Подключение реле к микроконтроллеру PIC16F877A: схема и программа

В данной статье мы рассмотрим подключение реле к микроконтроллеру PIC16F877A. Реле представляет собой механическое устройство, предназначенное для управления мощными электрическими цепями с помощью маломощных. Реле обеспечивает физическую изоляцию между управляющими и управляемыми электрическими цепями и в большинстве случаев используется для управления потребителями переменного тока. Существуют различные виды реле, начиная от механических и заканчивая жидкими. В данном проекте мы будем использовать простое механическое реле и будем выполнять следующие операции:

Для удобства пользователя мы поставим в схему переключатель.
Будем управлять электрической лампой переменного тока 220V с помощью реле на 5V.
Для управления реле с помощью микроконтроллера PIC16F877A мы будем использовать NPN транзистор BC547.
Светодиод в схеме будет индицировать о том, включено или выключено реле.

Также на нашем сайте мы рассматривали подключение реле к другим микроконтроллерам (платам):

Необходимые компоненты

Микроконтроллер PIC16F877A (купить на AliExpress).
Реле на 5V.
Лампа переменного тока 220V.
Программатор PICkit 3 (купить на AliExpress).
Кварцевый генератор 20 МГц (купить на AliExpress).
Конденсаторы 33 пФ (2 шт.) (купить на AliExpress).
Резисторы 4,7 кОм (3 шт.) и 1 кОм (купить на AliExpress).
Светодиод (купить на AliExpress).
Транзистор BC547 (купить на AliExpress).
Диод 1N4007 (купить на AliExpress).
Адаптер питания 5V с поддерживаемым током не менее 200mA.
Макетная плата и соединительные провода.

Принципы работы реле

Реле работает как обычный выключатель/переключатель. Механические реле используют магнит в виде электромагнитной катушки. Когда мы подаем на эту катушку достаточный ток она переключает рычаг, в результате этого цепь, подключенная к реле, будет замкнута или разомкнута. Входные и выходные контакты реле физически изолированы друг от друга.

Реле изготавливаются на различные входные напряжения – 5V, 6V, 12V, 18V, в нашем проекте мы будем использовать реле на 5V. Используемое нами реле на 5V способно переключать ток до 7A при выходном напряжении 240VAC или до 10A при выходном напряжении 110VAC. Но в нашем проекте мы не будем использовать такие большие токи, в качестве нагрузки у нас будет обычная лампа переменного тока на 220VAC.

Внешний вид используемого нами реле показан на следующем рисунке.

Распиновка у реле следующая.

Контакты L1 и L2 используются для подачи напряжения на электромагнитную катушку, с помощью них реле переводится в состояние ‘ON’ (включено) или ‘OFF’ (выключено). Остальными контактами реле являются POLE, NO и NC. Полюс/стержень (POLE) подключен к внутренней металлической пластине, которая переключает состояние реле. В обычных условиях (напряжение на управляющие контакты не подано) POLE подключен к контакту NC (normally connected – нормально замкнут). При подаче напряжения на управляющие контакты контакт POLE переключается на контакт NO (Normally Open – нормально разомкнут).

В нашей схеме для подключения реле мы будем использовать транзистор и диод – их вместе с реле включают в состав так называемых модулей реле (Relay Module). Если вы покупаете готовый модуль реле, то вместе с ним использовать транзистор и диод уже нет необходимости.

Ранее на нашем сайте рассматривалось применение реле во многих проектах автоматизации дома. Также вы можете посмотреть все проекты с использованием реле на нашем сайте.

Схема проекта

Схема подключение реле к микроконтроллеру PIC16F877A представлена на следующем рисунке.

В представленной схеме реле через транзистор подключено к port B микроконтроллера PIC16F877A. Выключатель подключен к контакту RBO микроконтроллера. Резистор R1 обеспечивает напряжение смещения для базы транзистора. R2 является подтягивающим резистором для выключателя – он обеспечивает логический 0 кода выключатель не включен. 1N4007 является ограничительным диодом для реле – он подавляет (замыкает на себя) возможные электромагнитные помехи.

Транзистор используется для управления реле – его входные контакты требуют ток не менее 50mA, контакты микроконтроллера не могут обеспечить такой ток. Вместо транзистора можно также использовать модуль драйвера двигателей ULN2003 – его применение оправдано когда требуется управление 2 или 3 реле. Светодиод, подключенный к контакту RB2 микроконтроллера PIC16F877A, будет индицировать о состоянии реле (включено/выключено).

Внешний вид собранной конструкции проекта показан на следующем рисунке.

Объяснение программы для микроконтроллера PIC

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.

Первым делом в программе мы настроим биты конфигурации микроконтроллера, подключим необходимые библиотеки и дадим осмысленные имена используемым контактам.

