Foglalkozások 2016/2017-ben

2017. június 1.

A digitális elektronika alapjai (kezdő): Újrakonfigurálható logikai eszközök

A felhasználó által újrakonfigurálható eszközök közül (PAL, PLA, CPLD, FPGA) ezúttal az ALTERA MAX II. családba tartozó EPM240 CPLD eszközzel és a CYPRESS PSOC mikrovezérlővel egybeépített CPLD eszközeivel ismerkedünk meg. Mindkét eszközcsaládnál futólag megismerkedünk a felépítéssel, a fejesztéshez használható (olcsó) eszközökkel és a szoftveres fejlesztői környezettel, s megnézünk 2-3 egyszerű mintapéldát is. Az előadás most csak az érdeklődés felkeltésére irányul, a részletekben majd a következő évadban mélyedünk el.


Előadásvázlat és mintaprojektek:

digi10: Újrakonfigurálgató logikai eszközök
lab13: Mintaprojektek


2017. május 25.

Mikrovezérlők programozása (haladó): DMA - követlen memória elérés

A nagyteljesítményű mikrovezérlők DMA (Direct Memory Access - közvetlen memória elérés) vezérlője egy speciális periféria, amely egy forráshelyről adatokat olvas és azokat egy célhelyre átmásolja, a CPU közreműködése nélkül. A közvetlen memória hozzáférés lényege tehát az, hogy memória területek, vagy a memóriacímekre leképezett perifériák között a CPU erőforrásainak igénybevétele nélkül végezhessünk adatátvitelt. A cél a hatékonyság növelése, a CPU erőforrásainak felszabadítása más feladat szimultán végzésére, vagy pedig azok lekapcsolás energiatakarékosság céljából.

Előadásvázlat és mintaprogramok:

keil13: DMA - közvetlen memória elérés
lab13: Mintaprogramok


2017. május 18.

A digitális elektronika alapjai (kezdő): Programozható logikai eszközök

A fix funkciójú logikai integrált áramkörök mellett egyre nagyob szerep jut programot futtató eszközökkel (pl. mikrovezérlő), illetve a felhasználó által újrakonfigurálható eszközökkel (PAL, PLA, CPLD, FPGA) megvalósított logikai áramköröknek is. Ezek előnye, hogy kevesebb alkatrésszel, kevesebb munkabefektetéssel, kisebb költséggel, rugalmasabban, a felhasználó igényeihez jobban igazodva valósíthassuk meg az alkalmazást.


2017. május 11.

Mikrovezérlők programozása (haladó): Impulzus-szélesség moduláció (PWM)

A FRDM-KL25Z kártya MKL25Z128VLK4 mikrovezérlője néhány különleges perifériájáról ( PIT és LPTMR időzítők) és számos energiatakarékos üzemmódjáról lesz szó. A mintaprogramok bemutatják ezek egyszerű használatát, emellett útmutatót (ajánlott irodalom) kapunk a témában való alaposabb elmélyedéséhez is. Minden érdeklődőt szeretettel várunk!

Előadásvázlat és mintaprogramok:

keil12: Energiatakarékos üzemmódok
lab12: Mintaprogramok


2017. május 4.

A digitális elektronika alapjai (kezdő): Sorrendi logikai áramkörök - 4. rész

A Léptetőregiszterek (shift regiszterek) fontos szerepet játszanak a digitális elektronikában soros-párhuzamos vagy párhuzamos soros átalakítóként, átmeneti tárolóként. Az előző foglalkozáson tárgyalt gyűrűs és Johnson számlálók alapja is egy shift regiszter, amelyet a kimenetről visszacsatolunk a bemenetre.

Előadásvázlat és mintaáramkörök:

digi08: Sorrendi logikai áramkörök - 4. rész
digi08: Sorrendi logikai mintaáramkörök Logisim és SimulIDE áramkörszimulátorhoz

2017. április 27.

Mikrovezérlők programozása (haladó): Microchip PIC mikrovezérlők
Megszakítva a 32-bites ARM Cortex-M0 mikrovezérlők programozásáról szóló előadássorozatot, most egy kis kitekintést ajánlok: a Microchip széles termékskálájából most részletesebben a középkategóriás (midrange) 8-bites (PIC12F, PIC16F) mikrovezérlőkről lesz szó, s emellett megismerkedhetünk a JAL nevű, Pascal-ra emlékeztető nyelvvel, amellyel könnyen programozhatjuk a PIC mikrovezérlők perifériáit.

