Программатор pic-микроконтроллеров фирмы microchip с контроллером защиты от перегрузок

 

Полезная модель относится к области микропроцессорной и микроконтроллерной схемотехники, а именно к устройствам программирования FLASH-памяти программ и EEPROM-памяти данных современных восьмибитных PIC-микроконтроллеров фирмы Microchip. Предлагаемой полезной моделью решаются задачи повышения функциональной полноты и технологичности серийного производства программаторов PIC-микроконтроллеров фирмы Microchip. Программатор PIC-микроконтроллеров фирмы Microchip с контроллером защиты от перегрузок, содержащий три панели для установки микроконтроллеров DIP-18, DIP-28 и DIP-40, в которых между выводами Vss и Vdd установлены керамические блокировочные конденсаторы, СОМ-порт для подключения к компьютеру, выпрямитель с последовательным удвоением и стабилизацией напряжения с двумя электролитическими и двумя блокировочными керамическими конденсаторами, который питается тактовыми импульсами COM-порта, транзистор в ключевом режиме с защитными диодами в цепи вывода MCLR для подачи напряжения программирования на микроконтроллер, коммутатор на транзисторе, осуществляющий подачу сигналов программирования с COM-порта на вывод OGI (PGD) микроконтроллера и осуществляющий проверку результатов программирования по выводу OGO (PGC), транзисторный регулятор напряжения для установки рабочего напряжения программирования на выводе МСЬК микроконтроллера, при этом в модель введен контроллер защиты от перегрузок программируемых PIC-микроконтроллеров в нестандартных ситуациях, состоящий из микроконтроллера ATtiny13, высокоточного и высокостабильного измерительного резистора и блокировочного керамического конденсатора. Иллюстраций - 1. Приложений - 2.

Полезная модель относится к области микропроцессорной и микроконтроллерной схемотехники, а именно к устройствам программирования FLASH-памяти программ и EEPROM-памяти данных современных восьмибитных PIC-микроконтроллеров фирмы Microchip.

Известны программаторы PIC-микроконтроллеров фирмы Microchip [1-5], осуществляющие программирование FLASH-памяти программ и EEPROM-памяти данных различных типов PIC-микроконтроллеров, причем часть программаторов имеет устройства защиты от коротких замыканий или от перегрузок [4, 5], другая часть [1-3] - не имеет таких устройств.

Известен аналог [4] - Патент на полезную модель 84175 РФ. Программатор FLASH и EEPROM памяти PIC-микроконтроллеров / Румянцев В.Л., Акиншин О.Н., Анкудинов К.А. и др. // Изобретения, полезные модели. - 2009. - 18. Принципиальная электрическая схема аналога [4] представлена в Приложении 1 к данному описанию.

Устройство включает в себя (см. Приложение 1): панели DIP-18, DIP-28 и DIP-40 с тремя керамическими блокировочными конденсаторами для установки PIC-микроконтроллеров среднего и старшего поколений PIC16F83, PIC16F84, PIC16F84A, PIC16F627, PIC16F628, PIC16F873, PIC16F873A, PIC16F874, PIC16F874A, PIC16F876, PIC16F876A, PIC16F877, PIC16F877A, PIC18F242, PIC18F252, PIC18F442, PIC18F452, и др.; СОМ-порт для подключения к компьютеру; выпрямитель с последовательным удвоением и стабилизацией напряжения с двумя электролитическими и двумя блокировочными керамическими конденсаторами, который питается тактовыми импульсами COM-порта; транзистор в ключевом режиме с защитными диодами в цепи программирующего вывода МСЬК для подачи напряжения программирования на PIC-микроконтроллер; коммутатор на транзисторе, осуществляющий подачу сигналов программирования с COM-порта на вывод OSI (PGD) микроконтроллера и осуществляющий проверку результатов программирования по выводу OSO (PGC); транзисторный регулятор напряжения для установки рабочего напряжения программирования 12-13,5 В на выводе MCLP PIC-микроконтроллера; устройство защиты от выхода из строя программируемых PIC-микроконтроллеров в нестандартных (аварийных) ситуациях, состоящее из балластного резистора, опорного диода и регулирующего транзистора.

Напомним основными нестандартные (аварийные) ситуации [3, 4]:

- установка в DIP-панели PIC-микроконтроллеров с разворотом на 180° от правильного положения, когда высокий программирующий потенциал 12-13,5 В поступает не на высоковольтный программирующий вход MCLR PIC-микроконтроллера, а может поступить на любой из выводов микроконтроллера, которые предназначены для питания напряжением до 5 В;

- нормальная установке PIC-микроконтроллеров в DIP-панели, но ненадежный контакт или его отсутствие вовсе между одноименными контактами Vss и Vdd PIC-микроконтроллера и DIP-панели программатора.

