SOMMARIO - Pannullo

Elettronica In - maggio ‘96 1

COSTRUIAMO UN BROMOGRAFOCome realizzare in maniera economica un piccolo bromografocol quale realizzare i circuiti stampati con la fotoincisione.

62

GENERATORE MULTIFUNZIONESinusoidale, triangolare, quadra: da 0 a 16 MHz con la massimaprecisione e stabilità grazie all’impiego di un PLL quarzato.

71

ELETTRONICA IN Rivista mensile, anno II n. 9 MAGGIO 1996

Direttore responsabile:Arsenio SpadoniResponsabile editoriale:Carlo VignatiRedazione:Paolo Gaspari, Vittorio Lo Schiavo,Sandro Reis, Francesco Doni, AngeloVignati, Antonella Mantia, AndreaSilvello, Alessandro Landone, Marco Rossi.

DIREZIONE, REDAZIONE,PUBBLICITA’:VISPA s.n.c.v.le Kennedy 9820027 Rescaldina (MI)telefono 0331-577982telefax 0331-578200Abbonamenti:Annuo 10 numeri L. 56.000 Estero 10 numeri L. 120.000Le richieste di abbonamento vannoinviate a: VISPA s.n.c., v.le Kennedy98, 20027 Rescaldina (MI)telefono 0331-577982.

Distribuzione per l’Italia:SO.DI.P. Angelo Patuzzi S.p.A.via Bettola 18 20092 Cinisello B. (MI)telefono 02-660301telefax 02-66030320

Stampa:Industria per le Arti Grafiche Garzanti Verga s.r.l.via Mazzini 1520063 Cernusco S/N (MI)

Elettronica In:Rivista mensile registrata presso ilTribunale di Milano con il n. 245 il giorno 3-05-1995.Una copia L. 7.000, arretrati L. 14.000(effettuare versamento sul CCP n. 34208207 intestato a VISPA snc)(C) 1996 VISPA s.n.c.

Impaginazione e fotolito sono realizzatiin DeskTop Publishing con programmiQuark XPress 3.3 e Adobe Photoshop3.0 per Windows. Tutti i diritti di riprodu-zione o di traduzione degli articoli pub-blicati sono riservati a termine di Leggeper tutti i Paesi. I circuiti descritti suquesta rivista possono essere realizza-ti solo per uso dilettantistico, ne è proi-bita la realizzazione a carattere com-merciale ed industriale. L’invio di artico-li implica da parte dell’autore l’accetta-zione, in caso di pubblicazione, deicompensi stabiliti dall’Editore.Manoscritti, disegni, foto ed altri mate-riali non verranno in nessun caso resti-tuiti. L’utilizzazione degli schemi pubbli-cati non comporta alcuna responsabi-lità da parte della Società editrice.

SOMMARIOCONTROLLO ACCESSI CON BADGEUn lettore con autoapprendimento che si attiva solamente se l’u-tente possiede una tessera magnetica abilitata.

ANTIFURTO VOLUMETRICO AUTOUtilizzando un nuovissimo sensore ad ultrasuoni dell’Aurel abbia-mo realizzato un antifurto volumetrico per auto di grandi presta-zioni, sicuro, sensibilissimo e facilmente installabile.

9

PREAMPLI CON COMPRESSOREMantiene costante il livello di uscita anche in presenza di segnalidi ingresso di notevole ampiezza.

17

DA SINGOLA A DUALECome generare una tensione duale di ± 10 volt partendo da unatensione singola di 5 volt utilizzando pochissimi componenti.

39

CHIAVE DTMF DUE CANALIPer controllare a distanza, tramite la rete di telefonia cellulare,l’attivazione e lo spegnimento di qualsiasi circuito elettronico.

29

ALLA SCOPERTA DEI D.S.P.Per conoscere ed imparare ad utilizzare questi nuovi processoriche stanno rivoluzionando il sistema di elaborazione delle informazioni digitali. Terza puntata.

21

43

La tiratura di questonumero è stata di

30.000 copie.

CORSO DI PROGRAMMAZIONE PER Z8Impariamo a programmare con la nuovissima famiglia di micro-controllori Z8 della Zilog caratterizzata da elevate prestazioni,grande flessibilità e basso costo. Prima puntata.

51

Mensile associatoall’USPI, Unione StampaPeriodica Italiana


SICUREZZA

CONTROLLOACCESSI CON BADGE

di Andrea Lettieri

Il mese scorso abbiamo analizzato dal punto di vistateorico il funzionamento delle tessere magnetiche, i

cosiddetti “badge”. Nelle pagine che seguonoapprofondiamo alcuni aspetti di questa tecnica e,soprattutto, presentiamo un interessante progetto facil-mente realizzabile da chiunque. A questo punto, in con-siderazione della scarsa diffusione a livello hobbisticodei lettori di badge, più di un lettore si domanderà se icomponenti utilizzati in questo circuito siano facilmen-

te reperibili e se questo progetto non sia per caso desti-nato a restare sulla carta. Nessun problema: in sintoniacon la linea editoriale di Elettronica In, forniremo tuttele indicazioni necessarie per reperire facilmente i varicomponenti, dal lettore a strisciamento alle tesseremagnetiche (vergini o già memorizzate). Il progetto,addirittura, è disponibile in scatola di montaggio! Dopoquesta importantissima precisazione, possiamo occu-parci subito del nostro nuovo dispositivo. Si tratta, di un

La prima realizzazione pratica con i badge: un lettore ad autoapprendimentoche si attiva solamente se l’utente possiede una tessera magnetica

abilitata. Utilizzabile come serratura di sicurezza ma anche come sistema diattivazione per antifurti e impianti di qualsiasi tipo.

10 Elettronica In - maggio ‘96

diagramma di flusso

compatto lettore di badge in grado diapprendere e memorizzare i dati incisisulla banda magnetica e, in un secondotempo, di attivare un relè qualora - inlettura - il codice della tessera coinci-da con uno dei codici memorizzati. Ilcircuito è stato appositamente realizza-to per comandare l’attivazione di un’e-lettroserratura o, in generale, di unqualsiasi attuatore elettrico medianteuna tessera magnetica opportunamentecodificata. La nostra scheda ha dunquecome ingresso il segnale provenienteda un lettore di badge e come uscita unrelè. Tutta la logica di controllo è affi-data ad un solo integrato, per la preci-sione un microcontrollore ST6260della SGS-Thomson. Abbiamo sceltoquesto micro essenzialmente per dueragioni: la disponibilità di una memoriaEEPROM interna e le ridotte dimensio-ni del chip (10+10 pin) che hanno con-sentito la realizzazione di una schedacompatta. Tra le caratteristiche princi-pali del circuito, citiamo l’elevata sicu-rezza della codifica implementata (ben1.000.000 di combinazioni), e la possi-bilità di memorizzare nell’EEPROMdel micro i codici di più tessere, fino adun massimo di dieci. Per meglio com-prenderne il funzionamento, possiamosuddividere il nostro sistema in quattro“elementi” fondamentali che analizzia-mo singolarmente uno dopo l’altro. Ilprimo elemento del circuito è, ovvia-mente, la tessera magnetica. Questarappresenta l’unità di attuazione vera epropria poichè contiene, permanente-mente memorizzato sulla bandamagnetica, il codice di attivazione. Ilsecondo elemento è rappresentato dallettore a strisciamento, ovvero da queldispositivo commerciale (cioè non dacostruire) che converte il codice, dispo-nibile come segnale analogico sulbadge, in un codice digitale. Il terzoelemento è rappresentato dalla schedadi controllo, di cui riportiamo nell’arti-colo lo schema elettrico e pratico. Lascheda svolge una duplice funzione: infase di programmazione apprende ememorizza il codice proveniente dalbadge mentre nel normale funziona-mento confronta il codice del badgecon quello in memoria ed eventual-mente agisce sul relè. Il quarto elemen-to (immateriale) è rappresentato dalsoftware presente all’interno del micro-controllore. Bene, procediamo con

Il microcontrollore, dopo aver inizializzato le proprie linee di ingresso/usci-ta, entra nel “main program” dove esegue in continuazione due test: la let-tura del segnale CLS e quella dello stato del DIP 2. Se questo dip viene posi-zionato in ON, il micro azzera la memoria EEPROM. Se la linea CLS siporta a livello logico 0, il micro abbandona il programma principale ed ese-gue la subruotine di lettura della tessera. Come iniziamo a strisciare ilbadge sulla testina, il lettore rileva una serie di bit di sincronismo; quandoviene rilevato il carattere Start Sentinel vengono letti e memorizzati inRAM i successivi cinque digit. L’operazione viene ripetuta per 9 volte. Lalettura termina quando viene rilevato il carattere End Sentinel e quando ilCard Load Signal torna alto. Terminata anche questa fase, il micro deveverificare l’esattezza del codice impianto e, se il test ha esito positivo, con-trollare lo stato del DIP 1. Se quest’ultimo è posto in ON, il micro memo-rizza il codice della tessera nella EEPROM, mentre se il DIP 1 è in OFF,confronta il codice letto con quelli già presenti nella memoria EEPROM. Ilsoftware consente di memorizzare in EEPROM un massimo di 10 differen-ti codici. Se il codice letto coincide dunque con uno dei codici disponibili inEEPROM, il micro chiude il relè per il tempo impostato dal trimmer.


ordine e occupiamoci subito della tes-sera magnetica, ricordando che di que-st’ultima ci siamo già ampiamenteoccupati nel numero precedente dellarivista. Riassumendo, il badge disponedi una banda magnetica atta a memo-rizzare permanentemente dei dati.Questi ultimi vengono incisi su trediverse “tracce” che risultano indipen-denti tra loro e che sono caratterizzateda un differente protocollo di utilizzo.Le dimensioni della tessera, la posizio-ne della banda magnetica, quella delletracce e il protocollo di scrittura e con-seguentemente di lettura dei dati perogni traccia vengono definite dallostandard ISO 7811 a cui si attengonotutti i principali costruttori di badge edal quale abbiamo fatto riferimentoanche noi per realizzare questo proget-to. La nostra applicazione utilizza peròuna sola delle tre tracce disponibili,precisamente la numero due.

LA TRACCIA ISO 2

Questa traccia, chiamata anche ABA(American Bankers Association), ècaratterizzata da una densità di 29,5bit/cm e può contenere un massimo di40 caratteri. Nella traccia ISO 2 ognicarattere viene rappresentato dall’in-sieme di cinque digit binari: i primiquattro, contraddistinti dalle sigle da“b1” a “b4,” esprimono il carattere veroe proprio, mentre l’ultimo, definito“p”, rappresenta il test di parità delcarattere come indicato in tabella. Inogni caso, la traccia ISO 2 consente lamemorizzazione dei soli numeri deci-mali (da 0 a 9) poichè i rimanenti carat-teri (da A a F in esadecimale) vengonoutilizzati come caratteri di controllo. Ilquinto digit indica se la parità è pari odispari assumendo il livello logico 1 sela somma dei digit “alti” è un numeropari, oppure il livello 0 logico se ilrisultato di tale somma è un numerodispari. Nella nostra applicazione uti-lizziamo solo undici dei quaranta carat-teri memorizzabili sulla traccia ISO 2in modo da poter memorizzare all’in-terno dell’EEPROM del circuito alme-no una decina di codici. D’altra parte,come vedremo meglio in seguito, con iltipo di codifica utilizzato raggiungia-mo circa 1.000.000 di combinazioni,cifra più che sufficiente a garantire unelevato grado di sicurezza del sistema.

Compreso il modo di funzionamentodei badge, passiamo ora ad occuparcidel secondo elemento del dispositivo,ovvero del lettore magnetico.Per la nostra applicazione abbiamo uti-lizzato un lettore commerciare prodot-to dalla KDE, precisamente il modello

a singola traccia tipo KDR1121.Questo modello dispone di una testinamagnetica e di un apposito circuito diamplificazione e decodifica in grado dileggere i dati presenti sulla traccia ISO2 del badge e di convertirli in impulsidigitali. Il lettore in oggetto si interfac-

Il circuito proposto in questo articolo utilizza come elemento sensibile unlettore commerciale prodotto dalla ditta KDE di cui riportiamo qui di seguito le principali caratteristiche:- standard di lettura ISO 7811;- traccia di lavoro ISO 2 (ABA);- metodo di lettura F2F (FM);- alimentazione a 5 volt DC;- assorbimento massimo di 10 mA;- velocità di lettura da 10 a 120 cm/sec;- durata della testina maggiore a 300.000 letture;- temperatura di funzionamento da 0 a 50° C;- dimensioni 30 x 99 mm (altezza 29 mm);- peso 45 grammi.

In alto, un programmatore/lettore multitraccia della stessa Casa.

IL LETTOREA STRISCIAMENTO


cia al mondo esterno attraverso cinqueterminali di differente colore. Il filorosso e quello nero sono i terminali dialimentazione a cui dovremo applicareuna tensione stabilizzata a 5 volt rispet-tando la polarità: positivo al rosso enegativo (massa) al nero. Il filo marro-ne rappresenta l’uscita denominataCLS (Card Loading Signal); su taleterminale è presente una tensione di 5volt durante il normale funzionamento,potenziale che scende a 0 durante ilpassaggio del badge sulla testina di let-tura. Il terminale giallo e quello aran-cione corrispondono rispettivamente

alle uscite RCL (Read Clock) e RDP(Read Data Pulse). Alimentando il let-tore e strisciando un badge sulla testinavedremo il segnale RCL passare dallostato logico alto (5 volt) a 0 (massa) pertante volte quanti sono i bit memoriz-zati sulla banda magnetica. In pratica,l’RCL rappresenta il clock di uscita dellettore; esso assume valore logicobasso quando rileva un bit sul badge. Ilsegnale RDP rappresenta il dato: inconcomitanza con il fronte di discesadel clock (RCL) occorre leggere ilsegnale RDP per sapere se il bit memo-rizzato è alto o basso. Se RDP è allo

stato logico basso significa che il bitletto è un “1”, al contrario se RDP èalto, il bit letto è uno “0”. Passiamo oraal terzo elemento del nostro dispositivodi lettura ovvero alla scheda a micro-controllore.

LO SCHEMA ELETTRICO

Come si può notare, ossevando lo sche-ma elettrico, il circuito è stato ridotto aiminimi termini: tutto fa capo ad ununico integrato, un ST6260 siglato U2nello schema. Per funzionare il microU2 necessita di una tensione di 5 volttra il pin 9 (Vdd) e 10 (Vss), di un quar-zo tra i pin 14 e 15, e di una rete R/C(R2/C6) sul pin 16 di Reset. I due led,LD1 di colore verde e LD2 di colorerosso, risultano controllati direttamente(senza l’interposizione di un transistor)dai pin 1 (PB0) e 2 (PB1) del micro. Ilrelè RL1 viene controllato, attraverso iltransistor T1, dal piedino 4 (PB2) diU2. Il trimmer R1 regola il tempo diattivazione del relè: da 0,5 secondi adun massimo di 30. Il cursore di R1 èdirettamente collegato al pin 8 (PA0)del micro utilizzato come convertitoreanalogico/digitale per leggere il valoredi tensione sul trimmer. I dip-switch,

schemaelettrico

I sistemi di codifica coni badge magnetici sono talmentediffusi ed utilizzati da trovare

impiego anche in campicompletamente diversi da quellitradizionali come dimostra, adesempio, la recente campagnapromozionale “Cartagol” della

Opel che utilizzava appunto unatessera magnetica sulla qualeerano memorizzati i numeri

vincenti del concorso.


COMPONENTI

R1: 10 Kohm trimmer moR2: 100 KohmR3, R4: 1 KohmR5, R6: 22 KohmC1: 470 µF 16 VL elettr. C2: 100 nF multistratoC3: 100 µF 16 VL elettr.C4: 100 nF multistratoC5: 100 µF 16 VL elettr.C6: 1 µF 16 VL elettr.C7, C8: 22 pF ceramicoD1: 1N4002D2: 1N4148D3: Diodo 1N4002LD1: Led rosso 5 mmLD2: Led verde 5 mmU1: 7805U2: ST62T60T1: BC547BDIP1,DIP2: Dip switch 2 poliRL1: Rele’ 12 Volt 1 scambioQ1: Quarzo 6 MHzVarie:- Zoccolo 10+10;- Stampato cod. G017;- Morsettiera 2 poli;- Morsettiera 3 poli.

il montaggio del lettore


DIP1 e DIP2, sono collegati rispettiva-mente al pin 19 (PC3) e 20 (PC2) del-l’integrato U2. Le tre uscite del lettorea strisciamento sono connesse diretta-mente a tre piedini del microcontrollo-re; per la precisione il segnale CLS vaal pin 13, l’RCL è connesso al piedino12 e l’RDP è collegato al pin 11. Lascheda va alimentata con una tensionecontinua di circa 12 volt che viene poiapplicata al relè RL1 e al regolatore U1.Il diodo D1 protegge la scheda da even-tuali inversioni di polarità mentre icondensatori C3, C4 e C5 servono per

livellare ulteriormente la tensione a 5volt presente a valle di U1. Ultimatal’analisi dello schema elettrico diamoora un’occhiata al software (cod.MF67) utilizzato in questo caso. A talescopo facciamo riferimento al flow-chart riportato nell’articolo.

IL SOFTWARE

Il microcontrollore, dopo aver inizializ-zato le proprie linee di ingresso/uscita,entra nel “main program” dove eseguein continuazione due test: il primo con-

siste nella lettura del segnale CLS pro-veniente dal lettore a strisciamento,mentre il secondo riguarda lo stato delDIP 2. Se questo dip viene posizionatoin ON, il micro azzera la memoriaEEPROM. Se la linea CLS si porta alivello logico 0, il micro abbandona ilprogramma principale ed esegue lasubruotine di lettura della tessera.Come iniziamo a strisciare il badgesulla testina, il lettore rileva una seriedi bit di sincronismo che vengonointerpretati e proposti sulle linee diuscita RCL e RDP. I bit di sincronismo,seppur disponibili, sono di uso propriodel decoder interno al lettore a striscia-mento e per questo motivo il software lideve ignorare, o meglio, deve leggere ivari bit iniziali finchè non trova unasequenza di digit pari a “11010” checoincide con il carattere Start Sentinel.Se quest’ultimo viene rilevato, ilsoftware deve leggere i successivi cin-que digit, memorizzarli in RAM e ripe-tere l’operazione per 9 volte. In sintesi,dunque, il programma legge e memo-rizza 9 caratteri in formato ISO 2. Aquesto punto, occorre attendere sia ilcarattere di End Sentinel che il distaccodella tessera dalla testina di lettura: ilCard Load Signal deve ritornare alto.Occorre ora elaborare i dati memoriz-zati per estrapolare da ogni carattereletto il corrispondente numero, control-lando, nel contempo, l’esattezza del bitdi parità. Terminata anche questa fase,il nostro micro conterrà in una deter-minata zona di memoria RAM unasequenza di 9 numeri decimali di cui iprimi tre indicano il codice impianto ei successivi sei rappresentano il codicememorizzato sulla tessera. Il microdeve verificare l’esattezza del codiceimpianto e, se il test ha esito positivo,controllare lo stato del DIP 1. Se que-st’ultimo è posto in ON, il micromemorizza il codice della tessera nellaEEPROM, mentre se il DIP 1 è in OFF,confronta il codice letto con quelli giàpresenti nella memoria EEPROM. Ilsoftware consente di memorizzare inEEPROM un massimo di 10 differenticodici. Se il codice letto coincide dun-que con uno dei codici disponibili inEEPROM, il micro chiude il relè per iltempo impostato dal trimmer. Ultimatacosì anche l’analisi del software nonresta che occuparci della realizzazionepratica della scheda.

IL SET DI CARATTERI DELLA TRACCIA ISO2

La tabella illustra il protocollo di lettura e scrittura della traccia ISO2 che

presenta una densità di 29,5 bit/cm ed una capacità massima di 40 caratte-

ri. Ciascuno di essi viene rappresentato dall’insieme di 5 bit; i primi quattro,

contraddistinti dalle sigle b1 ÷ b4, esprimono il carattere vero e proprio

mentre l’ultimo viene utilizzato per il controllo della parità. Il bit di parità

assume valore logico 1 quando la somma dei bit a 1 che esprimono il carat-

tere è un numero pari. Questa traccia è dunque adatta ad esprimere esclusi-

vamente caratteri numerici. I rimanenti sei simboli vengono utilizzati come

codici di controllo. Per la precisione 01011 rappresenta lo Start Sentinel

ovvero il carattere che precede l’area contenente i dati mentre 11111 coinci-

de con l’End Sentinel, carattere che viene utilizzato per indicare la fine di

detta area.

