратора определяется параметрами RC-цепи и рассчитывается так, что превышение заданного временного промежутка между двумя импульсами вызывает переключение выходного сигнала. Таким образом, важна именно длительность временного промежутка, а не ширина импульса. Это обеспечивает определенную свободу выбора при создании программы.

Источником сигнала может служить любой генератор импульсов, которые вырабатываются в ходе нормальной работы процессора и следуют с регулярными интервалами (например, импульсы активизации индикатора или опроса клавиатуры). В период инициализации процессора сторожевая схема блокирована, пока не установится рабочий режим.

На рис. 4.7 представлена простая схема одновибратора, содержащая два транзистора, несколько резисторов и конденсаторов.

Цепь R2/C2 соединена со схемой, обеспечивающей начальную установку процессора. Параметры элементов цепи должны соответствовать техническим характеристикам процессора. Когда процессор запущен, транзистор Т1 замыкает конденсатор С1 с частотой поступающих на него импульсов. Если импульсы прекращаются, конденсатор заряжается через резистор R1, что вызывает повышение напряжения на базе транзистора Т2. При определенном уровне входного напряжения транзистор открывается, и конденсатор С2 быстро разряжается. Это приводит к появлению на выходе отрицательного сигнала, вызывающего перезагрузку процессора. Величины R1 и С1 рассчитываются так, чтобы их произведение значительно превышало период следования импульсов на входе схемы.

5. СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

РАСПОЛОЖЕНИЕ ВЫВОДОВ

• стандарт RS232: см. главу 2, раздел «Последовательный интерфейс»;

• разъем Centronics: см. главу 2, раздел «Цифро-аналоговое преобразование»;

• соединитель Peritel (он же SCART): рис. 5.1.

Назначение выводов и уровень сигналов представлены в табл. 5.1.

ТОКИ И НАПРЯЖЕНИЯ РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫ

На рис. 5.2 представлены формулы для определения действующих (эффективных) значений сигналов различной формы. Эти формулы действительны как для токов, так и для напряжений. В них используются пиковые (максимальные) значения сигналов и коэффициент заполнения (величина, обратная скважности). Напомним, что при измерении синусоидального напряжения или тока индицируется действующее значение.

СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ К ТЕЛЕФОННОЙ ЛИНИИ

Схема, представленная на рис. 5.3а, позволяет определить наличие вызова в телефонной линии. Варистор подавляет возможные помехи (перенапряжения), а конденсаторы отсекают постоянную составляющую напряжения.

При наличии звонка на выводах стабилитрона появляется переменный сигнал с амплитудой, достаточной для зажигания светодиода оптопары, подключенного через резистор 220 Ом. Выходной транзистор повторяет на эмиттере сигналы, которые поступают на вход. При этом гальваническая связь между телефонной линией и остальной частью схемы отсутствует. На интегрирующую цепочку 100 кОм/4,7 мкФ подаются серии импульсов, которые она трансформирует в постоянное напряжение. Состояние на выходе операционного усилителя изменяется каждый раз, когда потенциал на его неинвертирующем входе превышает потенциал на инвертирующем входе. Таким образом, каждый звонок сопровождается переходом в состояние высокого выходного напряжения.