Аналогу присущ следующий основной недостаток:

Опыт программирования большой серии PIC-микроконтроллеров показал, что при возникновении нестандартных ситуаций в аналоге устройство защиты программатора, состоящее из балластного резистора, опорного диода и регулирующего транзистора, реагирует только на состояние, близкое к короткому замыканию в цепи программирования PIC-микроконтроллера: вывод MCLR (12-13,5 В) - структура микроконтроллера - вывод V ss (0 В), а при токах программирования PIC-микроконтроллеров больше их допустимых значений, но значительно меньше токов близких к короткому замыканию -устройство защиты не срабатывает. В нестандартных ситуациях программируемые PIC-микроконтроллеры, даже при малом серийном производстве, в достаточно большом количестве случаев выходит из строя в процессе программирования.

Известен прототип [5] - Патент на полезную модель 120255 РФ. Программатор PIC-микроконтроллеров с регулируемой защитой от перегрузок / Карпов Е.Б., Карпова Т.Е., Карпов И.Е., Анкудинов К.А., Анкудинов А.И., Акиншин Р.Н. и др. // Изобретения, полезные модели. - 2012. - 25. Принципиальная электрическая схема прототипа [5] представлена в Приложении 2 к данному описанию.

Устройство включает в себя (см. Приложение 2): панели DIP-18, DIP-28 и DIP-40 с тремя керамическими блокировочными конденсаторами для установки PIC-микроконтроллеров среднего и старшего поколений PIC16F83, PIC16F84, PIC16F84A, PIC16F627, PIC16F628, PIC16F873, PIC16F873A, PIC16F874, PIC16F874A, PIC16F876, PIC16F876A, PIC16F877, PIC16F877A, PIC18F242, PIC18F252, PIC1FP442, PIC18F452, и др.; СОМ-порт для подключения к компьютеру; выпрямитель с последовательным удвоением и стабилизацией напряжения с двумя электролитическими и двумя блокировочными керамическими конденсаторами, который питается тактовыми импульсами COM-порта; транзистор в ключевом режиме с защитными диодами в цепи программирующего вывода MCLR для подачи напряжения программирования на PIC-микроконтроллер; коммутатор на транзисторе, осуществляющий подачу сигналов программирования с COM-порта на вывод OSI (PGD) микроконтроллера и осуществляющий проверку результатов программирования по выводу OSO (PGC); транзисторный регулятор напряжения для установки рабочего напряжения программирования 12-13,5 В на выводе MCLP PIC-микроконтроллера; устройство регулируемой защиты от выхода из строя программируемых PIC-микроконтроллеров в нестандартных ситуациях, состоящее из маломощного тиристора, ограничительного резистора, измерительного подстроечного резистора и нормально разомкнутой кнопки сброса.

Прототипу присущ следующий основной недостаток:

Активным элементом в устройстве регулируемой защиты прототипа является маломощный тиристор марки КУ101Б, который обладает высокой нестабильностью напряжения открывания тиристора даже в пределах одной партии производителя, а также от температуры окружающей среды и может варьироваться в пределах ±(50-70)% от номинального значения. Настоящий факт требует индивидуальной настройки устройства регулируемой защиты каждого программатора PIC-микроконтроллеров в изготавливаемой серии таких программаторов, что ограничивает функциональную полноту программаторов PIC-микроконтроллеров и технологичность серийного производства программаторов PIC-микроконтроллеров фирмы Microchip.

Предлагаемой полезной моделью решаются задачи повышения функциональной полноты и технологичности серийного производства программаторов PIC-микроконтроллеров фирмы Microchip.

Поставленная задача достигается тем, что в программатор PIC-микроконтроллеров фирмы Microchip с контроллером защиты от перегрузок, содержащий три панели для установки микроконтроллеров DIP-18, DIP-28 и DIP-40, в которых между выводами Vss и Vdd установлены керамические блокировочные конденсаторы, СОМ-порт для подключения к компьютеру, выпрямитель с последовательным удвоением и стабилизацией напряжения с двумя электролитическими и двумя блокировочными керамическими конденсаторами, который питается тактовыми импульсами COM-порта; транзистор в ключевом режиме с защитными диодами в цепи вывода MCLR для подачи напряжения программирования на микроконтроллер, коммутатор на транзисторе, осуществляющий подачу сигналов программирования с COM-порта на вывод OSI (PGD) микроконтроллера и осуществляющий проверку результатов программирования по выводу OSO (PGC), транзисторный регулятор напряжения для установки рабочего напряжения программирования на выводе MCLR микроконтроллера, введен контроллер защиты от перегрузок программируемых PIC-микроконтроллеров в нестандартных ситуациях, состоящий из микроконтроллера ATtiny13; высокоточного и высокостабильного измерительного резистора и блокировочного керамического конденсатора.