BITS CODICE CARATTERE

P b4 b3 b2 b1

1 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 1 1 1

0 0 0 1 0 2 2

1 0 0 1 1 3 3

0 0 1 0 0 4 4

1 0 1 0 1 5 5

1 0 1 1 0 6 6

0 0 1 1 1 7 7

0 1 0 0 0 8 8

1 1 0 0 1 9 9

1 1 0 1 0 10 (A) a

0 1 0 1 1 11 (B) SS

1 1 1 0 0 12 (C) a

0 1 1 0 1 13 (D) SEP

0 1 1 1 0 14 (E) a

1 1 1 1 1 15 (F) ES


PER LA SCATOLA DI MONTAGGIO

Nel nuovo catalogo della ditta Futura Elettronica troviamo tuttii componenti necessari per realizzare questo progetto. Il kit com-pleto del sistema di accesso (cod. FT127K) costa 136.000 lire ecomprende la scatola di montaggio vera e propria del circuito amicrocontrollore (contenente il micro già programmato, tutti icomponenti e la basetta serigrafata), il lettore a strisciamentostandard ISO2 e tre tessere magnetiche già incise con tre diffe-renti codici. Sono disponibili separatamente il microcontrolloregià programmato (cod. MF67, lire 40.000), il lettore a striscia-mento (cod. LSB12, lire 78.000) e le tessere magnetiche (cod.BDG01o BDG01/M, lire 1.500). Queste ultime sono disponibiligià memorizzate sulla traccia 2 con codici differenti oppurecompletamente vergini. Per quanti intendono cimentarsi consistemi più complessi, è anche disponibile il programmatore/let-tore motorizzato a tre tracce standard ISO7811 che viene forni-to completo di alimentatore da rete e software per PC. Questaapparecchiatura (cod. PRB33) costa 2.650.000. Tutti i prezzi sonocomprensivi di IVA. Il materiale va richiesto a: FUTURA ELET-TRONICA, V.le Kennedy 96, 20027 Rescaldina (MI) tel0331/576139 fax 0331/578200.

Allo scopo, dobbiamo innanzitutto rea-lizzare il circuito stampato utilizzandola traccia rame riportata nell’articolo.Iniziamo quindi ad inserire ed a salda-re i vari componenti sulla basettafacendo attenzione alla polarità nelcaso di elementi polarizzati quali idiodi, i condensatori elettrolitici ed ilregolatore U1. Per l’integrato U2 èconsigliabile utilizzare uno zoccolo a10+10 pin. Saldiamo ora sulle piazzoledestinate al lettore a strisciasciamentoun “pin-strip” a 5 poli ed inseriamonello stesso il connettore di uscita dellettore rispettando la polarità: il filo dicolore rosso deve coincidere con il pinsiglato “+”. Con uno spezzone di piat-tina a tre fili, colleghiamo i due diodiled alle tre piazzole della basetta sigla-te “K1”, “K1” e “A”. Il montaggiorisulta così concluso, procediamo dun-que ad un primo collaudo al banco. Atale scopo colleghiamo un alimentatoreda rete ai12 volt continui (correntemassima di circa 100 mA) ai morsetti“+” e “-” del circuito. Dopo qualchesecondo, se tutto funziona correttamen-te, i due led devono accendersi contem-poraneamente per circa 1 secondo indi-cando con ciò il termine della fase diinizializzazione del microcontrollore e,nel contempo, l’operatività del sistema.Portiamo il DIP 2 a ON per un istanteonde azzerare la memoria EEPROM diU2. Procuriamoci una o più tesserecorrettamente programmate e portiamoil DIP 1 a ON. Strisciamo la tesseranell’apposita fessura del lettore: al ter-mine di ogni passaggio il led rosso sideve accendere per circa 1 secondo perindicare l’avvenuta memorizzazionedel codice.Ricordiamo che questo disposiivoconsente di memorizzare un massimodi dieci codici differenti; qualora, dopoaver memorizzato tutti i badge possibi-li, si facciano passare nel lettore uno opiù tessere magnetiche, i codici relativiandranno ad occupare la decima area dimemoria cancellando ovviamente ilcodice memorizzato in precedenza.Riportiamo ora il DIP 1 in posizione diriposo, cioè a OFF, e ripassiamo la tes-sera o le tessere sulla testina del lettore.Se tutto è OK, le tessere il cui codice èstato memorizzato in precedenza pro-vocano la chiusura del relè e la con-temporanea accensione del led verde.La fase di programmazione risulta così

conclusa ed i codici delle tessere risul-tano permanentemente memorizzati nelmicro. La procedura di programmazio-ne può essere ripetuta quante voltevogliamo a patto di cancellare in prece-denza la memoria del micro agendo sulDIP 2. Togliamo ora alimentazione alcircuito e procediamo all’installazionedella scheda elettronica e del lettore.

L’INSTALLAZIONE

Come regola generale, è consigliabileposizionare la scheda di controllo nella

zona protetta ed il lettore nella zonanon protetta. Supponiamo, ad esempio,di utilizzare questo circuito per sbloc-care l’elettroserratura della porta dicasa. Il lettore andrà collocato all’ester-no dell’abitazione, in una zona adegua-tamente protetta dalle intemperie e dal-l’umidità. I fili di collegamento attra-verseranno il muro di casa per raggiun-gere la zona protetta (l’interno dellacasa) in cui sarà collocata la schedaelettronica e l’elettroserratura dellaporta. Il circuito proposto in queste pagine si

presta a un elevato numero di applica-zioni, limitate solo dalla fantasia dellettore. In ogni caso, onde ottenere uncorretto funzionamento del circuito intutte le situazioni è consigliabile atte-nersi a poche regole che possono esse-re così riassunte: il lettore a striscia-mento se posto all’esterno va debita-mente protetto in quanto non è a tenutastagna; la tessera magnetica non va pie-gata o posta vicino a forti campi elet-

tromagnetici; i fili di collegamento tralettore e scheda non devono superare idue metri di lunghezza. Nei prossimi mesi presenteremo altriprogetti che utilizzano le tesseremagnetiche; su questo argomentoaspettiamo anche proposte e suggeri-menti da parte dei lettori mettendoci sind’ora a disposizione per la realizzazio-ne di circuiti di questo tipo purchésiano di interesse generale.


QUALI TESSERE UTILIZZARE

Il sistema di lettura utilizzato in questo progetto è conforme allostandard ISO 7811; nel nostro caso viene utilizzata esclusivamentela seconda traccia, denominata ABA (American BankersAssociation). L’applicazione prevede che su tale traccia vengamemorizzata una “parola” composta da undici caratteri ognunodei quali utilizza 5 bit. Il primo e l’ultimo carattere delimitano lazona dei dati e devono coincidere con il carattere Start Sentinel econ il carattere End Sentinel relativi al protocollo ISO 2. I tre carat-teri memorizzati dopo lo Start Sentinel indicano il “codice impian-to” che per il nostro dispositivo è uguale al numero decimale “101”.I successivi sei caratteri rappresentano il vero e proprio codice dellatessera, per intenderci esprimono quel numero decimale, da 000000a 999999, che viene memorizzato all’interno del micro. Se dispone-te di un magnetizzatore di badge, dovrete utilizzare questo sistemaper incidere le tessere. In caso contrario, poichè non intendiamo farrimanere questo progetto sulla carta ed in considerazione dell’ele-vato costo di un magnetizzatore di badge, potete rivolgervi alladitta Futura Elettronica che dispone a catalogo sia del magnetizza-tore che di tessere vergini o già programmate per questa applica-zione. Le tessere preprogrammate contengono ovviamente ciascunaun codice diverso.

OOFFFFEERRTTAA SSPPEECCIIAALLEE

Floppy Disk3”1/2 1,44MB

V.le Kennedy 9620027 Rescaldina (MI)Tel. 0331-576139Fax 0331-578200

Floppy Disk di elevataqualità, alta densità,100% error free, ad unprezzo imbattibile.Disponibili fino adesaurimento.

Confezione da 10 pezziLire 10.000

Confezione da 50 pezziLire 40.000

Confezione da 100 pz.Lire 80.000

Spedizioni contrassegno intutta Italia con spese a caricodel destinatario. Per ordinarescrivi o telefona a:

BASSA FREQUENZA

PREAMPLIFICATOREMICROFONICO

CON COMPRESSOREMantiene costante il livello di uscita anche in presenza di segnali di ingresso

di notevole ampiezza. Impedisce che si verifichino sovramodulazioni osaturazioni nei trasmettitori radio e nei sistemi di registrazione.

di Andrea Lettieri


Uno dei problemi più sentiti incampo radio è quello della

sovramodulazione; anche in altrisettori, come quello della registra-zione audio, capita spesso che unsuono di ampiezza eccessiva provo-chi la saturazione del segnale conconseguente distorsione più o menoaccentuata. Per questo motivo l’am-plificazione del segnale microfoni-co non può essere costante ma devevariare in funzione dell’ampiezza

del segnale di ingresso: più è forte ilsegnale minore deve essere l’ampli-ficazione e viceversa. In questomodo l’ampiezza massima vienecontenuta entro un valore ben preci-so, sicuramente al di sotto dellasoglia di sovramodulazione. Questafunzione viene affidata a dispositiviche prendono il nome di compres-sori e che sono più o meno com-plessi in funzione della banda pas-sante, della dinamica, del rapporto

segnale/disturbo e di altre caratteri-stiche ancora. Il circuito descritto inqueste pagine è appunto un pream-plificatore microfonico per usogenerale dotato di compressore.L’occasione per occuparci di questoargomento ci è stata data da unnuovo prodotto della Plessey, unpiccolo ed economico integrato ingrado di assolvere questo compito.Con questo chip abbiamo realizzatoil progetto proposto in queste pagi-


L’INTEGRATO PLESSEY SL6270

Per realizzare il compressore microfonico abbiamo utiliz-zato un integrato specifico prodotto dalla Plessey:l’SL6270. Come si vede nello schema a blocchi, questochip è in grado di assolvere tutte le funzioni necessarie. Ilsegnale microfonico viene amplificato da un operaziona-

le a guadagno variabile la cui uscita fa capo al pin 2.Collegando un condensatore tra il pin 2 ed il pin 7, ilsegnale viene applicato ad un secondo operazionale a

ingresso supera il millivolt, in uscita otteniamo sempre ilmassimo livello mentre se il segnale presenta un’ampiez-za inferiore esso viene amplificato di 52 dB. Dall’esternoè possibile modificare il tempo di intervento (attack)dell’AGC, la banda passante ed il guadagno complessi-vo in tensione. L’integrato, disponibile sia nella versionedual-in line a 8 pin che nella versione a montaggio super-ficiale, deve essere alimentato con una tensione compresatra 4,5 e 10 volt; l’assorbimento nominale è di 5 mA. Ildispositivo presenta una impedenza di ingresso di circa300 Ohm, tipica dei microfoni magnetici.

guadagno costante l’uscita del quale fa capo al pin 8. Uncircuito interno di AGC (Automatic Gain Control) riduceil guadagno del primo stadio all’aumentare del segnale inmodo da ottenere in uscita un livello massimo di 90 mV.In pratica, come illustrato dal grafico, se il segnale di

ne. Il dispositivo presenta un’amplifica-zione in tensione massima di 52 dB;con segnali di ingresso inferiori ad 1millivolt l’amplificazione è sempremassima mentre con segnali di ampiez-za superiore il guadagno si riduce inproporzione. In questo modo l’ampiez-za del segnale di uscita non supera maiil limite di 90 mV. Ma vediamo più davicino il circuito. L’integrato utilizza iningresso uno stadio a guadagno varia-bile che viene controllato da un AGCche “legge” l’ampiezza del segnale

audio presente in uscita. Quando talesegnale tende a raggiungere un livellodi 90 mV, la tensione di controlloaumenta riducendo in proporzione ilguadagno del primo operazionale. Ilguadagno massimo in tensione delpreamplificatore è di circa 52 dB percui l’effetto della “compressione” inco-mincia a farsi sentire quando l’ampiez-za del segnale di ingresso supera illivello di 1 millivolt. Il segnale di usci-ta del primo operazionale è disponibilesul pin 2 ; da qui, tramite il condensato-

re esterno C3, giunge all’ingresso delsecondo operazionale contenuto nelchip. Questo secondo stadio presentaun guadagno costante che dipende daivalori delle due resistenze presentiall’interno: 680 Ohm e 10 Kohm. E’possibile, utilizzando una resistenzaesterna collegata tra i pin 8 e 7, ridurreil guadagno complessivo del circuito.Ad esempio, collegando una resistenzada 1 Kohm si ottiene una riduzione di20 dB; in questo modo è possibilemodificare la soglia di intervento del


COMPONENTIR1: 27 KohmR2: 1 MohmC1: 2,2 µ 16 VLC2: 47 µF 16 VLC3: 2,2 µF 16 VL

C4: 4,7 nFC5,C6: 22 µF 16 VLD1: 1N4148U1: SL6270U2: Regolatore 78L05MIC : Microfono

magneticoVarie:- Zoccolo 4+4;- C.S. cod. G025;- Morsettiera3 poli (2 pz).

il progetto

PER LA SCATOLADI MONTAGGIO

Il preampli con compressore èdisponibile in scatola di mon-taggio. Il kit (cod. FT130) costa14.000 lire e comprende tutti icomponenti, la basetta forata eserigrafata e l’integratoSL6270. Quest’ultimo è dispo-nibile anche separatamente a 5mila lire. Il materiale va richie-sto a: Futura Elettronica, V.leKennedy 96, 20027 Rescaldina(MI) tel 0331-576139 fax 0331-578200.

compressore (nell’esempio si passa da1 a circa 5 mV). Il condensatore C4limita la banda passante del preamplievitando l’insorgere di autoscillazioniparassite. Il condensatore C6 controllail tempo di attacco dell’AGC.Completa il circuito un regolatore a trepin che fornisce allo stesso una tensio-ne di alimentazione di poco inferiore a6 volt (5 volt del regolatore più la cadu-ta di D1). L’integrato infatti può fun-zionare con una tensione compresa tra4,5 e 10 volt. La corrente assorbita è dicirca 5 mA. Per effetto della presenzadi U2, il nostro circuito accetta tensio-ni di alimentazione comprese tra 9 e 15volt. L’ingresso di bassa frequenza pre-senta una impedenza di circa 300 Ohm:il compressore può dunque funzionarecon qualsiasi microfono magnetico,anche con quelli a bassa impedenza.Per il montaggio di questo sempliceprogetto abbiamo utilizzato un circuitostampato appositamente approntato; ètuttavia possibile, in considerazionedella semplicità del circuito, utilizzareuna basetta millefori. Il dispositivo non

richiede alcuna taratura o messa apunto. Dopo aver dato tensione verifi-cate che il compressore funzioni adovere strillando a pochi centimetri dalmicrofono. Se disponete di una ade-guata strumentazione (generatore BF eoscilloscopio) potrete verificare tutti iparametri operativi. In caso di necessitàpotrete modificare tali parametri agen-do su C6 per quanto riguarda il tempodi attacco dell’AGC ed aggiungendouna resistenza esterna tra i pin 7 e 8 perquanto riguarda il guadagno.


DIDATTICA

Alla scopertadei D.S.P.

di Alberto Colombo

Nella scorsa puntata abbiamo visto quali sono iprincipali blocchi funzionali disponibili all’inter-

no dei processori di segnali digitali riferendoci, per iparticolari, alTMS320C50 della TexasI n s t r u m e n t s .Proseguiamo in questepagine l’analisi dei D.S.P.con la descrizione deidiversi modi di indirizza-mento della memoria perconstatare che ne esisto-no alcuni veramente inte-ressanti. Iniziamo subitoil nostro viaggio all’inter-no del TMS320C50 evediamo cosa accade aldispositivo durante lafase di accensione. Comeprima operazione, ilD.S.P. legge lo stato delpiedino MP/MC e si pre-dispone per funzionarecome microprocessore setale pin è allo stato logicobasso, oppure comemicrocontrollore se il pinè a +5 volt. Nel primocaso il D.S.P. abilita ilblocco di memoria ROM

interna, nel secondo caso questa zona viene rimossa eil dispositivo legge i dati da una ROM esterna. L’areaappena definita come ROM contiene il programma di

inizializzazione del D.S.P,i vari protocolli di comu-nicazione con il PersonalComputer e gli indirizzisia della memoria che deivettori di interrupt. Lalettura del pin MP/MCavviene solo nella fase diprima accensione; è tut-tavia possibile cambiareil modo di funzionamentoanche via software agen-do sul terzo bit del regi-stro PMST. All’atto dellaprima accensione, o dopoun impulso di Reset, laRAM a singolo accessonon è ancora residenteall’interno del chip, lodiviene non appena set-tiamo a uno il bit denomi-nato RAM contenuto nelregistro PMST. Anche lazona di DARAM B0 non èabilitata all’accensione,per attivarla occorre por-tare a 1 il bit CNF, dispo-

Per conoscere ed imparare ad utilizzare questi nuovi processori che stanno rivoluzionando il sistema di elaborazione delle informazioni digitali.

Una serie di articoli dedicati alla programmazione dei chip TMS320C5X della Texas Instruments, appartenenti ad una delle più flessibili

e diffuse famiglie di DSP. Terza puntata.


nibile anch’esso nel registro PMST.Ricapitolando, le prime istruzioni daimpartire al D.S.P. devono essere quel-le di configurazione, un esempio disequenza di istruzioni iniziali può esse-re: OPL #010h,PMST e SETC CNF. Laprima istruzione seleziona la SARAM(Single Access Ram), mentre la secon-da abilita il blocco B0 della DARAM.Sempre nella fase di reset, tutti i vettoridi interrupt vengono collocati nellaparte alta della memoria di programmae ad ogni vettore viene dedicato uno

spazio di due “Words” in cui scrivere leistruzioni di “salto” alla relativa routi-ne di interrupt. Come default ilTMS320C50 memorizza i vettori diinterrupt partendo dalla locazione 0hex. Quest’ultimo indirizzo di partenzadell’area di interrupt può essere spo-stato in altre posizioni di memoria sem-plicemente agendo sul registro PMST.L’istruzione adeguata per compierequesto spostamento è la OPL; ad esem-pio digitando OPL #5800h,PMST cari-chiamo nella parte alta del PMST,

ovvero nell’IPTR, il numero 5800 hex.Da questo momento ogni vettore diinterrupt verrà mappato a partire dal-l’indirizzo di memoria 5800 hex.

