kryształ.pdf

H HH

Projekty AVT

Hm... „Elektronika dla Wszystkich”. Tytuł

troszkę zobowiązuje. Duży nakład sprawia,

że wśród Czytelników znajdują się zapewne

ludzie o bardzo zróżnicowanych, czasem

zakręconych, pozytywnie zakręconych, zain−

teresowaniach. Układ, który mam zamiar

przedstawić, mam nadzieję, że zainteresuje

najbardziej właśnie „pozytywnie zakręcone

osoby”. Ale nie tylko. Uzyskany efekt jest na

tyle ciekawy, że powinien zaspokoić także

gusta Czytelników lubiących oryginalne

a przy tym estetyczne ozdoby.

Aby zakończyć już budowanie napięcia,

zacznę pisać o samym układzie. Ciekawostką

jest to, że urządzenie powstało na zamówienie

firmy zajmującej się ezoteryką. Aktualnie jed−

nak, ponieważ zachowanie tajemnicy kon−

strukcyjnej okazuje się nieistotne, mam moż−

liwość przedstawienia tego ciekawego roz−

wiązania.

Układ steruje trójkolorową diodą w taki

sposób, aby uzyskać powolne i płynne prze−

chodzenie pomiędzy kolorami. W artykule

opiszę także sposób ręcznego wykonania ele−

ganckiej i pasującej do układu obudowy. Cho−

ciaż całość została pomyślana do podświetle−

nia kryształu, nie wątpię, że Czytelnicy znaj−

dą także inne możliwości wykorzystania.

Poza płynnymi przejściami między kolej−

nymi kolorami istnieje także możliwość

wybrania tylko jednego koloru, który w takim

przypadku zaczyna pulsować. Tutaj otwiera

się właśnie możliwość wykorzystania układu

do wsparcia terapii kolorami. Zagadnienie jest

dość obszerne i zupełnie niezwiązane z tema−

tyką tego pisma. Myślę, że osoby zaintereso−

wane tematem albo już wiedzą o co chodzi,

albo też nie będą miały problemów z dotar−

ciem do odpowiednich materiałów.

Opis układu

Jednym z założeń zlecenia było, aby układ

elektroniczny był możliwie tani. W pierwszej

chwili zacząłem analizować różne możliwoś−

ci wykorzystania przestrajanych generatorów

zbudowanych na bramkach, wzmacniaczach

operacyjnych... nawet tranzystorach. Szybko

jednak okazało się, że nie tędy droga. Urzą−

dzenie stawało się coraz większe, coraz wię−

cej części, co prawda tanich, ale tworzących

w sumie coraz większą cenę. Coraz większa

płytka drukowana, co znów ma odbicie w ce−

nie. A nadal jeszcze nie było możliwości

wybrania koloru...

I tak też w pewnej chwili stwierdziłem,

że nie tędy droga... Wyjściem będzie zapewne

jakiś ośmiokońcówkowy procesorek. W mia−

rę tani. Taki, który znam. Droga wiodła przez

rodzinę AVR firmy ATMEL aż do zaskakują−

co taniego ATtiny12 (kupiłem go za

6zł+VAT).

Rys. 1

Projekty AVT

Od tej chwili projekt ruszył szybko do

przodu. Schemat pokazany na rysunku 1

powstał na przysłowiowym kolanie. Prototyp

wykonany na płytce uniwersalnej był gotowy

już po 30 minutach od rozpoczęcia pracy.

W samym układzie elektronicznym nie

znajdziemy żadnych rewelacji. Dioda D1

zabezpiecza urządzenie przed odwrotną pola−

ryzacją zasilania. Kondensator C1 ma za

zadanie filtrowanie napięcia zasilającego.

