UniCOM - управление устройствами через COM-порт компьютера

Тимофей Носов

Программа UniCOM и сопряженный с ней драйвер hc595 представляет интерес для тех, кому необходимо управлять внешними устройствами, получать внешнюю дискретную информацию и организовывать автоматическую обратную связь через COM-порт. Перечисленные функции реализуются из программы, гибкие настройки которой могут быть применимы в следующих сферах: автоматика, роботизированные механизмы, механические модели, двигатели (в т.ч. шаговые), семисегментные индикаторы, реклама и пр.
Схема сопряжения драйвера hc595 с компьютером:



В устройстве сопряжения могут быть использованы сопротивления и конденсаторы любых типов, подходящих по габаритам. Стабилитроны могут быть, например, типа BZX55C 5V1 или более мощные 1N4733A, или отечественные из серий КС147, КС156. Микросхемный стабилизатор 78L05 может быть заменен на более мощный 7805 (отечественный аналог КР142ЕН5А).



Схема содержит минимум деталей и при правильной сборке начинает работать сразу, не требуя дополнительных настроек.
Настройка программы сводится к выбору свободного порта и скорости переключения выходов в мкс (1 сек = 1000 мс). В строках таблицы вводится состояние для каждого выхода (1 – включить, 0 или пустое – отключить). Программа, перебирая в цикле столбцы таблицы, управляет выходами устройства. Данные в таблице автоматически сохраняются и загружаются при следующем запуске программы в файл UniCOM_код.txt .



Для наглядности, в левой части окна программы загораются индикаторы, имитирующие работу выходов. Также можно имитировать работу входов, нажимая кнопки ручного управления (1, 2, 3). В окне согласования входов и выходов можно выбрать необходимые входы, которые будут переключать состояние выходов, и т.о. образом налаживается обратная связь.



В этом окне необходимо определить входы, сигналы с которых будут переключать выходы. Например, Выход 1 будет заблокирован в текущем состоянии. Выход 2 будет активироваться сигналом со входа 1, а отключаться сигналом со входа 2. В нижней части окна расположены индикаторы, отображающие текущее состояние выходов.
Для управления нагрузкой в схемах с постоянным напряжением, например 24В, можно использовать любые мощные составные транзисторы – в нашем случае КТ829.



Для коммутации переменного тока 220В проще всего использовать так называемый полупроводниковый ключ переменного тока, который имеет на входе оптодрайвер с детектором нуля фазы, что обеспечивает гальваническую развязку.



Для увеличения коммутируемого тока симистор устанавливается на радиатор. Обратите внимание – в высоковольтной части использованы сопротивления мощностью 0,5 Вт.
Не забывайте о технике безопасности – во время работы коммутатора не касайтесь оголенных элементов, а при перепайке деталей и проводов отключите коммутатор от сети.
Плата выполнена из одностороннего фольгированного текстолита. Размер платы 30х25мм. На плате под корпусом микросхемы впаяна перемычка. В целях защиты от перегрева микросхемы во время пайки использована 16-контактная панель под микросхему.



Для управления выходами (светодиодами), устройство достаточно соединить с ПК 4х проводным шнуром. Шнур распаивается на стандартный разъем к COM-порту – розетку DB9.
Сигнал +5В для общего провода цифровых входов берётся из схемы устройства. Сопротивления в линиях цифровых входов можно распаять в корпусе розетки DB9.
К цифровым входам можно подключить кнопки, тумблера, микропереключатели.



Справочная информация
Основой устройства является доступная микросхема 74hc595, представляющая собой последовательный регистр сдвига с выходной блокировкой. Для управления этой микросхемой достаточно трёх сигнальных линий. В нашем случае сигналы инициируются в программе управления UniCOM и выдаются через интерфейс RS-232 (COM-порт). В качестве сигнальных линий в этом интерфейсе использованы линии 9-контактного разъема: RTS – 7 контакт, DTR – 4 контакт и TxD – 3 контакт.
Принцип работы микросхемы 74hc595 заключается в последовательной записи логических сигналов высокого и низкого уровней, подаваемых на вход DS (14 ножка). Запись осуществляется задним фронтом (переход из лог. 1 в лог. 0) на входе SH_CP (11 ножка). Вывод записанных данных происходит также задним фронтом, но на входе ST_CP (12 ножка). Таким образом, на ножках 1-7 и 15 появляются уровни последних восьми записанных сигналов.
Высокому уровню сигнала на выходах (ножки 1-7 и 15) соответствует напряжение питания микросхемы – в нашем случае +5 Вольт, а низкому уровню соответствует 0 Вольт. Сигналы на выходах являются статическими, т.е. неизменными до тех пор, пока не придёт очередной импульс на вход ST_CP (12 ножка). Необходимо отметить, что снижение напряжения питания ниже минимального уровня ведет к сбросу сигналов на выходах. Согласно документации на микросхему, минимальное напряжение питания составляет 2 вольта.
Сопряжение интерфейса RS-232 с микросхемой 74hc595 сделано посредством стабилитронов на 5,1В. Согласно спецификации на RS-232 высокий уровень сигнала лежит в диапазоне от +3 до +25В, что позволяет нам организовать обратную связь с программой управления UniCOM.

Программу UniCom, а также печатную плату и дополнительные материалы к статье можно скачать с нашего сайта в разделе Download

По материалам: Тимофей Носов - UniCOM - управление устройствами через COM-порт компьютера