A mintaprogramokat és a mintaáramköröket a SimulIDE ingyenes áramkörszimulációs programban is kipróbálhatjuk.

Előadásvázlat és mintaprogramok:

pic01: Microchip PIC mikrovezérlők
pic01.zip - mintaprogramok(JAL és ASM), PIC12F683 adatlap, MPASM fordítóprogram
JAL.zip - JAL fejlesztői környezet
SimulIDE.zip - áramkörszimulációs program
ArdPicProg.zip - programok és mintakapcsolás Arduinoval történő programletöltéshez


2017. április 20.

A digitális elektronika alapjai (kezdő): Sorrendi logikai áramkörök - 3. rész

A sorrendi hálózat alapelemeinek tekinthető billenőkörökből (J-K flip-flop, élvezérelt D-tároló) ezúttal szinkron számlálókat építünk.

A szinkron számlálók esetében az egyes fokozatok közös órajel hatására, egyszerre billennek, ha fennáll a billenés feltétele. Gyors működésű, bonyolult áramköröknél - mint amilyen pl. a mikrovezérlő is - csak központi órajelhez szinkronizált működéssel érhető el a konzisztens működés. A képen látható áramkörben CD4026 IC-t használunk, ami hétszegmens dekódert is tartlamaz, így a számkijelzővel közvetlenül összekapcsolható.

Előadásvázlat és mintaáramkörök:

digi07: Sorrendi logikai áramkörök - 3. rész
digi07: Sorrendi logikai mintaáramkörök a P. Falstad-féle áramkörszimulátorhoz


2017. április 6.

Mikrovezérlők programozása (haladó): Impulzus-szélesség moduláció (PWM)
Az impulzus-szélesség modulációt széleskörűen használják a teljesítmény-fokozatokban jó hatásfok elérésére. Ilyenek például a különféle motorszabályozó áramkörök, a szabályozható fényforrások vagy a kapcsolóüzemű tápegységek. A PWM esetében állandó, az alkalmazáshoz illeszkedő frekvenciájú jelet álltunk elő, s a teljestmény-szabályozás a kitöltés (a bekapcsolási iső és a periódusidő aránya) változtatásával történik. Az alábbi ábrán egy 60 Hz-es, 33 %-os kitöltésű jelet vizsgálunk.


Korábbi foglalkozásainkon, 2016. november 10-én és november 24-én volt már szó a FRDM-KL25Z kártya általános célú időzítőiről és a hozzájuk kapcsolódó PWM/Input capture/Output compare csatornákról. Most megnézzük, hogy ezek felhasználásával hogyan állíthatunk elő PWM jeleket.

Előadásvázlat és mintaprogramok:

keil11: Impulzus-szélesség moduláció (PWM)
lab11: Mintaprogramok PWM jelek előállításához


2017. március 30.

A digitális elektronika alapjai (kezdő): Sorrendi logikai áramkörök - 2. rész

A sorrendi hálózat alapeleminek tekinthető billenőkörökből (J-K flip-flop, élvezérel D-tároló) számlálókat építünk, amelyek a bejövő impulzusok hatására állapotok egy előírt sorrendjén mennek végig ciklikusan. A bejövő impulzus lehet egyenletes időközönként bejövő órajel, vagy véletlen időközönként bekövetkező esemény által generált jel.

A számlálók lehetnek aszinkron vagy szinkron működésűek. Az aszinkron számláló (vagy ripple counter) esetén nincs közös órajel, az egyes fokozatok átbillenése szolgáltat bemenő jelet a következő fokozat vezérléséhez. A szinkron számlálók esetében az egyes fokozatok közös órajel hatására, egyszerre billennek, ha fennáll a billenés feltétele.

Előadásvázlat és mintaáramkörök:

digi06: Sorrendi logikai áramkörök - 2. rész
digi06: Sorrendi logikai mintaáramkörök Logisim és Falstad áramkörszimulátorokhoz


2017. március 23.

Támcsu Péter előadása: 8051-es mikrovezérlő - mikrovezérlő 1980-ból napjainkban

A 8051 Harvard felépítésű, komplex (CISC) utasításkészletű, egycsipes mikrovezérlőt beágyazott rendszerekben való felhasználásra fejlesztette ki az Intel 1980-ban. Az eredeti Intel gyártású mikrovezérlővel binárisan kompatibilis, de nagyobb teljesítményű, továbbfejlesztett származékok még ma is népszerűek, s 20-nál több gyártó termékskálájában találkozhatunk velük.