LE ISTRUZIONI DI BRANCH

Durante lo svolgimento del program-ma, se le istruzioni sono sequenziali, ilregistro PC (Program Counter) vieneincrementato di una o di due unità aseconda del tipo di istruzione. Il D.S.P.abbandona il normale flusso di proces-so delle istruzioni se incontra un“Branch” (salto condizionato) o un’i-struzione di chiamata ad una subrouti-ne. Nel primo caso nel PC viene trasfe-rito l’indirizzo della locazione dimemoria specificata dall’istruzione,mentre per le subroutine il contenutodel PC viene salvato in una zona dimemoria RAM denominata Stack.Quando il D.S.P. termina l’esecuzionedelle istruzioni contenute nella subrou-tine il comando di RET forza nel PC ilcontenuto della prima zona di Stack e ilprogramma può riprendere dal puntoin cui si era interrotto. Concludendo,nella zona di memoria che prende ilnome di Stack viene salvato sia il con-tenuto del PC che il contenuto dell’ac-cumulatore. Attraverso le istruzioni diPUSH e POP è possibile interagiredirettamente con lo Stack. Per la preci-sione, con il comando PUSH viene tra-

la decodifica dell’istruzione

In un normale microprocessore o microcontrollore ogni istruzione necessita, per essere eseguita dalla CPU, di unafase di decodifica. Per la precisione, il micro deve compiere quattro operazioni fondamentali per processare

un’istruzione: ricercare l’istruzione da eseguire (Fetch), decodificarla, ricercare l’operando e, infine, eseguirla. Lequattro operazioni descritte possono essere eseguite contemporaneamente in un D.S.P. Il TMS320C50 è infatti in

grado di cercare una nuova istruzione mentre decodifica il codice di quella precedente; questo lo rendeparticolarmente veloce tanto da richiedere solamente 50 ns per eseguire una singola istruzione.

possibili condizioni di branch (salto)


L’unità logica-parallela (PLU)La PLU è un’unità di elaborazione capace di manipolare dei dati, contenu-ti in memoria o nei registri di stato, senza influenzare il lavoro della ALU:i processi della PLU non utilizzano quindi il registro accumulatore. L’unitàparallela comunica con l’intera memoria attraverso il data bus e il programbus ed è in grado di leggere dei dati senza alterarli. Ad esempio, per testa-re un bit posto in una determinata locazione di memoria dovremo digitare:“BITT 0300h,15”. Verrà così controllato il bit meno significativo della loca-zione 300 hex e il risultato del confronto sarà disponibile nel flag TC. Comesi può osservare, la numerazione del bit da controllare risulta inversa: peril bit 0 occorre specificare il numero decimale 15, mentre per il bit 15 nel-l’istruzione bisogna riportare il numero 0. In ogni caso, quando il ProgramCounter trova l’istruzione BITT passa l’intera gestione alla PLU che siincarica di leggere la locazione specificata, trasferire la parola che contie-ne il bit da testare nel registro dinamico DBMR, creare una mascheraappropriata per fare l’operazione di AND logico tra quest’ultima e la paro-la contenuta nel registro ed, infine, trasferire il risultato del test nel bit TC.Il tutto avviene in due soli cicli di clock e senza disturbare la ALU.

sferito il contenuto dell’accumulatorenello Stack, mentre con il POP si spo-sta nell’accumulatore il dato presentenello STACK. Quanto appena citatonon differisce di molto dal funziona-mento di un normale microprocessorese non per il fatto che nel TMS320C50,come in quasi tutti i D.S.P., congiunta-mente al PC lavora anche il PAB(Program Address Bus). Quest’ultimasigla indica un particolare bus dati uti-lizzato dal D.S.P. ogni volta che develeggere, codificare ed eseguire un’i-struzione. Il PAB è essenziale quandosi usano istruzioni come la TBLW(Table Write) e la TBLR (Table Read)che consentono di creare all’internodella zona RAM dedicata ai dati unatabella che può essere letta, in modosemplice ed immediato, attraverso ilProgram Address Bus. Al fine di rende-re il dispositivo più flessibile, sonodisponibili delle istruzioni di salto con-dizionato (Branch) in grado di testarepiù di una condizione prima di essereeseguite. La maggior parte di tali istru-zioni lavora con l’accumulatore, ma vene sono alcune che testano anche i flage il piedino di I/O denominato BIO. Inogni caso, la caratteristica di questeistruzioni sta nel fatto che si possonotestare più condizioni contemporanea-mente. Ad esempio, è possibile verifica-re l’overflow ed il segno dell’accumu-latore con un’unica istruzione digitan-

do: BCND SALTO, LT, NOV. In questocaso, con LT si verifica che il contenu-to dell’accumulatore sia un numerominore di zero, mentre con il termineNOV si controlla l’overflow dell’accu-mulatore. La parola SALTO indica la“label” alla quale il PC deve “punta-re” dopo aver verificato le condizionispecificate. Anche le chiamate allesubroutine possono essere “condizio-nate”, possiamo cioè chiamare unasubroutine solo se vengono rispettate lecondizioni specificate dall’istruzione

CC (Call Conditionally). Inoltre, nelcodice di ritorno della subroutine èpossibile specificare, con l’istruzioneRETC (Return Conditionally), altrecondizioni da testare.

LE ISTRUZIONI CONDIZIONATE

Un’altra caratteristica dei D.S.P. èquella di possedere delle istruzioni cheracchiudono in sé diversi comandi. Adesempio, nel TMS320C50X l’istruzioneXC (Execute Conditionally) permette di


eseguire l’operazione specificata solose sono rispettate particolari condizio-ni. Quando la CPU trova un’istruzionedi questo tipo deve dapprima eseguireil test che segue e, solo se quest’ultimoha esito positivo, deve procedere conl’esecuzione del programma. In casocontrario, nel PC viene trasferito unsecondo indirizzo. L’istruzione XClavora come il gruppo “IF, THEN,ELSE” del BASIC e averla a disposi-zione nel linguaggio macchina rappre-senta un grande vantaggio.Analizziamo una possibile applicazionedi tale istruzione, supponiamo di volerrealizzare il seguente algoritmo: conl’accumulatore maggiore di zero e nonin overflow trasferisci il numero FF hex

nella locazione identificata dalla labelTEMP, in caso contrario trasferisci ilvalore 00 hex. Sarà sufficiente scrivere:“XC 2,GT,NOV - SPLK #0FFh,TEMP -SPLK #00h,TEMP”. Il numero 2 nell’i-struzione XC indica di quanto deveessere incrementato il ProgramCounter se le condizioni non sono veri-ficate.

L’INDIRIZZAMENTO DELLA MEMORIA

Il TMS320C50 dispone di sei diversimodi di indirizzamento della memoria.Oltre agli indirizzamenti classic (diret-to, indiretto, immediato), ne esistonoalcuni che lavorano con registri dedi-

cati, con il Circular Buffer e con ilMemory Mapped Register.L’indirizzamento diretto prevede l’uti-lizzo del registro DP (Data MemoryPage Pointer) per generare la comple-ta locazione di memoria. Nel registroDP troviamo i nove bit più alti dell’in-dirizzo mentre l’operando dell’istru-zione indica i sette bit più bassi, la loroconcatenazione fornisce i sedici bitnecessari per indirizzare. I sette bit piùbassi provengono dal registro IP(Istruction Pointer) mentre i più altiarrivano dal bus dati. Facciamo unesempio con l’istruzione di somma:“ADD 9h,5”. In questo caso vienesommato al contenuto dell’accumula-tore il valore presente nella locazionedi memoria 9 hex spostato di cinqueposti. Il registro DP “punta” ad unadelle 512 possibili pagine di memoriache a loro volta sono composte ognunada 128 word, per un totale di 64K-word. Il registro DP può essere poimodificato con le istruzioni LDP (LoadData Memory Pointer) e LST (LoadStatus Register). La prima istruzionemodifica direttamente il valore delregistro DP, mentre la seconda agiscesu tutto il contenuto del registro ST0.L’indirizzamento indiretto prevedeinvece l’utilizzo dei registri ausiliariche sono otto, contraddistinti dallesigle da AR0 fino ad AR7. Per selezio-nare il registro ausiliario con cui lavo-rare occorre agire sul registro ARPscrivendo in quest’ultimo il numerobinario dell’AR# desiderato. Il conte-nuto del registro ausiliario abilitatopuò essere elaborato dalla ARAU(Auxiliary Register, Aritmetic Unit)oppure utilizzato immediatamente perindirizzare in memoria ed accedere atutti i 64k disponibili nella memoriadati. La modifica del contenuto deiregistri ausiliari avviene attraversoparticolari istruzioni gestite dallaARAU, la ALU non viene così occupa-ta e rimane libera di proseguire nel suolavoro. Per rendere più veloce la stesu-ra del programma nel TMS320C50sono disponibili, per quanto riguardal’indirizzamento indiretto, della parti-colari notazioni contraddistinte daisimboli “*”, “-” e “+”. Quandoall’interno di un programma troviamoil simbolo “*” significa che stiamousando come indirizzo il contenuto delregistro ausiliario selezionato in prece-

l’indirizzamento della memoria


;***************************************************************************;*************** File: MFDSP1.ASM Data:22/02/96 *************;*************** (C) 1996 by FUTURA ELETTRONICA ************;***************************************************************************;Questo programma mostra la gestione dei dati in memoria e

;dei registri ausiliari. Viene calcolata la funzione: Y=AX2+BX+C.;Il risultato più grande viene memorizzato nella locazione “Y”.

.mmregs ;Inizializza i registri nelle prime;locazioni di memoria

a .set 0003h ;Alle lettere a, b, c, associa b .set 0004h ;i valori 3 hex, 4 hex, 5 hexc .set 0005h

.ds 0f00h ;Definisci la locazione di partenza ;della zona in cui reperire i dati

x .word 6h ;Associa alla lettera x la locazione q .word 2h ;di memoria 0f00 hex in cui scrivi 6 hexd .word 4h f .word 1hh .word 7h

.ds 0f0ah sqrx .word 0hy .word 0h

.ps 0a00h ;Definisci l’idirizzo di memoria da cui

.entry ;iniziare a compilare il programmastart

;Queste prime istruzioni servono per settare il corretto ;funzionamento del dispositivo. Sono necessarie affinché ;il Personal Computer a cui è collegato il D.S.P. lo riconosca e ;possa inviargli i dati relativi al programma

setc INTM ;Disabilita gli interrupt mascherandolildp #0 ;Carica la pagina di memoria in cui

;si devono compiere le operazioni:;in questo caso è quella che parte ;dall’indirizzo 0000 hex

splk #834h,PMST ;Inizializza il registro PMSTlacl #0 ;Azzera l’ accumulatore samm CWSR ;Abilita il funzionamento con zero stati

;di attesasamm PDWSR mar *,AR3 ;Utilizza il registro ausiliario AR3

;e caratterizzalo con il simbolo * lar AR3,#00f00h ;Carica il registro con il valore di

;memoria relativo alla zona dei datisplk #04h,BRCR ;Inizializza il registro per la ripetizione

;del blocco di programma con 4 hex

rptb fine ;La label “fine” indica l’ indirizzo ;di memoria a cui corrisponde l’ultima ;istruzione da ripetere

zap ;Azzera il contenuto del registro di ;prodotto (PREG) e di Acc.

lacc *,0 ;Carica in Acc. il valore contenuto;nella locazione di memoria ;specificata dal registro AR3

ldp #x ;Carica la pagina di memoria;corrispondente alla zona dati

sqra *,AR3 ;Esegui il quadrato del valore ;contenuto nella locazione di ;memoria individuata da AR3

lacc #0h ;Azzera Acc.apac ;Aggiorna Acc. sommandogli

;il dato presente nel registro PREG.sacl sqrx,0 ;Salva il risultato nella zona di

;memoria denominata sqrxlacc #0h mpy #b ;Moltiplica il contenuto di TREG0

;con il valore associato alla lettera b, ;il risultato è nel PREG

lta sqrx ;Carica TREG0 con il valore ;contenuto in memoria (X2) ;e somma il dato contenuto in PREG;PREG con ACC. Il risultato è in Acc.

;Ora nell’ accumulatore ho il termine BX. Con le prossime ;operazioni sommo ad Acc. AX2 e C

mpy #a ;Moltiplica il valore associato alla ;lettera a con il dato contenuto nel ;TREG0 (AX2). Il risultato è in PREG

apac ;Aggiorna il contenuto di Acc.;(AX2+BX)

add #c ;Somma l’ultimo termine associato ;alla lettera c

sacl y,0 ;Salva in memoria il risultato mar *+ ;Incrementa il contenuto del registro

;AR3 di una unità per leggere il dato ;successivo

crgt ;Controlla se il risultato ottenuto è ;maggiore di quello precedente.;Se è più grande salvalo in Acc.

fine ;Carica il il program counter con;il valore della locazione di memoria ;a cui corrisponde la prima istruzione.;Ricicla

.end ;Fine della compilazione

denza. Se, il simbolo “*” è accompa-gnato da un meno (-) o da un più (+)significa che il contenuto del registroausiliario in uso è, rispettivamente,decrementato o incrementato. Inoltre,grazie al registro di INDX è possibilecalcolare un nuovo indirizzo somman-do o sottraendo il contenuto del registrostesso al registro ausiliario in uso. Adesempio, la simbologia “*0-” indicache vogliamo sottrarre al contenuto delregistro ausiliario il valore attribuito alregistro INDX; il simbolo “*0+” evi-denzia invece la somma dei due registri.Sia la somma che la differenza avven-gono dopo che è stato generato l’indi-rizzo. Il registro INDX può essere utiliz-zato in altri due modi rappresentati dai

simboli: “*BRO-” e “*BRO+”. La lorofunzione è quella di generare un indi-rizzo in un particolare formato denomi-nato “Reverse Carry Propagation”.Quest’ultimo tipo di indirizzamentodella memoria risulta particolarmenteefficace per calcolare la TrasformataVeloce di Fourier (FFT) di un segnaledigitalizzato. Infatti, nella FFT, inseguito ad un particolare modo di ela-borare i dati, occorre fornire i valori diingresso seguendo un preciso schema,ovvero bisogna prima preparare tutti idati che stanno ad indirizzi pari e poitutti quelli che stanno ad indirizzidispari. Per non calcolare ogni voltal’indirizzo del dato rallentando note-volmente il programma, è dunque pos-

sibile fare ricorso al Reverse CarryPropagation che rende già disponibilela sequenza dei dati come richiestodalla FFT. L’ultimo tipo di indirizza-mento standard disponibile nei D.S.P.viene denominato immediato. In questocaso, l’istruzione contiene il valore del-l’indirizzo di memoria su cui compiereun’operazione. Un esempio del genereviene fornito dall’istruzione: “LACC0300h,0”, dove il valore contenutonella locazione 300 hex viene immedia-tamente trasferito nell’accumulatore. IlTMS320C50 consente di indirizzaredelle locazioni di memoria utilizzandodei registri dedicati, per la precisione ilBMAR (Block Move Address Register) eil DBMR (Dynamic Bit Manipulation


PER IL PROGRAMMATORE

Il sistema di sviluppo per i processori D.S.P. della Texas Instruments (cod. TMS320 DSPStarter Kit) viene fornito completo di manuali (TMS320C5X DSP Starter Kit User’s Guide eTMS320C5X User’s Guide), di software (TMS320 User Software e TMS320 DevelopmentFlow), di scheda di sviluppo (con processore TMS320C50, modulo di interfaccia al PC e con-vertitore A/D e D/A a 14 bit) al costo di 420.000 lire. Il programmatore va richiesto a: FUTU-RA ELETTRONICA, v.le Kennedy 96, 20027 Rescaldina (MI), tel. 0331-576139.

Register). Il BMAR viene utilizzatodalle istruzioni BLDD, BLDP, BLPD,MADD e MADS per indirizzare unalocazione di memoria dati o di memo-ria programma. Il DBMR lavora invececon le istruzioni APL, OPL, CPL e XPLche leggono il contenuto di tale registroper indirizzare solo la memoria dati. L’ultimo metodo di indirizzamentodisponibile nel TMS320C50 vienedenominato Circular Addressing. Inquesto caso, vengono creati e indirizza-ti due registri detti circolari in cuimemorizzare o leggere dei dati. I buffercircolari sono gestiti dai registri distato (CBCR), mentre l’indirizzamentoè affidato alla ARAU che calcola le

locazioni di memoria a cui corrispon-dono le celle del registro circolare.L’indirizzamento vero e proprio avvie-ne attraverso gli Auxiliary Register(ARP) che vengono incrementati odecrementati dopo ogni lettura in fun-zione del senso di “rotazione” di lettu-ra o di scrittura dei dati nel CircularBuffer. Questo indirizzamento, seppurabbastanza inusuale, è particolarmenteutile in diverse applicazioni come, adesempio, nella creazione di filtri digita-li.

I REGISTRI DI STATO

Un altro blocco fondamentale del

i registri di statoTMS320C50 è rappresentato dai regi-stri di Stato e di Controllo. Il registroprincipale di stato, formato da 16 bit,viene denominato ST0. I primi nove bitsono dedicati al puntatore della memo-ria dati (DP), il decimo seleziona l’in-terrupt mascherabile, l’undicesimo bitè fissato ad uno mentre il dodicesimo eil tredicesimo sono dedicati all’over-flow. Gli ultimi tre bit di ST0 definisco-no uno degli otto registri ausiliari(ARP).Dopo l’ST0 troviamo, in ordine diimportanza, il registro ST1 anch’esso a16 bit. I due bit meno significativi diST1 selezionano la modalità con cuimoltiplicare due numeri binari. Ilterzo, il quarto, l’ottavo ed il nono bitdi ST1 sono posti ad 1 dall’hardwaredel D.S.P. e non vanno modificati. Ilquinto bit indica lo stato del piedinoXF mentre il bit 7 serve per bloccare ilfunzionamento del D.S.P. I restanti bitsono il flag di Carry , il bit per l’esten-sione del segno e il flag di Test. Questiultimi bit, così come gli altri due prin-cipali registri di stato (CBCR e PMST),sono già stati sommariamente descrittinello scorso numero di Elettronica In.Concludiamo questa puntata con unesempio di programma assembler(riportato nella pagina precedente) incui vengono applicate alcune istruzionigià descritte in questa trattazione. Illistato calcola una funzione elementaree memorizza il risultato in una partico-lare locazione di memoria. Il program-ma utilizza il registro ausiliario AR3 acui assegna il simbolo “*” e le istru-zioni di ripetizione per il calcolo dellaprima parte della formula. Il softwareviene poi fatto riciclare per estrapolareil più alto dei risultati ottenuti cheviene memorizzato nella locazioneidentificata dalla lettera “y”.

CELLULAR LINE

CHIAVE DTMF2 CANALI

Per controllare a distanza, tramite la rete di telefonia cellulare, l’attivazione elo spegnimento di qualsiasi circuito elettrico o elettronico. Codice di accesso

riprogrammabile a distanza, due canali, segnalazione acustica dello stato delleuscite. Disponibile in scatola di montaggio.

di Arsenio Spadoni


Acosa serve il cellulare? Questa domanda può farsorridere, ma è alla base di tutti i progetti della

serie “cellular line”. Se da un lato il telefono cellulareha dismesso i panni di apparecchio che “fa moda” perdiventare un prodotto consumer alla portata di tutti, dal-l’altro la tecnologia che ne ha permesso lo sviluppo

consente di ottenere nuove e originali applicazioni. Ilmese scorso abbiamo dimostrato, con il progetto del-l’antifurto auto con cellulare, come sia possibile bloc-care un’auto in fuga con una semplice telefonata oppu-re come carpire, stando comodamente seduti nella pol-trona di casa, le conversazioni in atto all’interno di

Elettronica In - maggio ‘96

un’auto ovunque si trovi. L’interessesuscitato da questo progetto e le nume-rose richieste giunte in redazione cispingono a continuare con questo filonee a presentare, anche questo mese, un

progetto funzionante con i telefonini. Sitratta di una chiave DTMF a due canaliin grado di attivare/disattivare due uten-ze elettriche di qualsiasi genere masoprattutto dislocate in qualsiasi punto

d’Italia, anche nei luoghi più isolatidove non è disponibile la normale lineatelefonica commutata. L’innovazionesta nella realizzazione di un dispositivo“autonomo” che, grazie alla rete ditelefonia cellulare, può essere portato eazionato dovunque. Abbiamo usato iltermine “chiave” poiché, al fine digarantire l’unicità del comando, lostato dei relè viene modificato solodopo la trasmissione di un determinatocodice di accesso. La sigla DTMF(Dual Tone Multifrequency) indica,invece, lo standard di comunicazioneutilizzato per la trasmissione dei codicialla scheda. I toni DTMF risultano par-ticolarmente adatti a questa applicazio-ne poiché tutti i telefoni sia cellulariche via filo possono generarli. Il nostrodispositivo è stato progettato per fun-zionare in abbinamento ad un telefono

schemaa blocchi

Elettronica In - maggio ‘96

COME FUNZIONA

La scheda lavora in abbinamentoad un telefono cellulare ETACS

Motorola della seconda generazio-ne. Il collegamento tra scheda e

cellulare avviene tramite l’apposi-ta presa di input/output disponibile

sotto il telefono. Questa presaviene usata anche per alimentare ilcellulare che non deve perciò mon-tare la propria batteria. L’intera

gestione della chiave DTMF è affi-data ad evoluto microcontrollore

che provvede anche all’inizializza-zione del cellulare. Quando il cir-cuito del ring detector rileva unachiamata, la linea viene automati-camente chiusa. Dal telefono chia-

mante, occorre poi digitare unaprecisa sequenza di tasti per

“entrare” nella chiave. Se il codi-ce inviato è errato la linea vienesubito disimpegnata mentre se il

codice coincide con quello memo-rizzato nella EEPROM del

micro è possibile accedere allagestione dei relè e di conseguenza

modificarne lo stato.

RTN (trasmissione dati dal terminaleremoto al cellulare). Attraverso questelinee, il micro provvede a controllare ead inizializzare il cellulare in funzionedi quanto richiesto dall’applicazione.

La scheda viene alimentata con unatensione continua di 12 volt e il blocco“alimentatore” provvede a generare siala tensione a 5 volt necessaria al microsia quella a 8 volt da applicare al telefo-

cellulare ETACS Motorola della secon-da generazione, ovvero fabbricato dopoil mese di aprile 1993; a questa fami-glia appartengono i modelli MicrotacII,Microtac Elite, Microtac Gold,Microtac Classic, Flare, Family Life,Storno 420 e Flip Phone.

