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

20 Şubat 2010 Cumartesi

Atmega8 ve FT232 ile VFD Ekran Modülü Sürülmesi


Giriş

"Atmega8 ile VFD Ekran Modülü Sürülmesi" projesi ile HP4V üzerinden sökülmüş VFD modülünün Atmega8 işlemcisi üzerinden bilgisayar ile seri iletişimini gerçekleştirilmişti. İyi güzelde bilgisayarda seri port yoksa ne olacak? "FT232BL USB-Seri Dönüştürücü" projesinde işlenen USB-Seri dönüştürücü gayet iyi bir çözüm olabilir. Bu projede VFD modülü, İşlemci modülü ve bilgisayar ile iletişim için FT232 modülünü kullanacağız.Sistemi bir bütün olarak ele aldığımız zaman USB üzerinden VFD modülünü süreceğiz.
Not: FT232 modülü ile doğrudan USB-seri dönüştürücü yardımı ile "Atmega8 ile VFD Ekran Modülü Sürülmesi" projesinde kullanılan bilgisayar programı doğrudan kullanılabilir. (seri port simulasyonu ile)
Vakum Floresan Ekran

VFD ekran hakkında söylenebilecek aslında fazla bir şey yok. Çünkü uzun zaman öncesine ait bir teknoljiyi kullanması ve bunu sürmek için geliştirilmiş bir sistemi içeriyor. Bunu basitçe şu şekilde anlatalım.

Elimizde vakumlu bir ortamda hareket eden bir elektron var ve bu elektronun gideceği yeri kontrol etmemiz gerekiyor. İki yöntemi var: elektrik alanı ve manyetik alan. Manyetik alan biraz farklı konu en azından tüplü televizyon ve monitörlerde kullanıldığını belirtelim.

Şekil-1:Aynı tipteki yükler birbirini iter (1), farklı tipteki yükler birbirini çeker(2)

İkinci olarak elektrik alanları. Elektrik hakkında söylenebilecek olan, aynı yüklü nesneler birbirini iterken, zıt yükle nesneler birbirini çeker. Bu olay elektron içinde geçerlidir. Yani negatif yüklü metaller elektronları iter (elektron negatif yük taşır), pozitif yüklü metaller elektronları çeker. Bu sisteme göre çalışan sürücü devreler kullanılarak VFD tüpü sürülür.

Şekil-2:Bir vakum floresan ekran öğeleri

Tek bir ekran parçası için iş kolay verdiğin yüke göre ışık verir veya vermez. Ama çoğullama gerektiği zaman işin içine bir ızgara dahil edilir. Yani ışık vermesi istenmeyen parçaların olduğu grupların ızgaraları negatif elektrikle yüklenir. Sadece göstermesi istenen parçaların bulunduğu ıgaraya pozitif yükle yüklenir. (Göstermesi istermeyen parçalara sıfır volt uygulamak yeterli olmaz, çünkü elektronlar flemandan hızlı bir şekilde yol alacak şekilde ayrılır. Bunun anlamıda eğer istermeyen parçalara negatif yüklenmezse bazı elektronların bu parçalara ulaşabilecedir. Çünkü elekron açısından bu bölümler pozitif yüklü gibi görünür. Ve bu bölümlere ulaşan elektronlar fosforların az bile olsa parlamasına sebep olur.)

Şekil-3:Isınmış Flemandan elektron yayılır


Şekil-4:Izgarada uygun yük varsa (+) ,elektronlar fosfor parçalara doğru ilerler.Fosfor parçalar (-) yüklü ise elektronlar zaten döner.


Şekil-5:Izgarada uygun yük(-) elektronlar ızgaradan geri döner ve fosfor ışık yaymaz.

Tabii ki ızgara için anlatılan elektrik yükü ile elektron kontrolu anot(fosfor) içinde geçerlidir. (Izgaranın + yükle yüklendiği durumda) Anot(fosfor) (+) yüklü ise elektronları çeker ve parlarken, - yükle yüklendiğinde elektronları geri iteceği için parlamayacaktır.

VFD sürücüsüde bu şekilde çalışıyor. Piksel sürücüleri ve ızgara sürücüleri görüntüyü oluşturmak için yukarıda anlatıldığı gibi flemandan yayılan elektronları yönlendirir.

VFD Modülü

Modül öncelikle 5V ile çalışıyor. Vakum floresan 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-6: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-7:VFD modül ana bağlantıları örneği(buton ve LED sürücüleri hariç)M66004 Veri kağıtlarından.

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

Şekil-8:VFD modül kartı; ekran ve buton yüzü

VFD modülü hakkında daha fazla bilgi için internet sayfalarını inceleyebilirsiniz. Ek olarak Atmega8 ile VFD Ekran Modülü Sürülmesi projesi üzerinden VFD ile ilgili bilgilere ulaşabilirsiniz.

Devre

VFD modülünün devresi dış bağlantısı IDC10 konnektörü üzerinden yapılmaktadır. Bacak bağlantıları şekil-6 üzerinde verilmiştir.

Bu projede USB 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 USB-rs232 dönüştürüçü 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.

IC4 (FT232BL) tümdevresi USB-seri iletişim köprüsü için işlemcidir. XTL2,C11 ve C12 bu işlemci için saat üretecidir. R9 ve R10 USB hattı üzerinde akım sınırlama direncidir. R8 USB bağlantı tipini belirleyen direçtir. (USB2.0). R6 ve R7 bilgisayar kapandığında işlemcinin sıfırlanmasını sağlar. D3 ve D4 seri port aktivitesini gösterir ve R11 ve R12 akım sınırlama direçleridir. (USB modül hakkında FT232BL USB-Seri Dönüştürücü ayrıntılı incelenebilir)

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

Şekil-9:Blok şeması


Şekil-10:Devrenin şeması

Devrenin Çalışması

Öncelikle işlemci modülü ile VFD modülü arasında 10 yollu şerit kablo konnektör bağlantısı sağlanıyor. Sonra aynı kablodan işlemci ve USB arasındaki bağlantı yapılıyor. Ve besleme kablosu ve bilgisiyar USB 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 USB iletişimi giriyor. Bilgisayar üzerinden gelen komut ve karakterlere göre ekran yönlendiriliyor.

