Верхушка новогодней елки

Верхушка — один из наиболее примечательных элементов новогодней елки. Ее можно сделать более привлекательной, применив элементы светоэффектов [4].

Схема (рис. 3.1) собрана на микроконтроллере Mega8-P семейства AVR от компании Atmel. Основной идеей конструкции является использование бегущих светоэффектов в дополнении с вращающимися мигающими огнями. В центре конструкции установлен двигатель, который может останавливаться или менять направление вращения. На валу двигателя прикреплены светодиоды, которые мигают в зависимости от сигналов управления.

Микроконтроллер имеет три порта ввода-вывода, которые были полностью задействованы. Синхронизация микроконтроллера осуществляется от кварцевого резонатора Q1 на 4 МГц. Во время работы микроконтроллера порты С и D выдают сигнал, а усилители выходного тока IC2, IC3 усиливают и инвертируют сигнал управления светодиодами LED2-LED17. Светодиод LED1 показывает присутствие напряжения источника питания. Для управления двигателем постоянного тока предусмотрена микросхема драйвера DDI, которая позволяет устанавливать режим реверса. Схема питается от выносного источника питания 4,5 В с максимальным током потребления 250 мА.

Программа аналогична [4], но переформатирована для микроконтроллера Mega8-P. В начале программы настраиваются порты ввода-вывода на вывод сигналов управления. Альтернативные функции выводов РВ6, РВ7, РС6 не используются. Выводы РВЗ, РВ4, РВ5 подключены к последовательному интерфейсу SPI. В ядре программы используются две подпрограммы: первая реализует задержку времени на 273 мс, а вторая — опрос таблицы "прошивки" кода и вывод в порты соответствующего значения. По окончанию вывода последнего кода цикл повторяется сначала. В конце программы, согласно табл. 3.1, прописан код последовательности вывода сигналов управления.

Программа

Код программы на ассемблере представлен в листинге 3.1, а шест-надцатеричный код — в листинге 3.2.

Изменение "прошивки" программы — задача не столько программиста, сколько дизайнера. По субъективным оценкам скорость переключения светодиодов можно уменьшить, светоэффект — повторять несколько раз, количество шагов светоэффекта — увеличить. Все это легко сделать в представленной схеме и программе.

Плата

Монтажная схема представлена на рис 3.2, а схема разводки с двух сторон — на рис. 3.3.

Автор собрал модель на макетной плате (рис. 3.4), однако для читателей разработана монтажная схема на основе двухстороннего текстолита.

Предлагается следующий дизайн конструкции: плата имеет вид окружности диаметром 90 мм и внутренней площадкой для двигателя диаметром 30 мм (рис. 3.5). На плате присутствуют два разъема: для питания и для перезаписи микроконтроллера — а так же контактные площадки для подключения двигателя. Двигатель крепится с помощью распорочной пластины, привинченной шпильками по бокам. Резисторы R1, R2, R3 и светодиоды LED 17, LED2, LED3 на плату не устанавливаются— эти элементы монтируются на изолированный вал. На изолированный вал двигателя накладываются четыре токосъемных кольца. Кольца изготавливаются из листовой латунной фольги, и к ним прижимаются токопроводящие пружинные проводники. Эти проводники рас-

правляются из растянутой пружины, сгибаются в Г-образную форму и впаиваются в плату на места катодов LED 17, LED2, LED3 и к одному из плюсовых полюсов питания гасящих резисторов Rl, R2, R3.

Резисторы Rl, R2, R3 и светодиоды LED 17, LED2, LED3 припаиваются к токосъемным кольцам на изолированном валу. При изготовлении изолированного вала, автор использовал трансформаторную бумагу, смотанную в рулон. Внутри такого рулона вмонтированы резисторы, соединенные вместе с одной стороны (отвод от соединения подается на токосъемное кольцо) и с анодами LED 17, LED2, LED3 с другой стороны. Основа изолированного вала -г- использованный стержень от шариковой ручки, на которую намотана бумага (шов намазывается клеем ПВА). Катоды LED 17, LED2, LED3 присоединяются к токосъемным кольцам. После соединения с токосъемными кольцами поверх вала натягивается ПВХ термотрубка и нагревается. В местах токосъемных колец ПВХ трубка обрезается, для контакта с пружинными проводниками.

Светодиоды на валу лучше устанавливать разных цветов. Если вращать засвеченный красный, зеленый и синий светодиоды, то в сумме получится белый цвет. При остановке и вращении вала в режиме реверса цвет будет иметь разнообразную палитру. Остальные светодиоды устанавливаемые на плате можно подобрать красного цвета. Эффект усилится, если плату расположить немного под наклоном. В таком случае зрителю будут видны все светоэффекты. Перед сборкой конструкции необходимо проверить работоспособность схемы.

Примерный вид конструкции верхушки новогодней елки показан на рис. 3.6. Ее элементы:

• плата управления с двигателем;

• полупрозрачная колба сверху (можно использовать верхушку пластиковой бутылки, слегка раскрашенную изнутри гуашью); *

• полупрозрачная колба снизу (аналогично верхней);

• нижнее крепежное трубчатое кольцо, подогнанное под диаметр ствола елки.

Скрепить все части конструкции по- ^^^^ может герметик, аккуратно выложенный ^^^^^

по краям. Колбы могут иметь диаметр не- \ I

много больше диаметра платы. В этом ^^^^^^ш

случае внутри колб плату можно накло- ^р^#г

нить, а под двигатель подложить клин. к

Плату необходимо прикрепить к колбам, / > _;

поскольку она во время работы вибрирует. Г/ <

В месте крепежа для маскировки следует _рис ₃ ₆ _п _име _виприклеить декоративную звездочку из ' римерныи ВИД

,^г _ ^г ^у ~ ; конструкции верхушки

фольги. Питание схемы можно организо-

^ ^г новогодней елки

вать от стационарного источника напряжения 4,5-6 В (ток потребления 250 мА) или от переносного батарейного отсека, закрепленного между ветками елки.

Для быстрого программирования микроконтроллера с помощью технологии передачи данных по последовательному интерфейсу 8Р1 автор предусмотрел на плате разъем 8У2. Во время дополнения программы светоэффектами достаточно дополнить табл. 3.1, исправить программу, подсоединить программатор 8ТК200-8ТК500 к схеме и перепрограммировать микросхему микроконтроллера.



	Программа Код программы на ассемблере представлен в листинге 3.1, а шест-надцатеричный код — в листинге 3.2.



	Изменение "прошивки" программы — задача не столько программиста, сколько дизайнера. По субъективным оценкам скорость переключения светодиодов можно уменьшить, светоэффект — повторять несколько раз, количество шагов светоэффекта — увеличить. Все это легко сделать в представленной схеме и программе.

	Плата Монтажная схема представлена на рис 3.2, а схема разводки с двух сторон — на рис. 3.3.

По материалам