Ponieważ częstotliwość taktowania układu

z wewnętrznego oscylatora okazała się sta−

nowczo zbyt mała (migotanie diody),

konieczne było wykorzystanie zewnętrznego

oscylatora. Ze względy na oszczędności tak

końcówkowe, jak i finansowe, skorzystałem z

rezonatora RC. Przy elementach R1 i C2, jak

na schemacie, częstotliwość pracy wyniesie

około 4MHz. Jej stabilność czy dokładność

nie ma znaczenia.

Podpięcie diody trójkolorowej D2 i przy−

cisku sterującego SW1 nie powinno budzić

żadnych wątpliwości. Zastanowić może

zastosowanie rezystora R6. Podłączenie wej−

ścia zerowania do stanu wysokiego okazało

się konieczne. Jednakże aby nie zablokować

sobie możliwości programowania w systemie

(wykorzystywałem zestaw AVT871), podłą−

czenie to nie mogło być „sztywne”. Rezystor

R6 podciąga wejście zerowania do stanu

wysokiego, nie blokując jednocześnie możli−

wości wprowadzenia procesora w tryb progra−

mowania.

Do tej chwili wszystko było proste. Decyz−

je podejmowane natychmiastowo. Problem

pojawił się później.

Niemożliwe okazało się wykorzystanie

kompilatora BASCOM czy bardzo przeze

mnie lubianego AVR−GCC. Procesor ten ma

na tyle ograniczoną strukturę, że żaden język

wysokiego poziomu nie ma ochoty genero−

wać dla niego kodu. Asembler na szczęście

nie ma takich wymagań. Większe wymagania

stawia natomiast programiście.

Program powstawał więc w wielkich tru−

dach i bólach. Wykorzystałem udostępnione

przez firmę ATMEL procedury mnożenia

i dzielenia. Te drugie zostały zmodyfikowane,

ponieważ nie mogłem znaleźć procedury

dzielenia liczby 16−bitowej przez 8−bitową.

A wykorzystanie w tym miejscu dzielenia

typu 16 / 16 to zbyt wielkie marnowanie nie−

wielkich przecież zasobów.

Tak kod źródłowy, jak i wynikowy udo−

stępniam na stronie internetowej Elektroniki

dla Wszystkich w dziale FTP . Tutaj postaram

się wyjaśnić jego działanie.

Z naszego punktu widzenia program

można podzielić na dwa ważne wątki, pracu−

jące całkowicie niezależnie.

Pierwszy z nich wywoływany jest przez

przerwanie z zegara/licznika 0. Odpowiada za

takie wysterowanie diody świecącej, aby

sprawić wrażenie jej świecenia w odpowied−

nim kolorze. Wykorzystuje on do tego celu 4

wewnętrzne rejestry procesora. Rejestr

nazwany cykl jest zwiększany po każdym

przerwaniu. Pełen cykl pracy obejmuje 256

wywołań podprogramu. Rejestry oznaczone

red, green, blue zawierają aktualnie ustawio−

ną moc świecenia poszczególnych składo−

wych. Idea pracy jest pokazana na rysunku 2.

W wykropkowanej części znajduje się proce−

dura ułatwiająca generowanie opóźnień.

Timer 0 został tak ustawiony, aby genero−

wać przerwanie ponad 15 tysięcy razy na

sekundę. Okazało się to konieczne ze względu

na sposób sterowania. Przy 256 wywołaniach

na cykl daje to częstotliwość migania diody

troszkę ponad 60Hz. W związku z tym dopie−

ro tak wysokie ustawienia zapewniają brak

migania diody w subiektywnym odczuciu.

Drugi ważny wątek odbywa się w pętli

głównej. Tutaj obsługiwane są płynne przej−

ścia kolorów, szumnie nazwane w programie

„animacją”. Wywoływane są także procedury

obsługujące naciśnięcie przycisku.

Dla mojej własnej wygody animacje zosta−

ły utworzone w postaci tabel zapisanych

w pamięci programu. Do wygodnej obsługi

wykorzystałem dwa rodzaje tabel. Pierwsza

z nich definiuje przejścia między kolorami,

druga zawiera adresy do początków poszcze−

gólnych programów. Każda z tabel kończy się

znakiem 0. Informuje on o końcu danych.