Исключение из прототипа устройства регулируемой защиты от выхода из строя программируемых PIC-микроконтроллеров в нестандартных ситуациях, состоящего из маломощного тиристора, ограничительного резистора, измерительного подстроечного резистора и нормально разомкнутой кнопки сброса, введение в полезную модель контроллера защиты от перегрузок программируемых PIC-микроконтроллеров в нестандартных ситуациях, состоящего из простого восьмибитного микроконтроллера ATtiny13 с восьмью выводами (из них только четыре используются в контроллере защиты), высокоточного и высокостабильного измерительного резистора и блокировочного керамического конденсатора, обеспечило повышения функциональной полноты и технологичности серийного производства программаторов PIC-микроконтроллеров фирмы Microchip.

На фиг. изображена принципиальная электрическая схема устройства - полезной модели - «Программатор PIC-микроконтроллеров фирмы Microchip с контроллером защиты от перегрузок».

Программатор pic-микроконтроллеров фирмы microchip с контроллером защиты от перегрузок (см. фиг.) включает в себя: COM-порт - DB9F 1 с выводами TXD, SG, CTS, DTR и RTS; выпрямитель с последовательным удвоением и стабилизацией напряжения на диодах 2 и 3 - КД522Б, стабилитроне 4 - КС156А с UCT=5,0-5,5 В при ICT=55 мА, стабилитроне 5 - КС406Б с UCT=9,4-10,6 В при I CT=28 мА, электролитических конденсаторах фильтра 6 и 7 - 47 и 220 мкФ, соответственно, блокировочных керамических конденсаторах 8 и 9 - 0,1 мкФ; регулятор напряжения на транзисторе 10 - КТ3102Б, подстроечном резисторе 11 - 3,3 кОм, резисторе 12 - 10 кОм и электролитическом конденсаторе 13 - 100 мкФ, который обеспечивает установку напряжения интервала 12,0-13,5 В на выводе MCLR программируемых PIC-микроконтроллеров; транзистор в ключевом режиме 14 - КТ3102Б с защитными диодами 15 и 16 - КД522Б, обеспечивающий подачу питания на вывод МСЬЯ программируемых PIC-микроконтроллеров; панели DIP-18 17, DIP-28 18 и DIP-40 19 для установки программируемых PIC-микроконтроллеров, в которых выводы одного функционального назначения объединены, так как одновременно программируется только один микроконтроллер, а на панелях 17, 18 и 19 показаны выводы питания Vss и Vdd, зашунтированные блокировочными керамическими конденсаторами 20, 21 и 22 - 0,1 мкФ и выводы программирования MCLR, PGS (OCO), PGD (OCI); электронный коммутатор на транзисторе 23 - КТ3102Б с резисторами 24 - 10 кОм и 25 - 1,5 кОм, осуществляющий коммутацию сигналов программирования PIC-микроконтроллеров и проверку результатов программирования, проходящую через СОМ-порт 1 с компьютера и обратно на него; контроллер защиты от перегрузок программируемых PIC-микроконтроллеров, состоящий из восьмибитного микроконтроллера 26 - ATtiny13 с десятиразрядным АЦП, высокоточного и высокостабильного измерительного резистора 27 - 0,1 Ом ± 0,1% и блокировочного керамического конденсатора 28 - 0,1 мкФ.

