Gelişen mikrokontrol teknolojileri ve artan bilgi birikimi sayesinde geliştirici düzeyinde daha yaygın kullanımına olanak tanımıştır. Burada elimden geldiği kadar bazı örnekler sunmaya çalışacağım...

13 Şubat 2010 Cumartesi

Atmega8 ile VFD Ekran Modülü Sürülmesi


Giriş

Bir zamanların iyi yazıcılarından olan HP4V yazıcılarının günümüzde ömürlerini tamamladığı için artık hurdaya ayrılmaktadır veya çoktan hurdaya ayrılmıştır. Bu durumdaki bir yazıcı üzerinde ekran olarak vakum floresan ekran (ingilizce kısatması VFD)içeren bir modül vardır. Böyle bir yazıcıdan elde edilen bir modülün ATmega8 ile RS232 portu üzerinden bilgisayar ile iletişimini yerine getireceğiz.
VFD Modülü

Modül öncelikle 5V ile çalışıyor. Vakum florsan ekran için gereken fleman sürmesi ve anot-katot ve ızgara için gereken gerilimleri bu 5V üzerinden küçük bir transformatör devresi ile elde ediyor. Ekran sürülmesi M66004 tümdevresi üzerinden kontrol ediliyor. Bu tüm devre 3 bacak üzerinden işlemciden bilgi alıyor: CS (çip seçme), saat ve veri (i2c).Bu modül seri arayüzü kullanarak işlemci ile iletişim kurabilmektedir.

Şekil-1:VFD modülünün konnektör bağlantısı (kart üzerinden)

Modül üzerinden buton için (74HC165) ve LED kontrol için (74HC595) bulunmakta. Bunlarda seri ve saat bacakları ile birlikte kendi çip seçme bacaklarını içeriyor. (bu projeye bu bölüm dahil edilmemiştir-sadece açılışta LED'lerin söndürülmesi için alt program vardır.)

Şekil-2:VFD modül kartının eleman yüzü ve elemanları

Modül 10 bacaklı bir konnektör üzerinden besleme dahil tüm bu bağlantıları sağlıyor.

Şekil-3:VFD modül kartı ekran ve buton yüzü

Vakum Floresan Ekran

Aslında bu konu başka bir projede anlatılacaktı ama o proje aksayınca bu projede girmek gerekti.

Şekil-4:VFD Ekranı

Temelde vakum ortamında ısıtılan bir tel elektron yayar. Özellikle bu tip tüplerde kullanılan toprak ametallerle kaplı tungusten tel.Bu tekniği kullanarak yapılmış olan vakum tüpleri bir zamanların kuvvetlendirici sistemlerinde yaygın olarak kullanılırdı. (Hala ses kuvvetlendiricilerinde kendilerine özgü kuvvetlendirme karakteristikleri sayesinde tercih edilmektedirler). Bu vakum tüplerinden triod denen türü üzerine kurulu olarak geliştirilen vakum floresan ekranlar ilk olarak 1967 yılında örnekleri görülmeye başladı. Vakum floresan ekran 3 ana öğeden oluşuyor. Elektron yayan katot (ısıtma ile elektron yayar),ızgara (anoda giden elektron akışını kontrol eder) ve anot (üzerine çarpan elektronlar sayesinde ışık yayan fosfor tabakası ile kaplı) (Bu elemanların bulunduğumuz atmosfer şartlarına göre düşük basınçlı bir ortamda bulunduğu göz önüne alınmalıdır)

Şekil-5:VFD Ekranı elemanları

Çalışması basit. Üzerine akım uygulanan katot elektron yaymaya başlar. Bu örneğin baryum oksit ile kaplı tungusten ince bir tel. Bu noktadan sonra elektronların hareket kontrolü tamamen elektrostatik yük kurallara dayanır. Yani bildiğimiz eksi yüklü iletkenler elektronları iter, artı yüklü iletkenler elektronları çeker. Bu noktada katot ile anot arasında aralıklarından elektron akışını kontrol etmeyi sağlayan bir metal ızgara vardır. Bu aynı elektrostatik yük kontrolu ile elektron geçişi kontrol edilir. Yani eksi yük uygulanırsa elektronlar ızgaradan geçemeyecek, artı yük uygulanırsa elektronların bir kısmı ızgarada kalsa bile bir kısmı bu ızgara aralıklarından daha hızlanarak geçer. Izgaradan geçen elektronlar anoda doğru yol alırken, anot yükü devreye girer. Eksi yük varsa elektronlar geri döner, artı yük varsa elektron daha hızlanarak anoda çarpar. Elektron enerjisini anot yüzeyinde bulunan fosfor tabakasına aktararak bu tabakanın ışık vermesini sağlar.

