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TESI PER L`ESAME DI STATO:

1. A c2 u1 T i ua 7 pscHe our 5 SE 10nF 5 a CV C3 cp2R4 10k SV 6 RST RP4 2 781050 TRG 5y 781059 8 vec R5 DI 1N4148 NE555 u4 8DIPL c4 7 4 pscHe out ll 4 D2 R8 5 4 Vg AIS 470pF 6 RST CP2 z THR 4 TRG 5V 8 c6 er NEC 5V o NE555 8DIPL R9 US C8 Philips sensor 4 T sce out 5 ae co 5v O RST z THR TRG 8 sv vec NE555 8DIPL R2 12k 12V RP4 9 U3A R6 1 2k BR 22 1 3 Cs a 15k R7 RP4 Cc o 7486 fu 14DIPL cP2 12V OUT 2 La rete d innesco del monostabile stata dimensionata affinch il prodotto R C sia minore della costante di tempo dei due monostabili In questo caso stato necessario inserirla in quanto Trotast gt To Infatti Ca R4 lt R C C gt 4 7 10 s lt 91 84 10 s 25 Dimensionamento del circuito di misura del sensore di temperatura con uscita in corrente AD590 Analizzando il circuito applicativo riportato in Principio di funzionamento e circuito di misura vee del sensore di temperatura con uscita in corrente AD590 ve riportato in figura sono state dimensionate le resistenze R ed R gt R1 V R LE 47 43k Q ca Inin 25314 MEC V V R ar 24 71 43kQ AI dlws lw 3234 A 253 0 A La corrente Zu data da I n 27T3u 4 1u 4 209C 253u A dove 273 wA corrente che fornisce l AD590 a
2. 2 cv R2 gt C3 R4 5V O g RST z THR 5V 2 TRG 12V a 781052 vcc U2A R6 Si R5 NE555 USA 11072 U4 4 2j c4 1 cu 1 our 2 Tlpscte out ll 4 2 s o 31 D2 R8 ap R7 Vv BV o 41 Rey c g 6 7486 THR d 2 tre gt ia 12 V 5v 8 ce cy voc 5V Q NE555 na 8DIPL R9 u5 C8 Philips sensor Tlpscie out 4 5 cv 5v O 6 RST c9 27 THR TRG 8 sv O vcc Il dispositivo produce in uscita un segnale il cui duty cycle ci permette di risalire al valore della capacit assunta dal sensore Philips 2322 691 90001 variabile com visibile nel grafico riportato in Principio di funzionamento e circuito di misura del rivelatore capacitivo di umidit Philips 2322 691 90001 fra 112 pF e 144 pF e guindi al valore di umidit relativa presente 22 nell atmosfera al guale in prima approssimazione legato in modo direttamente proporzionale I due monostabili producono sincronizzati dall astabile due seguenze di impulsi di durata pari a T e Tz identiche quando la capacit del sensore Philips 2322 691 90001 assume il suo minimo valore In guesto caso infatti i monostabili presentano la stessa costante di tempo Quando invece questa capacit maggiore del valore di C C gt gli impulsi forniti dal monostabile U5 durano pi a lungo La porta EX OR genera in uscita degli impulsi alla frequenza dell astabile di durata pari alla differenza tra Tz e Ty AI fine di evitare malfunzionamenti per entram
3. ISTITUTO TECNICO STATALE COMMERCIALE INDUSTRIALE E PER GEOMETRI Luigi Einaudi MONTEBELLUNA TV TESI PER L ESAME DI STATO Centralina meteorologica per la rilevazione di umidita relativa pressione atmosferica e temperatura e visualizzazione su display a guattro cifre predisposta per la trasmissione dei dati ad una postazione remota Svolta dai candidati Boldrin Alberto Bolzonello Stefano Classe 5 A L T LS Indirizzo Elettronica e Telecomunicazioni Anno scolastico 2002 2003 Indice Indice Considerazioni generali Analisi delle richieste di progetto Umidit APPROFONDIMENTO Misura dell umidit con tecniche non elettroniche Pressione atmosferica Temperatura Schema a blocchi del circuito Principio di funzionamento e circuito di misura del rivelatore capacitivo di umidit Philips 2322 691 90001 e Circuito di misura Principio di funzionamento e circuito di misura del sensore di temperatura con uscita in corrente AD590 Circuito di misura del sensore di pressione atmosferica con uscita in tensione MPX2000 Microcontrollore e ST6 cos e come funziona Il core e Gli ingressi uscite e Il programma e La famiglia ST6 La sottofamiglia ST6265X e Microprocessore e Schema a blocchi e Piedinatura Circuito di visualizzazione Dimensionamento dei componenti Software Dimensionamento del circuito di misura del rivelatore capacitivo di umidit Philips 2322 691 900
4. allora scorrer una corrente nella resistenza R gt pari alla differenza fra le correnti Ir ed Ir che former una d d p ai capi della medesima resistenza Quindi il valore della resistenza R gt sar dato dalla formula Vo Vo SAI Iw ls R Circuito di misura del sensore di pressione atmosferica con uscita in tensione MPX2000 I trasduttori di pressione si differenziano in base al principio fisico su cui si basano e si distinguono in trasduttori ad effetto e capacitivo nei quali le variazioni della capacit dovuta alla variazione di pressione a cui sono sottoposte le armature del condensatore effetto piezoelettrico induttivo nei quali la variazione dell induttanza o della riluttanza causata delle variazioni di pressione a cui sottoposto il trasduttore Hall nei quali la variazione di pressione causata dallo spostamento di un piccolo n magnete a causa della variazione di pressione EE THERMISTOR Ny R52 Dara E i e piezoresistivo nei quali la variazione della ESS UR O PINI resistenza dovuta alla deformazione ON CHIP GND meccanica di una membrana sottoposta ad una Figure 1 Seven Laser Trimmed Resistors and Two variazione di pressione Thermistors Calibrate the Sensor for Offset Span Nel sistema S I L unita di misura della pressione Symmetry and Temperature Compensation a 1 RO di DR il Pascal anche se si utilizzano le unit di misura sottoriportate bar
5. B ym 4 0 MIN T TOT B via a 4100 20 9 Sala MAX Tory Il valore medio del segnale d uscita della porta EX OR quindi SV 6 max V nedo a 1 05 V medio 100 Per estrarre il valor medio stato utilizzato un filtro passa basso attivo del primo ordine con freguenza di taglio pari a 10 Hz Sapendo che 1 Un 2 T1 R C e ponendo C 1uF stata calcolata il valore della resistenza R R See 15 9kQ 2 xT Ja xC Utilizzando i valori di resistenze della serie E12 tale resistenza stata posta pari a 15 kQ Siccome il microcontrollore nei suoi ingressi analogici assume valori compresi fra 0 e 5 V il guadagno del filtro attivo dev essere pari a DE V F dove F jo rappresenta il modulo della funzione di trasferimento del filtro senza considerare l effetto dell amplificatore non invertente e vale F jw medio 1 y 1 w R C Quindi il guadagno del filtro attivo dev essere pari a A 6 54 Sapendo che il guadagno di un filtro attivo non invertente pari a R R x e ponendo R 1 2kQ possibile ricavare il valore di R2 R3 Rot R3 6 65kQ Ai fini pratici viene utilizzato un trimmer da 10 kQ in serie ad una resistenza da 1 2 kQ al fine di poter regolare il guadagno da 2 a 10 0 727 A 1 24 Lo schema utilizzato per il montaggio di guesta parte del progetto guindi sottoriportato ci 5 V Q R1
6. La pressione viene solitamente misurata con il barometro a mercurio e con il barometro metallico o aneroide I valori vengono parametrizzati con temperatura di 0 C latitudine 45 ed a livello del mare La pressione varia nel corso dell anno con oscillazioni minime in vicinanza dell equatore e via via maggiori dai tropici alle zone polari sul suo regime influiscono la distribuzione dei mari e delle terre emerse la stagionalit termica lo spostamento delle aree cicloniche e anticicloniche con la latitudine Nell emisfero nord si possono distinguere un regime continentale medie ad alte latitudini caratterizzato da valori massimi di pressione in inverno e da valori minimi in estate e un regime oceanico che presenta un massimo delle oscillazioni in estate un minimo nel tardo autunno e un massimo secondario in inverno per l ingresso frequente di aria fredda artica Le oscillazioni diurne presentano due massimi alle ore 10 e 22 e due minimi alle ore 4 e 16 ma alle nostre latitudini sono mascherate delle oscillazioni aperiodiche Esistono anche maree atmosferiche dalle altezze del Sole e della Luna la differenza di pressione provocata di soli 0 3 mbar La pressione ha una ben definita distribuzione geografica nella fascia equatoriale presente presente una cintura continua di basse pressioni con anticicloni ed alte pressioni situati a latitudini omologhe ai due lati dell equatore poco esterne ai tropici Le zone fra i 30 e i 60 di latitu
7. eeprom control register pkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk registro watchdog kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk wdog def 0D8h registro watchdog PRRKRKKKKKKKKRKEKKKRKEKKKKEKKEKKKKKKKKKKKK Timer 1 k kkkkk k k kc 27 psc def tcr def tscr def 0d2h 0d3h 0d4h Controllo prescaler Registro dati Registro di controllo dati PRRKRKKKKKEKKKKEKKKKRKEKKKEKKEKKKRKEKKKKE controllo SPI XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX spid def 0EOh div def 0Elh mod def 0E2h miscr def ODDh SPI data register SPI divider register SPI mode register miscellaneous register pkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk definizione eventuali variabili k kkkk k kk k k regl def reg2 def reg3 def MIGLIAIA def CENTINAI def DECINE def UNITA def CENTESI def UNITA1 def DECINE1 def DECIMI1 def MILLESI def DECIMIL def CENTMIL def MILMIL def BIT def 084h 085h 086h 087h 088h 089h 090h 091h 092h 093h 094h 095h 096h 097h 098h 099h prima variabile del programma seconda variabile del programma terza variabile del programma guarta variabile del programma quinta variabile del programma sesta variabile del programma settima variabile del programma pkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk inizio programma dall ind 080h kkkkkkkkk k kk k org 080h inizio ldi wdog 0ffh ldi pdir a 11111111b ldi popt_a 00000000b ldi port_a 00000000b ldi popt a 11111111b ldi pdir b 11111111b ldi
8. 0 C 1 uA incremento di corrente in uscita dell AD590 in corrispondenza ad un aumento di temperatura di 1 C 20 C temperatura al quale valore si vuole ottenere in uscita del convertitore corrente tensione un segnale di 0 V La corrente Imaxr data da Tn 273 u A 1 p A 50 C 323 p A Dimensionamento del circuito di misura del sensore di pressione atmosferica con uscita in tensione MPX2000 L adattamento del circuito di misura del sensore di pressione atmosferica con uscita in tensione MPX2000 il pi semplice dei tre in quanto l uscita in tensione direttamente proporzionale alla pressione atmosferica a 0 atm fornisce 0 V a 1 97 atm fornisce 40 mV Essendo la pressione di fondoscala specificata nelle richieste di progetto pari a 1 2 atm la tensione d uscita in out corrispondenza a questa pressione risulta pari a V gy am SER 1 2atm 24 37 mV l FS Utilizzando un amplificatore per strumentazione INA 111 e sapendo che il suo guadagno dettato dalla formula 50k Q G A 1l out yx E ponendo il guadagno pari a A 205 2 out atm Ls 0kO si ricava una Rg pari a Rnt 244 86 Q 26 Programma per ST6 per la rilevazione dei dati relativi a pressione temperatura e umidit e successiva visualizzazione con trasmissione seriale a distanza pkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk Registri per uso generale kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk x def 080h Registro X y def 081h Registro Y v def 082h Registro V
9. C coincide con il contenitore cio 20 pin se 0 oppure 28 pin se 5 Ad esempio un micro siglato ST62E25 un ST6 in versione EPROM appartenente alla sottofamiglia 2 e in contenitore a 28 pin La sottofamiglia 1 e 2 sono a parit di contenitori pin to pin compatibili e si differenziano tra loro solo per la capacit di memoria programma La sottofamiglia 6 ST6260 e ST6265 non a parit di contenitori pin to pin compatibile con i 4 modelli precedenti e dispone di maggiori risorse 64 byte in pi di memoria RAM 128 byte di memoria EEPROM un timer autoricaricabile e infine una periferica seriale VDD e VSS Ingressi di alimentazione VDD positivo e VSS negativo su questi piedini va applicata una tensione stabilizzata compresa tra i 3 e i 6 volt tipicamente 5 volt e normalmente un condensatore elettrolitico di disaccoppiamento con capacit compresa tra 0 1 e 1 uF OSCin e OSCout Questi piedini sono collegati all oscillatore interno del micro che serve a generare il clock di sistema Quando si seleziona l opzione Quartz Ceramic resonator tramite l Option Byte possibile collegare un quarzo un risonatore ceramico o un segnale di clock esterno con frequenza compresa tra i 2 e gli 8 MHz a questi due piedini Nel caso pi comune quello del quarzo vanno collegati anche due condensatori ceramici di capacit compresa tra 12 e 22 pF fra i piedini e la massa Selezionando invece l opzione RC oscillator sufficiente collegare fr
10. a CENTESI ldi wdog 255 cpi a 10 jrc CONV3 inc DECIMI1 subi a 10 ld CENTESI a jp CONVO2 ld a DECIMI1 ldi wdog 255 cpi a 10 jrc CONV4 inc UNITA1 subi a 10 ld DECIMI1 a jp CONV03 ld a UNITA1 ldi wdog 255 cpi a 10 jrc DISPLAY1 inc DECINE1 subi a 10 ld UNITA1 a jp CONVO4 jp VISTEM ldi wdog 255 clr MIGLIAIA clr CENTINAI clr DECINE clr UNITA clr CENTESI clr UNITAl clr DECINE1 clr DECIMI1 clr MILLESI clr DECIMIL 34 SALTO7 SALTO4 CONV110 CONV11 SALTO5 CONV101 CONV1001 SALTO6 clr CENTMIL clr MILMIL ld a reg2 cpi a 100 jrnc SALTO4 jp CONV11 subi a 100 ld x a ld a DECIMI1 addi a 4 ld DECIMI1 a ld a CENTESI addi a 6 ld CENTESI a ld a MILLESI addi a 8 ld MILLESI a ld a DECIMIL addi a 8 ld DECIMIL a ld a x jp SALTO7 ld a x ldi wdog 255 cpi a 10 jrnc SALTO5 jp CONV1001 subi a 10 ld x a ld a CENTESI addi a 4 ld CENTESI a ld a MILLESI addi a 6 ld MILLESI a ld a DECIMIL addi a 8 ld DECIMIL a ld a CENTMIL addi a 8 ld CENTMIL a jp CONV110 ldi wdog 255 ld a x ldi wdog 255 cpi a 0 jrnz SALTO6 jp CONV16 dec a ld x a ld a MILLESI addi a 4 ld MILLESI a ld a DECIMIL addi a 6 ld DECIMIL a ld a CENTMIL addi a 8 ld CENTMIL a ld a MILMIL addi a 8 ld MILMIL a jp CONV101 39 CONV16 CONV106 CONV12 CONV102 CONV13 CONV103 CONV14 CONV104 CONV15 CONV105 CONV17 CONV107 DISPLAY2 TENUMID SALT1 ld a MILMIL ldi w
