SOMMARIO · spegnimento di qualsiasi apparato elettrico nel modo più sempli- ... Il tipo di...

Elettronica In - marzo ‘96 1

CORSO DI ELETTRONICA DI BASEDedicato ai lettori alle prime armi, questo Corso privilegia l’aspetto pratico a quello teorico. Settima puntata.

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ELETTRONICA IN Rivista mensile, anno II n. 7 MARZO 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), tel. 0331-577982

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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.

SOMMARIO

GENERATORE SINUSOIDALEImpiega un eccezionale chip della Maxim in grado di generaresegnali sinusoidali di frequenza compresa tra 0,1 Hz e 20 MHz.

CORSO DI PROGRAMMAZIONE PER ST626XPer apprendere la logica di funzionamento e le tecniche diprogrammazione dei nuovi micro ST626X. Settima puntata.

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ANTIFURTO AUTO CON CELLULAREUtilizza un telefono cellulare nascosto nell’auto per avvisarci chequalcuno sta cercando di rubare la vettura. Progettato per fun-zionare con i telefoni cellulari ETACS della Motorola.

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TELESOCCORSO CON SINTESI VOCALEInvia automaticamente un messaggio preregistrato ad un massi-mo di cinque utenze telefoniche. Ritenzione del messaggio e deinumeri telefonici su memoria non volatile. Gestito da µC.

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LA VALIGIA DELLO SPIONEUn videoregistratore, una microtelecamera e pochi altri compo-nenti per registrare di nascosto immagini e voci.

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ALLA SCOPERTA DEI D.S.P.Per conoscere ed imparare ad utilizzare questi nuovi processoriche stanno rivoluzionando il sistema di elaborazione delle infor-mazioni digitali. L’articolo è dedicato alla programmazione deichip TMS320C5X della Texas Instruments. Prima puntata.

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La tiratura di questo numero è stata di 30.000 copie.

RADIOCOMANDO LOW COSTConsente di controllare a distanza, via radio, l’accensione e lospegnimento di qualsiasi apparato elettrico nel modo più sempli-ce ed economico. Portata di 100 metri.

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LABORATORIO

GENERATORESINUSOIDALE

0 ÷ 20 MHz

di Paolo Gaspari

Tra le apparecchiature da laboratorio, una delle piùutili è sicuramente il generatore sinusoidale. Con

questo strumento è possibile verificare il funzionamen-to di numerosissimi circuiti analogici, dagli amplifica-tori audio alle apparecchiature telefoniche. Non solo.Spesso i generatori sinusoidali fanno parte integrante di

apparecchiature più complesse dove è necessario averea disposizione sorgenti particolarmente stabili e preci-se. Per realizzare un oscillatore sinusoidale è possibileutilizzare componenti discreti o integrati dedicati. Laprima strada è stata abbandonata da molti anni mentreper quanto riguarda i chip la parte del leone è da sem-

Utilizza un eccezionale chip della Maxim in grado di generare anche formed’onda triangolari, quadre e a dente di sega.

10 Elettronica In - marzo ‘96

pre prerogativa dell’arcinoto (e ormaivecchiotto) ICL8038 prodottodall’Intersil. Questo chip ha il pregio dirichiedere un numero esiguo di compo-nenti esterni, di costare relativamentepoco e di generare una forma d’ondacon una distorsione abbastanza conte-nuta (inferiore all’uno per cento).L’unica limitazione è la frequenza mas-

sima di funzionamento che teoricamen-te raggiunge i 300 KHz. In pratica igeneratori che utilizzano questo chipnon vengono fatti funzionare oltre i 100KHz. Ciò significa che, in ogni caso, ilcampo di impiego di questo integrato èlimitato ai dispositivi di bassa frequen-za. Per frequenze superiori, fino a pocofa, era necessario ricorrere a circuiti

con componenti discreti.Fortunatamente, da poco, è disponibileun chip che consente di produrre segna-li sinusoidali fino ad un massimo di 20MHz. Una bella differenza rispettoall’ICL8038. L’integrato in questione,prodotto dalla Maxim, è contraddistintodalla sigla MAX038. Anche in questocaso il chip richiede un numero vera-

schema a blocchi del MAX038

Disposizione dei terminali dell’integrato MAX038.


PER IL MATERIALETutti i componenti utilizza-ti in questo circuito sonofacilmente reperibili pres-so i rivenditori di materia-le elettronico. L’integratoMAX038, che costa 38mila lire IVA compresa,può essere richiesta alladitta Futura Elettronica,V.le Kennedy 96, 20027Rescaldina (MI), tel. 0331-576139, fax 0331-578200.