Şekil-6:VFD Modülü gereken ek besleme gerilimleri için transformatör

M66004 kontrol entegresi

Aslında bu modülün bu projede kullanılması bu tüm devrenin veri kağıtları sayesinde mümkün oldu. Aksi durumda VFD sürücüsü ayrı bir sistem olarak tasarlanacaktı.(doğrudan Atmega işlemcisi üzerinden sürülen)

Şekil-7:VFD Modülü üzerindeki M66004 tümdevresi

M66004 silikon kapı CMOS teknolojisi kullanımıyla 16 dijit 5x7 parça vakum floresan ekran (VFD) kontrollerdir. 160 karakter ROM ve 16 kullanıcı tanımlı RAM karakter içerir ve işlemciler VDF kontrolara değişik komutlar ve ekran karakter kodları alır.

MITSUBISHI firması tarafından üretilen tüm devre her bir parça(burada piksel) ve ızgara sürücü kontrollari herbir bacağa bir tane bağlanarak yerine getirilir. Sürme için gerekli gerekli besleme için giriş bacakları vardır. Ayrıntılı bilgi için biraz internet araştırması yapabilirsiniz.

Tüm devre 8 bit veriyi (komut veya karakter verisi) alır bunu gerekli şekilde çözer ve karakter verisi ise bunu karakter romundan okur ve ekranı sürmek için kullanır

Şekil-8:VFD ekran üzerindeki bir dijit üzerindeki piksel yerleşimi

Şekil-8 16 dijitten birinin piksel çizimini göstermektedir. Buradaki her bir piksel diğer dijitlerdeki aynı numaralı piksellerle ortaktır.(birbirine bağlı) Dijitlerin seçimi ızgara üzerinden yapılır ki bu sürme işlemini M66004 işlemcisi yerine getirir.

Şu hali ile bu VFD sürülmesi için 16 tane dijit, 35 tane piksel çoğullamalı çalıştığı için 51 tane sürülecek bacak oluyor ki M66004 tüm bu bağlantıları sürebilmektedir.

Devre

VFD modülünün devresi dış bağlantısı IDC10 konnektörü üzerinden yapılmaktadır. Bacak bağlantıları şekil-1 üzerinde verilmiştir.

Bu projede RS232 devresi ile işlemci devreleri (ATmega8) birbirinden ayrılarak ayrı kartlar üzerine alındı. Bu sayede işlemci devresi her bir farklı iletişim yöntemi için tekrar devre yapılmak zorunda kalınmayacak. Bağlantılar 10 yollu şerit kablo üzerinden IDC10 konnektörleri üzerinden gerçeleştiriliyor.(VFD modül, işlemci modül ve RS232 modül)

Sistem bir adaptör üzerinden alınan besleme gerilimi 7805 üzerinden 5V besleme gerilimi üretiliyor.
Şema

Atmel 8 işlemcimiz olan üzere IC1 ile temsil ediliyor. İşlemciye bağlı kristal, C4 ve C6 kondansatörleri saat frekansı üreteci olarak çalışıyor. D2(LED) ve R2 sistem izleme göstergesi olarak çalışıyor. R1 5x10K sipp direnci pull-up direnci olarak çalışıyor.(ne olur ne olmaz.) ISP konnektörü artık bilineceği üzere IC1 programlama için. P3 VFD modülü ile bağlantı kablosu konnektörü. C7 ve C8 aslında VFD modül besleme hattı üzerinde olabilecek dalgalanmaları süzmek üzere düşünüldü.

D1, C1,C2 ve IC2 sistem için gereken 5V besleme devresini oluşturuyor.

IC3,C12...C15 kondansatör grubu RS232 bağlantısı için gereken bölümü oluşturuyor. DB9 P4 kondansatörü bilgisayar RS232 bağlantısını sağlıyor. Buradaki R3,D3(LED) besleme gerilim geldiği gösterir.

Geri kalan kondansatörler filtre içindir. Şemada işlemci kartı ile RS232 modülü arasındaki bağlantıda kullanılan konnektörler gösterilmemiştir.