11. addi a 3 ld MILLESI a jp CONO1 CON6 ld a MILLESI ldi wdog 255 CON06 cpi a 10 jrc CON2 inc CENTESI CON2 CONO2 CON3 CONO3 CON4 CONO4 DISPLAY3 DELAY DECV TRASTEM bitl bit2 bit3 bit4 bit5 bit6 subi a 10 ld MILLESI a jp CON06 ld a CENTESI ldi wdog 255 cpi a 10 jrc CON3 inc DECIMI1 subi a 10 ld CENTESI a jp CONO2 ld a DECIMI1 ldi wdog 255 cpi a 10 jrc CON4 inc UNITA1 subi a 10 ld DECIMI1 a jp CONO3 ld a UNITA1 ldi wdog 255 cpi a 10 jrc DISPLAY3 inc DECINE1 subi a 10 ld UNITA1 a jp CONO4 inc DECINE1 jp VISUMID ldi v 255 dec v ldi wdog 255 jrnz DECV ret ldi wdog 255 jrs 0 BIT TT1 Idi a 10 res 7 port_b dec a jrnz bitl Idi a 10 res 7 port_b dec a jrnz bit2 Idi a 10 res 7 port_b dec a jrnz bit3 Idi a 10 set 7 port_b dec a jrnz bit4 Idi a 10 set 7 port_b dec a jrnz bit5 Idi a 10 res 7 port_b dec a 38 bit7 bit8 bitrit TRASPRE TRASUMI jrnz bit6 ldi a 10 set 7 port_b dec a jrnz bit7 ldi a 10 res 7 port_b dec a jrnz bit8 ldi a 100 set 7 port_b dec a jrnz bitrit pkkkkkkkkkk kc kc kc kc kc kc kc kc rr AAA vettori di interrupt KKAKKAAKAAAKAAAKAAAKAAAAAAKAAAAAAAA org 0 0h jp tlad int jp artim int jp cspi_int jp ab_int org Offch Jp mnmi int Jp inizio end Schema elettrico Per sviluppare il progetto dello schema elettrico stato utilizzato il computer che un ottimo strum
12. fra perimetro e area consentendo una facile dissipazione del calore ed una forte riduzione dell effetto Rame ea N Cain pelle In figura viene riportata la sezione di una piastra MWS ane per i circuiti stampati Lo strato di rame attraverso una serie di operazioni che saranno descritte in seguito viene ridotto in sottili strisce denominate piste le quali servono a realizzare i collegamenti fra i vari componenti del circuito Per questo progetto stato utilizzato un PCB doppia faccia che consiste nel realizzare su entrambe le facce della basetta quindi anche dalla parte su cui sono disposti i componenti Le connessioni fra le piste di una faccia e quelle dell altra vengono realizzate mediante fori passanti nei quali viene depositato il materiale conduttore che serve a realizzare la continuit elettrica fra un lato e l altro Studio del layout Lo studio della disposizione dei componenti layout rappresenta la prima fase operativa nel progetto del circuito stampato In questa fase viene decisa la posizione e l orientamento che ogni componente assumer sulla scheda e vengono decise le dimensioni della piastra nel caso non fossero gi state definite in precedenza Durante lo studio del layout vanno rispettate almeno le seguenti regole fondamentali definire prioritamente la posizione di eventuali fori necessari al fissaggio della scheda i componenti vanno disposti rispettando il pi possibile la posizione che occup
13. ingresso seriale Per un pin di uscita sono invece disponibili 4 diversi tipi di funzionamento uscita push pull uscita open drain uscita ad alta corrente uscita seriale Il programma Il blocco indicato come User program ROM indica la parte del chip atta a contenere il programma Se ad esempio utilizziamo un ST6265 e lo alimentiamo applicando una tensione tra i pin Vdd e Vss potremo verificare con un tester che tutte le linee di I O rimangono nella condizione ad alta impedenza Non succede praticamente nulla ovvero i pin non variano e restano sempre nello stesso stato Il micro in oggetto dispone si di una memoria programma ma essa risulta vuota ovvero non contiene alcun comando che pu essere interpretato dalla CPU Noi abbiamo acguistato la parte hardware che consiste fisicamente nell integrato siglato ST6265 ma per funzionare necessario procedere alla sua programmazione Da gueste affermazioni nasce il concetto di programma software che rappresenta la seguenza dei comandi che la CPU deve processare ed eseguire Il software viene scritto dall utente in funzione di cid che si vuole far fare al micro e successivamente trasferito nella memoria programma che pu essere di tipo PROM o EPROM I micro dotati di memoria programma di tipo PROM vengono definiti OTP One Time Programmable ovvero programmabili una sola volta e sono usati per produrre piccole o medie serie di integrati atti a svolgere sempre la stesse funzioni se le guantit
14. non utilizzato questo piedino va collegato al positivo d alimentazione VDD nei microcontrollori dotati di Option Byte comunque possibile attivare la resistenza interna di pull up TIMER Questo piedino come suggerisce il nome collegato al contatore interno denominato per l appunto Timer Il suo uso dipende da come viene configurato via software pu essere utilizzato come ingresso per far partire il conteggio del timer o come uscita per attivare un dispositivo allo scadere del tempo stabilito Su questo piedino anche possibile prelevare dei segnali ad onda quadra con frequenze impostate da software utilissimo per creare dei generatori PWM Anche per questo piedino possibile attivare la resistenza interna di pu up utilizzando l Option Byte sui microcontrollori sprovvisti di questa possibilit la resistenza quando necessaria deve essere montata all esterno PA0 PA3 PA4 PA7 Questi otto piedini appartengono al primo blocco di porte I O Ingresso Uscita utilizzate dal microcontrollore per dialogare con il mondo esterno Sono configurabili via software in sei modi diversi ed in maniera indipendente l uno dall altro anche pi volte durante lo svolgimento del programma I possibili modi di funzionamento sono Ingresso semplice ingresso con resistenza di pull up ingresso analogico collegato al convertitore A D ingresso associato ad interrupt uscita push pull e uscita open drain Le porte da PAO a PA3 non possono ess
15. ret ldi y 3 call TRASTEM jrs 0 BIT VISTEM2 ldi w 255 ldi wdog 255 set 5 port_b ldi a 00001010b ld port a a ldi port_b 01011110b call DELAY ldi port_b 01011111b ld a DECIMI1 ld port a a ldi port_b 01011101b call DELAY ldi port b 01011111b ld a UNITA1 ld port a a ldi port_b 01011011b call DELAY ldi port_b 01011111b ld a DECINE1 ld port a a ldi port_b 01010111b call DELAY ldi port_b 01011111b fine del sottoprogramma e ritorno al Programma principale inizio routine di ritardo guesta routine permette all utente N di capire che variata cifra di destra mette sulla porta a il valore da visualizzare sul display di destra abilita trans destra disabilita trans destra cifra secondo display mette sulla porta a il valore da visualizzare sul secondo display abilita trans decine disabilita trans secondo display cifra terzo display mette sulla porta a il valore da visualizzare sul terzo display abilita terzo trans disabilita terzo trans cifra guarto display mette sulla porta a il valore da visualizzare sul quarto display abilita guarto trans disabilita quarto trans 30 SOTTO SOTTOI1 VISTEM2 VISTEM3 SOTTO2 FINETEM VISPRES VISPRE VISPRE1 dec w jrz SOTTO jp VISTEM1 dec y jrz SOTTO1 jp VISTEMP jp FINETEM ldi w 255 ldi wdog 255 set 5 port_b ldi a 00001010b ld port a a ldi port_b 01001110b call DELAY ldi port_b 0100111
16. risultati delle operazioni ed altre informazioni i dati presenti nella RAM vengono persi quando viene a mancare l alimentazione Oltre a questi blocchi funzionali indispensabili per poter definire microcontrollore un determinato chip solitamente nei micro vengono implementate altre funzioni legate alla complessit del dispositivo tra le pi comuni segnaliamo i timer i convertitori A D e D A i generatori PWM i driver per display e numerose altre periferiche specializzate Da quanto fin qui esposto risulta evidente quale sia la differenza tra un microprocessore e un microcontrollore il primo contiene esclusivamente l unit centrale di calcolo CPU e quindi per poter funzionare 13 necessita di una memoria ROM esterna nella quale viene scritto il programma di una RAM per i dati e di alcuni integrati per l interfacciamento nei microcontrollori tutto ci contenuto all interno di un singolo chip Il principio di funzionamento di un microcontrollore molto semplice e coincide con guello di un computer o elaboratore elettronico e pu essere riassunto in solo tre operazioni eseguite dalla CPU essa legge l istruzione contenuta nella memoria programma la interpreta e la esegue Il core La CPU rappresenta ovviamente l elemento pi importante di un microcontrollore il core di tutto il sistema In base al numero di bit che il processore in grado di elaborare possibile individuare quattro grandi famiglie 1 micro a 4 bit q
17. un preventivo per la progettazione e realizzazione di n 10 centraline meteorologiche per la rilevazione di temperatura pressione atmosferica e umidit I range di misurazione richiesti per le tre grandezze vengono sottoriportati Temperatura 20 C 50 C Pressione atmosferica 0 bar 1 2 bar Umidit 10 90 Non necessaria un eccessiva precisione per il campo d applicazione del dispositivo I dati rilevati devono essere visualizzati singolarmente sul posto di rilevazione attraverso l utilizzo di un display ognuno per un tempo di 3 secondi Il costo di tale dispositivi non deve complessivamente superare 1 1600 comprese la progettazione e le varie fasi esecutive In attesa di una vostra cortese e celere risposta Vi porgiamo distinti saluti Il responsabile Mario Rossi In data 15 aprile 2003 i sottoscritti su carta intestata rispondono al sig Rossi per l accettazione dell incarico Double Bol Via Commercianti 45 B 30100 Venezia VE Tel 037 586252 Fax 037 58586494 Venezia 15 Aprile 2003 Spett le Cooperativa agricola Il carro Via della Libert 85 A 20100 Milano MI OGGETTO Risposta alla richiesta di preventivo per la progettazione e realizzazione di n 10 centraline meteorologiche Egregio sig Rossi a seguito della VS richiesta siamo lieti di accettare l incarico assegnataci cercando di di seguire tutte le specifiche di progetto che ci ha indicato In caso contrario l
18. w def 083h Registro W a def OFFh Accumulatore PRRKKKKKKKKEKKKKKKKKKKKKK Registri per le porte 1 0 KKAKKAAKAAAKAAAKAAAAAAAAAKAAAAAA port_a def OCOh Data Register A Port port_b def 0C1h Data Register B Port port_c def 0C2h Data Register B Port pdir a def 0C4h Data Direction Reg A Port pdir_b def 0C5h Data Direction Reg B Port pdir_c def 0C6h Data Direction Reg B Port popt_a def OCCh Option Register A Port popt_b def OCDh Option Register B Port popt_c def OCEh Option Register B Port Pia Registro di interrupt kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkxk ior def 0C8h y FE He he de e ke H He He He He He He e de e k k k ke He ke LIA Registro data rom window KKKKKKKKKKKK k k k k k k k k k k k drw def 0C9h 5 PRRRKKRKKKKKKKKEKKEKKKKKKEKKKKKK Registri Timer 2 KKAKKAAKAAAKAAAKAAAKAAAAAAAAAKAAAAAAA arrc def 0D9h reload capture register arcp def ODAh compare Register armc def 0D5h mode control register arsc0 def 0D6h status control register arscl def 0D7h status control register arlr def ODBh load register pkkkkkkkk i i i Registri AD converter KKKAAKAAAKAAAKAAAKAAAKAAAKAAAAAA adcr def 0D1h Registro di controllo addr def 0DOh Registro dati pkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk controllo oscillatore X XXX XX XX kk A IOI kk kk k oscr def ODCh oscillator control register pkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk controllo eeprom kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk drbr def 0E8h Data RAM EEPROM bank register eecr def OEAh
19. 01 Dimensionamento del circuito di misura del sensore di temperatura AD590 con uscita in corrente Dimensionamento del circuito di misura del circuito di misura di pressione atmosferica MPX2000 Schema elettrico Elenco dei componenti riferiti allo schema elettrico Progetto e realizzazione del circuito stampato e Collaudo e Taratura Studio del layout Disegno dello sbrogliato Realizzazione del master Realizzazione del circuito stampato Il montaggio dei componenti APPROFONDIMENTO Orcad Layout Preventivo di vendita Contratto di compravendita Conclusioni ed eventuali modifiche apportabili e Data sheet NN DMM GHW N Co 10 11 13 13 14 15 15 16 17 19 20 20 22 22 22 26 26 27 39 41 42 42 43 46 46 48 49 49 50 51 52 53 54 Considerazioni generali La richiesta relativa al progetto stata avanzata dalla cooperativa agricola Il carro tramite lettera consegnataci in data 10 aprile 2003 che viene integralmente riportata di seguito Cooperativa agricola Il carro ia della Libert 85 A 20100 Milano MI Tel 02 586432 Fax 02 45874465 Milano 10 Aprile 2003 Spett Double Bol Via Commercianti 45 B 30100 Venezia VE All attenzione di Alberto Boldrin e Stefano Bolzonello OGGETTO Richiesta di preventivo per la progettazione e realizzazione di n 10 centraline meteorologiche Egregi Boldrin e Bolzonello mi rivolgo a Voi per richiedere
20. 10 Pa psi 6 89 10 Pa atm 101325 Pa mm Hg 133 322 Pa ll Vs Nel caso del sensore da noi utilizzato si parla di sensore piezoresistivo Esso viene realizzato su un chip di silicio scavato da una parte in modo da ottenere una sottile membrana o diaframma Sulla membrana di silicio sono realizzati uno o guattro piezoresistori con un processo di diffusione o di Vy deposizione di un film sottile o con impianto di ioni Ad esempio la Motorola costruisce trasduttori formati da un solo piezoresistore detto a X I trasduttori piezoresistivi esaminati consentono di misurare pressioni assolute relative e differenziali La serie di sensori di pressione atmosferica MPX2000 offrono a differenza delle serie MPX10 MPX50 ed MPX100 la compensazione di temperatura interna Infatti si tratta di un sensore piezoresistivo di pressione che produce in uscita una tensione direttamente proporzionale alla pressione applicata Pi precisamente a 0 kPa produce una tensione d uscita di OV il fondoscala di 200 kPa alla quale pressione produce una tensione di 40 mV Essendo il fondoscala richiesto dalle richieste di progetto di 1 2 atm 1kPa 9 87 10 atm 200 kPa 1 974 atm e potendo considerare la caratteristica pressione temperatura del dispositivo una retta di equazione 3 i a e n pie OE au 3 P 200 10 xP A 200 10 i ai dove MAN SM Li e i pa pmi i P pressione in kPa cer i V d d p creatasi fra i piedini 2 e 4 del