COMPONENTI

R1,R2: 10 KohmR3: 4,7 KohmR4: 56 OhmR5: 12 KohmR6: 1 KohmC1: Elettrolitico 470 µ_F 16VLC2: Multistrato 100 nFC3: Elettrolitico 470 µF 16VLC4: Multistrato 100 nF

C5,C6: Elettrolitico 470 µF 16VLC7: Ceramico 1000 pFC8: Ceramico 47 pFC9: Ceramico 4,7 pFC10: Ceramico 100 pFC11: Ceramico 2200 pFC12: Ceramico 47 nFC13: Elettrolitico 1µF 16VLP1: Potenziometro lin.220 KohmU1: Regolatore 7805U2: Regolatore 7905

U3: Integrato MAX038DS1: Dip switch 2 piliDS2: Dip switch 4 poliLD1: Led rosso 5 mmPT1: Ponte a diodi 1A

Varie:- Stampato cod. G012- Morsettiera 3 poli- Morsettiera 2 poli- Zoccolo 10 + 10

mente esiguo di componenti esterni perpoter funzionare correttamente. Anchele altre prestazioni sono superioririspetto a quelle dell’ICL8038; adesempio, la massima distorsione delsegnale sinusoidale, a qualsiasi fre-quenza, non supera lo 0,75%. Mavediamo più da vicino questo nuovochip. Lo schema a blocchi consente diidentificare facilmente le funzioni chefanno capo ai vari piedini. Oltre a gene-rare segnali sinusoidali, il MAX038 èin grado di produrre forme d’ondatriangolari, quadre e a dente di sega. Lafrequenza nominale va da 0,1 Hz adoltre 20 MHz; il duty cycle è compresotra il 15 e l’85 per cento e può essereregolato in maniera indipendente dallafrequenza. Per selezionare le varieforme d’onda si utilizzano dei segnalidigitali a livello TTL. Un ingresso persincronismo esterno ed un rivelatore difase completano la struttura del chip.Lo stadio di uscita prevede un buffer abassa impedenza di uscita, appena 0,1Ohm! Utilizzando questo integratoabbiamo realizzato il semplice genera-

tore sinusoidale riportato nelle illustra-zioni. Quello proposto è un circuitodimostrativo, suscettibile di numerosevariazioni, aggiunte o modifiche.

IL CIRCUITO

Per funzionare correttamente l’integra-to MAX038 deve essere alimentato con

una tensione continua di tipo duale di5 volt per ramo. Nel nostro caso abbia-mo previsto l’impiego di un trasforma-tore di alimentazione da un paio di VAcon un avvolgimento secondario di 9+9volt. La tensione alternata presente sulsecondario viene raddrizzata dal pontedi diodi PT1 ed opportunamente filtra-ta dai condensatori C1 ÷ C4. In questomodo otteniamo una tensione dualeperfettamente continua che vieneapplicata ai due regolatori di tensione atre pin U1 e U2, rispettivamente un7805 ed un 7905. A valle di tali rego-latori troviamo una tensione continuaperfettamente stabilizzata, adatta adalimentare il nostro chip. La tensionepositiva va applicata al pin 17, quellanegativa al pin 20. Sulla linea negativaè anche presente un led di segnalazioneche si illumina quando il dispositivo èalimentato. Nel circuito proposto, ilduty-cycle è esattamente del 50% inquanto tale deve essere nel caso disegnali sinusoidali. Il tipo di segnalegenerato dipende dai livelli logiciapplicati ai piedini 3 e 4 ovvero, nel

schema elettricodel generatore


nostro caso alla posizione del dip a duevie DS1. Quando questi deviatori sonoaperti, sui pin del chip è presente unlivello logico alto per effetto della pre-senza delle resistenze di pull-up R1 eR2. Per ottenere in uscita un’onda sinu-

soidale la linea A1 (pin 4) deve presen-tare un livello logico alto mentre lalinea A0 (pin 3) può presentare indiffe-rentemente qualsiasi livello. Per ottene-re una forma d’onda quadra A0 e A1debbono essere a 0 mentre per ottenere

una forma d’onda triangolare A0 deveessere a 1 logico e A1 a massa. La fre-quenza generata dipende invece daivalori del condensatore collegato tra ilpin 5 e massa e da quello della resi-stenza presente tra i pin 1 e 10. Nelnostro caso abbiamo collegato tra que-sti ultimi due terminali un potenziome-tro da 220 Kohm e al pin 5 una serie dicondensatori selezionabili mediante ildip-switch DS2. Con tutti i pin aperti(quindi col solo C9 collegato al pin 5),la frequenza può variare tra 150.000 Hze 20 MHz. Si tratta, in pratica, dellaportata più alta. Utilizzando gli altricondensatori è possibile ottenere escur-sioni comprese tra 20 e 1.000 Hz, tra500 e 25.000 Hz, tra 10 e 400 KHz e tra100 e 700 KHz. Il segnale di uscita,disponibile sul pin 19, presenta unabassissima impedenza di uscita.Ultimata così l’analisi del circuito pro-posto, non resta che occuparci della suarealizzazione pratica.