COME FUNZIONA

Per meglio comprendere il funziona-mento di tutto il circuito, osserviamo larappresentazione a blocchi riportatanell’articolo. Come si può notare tuttofa capo ad un unico integrato, per laprecisione ad un microcontrollore cherisulta collegato direttamente al cellu-lare tramite le linee siglate TRV (tra-smissione dati dal cellulare al termina-le remoto), CMP (clock di sincronismoper trasmissione e ricezione dati) e


no. L’uscita in bassa frequenza del cel-lulare è collegata al microcontrolloreattraverso il blocco riconoscitore dichiamata (ring detector) e tramite l’in-tegrato decodificatore di bitoni. Lasezione di uscita della chiave è rappre-sentata da due relè alimentati a 12 volte controllati da due linee di I/O delmicro. Attraverso un dip-switch a trepoli è possibile selezionare le variemodalità di funzionamento della sche-da. Il dip 1 attiva nella EEPROM delmicro il codice di accesso di defaultmentre il dip 2 seleziona il modo difunzionamento dei relè: astabile obistabile. Il dip 3 consente, se portatoin ON, di attivare la funzione di ripri-stino dei canali; questa opzione con-sente di riportare, all’atto dell’accen-sione, i relè nello stesso stato in cui sitrovavano prima dello spegnimento.

IL SOFTWARE

Come detto in precedenza, tutte le fun-zioni logiche della scheda sono affida-te ad un microcontrollore ed al relativosoftware. Vediamo quindi com’è realiz-zato quest’ultimo (cod. MF69) conl’aiuto dello schema a blocchi riportatonell’articolo. Per prima cosa il microinizializza le porte di I/O, ovvero con-figura ogni suo piedino al funziona-mento richiesto per poi leggere nellamemoria EEPROM sia i quattro toni diaccesso che la cella contenente lo statodei relè. A questo punto, accende e ini-zializza il telefono cellulare per poipassare a svolgere il primo test, quellosul dip 3 di DS1. Se tale dip è chiuso, ilmicro agisce sui relè riportandoli nellostato assunto prima dell’ultimo spegni-mento, in caso contrario (dip aperto) vaa verificare lo stato del primo polo. Sequesto è chiuso, nella EEPROM vienememorizzato un codice di accesso didefault che coincide con i toni “1”,“2”, “3” e “4”. I test sul dip 1 di DS1 esulla chiamata dal cellulare apparten-gono al “main program”, ovvero ilmicro ricicla in continuazione finchénon si verifica uno dei due eventi.Qualora venga rilevata una chiamata, ilprogramma chiude la linea telefonica,inizializza il timer per generare unainterruzione dopo circa 30 sec e atten-de ciclicamente una sequenza di quat-tro toni DTMF validi. Se i toni ricevuticoincidono con quelli disponibili in

diagramma di flusso del programma

contenuto nel microcontrollore U3


memoria, il programma invia una notadi risposta e passa alla gestione dellasubroutine “comandi”. In caso contra-rio (sequenza di toni errata) la lineaviene subito disimpegnata. Lo schemaa blocchi della subroutine “comandi” èriportato nell’articolo. Il micro attende,con un time-out di due minuti, dei par-ticolari toni DTMF a cui associa unaprecisa funzione: i toni interpretatisono “1”, “2”, “#” e “*”. Inviando allachiave il tono “1”, il micro agisce sulrelè 1 in due diversi modi, in funzionedel dip 2 di DS1: se tale dip è in OFFil relè cambia stato, ovvero viene aper-to se era precedentemente chiuso oviceversa (funzionamento bistabile); seil dip è in ON il relè viene chiuso percirca un secondo (funzionamento asta-bile). Il programma genera poi unanota di risposta che invia in linea perconfermare l’avvenuta esecuzione delcomando. Tale nota è di tipo continuose il relè viene chiuso, oppure è modu-lata se il relè viene aperto. Nel funzio-namento astabile la nota di risposta èsempre di tipo continuo. Inviando allachiave il tono 2, il micro si comportacome sopra, agendo però sul secondocanale della chiave (RL2). Per pro-grammare un nuovo codice di accessooccorre inviare alla chiave il tono can-celletto (#): in questo caso, il program-ma genera una nota modulata di retroa-zione e attende una sequenza di quattrotoni DTMF. Successivamente trasferi-sce i toni ricevuti nella memoriaEEPROM e invia una seconda notamodulata per indicare il termine dellasubroutine di programmazione delcodice. Il tono * (asterisco) o lo scade-re del time-out di due minuti provoca-no l’uscita del programma dallasubroutine “comandi”: il software aprela linea telefonica e ritorna nel mainprogram. Ultimata così l’analisi delsoftware implementato, non ci restache entrare nei dettagli del circuito ana-lizzandone lo schema elettrico.

SCHEMA ELETTRICO

La nostra chiave DTMF funziona inabbinamento con i telefoni cellulariETACS della seconda generazione chepresentano tutti lo stesso tipo di con-nettore di input/output. Nello schemaelettrico della chiave vengono indicatele sigle di ciascun terminale di tale

diagramma di flussodella subroutine di

gestione dei comandi

il nostro prototipo a montaggio ultimato


connettore, per un totale di otto linee dicollegamento. I poli “+8V” e “massa”servono per alimentare il cellulare.Ricordiamo, a questo proposito, che ilcellulare collegato alla chiave non deveessere dotato di batterie proprie. Le

linee di controllo del cellulare, siglateTRV, CMP e RTN, sono connesse alleporte PC2, PC0 e PB4 del micro e ven-gono mantenute a livello logico altodalle tre resistenze R1, R2 e R3. Questelinee vengono utilizzate solo all’atto

dell’accensione per l’inizializzazione:in seguito non sarà più necessarioimpartire altri comandi al cellulare.L’ingresso di BF del telefono è connes-so, tramite l’interposizione del transi-stor T1, al pin 18 (PA6) del micro.

schemaelettrico


Quest’ultimo, viene inizializzato comeuscita di tipo PWM ed è perciò ingrado di generare, e di inviare in linea,tramite il T1, la nota di retroazione.L’uscita di BF del cellulare, siglata“on/off” nello schema, viene utilizzata

lo”, una serie di impulsi sulla linea“on/off”. Questo segnale viene elabora-to dai transistor T4, T5, T6 (ring detec-tor) e inviato alla porta PB7 (pin 9) delmicro. L’ultima funzione che fa capoalla linea “on/off” è l’uscita del segna-

dalla nostra chiave per cinque diversiscopi: per testare il cellulare, peraccenderlo, per spegnerlo, per verifica-re la presenza di una chiamata e perleggere i toni DTMF in arrivo.Vediamo di chiarire meglio il funziona-mento e la gestione di tale linea. Perprima cosa, poiché il micro U3 devesapere se il cellulare è collegato omeno al circuito, la linea “on/off” vieneconnessa tramite il transistor T3 allaporta PC3 (pin 25) del micro: collegan-do il cellulare alla scheda il led LD3deve accendersi. La linea “on/off”,come del resto si può intuire dalla siglache la identifica, rappresenta sia l’usci-ta di BF che l’ingresso di accensione ospegnimento del cellulare. Portando -per un breve periodo - tale linea amassa attraverso una resistenza da 10Kohm provochiamo l’accensione deltelefono, mantenendo invece la linea amassa per un periodo più lungo ne pro-vochiamo lo spegnimento. A talescopo, il circuito implementa la resi-stenza R11 e il transistor T2 connessi alpiedino di uscita 7 (PB5) del micro.Quando il cellulare riceve una chiama-ta presenta, in corrispondenza del “tril-

di U3. Il circuito prevede due led, sigla-ti LD1 e LD2, per segnalare lo stato deirelè. La tensione di alimentazione del-l’intera scheda è di 12 volt e va appli-cata tra i morsetti “+V” e “massa”. Ilconsumo del dispositivo, con il cellula-

le di bassa frequenza ovvero, nel nostrocaso, dei toni DTMF. L’ampiezza delsegnale di bassa frequenza provenientedalla linea “on/off” può essere regolatomediante il trimmer R16; successiva-mente, tramite C17, il segnale vieneinviato al terminale di ingresso (pin 2)di U4, un comune 8870. Se U4 ricono-sce un tono DTMF, il pin 15, corri-spondente alla funzione STD, passa da0 a 1 presentando nel contempo ilcodice BCD del tono decodificato sullelinee siglate Q1, Q2, Q3 e Q4. Questeultime, unitamente all’STD, sono col-legate al micro che può così interpreta-re tutti i toni DTMF presenti in linea.L’integrato 8870 necessita di un quarzoesterno a 3,58 MHz tra i pin 7 e 8.Anche il micro, un ST6265 della SGS-Thomson, necessita di un quarzo, que-sta volta da 6 MHz, per far “girare” ilproprio oscillatore. Tale quarzo, siglatoQ1, va connesso tra i piedini 20 e 21unitamente a due condensatori da 22pF. La rete R5/C3 serve per resettare ilmicro all’atto della prima accensione. Idue relè RL1 e RL2 sono controllati,tramite l’interposizione di un transistor,dalle porte PA5 (pin 17) e PA4 (pin 16)


COMPONENTI

R1: 10 KohmR2: 10 KohmR3: 10 KohmR4: 56 KohmR5: 100 Kohm

R6: 1 KohmR7: 1 KohmR8: 47 KohmR9: 47 KohmR10: 470 KohmR11: 10 KohmR12: 22 Kohm

piano di cablaggio

R13: 22 KohmR14: 560 OhmR15: 1 KohmR16: 47 Kohm trimmerR17: 22 KohmR18: 1 KohmR19: 1 KohmR20: 100 KohmR21: 100 KohmR22: 2,2 KohmR23: 10 KohmR24: 4,7 KohmR25: 4,7 KohmR26: 1 KohmR27: 22 KohmR28: 22 KohmR29: 1 KohmR30: 22 KohmR31: 22 KohmR32: 330 KohmR33: 100 OhmR34: 100 KohmR35: 100 KohmR36: 100 KohmR37: 47 KohmC1: 1.000 µF 25 VL elettr.C2: 100 nF multistrato C3: 1 µF 25 VL elettr. C4: 1.000 µF 16 VL elettr.C5: 100 nF multistratoC6: 100 µF 16 VL elettr.C7: 220 nF poliestereC8: 220 nF poliestereC9: 100 nF multistratoC10: 1 µF 25 VL elettr.

re collegato ed acceso, ammonta a circa200 mA. L’integrato U1, un normale7805, genera i 5 volt necessari al micro(U3) e al decoder DTMF (U4), mentreU2 fornisce la tensione ad 8 volt peralimentare il cellulare. Conclusa cosìanche la descrizione dello schema elet-trico, possiamo occuparci degli aspettipratici di questo progetto.

IN PRATICA

Innanzitutto, utilizzando il metododella fotoincisione, dobbiamo realizza-re la basetta sfruttando il disegno delmaster (in scala reale) riportato nelleillustrazioni. Procediamo poi alla salda-tura dei vari componenti montando per

primi i componenti a più basso profiloe poi quelli con profilo maggiore.Prestiamo la massima attenzione allapolarità dei diodi, degli elettrolitici edalla tacca di riferimento degli integrati edei transistor; a tale scopo facciamosempre riferimento al piano di cablag-gio pubblicato. Per i due integrati uti-lizziamo gli appositi zoccoli, uno a14+14 pin per il micro ed uno a 9+9 pinper l’8870. La scheda prevede un ponti-cello, nei pressi di U3, che non vadimenticato. Il dip-switch deve esseremontato con il lato ON rivolto verso ilmicro, in caso contrario il significatodei tre dip di DS1 viene invertito. I dueregolatori di tensione, U1 e U2, vannodotati di una piccola aletta di raffredda-

mento. Per i collegamenti di alimenta-zione e per le uscite è consigliabilericorrere ad una morsettiera componibi-le a passo 5 mm, mentre per il collega-mento al cellulare abbiamo previsto unplug telefonico ad otto poli. Il cavo diinterfaccia tra telefono e scheda puòessere reperito in un qualsiasi negoziodi accessori per cellulari; tale cavodovrà avere da un lato il connettoreMotorola mentre all’altro capo dovre-mo fissare un plug maschio a otto poliadatto alla nostra scheda. Concluso cosìil montaggio, procediamo con il collau-do della scheda. Alimentiamo il circui-to con una tensione stabilizzata di circa12 volt e con un tester verifichiamo chele tensioni presenti su U3, U4 e sul plug


il prototipo della chiave

C11: 100 µF 25 VL elettr.C12: 22 pF ceramicoC13: 22 pF ceramicoC14: 1.000 µF 25 elettr.C15: 100 µF 25 VL elettr.C16: 100 nF multistratoC17: 100 nF multistratoC18: 100 nF multistratoC19: 100 nF multistratoD1: 1N5404D2: 1N4148D3: 1N4148D4: 1N4148D5: 1N4148D6: 1N4002D7: 1N4002LD1: Led 5 mm rossoLD2: Led 5 mm rossoLD3: Led 5 mm verdeFUS1: Fusibile 2 ARL1: Relè 12 Volt miniaturaRL2: Relè 12 Volt miniaturaT1: BC547BT2: BC547BT3: BC547BT4: BC547BT5: BC547BT6: BC547BT7: BC547BT8: BC547BU1: 7805U2: 7808U3: ST62T65 (MF69)U4: 8870Q1: Quarzo 6 Mhz

Q2: Quarzo 3.58 MhzDS1: Dip switch 4 poli

Varie:- Portafusibile da stampato;- morsettiera 2 poli

componibile (4 pz);

- dissipatore per TO220 (2 pz);- vite con dado 3MA (2 pz);- zoccolo 9+9;- zoccoli 14+14;- presa telefonica 8 poli da c.s.;- C.S. cod. G022.

telefonico siano corrette. Togliamo ali-mentazione alla scheda, colleghiamo ilcellulare e riaccendiamo il dispositivo:se tutto è a posto dopo qualche secondoil telefono si deve accendere. Dopo unadecina di secondi, onde permettere almicro di completare la fase di inizializ-zazione, bisogna portare per un breveistante il dip 1 di DS1 a ON: forziamocosì nella EEPROM del micro il codicedi accesso di default. Occorre oradisporre di un secondo telefono e, alloscopo, possiamo utilizzare un altro cel-lulare a patto che sia disponibile la fun-zione di generatore DTMF; in alternati-va utilizziamo un normale telefono atastiera funzionante in “Tone”. Con ilsecondo telefono componiamo il

numero del cellulare connesso allachiave e verifichiamo che quest’ultimachiuda la linea. Premiamo e mantenia-mo premuto il tasto “1” del telefonochiamante e, nel contempo, ruotiamo iltrimmer R16 finché il pin 15 di di U4(STD) non va alto, ovvero a 5 volt: ciòsignifica che il tono DTMF è stato cor-rettamente decodificato dall’8870.Rilasciamo il tasto “1” del telefonochiamante e premiamo nell’ordine itasti “2”, “3” e “4”, dovremo udire incornetta una nota di tipo continuo delladurata di un paio di secondi. Siamo così“entrati” nella chiave, ora abbiamo dueminuti di tempo per inviare un coman-do. Proviamo a premere i tasti 1 e 2 perverificare il corretto funzionamento dei

relè: ricordiamo che con il dip 2 di DS1aperto i relè devono cambiare stato ognivolta. Ad esempio, se RL1 è apertoinviando il tono 1 il relè si deve chiude-re e in cornetta deve giungere una notacontinua; inviando una seconda volta iltono “1” il relè deve aprirsi e il tono dirisposta deve essere modulato. Qualorail dip 2 sia chiuso i relè devono funzio-nare in modo impulsivo. Per intenderci,inviando il tono “1” il relè RL1 devechiudersi per circa un secondo e la notagenerata deve essere continua. Per“uscire” dalla chiave dobbiamo inviareil tono * (asterisco) oppure attendere loscadere dei due minuti. In entrambi icasi la linea viene aperta e il program-ma si predispone all’attesa di una nuova



La chiave DTMF per telefono cellulare descritta in questepagine è disponibile in scatola di montaggio (cod. FT129K) alprezzo di 170.000 lire. Il kit comprende tutti i componenti, labasetta forata e serigrafata, il micro programmato, il cavo dicollegamento al cellulare e tutte le minuterie. La scatola dimontaggio non comprende il telefono cellulare. Il microcon-trollore programmato è disponibile anche separatamente(cod. MF69) al prezzo di 45.000 lire. Il materiale va richiestoa: Futura Elettronica, V.le Kennedy 96, 20027 Rescaldina(MI), tel. 0331-576139, fax 0331-578200.

chiamata. Per programmare un nuovocodice di accesso occorre seguire que-sta procedura: comporre il numerotelefonico, inviare il vecchio codice,attendere la nota di risposta, premere iltasto cancelletto (#), attendere la notadi programmazione, inviare i quattrotoni della nuova chiave, attendere lanota di programmazione, premere iltasto asterisco per terminare. D’ora inpoi, il codice sarà quello digitato everrà trattenuto dalla scheda anchetogliendo alimentazione. Per modifica-re tale codice dovremo ripetere la pro-

cedura dall’inizio oppure agire sul dip 1di DS1. Come ultima prova, controllia-mo la funzione di ripristino dei relè e,allo scopo, portiamo a ON sia il dip 2che il 3 di DS1 quindi togliamo e ridia-mo dopo qualche secondo tensione allascheda.A questo punto, dovremo comporre ilnumero del cellulare, entrare nella chia-ve, premere i tasti 1 e 2 per chiudere irelè e inviare il tono asterisco per usci-re. Togliendo e ridando alimentazione irelè si devono chiudere, ovvero devonoripristinare il loro stato.

Sei un appassionato di elet-tronica e hai scoperto soloora la nostra rivista? Per rice-vere i numeri arretrati è suffi-ciente effettuare un versa-mento sul CCP n. 34208207intestato a VISPA snc, v.leKennedy 98, 20027 Rescaldi-na (MI). Gli arretrati sonodisponibili al doppio del prez-zo di copertina (comprensivodelle spese di spedizione).