Şekil-11:Devre ilk çalıştığında VFD gösterdiği değer.


Şekil-12:USB modül için koprülerin bağlantıları.

USB modül için devreden dolayı harici besleme kullanacak şekilde köprülerin düzenlemesi gerekiyor. Şekil-12 bu köprülerin konumunu göstermektedir.

Not:İsteyen bu köprülerin konumlarını değiştirerek devreyi bilgisayardan besleyebilir ama bilgisayarınızın buna ne tepki vereceğini garanti edemem. (Devreyi ilk çalıştırdığımda kazara doğrudan USB hattı üzerinden devreyi beslemesini verdim. Ama hemen kapattım. Sistem çalıştı,ama uzun süreli çalışma durumunda ne gibi sorunlarla karşılaşacağımı bilemediğim için bilgisayarı riske atmak istemedim)

Devre Yapımı

Devrenin yapımına aslında her zaman direnç ve köprülerle başlanır. Ama bir değişiklik olarak yüzey montaj elemanları önce yapmak yerinde olabilir. Dikkatlice FT232BL yerine doğru olarak bacakları PCB üzerindeki yollara hizalanmış olarak sabitlenir ve sonra iki bacağı sabitlenerek diğer bacakları dikkatlice lehimlenir. (Kendi bildiğiniz daha iyi olabilir)

Not:FT232BL bakır yolların olduğu yüze monte edildiği zaman, çipi üzerindeki başlangıç işareti noktası eleman yüzü tarafından görüldüğü yerdedir.

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...

Not:İşlemci modülünü ve USB modülünü tek kart üzerinde birleştirmek isteyenler için baskı devre ve eleman yerleşim planı devre için gereken dosyalara bağlantısı altında bulunuyor.

Şekil-13:Devrenin baskı planı(eleman yüzünden göründüğü gibi)


Şekil-14:Devrenin yerleşim şekli(IC4 yolların olduğu tarafa lehimlenir.)


Şekil-15:Devrenin yerleşim planı

Devre Elemanları



27RR9,R10
220RR11,R12
470RR5
1k5R8
2k2R4
4k7R6
10KR3,R7
5x10KR1
1KR2
27pFC5,C6,C11,C12
100nFC2,C4,C8,C9,C10,C13,C14,C15
10µFC1,C3,C7
B125C1500 veya benzeriD1
LEDD2,D3,D4
ATMEGA8IC1
7805IC2
93C46IC3
FT232BLIC4
3,6864Mhz kristalXT1
6Mhz kristalXT2
USB-A konnektörUSB-A
6 Header (ISP6)ISP
10 HeaderP3
10 HeaderP2,P2-2
2'li KlemensP1
Soğutucu-
10'lu kablo-
3 bacak sıra pinP4,P5
KöprüP4,P5 için köprü(jumper)

Malzeme listesi. Burada işlemci için soket ve 9V adaptör verilmemiştir. Kaliteli 8 ve 28 bacaklı soketler oluşabilecek problemlerin önüne geçecektir. 2'li klemens ve P2 ile P2-2 şemada gösterilmemiştir.

Şekil-16:VFD modülü çalışırken


Şekil-17:İşlemci modülü(tam veri geldiği anda)


Şekil-18:USB-seri kartı


Şekil-19:Projede kullanılan konnektörleri takılı 10'lu şerit kablolar


Şekil-20:Parlaklığın değişimi.(USB Alet adı)

Bilgisayar Programı

Bilgisayar üzerinde kullanılan program Delphi 7 ile yazıldı. "VFDEkranUSB.exe" programı 2 ana pencereden oluşuyor. Birinci pencere ayarların yapıldığı penceredir. USB alet seçimi ve VFD parlaklık ayarları yapılır.(parlaklık ayarı ini dosyasına kaydedilmiyor). İkinci pencere VFD ekrana veri gönderen ve veri girişini kontrol eden pencere olan girdi penceresidir(ana pencere)
Not: USB-seri dönüştürücünün usb alet tanımı konuya uygun olarak değiştirilmiş ve yeni seri numarası atanmıştır.
Girdi

Şekil-21:Girdi Penceresinin görünülü


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-22:Seçenekler penceresi


Seçenekler penceresi üzerindeki öğeleri değinecek olursak;.
  1. Bilgisayara bağlı FT232BL tipi aletlerin seri numarası, tanımı olarak listeler.
  2. Seçili aletin seri numarası.
  3. Seçili aletin adı.
  4. Bilgisayara bağlı FT232BL tipi aletleri tarar ve listeler.
  5. VFD ekran parlaklığı 8 seviyede ayarlanır.Değer kaydedilmez.Yapılan değişiklik anında ekran üzerinde görülür.
  6. VFD ekranı açar.(gösterir) Yapılan değişiklik anında ekran üzerinde görülür.
  7. VFD ekranı kapatır(söndürür) Yapılan değişiklik anında ekran üzerinde görülür.
  8. Bu pencerede yapılan ayarları onaylar ve Girdi pencerisini açar


video
Ekler:

ATMEGA8 hakkında bilgi

FT232BL için bilgi

Atmega8 ve FT232 ile VFD Ekran Modülü Sürülmesi için dosyalar- birleşik

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

Etiketler

İzleyiciler