Программатор PIC-микроконтроллеров фирмы Microchip с контроллером защиты от перегрузок (см. фиг.) может работать в стандартном (рабочем) и в нестандартном (аварийном) режимах программирования PIC-микроконтроллеров:

1. Стандартный (рабочий) режим программирования (см. фиг.) - рабочий режим программирования PIC-микроконтроллеров, в котором микроконтроллер, подлежащий программированию, вставляется в соответствующую панель программатора 17, 18 или 19, COM-порт 1 программатора подключается к компьютеру, на котором установлена одна из известных управляющих программатором программ (например, управляющая программа «IC-Prog», которую можно взять на сайте http://www.ic-prog.com). Далее в управляющую программу заносится полученный любым из известных способов HEX-файл алгоритма работы микроконтроллера. Затем управляющая программа подает сигналы с компьютера на COM-порт 1 программатора и последний работает следующим образом: начинает работать выпрямитель с последовательным умножением и стабилизацией напряжения на элементах 2-9; подается питание 5,0-5,5 В на выводы программируемого PIC-микроконтроллера Vss и Vdd; регулятор напряжения на элементах 10-13 подает напряжение 12,0-13,5 В на транзисторный ключ на элементах 14-16; при подаче сигнала TXD с COM-порта 1 транзисторный ключ на элементах 14-16 подает питание программирования на вывод MCLR программируемого PIC-микроконтроллера, который теперь готов непосредственно к записи в него HEX-файла алгоритма работы микроконтроллера; по сигналам управляющей программы с компьютера через COM-порт 1 электронный коммутатор на элементах 23-25 осуществляет по выводам микроконтроллера OGO (PGC) и OGI (PGD) запись HEX-файла в FLASH-память программ и EEPROM-память данных микроконтроллера с последующей проверкой безошибочности программирования микроконтроллера. Так как перечень программируемых полезной моделью PIC-микроконтроллеров весьма велик, то при программировании различных типов микроконтроллеров иногда возможны случаи когда необходима регулировка напряжения на выводе МСЬЯ микроконтроллера с помощью подстроечного резистора 11.

В рассмотренном стандартном (рабочем) режиме программирования (см. фиг.) введенный в полезную модель контроллер защиты от перегрузок программируемых PIC-микроконтроллеров, состоящий из элементов 26-28, не изменяет принципа работы программатора, а «ожидает» нестандартных (аварийных) ситуаций, в которых он защитит программируемый PIC-микроконтроллер.

2. Нестандартный (аварийный) режим программирования (см. фиг.).

В этом режиме в программаторе включается в работу контроллер защиты от перегрузок программируемых PIC-микроконтроллеров, выполненный на элементах 26-28. Микроконтроллер 26 - ATtiny13 имеет: минимальное количество внешних выводов - восемь (на фиг. показаны только четыре вывода VCC, GND, PB1 и ADS0, использованные в алгоритме работы микроконтроллера 26); 10-битный АЦП последовательного приближения в режиме непрерывного преобразования с 20-кратным (26 дБ) внутренним предварительным усилением сигнала по входу ADC0; внутренний RC-генератор с собственной частотой 1,6 МГц, которая делится внутренним таймером до 200 кГц - выбранная частота преобразования АЦП; в соответствии с алгоритмом работы микроконтроллера 26 - ATtiny13 в его EEPROM-память данных записано число 500, пропорциональное допустимому значению тока - 250 мА для программируемых PIC-микроконтроллеров [6].

Суть работы контроллера защиты от перегрузок программируемых PIC-микроконтроллеров в полезной модели сводится к следующему: ток программирования PIC-микроконтроллера становится больше допустимого значения - больше 250 мА; падение напряжения на высокоточном и высокостабильном измерительном резисторе 27 составит более 250 мА × 0,1 Ом = 25 мВ и положительным потенциалом приложено к выводу ADC0 АЦП микроконтроллера 26; с учетом предварительного внутреннего 20-кратного усиления напряжение на выходе АЦП становится более 500 мВ, а в EEPROM-памяти данных микроконтроллера 26 постоянно записано число равное 500; следовательно измеренное АЦП число стало больше постоянно записанного в EEPROM-памяти данных микроконтроллера 26; в этом случае в соответствии с алгоритмом работы на линии PB1 порта В микроконтроллера 26 появляется нулевой потенциал, который шунтирует базу биполярного транзистора 10 и с программируемого PIC-микроконтроллера снимается напряжение программирования. Таким образом, при увеличении тока более допустимого значения, контроллер защиты от перегрузок сохраняет работоспособность программируемого PIC-микроконтроллера.

Таким образом, исключение из прототипа устройства регулируемой защиты от выхода из строя программируемых PIC-микроконтроллеров в нестандартных ситуациях, состоящего из маломощного тиристора, ограничительного резистора, измерительного подстроечного резистора и нормально разомкнутой кнопки сброса, введение в полезную модель контроллера защиты от перегрузок программируемых PIC-микроконтроллеров в нестандартных ситуациях, состоящего из простого восьмибитного микроконтроллера 26 - ATtiny13 с десятиразрядным АЦП последовательного приближения в режиме непрерывного преобразования, высокоточного и высокостабильного измерительного резистора 27 - 0,1 Ом ± 0,1% и блокировочного керамического конденсатора 28 - 0,1 мкФ обеспечило:

1. Повышение функциональной полноты программаторов PIC-микроконтроллеров фирмы Microchip за счет исключения возможности выхода из строя программируемых PIC-микроконтроллеров в нестандартных ситуациях, когда ток программирования PIC-микроконтроллера становится больше допустимого значения - больше 250 мА.

