Электроника для дистилляции, Электронные приблуды.

Ну что-же, начнем потихонечку...
Итак, мои друзья-коллеги по великому делу самогоноварения попросили рассказать про микроконтроллеры.
И как их можно использовать в помощь нашему процессу.
Что-же такое микроконтроллер и с чем его едят?
У кошки четыре ноги: вход, выход, земля и питание...

Вот перед вами один из самых простых микроконтроллеров - TINY45, или в простонародии - Тинька.
Что он может? Во-первых, он может делать арифметические вычисления. Быстро. Очень быстро.
Примерно 20 миллионов арифметических операций в секунду.
Если посадить человека с калькулятором и заставить складывать числа на нем по числу в секунду, то бедный человек потратит на это примерно полгода без передышки. Впечатляет?
Вы спросите - а нафига? Чего этому Тиньке считать-то?
А вот об этом поговорим с Вами завтра. Попробуем разобраться, зачем кошке ноги...

 

Добрый вечер!
Сегодня мы продолжим обсуждение микроконтроллеров.
Вчера мы выяснили, что всякий микроконтроллер (МК) "умеет" быстро выполнять арифметические действия. Добавлю, что не только арифметические, но и логические. Это значит, что он умеет сравнивать числа между собой (больше, меньше, равно) и, в зависимости от результата сравнения, выполнять те или иные вычисления. Но пока-что не об этом.

Даже очень умный человек, если он не может общаться с другими (слепой-глухой-немой),
для других ничем не будет отличаться от круглого идиота
То же самое относится и к МК. Что нам толку, что он умеет быстро считать,
если мы не можем ни дать ему исходные данные, ни получить от него результат?
Оказывается, можем!
И это - ответ на вопрос "зачем ему ноги?"
Ножки (контакты, пины) МК - это средство его общения с окружающим миром. Средства ввода/вывода информации.
Отметим сразу, что у него обязательно есть две ножки, к которым подключается источник питания (обычно это постоянное напряжение 5 вольт).
Плюсовой контакт так и называется - "питание". А минусовой контакт называют "земля", "общий провод".
Напряжения на остальных ножках МК измеряются относительно "земли".
Они не могут быть выше напряжения питания, или иметь отрицательный знак.

Остальные ножки служат для передачи информации.
При этом, если информация через ножку поступает в МК снаружи, то такая ножка называется входом.
Если ножка предназначена для того, чтобы МК передавал через нее информацию наружу, такая ножка называется выходом.
Чтобы МК был полезен для чего-нибудь, он должен иметь хотябы один выход и вход.
У упомянутой вчера Тиньки всего 8 ног. Откинем две на питание и землю - остается 6.
Сколько из них входов, а сколько выходов?
Оказывается, любая из этих шести ножек может быть как входом, так и выходом!
МК после включения НАСТРАИВАЕТ свои ножки так, как захочет человек, котрый его ЗАПРОГРАММИРУЕТ.
О программировании мы поговорим позже. А пока рассмотрим, как это по ножке может передаваться информация.
Информация бывает разной: если мы хотим передать просто ДА или НЕТ, то такой вход или выход называется ЦИФРОВЫМ.
Физически - это два напряжения относительно "земли".
Высокий уровень напряжения, логическая "1" - это напряжение близкое к напряжению питания.
Низкий уровень, логический "0" - это напряжение, близкое к 0 (много меньшее, чем напряжение питания.
Грубо говоря, если МК хочет сказать нам "ДА", то на его выходе будет напряжение +5В, а если хочет сказать "НЕТ" - то он установит
на выходе 0В отностиельно "земли" - общего минуса.
Если подключить к выходу, например, светодиод, то мы увидим свет, если МК говорит нам "ДА",
или не увидим, если он говорит "НЕТ".
Для входа - то же самое. Каждый вход может быть "подтянут" к питанию внутренним резистором МК.
Это значит, что если вход никуда не подключен, то МК "видит" на нем значение "1" ("ДА").
Если вход замкнуть на "землю" (например, обычной кнопкой"), то МК "увидит" там "0" ("НЕТ").
Таким образом, мы научились обмениваться с МК простейшей цифровой информацией.