21. 1b call DELAY ldi port_b 00111111b ld a UNITAl ld port a a ldi port_b 00110111b call DELAY ldi port_b 00111111b dec w jrz FINEPR jp VISPRE1 dec y jrz FINEPRE JP VISPRE ret ldi y 3 call TRASUMI ldi w 255 ldi wdog 255 set 5 port_b ld a CENTESI ld port a a ldi port_b 01011110b call DELAY ldi port_b 01011111b ld a DECIMI1 ld port a a ldi port_b 01011101b call DELAY ldi port_b 01011111b ld a UNITA1 ld port a a ldi port_b 01011011b call DELAY ldi port_b 01011111b ld a DECINE1 cifra di destra mette sulla porta a il valore da visualizzare sul display di destra abilita trans destra disabilita trans destra cifra secondo display mette sulla porta a il valore da visualizzare sul secondo display abilita trans decine disabilita trans secondo display cifra terzo display mette sulla porta a il valore da visualizzare sul terzo display abilita terzo trans disabilita terzo trans cifra guarto display mette sulla porta a il valore da visualizzare sul quarto display abilita guarto trans disabilita quarto trans cifra di destra mette sulla porta a il valore da visualizzare sul display di destra abilita trans destra disabilita trans destra cifra secondo display mette sulla porta a il valore da visualizzare sul secondo display abilita trans decine disabilita trans secondo display cifra terzo display mette sulla porta a il valore da visualizzar
22. 1b ld a DECIMI1 ld port a a ldi port_b 01001101b call DELAY ldi port b 01001111b ld a UNITA1 ld port a a ldi port_b 01001011b call DELAY ldi port_b 01001111b ld a DECINE1 ld port a a ldi port_b 01000111b call DELAY ldi port_b 01001111b dec w jrz SOTTO2 jp VISTEM3 dec y jrz FINETEM jp VISTEM2 ret ldi y 3 call TRASPRE ldi w 255 ldi wdog 255 set 6 port_b cifra di destra mette sulla porta a il valore da visualizzare sul display di destra abilita trans destra disabilita trans destra cifra secondo display mette sulla porta a il valore da visualizzare sul secondo display abilita trans decine disabilita trans secondo display cifra terzo display mette sulla porta a il valore da visualizzare sul terzo display abilita terzo trans disabilita terzo trans cifra guarto display mette sulla porta a il valore da visualizzare sul quarto display abilita guarto trans disabilita quarto trans 5 70 71 42857143 10 3 5 256 19 53125 10 3 19 53125 71 42857143 273 4375 10 3 73 01001001 11111111 01001001 10110110 182 182 2 91 01011011 D 200 B 200 73 D B 73 250 91 D B 164 250 91 31 FINEPR FINEPRE VISUMID VISUMIDI VISUMID1 ld a MILLESI ld port a a ldi port_b 00111110b call DELAY ldi port_b 00111111b ld a CENTESI ld port a a ldi port_b 00111101b call DELAY ldi port_b 00111111b ld a DECIMI1 ld port a a ldi port_b 0011101
23. ET Il soprastante sistema non avrebbe comunque alcun pregio rispetto a quello da noi utilizzato anzi potrebbe risultare meno preciso visto che il campo di freguenze in cui l uscita del monostabile varia molto ristretto Sotto il punto di vista del software sarebbe possibile effettuare una modifica nella parte riguardante la gestione della visualizzazione ovvero sarebbe possibile gestire direttamente la visualizzazione senza ricorrere all utilizzo del decader driver per display ad anodo comune 74LS47 Riguardo ai circuiti di misura di temperatura e pressione atmosferica non apportabile alcun miglioramento in guanto risultano gi molto precisi se tarati opportunamente 52 ESTRATTI DEI DATA SHEET DEI COMPONENTI UTILIZZATI 54 a a uA7800 Series FAIRCHILD erano 3 Terminal Positive sai chi A Schlumberger Company r Beth ig ec A7800 Series Description The uA7800 series of monolithic 3 terminal positive voltage TO 3 Package Top View regulator constructed using the Fairchild Planar Epitaxi al process These regulators employ internal current limit COMMON ing thermal shutdown and safe area compensation making CASS them essentially indestructible If adequate heat sinking is provided they can deliver over 1 0 A output current They are intended as fixed voltage regulators in a wide range of applications including local on card regulation for elimin amp tion of noise and distribution problems asso
24. No Oggetto venduto anche oggetto di acquisto Descrizione Centralina meteo Tipo 1 Fabbricante Double Bol No 10 Data di Ultima data di Numero proprietari fabbricazione 5 6 2003 collaudo 7 6 2003 precedenti 0 Entit di vendita accessori Centralina meteorologica per la rilevazione di umidit relativa pressione atmosferica e temperatura e visualizzazione su display a 4 cifre nredisnasta ner la trasmissione seriale Difetti noti Errore massimo visualizzazione temperatura 1 5 C Errore massimo visualizzazione pressione 0 005 atm Errore massimo visualizzazione umidit 5 Ulteriore descrizione annotazioni Prezzo di acquisto Prezzo 1466 5 EURO in lettere Milleguattrocentosessantasei 50 Euro U Importo ricevuto Ll Acconto di 500 ricevuti Firma del venditore All atto della consegna dell oggetto di acguisto l acguirente riceve i vari elementi indicati dell entit di vendita L oggetto di acguisto venduto ad esclusione di garanzia Non si ha alcun diritto di rivendicazione per eventuali difetti rilevati successivamente alla conclusione del contratto a meno che non siano stati taciuti dal venditore rendendosi cos colpevole di atto fraudolento Il venditore asserisce che l oggetto di acguisto e gli accessori sono di sua libera propriet Il venditore assicura che tutte le indicazioni in merito all oggetto di acguisto sono integre
25. O LP MONOSTA BILE To2 Ouesto principio di funzionamento basato sulla misura della differenza tra due impulsi E formato da due monostabili pilotati da un astabile e guindi sincronizzati sul fronte di discesa del segnale rettangolare fornito dall astabile uno collegato ad un condensatore C l altro collegato alla capacit C AC del rivelatore di umidit Quest ultima quindi formata da una componente fissa Ce e da una componente variabile AC funzione dell umidit relativa I due monostabili producono impulsi di durata ti e t direttamente proporzionali alle capacit rispettivamente Ce e CAC La differenza tra le ampiezze dei due impulsi t data da t3 t2 t Se i monostabili hanno costanti di proporzionalit di uguale valore l impulso differenza t risulter direttamente proporzionale a AC e cio alle variazioni di capacit della membrana del rivelatore Per ricavare il valor medio del segnale in uscita proporzionale alle variazioni di capacit della membrana del rivelatore viene utilizzato un filtro passa basso ete Assegnando alla freguenza dell impulso il valore di To dove 7 2t e supponendo che tutti gli impulsi posseggano ampiezza uguale Vs il valor medio della tensione di uscita sara at AC Ven 35720 Ve Il termine 7 viene chiamato arghezza relativa dell impulso Le variazioni di temperatura e di Cr t tensione avranno trascurabile influenza su T qualora e le caratterist
26. a il piedino OSCout e la massa una resistenza Sui microcontrollori sprovvisti di Option Byte l impostazione predefinita Quartz Ceramic resonator RESET Quando questo piedino viene cortocircuitato a massa si causa un reset del microcontrollore facendo ripartire il programma dall inizio Normalmente va mantenuto a livello logico alto VDD tramite una resistenza da 100 Kohm collegata al positivo e un condensatore elettrolitico da 1 uF collegato a massa questa rete RC provoca un reset automatico ogni volta che il circuito viene alimentato garantendo cos il corretto funzionamento del micro 17 TEST VPP Durante il funzionamento normale guesto piedino va mantenuto a massa VSS sebbene ci avvenga in automatico tramite una resistenza di pull down interna al micro tuttavia consigliabile collegarlo fisicamente al negativo di alimentazione onde evitare il danneggiamento del programma contenuto in memoria Soltanto durante la programmazione il piedino si trova a livello logico 1 VDD e viene portato a 12 5 volt VPP dal programmatore per trasferire i dati all interno del micro NMI Ingresso asincrono associato alla gestione dell Interrupt non mascherabile Applicando un fronte di discesa a questo piedino segnale negativo si obbliga il microcontrollore a sospendere lo svolgimento del programma principale indipendentemente da quello che sta facendo e ad eseguire una subroutine sottoprogramma opportunamente programmata Se
27. ale da 100k 27 4 R15 R17 R18 R20 Resistenza 4k7 28 1 R16 Trimmer verticale da 50k o 100k 29 1 R19 Trimmer verticale da 500 o 1k 30 3 U1 U4 U6 C I NE555 31 1 U2 C I TL072 2 op amp 32 1 U3 C I TTL 7486 4 porte ex or 33 1 US C I ST62T65B Microcontrollore 34 1 U7 C I 74LS47 Decoder driver per display 35 1 U8 C I 7805 Stabilizzatore di tensione a 5 V 36 1 U9 Trasduttore di temperatura AD590 37 1 U10 C I INA111 amplificatore strumentazione 38 1 Y1 Quarzo 8 MHz 39 1 Dissipatore 40 1 Stagno 40 60 N B al posto di Sensore di umidit Philips 2322 691 90001 Display ad anodo comune Sensore di pressione Integrato NE555 Integrato TL072 Integrato TTL 7486 Microcontrollore ST62T65B Integrato 74LS47 e Integrato INA111 consegnare in un primo momento una fila da 128 connettori a papavero N N B le resistenze senza riferimento a valori di potenza dissipabile massima sono da considerarsi da 4 W 40 Progetto e realizzazione del circuito stampato La tecnica del circuito stampato Printed circuit board PCB una delle pi usate nella realizzazione dei circuiti elettronici In essa i componenti vengono fissati su una piastra di materiale isolante il collegamento dei componenti viene realizzato mediante strisce di rame piste incollate alla piastra e le connessioni fra piste e reofori ottenuta mediante saldatura Questa tecnica di cablaggio viene detta bidimensionale o in piano per distingu
28. ammatore per trasferire i dati all interno del micro NMI Ingresso asincrono associato alla gestione dell nterrupt non mascherabile Applicando un fronte di discesa a questo piedino segnale negativo si obbliga il microcontrollore a sospendere lo svolgimento del programma principale indipendentemente da quello che sta facendo e ad eseguire una subroutine sottoprogramma opportunamente programmata Se non utilizzato questo piedino va collegato al positivo d alimentazione VDD nei microcontrollori dotati di Option Byte comunque possibile attivare la resistenza interna di pull up TIMER Questo piedino come suggerisce il nome collegato al contatore interno denominato per l appunto Timer Il suo uso dipende da come viene configurato via software pu essere utilizzato come ingresso per far partire il conteggio del timer o come uscita per attivare un dispositivo allo scadere del tempo stabilito Su questo piedino anche possibile prelevare dei segnali ad onda quadra con frequenze impostate da software utilissimo per creare dei generatori PWM Anche per questo piedino possibile attivare la resistenza interna di pu up utilizzando l Option Byte sui microcontrollori sprovvisti di questa possibilit la resistenza quando necessaria deve essere montata all esterno PA0 PA3 PA4 PA7 Questi otto piedini appartengono al primo blocco di porte I O Ingresso Uscita utilizzate dal microcontrollore per dialogare con il mondo e
29. anno pertanto una corrispondente variazione della capacit C di questo gt rm na particolare condensatore La necessit di disporre di un rivelatore di umidit elettronico che sia nello stesso tempo economico e dal funzionamento sicuro e fuori da ogni discussione Purtroppo queste due caratteristiche non sono facilmente conciliabili e fino a poco tempo fa i rivelatori elettronici i umidit con funzionamento sicuro avevano prezzi inaccessibili per consentire un impiego su vasta scala Indubbiamente i rivelatori di umidit elettronici presentano molti vantaggi e possono essere incorporati direttamente in un circuito di misura elettronico e di conseguenza eliminano tutti quei problemi di precisione meccanica associati ai convenzionali igrometri sono molto versatili in quanto possono essere impiegati per pilotare indicatori del valore di umidit display di varia natura sono facilmente calibrabili Il rivelatore di umidit Philips numero di codice 2322 691 90001 possiede i suddetti vantaggi MEA isolante e i cui elettrodi piatti e 120 Il rivelatore viene collegato ad un circuito che produce una tensione continua che pu essere impiegata per attivare un microamperometro un LED un display a cristalli liquidi nel qual caso si ha l indicazione diretta del valore dell umidit relativa H oppure come segnale monitor