IN PRATICA

Come si vede nelle immagini, tutti icomponenti sono stati cablati su un cir-cuito stampato appositamente realizza-to per questo scopo. In considerazionedella semplicità del progetto e delcarattere sperimentale dello stesso, peril montaggio del generatore si potràfare ricorso ad una piastra millefori. Ilmontaggio non presenta alcuna parti-colarità ed il circuito non necessita dialcuna operazione di taratura. Al finedi ottenere le massime prestazioni dalnostro generatore, specie nel caso diimpiego alle frequenze più alte, è con-sigliabile prevedere dei collegamentimolto corti per quanto riguarda ilpotenziometro ed i condensatori chefanno capo al pin 5. In considerazionedell’elevato costo del chip, è consiglia-bile utilizzare per il montaggio di que-sto elemento un apposito zoccolo.Prima di inserire l’integrato collegate iltrasformatore e verificate con un testerla tensione di alimentazione; se questaè esattamente di ± 5 volt spegnete iltutto, inserite l’integrato e date nuova-mente tensione. Per verificare le formed’onda è necessario utilizzare un oscil-loscopio con una banda passante dialmeno 20 MHz. L’eventuale misuradella distorsione va fatta con un distor-siometro.

il generatore in pratica

Così si presenta il prototipo delnostro generatore sinusoidale a

montaggio ultimato.

Negli ultimi anni abbiamo assi-stito ad un vero e proprio

boom degli abbonamenti alle reti ditelefonia cellulare: attualmentesono più di 4 milioni gli italiani cheposseggono un telefonino e si pre-vede che entro il 2000 questo nume-ro supererà i 10 milioni. Da statussymbol, il telefono cellulare èdiventato un indispensabile stru-mento di lavoro per moltissime

categorie di persone, un efficacesistema per comunicare dai luoghipiù sperduti, un amico fedele checonsente in qualsiasi momento difarci rintracciare e di rintracciarechiunque, un valido ausilio allasicurezza per chi va in montagna oper mare. In altre parole, un dispo-sitivo del quale non possiamo piùfare a meno. Non solo. Come è suc-cesso in passato per altre apparec-


NOVITA’ ASSOLUTA

ANTIFURTOAUTO CON

CELLULARE

di Arsenio Spadoni


Utilizza un telefono cellulare nascosto

nell’auto per avvisarciche qualcuno sta

cercando di rubare lavettura. E’ il primo di

una una serie dioriginali progetti

studiati per funzionarecon i telefoni cellulari

ETACS dellaMotorola.

chiature fortemente innovative, pro-babilmente anche nel caso deitelefonini ci vorrà del tempo primache le potenzialità di questo sistemaemergano completamente. Adesempio, ci vollero quasi 20 annidalla prima applicazione praticaprima che la diffusione del tradizio-nale telefono con fili raggiungesselivelli significativi. Per non parlaredella televisione: i tecnici che negli

anni ‘40 misero a punto questosistema di trasmissione non avreb-bero mai immaginato l’impatto chela loro scoperta avrebbe avuto neglianni seguenti sulla nostra vita quoti-diana. Probabilmente sarà cosìanche per il telefonino. Nei prossi-mi anni questo dispositivo, da uti-lissimo sistema di comunicazioneportatile, assumerà ruoli e funzionidifferenti: probabilmente si inte-

grerà con altri sistemi (televisivo,di trasmissione dati, ecc.) per svol-gere compiti più complessi e sofisti-cati che, per quanto dicevamoprima, oggi non siamo in grado didefinire con chiarezza. Tuttaviaalcune possibili applicazioni sonoabbastanza evidenti e su questevogliamo soffermare la nostra atten-zione per proporre una serie di pro-getti sicuramente innovativi, origi-