APPLICAZIONI

DA SINGOLAA DUALE

Come generare, partendo da una tensione singola a 5 volt, una tensione dualedi ± 10 volt utilizzando pochissimi componenti.

di Francesco Doni


Capita spesso di avere bisogno di una tensioneduale avendo a disposizione solamente una tensio-

ne singola. Pensiamo, ad esempio, ai circuiti con ampli-ficatori operazionali che spesso vengono alimentati conuna tensione duale. Anche in campo digitale moltevolte è necessario avere a disposizione due tensioni dialimentazione, una negativa ed una positiva. Tipico èil caso dei convertitori TTL/RS232 che, dovendogenerare dei segnali di ampiezza compresa tra ± 10volt, vanno alimentati con una tensione duale. In tuttiquesti casi bisogna ricorrere a circuiti di alimentazionepiù complessi, in grado di fornire le varie tensioninecessarie al funzionamento dei circuiti. Tuttavia, se lacorrente assorbita sul ramo negativo non è elevata

(come spesso accade), è possibile fare uso di particola-ri circuiti convertitori di tensione, campo nel quale laMaxim è sicuramente leader a livello mondiale. Proprioun integrato di questa Casa abbiamo utilizzato per rea-lizzare il convertitore di tensione descritto in questepagine. Si tratta di un minuscolo chip a 8 pin in gradodi generare, partendo da 5 volt, una tensione duale di± 10 volt. Non solo una tensione negativa, quindi, madue tensioni - positiva e negativa - con un potenzialedoppio rispetto a quello di partenza! Il tutto senza ricor-rere a strane induttanze ma semplicemente con quattrocondensatori di modesto valore. Questo circuito puòtrovare numerose applicazioni sia in campo digitale cheanalogico. La corrente disponibile in uscita è di circa 10


L’INTEGRATO MAXIM MAX680

Questo integrato monolitico CMOS è in grado di genera-re, partendo da una singola tensione di 5 volt, una ten-sione duale di ben ± 10 volt senza l’impiego di straneinduttanze o componenti difficilmente reperibili: gli unici

componenti richiesti sono quattro condensatori di mode-sto valore. Con la tensione duale potremo alimentare tuttequelle apparecchiature, analogiche o digitali, che ancoraoggi, nonostante l’evoluzione tecnologica, richiedonouna doppia tensione di alimentazione quali gli amplifica-

tore capacitivo consente, partendo da tale tensione, diottenere i 10 volt negativi. Entrambi questi stadi funzio-nano con una frequenza di clock di 8 KHz. L’integrato èin grado di lavorare con tensioni di alimentazione com-prese tra 2 e 6 volt; ovviamente con tensioni inferiori ai 5volt, la tensione duale di uscita risulterà proporzional-mente più bassa. L’impedenza di uscita di questo conver-titore è di 150 Ohm. Ciò significa che il chip è in grado dierogare sulle uscite duali una corrente di circa 10 mA perramo, corrente più che sufficiente nella maggior partedelle applicazioni. Il rendimento di conversione in poten-za è dell’ordine dell’85%.

tori operazionali, i convertitori TTL/RS232 ed altri anco-ra. Come si vede nello schema a blocchi, all’interno del-l’integrato è presente un primo convertitore capacitivoche eleva da 5 a 10 volt la tensione; un secondo converti-

Disposizione deiterminali dell’integratoconvertitore di tensione

MAX680.

mA, più che sufficiente nella maggiorparte dei casi. Diamo dunque un’oc-chiata più da vicino a questo circuito.All’interno dell’integrato sono presentidue convertitori capacitivi; il primoeleva da 5 a 10 volt la tensione continuadi ingresso mentre il secondo trasformaquesto potenziale da positivo a negati-vo. Entrambi gli stadi funzionano conuna frequenza di clock di 8 Khz gene-rata internamente all’integrato. Il

segnale di clock presenta un duty-cycleesattamente del 50%. Durante la primasemionda gli interruttori S2 e S4 sonoaperti mentre S1 e S3 sono chiusi; ilcondensatore C1 può dunque esserecaricato dalla tensione di ingresso.Durante la seconda semionda S1 e S3sono aperti mentre S2 e S4 sono chiusi.Durante questa fase la tensione di C1 sisomma con quella di alimentazione e vaa caricare C3: ai capi di questo conden-

satore troviamo perciò una tensionedoppia rispetto a quella iniziale. Il fun-zionamento del convertitore negativo èaltrettanto semplice. Questo stadio uti-lizza come tensione di ingresso quellapresente all’uscita del primo convertito-re (10 volt). Durante la secondasemionda S6 e S8 sono aperti mentreS5 e S7 sono chiusi il che provoca lacarica di C2 con una tensione positivarispetto a massa. Durante la prima


il progetto

COMPONENTI C1: 4,7 µF 16VLC2: 4,7 µF 16VLC3: 4,7 µF 16VLC4: 4,7 µF 16VLU1: MAX680

Varie:- Zoccolo 4+4- C.S. cod. G026- Morsettiera 3 poli- Morsettiera 2 poli

DOVE ACQUISTARE

IL MATERIALE

L’integrato MAX680 utiliz-

zato in questo progetto costa

8.000 IVA compresa. Il chip

può essere richiesto a:

Futura Elettronica, V.le

Kennedy 96, 20027

Rescaldina (MI) tel 0331-

576139 fax 0331-578200.

semionda, invece, S5 e S7 sono aperti eS6 e S8 sono chiusi determinando iltrasferimento della carica di C2 in C4 ela conseguente generazione della ten-sione negativa. Gli interruttori elettro-nici implementati nel chip sono deimosfet a canale P per quanto riguardaS1, S2, S4 e S5 ed a canale N nel casodi S3, S6, S7 e S8. Il circuito per fun-zionare, dunque, necessita unicamentedi quattro condensatori elettroliticimontati all’esterno come indicato neglischemi; i quattro condensatori presen-tano una capacità di appena 4,7 micro-farad. L’integrato è in grado di operarecon tensioni di alimentazione compre-se tra 2 e 6 volt; ovviamente con ten-sioni inferiori ai 5 volt, la tensioneduale di uscita si riduce in proporzione.L’impedenza di uscita è di 150 Ohm acui corrisponde una corrente di oltre 10mA per ramo a 10 volt. Il rendimentodi conversione è di circa l’85%. Dalpunto di vista fisico, il MAX680 èdisponibile nella versione dual-in-linea 8 pin. Per realizzare il semplice cir-cuito proposto in questo articolo è pos-sibile utilizzare una basetta milleforianziché lo stampato riportato nelle illu-strazioni. Il montaggio non presenta

alcun problema, basta non inserire alcontrario l’integrato o uno dei quattrocondensatori. Questo circuito consenteanche di verificare la corrente erogatain funzione del valore dei condensatoriutilizzati nonché la tensione generata inuscita in funzione della tensione di ali-mentazione. In linea di massima latensione duale di uscita presenta unpotenziale doppio rispetto alla tensionedi alimentazione.


ON THE ROAD

ANTIFURTO AUTOCON SENSORE

VOLUMETRICO

di Carlo Vignati

Utilizzando un nuovissimo sensore ad ultrasuoni dell’Aurel, abbiamorealizzato un antifurto volumetrico per auto di grandi prestazioni, sicuro,

sensibilissimo e facilmente installabile. Attivazione mediante radiocomando.Disponibile in scatola di montaggio.

Negli ultimi tempi si è fatta stra-da la tendenza di dotare le

automobili nuove di fabbrica dialcuni accessori che fino a pocotempo fa erano considerati di scarsaimportanza. A questa categoriaappartengono sicuramente gli

impianti antifurto. Fino a pochi annifa, addirittura, molte Case nondisponevano dell’antifurto neppurecome optional e quanti volevanocautelarsi contro i topi d’auto eranocostretti a rivolgersi a degli installa-tori specializzati che, in funzione

delle esigenze di sicurezza (e delledisponibilità finanziarie) del cliente,proponevano questo o quell’altroimpianto. Oggi le cose sono radical-mente cambiate: tutte la Case hannoin listino vari modelli di antifurtoe alcune volte questo accessorio


IL SENSORE AD ULTRASUONI

Il cuore del nostro impianto antifurto è rappresentato dalnuovo sensore ad ultrasuoni monocapsula prodottodall’Aurel e contraddistinto dalla sigla “RILUS” (rileva-tore ultrasuoni). Si tratta di un prodotto veramente inno-vativo, sicuramente destinato ad avere un notevole suc-cesso non solo tra gli appassionati di elettronica maanche tra i costruttori di impianti antifurto. L’utilizzo diavanzatissime tecnologie hardware ha consentito unaminiaturizzazione eccezionale del sensore il quale puòcosì essere facilmente installato ovunque e da chiunque.Inoltre, il design innovativo, conferisce al prodotto unaspetto gradevole e discreto. L’integrazione della capsu-la ad ultrasuoni e del circuito in un unico oggetto dainstallare senza taratura, riduce i costi globali dell’anti-furto nonché il tempo necessario per l’installazione.All’interno del sensore è presente un microcontrolloreche gestisce tutte le funzioni ed effettua un filtraggio digi-tale del segnale ultrasonico discriminando con precisio-ne i disturbi dai veri segnali di allarme. Tutto ciò grazieal software implementato, frutto di lunghe prove eapprofonditi studi. Dal punto di vista fisico il sensore èdotato di un corpo in plastica a forma di lente delledimensioni di 35 x 18 millimetri; una linguetta di inser-zione a snodo frizionato consente di installare facilmen-te il sensore ovunque. Per quanto riguarda le caratteri-stiche tecniche, la tensione di alimentazione può esserecompresa tra 8 e 20 volt; all’interno il circuito lavora a5 volt, tensione fornita da un regolatore a basso drop-out. L’assorbimento tipico a 12 volt è di 5 mA. Il senso-re è anche protetto contro le inversioni di polarità. Perquanto riguarda la sensibilità, il circuito si auto-calibraall’accensione e si adatta alle differenti condizioni dilavoro durante il funzionamento. La portata del sistemaè mediamente compresa tra 30 e 290 centimetri il che

consente di utilizzare il dispositivo anche all’internodelle autovetture monovolume che tanto successo stannoriscuotendo negli ultimi tempi. Il sensore comprendeanche un led di segnalazione che nella versione a tre filiviene gestito dal circuito della capsula come allarmementre in quella a quattro fili viene pilotato dalla cen-tralina esterna. Il sensore entra in funzione trascorsi 25secondi dall’accensione; in questo periodo il dispositivosi auto-regola prendendo “le misure” del veicolo. Ildispositivo non richiede dunque alcun tipo di regolazio-ne, né per quanto riguarda la sensibilità, né per quantoriguarda altre funzioni. L’uscita di allarme utilizza untransistor NPN con collettore aperto. Il sensore ad ultra-suoni va installato in un angolo alto dell’abitacolo, pos-sibilmente in una zona riparata dai raggi del sole. Comesi vede nelle immagini, a garanzia di un elevatissimostandard qualitativo, tutti i componenti utilizzati nel sen-sore sono del tipo a montaggio superficiale.


viene fornito di serie. Almeno perquanto riguarda gli impianti tradiziona-li con sensore volumetrico e ad assor-bimento. Nel caso, invece, degli immo-bilizzatori elettronici, questo efficacis-simo sistema antifurto viene ormaimontato di serie nella maggior partedelle automobili di recente produzione,comprese le piccole cilindrate e le uti-litarie. A tale proposito vogliamo apri-re una breve parentesi dal momento chesolo da pochissimo gli immobilizzatorielettronici hanno fatto la loro comparsasul mercato e perciò non tutti sono aconoscenza del principio di funziona-mento e dei vantaggi offerti da questosistema. Il fatto che nel giro di un paiodi anni dalla loro commercializzazioneda parte delle Aziende elettronichequesti dispositivi siano stati adottati datutte le Case automobilistiche la dicelunga sulla loro efficacia.L’immobilizzatore elettronico non èaltro che una chiave codificata elettro-nicamente. All’interno della chiavemeccanica è presente un microtrasmet-titore radio di tipo passivo (senza batte-

elettronica bloccando così il funziona-mento del motore. Con questo sistemanon è possibile avviare la vettura nep-pure “smanettando” sul blocchetto diaccensione in quanto anche l’informa-zione che dà il via libera alla centralinaelettronica è codificata. Dal momentoche ogni chiave dispone di un propriocodice, per rubare una vettura dotata diimmobilizzatore l’unico sistema èquello di rubare in precedenza la chia-ve di accensione oppure di caricare la

ria) che si attiva quando la chiave vieneinserita nel blocchetto di accensione. Inprossimità di quest’ultimo è installatoun ricevitore che produce un campoelettromagnetico di ampiezza suffi-ciente ad attivare il trasmettitore ed aleggere le informazioni (il codice diidentificazione) fornite da un micro-chip contenuto anch’esso nella chiave.Se il codice è corretto la vettura si puòavviare, in caso contrario il circuito ini-bisce il funzionamento della centralina

CARATTERISTICHE TECNICHE SENSORE RILUS

Alimentazione: 8÷20 V con assorbimento di 5 mA a 12 volt (protetto contro le

inversioni di polarità).

Sensibilità: Auto-calibrante all’accensione; auto-adattiva durante il funziona-

mento con portata di 30÷290 centimetri.

Uscita: Ritardo all’accensione di 25 secondi, con durata impulsi di 25 msec.

Collegamenti: Cavetto a 3 poli (diametro 3,7mm) o a 4 poli (diametro 5,1 mm).

Contenitore: Corpo in plastica a forma di lente 18 x 35 millimetri con linguet-

ta di inserzione a snodo frizionato per la regolazione.

centrale:schema elettrico


COMPONENTI

R1: 820 OhmR2: 180 KohmR3: 47 KohmR4: 1 KohmR5: 15 KohmR6: 47 KohmR7: 22 KohmR8: 2,2 KohmR9: 10 KohmR10: 220 KohmR11: 2,2 KohmR12: 1 Mohm trimmerR13: 470 OhmC1: 1000 µF 16VLC2: 100 nF multistratoC3: 100 nF multistratoC4: 22 nF multistratoC5: 100 µF 16VLC6: 47 µF 16VLC7: 47 µF 16VLC8: 47 µF 16VL

il montaggio dell’antifurto

IL TRASMETTITORE

vettura su un camion per poi, conpazienza, presso qualche officina com-piacente, sostituire la centralina e l’im-mobilizzatore. Grazie a questo sistema,negli ultimi tempi i furti d’auto si sonoridotti notevolmente; alcuneCompagnie assicuratrici, addirittura(cosa strana ma vera!), effettuano deitagli consistenti al costo delle polizzenel caso di auto dotate di immobilizza-

tore. Chiudiamo questa parentesi con lapromessa di ritornare sull’argomentonon più con delle informazioni generi-che ma con dei progetti veri e propridestinati ad un impiego automobilisticoma non solo. A proposito di auto, tor-niamo a “bomba” al progetto di questomese.Gli immobilizzatori elettronici, perquanto validi, non ci avvisano del tenta-

tivo di furto e non si attivano se qualcu-no tenta di entrare nella vettura perrubare la stessa o qualcosa al suo inter-no (tipicamente l’autoradio o il telefo-no). Gli impianti di tipo tradizionale,invece, oltre a bloccare la vettura, atti-vano una sirena che dovrebbe convin-cere il ladro a scappare dandoci allostesso tempo la possibilità di interveni-re. Quello proposto in queste pagine è

Il trasmettitore utilizzato

per attivare a distanza

la centralina antifurto

viene anch’esso prodotto

dall’Aurel ed è disponi-

bile già montato e col-

laudato. Il trasmettitore

lavora a 300 MHz ed

utilizza una codifica del

segnale di tipo Motorola

a 19.683 combinazioni.


D1: 1N5404D2: 1N4002D3: 1N4002D4: 1N4002DZ1: 5,1 V ZenerLD1: Led rossoT1: BC547BT2: BC547BDS1: Dip 9 poli 3-stateU1: Aurel RF290U2: MC145028U3: 4013FUS1: Fusibile 1 ARL1: Relè 12V 1 scSensore: Aurel RILUS

Varie:- Zoccolo 7 + 7- Zoccolo 8 + 8- Connettore 4 poli passo

2,54 femmina- Portafusibile da CS- C.S. cod.. G023

il nostro prototipo

appunto un impianto di tipo tradiziona-le per quanto riguarda il principio difunzionamento (volumetrico ad ultra-suoni) ma con una importante novitàper quanto concerne i componenti uti-lizzati. Ci riferiamo, lo avrete sicura-mente già notato, al sensore monoca-psula completamente autonomo chechiude un contatto in caso di allarme.Questo sensore, prodotto dall’Aurel edisponibile da pochissime settimane,presenta elevatissime prestazioni inquanto un microprocessore presenteall’interno della capsula gestisce tuttele funzioni effettuando un accurato fil-traggio digitale che discrimina i distur-bi (scossoni, vento, temperatura) daiveri allarmi. Ma c’è di più. L’interosensore presenta dimensioni particolar-mente contenute e risulta facilmenteinstallabile all’interno di qualsiasi vet-tura grazie al corpo in plastica munitodi linguetta di inserzione con snodo fri-zionato. Un vero e proprio gioiellinoche, tra l’altro, consente di semplificarenotevolmente il circuito della centralinavera e propria. Questa, come si vedenelle illustrazioni, è radiocomandata; inaltre parole, l’attivazione e lo spegni-

mento dell’antifurto avviene medianteradiocomando. Veniamo dunque alnostro circuito ed osserviamo lo sche-ma elettrico riportato nelle illustrazioni.

SCHEMA ELETTRICO

La centralina è quanto di più semplicesi possa immaginare: il segnale di allar-me proveniente dal sensore viene gesti-to da un doppio flip flop mentre l’ac-censione e lo spegnimento dell’antifur-to fanno capo ad un ricevitore ibridoAurel e ad un sistema di decodifica tipoMotorola. Ma procediamo con ordine.All’accensione, per effetto della rete direset R7/C8, l’uscita Q (piedino 13) delprimo flip-flop contenuto in U3a siporta a livello logico basso mentre l’u-scita negata (pin 12) presenta un livellologico alto. Nel primo caso, l’uscitacontrolla il transistor T2 il quale, a suavolta, alimenta il sensore Rilus. A ripo-so, dunque, essendo la linea bassa, iltransistor è interdetto ed il sensore nonviene alimentato. L’uscita negata èinvece attiva e blocca il secondo flip-flop U3b al cui ingresso di clock è col-legata l’uscita del sensore. In conclu-

sione, non solo il sensore risulta spento,ma la linea di allarme viene inibita perevitare che possano giungere falsiimpulsi di allarme generati dall’impian-to elettrico della vettura. Immaginiamoora che dalla sezione radio provenga unimpulso e che questo segnale vengaapplicato sul terminale di clock (pin 11)di U3a. Il flip-flop commuta immedia-tamente e l’uscita Q passa da un livellobasso ad un livello alto attivando il tran-sistor T2 ed alimentando il sensore.Anche l’uscita negata (pin 12) commu-ta passando da 1 a 0; ne consegue che ilreset del secondo flip-flop presenta oraun livello basso consentendo all’even-tuale segnale di allarme di provocare lacommutazione di U3b. E’ esattamenteciò che avviene qualora l’uscita del sen-sore (OUT) passi - a causa di un allar-me - da un livello alto a 0. La commu-tazione del flip-flop determina il pas-saggio da 0 a 1 dell’uscita relativa (pin1) con conseguente attivazione del relèdi allarme controllato da T1. Il relè puòessere collegato ad una sirena, al clac-son ma anche all’impianto di accensio-ne della vettura che viene così - duran-te il periodo di attivazione dell’allarme


degli impulsi digitali ricevuti. Per fun-zionare il modulo Aurel necessita dipochissimi componenti esterni, tipica-mente di una resistenza e di uno zenerche stabilizzano la tensione con laquale viene alimentata la sezione aradiofrequenza. Questo stadio, al con-trario di tutti gli altri implementati nelmodulo, necessita di una tensione di 5volt stabilizzati onde evitare slittamen-ti di frequenza. Il treno di impulsi rice-vuto viene inviato dal terminale diuscita del modulo (pin 14) all’ingressodell’integrato decodificatore U2, unchip Motorola MC145028. Il circuitointegrato confronta i codici in arrivocon quelli selezionati mediante il dip-switch DS1 e se questi sono uguali abi-lita l’uscita che passa da un livellobasso ad un livello alto. Questo impul-so viene applicato al clock dell’integra-to U3a. A proposito del sistema didecodifica, dobbiamo segnalare che,per una corretta decodifica degli impul-si, la frequenza di clock dell’integratoMC145028 deve essere uguale a quellautilizzata in fase di codifica. Nel nostrocaso, dal momento che l’encoder utiliz-za una frequenza di 1,7 KHz, i valori diR2, R3, C3 e C4 debbono essere sceltiin modo da ottenere una frequenza diclock di 1,7 KHz anche per la decodifi-ca. Completano lo schema della cen-tralina alcuni condensatori di filtrosparsi strategicamente in vari punti delcircuito, il diodo di protezione D1(serve per evitare danni al circuito incaso di inversione della polarità), ed ilfusibile da 1 ampère. Per quantoriguarda l’antenna, questa va autoco-struita utilizzando uno spezzone di filorigido della lunghezza di 25 centimetricirca. La portata in aria libera dovrebbeaggirarsi attorno ai 100 metri mentrecon la centralina montata all’internodella vettura la portata dovrebbe scen-dere a 20÷30 metri per effetto delloschermo introdotto dalla carrozzeriametallica della vettura. Ultimata cosìl’analisi dello schema elettrico, nonresta che occuparci degli aspetti praticirelativi alla costruzione di questoimpianto d’allarme.

