Подключение оптопары к микроконтроллеру AVR ATmega8: схема и программа на С

В этой статье мы рассмотрим подключение оптопары к микроконтроллеру ATmega8 (семейство AVR). Оптопары представляют собой устройства, предназначенные для изоляции электронных и электрических схем. Это простое устройство может изолировать чувствительную электронику от "грубой" электроники такой, к примеру, как электродвигатели, при этом сохраняя контроль над источником.

В данном примере мы будем управлять скоростью вращения электродвигателя переменного тока (конкретно вентилятора) с помощью логического управления от микроконтроллера. Мы могли бы это сделать и с помощью простого соединения (без использования оптопары), но тогда бы нам пришлось столкнуться с появлением шумов в схеме управления скоростью вращения электродвигателем. Поскольку это двигатель переменного тока нам бы пришлось использовать сложные фильтрующие схемы чтобы избавиться от этого шума. Но с помощью оптопары мы можем избежать прямого контакта микроконтроллера с электродвигателем и при этом сохранить полный контроль над системой.

Оптоэлектронные устройства, как следует из их названия, имеют в своем составе триггерную систему, управляемую с помощью света. Мы передаем сигнал на светоизлучающее устройство на источнике, а на приемном конце мы имеем триггерный переключатель, работающий от света. В данном проекте мы будем подключать оптопару 4N25 к микроконтроллеру ATmega8. Когда выключатель на стороне контроллера будет нажат, светодиод оптопары будет зажигаться.

Необходимые компоненты

Аппаратное обеспечение

Микроконтроллер ATmega8 (купить на AliExpress).
Программатор AVR-ISP (купить на AliExpress), USBASP (купить на AliExpress) или другой подобный.
Оптопара 4N25 (купить на AliExpress).
Светодиод (купить на AliExpress).
Резистор 1 кОм (3 шт.) (купить на AliExpress).
Источник питания с напряжением 5 Вольт.

Программное обеспечение

Atmel Studio версии 6.1 (или выше).
Progisp или flash magic (необязательно).

Работа схемы

Схема устройства приведена на следующем рисунке.

Прежде чем двигаться дальше, рассмотрим принципы работы оптопары. Внутренняя схема оптопары приведена на следующем рисунке.

Контакты PINA и PINC подсоединяются к источнику. Контакты PINB, PINC, PINE подсоединяются к нагрузке.

Из представленного рисунка видно, что оптопара состоит из светодиода на стороне источника и фототранзистора на стороне нагрузки. Система заключена в замкнутый корпус, что увеличивает эффективность работы фототранзистора.

Когда от источника поступает сигнал на светодиод оптопары он испускает свет и фототранзистор, расположенный рядом со светодиодом, срабатывает и приводит в исполнение подсоединенную к его выходам цепь. Таким образом, управляющий сигнал от микроконтроллера преобразуется в свет, который заставляет сработать фототранзистор и тем самым подать необходимый сигнал в управляемую нагрузку (в представленной схеме нагрузкой является светодиод, но в общем случае подобным образом можно управлять и электродвигателем).

Эквивалентную электрическую схему оптопары можно изобразить следующим образом.

При нажатии кнопки, подсоединенной к микроконтроллеру, он подает управляющий импульс на светодиод оптопары (в эквивалентной схеме замещенный диодом), что заставляет сработать транзистор и зажечь подсоединенный к нему светодиод (в денном случае светодиод является нагрузкой оптопары). Более детально принцип работы данной схемы рассмотрен в комментариях к представленной программе.

Исходный код программы на языке С (Си) с пояснениями

Программа для рассматриваемой схемы подключения оптопары к микроконтроллеру AVR ATmega8 представлена следующим фрагментом кода на языке С (Си). Комментарии к коду программу поясняют принцип работы отдельных команд.

#include <avr/io.h> // заголовок чтобы задействовать контроль данных на контактах
#define F_CPU 1000000UL // задание тактовой частоты микроконтроллера          
#include <util/delay.h> // заголовок чтобы задействовать функции задержки в программе
int main(void)
{
    DDRD = 0x00; // установка portd на ввод данных 
    DDRB = 0xFF; // установка PORTB на вывод данных
    while(1)
    {
        if (bit_is_set(PIND,0)) // если кнопка нажата
        {
          PORTB^=1<<0; // переключаем логический уровень на контакте pin0 PORTB     
          _delay_ms(200); // задержка 200ms
          _delay_ms(200);
        }
    }
}

#include <avr/io.h> // заголовок чтобы задействовать контроль данных на контактах

#define F_CPU 1000000UL // задание тактовой частоты микроконтроллера

#include <util/delay.h> // заголовок чтобы задействовать функции задержки в программе

int main(void)

{

DDRD = 0x00; // установка portd на ввод данных

DDRB = 0xFF; // установка PORTB на вывод данных

while(1)

{

if (bit_is_set(PIND,0)) // если кнопка нажата

{

PORTB^=1<<0; // переключаем логический уровень на контакте pin0 PORTB

_delay_ms(200); // задержка 200ms

_delay_ms(200);

}

Видео, демонстрирующее работу схемы

(2 голосов, оценка: 5,00 из 5)

Загрузка...

4 162 просмотров