2. Повышение технологичности серийного производства программаторов PIC-микроконтроллеров фирмы Microchip за счет исключения необходимости индивидуальной настройки каждого программатора PIC-микроконтроллеров в изготавливаемой серии.

Предложенный «Программатор PIC-микроконтроллеров фирмы Microchip с контроллером защиты от перегрузок», обладает совокупностью существенных признаков, не известных в подобных устройствах, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемой полезной модели критерию - «новизна».

В научно-исследовательской лаборатории информационных технологий Тульского института экономики и информатики разработана конструкторская документация на полезную модель и изготовлены опытные образцы, которые прошли успешные испытания в научно-исследовательской лаборатории информационных технологий, на кафедре информационных технологий и в колледже института. Заявленная полезная модель может быть неоднократно воспроизведена на современном оборудовании и применена по назначению, что подтверждает соответствие полезной модели критерию - «промышленная применимость».

Источники информации

1. Программатор JDM / http://zps-electronics.com/docs/145/cirquit.gif.

2. Программатор фирмы Microchip AN-589 / http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00589a.pdf.

3. Патент на полезную модель 72805 РФ. Программатор памяти программ FLASH и памяти данных EEPROM микроконтроллеров фирмы Microchip / Акиншин Р.Н., Акиншин Н.С. Анкудинов К.А., Анкудинов А.И., и др. // Изобретения, полезные модели. - 2008. - 12.

4. Аналог - Патент на полезную модель 84175 РФ. Программатор FLASH и EEPROM памяти PIC-микроконтроллеров / Румянцев В.Л., Акиншин О.Н., Анкудинов К.А. и др. // Изобретения, полезные модели. - 2009. - 18.

5. Прототип - Патент на полезную модель 120255 РФ. Программатор PIC-микроконтроллеров с регулируемой защитой от перегрузок / Карпов Е.Б., Карпова Т.Е., Карпов И.Е., Анкудинов К.А., Анкудинов А.И., Акиншин Р.Н. и др. // Изобретения, полезные модели. - 2012. - 25.

6. Справочник по PIC-микроконтроллерам: Пер. с англ. - М.: ДМК Пресс, 2004; ООО «Издательский дом «Додэка-XXI», 2004 - 512 с.

Программатор PIC-микроконтроллеров фирмы Microchip с контроллером защиты от перегрузок, содержащий три панели для установки микроконтроллеров DIP-18, DIP-28 и DIP-40, в которых между выводами Vss и Vdd установлены керамические блокировочные конденсаторы, СОМ-порт для подключения к компьютеру, выпрямитель с последовательным удвоением и стабилизацией напряжения с двумя электролитическими и двумя блокировочными керамическими конденсаторами, который питается тактовыми импульсами СОМ-порта, транзистор в ключевом режиме с защитными диодами в цепи вывода MCLR для подачи напряжения программирования на микроконтроллер, коммутатор на транзисторе, осуществляющий подачу сигналов программирования с СОМ-порта на вывод OSI (PGD) микроконтроллера и осуществляющий проверку результатов программирования по выводу OSO (PGC), транзисторный регулятор напряжения для установки рабочего напряжения программирования на выводе MCLR микроконтроллера, отличающийся тем, что в модель введен контроллер защиты от перегрузок программируемых PIC-микроконтроллеров в нестандартных ситуациях, состоящий из микроконтроллера ATtinyl3, высокоточного и высокостабильного измерительного резистора и блокировочного керамического конденсатора.



 

Похожие патенты:

Тиристор // 118795

Промышленный оптический 5, 8 или 10-портовый Коммутатор связи sw-1 относится к области оборудования, которое применяется для передачи данных, реализующего технологии коммутации кадров в единой сети электросвязи РФ и корпоративных сетях в случае их присоединения к единой сети электросвязи РФ.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в устройствах питания электронной аппаратуры

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрооборудованию транспортных средств, получающих питание от сети постоянного тока и предназначено для защиты в аварийных режимах цепи двигателя мотор-компрессора
Наверх