30. ano nello schema elettrico tenere i componenti sensibili alla temperatura lontani da quelli che producono calore tenere i componenti che producono disturbi induttanze trasformatori lontani dalle parti di circuito con segnali deboli i componenti dello stesso tipo resistori C I ecc vanno raggruppati il pi possibile l orientamento dei componenti deve essere lo stesso in ogni singolo gruppo per l orientamento dei componenti usare solo le due direzioni parallele ai lati della scheda 41 disporre gli integrati con la tacca di riferimento preferibilmente verso l alto o verso sinistra posizionare i trimmer in posizioni ce siano facilmente accessibili col cianciavate preferibilmente vicino ad un bordo purch non sia quello usato per la connessione della scheda lasciare fra i componenti uno spazio sufficiente per poterli afferrare in caso di sostituzione Il risultato dello studio del layout per il nostro progetto viene sottoriportato in dimensioni originali yf 5 5 i DO s Mi yil i i 4 l S i sn a i ti 3 si nr i i I y N Fj S si 5a i voy v www rw www i a A En AM NA g ki Disegno dello sbrogliato La grossa limitazione del circuito stampato rispetto a quello cablato mediante fili che il C S Non consente l incrocio di due collegament
31. ariazioni di una grandezza elettrica capacit Circuito di condizionamento deve rilevare la grandezza elettrica fornita dai sensori ed adattarla affinch rientri nelle caratteristiche che devono avere gli ingressi del microcontrollore Microcontrollore rileva le uscite dei tre circuiti di condizionamento e gestisce la visualizzazione Circuito di visualizzazione utilizzando le uscite del microcontrollore pilota 4 display ad anodo comune a sette segmenti Ogni blocco funzionale dello schema a blocchi viene descritto minutamente nei prossimi paragrafi tenendo conto del sottostante esempio reali di condizioni atmosferiche del 03 06 2003 Validit Temperatura Pressione Umidit Vento Est Nord Est 5 Sud Sud Est Principio di funzionamento e circuito di misura del rivelatore capacitivo di umidit Philips 2322 691 90001 31 04 170 115 AD tos 0 5 05 t a Questo rivelatore di umidit formato da un contenitore di 159 plastica munito di fori all interno del quale di trova una sottile membrana di materiale non conduttore ricoperta da entrambe 44o le facce con uno strato d oro Questa struttura non altro che un condensatore il cui dielettrico formato dalla lamina o membrana di materiale paralleli sono costituiti dai due strati di oro depositati sulle due facce della membrana di materiale isolante Eventuali variazioni di umidit relativa Hye produrr
32. asi CONTROLLO VISIVO DEL PCB TEST DI ALIMENTAZIONE TEST DI RESET ANALISI A BLOCCHI DEL CIRCUITO VISUALIZZAZIONE SU DISPLAY Controllo visivo del PCB In guesta fase sono state controllate tutte le piste presenti nel circuito stampato facendo riferimento allo sbrogliato per verificare l eventuale presenza di corto circuiti non voluti o piste interrotte Prima di saldare i componenti si controlli che la sbrogliatura coincida con lo schema elettrico Per rendere piu facile guesta fase di collaudo stata utilizzata una lampada ed una lente d ingrandimento Test di alimentazione Per questa fase di collaudo sono stati usati il multimetro e l alimentatore variabile L alimentazione che stata applicata al dispositivo di 12 V Lo scopo di questa parte quello di verificare che arrivi l alimentazione in ogni parte richiesta dallo schema elettrico attraverso l utilizzo del multimetro stessa cosa vale per i punti di massa del circuito utilizzando come riferimento la tabella delle alimentazioni riportata nel disegno dello schema elettrico Analisi a blocchi del circuito A questo punto si inseriscano negli zoccoli tutti gli integrati esclusi i display e il microcontrollore e si controlli le uscite dei vari blocchi funzionali del circuito Infine si inseriscano anche i display ed il microcontrollore e si verifichi il funzionamento corretto del dispositivo 48 Taratura La taratura del dispositivo una delle parti pi
33. atore ed aumenta in corrispondenza delle zone tropicali e subtropicali aride oltre le quali diminuisce verso i poli con modalit diverse sui continenti e sugli oceani L umidit relativa presenta valori elevati in corrispondenza dell equatore e oltre il 50 parallelo bassi nelle zone tropicali Il vapore acqueo circola nell atmosfera seguendo i movimenti delle masse d aria nelle quali contenuto Esistono variazioni di umidit periodiche distinguibili in tipo oceanico che presentano un minimo al mattino ed uno nel pomeriggio e tipo desertico con un massimo al mattino ed uno nel pomeriggio Le variazioni annue di umidit assoluta seguono le variazioni della temperatura con valori minimi in inverno e maggiori in estate quando l aria in grado di contenere una maggiore quantit di vapore L oscillazione diurna raggiunge il massimo nelle prime ore del mattino ed un minimo nel pomeriggio seguendo il ciclo inverso a quello delle temperature quella mensile varia in relazione alle condizioni del clima APPROFONDIMENTO Misura dell umidit con tecniche non elettroniche La misura dello stato igrometrico dell aria prima di vari gas e vapori in numerose industrie poi un problema che interessa gli studiosi da circa quattro secoli e gli apparecchi che allo scopo sono stati studiati sono ormai alcune centinaia I principi ai quali gli apparecchi furono ispirati sono a loro volta qualche decina ma nella pratica soltanto un limitato numero ne uti
34. be i blocchi monostabili stata scelta una costante di tempo con una resistenza di valore inferiore al MO ovvero pari a 820 kQ Di conseguenza avremmo che 7 e 75 possono assumere i sottoriportati valori T cL1 R C 1 1 112 pF 820kKQ 101 024 us Tg 131 Ro C song 1 1 112 pF 820k Q 101 024 us Ts Ll Ry C 1 1 144 pF 820 k Q 129 888 u s Il periodo del segnale fornito dall astabile dev essere minore della durata dell impulso Tomax Si dimensiona quindi questo blocco al fine di ottenere un segnale di periodo 140 us Utilizzando un condensatore da 1 nF e sapendo che 7 7 0 69 R C dove R R si ha che 70us R R 0 69 1nF 101 45kQ Nella realizzazione pratica utilizziamo quindi Rs Rs 100 kQ Riportiamo di seguito i grafici temporali dell andamento dei segnali in uscita dell astabile dei due monostabili e della porta logica EX OR Vast FT ________ LL mon2 Vout EX OR bM aac aa GG co a a a a i I WWF A ua Met se Pee eee ON Se eee Tee Wa TT TA cc all Tod ToS pte eT ae 8s 56us 166us 156us 266us 256us 366us 3E ae Time Nel tracciare i grafici soprariportati l uscita del monostabile 2 U5 si trova nello stato in cui il sensore assuma un valore di capacita pari a 144 pF 90 d umidita relativa E possibile dunque dedurre che il duty cycle del segnale d uscita varia fra i sottostanti valori calcolati 23 Lg 01
35. bit che comando il led del segno nella visualizzazione della temperatura richiama una routine di ritardo richiama il sottoprogramma per la ricezione sul piedino Pcl del dato relativo alla pressione richiama una routine di ritardo richiama il sottoprogramma per la ricezione sul piedino Pc2 del dato relativo all umidit richiama una routine di ritardo ritorna all inizio del programma principale e esegue di nuovo tutte le operazioni inizio sottoprogramma per l acguisizione della temperatura attende che il microcontrollore finisca di convertire il dato analogico del sensore di temperatura in digitale carica il risultato della conversione nel registro a salviamo il dato appena convertito nel registro regl fine del sottoprogramma e ritorno al Programma principale inizio sottoprogramma per l acguisizione della temperatura attende che il microcontrollore finisca di convertire il dato analogico del sensore di pressione in digitale carica il risultato della conversione nel registro a salviamo il dato appena convertito nel registro reg2 29 UMID UMID1 RIT RIT1 RIT2 VISTEM VISTEMP VISTEM1 res 4 adcr res 1 popt_c res 1 port_c ret ldi wdog 255 set 2 port_c set 2 popt_c ldi adcr 00110000b ldi wdog 255 jrr 6 adcr UMID1 ld a addr ld reg3 a res 4 adcr res 2 popt_c res 2 port_c ret ldi y 10 ldi a 255 ldi wdog 255 dec a jrnz RIT2 dec y jrnz RIT1
36. ciated with sin gle point regulation In addition to use as fixed voltage a regulators these devices can be used with external com ponents to obtain adjustable output voltages and currents Order 1 Output Current In Excess Of 1 0 A Device Code Package Code No External Components pA7805KM HJ Internal Thermal Overload Protection pA7806KM HJ amp Internal Short Circuit Current Limiting pA7808KM HJ Output Transistor Safe Area Compensation pA7812KM HJ Available In JEDEC TO 220 And TO 3 Packages p A7815KM HJ Output Voltages Of 5 V 6 V 8 V 8 5 V 12 V 15 V HA7818KM HJ 18 V And 24 V pA7824KM HJ e Available In Extended Temperature Range pA7805KC HJ HA7806KC HJ Absolute Maximum Ratings pA7808KC HJ Storage Temperature Range pA7812KC HJ TO 3 Metal Can 65 C to 175 C pA7815KC HJ TO 220 Package 65 C to 150 C pA7818KC HJ Operating Junction Temperature Range pA7824KC HJ Extended uA7800M 55 C to 150 C Commercial MA7800C 0 C to 150 C Connection Diagram Lead Temperature TO 220 Package Top View 1A7805 Hectrical Characteristics 55 C lt Ta lt 125 C Vi 10 V lo 500 mA Cy 0 33 uF Co 0 1 uF unless otherwise specified 80 V lt V lt 20 V 50 MA lt Ig lt 1 0 A P lt 15 W 8 0 V lt V 25 V 5 0 mA lt lo lt 1 0 A Ta 25 C 10 Hz lt f lt 100 kHz Red GaAsP 0 5 Inch 7 Segment Numeric LED Displays Optoelectronic Products General Descript
37. del circuito stampato cio risulta trasparente in presenza di piste e piazzole se al contrario si usa un fotoresist positivo se ne ottiene la riproduzione in positivo per cui le piste risultano opache ed il resto risulta trasparente Per ottenere il master con il metodo fotografico si usa un unit di esposizione denominata bromografo contenente una o pi lampade a raggi ultravioletti Per realizzare il master si ritaglia un pezzo di pellicola sensibilizzata pari alle dimensioni della scheda da realizzare e lo si pone a contatto con il foglio dell artwork disegno dello sbrogliato Il sandwich viene posto nel l bromografo per l esposizione ai raggi ultravioletti segue lo sviluppo ed il lavaggio della Pista pellicola In figura sono schematizzate le fasi per la produzione del master al positivo Nella prima fase si sottopone la pellicola all azione dei raggi che depolimerizzano il fotoresist Successivamente si procede allo sviluppo mediante immersione in un liquido adatto a sciogliere la resina depolimerizzata e si conclude con un lavaggio in acqua corrente Durante queste operazioni importante attenersi scrupolosamente alle istruzioni d uso dei prodotti adoperati al fine di ottenere un buon risultato finale Raggi ultravioletti Poliestere Impressione Sviluppo Lavaggio Realizzazione del circuito stampato Dopo la realizzazione del master si passa alla fase produttiva vera e propria Come prima operazione si taglia un pezz
38. della Microchip Pertanto prima di scegliere un microcontrollore appartenente ad una famiglia necessario valutare accuratamente quali sono le proprie esigenze per evitare di dover passare ad un altro dispositivo col relativo aggravio di costi dovuti al sistema di sviluppo e di programmazione Per lo stesso motivo abbiamo dovuto fare delle scelte individuare cio una famiglia di microcontrollori da prendere in considerazione quando dai concetti generali si passer alla pratica La scelta caduta sulla famigliaST6 della SGS THOMSON basata su una CPU a 8 bit sviluppata per applicazioni nel campo auto in quello industriale e nel settore delle telecomunicazioni la famiglia ST6 consente di realizzare numerosi dispositivi elettronici nella fascia bassa e medio bassa Per impieghi pi complessi esiste un famiglia ST9 con prestazioni pi sofisticate relativamente facile conoscendo la famiglia ST6 fare un salto di qualit e passare alla famiglia di rango superiore Le ragioni della scelta della famiglia ST6 sono molteplici l ottimo rapporto prezzo prestazioni dei dispositivi la loro notevole diffusione la disponibilit di un programmatore di basso costo Analizzando lo schema a blocchi dell ST6265 notiamo che la CPU indicata come 8 bit core comunica attraverso un bus bidirezionale con tutte le risorse disponibili del chip Tra di esse distinguiamo le principali ovvero quelle senza le quali il micro non potrebbe funzionare che sono la m
39. dine hanno come caratteristica pressioni variabili con le stagioni le zone tra i 60 e i 75 subpolari sono costituite da una cintura continua di basse pressioni Le fasce di alta e bassa pressione si spostano in latitudine con il variare della stagione La distribuzione geografica della pressione rappresentabile mediante isobare linee che uniscono i punti di ugual valore barico che definiscono i tipi isobarici depressione o area ciclonica anticiclone saccatura cuneo pendio sella Le isallobare linee che uniscono i punti di ugual variazione di pressione in un dato tempo esprimono le tendenze barometriche La pressione diminuisce con l altitudine sebbene non in modo proporzionale a causa della diminuzione dell altezza della colonna d aria sovrastante e della densit dei successivi strati d aria diminuisce di 1 30 per i primi 275 metri e si pu considerare circa la met ogni 5000 metri 1013 mbar al livello del mare e 537 mbar a 5000 metri s l m Alle variazioni di pressione sono legate non in modo esclusivo le condizioni del tempo le zone interessate da aree anticicloniche presentano in genere condizioni di tempo buono quelle interessate da aree depressionarie o cicloniche tempo perturbato Temperatura c F La temperatura atmosferica una misura dell energia calorica disponibile nell aria La temperatura in relazione alla intensit della radiazione ricevuta dal sole e dall apporto di calore determinato sia dagli spostam
