Гирлянда на ATtiny2313 собирается очень просто. В этой простой статье мы с вами будет делать мини-гирлянду из 4 светодиодов.

Нажата ли ты, наша кнопочка, или отжата?”, – именно таким вопросом мы задавались в прошлой статье. И в зависимости от состояния кнопки мы делали эффект из 4 светодиодов. В этой статье мы с вами разберем похожую ситуацию. Итак, погнали!

Помните китайскую гирлянду за 100 руб?

Нажимаем кнопочку и эффект моргания становится абсолютно другой;-) Именно этим мы с вами и займемся в этой статье;-)

Мы не будем делать китайску гирлянду с N-ным количеством лампочек, а сделаем упрощенную схему такой гирлянды на МК AVR Tiny2313 и четырех светодиодах. С помощью кнопки мы будем менять эффект моргания.

Итак, наша задача буквально звучит так:

Создать гирлянду на МК AVR Tiny2313 из четырех светодиодов и одной кнопки с самовозвратом (кнопка, которую нажал и сама отжимается). Нажимаем один раз кнопку – появляется первый эффект моргания кнопки, нажал второй раз кнопку – появился второй эффект моргания и тд. Всего у нас будет семь эффектов. Условие такое, что пока светодиоды переливаются морганием, у нас МК не реагирует на кнопку. То есть пока не прошел эффект, нажатие на кнопку никак не отображается на эффекте. Эффект НЕ прерывается. Когда эффект закончится, только тогда МК будет обрабатывать нажатие на кнопку.

Задача вроде бы ясна. Для начала составим простенькую схемку в Proteus. Схемка будет выглядеть примерно как-то так (кликните для увеличения, откроется в новом окне):

Все? Нет не все! Теперь шьем наш МК HEX-файлом. А где его взять? Из Atmel Studio 6. Но чтобы его создать, нам потребуется для начала написать программу, по которой будет работать наш МК. Как все это сделать, смотрим в этой статье.

Ниже приведен текст с комментариями:

Обратите внимание также на строчку кода:

{_delay_ms(50); //включаем задержку 50 миллисекунд для антидребезга

Программа Proteus спокойно бы работала и без этой строчки кода. Зачем мы тогда ее вставили? Дело все в том, что реальное положение дел чуточку хуже. Козлом отпущения в данном случае будет самая безобидная кнопка, которую мы поставим в схему на переключение гирлянд, собрав ее на макетной плате.

Что делает кнопка в схеме согласно схемотехнике МК? Подает логический ноль или единицу на ножку МК. Так? Так. Но в реальной схеме она не сразу замыкает и размыкает цепь. При замыкании или размыкании кнопки у нас нет четкого переключения уровней сигнала с логической единицы на ноль и наоборот. Переключение с помощи кнопки выглядит примерно вот так:

С логической единицы в ноль примерно вот так:

С нуля на единицу как-то вот так:

Вся эта билиберда при переключении кнопки носит название дребезг контактов и мешает разработчикам логических устройств. Дело в том, что эти хаотические импульсы МК может посчитать как за логическую единичку, так и за нолик. В настоящее время это недоразумение с помощью нехитрой строчки кода устранено.

Прикрепляю к проекту СИшник, HEX и файл Протеуса.

Вот и Новый год скоро! На прилавках магазинов рядом с мандаринами, конфетами и шампанским появляются елочные игрушки: разноцветные шары, мишура, всевозможные флажки, бусы и, конечно же, электрические гирлянды.

Обычную гирлянду из разноцветных лампочек, пожалуй, и не купить. Зато различных мигалок, в основном китайского производства, просто не счесть. Микроскопические лампочки могут располагаться на куске картона или вплетаются в ковер из проводов, которым можно украсить сразу целое окно.

Елочные гирлянды тоже отличаются большим разнообразием, прежде всего внешним оформлением, дизайном. Стоимость подобных гирлянд невелика, как, собственно, и мощность лампочек.

Большинство гирлянд имеют маленькую пластмассовую коробочку с одной кнопкой, шнуром с сетевой вилкой и проводами, идущими на гирлянду разноцветных лампочек. Оформление гирлянды может быть самым разнообразным.

Самый простой, и дешевый вариант состоит из микроскопических лампочек, вставленных . На обратной стороне упаковочной коробки написана инструкция по замене лампочек и правила техники безопасности, хотя запасных лампочек не прилагается. Именно такие гирлянды продаются в сети магазинов «Все по 38», правда, в последнее время уже по сорок рублей.