 

Всем Добрый вечер!
Итак, в прошлый раз мы научились тому, как обмениваться с МК простейшей информацией типа ЛА-НЕТ по одному проводу.
Напомню, если на проводе напряжение высокого уровня - около 5 вольт, то это "ДА", или "1".
Если напряжение около нуля - то это "НЕТ", "0". Как говорится, третьего не дано.
А можно ли по одному проводу передать больше информации?
Конечно можно! И способ такой передачи придумали задолго до появления МК.
Типичным примером такой передачи является азбука Морзе. Любой МК можно научить азбуке Морзе - приему посылок, состоящих из
точек и тире. Точки и тире отличаются по длительности. Значит, наш МК должен уметь измерять интервалы времени!

Когда-то давно, студентами, мы с приятелем играли в такую игру: один мысленно считает до минуты, а другой сравнивает его отсчет с секундомером. Мой приятель мог очень точно мысленно отсчитать минуту - ошибка составляла у него пару секунд!
Но при этом нужно было все время думать только об счете времени. Любой

 

вопрос нарушал счет. А достаточно было просто взглянуть на часы.
Точно так же дело обстоит с МК: он может очень точно отсчитать временной интервал путем просто подсчета "пустых" комванд. Но он при этом не сможет ничего другого в это время. Для того, чтобы не делать такого и освободить процессор МК от ненужной работы, внутри МК умные дядьки поместили специальное устройство - таймер. Это как часы на Вашей руке. Можно просто посмотреть на его показания в любой момент, чтобы узнать, сколько прошло времени с какого то события. А можно и заставить МК прерывать основные вычисления, и выполнить что-то необходимое каждый раз, когда таймер насчитает заданный интервал времени.

 

Конечно, кодировка информации по принципу азбуки Морзе, хоть и возможна, но в МК не используется. Используется более эффективная кодировка, например простая передача нулей и единиц поочередно через равные промежутки времени.
Существуют более сложные кодировки, вроде "манчестерского кода", когда одно значение передается последовательностью из нескольких уровней. Но не будем "пудрить мозги", проосто запомним, что когда мы передаем много информации по одному проводу, через одну ножку МК, то такой способ называется ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ передачей данных.
Например, датчик температуры DS18B20 передает информацию о температуре по одному проводу в виде последовательного кода.
Нам очень понадобится умение общаться с таким датчиком. Температура - важнейший параметр в технологии дистилляции.

 

Кроме последовательной передачи данных широко используется параллельная передача.
Если по одной цифровой линии ввода/вывода в один момент вренмени можно передать только одно из двух значений - 0 или 1,
то по двум линиям таких вариантов будет 4:
Номер варианта Линия1 Линия2
1 . 0 0
2 . 0 1
3 . 1 0
4 . 1 1
По трем линиям можно передать 8 различных значений, по 4 - 16.
По 8 линиям - 256 различных значений.
Но для этого у нашего МК должно быть много ножек.
Так например, чтобы выводить данные на семисегментный индикатор (как у электронных часов) нужно задействовать 8 ножек МК:

Если индикатор имеет схему общий катод (рисунок слева), то его общий провод подключается к "земле". Выдача "1" на ножку, подключенную к сегменту, заставит светиться этот сегмент.
При использовании индикатора с общим анодом (справа), анод подключают к плюсу питания МК. Тогда сегмент будет светиться только когда на ножке будет "0".
Чтобы сделать, например, часы, нужно подключить к МК не один, а 4 таких индикатора.
К счастью, для этого потребуется не 32 а только 12 ножек МК:

Как такое возможно? Одноименные сегменты у всех четырех индикаторов соединены. А общие аноды для каждого - свои.
Значит, подав "1" только на один анод (и"0" на 3 остальных), МК заставит светиться только один из четырех индикаторов. Подав на 8 сегментов нужную комбинацию из "0" и "1" получим на нем требуемый символ.
Перебирая поочередно аноды можно поочередно выводить нужные символы в нужные разряды индикатора.
Так как МК умеет быстро считать, то перебирать сегменты десятки раз в секунду - для него плевое дело.
Конечно, для этого уже потребуется МК более "продвинутый", чем та Тинька, о которой я рассказывал вначале. Например, подойдет Tiny2313 - этот МК имеет 20 ножек. Мы сможем подключить к нему и индикатор, и датчик температуры, и три кнопки для управления.