IN PRATICA

L’impiego del nuovo sensore ad ultra-suoni dell’Aurel consente di semplifi-care notevolmente la realizzazione e la

- immobilizzata. Questo nuovo statonon è stabile in quanto il condensatoreC6 collegato al circuito di reset di U3binizia a caricarsi tramite la reteR12/R13. Dopo una decina di secondi(il tempo può essere regolato permezzo di R12 tra 2 e 100 secondi), latensione del condensatore C6 raggiun-ge un livello tale da provocare il resetdi U3b con la conseguente cessazionedel segnale di allarme. Dopo la com-mutazione, tuttavia, il condensatore C6viene scaricato immediatamente dallarete D3/R11 ed il nostro circuito risultanuovamente attivo, pronto ad entrare inallarme nel caso il sensore ad ultrasuo-ni rilevi un tentativo di furto. La sezio-

ne di attivazione a distanza medianteradiocomando utilizza un trasmettitorecodificato Aurel a 300 MHz modelloTX1C (questo dispositivo viene fornitogià montato e collaudato) ed un ricevi-tore ibrido modello RF290/300 che faparte della centralina. Il trasmettitorelavora a 300 MHz e genera un segnaledi un paio di milliwatt codificato con ilclassico sistema Motorola a 9 bit/3 statiper complessive 19.638 combinazioni.Il codice viene impostato mediante undip-switch a 8 o 9 poli. Il segnale radioproveniente dal TX viene ricevuto dalmodulo RF290 (U1 nel circuito dellacentralina) il quale provvede ancheall’amplificazione ed alla squadratura


messa in opera di questa centralina,consentendo a chiunque, anche ai letto-ri meno esperti, di portare a terminecon successo questo progetto. Come sivede nelle illustrazioni, per il montag-gio della centralina abbiamo utilizzatoun circuito stampato appositamenterealizzato per questo scopo le cuidimensioni sono decisamente contenu-te: appena 75 x 80 millimetri. Per rea-lizzare la basetta consigliamo l’impie-go del sistema della fotoincisione. Senon disponete dell’attrezzatura neces-saria, in particolare del bromografo,potrete approfittare dell’occasioneofferta dalla pubblicazione (vedi apagina 62) del progetto di tale apparec-chiatura; potrete, in altre parole, pren-dere due piccioni con una fava: provareil bromografo realizzando lo stampatodi questa centralina. Se invece sietepigri o non vi piace pasticciare conacidi e cose del genere, ricordiamo cheil progetto è disponibile in scatola dimontaggio e che la stessa contiene labasetta già pronta, incisa, forata e seri-grafata. Il montaggio della piastra nonpresenta alcuna particolarità. Come alsolito inserite e saldate i componenti apiù basso profilo e quelli passivi; pro-seguite poi con i componenti polarizza-ti e con quelli attivi. Per il montaggiodegli integrati utilizzate gli appositizoccoli mentre per i collegamentiall’impianto elettrico della vettura uti-lizzate una morsettiera a 5 poli. Ilmodulo ibrido Aurel RF290 va saldatodirettamente alla piastra; in questo casonon è possibile montare il componenteal contrario: il modulo infatti entrasolamente nel verso giusto. Per i colle-gamenti al sensore è consigliabile uti-lizzare un pin-strip ma è anche possibi-le saldare direttamente i terminali allapiastra. Ultimato il montaggio dellacentralina non resta che procedere alcollaudo.

TARATURAE COLLAUDO

A tale scopo posizionate la capsulaall’interno dell'abitacolo della vetturapossibilmente in un angolo alto ed inuna zona al riparo dai raggi del sole.Questa operazione non dovrebbe pre-sentare alcuna difficoltà grazie alla lin-guetta presente sul sensore ed allosnodo relativo. Impostate il codice del

ricevitore (tramite DS1) con la stessasequenza prevista sul ricevitore e colle-gate la centralina all’impianto elettricodella vettura. Per collaudare il tuttopremete il pulsante del telecomando everificate che il led del sensore si attivi.A questo punto lasciate trascorrere 30secondi ed inserite una mano nell’abi-tacolo attraverso un finestrino che ave-vate precedentemente lasciato legger-mente abbassato: l’allarme deve entra-re in funzione e deve restare attivo peralcune decine di secondi. Dal momen-to in cui viene inserita la mano almomento in cui scatta l’allarme tra-scorrono circa 2 secondi, il temponecessario al sensore per fare tutti i cal-

coli e stabilire che non si tratta di unsegnale di disturbo ma di un vero e pro-prio allarme. Per modificare il periododi attivazione della sirena bisogna agiresul trimmer R12. E’ possibile interrom-pere l’allarme mentre questo è in corsopremendo nuovamente il telecomando.Verificate, dopo questo nuovo coman-do, che il led del sensore sia spento.Verificate infine la portata del sistemaradio e se questa risulta insufficiente onon vi soddisfa provate a spostare lacentralina. Per l’installazione definitivaè consigliabile racchiudere la piastradella centralina dentro un contenitore;se utilizzate un contenitore metallicoricordatevi di fare uscire l’antenna.

PER LA SCATOLA DI MONTAGGIOL‘antifurto volumetrico per auto descritto in questo articolo(cod. FT131) è disponibile in scatola di montaggio al prezzo di94 mila lire. Il kit comprende tutti i componenti, la basettaforata e serigrafata, le minuterie ed il sensore monocapsulaRilus a 40 KHz. Non è compreso il contenitore della centralinané il trasmettitore radio. Quest’ultimo (cod. TX1C) è disponi-bile montato e collaudato al prezzo di 32 mila lire. Il materialeva richiesto a: Futura Elettronica, V.le Kennedy 96, 20027Rescaldina (MI) tel 0331-576139 fax 0331-578200.

il master in scala 1:1

CO

RS

O P

ER

MIC

RO

ZIL

OG

Z8 Corso di programmazione

per microcontrollori Zilog Z8Impariamo a programmare con la nuovissima famiglia di

microcontrollori Z8 della Zilog caratterizzata da elevate prestazioni, grandeflessibilità d’uso ed estrema facilità di impiego grazie alla

disponibilità di un emulatore hardware a bassissimo costo. Prima puntata.

C hiunque lavori in campo elettronico, sia alivello hobbistico che professionale, avrà sen-

tito parlare almeno una volta dello Z80. Questocomponente, realizzato dalla Zilog circa venti annifa, è stato il primo microprocessore prodotto ed uti-lizzato su larga scala e, nonostante gli anni, vieneancora oggi impiegato in molti dispositivi elettro-nici in virtù della sua elevata flessibilità e facilità diimpiego. Un microprocessore è un componente ingrado di svolgere una specifica sequenza di opera-zioni secondo un certo programma. Osservando loschema di una scheda a microprocessore, ci si

rende facilmente conto che, per poter lavorare, unmicroprocessore necessita di una serie di compo-nenti esterni senza i quali risulta inutilizzabile:memorie, circuiti di interfaccia, bus e così via. E’evidente che sarebbe più comodo avere a disposi-zione un unico componente che, oltre ad avere inte-grate tutte le funzioni tipiche di un microprocesso-re, unisse sullo stesso chip anche tutta la circuiteriamontata all’esterno. Questo componente esiste giàda alcuni anni e prende il nome di microcontrollo-re: esso integra aree di memoria, circuiti di inter-faccia ed altre funzioni che vedremo in dettaglio tra


di Roberto Nogarotto

CO

RS

O P

ER

MIC

RO

ZILO

G Z

8

poco. Tutte le principali aziende elettroniche hanno inve-stito moltissimo in questi componenti che occupano fettesempre più larghe di mercato. Praticamente ogni dispo-sitivo elettronico che richieda un certo grado di “intelli-genza”, sia esso il forno a microonde piuttosto che lacentralina di controllo di una autovettura, utilizza questicomponenti. Attualmente sono disponibili in commercionumerose categorie di microcontrollori che, a loro volta,si suddividono generalmente in famiglie; all’interno diciascuna famiglia troviamo numerosi modelli con carat-teristiche e prestazioni differenti. In particolare la Zilogproduce una famiglia di microcontrollori denominataZ8; i dispositivi di questa famiglia presentano le seguen-ti caratteristiche:- Estrema flessibilità nella struttura hardware;- facilità di programmazione;- bassi costi dei chip;- emulatore/programmatore low cost.A corredo di questa famiglia di microcontrollori, laZilog fornisce una serie completa di strumenti di svilup-po di facile utilizzo, che permette di scrivere programmie di testarli in maniera semplice ed intuitiva. In partico-lare, la Zilog offre ad un prezzo incredibilmente bassoun vero e proprio emulatore hardware. Sicuramente que-sta famiglia di micro si pone come punto di riferimentoper la realizzazione di applicazioni sia industriali chehobbistiche e permette a chiunque, con gli strumenti

disponibili, di entrare facilmente nell’affascinantemondo dei microcontrollori. Abbiamo ritenuto opportu-no perciò dedicare a questo argomento, ovvero alla tec-nica di programmazione dello Z8, una serie di articoliteorici e pratici che pubblicheremo con cadenza mensilea partire da questo numero.

COS’E’ UN MICROCONTROLLORE

I microcontrollori sono dei dispositivi che integrano alloro interno diversi componenti per realizzare un unicodispositivo versatile in grado di realizzare funzioni com-plesse sotto il controllo di un programma. I microcon-trollori sono quindi costituiti da una componentehardware comprendente, ad esempio, una unità di elabo-razione, delle memorie, dei contatori, degli oscillatori edei circuiti di interfaccia, e da una componente softwa-re, ovvero da un programma che, una volta inseritoall’interno della memoria del micro, controlla ed indiriz-za il funzionamento della sezione hardware.La diversa funzione di un microcontrollore in un circui-to piuttosto che in un altro dipende dal software chegestisce il microcontrollore stesso; ovviamente il softwa-re deve tenere conto delle caratteristiche hardware delmicrocontrollore. Vediamo un esempio di quanto detto facendo riferimen-to alla struttura interna di un microcontrollore della


Schema a blocchi della struttura interna dei microcontrollori della famiglia Z8.Sono disponibili varie versioni che si differenziano per la capacità di memoria RAM e ROM,

per il numero di porte implementate e per la pin-out.

famiglia Z8 della Zilog (vedi illustrazioni). Ciascuno deiblocchi rappresentati è costituito da una serie di circuiti;il funzionamento di alcuni è facilmente intuibile come,ad esempio, nel caso del blocco chiamatoCounter/Timers che non è altro che un contatore. Lesezioni chiamate Port consentono ai circuiti interni delnostro dispositivo di comunicare con il mondo esterno;ancora, il blocco chiamato Register file rappresentaun’area di memoria interna al dispositivo mentre lasezione ALU (Unità Aritmetico Logica) si occupa di ese-guire le operazioni logiche e matematiche all’interno delmicro. Tutti questi blocchi lavorano e comunicano fra diloro sotto il controllo di un programma che, una voltacaricato in memoria, indica ai vari dispositivi le opera-zioni da eseguire: porre un certo dato su una porta diuscita, far partire il contatore interno o fermarlo, eccete-ra. Il programma è quindi composto da una serie di istru-zioni che fanno eseguire ai vari blocchi determinate fun-zioni. Dopo aver caricato il programma nella memoriadel micro, ogni volta che alimenteremo il circuito ilmicrocontrollore inizierà ad eseguire una dopo l’altra levarie istruzioni che compongono il programma.

COSA SERVE PER LAVORARECOI MICROCONTROLLORI

Abbiamo visto che il microcontrollore è un dispositivo

che per lavorare deve essere programmato: esso non puòperciò essere paragonato ai normali chip che sono natiper svolgere una specifica funzione, non importa se ana-logica o digitale. Nel nostro caso c’è sempre bisogno diun software che dica al microcontrollore cosa deve fare.A questo punto sorgono spontanee alcune domande:Come faccio a scrivere il software ?Come faccio a sapere se questo software funziona, cioèse effettivamente il microcontrollore farà poi quello chedeve fare ?Come faccio, una volta che ho scritto il software, a tra-sferirlo all’interno del microcontrollore ?Vediamo di rispondere a queste domande.

IL LINGUAGGIO DEI MICROCONTROLLORI

I microcontrollori possono eseguire solo un numerolimitato di operazioni, denominate istruzioni; l’insiemedelle operazioni che un microcontrollore è in grado dieseguire prende il nome di set di istruzioni. Ad esempio,il set di istruzioni dei microcontrollori della serie Z8 ècostituito da 46 istruzioni. Ciascuna istruzione corri-sponde ad una precisa sequenza di caratteri binari, 1 e 0;è evidente che non è possibile scrivere a mano tutta lasequenza di 1 e di 0 che realizza un certo programma. E’molto più semplice utilizzare un programma che traducaun’ istruzione scritta in un formato facilmente compren-

CO

RS

O P

ER

MIC

RO

ZIL

OG

Z8


La complessa scheda dell’emulatore consente di simulare in real-time il programma messo a punto. La piastra

è collegata al PC tramite un cavo seriale ed alcircuito in prova mediante una piattina ed un POD.

CO

RS

O P

ER

MIC

RO

ZILO

G Z

8


sibile nella relativa sequenza di byte; bene, tale pro-gramma esiste e viene comunemente definito ASSEM-BLATORE. Il linguaggio dei microcontrollori è quindidetto ASSEMBLER. In sostanza possiamo affermareche l’assembler è il linguaggio col quale scriviamo ilprogramma necessario a gestire il microcontrollore: unlinguaggio a noi più familiare che evita l’impiego deinumeri previsti dal linguaggio macchina. Per megliocomprendere l’importanza dell’assembler scriviamo unasemplice istruzione con questa tecnica:ADD r3, r5Questa istruzione corrisponde ai seguenti byte del lin-guaggio macchina:0000001000110101Quando il microcontrollore “legge” questi due byte,associa ad essi una serie di operazioni. L’istruzione pre-cedente permette al microcontrollore di sommare (que-

sto il significato di ADD) il contenuto del registro 3(abbreviato in r3) con il contenuto del registro 5 (abbre-viato in r5). I registri, come vedremo dettagliatamente,non sono altro che delle normalissime celle di memoria.Dire che il micro somma il contenuto del registro 3 colregistro 5, da un punto di vista elettronico significa cheil micro va a leggere il contenuto di una specifica cella dimemoria (r3), poi quello di un’altra (r5), infine la ALUesegue l’operazione ed il risultato viene posto in un’altracella di memoria. Se dovessimo fare la somma dei regi-stri 2 e 6, l’istruzione assembler relativa non potrebbeche avere la seguente forma:ADD r2, r6Molto più conveniente lasciare quindi all’assemblatore ilcompito di “tradurre” questa istruzione in byte compren-sibili al microcontrollore che non doverli costruire “amano”. In pratica, in prima approssimazione possiamoaffermare che il compito dell’assembler è quello di tra-

Pin-out dei micro che fanno parte dellafamiglia Z8. Le versioni disponibili sono in

grado di soddisfare qualsiasi esigenza,anche quelle più complesse. Il modello col

maggiore numero di pin dispone addirittura di32 linee di ingresso/uscita. La massimafrequenza di clock è di 8 Mhz per alcuni

modelli e di 12 per altri.

durre le istruzioni scritte in un linguaggio facilmentecomprensibile (spesso si fa riferimento a questo linguag-gio come a un codice mnemonico) in sequenze di bytecomprensibili dal micro. Per essere più precisi, il soloprogramma assemblatore non produce ancora unasequenza di byte in linguaggio macchina, ma un file che,elaborato da altri programma, contiene tutte le informa-zioni necessarie per costruire il file in linguaggio mac-china. In realtà, come vedremo parlando diffusamente diquesto particolare linguaggio di programmazione, l’as-sembler non è solo un interprete “stupido” di istruzioni,ma permette tutta una serie di operazioni altrimenti dif-ficilmente realizzabili. Da quanto fin qui esposto possia-mo riassumere nel seguente modo le fasi necessarie allarealizzazione di un programma per microcontrollori:- Scrittura del programma nel linguaggio Assemblerattraverso qualunque editor di testo (a questo scopo, adesempio, può essere utilizzato l’Edit del DOS); il file

così ottenuto prende generalmente il nome di file sor-gente, per distinguerlo dal file oggetto, che è il file giàassemblato;- elaborazione del file di testo per mezzo dell’assembla-tore (ed eventualmente di altri programmi, quali illinker) in modo da ottenere in uscita un file che può esse-re compreso dal microcontrollore.Passiamo ora alla seconda domanda: come faccio a sape-re se questo software funziona, cioè se effettivamente ilmicrocontrollore fa quello per cui è stato programmato?

L’ EMULATORE

Molte volte un programma che da un punto di vista teo-rico sembra funzionare correttamente, all’atto pratico sirivela poco adatto a svolgere la funzione per cui era statopensato. Poiché la velocità di esecuzione del program-ma, una volta che questo è stato caricato nel micro, è

CO

RS

O P

ER

MIC

RO

ZIL

OG

Z8


L’emulatore va collegato al PCtramite cavo seriale ed al circuito daemulare con cavetto multipolare e

zoccolo POD. La piastradell’emulatore deve essere alimentatacon una tensione continua di 8 Volt(7,5 ÷ 9 V) che eventualmente può

essere utilizzata anche per alimentareil circuito in prova. Con la piastradell’emulatore è anche possibile, a

lavoro ultimato, programmarei micro OTP.

CO

RS

O P

ER

MIC

RO

ZILO

G Z

8

altissima, è molto difficile identificare il punto in cui lecose non funzionano come dovrebbero. Per evitare didover procedere ad una lunga “mosca cieca” alla cacciadegli errori, il sistema migliore per individuare eventua-li anomalie (o anche per migliorare un programma giàesistente) è quello di utilizzare un emulatore. Un emula-tore è un dispositivo che, collegato ad un PC, permette difar funzionare il circuito nel quale dovremmo inserire ilmicrocontrollore senza questo elemento; al posto delmicro viene inserito uno zoccolo (normalmente chiama-to POD) che emula il funzionamento del microcontrol-lore. Supponiamo, ad esempio, di aver realizzato con ilmicro un cronometro digitale. Per collaudare il disposi-tivo realizzeremo l’intero circuito nella sua versionedefinitiva senza il micro; collegheremo quindi, tramite ilPOD, il cronometro all’emulatore come illustrato neidisegni.Il vantaggio di questo sistema consiste nel fatto che ilmicrocontrollore emulato viene gestito dal PC con lapossibilità di verificare dettagliatamente, una per una, ilfunzionamento delle singole istruzioni che compongonoil programma. Abbiamo dei dubbi sul fatto che una certaistruzione non faccia ciò che abbiamo previsto?Possiamo immediatamente cambiarla e controllare cosa

succede. Se avessimo utilizzato un microcontrollorevero, non emulato, avremmo dovuto riscrivere il pro-gramma in assembler, assemblarlo, caricare il program-ma in memoria e quindi provare. Attraverso l’emulatore,possiamo semplicemente cambiare una istruzione sulmonitor del PC e lanciare il programma: l’emulatoresimula immediatamente il comportamento del micro colnuovo programma. In pratica l’emulatore fa in tutto e pertutto le veci del micro. Sempre da PC, possiamo control-lare come varia il contenuto dei registri, le locazioni dimemoria, far eseguire solo una parte di programma, ral-lentare l’esecuzione delle istruzioni, bloccare il pro-gramma in qualunque punto, e così via. Dopo aver com-preso come funziona l’emulatore, dobbiamo rispondereall’ultima domanda: una volta che siamo sicuri che ilprogramma funziona correttamente, come lo scriviamonel microcontrollore?

IL PROGRAMMATORE

All’interno del microcontrollore esiste un’area di memo-ria che può essere di due tipi:- PROM, cioè una memoria che, una volta scritta, non èpiù cancellabile;


La piastra dell’emulatore utilizza alcuni Jumper per selezionare il modo di funzionamento edil tipo di microcontrollore da emulare o da programmare.

- EPROM, cioè una memoria che è riscrivibile più volte,previa cancellazione.I dispositivi del primo tipo, dotati cioè di una memoriascrivibile solo una volta, prendono il nome di OTP, doveOTP sta per One Time Programmable, ovvero program-mabili una sola volta. I secondi vengono chiamati ingergo “finestrati” in quanto sono dotati di una finestrel-la sulla parte superiore del chip che non è presente nei

CO

RS

O P

ER

MIC

RO

ZIL

OG

Z8


dispositivi OTP. Questa finestra consente la cancellazio-ne della memoria EPROM tramite esposizione ai raggiultravioletti. Esistono anche dei dispositivi dotati di unamemoria di tipo EEPROM che può essere cancellataattraverso impulsi elettrici anziché attraverso esposizio-ne ai raggi ultravioletti. Per scrivere il programma all’in-terno del microcontrollore occorre seguire una partico-lare procedura in quanto i piedini del chip assumonofunzioni diverse da quelle normali quando il dispositivosi trova in modalità programmazione. Per effettuare que-sta operazione occorre uno strumento specifico per ognimicro che prende il nome di PROGRAMMATORE eche, pilotato direttamente dal PC, permette il trasferi-mento di un file all’interno della memoria del chip.