Dwie tabelki zostały przedstawione na

listingu 1. Pierwsza zawiera definicje ani−

macji z przejściem między poszczególnymi

kolorami. Druga to tablica wszystkich możli−

wych programów. Druga tabela nie wymaga

raczej specjalnego tłumaczenia. Niektórych

może zaskoczyć tylko mnożenie odpowied−

nich adresów przez 2. Otóż w procesorach

rodziny AVR, jak wiadomo, pamięć jest zor−

ganizowana w 16−bitowe słowa. W związku

z tym adres ukryty pod odpowiednią etykietą

jest właśnie numerem słowa od początku

Rys. 2

Listing 1

BASE_KOLOR:

; Format - Długość przejścia (cykle), RGB

; Czas, R, G, B

.DB 254, 255, 0, 0 ;Czerwień

.DB 254, 255, 128, 0 ;Pomarańcz

.DB 254, 255, 255, 0 ;Żółć

.DB 254, 0, 255, 0 ;Zieleń

.DB 254, 0, 255, 63 ;Przedłużenie zieleni

.DB 254, 0, 255, 255 ;Niebieski

.DB 254, 0, 0, 255 ;Indygo

.DB 254, 128, 0, 255 ;Fiolet

.DB 254, 255, 0, 255 ;Lawenda

.DB 254, 255, 255, 255 ;Biel

.DB 0

...

PROGRAMS_TABLE:

.DW 2*BASE_KOLOR, 2*CZERWONY_KOLOR, 2*POMARANCZOWY_KOLOR,

2*ZOLTY_KOLOR

.DW 2*ZIELONY_KOLOR, 2*NIEBIESKI_KOLOR, 2*INDYGO_KOLOR,

2*FIOLETOWY_KOLOR

.DW 2*LAWENDOWY_KOLOR, 2*BIALY_KOLOR, 0

Projekty AVT

pamięci programu. O ile przy rozkazach skoku

nie ma problemu – wszystkie one wykorzystu−

ją numer słowa, o tyle przy rozkazie pobrania

danej z pamięci programu wykorzystywany

jest numer bajtu. Przemnożenie etykiety przez

2 rozwiązuje wszelkie problemy.

Osobnego omówienia wymaga pierwsza

tabelka. Zdefiniowano w niej kolejno: czas

przejścia animacji, początkowy kolor czerwony,

zielony, niebieski. Największa możliwa wartość

ustawionego czasu wynosi 254 cykle. Wybra−

nie 255 spowoduje zatrzymanie się programu.

Każdy cykl animacji to około 1/60 sekundy.

Troszkę o interpretacji przez program tabe−

li animacji. Do płynnych przejść wykorzysty−

wanych jest 8 rejestrów (poza rejestrami słu−

żącymi do obsługi samych tabel). Po dwa na

każdy kolor, oznaczające, od jakiej wartości

zmierzać i na jakiej zakończyć. Zostały im

nadane nazwy red_from, red_to,

green_from(...). Poza tym znaczenie mają

rejestry oznaczone jako klatka i ilosc_klatek.

Po każdym cyklu animacji klatka jest zwięk−

szana o 1. Gdy osiągnie wartość większą od

ilosc_klatek , program wczytuje kolejną linię.

Na początek do rejestrów [kolor]_from

przepisywane są dane z pierwszej linii w tabe−

li. Do rejestrów [kolor]_to przepisywane są

dane z linii następnej. W każdym cyklu aktu−

alna wartość koloru jest obliczana według

kodu blokowego na rysunku 3. Cała proce−

dura została zdeklarowana jako makro i jest

wywoływana trzykrotnie w każdym cyklu –

raz na każdą składową koloru.