Şekil-8:Blok şeması


Şekil-9:Devrenin şeması(kırmızı çizgi ile işaretli bölge RS232 iletişim modülüdür)

Devrenin Çalışması

Öncelikle işlemci modülü ile VFD modülü arasında 10 yollu şerit kablo konnektör bağlantısı sağlanıyor. Sonra aynı kablodan işlemci ve RS232 arasındaki bağlantı yapılıyor. Ve besleme kablosu ve bilgisiyar RS232(DB9) bağlantıları yapılıyor. (Başlığın altındaki resme bak)

Devre ilk açıldığı anda işlemci VFD modülün; dijit uzunluğu, ekran parlaklığı, tarama frekansı, ekran çalışma frekansı, Türkçe karakterler (en azından küçük olanları), otomatik dijit artırma gibi ilk değerleri atamakta. Sonra atanmış olan ilk metin ekrana yazılmakta.

Bu noktada işe bilgisayar ile olan RS232 iletişimi giriyor. Bilgisayar üzerinden gelen komut ve karakterlere göre ekran yönlendiriliyor.

Şekil-10:Devre çalıştığında VFD gösterdiği değer.

Devre Yapımı

Devre yapımında kritik bir eleman yok. Baskı devre kartı üzerinde geçekleştirildiğinde standart eleman yerleşimi göz önüne alınarak devre kurulabilir. Bu noktada diğer devre montaj teknikleri kullanıldığında bacakların doğru bağlanması önemlidir. Tabii ki kristal topraklanmalıdır. Devrede VFD modülün akım ihtiyacından dolayı 7805 biraz ısınıyor. Bir soğutucu bağlamakta fayda var.
Tüm dirençler çeyrek wattır.
Besleme konusunda bir sorun oluşturmayacağınızı düşünüyorsanız girişteki köprüyü devre dışı bırakabilir veya tek bir diyotla değiştiribilirsiniz. (Kendi besleme kaynağınız varsa ve devreyi kendiniz kullanacaksanız). Bacak bağlantıları uyan başka bir LED kullanılabilir. Entegreler için soket kullanılması sonradan oluşabilecek sorunların çözümünde size yardımcı olabilecektir. Belki daha sonra tümdevreleri başka bir devre üzerinde kullanmak isteyebilirsiniz. Sizin imkan ve tercihlerinize kalmış bir durum...

Şekil-11:Devrenin baskı planı


Şekil-12:Devrenin yerleşim şekli


Şekil-13:Devrenin yerleşim planı


Not:Baskı devrede* ile işaretli elemanlar kullanılmamaktadır. Bu elemanlar RS232 modülü bağımsız olarak kullanılma durumunda kullanılmaktadır.
Devre Elemanları

5x10KR1
1KR2,R3
27pFC5,C6
100nFC2,C4,C8,C9,C10,C12,C16,C18
10µFC1,C3,C7,C11,C13,C14,C15,C17
B125C1500 veya benzeriD1
LEDD2,D3
ATMEGA8IC1
7805IC2
MAX232IC3
3,6864Mhz kristalXT1
DB9P4
6 Header (ISP6)ISP
10 HeaderP3
10 HeaderP2,P2-2
2'li KlemensP1
Soğutucu-
10'lu şerit kablo-

Malzeme listesi. Burada işlemci için soket ve 9V adaptör verilmemiştir. Kaliteli 16 ve 28 bacaklı soketler oluşabilecek problemlerin önüne geçecektir. 2'li klemens ve P2 ile P2-2 şemada gösterilmemiştir.

Şekil-14:VFD modülü çalışırken(saat)


Şekil-15:İşlemci modülü(tam veri geldiği anda)


Şekil-15:RS232 modülü(köprü diyot ve klemens devre dışı durumda)


Şekil-15:Projede kullanılan konnektörleri takılı 10'lu şerit kablolar

Bilgisayar Programı

Bilgisayar üzerinde kullanılan program Delphi 7 ile yazıldı. "VFDEkran.exe" programı 2 ana pencereden oluşuyor. Birinci pencere ayarların yapıldığı penceredir. Seri port seçimi ve VFD parlaklık ayarları yapılır.(parlaklık ayarı ini dosyasına kaydedilmiyor). İkinci pencere ekrana yazılacak veri gönderen penceredir. Tek konu dışı seçeneği ekranı kapat ve göster seçeneğidir.