Az előadásban az STC15W408AS mikrovezérlőhöz láthatunk egyszerű mintapéldákat. A mintaprogramok lefordításához az ingyenes SDCC fordítót használhatjuk. A programok letöltése egy USB-UART átalakítóval történhet az STC-ISP vagy az STCGAL program felhasználásával.

Előadásvázlat és mintaprogramok:

8051-es mikrovezérlő
Mintaprogram a 8051-es mikrovezérlő használatához
Programletöltés az STC-ISP programmal (stcisp2.avi)
Programletöltés az STCGAL programmal (stcgal2.avi)


2017. március 16.

A digitális elektronika alapjai (kezdő): Sorrendi logikai áramkörök - 1. rész

A sorrendi (szekvenciális) logikai áramkörök tárolóelemeket is tartalmaznak. Ezek kimeneteinek állapota emiatt nem csupán a bemenetek, hanem a tárolók állapotától is függ, vagyis a bemenetek korábbi állapotainak sorrendjétől. A mai 1. részben a sorrendi hálózatok építőköveivel, a flip-flop billenőkörökkel ismerkedünk meg (S-R tároló, D-tároló, J-K tároló, két inverterből kialakított tároló). Kísérleteinkhez 4001, 4011, 4013, 4027 és 4069 CMOS logikai IC-kre lesz szükség.

Előadásvázlat:

digi05: Sorrendi logikai áramkörök - 1. rész


2017. március 9.

Mikrovezérlők programozása (haladó): Az I2C kommunikációs csatorna

Az "Inter-Integrated Circuit” (rövidítve IIC vagy I2C) kétvezetékes kommunikációs csatornát eredetileg a Philips cég dolgozta ki 1982-ben. A koncepciót több más gyártó is átvette, s közösen kidolgozott szabványt többször kibővítették. Az I2C buszra több eszköz felfűzhető, amelyeket 7-bites (vagy 10-bites) egyedi cím azonosít. Az I2C busz szinkron soros kommunikációt valósít meg. A kommunikációban résztvevő eszközök között master/slave (mester/szolga) viszony áll fenn.

Az előadás során megtanuljuk az I2C modulok konfigurálását, s egyszerű eszközöket vezérlünk vele ( DS1337, vagy DS3231 Real-time óra, MMA8451Q gyorsulásmérő).

Előadásvázlat és mintaprogramok:

keil09: Az I2C kommunikációs csatorna
lab09: Mintaprogramok az I2C kommunikáció használatához


2017. március 2.

A digitális elektronika alapjai (kezdő): Kombinációs logikai hálózatok - 2. rész

A kombinációs logikai hálózatok legelterjedtebben használt funkcionális moduljai az alábbiak szerint csoportosíthatók:
  • Aritmetikai és logikai funkciók: összeadó, kivonó, szorzó, összekasonlító áramkörök
  • Adatátvitel: kódolók és dekódolók, multiplexerek és demultiplexerek
  • Kódátalakítók: bináris, BCD, 7-szegmenses kódolók/dekódolók

Előadásvázlat és mintaáramkörök:

digi04: Kombinációs logikai hálózatok - 2. rész
digi04: Kombinációs logikai mintaáramkörök Logisim áramkörszimulátorhoz


2017. február 23.

Mikrovezérlők programozása: Az ipari kommunikáció alapjai, bevezetés a MODBUS kommunikációba (Orosz Péter előadása)

Az ipari folyamatirányító rendszerek feladataiból adódóan az információtovábbítási követelmények eltérnek az ügyviteli, irodai célú hálózatokétól. Az ilyen rendszerekben ún. terepi buszrendszereket (field buses), magyarul: terepbuszokat alkalmaznak, melyek legfontosabb követelményei:

  • Pontosan kiszámítható, viszonylag rövid válaszidőkre van szükség a valós idejű működés céljából, ezért a véletlenszerű buszhozzáférési módok nem használhatók;
  • Nagyfokú zavarvédettséget kell biztosítani mostoha ipari körülmények között is, amit speciális kábelezéssel és alacsonyabb adatátviteli sebességgel érnek el;
  • Az adatforgalomat közepes, ill. rövid adatblokkok átvitelére kell optimálizálni.
A MODBUS protokollt eredetileg a MODICON PLC-k kommunikációjának biztosításához fejlesztették ki. Egyszerűsége és megbízhatósága miatt számos PLC-gyártó, sőt műszergyártó cég alkalmazza.

Előadásvázlat és mintaprogram:

Az ipari kommunikáció alapjai, bevezetés a MODBUS kommunikációba

2017. február 16.