40. dog 255 cpi a 10 jrc CONV12 inc CENTMIL subi a 10 ld MILMIL a jp CONV106 ld a CENTMIL ldi wdog 255 cpi a 10 jrc CONV13 inc DECIMIL subi a 10 ld CENTMIL a jp CONV102 ld a DECIMIL ldi wdog 255 cpi a 10 jrc CONV14 inc MILLESI subi a 10 ld DECIMIL a jp CONV103 ld a MILLESI ldi wdog 255 cpi a 10 jrc CONV15 inc CENTESI subi a 10 ld MILLESI a jp CONV104 ld a CENTESI ldi wdog 255 cpi a 10 jrc CONV17 inc DECIMI1 subi a 10 ld CENTESI a jp CONV105 ld a DECIMI1 ldi wdog 255 cpi a 10 jrc DISPLAY2 inc UNITA1 subi a 10 ld DECIMI1 a jp CONV107 jp VISPRES ldi wdog 255 clr MIGLIAIA clr CENTINAI clr DECINE clr UNITA clr CENTESI clr UNITAl clr DECINE1 clr DECIMI1 clr MILLESI ld a reg3 cpi a 100 jrnc SALT2 jp CON1 SALT2 subi a 100 ld x a ld a DECINE1 addi a 3 ld DECINE1 a ld a UNITA1 addi a 1 ld UNITA1 a ld a DECIMI1 addi a 3 ld DECIMI1 a ld a CENTESI addi a 7 ld CENTESI a ld a MILLESI addi a 3 ld MILLESI a ld a x jp SALTI CONO ld a x CONI ldi wdog 255 cpi a 10 jrnc SALT3 jp CONOO1 SALT3 subi a 10 ld x a ld a UNITA1 addi a 3 ld UNITA1 a ld a DECIMI1 addi a 1 ld DECIMI1 a ld a CENTESI addi a 3 ld CENTESI a ld a MILLESI addi a 7 ld MILLESI a jp CONO ldi wdog 255 CONO1 ld a x CONOO1 ldi wdog 255 cpi a 0 jrnz SALT4 jp CON6 SALT4 dec a ld x a ld a DECIMI1 addi a 3 ld DECIMI1 a ld a CENTESI addi a 1 ld CENTESI a ld a MILLESI
41. e sul terzo display abilita terzo trans disabilita terzo trans cifra guarto display 32 ld port a a mette sulla porta a il valore da visualizzare sul guarto display ldi port_b 01010111b abilita guarto trans call DELAY ldi port_b 01011111b disabilita guarto trans dec w jrz FINEUM jp VISUMID1 FINEUM dec y jrz FINEUMID JP VISUMIDI FINEUMID ret TENTEM ldi wdog 255 clr MIGLIAIA clr CENTINAI clr DECINE clr UNITA clr CENTESI clr UNITAl clr DECINE1 clr DECIMI1 clr MILLESI ld a regl cpi a 73 jrc TEMPNEG subi a 73 jp TEMPPOS TEMPNEG ldi BIT 00000001b ldi a 73 sub a regl jp CONVI TEMPPOS cpi a 100 jrnc SALTO2 jp CONVI SALTO2 subi a 100 ldi DECINE1 2 ldi UNITA1 7 ldi DECIMI1 4 ldi CENTESI 5 jp CONVI CONVO ld a x CONV1 ldi wdog 255 cpi a 10 jrnc SALTO3 jp CONVOO1 SALTO3 subi a 10 ld x a ld a UNITA1 addi a 2 ld UNITA1 a ld a DECIMI1 addi a 7 ld DECIMI1 a ld a CENTESI addi a 4 ld CENTESI a ld a MILLESI addi a 5 ld MILLESI a jp CONVO CONVO1 CONV001 SALTO CONV6 CONV06 CONV2 CONV02 CONV3 CONV03 CONV4 CONV04 DISPLAY1 TENPRE ldi wdog 255 ld a x ldi wdog 255 cpi a 0 jrnz SALTO jp CONV6 dec a ld x a ld a DECIMI1 addi a 2 ld DECIMI1 a ld a CENTESI addi a 7 ld CENTESI a ld a MILLESI addi a 4 ld MILLESI a jp CONVO1 ld a MILLESI ldi wdog 255 cpi a 10 jrc CONV2 inc CENTESI subi a 10 ld MILLESI a jp CONVO6 ld
42. e corrette L oggetto di acguisto rimane fino al completamento del pagamento di propriet del venditore 03 06 03 Luogo Data Firma dell acguirente Firma del venditore 5l Conclusioni ed eventuali modifiche apportabili Con guesta progetto si voluto mettere in evidenza la potenzialit dei microcontrollori Ouesti circuiti integrati sempre piu potenti sono alla base dello sviluppo dei sistemi di elaborazione e di controllo digitale Il mercato a cui sono normalmente destinati quello del controllo dei sistemi a bassa complessit come elettrodomestici autovetture apparecchi fotografici La cosa maggiormente interessante che il microcontrollore pu funzionare correttamente con una ridottissima circuiteria esterna a differenza dei microprocessori che necessitano di memorie e circuiti d interfaccia Nel caso specifico di questo progetto la scelta di utilizzare il microcontrollore ci ha permesso di ridurre abbondantemente la circuiteria riguardante l acquisizione dei dati analogici l elaborazione e la visualizzazione ADC A MUX La parte hardware del circuito che ha richiesto maggiore studio e che risulta leggermente impreciso la parte riguardante il sensore di umidit ha caratteristiche di linearit molto scarse 5 Eventuali modifiche possono essere apposte a tale circuito per esempio uno schema elettrico che rispecchi il sottostante schema a blocchi ASTABILE CONVERTITORE REGOLATORE DI AMPLIFICATORE F T OFFS
43. e le alimentazioni sull anodo vengono hi Y FY LE comandate da quattro transistor PNP BC327 a loro volta pilotati dal microcontrollore Tale sistema 10 funziona nel seguente modo 9 Il microcontrollore attiva un display SIAE US NE Il microcontrollore invia la parola digitale corrispondente LL LI alla cifra da visualizzare su quel display di 4 bit BCD al decoder driver per display 308 Ouest operazione viene ripetuta ciclicamente per tutti e quattro i display ad una frequenza molto alta che non consente all occhio di coglierne eventuali variazioni di luminosit dei segmenti Inoltre al fine di evitare l utilizzo di un altro display viene utilizzato un diodo LED rettangolare per la visualizzazione di valori negativi la cui gestione dell accensione associata direttamente al microcontrollore Dimensionamento dei componenti Dimensionamento del circuito di misura del rivelatore capacitivo di umidit Philips 2322 691 90001 Analizzando lo schema a blocchi riportato in circuito di misura del paragrafo Principio di funzionamento e circuito di misura del rivelatore capacitivo di umidit Philips 2322 691 90001 delle analisi delle richieste di progetto stato stilato il sottostante schema elettrico 5V o R1 ci a ca u1 ji a_i Tlpscie out
44. e per un sistema di controllo dell umidit Progettato per indicare valori di umidit relativa compresi tra il 10 e il 90 il rivelatore ha nelle peggiori condizioni di funzionamento una precisione nominale che oscilla intorno al 5 al centro di valori di umidit misurati Ovviamente in condizioni nominali e cio a temperature ambiente e con tensione di alimentazione al valore nominale l accuratezza della misura sar ancora migliore La maggior parte degli agenti che normalmente inguinano l aria non influiscono sul funzionamento di guesto rivelatore Ci sono per i vapori di gualche solvente come l acetone per mass esempio che possono intaccare la pies membrana Nella tabella riportiamo in cui pu essere impiegato vantaggiosamente questo rivelatore di umidit E bene per Stazioni meteorologiche con Umidificatori casalinghi far presente che il dispositivo in questione display a LED o a cristalli controllo dell umidita nelle non permette di realizzare igrometri di lig id nia elevata precisione Gli igrometri realizzati Paa A con questo rivelatore hanno per il casalinghi vantaggio di essere versatili di funzionamento sicuro non troppo costosi capaci di dare una precisione di misura abbastanza accurata per gli impieghi previsti Igrometri casalinghi Condizionamento dell aria Circuito di misura Il principio di funzionamento riportato nella figura sottostante Ct MONOSTA BILE Tol ASTABILE FILTR
45. ei LORE mE gt prossimi paragrafi vengono fornite alcune informazioni ca ENTS riguardanti i microcontrollori Clock ST6 Cos e come funziona Il termine Microcontrollore o MCU Microcontroller unit identifica un particolare circuito integrato che dispone nel suo interno di almeno cinque blocchi funzionali Una interfaccia d ingresso uno o pi ingressi attraverso i quali acquisire dati e informazioni dal mondo esterno a seconda del micro agli ingressi possono venire applicati segnali digitali livelli logici o analogici tensioni frequenze ed anche segnali pi complessi come ad esempio quelli video Una interfaccia di uscita una o pi uscite in grado di controllare attuatori di ogni genere display monitor dispositivi di potenza i quali trasformano la tensione in forza meccanica motori Una memoria ROM o EPROM solitamente chiamata memoria programma nella quale viene caricato il programma da eseguire i dati e le istruzioni rimangono registrati anche quando viene a mancare alimentazione Una CPU definita come l unit principale di calcolo con relativo clock in grado di interpretare ed eseguire scrupolosamente il programma contenuto nella memoria in base a questo programma la CPU elabora i segnali di ingresso e controlla le uscite Una memoria RAM o EEPROM chiamata memoria dati nella quale la CPU legge e scrive le variabili ovvero i dati presenti sugli ingressi e sulle uscite i
46. emoria ROM la memoria RAM e le interfacce di ingresso e uscita contraddistinte dalla sigla Port 14 Gli ingressi uscite Nel micro ST6265 ad esempio sono disponibili tre blocchi di interfaccia ingresso uscita definiti anche come porte di I O input output siglate rispettivamente Port A Port B Port C Ogni Port collegato ad un determinato numero di pin del micro per la precisione il Port A collegato a 8 pin siglati da PAO a PA il Port B connesso ai pin da PBO a PB7 il Port C invece collegato a solo 5 pin siglati PCO PC1 PC2 PC3 PC4 Tutti i pin collegati ai Port vengono indicati con il termine linea di I O ingresso uscita il Port A e il Port B dispongono dungue di 8 linee ciascuno mentre il Port C dispone di 5 linee di I O Ogni singola linea pu essere programmata per funzionare come ingresso o come uscita Ad esempio se colleghiamo un pulsante ad un pin di I O del micro dovremo programmare questo pin come ingresso al contrario se vi colleghiamo un rel il pin sara settato come uscita Concludendo ogni linea di I O viene nominata ingresso se l informazione transita dal mondo esterno alla CPU oppure di uscita se i dati si spostano dalla CPU al mondo esterno I microcontrollori ST6260 e ST6265 dispongono di funzioni molto avanzate per ogni linea di I O sono infatti disponibili ben 5 opzioni per ogni pin d ingresso ingresso normale ingresso con resistore di pull up ingresso di interruzione ingresso analogico
47. ems 018 w e 4 4 iy ad oo comme sw ses ie i ou entre di pressione MERO na wr a ld DN i a i 2 frete resisiva330 mw ec ie 2 o Resistenzas20 amp 06 18 zo pesao _ Tw da _ 10 se ila ae rr lb o Resistenza or ou ne Tu Rise Tar E ao rai 2 __ 10 firimmer verticale da 500 01k O 19 us sp ess ET we Co N ow aunn dos e sr e khea I CE YS EE ss o amsn O O s 34 1 o osoo f o84 a 3 1 uo Omsme____ ce me 3 0 frasiuorediempeumADI 0 sao ws ls 1 o ummn _ s ms 38 1 1 10 Quarzo 8MHz _ 5 om os 40 08m sm Ca 9058 6 4 7 Bobina stagno 18 18 b2 goet Cd do Cea T gwener 0 4 d saldatura compone S oT Poe ee RW 0 Costo in euro al dispositivo 82 77 Costo in euro di 10 dispositivi compresi progettazione realizzazione PCB Saldatura componenti Collaudo 1466 5 mol l lnml l o N i Ni da ojo N it iam N o Mn 50 Contratto di compravendita Venditore Acguirente Ditta Double Bol Ditta Coop Agricola Il carro Via Commercianti 45B Via Libert 45A CAP Luogo 30100 Venezia VE CAP Luogo 20100 Milano MI Telefono 037 586432 Telefono 02 586432 Data di nascita Data di nascita 9 gt Carta d identit No 7 Carta d identit
48. ener conto che il passaggio diventer pi stretto quando verranno sistemate le piazzole in particolare non far passare pi di quattro piste sotto gli integrati ed evitare di passare fra i loro piedini se proprio necessario mettere una sola pista Altra parte molto importante del circuito stampato sono le piazzole Esse infatti hanno una duplice funzione elettrica e meccanica elettrica perch su di esse viene effettuata la connessione elettrica fra i terminali ed il circuito stampato meccanica perch consentono l ancoraggio dei componenti al supporto isolante e quindi rappresentano i punti di maggiore sollecitazione meccanica La forma delle piazzole pu essere circolare oppure ovale con un foro centrale Le dimensioni vanno scelte in funzione del diametro del foro che dovr ospitare il terminale E consigliabile utilizzare le corrispondenze sottoriportate Diametro del foro Diametro esterno della piazzola lt 0 8 1 9 1 2 2 1 3 2 6 Per le piste conduttrici la dimensione della larghezza va scelta in funzione della corrente che devono sopportare Spesso le correnti sono molto piccole come nel nostro caso ordine di qualche decina di mA per cui si tende ad usare piste molto strette per sfruttare meglio lo spazio Per esempio nel nostro caso stata scelta una larghezza pari a 20 mils Nel caso le correnti superino i 0 5 A viene consigliato l utilizzo dell abaco riportato in figura EMA Per determinare la
49. enti di masse oceaniche sia dai movimenti atmosferici La temperatura dell aria viene misurata con il termometro in gradi centigradi o Fahrenheit T a 7732 Esistono termometri a massima a minima e termometri a massima e minima per registrare con continuit le variazioni di temperatura si usano invece i termografi La distribuzione geografica delle temperature si studia mediante le carte isoterme linee che uniscono i luoghi aventi valori di temperatura uguali La temperatura dell aria subisce variazioni regolari dovute alla radiazione solare la differenza fra la temperatura massima e minima chiamata escursione termica ed accidentali dipendono dai fattori miss mws meteorologici locali quali le perturbazioni fronti ecc Schema a blocchi del circuito Circuito di condiziona mento Sensore di temperatura Sensore di Circuito di Microcon Circuito di pressione condiziona trollore visualizzazio mento ne Sensore Circuito di d umidit condiziona relativa mento Sulla base delle richieste di progetto possibile stilare un semplice schema a blocchi che viene sottoriportato Sensore di temperatura deve rilevare variazioni di temperatura e fornire variazioni di una grandezza elettrica corrente Sensore di pressione deve rilevare variazioni di pressione e fornire variazioni di una grandezza elettrica tensione Sensore di umidit relativa deve rilevare variazioni di umidit relativa e fornire v
