سخت افزار بورد اصلی (MiCUP110) و ماژول‌های مختلف آن 2018-06-01T18:04:34+03:30

سخت افزار بورد اصلی (MiCUP110) و ماژول‌های مختلف آن

IDC Connectors

این کانکتورها برای اتصال بورد اصلی به بوردهای جانبی استفاده می­شوند. در کنار هر کانکتور IDC به ازای هر پایه، یک کانکتور 2mm و همچنین یک پین­هدر متناظر وجود دارد که با استفاده از آن می­توان اتصال دلخواه را به ماژول MCU برقرار نمود. بنابراین می­توان یک پایه خروجی یا ورودی در بورد جانبی را از این طریق به پایه­های میکروکنترلر متصل کرد. در بورد اصلی سه عدد IDC 26 تایی تعبیه شده است که پین­هدرها و کانکتورهای متناظر با پایه­های آن به­طور نظیر به نظیر و پیوسته از 1 تا 78 شماره­گذاری شده­اند؛ به عنوان نمونه پین­هدر و کانکتور شماره 27، به اولین پایه از IDC شماره 2 متصل است. 

 7-Segment Display

این نمایشگر چهار رقمی برای نمایش اعداد و بعضی از حروف لاتین بکار می­رود. در این ماژول برای هر7-Segment یک پایه Enable به نام­های Digit 1…4 ازنوع پین­هدر وکانکتور 2mm  وجود دارد، اما هشت پایه داده برای هر چهار 7-Segment مشترک هستند که یک کردن هر کدام از پایه­های داده موجب روشن شدن segment متناظر با آن خواهد شد. بنابراین برای نمایش یک عدد خاص بر روی هر 7-Segment باید داده مناسب را بر روی پایه­های داده (پین­هدر و یا کانکتور 2mm با نام A … DP.) ارسال کرده و Enable آن را یک کرد. چنانچه این کار بصورت متناوب و با فرکانس مناسب انجام شود می­توان بصورت همزمان اعداد 4 رقمی دلخواه را بر روی چهار 7-Segment رویت کرد.

Buzzer

از این المان برای تولید صدای بوق استفاده می­شود و با اعمال یک موج مربعی با فرکانس دلخواه به کانکتور 2mm و یا پین­هدر متناظر، می­توان صدای متناظر با آن فرکانس را ایجاد کرد.

4×4 KeyPad

این صفحه­کلید ماتریسی برای اعمال فرمان دلخواه به میکروکنترلر استفاده می­شود. سخت افزار این صفحه­کلید به شکلی طراحی شده است که میکروکنترلر بتواند آن را هم به روش Polling و هم به روش وقفه  بخواند. در این ماژول چهار کانکتور 2mm و پینهدر متناظر برای سطرها،  چهار کانکتور 2mm و پین­هدر متناظر برای ستون­ها و یک کانکتور 2mm و پین­هدر متناظر برای وقفه تعبیه شده­اند.

Push Button

از این کلیدها برای اعمال فرمان دلخواه به میکروکنترلر استفاده می­شود. فشار دادن این کلیدها یک سیگنال صفر در کانکتور 2mm و پین­هدر متناظر ایجاد می­کند و به محض رها کردن کلید، خروجی به سطح یک باز می­گردد قرار گرفتن این کلید­ها در زیر LCD این امکان را به کاربر می­دهد تا در ساخت منوها بر روی LCD، عملکرد این کلیدها را تعریف کرده و هر کلید در هر صفحه منو عملکرد متفاوتی داشته باشد.

 Character LCD 

این نمایشگر LCD که برای نمایش عبارت­های دلخواه استفاده می­شود، از نوع کاراکتری بوده و ظرفیت نمایش آن 4 خط 20 کاراکتری است.  پایه­های  کنترلی RS، RW، E و پایه­های داده D4 تا D7 از طریق هفت کانکتور 2mm و پین­هدر متناظر در دسترس هستند. همچنین، در کنار LCD یک کلید ON/OFF تعبیه شده است که در زمان استفاده از LCD باید در وضعیت ON قرار داشته باشد. برای جلوگیری از آسیب به LCD در هنگامی که از LCD استفاده نمی­شود، آن را خاموش کنید.