Рисунок 1. Гирлянда за сорок рублей

Гирлянды другого фасона имеют на лампочках небольшие пластиковые плафончики, например, в виде прозрачных цветков с лепестками. Но коробочка с кнопкой остается той, же самой, хотя цена гирлянды доходит рублей до двухсот. Попробуем открыть коробочку, и посмотреть, что же там внутри.

Рисунок 2. Внешний вид контроллера гирлянды с тремя тиристорами

В нижней части рисунка показаны два провода, это как раз подключение устройства к сети. Здесь же находится кнопка, с помощью которой переключаются режимы работы. В верхней части можно увидеть три тиристора и провода, отходящие к гирляндам.

В середине платы находится , - такая черная капля, установленная на маленькой печатной плате. Плата имеет контактные площадки, с помощью которых контроллер впаивается в основную плату.

Сколько тиристоров на плате

К выходам микроконтроллера подключаются управляющие электроды тиристоров, которые включают гирлянды лампочек. Микроконтроллер имеет четыре выхода, но часто, вместо четырех тиристоров на плате установлено только три, а в некоторых случаях всего два.

Необходимый визуальный эффект достигается подключением гирлянд и расположением лампочек: в одной гирлянде запаяны лампочки двух, а то и трех цветов. Как раз такая плата и показана на рисунке 2.

Если посмотреть на эту плату со стороны печатного монтажа, то можно увидеть, что три тиристора запаяны, а под четвертый имеются отверстия с залуженными контактными площадками, как показано на рисунке 3. В некоторых случаях отверстия даже не просверлены, мол, кому заблагорассудится, просверлит сам.

Рисунок 3. Плата контроллера гирлянды. Свободное место для тиристора

Здесь следует заметить такую особенность: если выход контроллера никуда не подключен, это вовсе не означает, что он нерабочий. Программа во всех контроллерах прошита, видимо, одна и та же, все выходы контроллера задействованы.

В этом легко убедиться с помощью стрелочного тестера. Если померить постоянное напряжение на свободной ноге, то стрелка будет скакать, дергаться и отклоняться вместе с миганием других гирлянд. Достаточно просто запаять в плату недостающий тиристор, и, пожалуйста, получаем полноценную четырехканальную гирлянду.

Тиристор можно взять со старой неисправной платы (бывает, что в негодность приходит контроллер) или за сорок рублей купить дополнительную гирлянду и оттуда извлечь тиристор. Для хорошего дела расходы крайне незначительны!

Принципиальная схема гирлянды

По печатной плате несложно составить принципиальную схему. Существуют две разновидности схем, несколько отличающиеся друг от друга. Первый, наиболее совершенный вариант показан на рисунке 4.

Рисунок 4. Контроллер китайской гирлянды. Вариант 1

Питание всей схемы осуществляется через VD1…VD4. Гирлянды питаются пульсирующим напряжением и включаются контроллером через тиристоры VS1…VS4. Резистор R1 и микроконтроллер DD1 образуют делитель напряжения, на выходе которого получается напряжение 12В.

Конденсатор C1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Через резистор R7 сетевое напряжение подается на вход контроллера 1 для синхронизации схемы с частотой сети 220В, что позволяет осуществлять фазовое управление тиристорами. Эта синхронизация позволяет осуществлять плавное зажигание и угасание гирлянд. Именно такие платы можно встретить в дорогих гирляндах.

Плата, показанная на рисунке 3, собрана по несколько упрощенной схеме, которая показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Контроллер китайской гирлянды. Вариант 2

Сразу бросается в глаза, что тиристоров всего три штуки, а от выпрямительного моста остался всего один диод. Также исчезли резисторы из управляющих электродов тиристоров. Но, в целом, потребительские свойства остались теми же, что и в предыдущей схеме, несмотря на то, что лампочки зажигаются только тогда, когда на верхнем проводе схемы присутствует положительный полупериод сетевого напряжения. Без выпрямительного моста получается однополупериодное выпрямление.

Этот вариант схемотехнического решения присущ тем гирляндам, которые «все по сорок». Вот, собственно, и все, что можно сказать о схемотехнике китайских елочных гирлянд.

Как подключить мощные лампы

Мощность гирлянд невелика, лампочки просто микроскопические, кроме домашней елки вряд ли куда еще подойдут. Но иногда требуется подключить гирлянду с мощными лампами накаливания, например для декоративной подсветки фасадов зданий. Такая доработка уже была приведена в статье . Схема доработанной гирлянды показана на рисунке 8 в упомянутой статье.

Если не хочется переделывать плату

Гораздо проще обойтись без переделки платы контроллера. Все, что придется сделать, это изготовить четыре мощных выходных ключа с оптронными развязками и присоединить их вместо маломощных гирлянд. Схема силового ключа показана на рисунке 6.

Рисунок 6. Мощный силовой ключ с оптронной развязкой

Собственно, схема типовая, работает безотказно, никаких подводных камней в себе не содержит. Как только засвечивается светодиод оптрона MOC3021, открывается маломощный оптронный тиристор и через выводы 4, 6 и резистор R1 соединяются управляющий электрод и анод симистора BTA16-600. Симистор открывается и включает нагрузку, в данном случае гирлянду.

Оптрон следует применить без встроенной схемы CrossZero (детектор перехода сетевого напряжения через ноль), например, MOC3020, MOC3021, MOC3022, MOC3023. Если оптрон имеет узел CrossZero, то схема РАБОТАТЬ НЕ БУДЕТ! Об этом забывать не следует.

Симистор BTA16-600 обладает следующими параметрами: прямой ток 16А, обратное напряжение 600В. При токе 5А и напряжении 220В мощность нагрузки уже целый киловатт. Правда, потребуется установить симистор на радиатор.

Металлическая подложка изолирована от кристалла, о чем говорит буква А в маркировке симистора. Это дает возможность устанавливать симисторы на радиатор без слюдяных прокладок и изоляторов для винта. Кстати, именно эти симисторы стоят в регуляторах мощности бытовых пылесосов, при этом радиатор обдувается потоком воздуха на выходе пылесоса.

Если мощность нагрузки не более 400Вт, то можно обойтись и без радиатора. Цоколевка симистора показана на рисунке 7.

Рисунок 7. Цоколевка симистора BTA16-600

Этот рисунок будет совсем не лишним при сборке схемы силового ключа. Все четыре силовых ключа, лучше всего, собрать на общей печатной плате. Резистор R лучше собрать из двух резисторов мощностью по 2Вт, что позволит избежать их чрезмерного нагрева. Максимальный ток входного светодиода оптрона 50мА, поэтому ток в 20…30мА обеспечит его долговременную безотказную работу.

Рисунок 8. Подключение силовых ключей к плате контроллера

В целом все понятно и просто. От контроллера отпаиваются гирлянды, а вместо них запаиваются входные цепи силовых ключей. При этом не требуется никакого вмешательства в печатный монтаж контроллера. Исключение составляет только запаивание дополнительного тиристора, при условии, что его удастся найти. Также придется несколько умощнить сетевой шнур с вилкой, поскольку оригинальный имеет очень маленькое сечение.

При правильном монтаже и исправных деталях схема не нуждается в настройке. Конструкция устройства произвольная, лучше всего в металлическом корпусе, подходящих размеров, который будет выполнять роль радиатора для симисторов.

С целью обеспечения электробезопасности устройство следует включать через автоматический выключатель, или хотя бы плавкий предохранитель.

ЦМУ/СДУ на микроконтроллере (8 каналов)

Это устройство объединяет в себе цветомузыку (ЦМУ) и светодинамическое устройство (СДУ) на 8 каналов, с множеством световых эффектов. Выходы устройство рассчитаны на подключение достаточно мощной нагрузки.

Разделение частот по каналам ЦМУ чисто программное и очень простое, используется PIC микроконтроллер PIC16F628A. Подсчитывается количество импульсов таймера/счетчика за строго определенный промежуток времени и в зависимости от значения этого счетчика включается тот или иной светодиод.

А вот схема устройства:

Копки позволяют:

• Выбрать режим - ЦМУ/СДУ. В режиме СДУ даже если есть сигнал на входе работает только основная программа светодинамического устройства. В режиме ЦМУ если нет сигнала то воспроизводиться выбранный эффект СДУ, как фоновый режим.

• Выбрать эффект СДУ. Кнопка циклически переключает все возможные эффекты светодинамического устройства.

• Увеличить и уменьшить скорость. Эти кнопки управляют скоростью эффектов СДУ, на ЦМУ никакого действия не оказывают.

Печатная плата односторонняя, достаточно простая. Светодиоды установленные на плате являются отладочными и служат просто как дополнительное устройство визуализации.

В качестве цветных прожекторов я использовал готовые светильники-софиты из хозяйственного магазина. Из них я удалил стандартный патрон под лампочку и установил туда матрицу из 37 ярких светодиодов. Для каждого прожектора свой цвет - красные, зеленые, синие и т.д., все что удалось найти. Прожекторы размещены по углам комнаты и по средним точкам вверху стен и все направлены на центр комнаты. Ночью под музыку смотрится очень впечатляюще, особенно эффект стробоскопа

2, схема

Данный проект светодиодной гирлянды на микроконтроллере хорошо подходит для начинающих. Схема отличается своей простотой и содержит минимум элементов.

Данное устройство управляет 13 светодиодами, подключенными к портам микроконтроллера. В качестве микроконтроллера используется МК фирмы ATMEL: ATtiny231320PI . Благодаря использованию внутреннего генератора, выводы 4 и 5 задействованы как дополнительные порты микроконтроллера PA0,PA1. Схема обеспечивает выполнение 12 про- грамм эффектов, 11 из которых - индивидуальные комбинации, а 12-тая про- грамма – последовательный однократный повтор предыдущих эффектов. Переключение на другую программу осуществляется нажатием на кнопку SB1. Программы эффектов включают в себя и бегущий одинарный огонь, и нарастание огня, и бегущую тень и многое другое.

Устройство имеет возможность регулировки скорости смены комбинаций при выполнении программы, которая осуществляется нажатием на кнопки: SB2 – увеличение скорости и SB3 – уменьшение скорости при условии, что переключатель SA1 находиться в положении "Скорость программы”. Также имеется возможность регулировать частоту горения светодиода (от стабилизированного свечения до легкого мерцания), которая осуществляется нажатием на кнопки: SB2 – уменьшение (до мерцания) и SB3- увеличение при условии, что переключатель SA1 находиться в положении "Частота мерцания”. У переключателя SA2 замкнутое положение соответствует режиму регулировки скорости выполнения программ, а разомкнутое - режиму регулировки частоты горения светодиодов.

Порядок нумерации светодиодов в схеме соответствует их порядку зажигания при выполнении программы. При необходимости вывод RESET может быть использован для сброса, а в качестве порта PA2 он не задействован. В устройстве выбрано при программировании тактовая частота 8 МГц от внутреннего генератора (фузы CKSEL3..0 - 0100).Хотя возможно использование частоты в 4 МГц(фузы CKSEL3..0 - 0010) с соответствующими изменениями временных интервалов работы схемы.

Тип светодиодов, указанный на схеме использовался в опытном образце, для схемы подойдут любые светодиоды с напряжением питания 2-3 вольта, резисторами R1-R17 можно регулировать яркость свечения светодиодов.

Прошивку HEX, а также файлы программы на ассемблере вы можете скачать ниже

Список радиоэлементов

3, схема

Переключатель елочных гирлянд на основе PIC16C84.

Попросили меня как-то собрать несложную и недорогую гирлянду на микроконтроллере. Под руку попался самый дешёвый восьми битный AVR микроконтроллер Attiny13. В данной статье я хочу пошагово описать процесс сборки данного устройства.

Из деталей нам понадобится:
Микроконтроллер Attiny13 - 1шт.
Панелька DIP-8 - 1шт.
Резистор 4.7кОм - 1шт.
Резистор 100 Ом - 5шт.
Штырьки PLS - 2шт.
Светодиоды (любые) - 5шт.
Гнездо BLS-2 - 1шт.
Отсек для батареек - 1шт.

Сборку устройства я разделил на несколько этапов:
Этап 1. Изготовление платы
Этап 2. Запаивание радио деталей на плату
Этап 3. Изготовление программатор для прошивки микроконтроллера
Этап 4. Прошивка микроконтроллера

Этап 1. Изготовление платы

Внимание! Крайне не обязательно изготавливать плату, можно воспользоваться макетной платой. Но всё же лучше и красивее изготовить плату для устройства.

И так, для начала нам понадобится следующее:
Кусочек текстолита (размером 45 на 30мм)

Небольшая ёмкость
Вода
Перманентный маркер
Немного технического спирта или одеколона
Ластик

Поверхность текстолита покрыта медной фольгой, а фольга, как и любой другой металл имеет свойство окислятся на воздухе. Поэтому возьмём ластик и протрем медную часть текстолита.

Нарисовали? Отлично. Теперь надо вытравить плату используя хлорное железо.
Во время травления, хлорное железо выедает (не закрашенную маркером) часть медного покрытия текстолита.

И так, поскольку хлорное железо это порошок нам его надо развести в воде.
Вот пропорция: 100гр. хлорного железа на 700мл воды. Но нам так много не надо, поэтому берём 10гр. на 100 мл. воды. Далее в этот раствор опускаем нашу плату.

И ждём примерно часа два (пока раствор хлорного железа не выест не закрашенную часть медного покрытия текстолита).

После того, как плата вытравилась, достаём её из емкости и промываем под проточной водой.

Вот фотография вытравленной платы.

Теперь стираем с платы маркер (для этого отлично подходит технический спирт или одеколон).

Поскольку у меня нет электродрели я использую свой школьный циркуль

После того, как все отверстия в плате сделаны надо зачистить её тонкой наждачной бумагой.

Теперь включаем паяльник и залудим плату. Внизу фотография залуженной платы

Оставшийся на плате канифоль можно стереть техническим спиртом или жидкостью для снятия лака.

Плата готова! Этап 1 завершен!

Этап 2. Запаивание радио деталей на плату

После того как сделали плату (а может кто-то не делал её, а решил использовать макетную плату) необходимо запаять на неё радио детали.

Схема светодиодной гирлянды на микроконтроллере Attiny13:

Запаиваем радио детали на плату (по схеме выше) и получаем следующее устройство:

Всё устройство почти готово, дело остаётся за малым это прошить микроконтроллер.
Этап 2 завершён!

Этап 3. Изготовление программатор для прошивки микроконтроллера

Внимание! Если у вас уже есть программатор для AVR микроконтроллеров вы можете пропустить этот этап и прошить микроконтроллер самостоятельно! Скачать прошивку вы можете по ссылке внизу страницы.

Собирать программатор мы будем на LPT порт компьютера. Вот схема программатора:

На рисунке в прямоугольнике (где LPT порт) номер контакта, куда подсоединять проводок. Провода старайтесь делать покороче (не более 20 см). Если провода будут длиннее 20 см то во время прошивки или чтения микроконтроллера будут ошибки, которые могут стоить микроконтроллеру жизни!
Будьте очень аккуратны, LPT порт очень легко спалить!

Для изготовления программатора нам понадобится:
25-контактный разъем для LPT порта (папа)
Резисторы 150 Ом 4 шт.
Резистор 10 кОм 1 шт.
Батарея на 3 вольта

Вот мой вариант программатора:

Теперь можно приступить к прошивке микроконтроллера.

Этап 4. Прошивка микроконтроллера

Внимание! В этом этапе описывается прошивка микроконтроллера Attiny13 с помощью программы и программатора на LPT порт.

Всем известно, что без прошивки, микроконтроллер - это ничего не делающая микросхема, а чтобы она управляла нашей гирляндой нам её надо прошить.
Для прошивки мы будем использовать ранее изготовленный нами LPT программатор, компьютер и программу PonyProg2000.
Для начала скачайте прошивку для гирлянды (ссылка внизу страницы), потом из интернета скачайте программу PonyProg2000 и установите её.

Теперь всё почти готово для прошивки микроконтроллера. Остаётся лишь подключить микроконтроллер к программатору а программатор подключить к компьютеру.
После того как всё подключили запускаем программу PonyProg2000.

Выскачет такое окно:

В окне нажимаем кнопку "Yes".

После калибровки появится вот такое сообщение:

Все, программа откалибрована!

Теперь заходим в настройки (Setup > Interface Setup…). Появится вот такое окно:

После в главном окне программы выбираем "AVR micro", "Attiny13"

Теперь осталось открыть прошивку, для этого в меню "File" выбираем "Open Device File…". В списке "Тип файлов:" выбираем "*.hex" и указываем путь к прошивке нашей светодиодной гирлянды, нажимаем кнопку "Открыть".

В главном окне нажмите на кнопку "Write device":

После появление такого сообщения:

Микроконтроллер прошит и работоспособен! Но подождите нам ещё необходимо установить фьюз биты. Кстати, фьюз биты это раздел (4 байта) в AVR микроконтроллерах в котором хранится конфигурация работы микроконтроллера.

Для установки фьюз битов в меню "Command" выберите "Security and Configuration Bits…", в появившимся окне нажмите кнопку "Read" и установите галочки как на картинке ниже:

После установки галочек (как на картинке выше) нажмите кнопку "Write". Всё готово!
Теперь выключите компьютер и извлеките микроконтроллер из программатора, вставьте микроконтроллер в панельку на плате гирлянды. Если всё сделано правильно, то при подаче питание (3 вольта) гирлянда должна заработать!

В заключении хотелось бы сказать, что программу я писал в среде (исходник прилагается), программе 9 подпрограмм эффектов, так что ничего не мешает создавать вам свои эффекты.

По умолчанию устройство имеет 4 разных эффекта:
1. Бегущая точка
2. Бегущая линия
3. Переключение светодиодов
4. Моргание

Скачать прошивку, исходники, проект в Proteus вы можете ниже

Список радиоэлементов