 

Вот так выглядит схема "Умного термометра",

Для того, чтобы видеть ссылки, Вам необходимо зарегистрироваться или войти на форум под своим именем.

:

Этот термометр умеет показывать не только температуру браги, но еще и процентное содержание спирта в браге и в пару над ней, если брага кипит.
Еще он звуковым сигналом напомнит о том, что температура браги достигла заданной, или что содержание спирта в браге стало таким, что пора заканчивать перегон...

 

Давление - это к вакуумщикам.
Для обычной дистилляции изменения атмосферного давления не критичны.
Но есть и датчики давления, можно при желании поставить.
Только какой смысл - буду я знать крепость браги с точностью до градуса, или одной сотой градуса? Дистиллят от этого лучше не станет.

 

Да. Или двоеточие в индикаторах для часов.

Смотри: подадим высокий уровень на ножку 12 индикатора (первый анод), а на все остальные ножки - низкий уровень.
Тогда через все восемь светодиодов первого индикатора пойдет ток. А через диоды второго, третьего и четвертого индикатора тока не будет - с обоих концов их светодиодов будет низкое напряжение.
Значит на первом будет светиться цифра "8" с точкой, а остальные три позиции будут темными.
Если на ножку 5 индикатора подать тоже высокий уровень, то светодиод сегмента G тоже погаснет. С обоих концов у него окажется высокий уровень, а светится он только когда на аноде высокий, а на катоде низкий.
Значит, вместо "8" мы увидим "0".
Подавая разные комбинации на катоды можем показывать разные цифры в первой позиции.
Если высокий уровень подавать не на первый катод (ножка 12), а на второй (9), третий (8) , или четвертый(6) - то будут светиться сегменты только того индикатора, на аноде которого высокий уровень.
Значит, можно поочередно выводить цифры на все четыре индикатора.
Если переключать медленно, то будут вспыхивать цифры медленно. Если делать это 100 раз в секунду, то будет казаться, что все цифры светятся одновременно.
Теперь понятно?

 

Обычно на схеме изображают ножки не так, как они торчат из микросхемы, а группируют их по функциональному назначению для удобства восприятия. Номера ножек в корпусе указываются числами возле ножки.

--- Последние сообщения соединены, 7 фев 2017, Дата первоначального сообщения: 7 фев 2017 ---

Чему именно ты не веришь?

 

Поясню немножко по схеме МК. Ножки контроллера подписаны какими-то на первый взгляд непонятными значками:
например, "PA0", или "PD5". Что это значит?
Для микроконтроллера все ножки ввода/вывода группируются в так называемые порты ввода вывода. Каждый порт - это набор из нескольких ножек (не больше 8). Порты обозначаются буквами PA, PB, PC и т. д. Ножки в порту нумеруются с 0 по 7.
В зависимости от типа МК количество портов и количество ножек в каждом порту может отличаться. Так в tiny 2313 имеется три порта: порт А с тремя ножками, порт В с восьмью ножками и порт D - с семью. Почему так названы - да так захотели разработчики
Зачем объединять ножки в порты?
Все просто: МК может читать данные из порта или писать данные в порт одной командой.
Например, если мы выполним команду "записать в порт D число 13" то это означает, что на всех ножках этого порта выставятся значения, соответствующие этому числу.
Число 13 в двоичном коде записывается так: 00001101
Это значит, что на линиях PD0, PD2 и PD3 выставится высокий уровень, а на линиях PD1, PD4, PD5 и PD6 - низкий.
Ножка PD7 физически отсутствует, поэтому старший бит записываемого числа просто игнорируется.
У МК есть и команды для установки значения в одну конкретную ножку, но использование портов иногда быстрее и удобнее.
Если ножки порта настроены, как входы, то опросив одной командой состояние порта мы сразу можем узнать состояние всех ножек этого порта.
Надеюсь, я понятно рассказал про порты ввода/вывода.
Теперь Вам понятно, почему на схеме МК его ножки расположены в виде групп?