IL SISTEMA DI SVILUPPO DEL MICRO Z8

Lo Z8 è un microcontrollore a 8 bit prodotto dalla Zilog.La famiglia di microcontrollori della serie Z8 è compo-sta da numerosi dispositivi che si differenziano per lavelocità, la capacità di memoria ed il tipo di interfacceimplementate. A supporto di questa nutrita famiglia dimicrocontrollori, la Zilog mette a disposizione una seriedi strumenti utili a realizzare applicazioni in modo sem-

plice e rapido. Con il termine Sistema di sviluppo si fanormalmente riferimento a tutti quegli strumenti(hardware e software) che permettono al progettista disviluppare le proprie applicazioni, testarne il funziona-mento, e trasferire il programma nel micro. In particola-re l’elemento più importante del sistema di sviluppo ècostituito dall’Emulatore/Programmatore. Si tratta diuna scheda da collegare attraverso la porta seriale al PC;

un potente software in ambiente Windows permette digestire tutte le funzioni tipiche di questi dispositivi:visualizzazione dei registri, delle aree di memoria, deiregistri speciali, possibilità di eseguire le istruzionipasso passo e così via. Nella scheda è presente uno zoc-colo nel quale va inserita una “prolunga” che permette diportarne all’esterno i piedini; inserendo nel circuito chevogliamo testare questa “prolunga” (detta anche probe)al posto del microcontrollore, si otterrà di far funziona-re il circuito come se in effetti fosse inserito il micro-controllore, con l’evidente vantaggio di poterne control-lare ogni aspetto funzionale attraverso il programmacaricato nel PC. Attraverso lo stesso programma saràquindi possibile effettuare la programmazione delmicro; per questa operazione l’integrato dovrà essereposto in uno zoccolo ZIF di cui è dotata la piastra.L’emulatore è in grado di supportare tutte le funzionispecifiche dello Z8, sia hardware che software, e si rive-la uno strumento potentissimo nella fase di debug deiprogrammi. La scheda è in grado di emulare i micro uti-lizzando una frequenza di clock massima di 8 MHz.Il software di gestione, da installare sotto ambienteWindows, pilota direttamente l’emulatore attraverso laporta di comunicazione seriale del PC. Il programma è

La Zilog è il primo grandecostruttore di

microcontrollori a proporreun vero emulatore

hardware ad un prezzoaccessibile a tutti.

Attualmente la confezionecompleta comprendente

l’emulatore vero e proprioil software e la

documentazione tecnica èdisponibile al pubblico a

circa 500 mila lire.

CO

RS

O P

ER

MIC

RO

ZILO

G Z

8

molto completo e permette di effettuare qualsiasi tipo dioperazione. L’interfaccia grafica rende particolarmentesemplice ed intuitivo l’uso del programma, dotato oltretutto di un help in linea contestuale per le varie funzioni.L’installazione del programma è molto semplice, comequalsiasi altra applicazione Windows. Tramite softwareè possibile scegliere quale porta di comunicazione utiliz-zare sul PC e quale micro emulare.

L’ASSEMBLATORE

Questo programma è assolutamente necessario per tra-durre in linguaggio macchina il listato scritto in istruzio-ni assembler. Oltre all’assemblatore vengono forniti altriprogrammi (quali il linker) necessari per effettuare ope-razioni più complesse delle quali ci occuperemo inseguito. Si tratta di un classico assemblatore che suppor-ta tutte le normali pseudoperazioni e che fornisce, incaso di errori riscontrati, una serie di codici di controlloche consentono di individuare facilmente i “bachi”. Laconfezione del sistema di sviluppo comprende anche unset completo di manuali hardware e software.

UNO SGUARDO ALLA FAMIGLIA ZILOG Z8

La famiglia Z8 è costituita da una nutrita serie di micro-controllori, che differiscono tra loro per alcune caratteri-

stiche funzionali e per l’hardware implementato:- velocità del clock;- dimensione della ROM (la memoria in cui risiede ilprogramma);- dimensione della RAM (la memoria in cui vengonoimmagazzinati temporaneamente i dati);- numero delle porte di input/output (cioè quei dispositi-vi attraverso i quali il micro comunica con il mondoesterno);- presenza di dispositivi di interfaccia seriale;- presenza di comparatori analogici all’interno del chip.In tabella riportiamo i dispositivi della famiglia Z8 che èpossibile emulare.Come si può vedere, i dispositivi emulati comprendonochip a 18, 28 e 40 piedini con ROM interne variabili da512 byte per i dispositivi più piccoli fino ad arrivare ai 4Kbyte dei dispositivi più complessi, RAM di capacitàcompresa tra 64 e 236 byte, linee di input/output varia-bili da 14 a 32. La velocità massima del clock è normal-mente di 12 MHz, salvo per i dispositivi più piccoli, peri quali è pari a 8 MHz. Tutti i microcontrollori dispongono di due comparatorianalogici interni e di due contatori/timer. I dispositivicaratterizzati dalla lettera E nel codice sono dispositiviOTP mentre i microcontrollori non disponibili in versio-ne OTP sono chip la cui memoria viene programmata infabbrica su specifiche del cliente (dispositivi custom).


MICRO Numero ROM RAM I/O Comparatori Clock OTPpiedini Byte Byte MHz

Z86C03 18 512 64 14 2 8 NO

Z86E03 18 512 64 14 2 8 SI

Z86C04 18 1K 128 14 2 8 NO

Z86E04 18 1K 128 14 2 8 SI

Z86C06 18 1K 128 14 2 12 NO

Z86E06 18 1K 128 14 2 12 SI

Z86C07 18 2K 124 14 2 12 NO

Z86E07 18 2K 124 14 2 12 SI

Z86C08 18 2K 128 14 2 12 NO

Z86E08 18 2K 128 14 2 12 SI

Z86C09 18 2K 144 14 2 12 NO

Z86C19 18 4K 144 14 2 12 NO

Z86C30 28 4K 236 24 2 12 NO

Z86E30 28 4K 236 24 2 12 SI

Z86C31 28 2K 128 24 2 12 NO

Z86E31 28 2K 128 24 2 12 SI

Z86C40 40 4K 236 32 2 12 NO

Z86E40 40 4K 236 32 2 12 SI

INIZIARE A LAVORARE CON L’EMULATORE

Per poter utilizzare l’emulatore è sufficiente un PC com-patibile IBM dotato di processore 386 (o superiore) conuna velocità di almeno 20 Mhz. Sono inoltre necessarialmeno 4 Mbyte di RAM ed 1 Mbyte di spazio libero sudisco rigido. Viene comunque consigliata una configura-zione basata su processore 486. E’ inoltre necessario

CO

RS

O P

ER

MIC

RO

ZIL

OG

Z8


avere installato Windows 3.1 o Windows 95. Oltre al PC,è necessario disporre di:- un alimentatore con tensione continua di 8 V (da unminimo di 7,5 ad un massimo di 9 V) in grado di forni-re una corrente di 0,5 ampère;- un cavo di connessione per collegare l’emulatore aduna delle porte seriali del PC.Prima di collegare l’emulatore (Zilog Icebox Z8), èovviamente necessario installare il relativo software digestione. Per fare questo è sufficiente inserire nel drive“A” il disco siglato Z8 ICEBOX GUI. Da File Manager(in Windows 3.1) o da Risorse del computer (inWindows 95) selezionare l’unità “A” e fare doppio clicsul file Setup.exe. Automaticamente verranno copiati ifile e creata una icona relativa all’emulatore. A questopunto è possibile collegare la piastra dell’emulatore allaporta seriale del PC tramite un normale connettore seria-le a 25 poli. Il cavo di emulazione (compreso nella con-fezione della Zilog) è munito alle due estremità di altret-tanti zoccoli che vanno inseriti nel connettore presentesulla piastra dell’emulatore e nello zoccolo del circuitotarget, ovvero del circuito in prova.Lo zoccolo di programmazione è un normale zoccoloZIF nel quale va inserito il micro da programmare. Aidue connettori di alimentazione va connesso l’alimenta-tore stabilizzato che, come già accennato, deve fornireuna tensione di 8 volt con una corrente di almeno 0,5

ampère. I pulsanti di reset servono per resettare il circui-to target o tutto l’emulatore. E’ possibile utilizzare l’e-mulatore in due differenti modi:a) Per vedere semplicemente come gira un programma; in questo caso è sufficiente collegare l’emulatore al PCed avviare il programma di gestione. Si utilizza pervedere il funzionamento di una parte del programma,senza dover testare il programma in una situazione reale.

b) Per simulare in un circuito completo il funzionamen-to del micro Z8. In questo secondo caso, oltre alla connessione tra emu-latore e PC, occorre collegare l’emulatore al circuito inprova in sostituzione del micro (il circuito in prova pren-de il nome di circuito target, o semplicemente target). Laconnessione tra l’emulatore e il target viene effettuatatramite una sonda, chiamata POD, costituita da una piat-tina multifilare che collega due zoccoli dei quali uno vainserito nell’emulatore e l’altro va inserito al posto delmicro nel target; scopo dell’emulatore è proprio quellodi emulare il funzionamento del micro.Occupiamoci ora delle procedure da seguire per utiliz-zare l’emulatore. Nel caso lo si stia utilizzando senza uncircuito target, ma solo per eseguire, testare e corregge-re un programma scritto, è sufficiente:- verificare che l’alimentatore eroghi 8 volt prima di col-legarlo all’emulatore;- collegare il cavo di connessione a 25 poli alla portaseriale del PC;- alimentare l’emulatore.A questo punto siamo pronti per lanciare il programmadi gestione dell’emulatore ed entrare nell’ambiente diemulazione. Nel caso invece si debba collegare l’emula-tore ad un circuito esterno, occorre prestare attenzione asettare in modo corretto alcuni jumper presenti sullascheda. La posizione di tali Jumper è chiaramente indi-

CO

RS

O P

ER

MIC

RO

ZILO

G Z

8

cata nelle illustrazioni. In sostanza questi jumper per-mettono di determinare il modo di funzionamento delclock e l’alimentazione del circuito da testare.Il microcontrollore Z8 utilizza come oscillatore un quar-zo collegato tra due piedini. I due jumper J2 e J3 per-mettono di collegare questi due piedini al quarzo a bordodella scheda dell’emulatore o di sconnetterli. In partico-lare quando J2 è in ON il quarzo dell’emulatore risultafisicamente collegato con il relativo piedino dello Z8,mentre quando è in OFF, risulta sconnesso. In questomodo è possibile utilizzare un cristallo montato sul cir-cuito da testare, a patto però di scollegare quello a bordodell’emulatore. Lo stesso discorso vale per J3. Possiamodire che, in linea di massima, questi jumper devono esse-re posti in OFF. In questo modo il cristallo fornisce ilclock solo all’emulatore e non al circuito target.Per quanto riguarda l’alimentazione si può fare in modoche il circuito target venga alimentato direttamente dal-l’emulatore attraverso i piedini di alimentazione delmicro. In questo modo si evita di dover connettere il cir-cuito target ad un proprio alimentatore. Il jumper J1quando è in ON permette di alimentare il circuito targetattraverso l’emulatore. In caso contrario le alimentazionisono scollegate dall’emulatore e quindi il circuito targetdeve essere alimentato indipendentemente. A tale propo-sito occorre prestare particolare attenzione a non creare

un possibile cortocircuito alimentando il circuito targetsia dall’emulatore che in modo autonomo. Esistono inol-tre Jumper che devono essere settati a seconda del tipo dimicro che si vuole supportare; di questi ci occuperemonelle prossime puntate.Occorre prestare attenzione anche alla sequenza diaccensione e di spegnimento dei vari dispositivi. In par-ticolare, all’accensione è necessario alimentare primal’emulatore e premere il pulsante di reset presente sullascheda per poi alimentare il circuito di target (nel caso dialimentazione autonoma). Allo spegnimento occorrepremere il pulsante di reset a bordo dell’emulatore, spe-gnere l’alimentazione del circuito target (se alimentatoautonomamente), rimuovere il Pod dal circuito, toglierealimentazione all’emulatore. A conclusione di questa puntata vogliamo sottolineare ilcosto particolarmente contenuto dell’emulatore Zilog,che è addirittura inferiore a quello degli Starter Kit dialcune Case.Finalmente anche gli hobbisti, gli studenti e più in gene-rale tutti coloro che utilizzano i microcontrollori hanno adisposizione uno strumento che fino ad oggi era prero-gativa di pochi. Sicuramente, in virtù di questa strategiacommerciale e delle intrinseche prestazioni dei micro, idispositivi della famiglia Z8 sono destinati ad un sicurosuccesso.


DOVE ACQUISTARE L’EMULATORE

La confezione dell’emulatore/programmatore comprende, oltre alla piastra vera e propria,anche tutti i manuali hardware e software con numerosi esempi, 4 dischetti con tutti i

programmi, un cavo di emulazione per i chip a 18 piedini ed un integrato OTP. La confezionecompleta costa 490.000 lire IVA compresa. Il materiale può essere richiesto a: FUTURA

ELETTRONICA, V.le Kennedy 96, 20027 Rescaldina (MI) Tel 0331/576139 fax 0331/578200.

62

di Angelo Vignati

63

ATTREZZATURE

COSTRUIAMOUN SEMPLICE

BROMOGRAFOCome realizzare in maniera economica un piccolo bromografo col quale

approntare i circuiti stampati utilizzando il sistema dellafotoincisione. Il dispositivo utilizza due lampade UV-A da 8 watt. Lo stadio

di alimentazione è disponibile in scatola di montaggio.

Il bromografo viene utilizzato in campo elettronicoper realizzare i circuiti stampati in modo semplice e

veloce. Partendo da un “master”, fotocopiato da unarivista oppure disegnato su carta (manualmente omediante un Personal Computer), questo apparecchioconsente di trasferire il disegno su una piastra ramataprecedentemente ricoperta da un sottile strato di mate-riale fotosensibile. Successivamente la piastra vienesviluppata ed incisa in modo da ottenere un circuito

stampato del tutto simile al master. Questo processocostruttivo prende il nome di “fotoincisione” e

rappresenta, a tutt’oggi, il sistema più praticoed economico per realizzare campionature e

piccole serie. Proprio in relazione a questoargomento sono giunte in redazione

numerose lettere con richieste di chiari-menti e informazioni sui materiali da

utilizzare e sulla loro reperibilità. Persoddisfare queste esigenze presen-

tiamo un primo articolo sull’argo-mento nel quale proponiamo larealizzazione di un semplice bro-mografo. Questo apparecchio,indispensabile nel processo di

fotoincisione, può essere realizzatoda chiunque poiché tutto il materia-

le necessario è facilmente reperibile.Seguendo le istruzioni riportate nell’articolo

potrete realizzare, con un costo contenuto, un bromo-

grafo in grado di incidere piastre con dimensioni mas-sime di 170 x 250 mm, più che sufficienti nella maggiorparte dei casi. A tale proposito ricordiamo che il prez-zo dei bromografi commerciali simili a questo oscillatra le 200 e le 500 mila lire. Il nostro dispositivo utiliz-za due lampade fluorescenti da 8 watt in grado di emet-tere una forte concentrazione di raggi UV-A con lun-ghezza d’onda di 352 nm. Le due lampade e il circuitodi alimentazione sono racchiusi all’interno di un conte-

nitore a valigetta di dimensioni appropriate. Il disposi-tivo necessita di una tensione di alimentazione di 12volt continui che viene fornita da un comune adattatoreda rete. Tale soluzione elimina i pericoli dovuti alla pre-senza della tensione a 220 volt e consente di ridurrenotevolmente il peso della valigetta. Entriamo subitonel vivo dell’argomento analizzando innanzitutto il cir-cuito di alimentazione. Come si può notare il numero di


dalla valigetta...

Le due lampade ed il circuito di innesco trovano posto sul coperchio dellavaligetta plastica. Per il fissaggio delle lampade abbiamo utilizzato una

piastra di alluminio che ha anche il compito di riflettere la luce migliorandoil rendimento del bromografo.

componenti utilizzati è veramente esi-guo. Tutto fa capo ad un trasformatoreelevatore realizzato con un avvolgi-mento primario e tre avvolgimentisecondari. Il primario del trasformatoreviene controllato dal transistor T1 chenel normale funzionamento oscilla acirca 20 KHz in quanto collegatoanche al circuito di reazione. Lo scopodi questo stadio è quello di elevare latensione presente sui morsetti diingresso da 12 a circa 80 volt, tensioneidonea ad alimentare le due lampadecollegate in serie. Il transistor T1 è unnormalissimo TIP33C, mentre i duecondensatori in poliestere C1 e C2devono essere caratterizzati da una ele-vata tensione di lavoro (400 volt). Iltrasformatore elevatore va autocostrui-to utilizzando un nucleo in ferrite tipoEE25 con sezione di 0,49 cmq e relati-vo rocchetto. L’avvolgimento primarioè composto da 18 spire di filo di rameda 0,50 mm di diametro mentre perl’avvolgimento secondario è necessarioavvolgere 120 spire di filo di rame da0,315 mm. I restanti avvolgimenti(quello di reazione contraddistinto dalnumero IV e quello di compensazioneidentificato dal numero III) sono iden-tici essendo entrambi composti da 5spire di filo di rame del diametro di0,315 millimetri. Durante la realizza-zione del trasformatore è indispensabi-le contrassegnare, per ciascun avvolgi-mento, il terminale di inizio e quello difine in modo da poter successivamentecollegare correttamente il trasformato-re rispettando le fasi, così come indica-to nelle illustrazioni. In considerazionedel modesto numero di spire, per rea-lizzare questo trasformatore non ènecessario disporre di una bobinatrice;in altre parole, il trasformatore potràessere avvolto anche a mano. Gli ottoterminali vanno saldati ai piedini delrocchetto rispettando la disposizioneriportata nell’articolo; successivamenteva inserito il nucleo il quale è compo-sto da due sezioni ad “E” perfettamen-te uguali tra loro che vanno bloccatecon qualche goccia di colla cianoacrili-ca. Per il montaggio, in considerazionedella semplicità del circuito, è possibi-le utilizzare una piastra millefori sullaquale andranno inseriti tutti i compo-nenti come indicato nel piano dicablaggio. Ovviamente, per ottenereun risultato più professionale, è consi-


... al bromografo

La basetta da incidere va posizionata sul lato inferiore della valigetta: unalastra di vetro consente di mantenere perfettamente aderenti tra loro il master

e la basetta. A sua volta il vetro viene schiacciato sul fondo della valigettamediante due morsetti a vite.

gliabile realizzare il circuito stampatoutilizzando la traccia rame riportatanell’articolo. Allo scopo, dovrete farviprestare un bromografo da un amicoinformandolo che questa sarà l’ultimavolta che approfitterete della sua corte-sia. Ultimata la realizzazione dellabasetta, potrete montare e saldare i varicomponenti rispettando la polarità deidiodi e del condensatore elettrolitico.Anche il trasformatore va inserito nelgiusto verso, facendo riferimento alpiano di cablaggio riportato nell’artico-lo. L’ultimo componente da montare èil transistor T1 i cui terminali vanno,con l’ausilio di una pinzetta, piegati a90° e inseriti dal lato saldature. Il mon-taggio dell’alimentatore risulta cosìconcluso. Occupiamoci ora della tra-sformazione della valigetta e del mon-taggio all’interno della stessa di tutte leparti. Allo scopo è indicata qualsiasivaligetta portattrezzi (plastica o metal-lica) avente dimensioni simili a quellada noi impiegata, ovvero 340 x 250 x80 millimetri. Questo tipo di contenito-re è facilmente reperibile, a costi deci-samente modesti, presso qualsiasinegozio di ferramenta o di “fai da te”.Nella parte inferiore della valigettaabbiamo previsto di fissare il master ela basetta (bloccandoli con un vetro)mentre nel coperchio abbiamo montatole due lampade ed il circuito di alimen-tazione. Per realizzare il sistema di fis-saggio delle lampade abbiamo utilizza-to una piastra di alluminio lucidata aspecchio avente dimensioni di 120 x320 mm. Su questa piastra andrannofissati, in corrispondenza dei lati piùcorti, due squadrette di alluminio atte atrattenere i connettori per le lampade.Nella nostra esecuzione abbiamo uti-lizzato quattro connettori standard perlampade fluorescenti da 8 watt; inalternativa si può ricorrere all’impiegodi normali morsetti serrafilo. Non ècomunque consigliabile saldare i fili dicollegamento direttamente ai terminalidelle lampade. L’alimentatore è fissatoalla piastra di alluminio con due distan-ziatori; per maggior sicurezza abbiamointerposto tra la piastra e la scheda unfoglio di mica isolante. Il transistor,anch’esso fissato alla piastra di allumi-nio, va montato facendo uso di unapposito set di isolamento. A questopunto, andranno effettuati i collega-menti elettrici tra le varie parti. Poiché


COMPONENTI

R1: 270 Ohm 1WC1: 15 nF 400VLC2: 10 nF 250VLC3: 100 µF 50VLD1: Diodo 1N5404D2: Diodo 1N4002T1: TIP33CTF1: Trasformatore elevatore suferrite (vedi testo).Varie:- Morsettiere 2 poli (3 pezzi);- Stampato cod. G027;- Lampada UV-A 8 watt (2 pz).

circuito di alimentazione

Il bromografo viene ali-mentato con una tensionecontinua di 12 volt fornitada un adattatore di rete.Questa soluzione evita didover lavorare con i 220volt (sempre pericolosi) econsente di ridurre note-volmente il peso della

valigetta non dovendo uti-lizzare i tradizionali reat-tori. Le due lampade ven-gono alimentate con uncircuito che eleva la ten-sione da 12 a circa 80

volt. Questo stadio utiliz-za appena otto componen-ti. Il transistor T1 entra inoscillazione (a circa 20KHz) in quanto la sua

base è collegata all’avvol-gimento di reazione deltrasformatore elevatore.