nali, mai trattati da altre riviste. Ci rife-riamo, lo avrete già capito, all’impiegodei telefoni cellulari nel campo dellasicurezza e dei controlli a distanza. Ilprimo di questi progetti lo trovate suqueste pagine: si tratta di un sistemacollegato all’impianto antifurto dell’au-to che ci avvisa, con una telefonata, chequalcuno sta cercando di rubare la vet-tura. Sempre su questa falsariga, abbia-mo allo studio un sistema collegato adun GPS che, su nostra richiesta o auto-maticamente (ad esempio, a seguito diun furto), ci segnali la posizione dellavettura. Ma non finisce qui: nei prossi-mi mesi presenteremo numerosi altriprogetti, dalle chiavi DTMF ai sistemidi trasmissione audio e video: tutti rigo-

rosamente collegati al telefonino. Aquesto punto, prima di proseguire nelladescrizione, è necessario occuparci diun aspetto molto importante relativo aquesta serie di progetti. Tutti i nostricircuiti sono collegati ad un telefonocellulare: purtroppo in commercio esi-stono decine di modelli differenti ognu-no dei quali utilizza, per comunicarecon l’esterno, uno standard differente.Non è possibile perciò proporre deiprogetti universali che possano essereutilizzati con qualsiasi cellulare. In altreparole bisogna scegliere un particolaretelefono o una categoria di telefoni coni quali lavorare. Per effettuare questascelta, il criterio più corretto non puòche basarsi sulla diffusione del cellula-

re. Utilizzando tale criterio la nostrascelta è caduta sulla Motorola (Casache detiene una quota pari a quasi il50% del mercato italiano) e tra i pro-dotti di tale marca (non tutti uguali traloro) abbiamo scelto i modelli ETACStra loro omogenei, in pratica i variMicrotac II, Microtac Elite, Gold eClassic, Flare, Family Life, Storno 420e Flip Phone. Tali apparecchi debbonoappartenere alla seconda generazioneovvero prodotti dopo il mese di aprile1993 (vedremo più avanti come è pos-sibile conoscere l’anno ed il mese difabbricazione). Di questi cellulari, checoprono circa il 20/25 per cento delmercato italiano, esiste anche un fioren-te mercato dell’usato che consente di

schema elettrico


DALL’ETACS AL PCS

Lo sviluppo della telefonia cellulare non conosce soste: in pochi anni siamopassati dagli ingombranti sistemi veicolari ai minuscoli ed economici appara-ti da taschino. Attualmente gli abbonati ai due gestori di telefonia cellulareoperanti in Italia (TIM e Omnitel) superano i 4 milioni mentre per fine decen-nio si prevedono 10 milioni di utenze. Cifre da capogiro, neanche lontana-mente immaginabili sino a poco tempo fa. L’anno di svolta, almeno perl’Italia, è stato il 1990 quando venne realizzata la rete ETACS a 900 MHz.Prima di allora la rete di telefonia mobile utilizzava le frequenze attorno ai450 MHz con celle molto estese. Per poter operare all’interno di tali celle gliapparati dovevano disporre di elevate potenze (da 2 a 10 watt), potenze com-patibili esclusivamente con un impiego automobilistico. A causa dell’elevatocosto del canone di abbonamento e degli apparati (attorno ai 4÷5 milioni diallora) il numero degli utenti allo “0333” superò di poco le 100 mila unità.Prima della rete ETACS a 450 MHz era operante a Roma e Milano un rete spe-rimentale sulle VHF (attorno ai 170 MHz) destinata prevalentemente alleamministrazioni pubbliche con poche centinaia di utenti. L’impiego delle fre-quenze a 900 MHz con celle molto piccole (da 300 metri a 5 chilometri di rag-gio) ha consentito di abbassare a circa 0,5 watt la potenza RF con conseguente

riduzione delle dimensioni e del peso degli apparati. Questa corsa verso laminiaturizzazione ha stimolato lo sviluppo di tecnologie innovative e di chipsempre più potenti e più piccoli mentre la diffusione di massa dei cellulari hacontribuito ad abbassare i costi finali. Da un paio d’anni la rete ETACS a 900MHz è stata affiancata dalle due reti GSM a 900 MHz (TIM e Omnitel). Gliapparati che operano con questo standard (digitale anziché analogico) pre-sentano prestazioni nettamente superiori garantendo la massima riservatezzadelle comunicazioni tanto che è più facile intercettare una conversazione via“filo” che una comunicazione GSM. Questo standard, inoltre, essendo statoadottato da numerosi paesi europei ed extra-europei, consente di utilizzare iltelefonino anche all’estero. Ma il futuro della telefonia cellulare ha sicura-mente un altro nome. Si chiama PCS (Personal Communications Systems) iltelefonino del 2000: è completamente digitale, lavora a 1,8 GHz e, se possibi-le, è ancora più compatto dei più piccoli GSM. Sistemi di questo tipo, secon-do le previsioni dei maggiori esperti, potranno addirittura soppiantare le tra-dizionali reti in rame. All’estero i sistemi PCS sono già operativi e tra pocoanche in Italia si scatenerà la bagarre per l’assegnazione delle concessioni.