Fizikai kísérletek: Dr. Raics Péter előadása és kísérleti bemutatója
  • Radioaktivitás kimutatása PC-vezérelt GM-csövekkel (háttérsugárzás, "fűben-fában" aktivitás, a mindennapok sugárzó anyagai,...)
  • Mesterséges radioaktív izotóp bomlása (véletlenszerűség, szórás)
  • Web-kamera mint alfa-detektor
  • Dózismérő, védekezés a sugárzások ellen
  • Müon-vadászat koincidenciába kapcsolt GM-csövekkel ("felülről jön az áldás")
  • A fény terjedése, tulajdonságai (távolságmérés, "csőbe húzzuk a fényt")
  • A fény kettős (hármas?) természete:
    • hullámoptika színes (szagos) jelenségei lézerekkel
    • interferencia (LIGO és a gravitációs hullámok)
    • diffrakció (virágpor, vörös vértestek, ...)
    • holográfia (sík- és térfogati hologramok bemutatása)
  • Észlelés, detektorok;
  • "És ha mozog a fényforrás ..." (Doppler-jelenség a hangok világában és a csillagrendszereknél).

2017. február 9.

Mikrovezérlők programozása: Az Arduino, mint logikai analizátor

A digitális rendszerek fejlesztésénél nagy segítségünkre lehet egy logikai analizátor, ami segítségünkre lehet a hibakeresésnél, illetve a digitális kommunikáció jelfolyamának ellenőrzésénél. Komolyabb berüházás nélkül is szert tehetünk egy szerény képességű, de rendkívül hasznos eszközre, ha egy Arduino kártyát logikai analizátorrá alakítunk a mellékelt firmware segítségével.

Előadásvázlat és mintaprogramok:

Talk27: Az Arduino, mint logikai analizátor
Lab27: Arduino firmware a logikai analizátor megvalósításához


2017. február 2.

A digitális elektronika alapjai (kezdő): Kombinációs logikai hálózatok - 1. rész

A logikai áramköröket két nagy csoportba sorolhatjuk: kombinációs és sorrendi hálózatok.
  1. A kombinációs logikai hálózatok viselkedése logikai függvényekkel leírható. Kimeneteinek állapota csupán a bemenetek pillanatnyi állapotának függvénye.
  2. A sorrendi hálózatok tárolóelemeket is tartalmaznak. Ezek kimeneteinek állapota emiatt nem csupán a bemenetek, hanem a tárolók állapotától is függ, vagyis a bemenetek korábbi állapotainak sorrendjétől.
A kombinációs logikai hálózatok tipikus alkalmazásai:
  • Aritmetikai áramkörök (összeadó, kivonó, szorzó áramkörök)
  • Digitális összehasonlítók (kisebb, nagyobb, egyenlő)
  • Kódoló és dekódoló áramkörök
  • Multiplexerek és Demultiplexerek
  • Paritás ellenőrző áramkörök

Előadásvázlat:

digi03: Kombinációs logikai hálózatok - 1. rész



2017. január 26.

Mikrovezérlők programozása (haladó): Az SPI kommunikációs csatorna

Az SPI (soros periféria illesztő = Serial Peripheral Interface) busz kétirányú szinkron soros kommunikációt valósít meg két eszköz között. A kommunikációban résztvevő eszközök között master/slave (mester/szolga) viszony áll fenn.

Az előadás során megtanuljuk az SPI modul konfigurálását, s egyszerű eszközöket vezérlünk vele (74HC595 IC-kel vezérelt 7 szegmenses kijelző, MAX7219 IC-vel vezérelt számjegyes, illetve 8x8 LED mátrix kijelző). Az SPI busz jeleit logikai analizátorral is megvizsgáljuk.

Előadásvázlat és mintaprogramok:

keil08: Az SPI kommunikációs csatorna
lab08: Mintaprogramok az SPI kommunikáció használatához

2017. január 19.

A digitális elektronika alapjai (kezdő): További logikai műveletek

A kétváltozós logikai függvények igazságtáblázatát az eddig tárgyalt ÉS és VAGY logikai műveleten kívül másképpen (összesen 16-féleképpen) is kitölthetjük. Ezek némelyikét újabb logikai műveletnek is tekinthetjük: például XOR, NOR, XNOR (az utóbbit más néven ekvivalencia műveletnek is hívjuk).