il montaggio delle lampadeLa sequenza fotografica evidenzia come vanno fissate le lampade e la

basetta dell’alimentatore al supporto di alluminio. La calotta di protezione(anch’essa in alluminio), oltre a riparare il circuito stampato, consente di

ottenere una migliore diffusione della luce prodotta dalle due lampade.

il circuito funziona con un alimentato-re esterno a 12 volt, occorre montare suun lato della valigetta un connettoreplug femmina ed un interruttore diaccensione. L’alimentatore da rete devegenerare una tensione di 12 volt (anchenon stabilizzata) con una corrente com-presa tra 1.000 e 1.500 mA. Con untester verificate la polarità del plug del-l’alimentatore in modo da evitareinversioni della tensione di alimenta-zione. Realizzate ora i collegamentinecessari tra il plug della valigetta, l’in-terruttore di accensione e il morsetto diingresso della scheda utilizzando delfilo elettrico isolato con una sezione di1 mmq. Occorre poi effettuare i colle-gamenti elettrici tra le lampade e lascheda di alimentazione. Con due spez-zoni di filo collegate il morsetto “LP”(indifferentemente uno dei due dispo-nibili) ai due terminali di uno dei dueconnettori della prima lampada.Cortocircuitate i due terminali del con-nettore presente sull’altro lato dellaprima lampada e con un filo elettricocollegateli ai due terminali di uno deidue connettori della seconda lampada,che andranno anch’essi cortocircuitati.Con due spezzoni di filo collegate ora idue terminali del connettore liberodella seconda lampada al secondo mor-setto “LP” della scheda. Le lampaderisultano così in serie tra loro: due filivanno da “LP” al primo lato della lam-pada n. 1, un filo va dal secondo lato diquesta lampada (terminali cortocircui-tati) al primo lato della lampada n. 2(terminali cortocircuitati), infine duefili vanno dal secondo lato di quest’ul-tima lampada ai morsetti “LP” liberi.Terminato l’intero cablaggio, è consi-gliabile proteggere l’alimentatore conuna calotta in alluminio lucido che con-sente anche una più uniforme diffusio-ne della luce. Sul lato inferiore dellavaligetta bisogna realizzare un piano dilavoro in grado di mantenere perfetta-mente aderenti tra loro il master e labasetta durante il processo di esposi-zione. A tale scopo, va utilizzata unalastra in vetro di adeguate dimensioni(nel nostro caso di 180 x 280 mm), duelistelli di alluminio, due morsetti a vitee un supporto di materiale spugnoso.Iniziate la realizzazione del piano dilavoro incollando il supporto spugnososul fondo della valigetta, successiva-mente fissate con quattro viti i due


Per realizzare il bromografo èpossibile utilizzare qualsiasi valigettaportattrezzi (plastica o metallica) di

dimensioni simili a quella da noiimpiegata: 340 x 250 x 80 millimetri.

Il circuito va alimentato con unadattatore da rete in grado di fornireuna tensione di 12 volt (anche non stabilizzata) con una corrente di

1.000 ÷ 1.500 mA.


Il circuito di alimentazione del bromografo è disponibile inscatola di montaggio (cod. FT128) al prezzo di 28.000 lire. Ilkit comprende tutti i componenti, la basetta ed il trasforma-tore elevatore. Quest’ultimo è disponibile anche separata-mente (cod. SW1225) al prezzo di 12.000 lire. Le lampadeUVA da 8 watt costano 7.000 lire cadauna. L’adattatore darete a 12V-1 A costa 12.000 lire. Il materiale va richiesto a:FUTURA ELETTRONICA, V.le Kennedy 96, 20027Rescaldina (MI) tel. 0331-576139 fax 0331-578200.

listelli di alluminio e praticate in ognu-no di essi un foro idoneo ad accogliereil morsetto a vite. Il piano di lavororisulta così completato, il vetro vieneschiacciato sul fondo della valigettaruotando i due morsetti. Chiudendo lavaligetta, la distanza tra le lampade e ilvetro risulta compresa tra 3 e 4 centi-metri. A questo punto, alimentate ilbromografo e verificate che il circuitofunzioni correttamente e che le lampa-de si accendano. Se tutto è OK potretefinalmente realizzare le vostre basettecol sistema della fotoincisione. A tale

scopo, dovrete procurarvi tutto l’occor-rente: le piastre presensibilizzate, duebacinelle plastiche, una confezione disviluppo e una di percloruro ferrico. Lepiastre presensibilizzate sono tipica-mente realizzate in vetronite e hannouna delle due superfici ricoperte da unostrato uniforme di rame, ricoperto a suavolta da uno strato di photoresist pro-tetto da una pellicola nera.Quest’ultima va rimossa prima di pro-cedere all’esposizione nel bromografo.La sequenza corretta per realizzaredegli stampati con il metodo della

fotoincisione può essere suddivisa intre fasi denominate esposizione, svi-luppo e incisione. Nella prima fase lapiastra viene colpita dalla luce ultravio-letta che provoca la polimerizzazionedella superficie irraggiata (non protettadalle zone scure del master). La piastrava poi immersa nella bacinella conte-nente il liquido di sviluppo che eliminail photoresist dalle zone esposte allaluce. Successivamente, occorre incide-re la piastra, ovvero rimuovere il ramenei punti in cui manca il photoresist,immergendo la basetta in una soluzio-ne di percloruro ferrico. I tempi neces-sari allo sviluppo e all’incisione dellapiastra non sono critici e possono facil-mente essere tenuti sotto controllo inquanto il processo è visibile. Al contra-rio, il tempo di esposizione è piuttostocritico e va ricavato in modo empirico.Tipicamente il tempo di esposizione èdi circa 3 minuti qualora si lavori conun master su pellicola, di 5 minuti conmaster su lucido, e di 10 minuti conmaster su carta. Questi tempi varianoanche in funzione del tipo di piastrapresensibilizzata nonché del bagno disviluppo. Per questo motivo consiglia-mo, una volta stabiliti i tempi, di uti-lizzare sempre gli stessi prodotti.

LABORATORIO

GENERATORE MULTIFUNZIONE

Sinusoidale, triangolare, quadra: da 0 a 16 MHz con la massima precisione estabilità grazie all’impiego di un PLL con frequenza di riferimento quarzata.E’ l’evoluzione del generatore sinusoidale realizzato con l’integrato MAX038

presentato a marzo.

di Paolo Gaspari


Sul fascicolo di marzo abbiamopresentato un semplice progetto

di generatore sinusoidale basatosull’integrato MAX038 dellaMaxim. Con quel progetto voleva-mo portare a conoscenza dei nostrilettori l’esistenza di questo eccezio-nale chip in grado di generare formed’onda sinusoidali, triangolari equadre con frequenza compresa tra

pochi Hertz ed oltre 20 Mhz. Il pro-getto ha indubbiamente colto nelsegno visto l’interesse suscitato.Come promesso nello stesso artico-lo, proponiamo questo mese un pro-getto più completo, un vero e pro-prio strumento da laboratorio. Inquesto caso la frequenza viene con-trollata da un oscillatore quarzato;tramite una pulsantiera è possibile

impostare la frequenza generata conla precisione di 1 Khz entro unagamma compresa tra 8 KHz e16, 383 Mhz. Un circuito PLL con-trolla la frequenza compensandoeventuali slittamenti. Il generatoreutilizza pochissimi integrati, tutti ingrado di svolgere funzioni abba-stanza complesse. Ma torniamoall’integrato MAX038. Questo chip


circuito elettrico

Pin-out e schema applicativo del convertitore DAC a 12 bitAD7541A utilizzato nel generatore.

è in grado di produrre forme d’ondasinusoidali, quadre e triangolari in fun-zione dei livelli logici applicati ai piedi-

ni A0 (pin 3) e A1 (pin 4). La tabellariportata a pagina 75 consente di sele-zionare facilmente la forma d’onda

desiderata. Nella stesso riquadro è rap-presentato lo schema di principio dalquale si comprende come funzionaquesto chip. La frequenza di oscillazio-ne dipende dal valore del condensatorecollegato tra i pin 5 e 6 nonché dallacorrente applicata sul pin 10 e, inmisura inferiore a quella che scorre neipin 7 e 8. Per la regolazione della fre-quenza è sufficiente variare la correntedi ingresso facendo uso di un potenzio-metro collegato tra la tensione di riferi-mento a 2,5 volt (disponibile sul pin 1)e questi ingressi. Questo se ci accon-tentiamo di un segnale non particolar-mente stabile. Se, invece, dobbiamorealizzare uno strumento da laboratorio


COMPONENTI

R1: 2,7 Mohm

R2: 3,3 Kohm

R3: 1 Kohm

R4: 1 Kohm

R5: 33 Kohm

R6: 3,3 Mohm

R7: 3,3 Mohm

R8: 33 Kohm

R9: 6,8 Kohm

R10: 10 Kohm

R11: 47 Ohm

R12: 100 Ohm

R13: 10 Kohm

R14: 10 Kohm

R15: 1 Kohm

C1: 100 nF multistrato



C4: 22 pF ceramico

C5: 33 pF ceramico





C10: 5÷30 pF

compensatore


C12: 220 µF 16VL

C13: 110 pF ceramico

C14: 56 pF ceramico

C15: 56 pF ceramico

C16: 100 nF multistratro

C17: 220 µF 16VL

D1: Diodo 1N4148

D2: Diodo 1N4148

T1: BC547B

T2: BC557B

Q1: 8,192 Mhz

L1: Bobina 220 nH

L2: Bobina 220 nH

LD1: Led rosso 5 mm

U1: MAX038

U2: MC145151

U3: MAX7541

U4: MAX427

U5: MAX412

Varie:

- zoccolo 4 + 4 (2 pz.);

- zoccolo 9 + 9 ;

- zoccolo 10 + 10;

- zoccolo 14 + 14;

- morsettiera 2 poli (2 pz.);

- morsettiera 3 poli;

- C.S. cod. G024.

Schema applicativo (amplificatore a basso rumore) e pin-outdel doppio operazionale MAX412.

generare una frequenza di 8,193 Mhzdovremo aprire proprio il primo e l’ul-timo pulsante. Per avere un’indicazione

immediata della frequenza generata èconsigliabile abbinare al sintetizzatoreun frequenzimetro digitale: per questo

bisogna seguire un’altra strada comeindicato nello schema elettrico delgeneratore da noi messo a punto. Cuoredel circuito è l’integrato U2, un sinte-tizzatore di frequenza PLL con oscilla-tore quarzato. Questo dispositivo, pro-dotto dalla Motorola, è contraddistintodalla sigla MC145151-2. Il divisoreinterno viene controllato tramite unapulsantiera attraverso la quale è possi-bile impostare la frequenza di lavoro.Ovviamente ciascun pulsante ha un“peso” differente: il più alto vale 8,192Mhz, il più basso 1 Khz. Normalmentetutti i pulsanti sono chiusi e la frequen-za di uscita viene data dalla somma deipulsanti aperti. Così, ad esempio, per


MAX038:schema

a blocchi e pin-out

il sintetizzatore PLL Motorola MC145151-2

Schema a blocchi e pin-out dell’integrato Motorola MC145151-2 utilizzato per il controllofine della frequenza generata.

motivo presenteremo al più presto unostrumento del genere da abbinare algeneratore. La pulsantiera è collegataanche al convertitore digitale/analogicoa 12 bit U3, un AD7541. La tensione diuscita di questo circuito viene converti-ta in corrente dal doppio amplificatore

operazionale U4a ed applicata, tramiteil transistor T2, all’ingresso IN (pin 10)del MAX038. In ultima analisi, dun-que, tramite la pulsantiera viene sele-zionata la frequenza di lavoro e genera-ta la corrente corrispondente per pilota-re l’oscillatore. Tuttavia la frequenza

generata dal MAX038 può variare peri motivi più diversi dal momento chedipende anche dal valore del condensa-tore C10. Perciò il segnale generatoviene costantemente confrontato conquello di U2 e l’eventuale differenzaviene utilizzata per riportare in “passo”

MAX038: schemi applicativie tabella forme d’onda

l’oscillatore. Questo stadio fa capo alPLL contenuto in U2 ed all’operaziona-le U5. L’uscita di questo dispositivocontrolla in corrente il pin 8 delMAX038 che, come abbiamo visto inprecedenza, consente una regolazionefine della frequenza generata. La scelta

del tipo di forma d’onda generataavviene tramite i pin 3 e 4 del MAX038a cui corrispondono i terminali Q e R.A questi pin va collegato un doppiopulsante o un commutatore mediante ilquale è possibile selezionare la formad’onda facendo riferimento alla tabella

pubblicata. Il segnale generato dalMAX 038 viene applicato al bocchetto-ne di uscita tramite un filtro passa-basso da 50 MHz che consente di otte-nere un segnale particolarmente “puli-to” eliminando il rumore generato daldivisore dell’MC145151-2. Per quanto


circuito stampato e piano di cablaggio

Per realizzare un dispositivo particolarmente compatto, abbiamo fatto uso di un circuito stampatoa doppia faccia studiato in modo da poter essere utilizzato anche senza la

metallizzazione dei fori saldando semplicemente da entrambi i lati i terminali passanti.

riguarda la forma d’onda sinusoidale,ricordiamo che la distorsione, a qualsia-si frequenza, non supera lo 0,75%. Ilgeneratore dispone anche di un’uscitaper sincronismo sulla quale, ovviamen-te troviamo la stessa frequenza.Completano il circuito pochissimi altricomponenti, alcuni condensatori di fil-tro ed il led che segnala quando il cir-cuito viene alimentato. Questo genera-tore necessita di una tensione di ali-mentazione duale di 5 volt per ramo,possibilmente stabilizzata. La correnteassorbita è dell’ordine dei 100 mA percui non vi è alcuna preoccupazione daquesto punto di vista. Dopo la teoria

passiamo ora alla pratica occupandocidella realizzazione di questo progetto.

IL GENERATOREIN PRATICA

Come si vede in queste pagine, per con-tenere le dimensioni del generatoreabbiamo utilizzato una basetta a doppiafaccia, con piste di collegamento daentrambi i lati. Tuttavia, tenendo contodelle possibilità dello sperimentatoremedio, abbiamo previsto la possibilitàdi non ricorrere alla metallizzazione deifori mediante la quale viene effettuato ilcollegamento, ove occorre, tra i due lati

della basetta. Come abbiamo fatto adevitare la metallizzazione? Presto detto.Tutti i fori di collegamento tra i due latidella piastra possono essere saldati siasopra che sotto. Così facendo è possibi-le sfruttare il terminale inserito nel foroper effettuare i collegamenti tra i duelati della piastra. Normalmente invece,nei circuiti a doppia faccia le saldaturevanno effettuate solamente sul latoinferiore della piastra mentre da sopranon è possibile accedere a tutte le piaz-zuole. Ovviamente il circuito stampatova realizzato col sistema della fotoinci-sione che consente di ottenere un pro-dotto di qualità. In questo caso la pia-


il prototipo a montaggio ultimato

In alto, il prototipo a montaggio ultimato. In basso, lato saldature del master in scala reale. Perrealizzare questo circuito stampato è necessario utilizzare una basetta ramata

e presensibilizzata da entrambi i lati. La piastra misura esattamente 60 x 130 millimetri.

stra va incisa prima da un lato e poi dal-l’altro; per evitare sfasature tra i duemaster occorre realizzare dei fori diriferimento. A tale scopo si utilizzanosolitamente i fori di fissaggio, presentisu entrambi i master. Dopo l’esposizio-ne dei due lati (prima uno e poi l’altro),la piastra va sviluppata e quindiimmersa nel bagno di percloruro ferricoper la corrosione. A questo punto puòavere inizio il montaggio vero e pro-prio. Controllando attentamente sia ilpiano di cablaggio che l’elenco compo-nenti, inserite i vari elementi inziandodai componenti passivi. Per il montag-gio degli integrati consigliamo l’impie-

go degli appositi zoccoli che consento-no, in caso di necessità, di sostituirefacilmente il chip. Completate il mon-taggio inserendo i semiconduttori e glialtri elementi polarizzati. A questopunto controllate i terminali di tutti icomponenti saldando quelli passanti.

I COLLEGAMENTITRA I DUE LATI

Ultimata anche questa fase troveretenumerose piazzuole libere nelle qualidovrete inserire degli spezzoni di con-duttore da saldare da entrambi i latidella piastra. Non resta ora che inserire

nei rispettivi zoccoli i quattro integrati(occhio alla polarità!) ed effettuare icollegamenti con i controlli esterni. Inquesto caso tutti i collegamenti sonointeressati da segnali di tipo digitale percui non è necessario effettuare collega-menti particolarmente corti o con l’au-silio di conduttori speciali: una piattinamultipolare va più che bene. Il proble-ma, caso mai, riguarda la reperibilitàdella pulsantiera a 14 contatti indipen-denti tra loro e normalmente chiusi.Male che vada è possibile ricorrere aduna soluzione più ”artigianale” che pre-vede l’impiego di 14 interruttori a pul-sante. Questa soluzione è stata da noi


Master relativo alle pistepresenti sul lato

componenti. Anche inquesto caso il disegno è inscala 1:1. Nonostante il

circuito stampato prevedadue tracce, per l’incisioneè possibile utilizzare un

normale bromografo comequello descritto

nell’articolo precedente.

PER I COMPONENTI

L’integrato MAX038 - cuore di questo generatore - costa38.000 lire IVA compresa e può essere richiesto a:FUTURA ELETTRONICA, V.le Kennedy 96, 20027Rescaldina (MI) tel. 0331-576139 fax 0331-578200.Presso la stessa ditta sono reperibili anche tutti gli altriintegrati utilizzati in questo progetto.

adottata per realizzare il primissimoprototipo. Per quanto riguarda la sele-zione della forma d’onda di uscitaabbiamo utilizzato un commutatorerotativo doppio a tre posizioni. Ultimatianche questi collegamenti non resta

metro al terminale di uscita del genera-tore e selezionate la forma d’onda sinu-soidale. Con la pulsantiera, invece, pre-disponete una frequenza di uscita qual-siasi, purché molto alta. Ad esempio,aprite gli interruttori collegati tra ipunti A (1 KHz) e P (8,192 MHz) inmodo da predisporre lo strumento pergenerare un segnale di 8,193 MHz.Con un cacciavite antinduttivo regolateil compensatore C10 sino a leggeretale frequenza sul display del frequen-zimetro. Controllate successivamenteche aprendo gli altri interruttori il cir-cuito generi la frequenza corrisponden-te. Verificate infine le varie forme d’on-da generate: potrete notare come nelcaso della sinusoide la distorsione siapraticamente nulla anche alle frequen-ze più elevate. Anche l’onda quadra equella triangolare non si deterioranoalle frequenze più alte. Controllateanche che sul bocchettone di uscita persincronismo esterno sia disponibilel’apposito segnale. A questo punto nonresta che pensare al contenitore nelquale inserire lo strumento. In consi-derazione delle elevate prestazioni for-nite da questo generatore è consigliabi-le utilizzare un contenitore metallico,sicuramente più “professionale” di unmodello plastico. Un contenitoremetallico, inoltre, consente di scherma-re nel modo migliore l’apparecchiaturala quale, non dimentichiamolo, è ingrado di generare segnali che possiamodefinire di tipo “RF”. Nella scelta delcontenitore prevedete anche la possibi-lità di inserire all’interno dello stesso,unitamente al generatore, anche un ido-neo frequenzimetro digitale. Un pro-getto del genere verrà proposto quantoprima sulle pagine di Elettronica In.

che dare tensione al circuito e verifica-re che tutto funzioni correttamente. Atale scopo è necessario utilizzare unfrequenzimetro ed un oscilloscopio conbanda passante di almeno 20 MHz. Illed rosso deve accendersi segnalando

che il circuito è alimentato corretta-mente. Con il frequenzimetro verificateche sul piedino 26 dell’integrato U2 siapresente una frequenza di 8,192 MHzesatti. Qualora così non fosse, modifi-cate leggermente i valori dei condensa-

tori C4 e C5 sino a leggere la frequen-za esatta. Questo segnale non èinfluenzato dalla posizione degli inter-ruttori che controllano il divisore U2ed il DAC U3. A questo punto collega-te sia l’oscilloscopio che il frequenzi-

Documents

SOMMARIO - Pannullo