reperire a prezzi stracciati apparecchiin ottime condizioni. A tale propositoricordiamo che nella maggior parte deicasi chi cambia un telefono cellulare lofa soltanto per acquistare un modellopiù compatto o con funzioni più avan-zate: quasi mai perché il telefono pre-senta qualche anomalia. Inoltre, nellenostre applicazioni, è previsto l’impie-go di una sorgente di alimentazioneesterna per cui il cellulare può essereutilizzato senza le sue batterie che,come tutti gli utenti sanno, rappresen-tano il vero tallone d’Achille di questidispositivi. Scelti i modelli da utilizza-re per i nostri progetti ci siamo messisubito al lavoro convinti che in pocotempo saremmo riusciti a terminare i


vari progetti. Nulla di più sbagliato. Glistandard di comunicazione con ilmondo esterno utilizzati dalla Motorolae dalle altre Case sembrano esserecoperti da segreto di stato; a tutte lenostre richieste è stato opposto un murodi gomma, una serie di “non so”, “nonè di nostra competenza”, “si rivolga allaCasa madre” che hanno vanificato inostri sforzi e rischiato di fare naufra-

gare i nostri progetti. Ad un certopunto, ci siamo resi conto che per poterrealizzare le nostre interfacce l’unicosistema era quello di studiare “sulcampo” il flusso di dati presenti sulconnettore: con la necessaria strumen-tazione (oscilloscopio a memoria, ana-lizzatore di stati logici, eccetera) abbia-mo affrontato il problema e dopo alcu-ni mesi siamo finalmente riusciti a rico-

struire il protocollo utilizzato ed a rica-vare i codici relativi alle funzioni piùsignificative. Questo lavoro ha richiestoparecchi mesi in quanto il protocolloutilizzato non solo non è di tipo stan-dard ma risulta anche particolarmentecomplesso. Ad ogni buon conto siamoriusciti nell’intento ed ecco dunque ilprimo progetto di questa serie, progettoche è stato scelto tra quelli più semplici

Diagramma di flusso delprogramma di memorizzazionedel numero telefonico. Il datoviene salvato in EEPROM e

visualizzato dal displayutilizzato nell’interfaccia.


per darci la possibilità di illustrare iconcetti di base relativi al collegamen-to tra il cellulare e l’interfaccia. Ildispositivo, composto da un piastra eda un telefono cellulare, va nascostoall’interno della vettura e collegatoall’impianto antifurto della macchina.Quando l’antifurto entra in funzione,l’interfaccia attiva il telefono, invia allostesso un numero precedentemente

Il circuito dei cellulari puòessere suddiviso in setteblocchi funzionali comeindicato nell’immagine.

Flow chart delprogrammaprincipale

memorizzatoall’interno del

microcontrolloreST62T65 utilizzato

nell’interfaccia.


memorizzato, attiva la comunicazioneed invia in linea una nota acustica.Dopo un minuto il telefono viene spen-to e la sequenza ripetuta per altre duevolte. Il tutto senza che il topo d’auto siaccorga di nulla. Scopo di questo siste-ma è quello di avvisarci del furto dellavettura nel momento stesso in cuiavviene dandoci la possibilità di inter-venire (se siamo in zona) o di allertare

amici, conoscenti o le stesse Forzedell’Ordine se siamo lontani dal luogodel furto. Entriamo ora nel vivo delprogetto occupandoci innanzitutto dellelinee di I/O del cellulare Motorola.