Wspomnę jeszcze tylko o przeznaczeniu

i działaniu przycisku SW1. Po włączeniu

układ rozpoczyna generowanie pierwszej ani−

macji. Zobaczymy płynne przejścia między

kolorami. Każde kliknięcie przycisku powo−

duje przejście do kolejnej animacji zawartej

w tabeli. Są to w praktyce poszczególne kolo−

ry które w tym przypadku zaczynają wolno

pulsować. Przytrzymanie SW1 spowoduje

wyłączenie urządzenia. Dioda jest gaszona,

aktywowane jest przerwanie na zmianę stanu

wyprowadzeń, procesor przechodzi w stan

uśpienia. Dzięki aktywnemu przerwaniu moż−

liwe jest wybudzenie procesora przez kolejne

naciśnięcie przycisku.

Omówiłem najciekawsze, wydaje mi się,

elementy programu. Oznacza to w praktyce

części, które zajęły mi najwięcej pracy. Dla

zainteresowanych działaniem całości jak

zwykle polecam analizę udostępnionego kodu

źródłowego. Pomocne będą w tym przypadku

umieszczone tam komentarze.

psychicznie Czytelników – niezbędne narzę−

dzia. Potrzebna nam będzie otwornica do

drewna. Jest to rodzaj piły służącej do wyci−

nania w drewnie otworów o sporych średni−

cach. Sprzedawana jest zwykle pod postacią

przystawki do wiertarki elektrycznej. Jest to

raczej urządzenie niedrogie. Poza tym przy−

datne będą także dłutka do drewna, papier

ścierny, pilniki – iglaki.

Na początku wykonamy otwór na umiesz−

czenie elektroniki.

W tym celu wybiera−

my piłę o średnicy

około 40mm. Wwier−

cimy się w drewno na

głębokość

mniej

więcej

Montaż i uruchomienie

Zmontowanie układu nie powinno przyspo−

rzyć żadnych trudności. Schemat montażowy

pokazuje rysunek 4. Elementy montujemy od

najmniejszego po najwyższy. Pod układ U1

można zastosować podstawkę.

Rys. 4

10mm. Warto zaznaczyć odpowiedni poziom

taśmą klejącą na pile. Inaczej wielkim zasko−

czeniem może okazać się, że drewno się już

skończyło... a my musimy próbować jeszcze

raz.

Po wykonaniu takiego otworu przychodzi

pora na wykorzystanie dłutek. Za pomocą lek−

kiego młotka usuwamy wnętrze naciętego

otworu, tak aby w środku pozostało puste

miejsce, w którym umieścimy całą elektronikę.

Gdy i tę pracę zakończymy, zakładamy

piłę o średnicy 60mm i wycinamy kółeczko

zawierające nasz otwór. Uwaga. Ponieważ

całe wnętrze zostało usunięte, nie zadziała

zawarta w otwornicy sprężyna. Ważna jest

więc duża ostrożność i delikatność przyło−

żenia piły. W innym przypadku szarpnięcie

wiertarki może być w najlepszym przypad−

ku bolesne.

Dalszy etap to już dopasowanie otworu za

pomocą pilników i dłutek, tak aby płytka

wchodziła do środka na wcisk. Pod wyprowa−

dzenie przycisku piłujemy otwór za pomocą

niewielkiego, okrągłego iglaka. Ważne jest

także wypiłowanie otworu pod gniazdko zasi−

lające. Jego kształt zależy od użytego elemen−

tu. Ja wykorzystałem element do montażu na

płytce drukowanej. Jego kształt okazał się

bardzo wygodny.

Gdy wszystko zostanie już dopasowane,

warto jeszcze wykonać jakieś zamknięcie obu−

dowy. Ja posłużyłem się cienkim plastikiem,

który da się ciąć nożyczkami. W ostatecznoś−

ci można wykorzystać nawet tekturę. Wycina−

my kółeczko o rozmiarach obudowy. Można

zamocować je za pomocą wkrętów do drew−

na. Ze względu na niewielką grubość ścianki

ważne jest nawiercenie otworów pod wkręty.