50. ento di lavoro Vi sono diversi programmi utili a tale scopo fra i quali OrCad Capture Nella pagina seguente viene riportato lo schema elettrico totale del progetto interupt a d e timerl vett 4 interupt artimer vett 3 interupt porte c e spi vett 2 interupt porta a e b vett 1 interupt non mascherabile vett 0 39 Elenco dei componenti riferiti allo schema elettrico N Quantit Riferimento Descrizione 1 1 CI Condensatore ceramico 12pF passo 2 5 mm 2 1 C2 Condensatore ceramico 100pF passo 2 5mm 3 5 C3 C7 C11 C14 C16 Condensatore al poliestere 10nF passo 5 mm 4 1 C4 Condensatore ceramico 470pF passo 2 5mm 5 1 C5 Condensatore al poliestere lu passo 5 mm 6 1 C6 Condensatore al poliestere 1nF passo 5 mm T 2 C9 C8 Condensatore ceramico 33pF passo 2 5 mm 8 1 C10 Sensore di umidita Philips 2322 691 90001 9 1 C12 Condensatore elettrolitico 10uF passo 2 5 mm 10 1 C13 Condensatore elettrolitico 1uF passo 2 5 mm 11 2 C15 C17 Condensatore elettrolitico 100uF passo 2 5 mm 12 3 D1 D6 D7 Diodo 1N4148 13 4 D2 D3 D4 D5 Display ad anodo comune 14 1 D8 Diodo LED rettangolare 15 1 J2 Sensore di pressione MPX2000 16 4 O1 02 03 04 Transistor PNP BC327 17 1 RNI Rete resistiva 330 18 2 R13 R14 Resistenza 330 19 2 R9 R1 Resistenza 820k 20 2 R2 R6 Resistenza 1k2 21 1 R3 Trimmer verticale da 10k 22 2 R10 R4 Resistenza 10k 23 2 R8 R5 Resistenza 100k 24 1 R7 Resistenza 15k 25 1 R11 Resistenza 470 26 1 R12 Trimmer vertic
51. ere utilizzate come ingressi analogici ma quando configurate come uscite open drain possono supportare correnti fino a 20 mA normalmente le altre porte gestiscono correnti massime di 5 mA in grado di comandare direttamente LED o piccoli rel Le porte da PA4 a PA7 non sono disponibili sui micro ST6210 e ST6220 PBO PB7 Secondo blocco di porte I O il loro funzionamento analogo a quello delle porte PAO PA7 con la sola differenza di gestire 5 mA di corrente massima in uscita e di poter utilizzare l ingresso analogico su tutte le porte PC4 PC7 Terzo blocco di porte I O in questo caso le linee sono solo quattro ma il loro funzionamento identico alle porte PA4 PA7 Le porte da PC4 a PC7 non sono disponibili sui micro ST6210 e ST6220 18 Microprocessore Registri Generici conservano dati provvisori durante l esecuzione dei programmi piccole memorie RAM Registri Dedicati Program Counter punta all istruzione successiva da eseguire Instruction Register tiene la copia dell istruzione in esecuzione Status Register mostra lo stato di un dato dopo la sua elaborazione Stack Pointer puntatore all area di stack memoria in cui vengono conservate informazioni utili alla gestione del programma Accumulatore registro di appoggio per operazioni aritmetiche ALU esegue operazioni aritmetiche o di confronto sui dati Unit Logico Aritmetica Unit di controllo Clock regola la cadenza delle operazioni
52. erla da quelle che utilizzano i fili e che si sviluppano su tre dimensioni La tecnica PCB ha iniziato a diffondersi a livello industriale intorno agli anni 50 e si rapidamente diffusa in virt dei suoi numerosi vantaggi fra 1 quali ricordiamo possibilit di automatizzare molte delle sue fasi esecutive riduzione dei tempi di esecuzione diminuzione della manodopera e dei costi di produzione maggiore affidabilit e riduzione degli ingombri L elemento base del circuito stampato la piastra o basetta nella quale compaiono tre tipi di materiale il supporto isolante il collante il foglio di rame Il supporto isolante deve avere ottime caratteristiche di isolamento bassa costante dielettrica per evitare la formazione di capacit parassite fra due piste parallele buona resistenza al calore per resistere durante la fase di saldatura Sono molto usate la bachelite e la vetronite Il collante deve essere in grado di assicurare una perfetta aderenza fra il supporto isolante e le piste di rame deve possedere bassissima igroscopicit deve avere caratteristiche elettriche simili a quelle del supporto ed essere abbastanza elastico da consentire la diversa dilatazione dei due materiali che tiene uniti Il rame deve possedere un alta purezza chimica fisica e strutturale deve possedere identiche caratteristiche elettriche e meccaniche in tutti i punti del foglio Il suo spessore di 35 um assicura alla sezione delle piste un elevato rapporto
53. ermometro il cui bulbo contenuto nella scatola Conoscendo la temperatura della parete le tabelle di Regnault ci indicano la quantit di vapore acqueo contenuto nell aria o in qualunque altro gas a quella della temperatura Gli igrometri pi diffusi specialmente in meteorologia sono quelli cosiddetti ad assorbimento basati sulla propriet che hanno molte sostante organiche di variare di dimensione in funzione dell umidit relativa Le sostanze ormai quasi esclusivamente sono 1 capelli preferibilmente quelli biondi femminili la variazione di dimensione che si utilizza quella di lunghezza Questi igrometri detti appunto a capello sono costituiti da un telaio metallico sul quale il capello o il fascetto di capelli sono tesi da un pesetto o da una molla le variazioni di lunghezza sono trasmesse in varia maniera a un indice mobile su una scala non graduata Molto diffuso anche nelle abitazioni l igrometro Mounier nel quale il capello tenuto in tensione da una molla anzich da un peso Pressione atmosferica o barometrica Si dice pressione atmosferica la pressione esercitata dall aria per effetto della gravit su tutti gli oggetti immersi nell atmosfera Fu misurata per la prima volta da Torricelli mediante l esperimento che prese il suo nome A livello del mare si attribuisce come pressione atmosferica media il valore di 1033 g cm equivalente al peso di una colonna di mercurio alta 76 cm che agisce su 1 cm di superficie
54. eseguite Interprete delle istruzioni traduce il contenuto dell Instruction Register in operazioni da compiere Memorie ROM Memoria di sola lettura RAM Memoria di lettura scrittura EPROM ROM programmabile dall utente EEPROM Memoria di lettura scrittura che mantiene il contenuto togliendo l alimentazione Periferiche Porte scambio dati tra il microprocessore e il mondo esterno Timer svolge operazioni di conteggio senza impegnare il micro ADC convertitore analogico digitale converte dati analogici Bus Indirizzi contiene l indirizzo della cella di memoria o del registro che deve essere scritto o letto un dato Dati contiene il dato letto o scritto Controllo contiene i segnali che regolano il flusso degli indirizzi e dei dati 19 Schema a blocchi PAO PA I Ain PHO PB5 20 mA Sink PB6 ARTimin 20 MA Sink PBT ART mAut 20 MA Sink PCO Air POI Tim Ain PO24 Sin Ain PCI Sout Ain PACA Sck Ain Piedinatura VDD e VSS ST6265 Ingressi di alimentazione VDD positivo e VSS negativo su questi piedini va applicata una tensione stabilizzata compresa tra i 3 e i 6 volt tipicamente 5 volt e normalmente un condensatore elettrolitico di disaccoppiamento con capacit compresa tra 0 1 e 1 uF OSCin e OSCout Questi piedini sono collegati all oscillatore interno del micro che serve a generare il clock di sistema Quando si seleziona l opzione Quartz Ceramic resonator tramite l Op
55. esti chip sono fisicamente identici ai precedenti e condividono le stesse istruzioni software poich appartengono alla stessa famiglia Chi gi lavora con i 4 modelli base pu facilmente passare all utilizzo dei due modelli avanzati in quanto sia la struttura complessiva che le nozioni di base hardware sono esattamente le stesse In pratica l ST6260 rappresenta l evoluzione dell ST6220 che a sua volta l evoluzione dell ST6210 Allo stesso modo l ST6265 deriva dall ST6225 che a sua volta deriva dall ST6215 Per evitare confusioni facciamo riferimento alla tabella comparativa della famiglia ST6 riportata di seguito Qui possiamo effettuare subito due grosse distinzioni rappresentate dal tipo di contenitore impiegato l ST6210 l ST6220 e l ST6260 dispongono di package a 20 pin mentre l ST6215 l ST6225 e 1 ST6265 hanno un contenitore a 28 piedini Da ci deriva la prima differenza cio il numero di linee di I O che i micro possono gestire La seconda differenza che possiamo riscontrare la diversa capacit di memoria programma In generale possiamo ricordare la seguente tabella di verit per comprendere subito con quale modello abbiamo a che fare se trasformiamo in ST62 A B C la sigla di un qualsiasi microcontrollore indicato possiamo affermareche la posizione A coincide con il tipo di memoria programma ovvero sar una E se di tipo EPROM o una T se di tipo OTP la posizione B indica la sottofamiglia di appartenenza 1 o 2 oppure 6 la p osizione
56. famiglia ST6 utilizza una CPU ad 8 bit e consente la realizzazione di numerosi dispositivi elettronici Per impieghi pi complessi possibile e facile se gi si conosce I ST6 orientarsi verso la pi sofisticata famiglia STO6 Tornando alle motivazioni che ci hanno portato alla scelta dei micro ST6 possiamo affermare che esse sono molteplici le principali possono essere individuate nell ottimo rapporto prezzo prestazione nella semplicit di programmazione nella vastit di modelli disponibili nella robustezza dei micro poich nati per il mercato automotive nella loro notevole diffusione e infine nella disponibilit di un programma di basso costo La famiglia ST6 stata progettata per soddisfare in modo facile e flessibile un grande numero di esigenze internamente infatti il micro della SGS THOMSON dispone di notevoli risorse sia in termini elaborativi che di completezza delle periferiche implementate che ci consentiranno di realizzare applicazioni anche complesse utilizzando pochi componenti esterni I micro ST6 comprendono diversi modelli che possiamo dividere in tre grosse categorie le versioni EPROM utilizzabili in fase di sviluppo del software le versioni OTP per la produzione in serie e le versioni ROM per produzioni di grossi quantitativi Le versioni EPROM sono contraddistinte dalla lettera E ST62EXX le versioni OTP dalla lettera T ST62TXX e le versioni ROM dall assenza di lettere ST62XX 16 La sottofamiglia 6265X Ou
57. i dall SGS THOMSON alla Texas Instruments dalla Toshiba all Hitachi dalla Microchip alla Motorola Sapersi districare in guesto mercato alla ricerca del micro piu appropriato non facile Ogni micro nasce con una propria filosofia e presenta rispetto ai concorrenti sia pregi che difetti Una ditta che prevede l utilizzo di un micro per produrre migliaia di pezzi deve sicuramente affrontare con cura la scelta del modello pi adatto al contrario una piccola o media industria elettronica dovrebbe basarsi su altri criteri come ad esempio la semplicit di programmazione il basso costo del sistema di sviluppo ed infine la gamma di modelli disponibili Soffermiamoci su quest ultima affermazione introducendo il concetto di famiglia di microcontrollori termine con cui si indicano micro diversi che usano lo stesso software di programmazione Ad esempio la famiglia ST6 composta da 3 sottofamiglie che sono l ST621X ST622X l ST624X e I ST626X Ad ognuna di queste sottofamiglia appartengono vari modelli di microcontrollore ad esempio della famiglia ST626X fanno parte i tipi ST6260 e ST6265 Ogni micro indicato disponibile sia con memoria programma di tipo EPROM che di tipo OTP Alla famigliaST6 appartengono svariati microcontrollori che pur diversi l un dall altro condividono lo stesso software Si deduce che imparando ad utilizzare uno qualsiasi dei micro indicati si pu facilmente e rapidamente passare alla programmazione di un altro micro ST6 La
58. i separati elettricamente Da quanto detto deriva che nello studio del C S Occorre evitare l incrocio delle piste ci comporta una dettagliata analisi dello schema elettrico e del layout al fine di individuare percorsi di collegamento che non si incrocino Si definisce sbroglio o studio dello sbrogliato la ricerca di collegamento privi di incroci Nel tracciare i percorsi e le piste necessario attenersi alle seguenti regole non far passare pi di quattro piste fra le due file di piedini di un integrato DIP evitare il passaggio di piste fra due piedini contigui dei C I nel caso di assoluta necessit far passare una sola pista tener presente che i componenti vanno visti dalla parte bassa cio opposta a quella da cui vanno visti guardandoli dal lato componenti top view i punti di connessione degli integrati vanno disposti rispettando la distanza fra i piedini che di 1 10 2 54 mm le piste devono svilupparsi secondo le due direzioni parallele ai lati della basetta i cambiamenti di direzione non devono essere bruschi ma graduali utilizzando raccordi a 45 o curvi lasciare almeno 5 mm privi di piste ai bordi della scheda distanziare le piste di una quantit sufficiente ad evitare il corto circuito fra di esse 42 ricordare che il collegamento fra due terminali richiede sempre due punti di saldatura ed una pista anche se questa risulta molto corta quando si fanno passare le piste fra due punti di connessione t
59. iche dei due multivibratori risultino identiche le capacit abbiano coefficienti di temperatura di uguale valore La tensione di uscita Vo verr a dipendere direttamente dal valore della tensione di alimentazione per cui per avere risultati attendibili converr che questa tensione venga stabilizzata Principio di funzionamento e circuito di misura del sensore di temperatura con uscita in corrente AD590 I trasduttori di temperatura sono dispositivi che rilevano variazioni di temperatura e forniscono variazioni di una grandezza elettrica resistenza tensione corrente Il trasduttore di temperatura AD590 prodotto dalla Analog Devices in forma integrata realizzato con materiale semiconduttore e fornisce una intensit di corrente proporzionale alla temperatura espressa in gradi Kelvin Si tratta quindi di un circuito integrato utilizzabile per temperature comprese fra 55 C e 150 C e pu essere alimentato K ao oom e rr tensioni comprese fra _ dtt litri 4 V e 30 V Esso T bl dau M oh iga eia t Ness fornisce una corrente eda i con 27 279 298 323 373 am TO 52 Package Designation H 0 15 3 81 01181292 che legato alla TEMPERATURE SCALE CONVERSION EQUATIONS aay TEA F temperatura mediante aie ye Xx oos oa a os fen la relazione C 3 F 32 K C 273 15 sam ory k certi ici F 3 C 32 R F 459 7 in cui 7 la 9 ssi temperatura espressa in g
60. informeremo in fase di progettazione Ringraziandola della fiducia dataci le porgiamo distinti saluti I dirigenti della Double Bol Bolzonello Boldrin Analisi delle richieste di progetto Al fine di analizzare al meglio le richieste di progetto assegnataci sono state raccolte alcune informazioni riguardanti e umidit pressione atmosferica temperatura Umidita Si dice umidita la quantita di vapore acqueo presente nell aria La quantita limite che puo essere trattenuta da una massa d aria detta quantita di saturazione Si distinguono 1 Umidit relativa che il rapporto tra la quantita di vapore contenuta ad una data temperatura e la quantit necessaria per la saturazione viene espressa in percentuale L aria satura ha un umidit relativa del 100 2 Umidit specifica che la massa di vapore acqueo espressa in grammi contenuta in 1 kg di aria 3 Umidit assoluta che la quantit di vapore espresso in grammi per metro cubo di aria Le variazioni di umidit nell atmosfera possono essere determinate dall evaporazione che provoca un aumento del contenuto del vapore acqueo nell atmosfera e dai cambiamenti della temperatura al diminuire della temperatura aumenta infatti l umidit relativa poich si abbassa il livello di saturazione viceversa all aumentare della temperatura diminuisce l umidit relativa e l aria diventa pi secca L umidit varia con la latitudine l evaporazione elevata all equ
61. ion The FND500 FND507 FND560 and FND567 are red GaAsP single digit 7 Segment LED displays with a 0 5 inch character height These dispiays are designed for applications in which the viewer is within twenty feet of the display Low Forward Voltage Typically Ve 1 7 V Fits Standard DIP Sockets with 0 6 Inch Pin Row Maximized Contrast Ratio With Integral Lens Cap Horizontal Stacking 0 6 inch Minimum tinch Typical FND560 567 Suitable For Use In High 25 mA 0 3 mA C Segment or Decima Point y 100 us pulse width 1000 pps T4 25 C 200 mA FND500 FND507 FND560 FND567 Package Outline 610 15 494 590 14 966 010 Td T 4000 15 240 All dimensions in inches bold and millimeters Tolerance unless specified 015 381 Average Segment Luminance FND500 FND5O7 FND560 FND567 Vi Angle to Half intensity Peak Wavelength Intensity Matching Within One Intensity Class Pin FNDS07 567 FND500 560 1 Segment E Segment E 2 SegmentD Segment D 3 Common Anode Common Cathode 4 Segment C Segment C 5 Decimal Point Decimal Point 6 Segment B Segment B 7 Segment A Segment A 8 Common Anode Common Cathode 9 Segment F Segment F 10 Segment G Segment G 55
62. ione serve a rendere il materiale delle piste pi duro e resistente e quindi in grado di sopportare meglio le sollecitazioni chimico fisiche delle fasi successive La fase di incisione o corrosione viene eseguita immergendo il quadrotto in un liquido corrosivo a base di cloruro ferrico Per reazione chimica il rame a contatto con il liquido viene corroso mentre quello ricoperto dal fotoresist rimane attaccato al quadrotto E opportuno tenere sotto controllo il 45 guadrotto per vedere guando il rame scoperto risulta rimosso completamente Un tempo eccessivo produca la corrosione anche delle piste perch il liquido le attacca letteralmente Accorgimenti per l incisione tenere la temperatura del liquido a circa 40 C agitare leggermente il quadrotto per rimuovere il rame corroso dalla sua superficie non sporcarsi i vestiti o le mani perch le macchie sono difficilmente eliminabili usare attrezzi in materiale plastico perch i metalli vengono corrosi il liquido nocivo e quindi va maneggiato con attenzione non pu essere gettato negli scarichi ma va conservato e consegnato ad aziende autorizzate al riciclaggio Finita l operazione di incisione necessario rimuovere la resina che ricopre le piste mediante l operazione di strippaggio Essa pu essere eseguita in un bagno di soda caustica strofinando con una spugna morbida In ambiente industriale si adoperano apposite macchine che fanno ruotare le spazzole mentre s
63. larghezza sufficiente dividere la sezione per lo di meat spessore tenendo conto che i pi comuni spessori sono 17 5um 35um e 75um Questo abaco consente di scegliere la sezione della pista in funzione della corrente che deve trasportare e della differenza di temperatura fra pista e ambiente Nel disporre le piste opportuno che quando la pista arriva ad una piazzola ci sia allineamento fra la 5 mel pista ed il centro della piazzola Per il disegno del layout e dello sbrogliato invece di operare manualmente stato utilizzato un software idoneo allo scopo il pacchetto di programmi Orcad Family Release 9 2 Lite Edition Nella pagina seguente vengono riportati i disegni degli sbrogliati del lato rame ed del lato componenti in dimensioni reali 43 Realizzazione del master Il master la riproduzione fedele del circuito stampato realizzata su pellicola trasparente La pellicola costituita da un supporto di materiale poliestere con buone propriet di trasparenza su di essa depositato uno strato sottilissimo film di materiale fotosensibile Il fotoresist pu essere per negativi o per positivi Il fotoresist per negativi un materiale plastico che in presenza di raggi ultravioletti si depolimerizza diventando facilmente asportabile nel caso di questo progetto stato evidentemente utilizzato un fotoresist per positivi Usando fotoresist negativo si ottiene u master che la riproduzione in negativo
64. lizzato Gli apparecchi teoricamente pi rigorosi sono basati sulla misura diretta del vapore acqueo contenuto in un determinato volume d aria essi sono chiamati igrometri chimici o a volume Tali apparecchi consistono in una serie di recipienti intercomunicanti in genere tubi a U riempiti di sostante igroscopiche A mezzo di un aspiratore si fa passare una corrente di gas o vapore che si vuole esaminare in generale aria attraverso la serie di tubi un contatore misura l aria passata La differenza di peso dei tubi contenenti le sostanze essiccanti prima e dopo il passaggio della corrente data dal vapore acqueo che essa conteneva Gli igrometri di questo tipo hanno il solo inconveniente di richiedere manipolazioni lunghe e delicate e pertanto sono quasi esclusivamente usati per campionare altri tipi d igrometri di cui non si conosce la teoria rigorosa Una serie numerosa di apparecchi basata sulla determinazione della temperatura alla quale il gas in esame diviene saturo essi sono gli igrometri a condensazione o ad appannamento Il principio viene realizzato osservando l appannarsi per il deposito di minime goccioline d acgua di una superficie metallica lucente In generale la superficie che si osserva costituita dalla parete di una scatola metallica nella quale contenuto dell etere in cui si fa gorgogliare dell aria l evaporazione del liquido produce il raffreddamento della parete speculare la cui temperatura determinata da un t
65. mperatura a 20 C e si regoli agendo sul trimmer R s la tensione presente sul piedino 28 del microcontrollore affinch sia pari a OV si ponga il sensore a temperatura ambiente e si regoli agendo sul trimmer R gt la tensione presente sul piedino 28 del microcontrollore affinch sia pari a V wax Vic tT i MAX T MIN Vuax 5 V tensione massima accettabile dal piedino d ingresso del microcontrollore Tuax 70 C temperatura di fondoscala del dispositivo al quale valore si vogliono far coincidere 5 V Tym 20 C temperatura di fondoscala del dispositivo al quale valore si vogliono far coincidere 0 V T temperatura rilevata da un termometro al momento della taratura RO 49 Preventivo di vendita N Quantit cad Quantit tot Descrizione Costo cad Costo compl i 1 o Condensatoreceramico 12pF passo 2 5 mm os 13 2 1 0 Condensatore ceramico 100pF passo 25mm a17 17 a a Eni sip toi E TETI 4 1 0 Condensatore ceramico 470pF passo 25mm 02 22 5 1 0 Condensatoreal poliestere lu passo 25mm os as 6 1 0 Condensatore al poliestere Inf passo 25mm 022 22 a a 20 fonte nico nenn oe s0 e 1 0 Sensore di umidit Philips 2322 691 90001 948 os Pa 1 0 Condensatore elettrolitico 10uF passo 25 mm_ _0 12_ 12 Pe Fo miei ti YT FAT I HU 81 Ii lu 2 20 Condenzatore elettrolitico 100uF passo 25 mm 024 24 i o po
66. o di basetta quadrotto avente dimensioni leggermente superiori a quelle del circuito stampato da realizzare Il procedimento per ottenere il circuito stampato pu essere di tipo serigrafico o fotografico Il secondo metodo simile a quello adottato per la realizzazione del master pertanto necessario che il foglio di rame sia ricoperta da uno strato di fotoresist avente caratteristiche chimiche uguali a quelle della pellicola del master Se il master positivo si usa un fotoresist positivo il contrario nel caso di master al negativo E importante effettuare una perfetta pulizia della superficie di rame Sulla superficie pulita ed asciugata viene depositato il fotoresist Dopo aver steso il fotoresist sula superficie del rame si procede alla fase di impressione durante la quale il fotoresist viene sottoposto all azione dei raggi ultravioletti mascherando le zone delle piste e delle piazzole Durante la fase di esposizione necessario che il fotoresist delle piste del master siano a diretto contatto con il fotoresist della basetta Dopo l esposizione segue lo sviluppo e alla fine di questo si ottiene sul quadrotto il disegno del circuito stampato in cui il foglio di rame risulta coperto in corrispondenza delle piste e delle piazzole scoperto nella parte rimanente Dopo la fase di sviluppo consigliabile effettuare un trattamento termico sottoponendo il guadrotto ad una temperatura di 80 C 90 C per un tempo di 5 10 minuti Questa operaz
67. popt b 00000000b ldi port b 00000000b ldi port b 11111111b ldi pdir c 00000000b ldi popt_c 00000000b ldi port_c 00000000b clr regl clr reg2 clr reg3 ldi tscr 0 ldi armc 0 ldi ior 0 ldi mod 0 reti jp main tlad int reti inizio programma ricarico watchdog porta a in ingresso senza interrupt con pullup porta b in uscita open drain porta c in ingresso disab timerl disabilita ARTIM disab tutti interupt disabilita spi ripristina i flag principali salta al programma principale gestione interrupt adc 28 cspi ab i _int reti nt reti nmi int reti arti m int reti gestione interrupt porta gestione interrupt porta a gestione interrupt nmi gestione interrupt timerl FARA RR RARA AAA AAA AAA AAA AAA inizio programma kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkxkxk main TEMP TEMP1 PRES PRES1 ldi set call call clr call call call call call call call wdog 255 7 port_b TEMP TENTEM BIT RIT PRES TENPRE RIT UMID TENUMID RIT jp main ldi set set ldi jrr ld wdog 255 0 port_c 0 popt_c adcr 00110000b 6 adcr TEMP1 a addr ld regl a res res res ret ldi set set ldi jrr ld a 4 adcr 0 popt_c 0 port_c wdog 255 1 port_c 1 popt c adcr 00110000b 6 adcr PRES1 addr ld reg2 a ricarica il watchdog richiama il sottoprogramma per la ricezione sul piedino Pc0 del dato relativo alla temperatura resetta il
68. pposta a quella su cui poggiata la punta del saldatore Appena la lega saldante si sciolta staccare il filo e successivamente sollevare la punta del saldatore strisciandola contro il reoforo Le fasi per la saldatura manuale sono riportate in figura DS j TAN 47 APPROFONDIMENTO OrCad Layout OrCad Layout uno strumento particolarmente potente ma non un programma che fa i circuiti stampati da solo per evitare delusioni occorre sapere che passare dallo schema del circuito allo stampato un lavoro piuttosto lungo ed in cui la fantasia e l esperienza del progettista giocano un ruolo essenziale Un accenno ai costi purtroppo enormi come per molti software di progettazione elettronica OrCad Layout costa circa 5000 euro Per uso didattico circa un decimo inoltre disponibile la versione demo che a partire dalla release 9 0 usabile per progetti di piccole dimensioni Collaudo Dopo ave saldato tutti i componenti sul la basetta si proceda alla fase successiva ovvero guella di collaudo Lo scopo di guesta parte operativa guello di verificare se le prestazioni dell apparecchiatura corrispondono con guelle previste dalle specifiche tecniche e verificare le prestazioni tecnico funzionali Inoltre ci permette di verificare se la fase di sbrogliatura stata eseguita correttamente Gli strumenti utilizzati sono oscilloscopio generatore di funzioni ed alimentatore variabile La fase di collaudo stata eseguita in diverse f