I COLLEGAMENTI AL CELLULARE

Tutti i cellulari di cui abbiamo parlato

dispongono di una particolare presanormalmente nascosta da un piccolosportellino. Si tratta della stessa presautilizzata dal ricaricatore per le batte-rie, dal vivavoce e dal caricabatterie daauto. La presa dispone di 8 terminali acui fanno capo le seguenti funzioni: pin1 = negativo di alimentazione (massa),pin 2 = positivo di alimentazione (+ 8volt), 3 = TRV (trasmissione dati dalcellulare al terminale remoto), 4 =CMP (clock di sincronismo per tra-smissione e ricezione dati), 5 = RTN (trasmissione dati dal terminale remotoal cellulare), 6 = massa analogica, 7 =uscita BF e controllo di accensione delcellulare, 8 = ingresso di bassa fre-quenza. Per alimentare il telefono ènecessario applicare tra il pin 2 (positi-vo) e 1 (negativo) una tensione conti-nua di 8 volt, possibilmente stabilizza-ta. L’assorbimento del cellulare a vuotovaria tra 100 e 200 mA circa a secondadel modello mentre in trasmissionel’assorbimento sale a circa 500 mA.Sul terminale 3 il cellulare fornisceall’interfaccia decine di informazioniche riguardano tutti i parametri operati-vi del telefono, dallo status del sistemaradio (numero del canale, RSSI, SAT)al livello della batteria, dal volumeaudio al livello del campo. Questi dativengono forniti con un particolare pro-tocollo che utilizza anche la linea diclock (pin 4), linea che viene sfruttataanche nel caso delle informazioni cheviaggiano dal terminale remoto al cel-lulare lungo il quinto filo (pin RTN).Inviando su questa linea particolaricodici sincronizzati con il clock, è pos-sibile simulare dall’esterno tutte le fun-zioni disponibili da tastiera: comporrenumeri, alzare ed abbassare la cornetta,accedere alle memorie, eccetera. Suipin 7 ed 8 sono disponibili i segnali dibassa frequenza (rispettivamente uscitaed ingresso) a patto che, con codicispecifici, venga attivata la funzione“Hands free”. In caso contrario la BFcontinua a fare capo al microfono edall’auricolare del telefono. A tale pro-posito c’è anche un sistema semplifica-to - di cui parleremo in un prossimoarticolo - per attivare le linee di BF,sistema normalmente utilizzato neidispositivi vivavoce. L’attivazionedella bassa frequenza esterna è moltoimportante in quanto consente di invia-re e ricevere segnali analogici ed infor-


cablaggio ed elenco componenti

COMPONENTI

R1: 47 Ohm 3WR2: 10 KohmR3: 10 KohmR4: 10 KohmR5: 560 OhmR6: 1 KohmR7: 10 KohmR8: 1 KohmR9: 100 KohmR10: 10 KohmR11: 47 KohmR12: 470 KohmR13: 22 KohmR14: 22 KohmR15: 22 KohmR16: 22 Kohm

R17: 560 OhmR18: 22 KohmR19: 33 KohmR20: 22 KohmR21÷R27: 330 OhmR28: 56 KohmC1: 1.000 µF 25 VLC2: 100 nF multistratoC3: 100 µF 16 VLC4: 100 nF multistratoC5: 330 nF poliestereC6: 1 µF 16 VLC7: 22 pFC8: 22 pFC9 : 470 µF 16 VLC10: 100 nF multistratoD1: 1N5404D2: 1N4148

D3: 1N4148D4: 1N4002D5: 1N4148D6: 1N4002D7: 1N4002D8: 1N4002LD1: Led verde 5 mmLD2: Led rosso 5 mmQ1: Quarzo 6 MHzT1: BC547T2: BC547T3: BC547T4: BC547U1: 7808U2: 7805U3: ST62T65 (MF64)U4: 4511DIS1 : Display sette

segmenti catodo comuneFUS: 1AVarie :- C.S. cod. G013;- morsettiera 8 poli;- portafusibile da c.s.;- dissipatore

TO-220 (2 pz);- dip switch da stampato;- pulsante da

stampato ( 2 pz);- pulsante da pannello;- zoccolo 16 pin:- zoccolo 28 pin;- plug femmina

8 poli da c.s.;- cavo di collegamento

Motorola 8 poli.

I COLLEGAMENTI AL CELLULARE

Il circuito descritto in queste pagine e quelli che pubblicheremo nei pros-simi mesi sono stati studiati per funzionare con una delle più diffuse fami-glie di telefonini: gli ETACS Motorola della seconda generazione. A que-sta categoria appartengono i vari Microtac II, Microtac Elite, MicrotacGold, Microtac Classic, Flare, Family Life, Storno 420 e Flip Phone. E’indispensabile che questi apparati siano stati prodotti dopo il mese di apri-le 1993. Per conoscere l’anno ed il mese di produzione del cellulare è suf-ficiente controllare il numero di serie stampato sull’etichetta posta sotto labatteria. Al centro di questo numero (vedi foto) sono presenti due lettere:la prima indica l’anno di produzione (S=1992, T=1993, U=1994, V=1995,