Ezekről lesz szó, s az elméletből most nem markolunk nagyot, hogy maradjon idő a tanultakat dugaszolós próbapanelon megépített áramkörökön, vagy szimulátor programban kipróbálni. A képen például egy pénzfeldobást szimuláló alkalmazás látható, CD4077 IC-vel (négy XNOR kapu) megépítve.

Előadásvázlat:

digi02: További logikai műveletek



2017. január 12.

Mikrovezérlők programozása (haladó): Analóg perifériák

A körülöttünk levő világ fizikai jellemzői (pl. hőmérséklet, nyomás, szélsebesség) általában folytonosan változó mennyiségek. Az ezeket elektromos jellé alakító érzékelők (szenzorok) kimenőjele a fizikai mennyiséggel analóg (arányos) módon változó folytonos x(t) mennyiség, ahol t az időbeli változásra utal. Mivel e jelek feldolgozását digitális működésű mikrovezérlővel szeretnénk megoldani, szükséges az érzékelőkből bejövő analóg jel mintavételezése és kvantálása (digitalizálása) egy esetleges jelkondicionálás után. A feldolgozás ezután már digitális adatokkal operál. A mintavételezés és kvantálás feladatát az analóg-digitális átalakító ( ADC - Analog to Digital Converter) végzi el, amely lehet a mikrovezérlő beépített perifériája, vagy külön beszerezhető külső periféria.
Előfordulhat olyan eset, hogy nincs szükségünk a bejövő analóg jel értékének ismeretére (nem kell digitalizálnunk), csupán arra vagyunk kíváncsiak, hogy a bejövő jel nagysága egy kijelölt szintet meghalad-e, vagy sem. Ilyen esetekben a bonyolult működésű ADC helyett egy analóg komparátor (összehasonlító) is megfelel. A legtöbb mikrovezérlő rendelkezik egy vagy több beépített analóg komparátorral, de külső IC-t is használhatunk erre a célra. Az analóg komparátor kimenőjele logikai jel, amelyet a mikrovezérlővel vizsgálhatunk, vagy más perifériák indítására (triggerelés) is felhasználhatjuk.

Ha a jelfeldolgozás eredményeként analóg beavatkozójelet kell előállítanunk, akkor vagy digitális-analóg átalakítót ( DAC - Digital to Analog Converter) használunk (amely a mikrovezérlő belső vagy külső perifériája), vagy impulzus-szélesség modulációt (PWM) használunk, s ha szükséges, egy aluláteresztő szűrővel "simíthatjuk" a jelet. Természetesen mindkét esetben kvantált, azaz lépcsős lesz a kimenőjel, de kellően finom felbontásnál a "lépcsők" hatása elhanyagolható.

Előadásvázlat és mintaprogramok:

keil07: Analóg perifériák
lab07: Mintaprogramok az analóg perifériák használatához


2017. január 5.

A digitális elektronika alapjai (kezdő): Boole-algebra, logikai kapuáramkörök

Az előadáson a Boole-algebra tulajdonságai és alaptételei mellett a logikai függvények fogalmával és ábrázolásmódjukkal (logikai kifejezés, igazságtáblázat, logikai kapuk összekap csolásával kialakított áramkör) lesz szó.

Előadásvázlat:

digi01: Boole algebra, logikai kapuáramkörök


2016. december 15.

Bevezetés az elektronikába (kezdő): Műveleti erősítők - 2. rész

Ezen az előadáson a műveleti erősítők speciális alkalmazásaival foglalkozunk: differenciáló és integráló áramkörök, bináris súlyozású összegző áramkör DAC (digitális-analóg átalakító) megvalósítására, astabill, bistabil és monostabil billenőkörök (multivubrátorok). A bemutatott kapcsolások próbapanelon megépíthetők vagy Paul Falstad áramkör szimulációs programjával vizsgálhatók.

Előadásvázlat:

elektro08: Műveleti erősítők - 2. rész



2016. december 8.

Mikrovezérlők programozása (haladó): Programmegszakítások

A programmegszakítás (interrupt) azt jelenti, hogy a program futása egy külső vagy belső esemény miatt megszakad, s majd csak a programmemória egy másik helyén elhelyezett utasítássorozat (a progammegszakítás kiszolgálását végző kód) lefutása után tér vissza a CPU az eredeti program folytatásához.

Az MKL25Z128VLK4 mikrovezérlő megszakítási rendszere az NVIC beépített megszakításvezérlőn (Nested and Vectored Interrupt Controller) alapul, ami legfeljebb 48 kivételt (Exceptions), illetve megszakítást (Interrupts) kezel. Az első 16 kivétel az ARM Cortex-M0+ processzormagból származó megszakítási jel, a következő 32 pedig a perifériák és a külső forrásból származó megszakítási kérelem.