Girdi

Şekil-16:Girdi Penceresinin görünümü


Bu pencere doğrudan VFD ekrana veri gönderme üzerine kuruludur. Gönderilecek veri ve gönderim şekli belirlenir (silme dahil).

Bu pencere üzerindeki öğeleri değinecek olursak;
  1. Bu alanda girilen ve girilmiş tüm veriler ekranda gösterilir (Türkçe küçük karakterler dahil).16 karakterle sınırlıdır.
  2. (1) nolu alanda girilecek veri şekli seçilir.Değer seçeneğinde doğrudan siz veri girebilirken,saat ve tarihte bilgisayar ayarlı değerleri otomatik girilir)
  3. (1) nolu alanda gösterilen değerin VFD üzerinde ortalanmasını sağlar.
  4. (1) nolu alandaki veri sürekli izlenir ve değişiklik olduğunda VFD ekrana gönderilir.(örneğin saat değeri otomatik güncellenir ve değer değiştiğinde gönderilir.)
  5. (1) nolu alanda veri VFD ekrana gönderilir.
  6. VFD ekranı siler.
  7. Seçenekler penceresini açar

Seçenekler

Şekil-17:Seçenekler penceresi

Seçenekler penceresi üzerindeki öğeleri değinecek olursak;.
  1. Bilgisayara üzerinde bulunan seri portları listeler ve bunlar arasından bağlantısı yapılan port seçilir.Seçilen port numarası ini dosyasına kaydedilir.(tamam butonu tıklandıktan sonra ayar onaylanır)
  2. VFD ekran parlaklığı 8 seviyede ayarlanır.Değer kaydedilmez. Yapılan değişiklik anında ekran üzerinde görülür.
  3. Bu pencerede yapılan ayarları onaylar ve Girdi pencerisini açar

VFD için Karakter
Üreteci


Şekil-18:Karakter Üreteci Penceresi

Her ne kadar işlemcinin kendi içinde bir karakter ROM var ise de, M66004 işlemcisinin içinde kullanıcı için karakter RAM var. ve Bu karakter RAM bu program tarafından oluşturulan kod ile istenen karakterlere programlanabilir.Bu program VFD modül için karakter üretecidir. Aslında burada üretilen kodlar assembler programına eklenmesi gerekir.(ATmega8 işlemci kodu için) İsteyen M66004 işlemcisinin veri kağıtlarını inceleyerek kendisi karakter kodunu oluşturabilir. Türkçe karakterler oluşturulurken Delphi 7 ile yazılan bu program kullanıldı.

Kullanırken sadece oluşturulan kodlar kopyala-yapıştır ile programınıza aktarılabilir.

Pencere üzerindeki öğeleri basitçe değinecek olursak;
  1. 7x5 karakter matrisi için kutular ile temsil edilmiştir. Yeşil ile işaretli kutucuk yanan pikseli temsil eder.Aç-kapa şeklinde çalışır.
  2. (1)nolu alanda oluşturulan veriye göre kullanılacak hex biçiminde kodu oluşturur.
  3. (1) nolu alandaki veriye göre (2) nolu alanda kodun oluşturulmasını sağlar.
  4. (1) nolu alandaki tüm kutuları beyaz yapar ve (2) nolu alanı siler. (Sıfırlama)


Film Hakkında
Proje sadece yazıcıdan sökülen VFD ekran modülünün değerlendirilmesi içindi. Bu film
proje gerçekleştirilme hakkında bir fikir verecektir. Bilgisayar ekranında girdi penceresi üzerinde saat seçili iken ve sürekli gönder butonuna basıldığında elde edilen görüntüyü veriyor. Görüldüğü gibi RS232 modülü üzerindeki led sürekli yanıyor.(Besleme durumu).İşlemci modülü üzerindeki led sadece rs232 iletişimi olduğu zaman yanıyor.Ve VFD ekranıda iletişim tamamlandığı zaman görüntüyü yansıtıyor.
video

Ekler:

ATMEGA8 hakkında bilgi

Atmega8 ile VFD Ekran Modülü Sürülmesi için dosyalar-birleşik

Bu devrenin yapım sorumluluğu size aittir. Devre yapıldı ve çalışıyor. K.A...

Hiç yorum yok:

Etiketler

İzleyiciler