W=1996) mentre la seconda indica il mese (A/B=gennaio, C/D=febbraio,E/F=marzo, G/H=aprile, J/K=maggio, I/M=giugno, N/P=luglio, Q/R=ago-sto, S/T=settembre, U/V=ottobre, W/X=novembre, Y/Z=dicembre). Nelcaso del telefono, un Flare, utilizzato per testare la nostra interfaccia, le

due lettere al centro del numero di serie sono VJ che indicano che il telefo-no è stato costruito nel maggio 1995. Il telefono quindi può tranquilla-mente essere utilizzato. Per collegare tra loro cellulare e interfaccia ènecessario utilizzare un cavo ad otto poli con un apposito connettore adat-to alla presa montata sui telefoni Motorola. Tale cavo è reperibile, comeaccessorio, presso gli stessi rivenditori di telefoni cellulari. All’altro capoè possibile montare qualsiasi tipo di spina o, al limite, saldare direttamen-te i fili all’interfaccia. Nel nostro caso abbiamo utilizzato un plug telefoni-co ad otto poli e, di conseguenza, abbiamo previsto sulla basetta una ido-nea presa.


mazioni digitali utilizzando due nor-mali conduttori senza essere costretti aricorrere ad accoppiatori acustici.Tramite il pin 7 è anche possibileaccendere e spegnere dall’esterno iltelefono. Per lo spegnimento è necessa-rio collegare a massa per circa 1 secon-do (tramite una resistenza da 10 Kohm)il pin 7; per riaccendere l’apparecchioè sufficiente ripetere l’operazione perun tempo molto più breve. Comeaccennato in precedenza queste proce-dure sono valide per gli ETACSMotorola della seconda generazioneprodotti dal mese di aprile 1993 inavanti. Per conoscere la data di costru-zione del telefono è sufficiente verifi-care il numero di serie del telefoninostampato sulla etichetta posta sotto labatteria. Al centro del numero di serietroviamo due lettere: la prima indical’anno di produzione (S=1992,T=1993, U=1994, V=1995, W= 1996)mentre la seconda indica il mese (A/B=gennaio, C/D= febbraio, E/F=marzo,G/H= aprile, J/K=maggio, I/M=giu-gno, N/P=luglio, Q/R=agosto, S/T=set-tembre, U/V=ottobre, W/X=novembre,Y/Z=dicembre). Non resta ora che ana-lizzare lo schema elettrico dell’inter-faccia da noi realizzata.

SCHEMA ELETTRICO

Per semplificare il circuito abbiamoutilizzato un microcontrollore dellafamiglia ST6 al quale fanno capo tuttele funzioni più importanti. La tensionead 8 volt necessaria all’alimentazionedel cellulare viene erogata dal regolato-re a tre pin U1; ad un secondo regola-tore (U2) è affidato il compito di ero-gare i 5 volt necessari all’alimentazio-ne del microcontrollore e del display. Illed LD1 con la sua accensione segnalache il circuito è regolarmente alimenta-to. Le linee di dato del cellulare (TRVe CMP) sono collegate alle porte PC2(pin 26) e PC0 (pin 28) tramite duediodi ed altrettante resistenze di pull-upche hanno il compito di limitare a 5volt il livello massimo degli impulsiapplicati al micro; la presenza deldiodo non è invece necessaria per lalinea RTN. Collegato al pin 7 troviamoil circuito di accensione e spegnimentodel cellulare che fa capo al transistorT1; questo elemento è controllato dallalinea PB5 ( pin 7) del micro. Al pin 7 fa


anche capo il transistor T3 che ha ilcompito di rilevare la presenza del cel-lulare. Il funzionamento di questo sta-dio è molto semplice: quando il cellu-lare è collegato (non importa se spen-to o acceso) sul pin 7 è presente unatensione di circa 6 volt che attiva iltransistor T3 ed il led LD2 e nel con-tempo segnala al micro (ingresso PC3,pin 25) che il telefono è collegato. Incaso di allarme il micro esegue lasequenza prestabilita solamente nelcaso in cui il telefono sia effettivamen-te collegato all’interfaccia. Al pulsanteP3 fa capo la funzione di reset utilizza-ta sia in fase di installazione del siste-ma che per inibire la trasmissione radionel caso di falsi allarmi. L’ingresso diallarme fa capo ai diodi D7 e D8; laprima linea va utilizzata con circuitiantifurto con uscita di allarme a 0 volt,la seconda con uscita a + 12 volt. Inentrambi i casi, il segnale di allarmeprovoca il passaggio da 1 a 0 del livel-lo logico presente sulla linea PA3 (pin25). Ai piedini 20 e 21 è collegato ilquarzo a 6 Mhz che controlla l’oscilla-tore interno del micro. Le restanti settelinee utilizzate in questa applicazionefanno capo al circuito di memorizza-zione del numero telefonico da chiama-re, numero che può essere quello di untelefono fisso o di un altro cellulare.Per programmare tale numero è neces-sario chiudere il dip S1, resettare il cir-