69. pruzzano il liquido In figura sono rappresentate le diverse fasi per la realizzazione del pes a ty A circuito stampato Mr CEPT Mn depolimerizzata Quando il quadrotto stato ripulito dai residui di fotoresist si procede ee alla foratura facendo molta i attenzione a centrare con pitt re precisione il punto di connessione ct Per questa fase esecutiva stato utilizzato un trapano a colonna di Lavaggio Incisione piccole dimensioni provvedendo 7 alla centratura mediante una lente d ingrandimento Per il taglio del Strippaggio quadrotto si usano opportune cesoie che consentono un taglio rapido e preciso Quando il circuito stampato finito necessario eseguire su di esso alcuni controlli per verificare se idoneo al montaggio del componenti Un primo controllo viene fatto a vista mediante una lente di ingrandimento e serve a verificare la presenza di difetti evidenti tipo piste interrotte o corto circuiti fra piste parallele Quando l esame a vista non consente un adeguato controllo sulla continuit delle piste o sulla esistenza di corto circuiti fra piste parallele opportuno eseguire un controllo mediante un multimetro 46 Il montaggio dei componenti Il montaggio dei componenti costituito da due fasi il posizionamento dei componenti e la saldatura Durante il posizionamento dei componenti opportuno adottare i seguenti accorgimenti posizionare gli integrati facendo attenzione alla posi
70. ra forte il materiale d apporto per esempio bronzo e ottone hanno una temperatura di fusione molto alta che richiede la fiamma ossiacetilenica per portarlo a fusione Nella brasatura dolce viene adoperato come materiale d apporto una lega stagno piombo che ha un basso punto di fusione Quest ultimo tipo di saldatura quello che viene adoperato in elettronica per saldare i terminali dei componenti alle piazzole del circuito stampato Una buona saldatura si ha quando il materiale d apporto lega stagno piombo penetra parzialmente all interno dei materiali da saldare in modo da garantire un sufficiente ancoraggio quando solidifica Per avere una buona penetrazione necessario che le superfici dei materiali da saldare siano perfettamente pulite ed alla stessa temperatura del materiale d apporto fuso Il materiale d apporto pi comunemente adoperato in elettronica costituito da una lega eutettica contenente il 62 di stagno ed il 37 di piombo con temperatura di fusione di 183 C Per eseguire manualmente una saldatura opportuno adoperare alcuni accorgimenti basilari scegliere un saldatore con punta adatta alle dimensioni del reoforo da saldare scegliere un filo per saldare avente la temperatura di fusione ed il diametro adatto al tipo di componente da saldare riscaldare il reoforo e la piazzola prima di fondere la lega saldante per fondere il filo non appoggiarlo alla punta del saldatore ma al reoforo dalla parte o
71. radi Kelvin Alla base del funzionamento di tale dispositivo il fatto Temperatura che la tensione prelevata ai capi di una giunzione I uA a lavoro polarizzata direttamente varia di circa 2 3 mV K in un el sensore i ampio range di l temperatura L integrato AD590 un trasduttore di eae temperatura a due terminali che per tensioni di A N w T i i 4 0 423 T K alimentazione comprese nel range 4 30 V genera una intensit di corrente s mA K con una linearit di 0 8 C In una delle figure mostrate in questa pagina riportata la caratteristica corrente temperatura di un AD590 Si noti come la caratteristica sia una retta che se estrapolata passa per l origine a 0 K In particolare il sensore fornisce una corrente di 273 uA alla 10 temperatura di 0 C Nella figura affianco riportato un circuito applicativo per l AD590 che vale sia per temperature negative che positive Se la corrente che passa nella resistenza R uguale e contraria a quella fornita dal sensore allora la tensione ai capi della resistenza Rz non si creer nessuna tensione e quindi la corrente che scorrer in essa sar nulla Ponendo Tmin uguale alla temperatura per la quale si vuole ottenere un uscita pari a 0 V si ha Isin HAJS Lolu AJHT mint C dove 5 273 UA e quindi Boi Se la corrente che passa per il sensore maggiore della corrente che scorre nella resistenza R
72. sensore ali Hi TR RE Si pu dedurre che la tensione fra i piedini 2 e 4 call del sensore ad una pressione pari a 1 2 atm di i i 24 318 mV Wn Lesa sean ee Questo segnale dev essere quindi amplificato del v 2 4 VEGETA 5 APRONO sigg E Ve L amplificazione verr effettuata tramite l utilizzo di un MH amplificatore per strumentazione mM Ei INA111 Si ricorda che gli DIP Connected Amplificatori per strumentazione ite detti anche Instrument Amplifier i OV IA sono amplificatori con ingresso Gets SIR differenziale caratterizzati da un Re amplificatore lineare con elevata Ref reiezione del rumore in modo comune alto CMRR attitudine dell amplificatore differenziale a non amplificare segnali comuni ai due ingressi Sono particolarmente utili quindi quando si devono amplificare piccoli segnali in ambienti particolarmente rumorosi Essi permettono inoltre di regolare l amplificazione di tensione mediante il collegamento di una resistenza agli appositi piedini ingressi simmetrici con valori di resistenza nell ordine dei GQ si pu regolare l Offset ed hanno derive termiche molto basse 12 Concludendo quindi il circuito di misura della pressione atmosferica viene sottoriportato RG Microcontrollore nd oe Lo schema a blocchi a fianco riportato descrive la funzione che il microcontrollore deve assumere all interno del nostro circuito che Verr spiegato pi ampiamente in seguito N
73. sono considerevoli dai 5 10 mila pezzi in su la programmazione pu essere effettuata dalla stessa casa costruttrice in questo caso si parla di micro mascherati al contrario i micro con memoria programma di tipo EPROM possono essere cancellati e programmati pi volte vengono perci utilizzati prevalentemente in fase di messa a punto del software In ogni caso sia per i micro di tipo PROM che di tipo EPROM per poter lavorare necessario disporre di un computer e di un appropriato sistema di sviluppo denominato Starter Kit I comandi da impartire alla CPU vengono elaborati e simulati dapprima a computer e in un secondo tempo trasferiti nel chip tramite programmazione Per ora ci limitiamo a ricordare che ogni diversa famiglia di microcontrollori necessita purtroppo di un proprio sistema di sviluppo Ad esempio l ST626X Starter Kit programma la sottofamiglia ST626X di microcontrollori SGS THOMSON mentre l ST6220 Starter Kit gestisce le sottofamiglie ST621X e ST622X e cos di seguito I M68HC705KICS Starter Kit programma il micro 705H1 della Motorola il TMS320C5X Starter Kit programma il TMS320XX della Texas Instruments ecc E dunque di primaria importanza sapere esattamente qual il micro pi adatto alle nostre esigenze e di conseguenza orientarsi sul relativo Starter Kit 15 La famiglia ST6 Il mercato dei micro in notevole espansione e tutte le principali Case di semiconduttori hanno nel proprio catalogo dei microcontrollor
74. sterno Sono configurabili via software in sei modi diversi ed in maniera indipendente l uno dall altro anche pi volte durante lo svolgimento del programma I possibili modi di funzionamento sono Ingresso semplice ingresso con resistenza di pull up ingresso analogico collegato al convertitore A D ingresso associato ad interrupt uscita push pull e uscita open drain Le porte da PAO a PA3 non possono essere utilizzate come ingressi analogici ma quando configurate come uscite open drain possono supportare correnti fino a 20 mA normalmente le altre porte gestiscono correnti massime di 5 mA in grado di comandare direttamente LED o piccoli rel Le porte da PA4 a PA7 non sono disponibili sui micro ST6210 e ST6220 PBO PB7 Secondo blocco di porte I O il loro funzionamento analogo a quello delle porte PA0 PA7 con la sola differenza di gestire 5 mA di corrente massima in uscita e di poter utilizzare l ingresso analogico su tutte le porte PC4 PC7 Terzo blocco di porte I O in questo caso le linee sono solo quattro ma il loro funzionamento identico alle porte PA4 PA7 Le porte da PC4 a PC7 non sono disponibili sui micro ST6210 e ST6220 21 Circuito di visualizzazione Ouesta parte del circuito composta da 4 display Peer nara ad anodo comune a sette segmenti pilotati da un l J hi se yd solo decoder driver per display Infatti i segmenti ea fk s Y dei guattro display sono collegati in parallelo CEL ee mentr
75. tion Byte possibile collegare un quarzo un risonatore ceramico o un segnale di clock esterno con frequenza compresa tra i 2 e gli 8 MHz a questi due piedini Nel caso pi comune quello del quarzo vanno collegati anche due condensatori ceramici di capacit compresa tra 12 e 22 pF fra i piedini e la massa Selezionando invece l opzione RC oscillator sufficiente collegare fra il piedino OSCout e la massa una resistenza Sui microcontrollori sprovvisti di Option Byte l impostazione predefinita Quartz Ceramic resonator RESET Quando questo piedino viene cortocircuitato a massa si causa un reset del microcontrollore facendo ripartire il programma dall inizio Normalmente va mantenuto a livello logico alto VDD tramite una resistenza da 100 Kohm collegata al positivo e un condensatore elettrolitico da 1 uF collegato a massa questa rete RC provoca un reset automatico ogni volta che il circuito viene alimentato garantendo cos il corretto funzionamento del micro oor GAM i LO bO 20 TEST VPP Durante il funzionamento normale guesto piedino va mantenuto a massa VSS sebbene ci avvenga in automatico tramite una resistenza di pull down interna al micro tuttavia consigliabile collegarlo fisicamente al negativo di alimentazione onde evitare il danneggiamento del programma contenuto in memoria Soltanto durante la programmazione il piedino si trova a livello logico 1 VDD e viene portato a 12 5 volt VPP dal progr
76. u delicate della parte realizzativa del dispositivo ed possibile includerla nella fase di collaudo in guanto sapendo che gli ingressi analogici del microcontrollore accettano valori di tensione soltanto fino a 5 V si evitano eventuali danni a tali ingressi La taratura si suddivide a sua volta in altre 3 fasi esecutive 1 Taratura del circuito per la misurazione della pressione atmosferica in questa fase si regoli la tensione in ingresso al 27 piedino del microcontrollore agendo sul trimmer Rj ad un valore pari a dove Vua 5 V tensione massima accettabile dal piedino d ingresso del microcontrollore Pvux 1 2 atm pressione di fondoscala del dispositivo al quale valore si vogliono far coincidere 5 V P pressione rilevata da un barometro al momento della taratura 2 Taratura del circuito per la misurazione della pressione atmosferica in questa fase si regoli la tensione in ingresso al 26 piedino del microcontrollore agendo sul trimmer R3 ad un valore pari a V reg e a U U max dove Vuax 5 V tensione massima accettabile dal piedino d ingresso del microcontrollore Umax 90 umidit relativa di fondoscala del dispositivo al quale valore si vogliono far coincidere 5 V U umidit relativa rilevata da un igrometro al momento della taratura 3 Taratura del circuito per la misura della temperatura la fase pi difficile della fase di taratura Si seguano 1 passi sottoriportati si ponga il sensore di te
77. uelli a 8 quelli a 16 e quelli a 32 I pi diffusi sono i dispositivi a 8 bit che coprono circa il 50 del mercato mentre quelli pi sofisticati e di recente produzione utilizzano la CPU di 32 bit Altra caratteristica molto importante dei microcontrollori cos come dei microprocessori la velocit di esecuzione che nei modelli pi sofisticati pu raggiungere alcune decine di MIPS milione di operazioni per secondo La CPU contenuta nel chip in grado di interpretare un serie di istruzioni che specifica di quel determinato micro o della famiglia di appartenenza Purtroppo non esiste un controllore uguale ad un altro tuttavia specie se ci riferiamo a dispositivi della fascia bassa e medio bassa la conoscenza di una famiglia di micro e delle relative istruzioni sono di grande aiuto nell apprendimento della logica di funzionamento e delle istruzioni di una famiglia simile prodotta da un altra casa costruttrice Il passaggio da una famiglia all altra non rappresenta dunque un grosso problema per una persona esperta il vero problema un altro Per programmare questi dispositivi oltre a conoscere la logica di funzionamento ed il set di istruzioni necessario disporre di un emulatore o di un programmatore che sono specifici per ciascuna famiglia di integrati Cos ad esempio per programmare un micro della famiglia ST6 necessario disporre del relativo programmatore della SGS il quale non adatto per un micro della famiglia PICI6XX
78. zione del primo piedino posizionare i condensatori elettrolitici con la giusta polarit posizionare correttamente il catodo dei diodi e la base dei transistor sagomare correttamente i terminali dei resistori e di tutti i componenti che hanno i terminali lunghi e allineati con l asse del componente La saldatura un processo di lavorazione per mezzo del quale si realizza una connessione rigida di due pezzi metallici ottenuta per mezzo della parziale fusione degli stessi e o di un terzo materiale d apporto La saldatura pu essere e autogena e eterogena Nella saldatura autogena i materiali da saldare ed il materiale d apporto hanno temperatura di fusione poco differenti pertanto durante la saldatura i tre materiali vengono portati a fusione Con questo procedimento la connessione presenta ottime propriet di resistenza meccanica Nella saldatura eterogena detta anche brasatura il materiale d apporto ha un punto di fusione pi basso rispetto ai due materiali da saldare pertanto durante la saldatura fonde solo il materiale d apporto La brasatura si suddivide in saldobrasatura e brasatura per capillarit Nel primo caso la temperatura di fusione abbastanza alta da formare una lega metallica in corrispondenza della saldatura nel secondo caso il materiale d apporto fuso penetra per capillarit nei due materiali da unire La brasatura per capillarit si suddivide in brasatura forte e brasatura dolce Nella brasatu

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