Dip Switch 

از این کلیدها برای اعمال مقادیر دیجیتال ورودی ثابت، تا سقف 10 بیت، به میکروکنترلر استفاده می­شود. با قرار دادن هر یک از کلیدها در وضعیت ON خروجی متناظر با آن (کانکتور 2mm و پین­هدر) یک می­شود و چنانچه کلیدی در وضعیت OFF قرار داشته باشد، خروجی متناظر با آن (کانکتور 2mm و پین­هدر) صفر خواهد بود.

LED Display

در این بورد دو سری نمایشگر LED 8تایی تعبیه شده است که از این LED ها برای کنترل وضعیت پورت-های میکروکنترلر و یا خروجی ماژول­های دیجیتال (مثلا خروجی وقفه در ماژول KeyPad) می­توان استفاده کرد. چنانچه سیگنال اعمال شده به کانکتور 2mm و یا پین­هدر متناظر با هر یک از LED ها در سطح یک باشد، LED متناظر با آن روشن شده و اگر در سطح صفر باشد LED متناظر با آن خاموش خواهد بود.

Bread Board

چنانچه نیاز باشد که از یک المان خاص (مثلا یک آی­سی) که در بورد وجود ندارد استفاده شود، از این بردبورد برای اتصال آن می­توان بهره برد.

Serial Port Interface

برای برقراری ارتباط سریال میان میکروکنترلر و رایانه می­توان از این ماژول واسط استفاده کرد. این ماژول شامل کانکتور DB9 و مدار تبدیل سطح ولتاژ با استفاده از MAX232 است. این ماژول به شیوه­ای طراحی شده است که پایه های Rx و Tx قبل و بعد از تبدیل سطح ولتاژ از طریق کانکتور 2mm و پین­هدر متناظر، در دسترس هستند.

Parallel Port Interface

برای برقراری ارتباط موازی  میان میکروکنترلر و رایانه می­توان از این ماژول واسط استفاده کرد. از این ماژول برای پروگرام کردن میکروکنترلر نیز استفاده می­شود. به همین دلیل در این ماژول یک کانکتور ISP برای پروگرام کردن میکروکنترلر در خارج از بورد، تعبیه شده است. علاوه بر این، با استفاده از این کانکتور ISP، می­توان از یک پروگرامر خارج از بورد که مجهز به خروجی ISP باشد، برای پروگرام کردن میکروکنترلر روی بورد استفاده کرد.

Power Supply

این ماژول وظیفه تامین ولتاژهای تغذیه سیستم را بر عهده دارد. ولتاژ تغذیه مورد نیاز المان­ها و ماژول­های مختلف از پیش متصل شده و نیازی به اتصال ولتاژ تغذیه در ماژول­ها نیست؛ اما چنانچه در کاربرد­های خاص نیاز به ولتاژ 3/3+، 5+، 12+ و یا 12- باشد، این ولتاژها از طریق کانکتور 2mm و پین­هدر متناظر آن در دسترس هستند. توجه شود که با فشار دادن کلید Main Switch ولتاژ 5+ و 3/3+ در مدار برقرار خواهد شد و در این حالت اگر کلید +12  -12 نیز فشار داده شود ولتاژ 12+ و 12- نیز در مدار برقرار می­شود. دقت کنید که Main Switch کلید اصلی بورد بوده و چنانچه خاموش باشد، کلید +12  -12 ولتاژ 12+ و 12- در مدار برقرار نخواهد کرد. همچنین، برای حفاظت از سیستم یک فیوز در این ماژول تعبیه شده است.