Az előadáshoz kapcsolódó mintaprogramokban az eddig megismert perifériák megszakításos kezelésére mutatunk néhány példát.

Előadásvázlat és mintaprogramok:

keil06: Programmegszakítások
lab06: Mintaprogramok a programmegszakítások használatához



2016. december 1.

Bevezetés az elektronikába (kezdő): Műveleti erősítők - 1. rész

Az előadásban a műveleti erősítők felépítéséről, főbb jellemzőiről és a legfontosabb alapkapcsolásokról lesz szó.

Az elektronikai iparnak az 1960-as években történt nagy iramú fejlődése létrehozta a mikroelektronikát és ezen belül az integrált áramköri technikát is. Az integrált áramkör ( angolul: Integrated Circuit, röviden IC) fő jellemzője, hogy itt az áramköri aktív és passzív áramköri elemek egy-egy csoportját és az ezeket egybefoglaló összekötéseket egyidejűleg, azonos gyártástechnológiával hozzák létre.

Az integrált áramköri technológia adta lehetőségek pl. az egyszerre készített áramköri elemek egyformasága, illetve jellemző értékük arányának állandósága, közelségükből adódó termikus csatoltsága stb. jelentős előnyökkel jár az analóg áramkörök területén.

A "műveleti erősítő" elnevezés onnan ered, hogy eredetileg a szabályozástechnika és az analóg számítógépekhez készültek előbb diszkrét, majd integrált formában. A megfelelően alacsony áruk lehetővé teszi a műveleti erősítők széleskörű használatát és a felhasználási területek bővülését. Így jelenlegi felhasználási területük kiterjed az elektronika, híradástechnika, mérés- és irányítástechnika területeire. Szinte minden olyan helyen alkalmazható, ahol egyen vagy váltakozó jeleket kell erősíteni kis teljesítmény esetén. A felhasználók többségét már nem igazán érdekli a belső felépítés, csupán az a fontos számukra, hogy hogyan kell alkalmazni, hogyan kell velük meghatározott paraméterekkel rendelkező áramköröket tervezni és kiépíteni.

Egyszerű sötétedéskapcsoló LM2904 erősítővel megépítve

Előadásvázlat és feladatok:

elektro07: Műveleti erősítők - 1. rész



2016. november 24.

Mikrovezérlők programozása (haladó): Időzítők, számlálók - 2. rész

Az MKL25Z128VLK4 mikrovezérlő TPM0, TPM1, TPM2 időzítő/számlálójának mindegyikéhez több olyan csatorna (kiegésztő áramkör) is kapcsolódik, amelyek impulzus-szélesség modulációra ( PWM), bemeneti jelrögzítésre ( Input Capture), vagy digitális komparálásra ( Output Compare használhatók. A TPM0 időzítő 6 db ilyen csatornával, a TPM1 és TPM2 pedig két-két csatornával rendelkezik. A mostani előadásban az Output Compare és az Input Capture üzemmódok használatáról lesz szó.

Előadásvázlat és mintaprogramok:

keil05-2: Időzítők, számlálók - 2. rész
lab05-2: Mintaprogramok az időzítők használatához



2016. november 17.

Bevezetés az elektronikába (kezdő): Térvezérlésű tranzisztorok

A korábban tárgyal bipoláris tranzisztorokkal szemben itt nem a bemeneti áram vezérli, hanem a bemeneti feszültség által keltett elektromos tér. Ezáltal a FET kimeneti árama igen kis bemeneti teljesítménnyel vezérelhető, így előnyösen használható olyan helyeken, ahol fontos szempont a nagy bemeneti ellenállás (pl. elektronikus multiméterek), vagy a kis fogyasztás. A teljesítmény FET-ek pedig gyorsabban és kisebb maradékfeszültséggel kapcsolnak, mint a bipoláris tranzisztorok.

A térvezérlésű tranzisztorok két fő típusa:

  • Záróréteges térvezérlésű tranzisztor (Junction Field Effect Transistor - JFET)
  • Szigetelt kapuelektródás térvezérlésű tranzisztor (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor - MOSFET)

Előadásvázlat és feladatok:

elektro06: Térvezérlésű tranzisztorok (FET)


2016. november 10.

Mikrovezérlők programozása (haladó): Időzítők, számlálók - 1. rész

A számláló (counter) olyan digitális áramkör, amellyel feszültségimpulzusokat tudunk leszámlálni. Ha a leszámlálandó impulzusok nem külső forrásból származnak, hanem ismert, állandó frekvenciájú jelet vezetünk a számláló bemenetére, akkor pedig időzítőről (timer) beszélünk, amely lehetővé teszi számunkra az idő mérését, illetve a feladatok ütemezését.

A FRDM-KL25Z kártya MKL25Z128VLK4 mikrovezérlője különféle számlálókkal/időzítőkkel rendelkezik:
  • Systick 24-bites (vissza)számláló, amely az ARM Cortex-M mikrovezérlő mag része
  • TPM0, TPM1, TPM2 általános célú 16-bites számlálók/időzítők, melyekhez több PWM, ill. input capture/output compare csatorna is tartozik.
  • Periodic Interrupt Timer (PIT) modul, 2 db 32 bites időzítővel
  • Low-Power Timer (LPTMR) 16-bites időzítő/számláló, ami mindegyik energiatakarékos módban üzemképes marad, s programozott ébresztésre is használható.
  • Real-Time Clock (RTC) modul.
A terjedelmes anyagra való tekintettel a témakört több előadásra osztva merítjük ki.

Előadásvázlat és mintaprogramok:

keil05-1: Időzítők, számlálók - 1. rész
lab05-1: Mintaprogramok az időzítők használatához


2016. november 3.

Bevezetés az elektronikába (kezdő): Az NE555 időzítő IC

Az NE555-ös IC egy időzítő integrált áramkör, melyet széles körben használnak időzítési feladatokra. Időzítési képessége nanoszekundumoktól órákig változtatható a kapcsolódó külső alkatrészek függvényében. Éppen ezért nagyon pontos időzítésre nem használható, mivel az az időzítést befolyásoló alkatrészek értékei az idővel, hőmérséklettel változnak, ezért változhat az IC időzítése is.

A sokoldalúan használható IC-vel elsősorban azokat a multivibrátorokat építjük meg, amelyeknek a tranzisztoros megvalósításával az előző foglalkozáson már találkoztunk. AZ ábrán egy astabil multivibrátor tipikus jelelekja látható.

Előadásvázlat és feladatok:

elektro05: Az NE555 időzítő IC



2016. október 27.

Mikrovezérlők programozása (haladó): Aszinkron soros kommunikáció (UART)

Az előadáson az MKL25Z128VLK4 mikrovezérlő három soros portjának felépítéséről, tulajdonságairól, beállításáról és egyszerű (nem interruptos) használatáról lesz szó.

A kommunikáció során az adatokat általában bájt vagy szó szervezésű (8, 16, 32 bites) „adagokban” küldjük vagy fogadjuk. Sok esetben nem célszerű az adatbiteket egyszerre, párhuzamosan küldeni, célszerűbb ha soros kommunikációt használjunk, melyek közül - az "egyvezetékes" csengő és a morzetávító után - talán az aszinkron soros kommunikáció a legrégebbi és legegszerűbb megoldás. Azért is fontos számunkra, mert a FRDM-KL25Z kártyánkon az OenDSDA programozó USB-UART átalakítója kapcsolatot bizosít a céláramkör egyik UART portja és a számítógép között.

Előadásvázlat és mintaprogramok:

keil04: Aszinkron soros kommunikáció (UART)
lab04: Mintaprogramok az UART portok használatára



2016. október 20.

Bevezetés az elektronikába (kezdő): Egyszerű tranzisztoros kapcsolások

Érintőlegesen foglalkozunk a be- és kikapcsolási jelenségekkel, s ennek kapcsán szó lesz a kondenzátorok és induktivitások szerepéről. Az egyszerű kikapcsolás-késleltető áramkör vizsgálata után a tranzisztoros billenőkörökkel (multivibrátorok) ismerkedünk meg, amelyek fontos szerepet játszanak a szekvenciális digitális áramkörök kialakításában (mint pl. tárolók, késleltetők, rezgéskeltők).

Előadásvázlat és feladatok:

elektro04: Egyszerű tranzisztoros áramkörök

feladatsor-04: Egyszerű tranzisztoros áramkörök


2016. október 13.

Támcsu Péter előadása: Lineáris és kapcsoló üzemű felszültségnövelő és -csökkentő áramkörök

A lineáris stabilizátorok áteresztő tranzisztora mint változtatható ellenállás működik. A tranzisztoron eső feszültség és az átfolyó áram szorzata megadja azt a teljesítményt, ami a tranzisztoron hővé alakul, azaz amit a tranzisztor eldisszipál. Ez a veszteségi teljesítmény lerontja a lineáris stabilizátor hatásfokát, és már csak a szükséges hűtés miatt is növeli a stabilizátor méretét és súlyát. Szintén növeli a méreteket és a súlyt a tápegység hálózati transzformátora. A veszteségi teljesítmény, a méretek és a súly egyaránt csökkenthetők a kapcsoló üzemű tápegységek alkalmazásával. Ezekben a tápegységekben a tranzisztor nem lineáris, hanem kapcsolóelemként működik, azaz vagy teljesen zárva van, vagy teljesen nyitva. A zárt tranzisztoron áram nem folyik, a teljesen nyitott tranzisztoron viszont csak nagyon kis feszültség esik, ezért a tranzisztoron disszipálódó Pd= U * I teljesítmény mindkét üzemállapotban minimális (az elérhető hatásfok 90% felett van).

Előadásvázlat:

Lineáris és kapcsoló üzemű felszültségnövelő és -csökkentő áramkörök


2016. október 6.

Bevezetés az elektronikába (kezdő): A bipoláris (NPN, PNP) tranzisztorok felépítése, működése. A földelt emitteres kapcsolás jelleggörbéi. Kapcsolótranzisztor munkapontjai. Földelt emitteres kapcsolás szimulációja és gyakorlatban történő kipróbálása.

Előadásvázlat és feladatok:

elektro03: A tranzisztor, mint kapcsoló

feladatsor-03: A tranzisztor, mint kapcsoló


2016. szeptember 29.

Mikrovezérlők programozása (haladó): Digitális ki- és bemenetek használata

A mikrovezérlők legegyszerűbb perifériái az általános célú digitális ki- és bemenetek, amelyeket csoportokba rendezve (portok) kezelhetünk. Az MKL25Z128VLK4 mikrovezérlő 80 kivezetése közül 66 lehet GPIO ki/bemenet, amelyek 5 db 32 bites portba vannak szervezve (PortA, PortB, PortC, PortD, PortE). Természetesen a portoknak nincs minden bitje implementálva...

Az előadás a GPIO portok engedélyezéséről, konfigurálásáról és a ki-/beviteli műveletekről szól, s ehhez kapcsolódnak a bemutatott egyszerű mintaprogramok is. A közreadott mintaprogramok KEIL MDK 5.20 környezetben készültek.

Előadásvázlat és mintaprogramok:

keil02: Digitális ki- és bemenetek használata
lab02: Mintaprogramok a GPIO használatára


2016. szeptember 22.

Bevezetés az elektronikába (kezdő): Az ideális dióda az egyik irányban átengedi az áramot, míg a másik irányban nem: a visszacsapószelep elektronikai megfelelője. Szinte minden elektronikus eszköz tartalmaz diódát: a mobitelefon töltőtől a rádiókészüléken át a gépjármű generátoráig. Egyes speciális diódák nem az egyenirányító hatás céljából készülnek. Ilyen például a világító dióda (Light Emitting Diode, LED), amelyet széleskörűen használunk, pl. jelzőfénynek, kijelzőkben (TV, mobiltelefon) és a világítástechnikában.

Előadásvázlat és feladatok:

elektro02: Félvezető diódák, LED-ek

feladatsor-02: LED munkapontjának ellenőrzése

2016. szeptember 15.

Mikrovezérlők programozása (haladó): Az előző évben a Freescale FRDM-KL25z kártya mbed környezetben történő programozásával foglalkoztunk. Ezt folytatnánk most eggyel mélyebb szinten, a kevesebb hardver absztrakciót használó, hardverközelibb C nyelvű programozással, a Keil MDK 5 fejlesztői környezetben. Az első előadás az ARM Cortex-M0+ mikrovezérlő legfontosabb jellemzőit mutatja be.

Előadásvázlat:

keil01: Az ARM Cortex-M0+ CPU jellemzői
lab01: Mintaprogramok a Keil MDK 5 IDE beüzemeléséhez

2016. szeptember 8.

Bevezetés az elektronikába (kezdő): A villamos jelenségek oka az elemi töltések létezése: protonok és elektronok. Ezen a foglalkozáson megismerkedtünk a töltés, az áram és a feszültség fogalmával, Ohm törvényével és Kirchoff törvényeivel, valamint a soros és párhuzamos kapcsolással.

Előadásvázlat és feladatok:

elektro01: Alapfogalmak, Ohm törvény, Kirchoff törvényei, párhuzamos és soros kapcsolás

feladatsor-01: ellenállás színkódok használata