#include <xc.h>
/*
 Hardware related definition
 */
#define _XTAL_FREQ 200000000 //Crystal Frequency, used in delay
#define SW PORTBbits.RB0
#define RELAY PORTBbits.RB1
#define LED PORTBbits.RB2

#include <xc.h>

Hardware related definition

#define _XTAL_FREQ 200000000 //Crystal Frequency, used in delay

#define SW PORTBbits.RB0

#define RELAY PORTBbits.RB1

#define LED PORTBbits.RB2

После этого мы запрограммируем функцию system_init(), в которой мы настроим режимы работы используемых контактов и зададим их начальное состояние.

void system_init(void){
    TRISBbits.TRISB0 = 1; // Setting Sw as input
    TRISBbits.TRISB1 = 0; // setting LED as output
    TRISBbits.TRISB2 = 0; // setting relay pin as output
    LED = 0;
    RELAY = 0;
    }

void system_init(void){

TRISBbits.TRISB0 = 1; // Setting Sw as input

TRISBbits.TRISB1 = 0; // setting LED as output

TRISBbits.TRISB2 = 0; // setting relay pin as output

LED = 0;

RELAY = 0;

}

В основной функции программы main мы будем непрерывно проверять нажат или нет выключатель. Если мы обнаружим его нажатие, то мы подождем немного времени и снова проверим нажат он или нет – это необходимо для борьбы с эффектом "дребезга контактов". Если он нажат, то мы будем переключать (инвертировать) состояние реле и светодиода.

void main(void) {
    system_init(); // System getting ready    
    while(1){
        if(SW == 1){ //switch is pressed
            __delay_ms(50); // debounce delay
            if (SW == 1){ // switch is still pressed
                LED = !LED; // inverting the pin status.
                RELAY = !RELAY;
            }
        }
     }
    return;
    }

void main(void) {

system_init(); // System getting ready

while(1){

if(SW == 1){ //switch is pressed

__delay_ms(50); // debounce delay

if (SW == 1){ // switch is still pressed

LED = !LED; // inverting the pin status.

RELAY = !RELAY;

}

return;

}

Исходный код программы

/*
 * File:   main.c
 * Author: Sourav Gupta
 * By:- circuitdigest.com
 * Created on May 30, 2018, 2:26 PM
 */

// PIC16F877A Configuration Bit Settings
// 'C' source line config statements
// CONFIG
#pragma config FOSC = HS        // Oscillator Selection bits (HS oscillator)
#pragma config WDTE = OFF       // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled)
#pragma config PWRTE = OFF      // Power-up Timer Enable bit (PWRT disabled)
#pragma config BOREN = ON       // Brown-out Reset Enable bit (BOR enabled)
#pragma config LVP = OFF         // Low-Voltage (Single-Supply) In-Circuit Serial Programming Enable bit (RB3/PGM pin has PGM function; low-voltage programming enabled)
#pragma config CPD = OFF        // Data EEPROM Memory Code Protection bit (Data EEPROM code protection off)
#pragma config WRT = OFF        // Flash Program Memory Write Enable bits (Write protection off; all program memory may be written to by EECON control)
#pragma config CP = OFF         // Flash Program Memory Code Protection bit (Code protection off)

#include <xc.h>
/*
 Hardware related definition
 */

#define _XTAL_FREQ 200000000 //Crystal Frequency, used in delay
#define SW PORTBbits.RB0
#define RELAY PORTBbits.RB1
#define LED PORTBbits.RB2
/*
 Other Specific definition
 */

void system_init(void);
void main(void) {
    system_init(); // System getting ready    
    while(1){
        if(SW == 1){ //выключатель нажат
            __delay_ms(50); // задержка для устранения дребезга контактов
            if (SW == 1){ // выключатель все еще нажат
                LED = !LED; // инвертируем состояние контакта
                RELAY = !RELAY;
            }
        }
     }
    return;
    }

/*
 This Function is for system initialisations.
 */

void system_init(void){
    TRISBbits.TRISB0 = 1; // Sw – на ввод данных
    TRISBbits.TRISB1 = 0; // LED – на вывод данных
    TRISBbits.TRISB2 = 0; // relay pin – на вывод данных
    LED = 0;
    RELAY = 0;
    }

* File: main.c

* Author: Sourav Gupta

* By:- circuitdigest.com

* Created on May 30, 2018, 2:26 PM

// PIC16F877A Configuration Bit Settings

// 'C' source line config statements

// CONFIG

#pragma config FOSC = HS // Oscillator Selection bits (HS oscillator)

#pragma config WDTE = OFF // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled)

#pragma config PWRTE = OFF // Power-up Timer Enable bit (PWRT disabled)

#pragma config BOREN = ON // Brown-out Reset Enable bit (BOR enabled)

#pragma config LVP = OFF // Low-Voltage (Single-Supply) In-Circuit Serial Programming Enable bit (RB3/PGM pin has PGM function; low-voltage programming enabled)

#pragma config CPD = OFF // Data EEPROM Memory Code Protection bit (Data EEPROM code protection off)

#pragma config WRT = OFF // Flash Program Memory Write Enable bits (Write protection off; all program memory may be written to by EECON control)

#pragma config CP = OFF // Flash Program Memory Code Protection bit (Code protection off)

#include <xc.h>

Hardware related definition

#define _XTAL_FREQ 200000000 //Crystal Frequency, used in delay

#define SW PORTBbits.RB0

#define RELAY PORTBbits.RB1

#define LED PORTBbits.RB2

Other Specific definition

void system_init(void);

void main(void) {

system_init(); // System getting ready

while(1){

if(SW == 1){ //выключатель нажат

__delay_ms(50); // задержка для устранения дребезга контактов

if (SW == 1){ // выключатель все еще нажат

LED = !LED; // инвертируем состояние контакта

RELAY = !RELAY;

}

return;

}

This Function is for system initialisations.

void system_init(void){

TRISBbits.TRISB0 = 1; // Sw – на ввод данных

TRISBbits.TRISB1 = 0; // LED – на вывод данных

TRISBbits.TRISB2 = 0; // relay pin – на вывод данных

LED = 0;

RELAY = 0;

}

Видео, демонстрирующее работу проекта

(Проголосуй первым!)

Загрузка...

756 просмотров