Volume Multiturn

برای ایجاد ولتاژ آنالوگ متغیر، می­توان از Volume و یا Multiturn موجود در این ماژول استفاده کرد. این دو المان نوعی پتانسیومتر هستند و تفاوت آنها این است که Multiturn دقت بالاتری داشته و برای رسیدن از مقدار حداقل به مقدار حداکثر آن، چندین دور قابل چرخش است؛ درحالی­که Volume دقت کمتری داشته و محدوده چرخش آن حدود270 درجه است. باید توجه داشت که ولتاژ مرجع Volume ثابت و برابر 5+ ولت است و لذا ولتاژ خروجی کانکتور 2mm و پین­هدر متناظر آن ولتاژ متغیری در محدوده 0 تا 5+ ولت خواهد بود؛ درحالی­که ولتاژ مرجع Multiturn متصل نبوده و باید از ماژول تغدیه، یکی از ولتاژهای 3/3+، 5+، 12+ و یا 12- را به پایه V-ref متصل کرده و ولتاژ مرجع آن را تامین کرد؛ لذا ولتاژ خروجی کانکتور 2mm و پین­هدر متناظر Multiturn ولتاژ متغیری در محدوده 0 تا ولتاژ مرجع دلخواه، خواهد بود.

MCU

این ماژول محل نصب بورد MCU بر روی بورد اصلی است. این ماژول به شیوه­ای طراحی شده است که هرنوع میکروکنترلر با هر نوع بسته بندی بر روی آن قابل نصب بوده و تنهاد محدودیت آن سقف حداکثر 100پایه برای تراشه است. پس از اتصال بورد MCU بر روی پین­هدرهای مربوطه، پایه های تراشه از طریق 100 کانکتور 2mm و پایه­های پین­هدر متناظر، به­صورت نظیر به نظیر در دسترس خواهند بود. توجه شود که ترتیب کانکتورها و پین­هدرهای متناظر بر روی این ماژول عیناً متناظر با پایه­های تراشه است. برای مثال پین­هدر و کانکتور شماره 14 مستقیماً به پایه 14 تراشه موجود بر روی بورد MCU (برای مثال ATMega64) متصل خواهد بود. بنابراین چنانچه لازم باشد اتصالی به پایه 14 میکروکنترلر برقرار شود، کافیست از پین­هدر و یا کانکتور شماره 14 استفاده شود. لازم به ذکر است که به دلیل حفاظت در برابر اتصالات اشتباه، پایه­های کریستال خارجی و تغذیه میکروکنترلر به پین­هدر و کانکتور متناظر متصل نشده­اند. به عنوان مثال چنانچه بورد MCU از نوع ATMega64 بر روی ماژول MCU نصب شود، پایه­های 21، 22، 23، 24، 52، 53، 63 و 64 میکروکنترلر به پین­هدرها و کانکتورهای متناظر متصل نبوده و این پین­هدرها و کانکتورها آزاد هستند.

LED Array

عملکرد این ماژول مشابه LED Display است. پیکربندی این نمایشگر به شکلی است که برای استفاده به عنوان نمایشگر وضعیت  نیز مناسب است. از نمایشگر وضعیت برای کاربردهایی نظیر نمایش ظرفیت پر­شده یک مخزن، یا درصد پیشرفت یک فرآیند استفاده می­شود؛ در این حالت روشن بودن هر LED (از مجموع 10 LED) معادل 10% خواهد بود.  

Power Supply Connectors

از این کانکتورها برای تامین ولتاژ تغذیه بوردهای جانبی استفاده می­شوند. بنابراین برای کار کردن با بوردهای جانبی لازم است کانکتور IDC تغذیه (10تایی) و کانکتور IDC داده (26 تایی)، میان بورد اصلی و بورد جانبی متصل شود. در بورد اصلی دو عدد کانکتور IDC تغذیه تعبیه شده است؛ بنابراین به­­طور همزمان می­توان ولتاژ تغذیه دو بورد جانبی را تامین نمود.