Ich wkręcanie na siłę spowoduje pęknięcie

brzegów obudowy.

Jedynym zaskoczeniem może być sposób

zamocowania przycisku SW1. W tym miejscu

umieszczamy zwykły µswitch, przy czym

umieszczamy go poziomo. Lutujemy dwa jego

wyprowadzenia do przeznaczonych do tego

pól miedzi. Powinny to być wyprowadzenia,

które są wewnętrznie połączone. Następnie

kawałkiem srebrzanki łączymy pozostałe dwa

wyprowadzenia z punktami lutowniczymi

znajdującymi się po bokach. Tak nietypowy

montaż ma na celu wygodne umieszczenie

całości w dość ciekawej obudowie.

Prawidłowo zmontowany układ zasilony

napięciem rzędu 6V startuje od razu i nie

wymaga uruchamiania. Pobór prądu nie prze−

kracza 40mA.

Obudowa

Układ bardzo zyskuje na walorach estetycz−

nych po umieszczeniu w eleganckiej obudo−

wie. Ponieważ nie udało mi się odnaleźć nic

wystarczająco ładnego pośród obudów

dostępnych na rynku, podjąłem się samodziel−

nego jej wykonania. Efekt tego działania

można zobaczyć na zdjęciach w artykule.

Mimo tego, że jestem typowym elektroni−

kiem i raczej stronię od prac mechanicznych,

muszę stwierdzić, że ku swemu zdziwieniu,

z wykonywania tej obudowy czerpałem sporo

radości. Tego samego życzę Czytelnikom,

którzy zechcą skorzystać z poniższego opisu.

Jako materiał do wykonania obudowy

potrzebna będzie deska z litego drewna o gru−

bości około 18mm. Może być to ewentualnie

drewno klejone, często sprzedawane po atrak−

cyjniejszej cenie. Powinniśmy podziękować

jednak za wszelkiego rodzaju płyty i sklejki.

Teraz część dla bardziej wytrzymałych

Rys. 3

Projekty AVT

Na koniec warto wszystko przeszlifować

papierem ściernym i polakierować. W dobrze

wykonanej obudowie wszystkie elementy

wchodzą „na ścisk”. Dioda świecąca powinna

wpasować się idealnie w otwór wykonany

przez piłę. Zbędne jest jakiekolwiek klejenie

czy przykręcanie. Jeśli okaże się to jednak

konieczne, można oczywiście posłużyć się

klejem.

Okazuje się, że układ ma problemy z uzys−

kaniem koloru białego. Można poeksperymen−

tować jeszcze z doborem rezystorów ograni−

czających prąd. Moje doświadczenie wykazu−

je jednak, że eksperymenty są żmudne, a efekt

niewielki. W praktycznym układzie niedosta−

tek ten nie jest bardzo dokuczliwy.

Na zakończenie pozostaje mi jedynie

życzyć dużo zabawy przy wykonywaniu ukła−

du, radości z jego obserwowania...

a może i udanych medytacji...

Radosław Koppel

radoslaw.koppel@edw.com.pl

Dla zaawansowanych –

możliwości zmian

Poza wszelkimi możliwościami, jakie daje

samodzielne wykonanie obudowy – szczegól−

nie esteci mogą przyozdobić ją na wiele spo−

sobów, istnieje możliwość zmiany generowa−

nych efektów. W tym celu należy wyedyto−

wać tabele animacji zawarte w programie.

Można dodać nowy program. Należy zdefi−

niować wtedy nową tabelę animacji i dodać ją

do tabeli programów.

Wykaz elementów

Ω

!""#

$ %&'()#*

+ +#

+ +#,-

/ µ #))

,'01#*

)""!#""2334# #33%5&33%5&67

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: