Programowalny migacz policyjny LED za pomocą STM8 [72 diody]: 9 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

STM8S001J3 to 8-bitowy mikrokontroler, który oferuje 8 KB pamięci programowej Flash oraz zintegrowaną pamięć EEPROM True Data. Jest określany jako urządzenie o niskiej gęstości w rodzinie mikrokontrolerów STM8S. Ten MCU oferowany w małym pakiecie SO8N. W tym artykule zamierzamy zbudować programowalne urządzenie policyjne LED Flasher, które może być używane w pojazdach, motocyklach i rowerach.

Bibliografia

Źródło:

[1]:

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]:

[7]:

[8]:

[9]:

[10]:

[1]: Analiza obwodu Rysunek 1 przedstawia schemat ideowy urządzenia. Sercem tego układu jest mikrokontroler STM8S001.

Krok 1: Rysunek 1: Rysunek 1 Schematyczny diagram programowalnego policyjnego migacza LED

Analizę zacznijmy od zasilacza. C2 i C3 służą do redukcji szumów napięcia wejściowego. Następnie napięcie podawane jest na regulator 78M09 [1] (REG1). Służy do stabilizacji napięcia na 9V. C4 i C6 służą do redukcji szumów wyjściowych regulatora.

Wyjście REG1 jest obsługiwane przez filtr RC pierwszego rzędu (R28 i C5). Pomaga to jeszcze bardziej zredukować hałas, ponieważ urządzenie to może być używane w sposób ciągły w hałaśliwym otoczeniu, takim jak pojazd. Najlepszym sposobem zbadania zachowania tego filtra (lub innych typów filtrów) jest wykonanie praktycznego pomiaru. Oscyloskop SDS1104X-E wprowadził fajną funkcję wykresu wróżebnego, która może wykonać te przydatne obliczenia.

REG2 [2] służy do konwersji 9 V na 5 V w celu zasilania MCU STM8s001 [3] (IC1). C7 to dodatkowy kondensator filtrujący dla IC1.

IC1 MCU jest programowany za pomocą jednego przewodu pływackiego. Oznacza moduł interfejsu jednoprzewodowego. Jest to szybkie łącze między MCU a programatorem/debuggerem. Ten pin musi być podłączony do pinu SWIM programatora/debuggera. Kołek uziemiający również musi być podłączony. To kończy połączenie (P2).

IC2 i IC3 to logiczne mosfety N-Channel SMD [4], które służą do włączania/wyłączania diod LED. Piny bramki obu tranzystorów MOSFET zostały ściągnięte za pomocą rezystorów 4,7K, aby uniknąć niepożądanego wyzwalania (R13, R14). SW1 to dotykowy przycisk, który służy do przełączania między programami flashera. R27 jest rezystorem podciągającym, a C8 redukuje możliwe odgłosy odbicia przycisku.

Rezystory R1 do R26 służą do ograniczania prądu diod LED. W każdej części umieściłem szeregowo 3 diody LED, które są podłączone do szyny +9V (rysunek 2). Charakterystyki diod LED różnią się w zależności od producenta. Dlatego nie możemy przypisać stałego rezystora szeregowego ograniczającego dla wszystkich okoliczności. Maksymalny tolerowany prąd diody 5mm wynosi około 25mA. Dlatego wartość rezystora, która mogłaby ograniczyć prąd do około 15mA (nieco powyżej połowy) wygląda na wystarczającą i nie wpływa na żywotność diod i nie zmniejsza znacząco jasności diody.

Możesz zacząć od rezystora 100-omowego i zwiększać go, jednocześnie monitorując prąd. W moim przypadku odczytałem 15mA za pomocą rezystora 180-omowego.

Krok 2: Rysunek 2: Znajdowanie najlepszej wartości rezystora dla serii LED

[2]: PCB Layout Rysunek 3 przedstawia układ PCB flashera (ostatnia wersja). Jest to jednowarstwowa płytka PCB. Z wyjątkiem diod LED, wszystkie elementy są SMD i lutowane po stronie miedzi. W procesie projektowania tego schematu i płytki wykorzystałem kilka gotowych bibliotek SamacSys. IC1 [5], IC2 [6], IC3 [7], REG1 [8] i REG2 [9] są instalowane przy użyciu bibliotek SamacSys i wtyczki Altium Designer [10] (Rysunek 4). Zaoszczędziło mi to dużo czasu na projektowanie. Zawsze popełniam błędy, projektując biblioteki od podstaw, które rujnują mój dzień i prototypy PCB. Biblioteki te są bezpłatne i, co ważniejsze, są zgodne ze standardami IPC.

Krok 3: Rysunek 3: Układ PCB obwodu Police-Flasher (ostatnia wersja)

Krok 4: Rysunek 4: Wybrane komponenty we wtyczce SamacSys Altium

Rysunki 5 i 6 pokazują widoki 3D ostatecznej wersji płytki PCB.

Krok 5: Rysunek 5: Widok 3D płytki PCB od góry (ostatnia wersja)

Krok 6: Rysunek 6: Widok 3D płytki PCB od dołu (ostatnia wersja)

Zdjęcie 7 przedstawia obraz pierwszego testowanego prototypu PCB. Zamówiłem go na PCBWay i dostałem 5 płyt w tej samej cenie. Jak widać, jakość wykonania jest w porządku. W ostatniej wersji zmodyfikowałem niektóre elementy składowe (wszystkie są SMD z wyjątkiem diod LED) i przesunąłem przewody zasilające na spód. Przewody zasilające 12V przylutujesz bezpośrednio na płytce PCB.

Krok 7: Rysunek 7: Pierwszy prototyp płytki Flasher

[3] SoftwareSTM8 MCU to fajne układy, ale STM8CubeMX nie obsługuje ich w pełni. Oznacza to, że oprogramowanie nie generuje jeszcze kodu dla STM8. Możesz jednak użyć ST Visual Develop (STVP) jako kompilatora i wstępnie napisanych bibliotek dla STM8 (STSW). Rysunek 8 przedstawia IDE STVP. Musisz także zainstalować COSMIC STM8, który będzie używany jako kompilator przez STVP.

Krok 8: Rysunek 8: ST Visual Develop IDE

Użyłem bibliotek GPIO i zewnętrznych przerwań do napisania trzech programów flashujących. Oprogramowanie jest dostępne bezpłatnie. Możesz rozszerzyć kod i dodać własne programy. Więcej informacji znajdziesz w filmie na YouTube.

[4] Montaż i test

Rysunek 9 przedstawia zestawienie materiałów. W lutowaniu nie ma nic szczególnego. Najmniejsze części to elementy pasywne 0805, które można łatwo przylutować za pomocą drutu lutowniczego 0,4mm i zwykłej lutownicy.

Krok 9: Rysunek 9: Zestawienie materiałów

Uważaj na dodatnią i ujemną polaryzację diod LED. Spróbuj kupić wszystkie niebieskie i czerwone diody LED od tego samego producenta, w przeciwnym razie możesz nie uzyskać płynnego i identycznego światła dla wszystkich diod.

Na planszy jest kilka skoczków. Nie zapomnij wykonać odpowiednich połączeń za pomocą kilku rezystorów zero omowych i podobnych. Podłącz programator STM (z obsługą SWIM) i wybierz odpowiedni plik z folderu „Release” i zaprogramuj chip. Przez naciśnięcie przycisku zmienia się migający program. Możesz dodać własne procedury flashowania i zaprogramować chip.