cuito e premere P1 sino a fare compari-re sul display la prima cifra del numerotelefonico che si intende impostare; aquesto punto è sufficiente premere P2per ottenere la memorizzazione dellacifra. Tale operazione viene conferma-ta da un lampeggìo del display e dallasuccessiva comparsa del numero 0sullo stesso visualizzatore. La memo-rizzazione delle cifre successive avvie-

ne nello stesso modo. Dopo l’ultimacifra possiamo uscire dalla proceduradi memorizzazione aprendo semplice-mente il dip S1. Tale operazione com-porta il trasferimento nella memoriaEEPROM del numero impostato e lospegnimento del display. Quest’ultimo,dunque, rimane acceso solamente infase di programmazione. La memoriz-zazione può essere effettuata indiffe-rentemente con o senza cellulare.Quando si collega il telefono questo siaccende; per rendere operativo il siste-ma e spegnere il telefono è sufficientepremere il pulsante di reset P3.Quest’ultimo va utilizzato anche incaso di falsi allarmi. Ultimata così l’a-nalisi del circuito, non resta che passa-re alla costruzione dell’interfaccia.

IN PRATICA

Tutti i componenti sono montati su unabasetta di dimensioni relativamentecontenute; quest’ultima potrà essererealizzata facilmente copiando ilmaster utilizzato per il nostro prototi-po. Tutti i componenti impiegati inquesto progetto sono facilmente reperi-bili. Anche il “cuore” del circuito,ovvero il microcontrollore U3 è dispo-nibile già programmato (viene com-mercializzato dalla ditta FuturaElettronica). Il montaggio della piastranon dovrebbe dunque presentare alcun

traccia rame in dimensioni reali

problema. Al termine del lavoro colle-gate il circuito ad una sorgente continuadi alimentazione di 12 volt e verificatecon un tester che le tensioni a valle diU1 e U2 corrispondano rispettivamentea +8 e +5 volt. Il led LD1 deve essereacceso mentre LD2 deve essere spento.Per inserire nella memoria del circuitoil numero di telefono bisogna procede-re come descritto in precedenza: aprireS1 ed agire su P1 e P2 osservando nelcontempo il display. Ultimata la pro-grammazione bisogna portare in OFF ildeviatore S2. Non resta ora che, con unapposito cavo a 8 poli, collegare l’inter-

faccia al cellulare. Quest’ultimo deveaccendersi immediatamente ma l’alto-parlante non deve emettere alcun suonoin quanto, sin dall’inizio, viene abilita-ta la BF esterna. Per rendere operativoil sistema (spegnendo anche il telefono)è sufficiente premere P3. A questopunto è necessario simulare l’entrata infunzione dell’antifurto mandando a+12 volt l’ingresso di allarme che facapo a D8 (o a massa quello collegato aD7). Il telefono deve accendersi auto-maticamente e poco dopo sul displaydello stesso deve comparire il numeromemorizzato ed il simbolo di chiamata.


Il sistema resta in trasmissione percirca un minuto per poi disattivarsiautomaticamente per 10 secondi. Lasequenza di allarme viene ripetutaautomaticamente per tre volte a menodi non resettare il sistema premendoP3. All’utente chiamato giunge unanota modulata di bassa frequenza.Ultimato così il collaudo del sistema,non resta che installare il tutto all’inter-no della vettura: ovviamente l’interfac-cia ed il telefono andranno nascosti conparticolare cura.Qualora il cellulare risulti schermato, sidovrà fare ricorso ad un’antenna ester-na. Il pulsante di reset andrà fissato inposizione accessibile ma allo stessotempo dovrà essere attentamente occul-tato. Appuntamento dunque al prossi-mo numero della rivista nel quale pre-senteremo un’evoluzione di questoprogetto con due ulteriori funzioni: lapossibilità, dopo aver ricevuto la chia-mata d’allarme, di selezionare un viva-voce ambientale (per ascoltare i discor-si del topo d’auto) oppure quella didisinserire l’impianto elettrico dellavettura.

PER IL MATERIALE

Tutti i componenti utilizzati in questo progetto sono facil-mente reperibili presso i rivenditori di materiale elettronico.Fa eccezione il microcontrollore programmato (cod. MF64)che costa 45.000 lire e che va richiesto alla ditta FuturaElettronica, V.le Kennedy 96, 20027 Rescaldina (MI), tel.0331-576139, fax 0331-578200.


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6X Corso di programmazioneper microcontrollori ST626X

Per apprendere la logica di funzionamento e le tecniche di programmazione dei nuovi modelli di una delle più diffuse eversatili famiglie di microcontrollori presenti sul mercato:

la famiglia ST6 della SGS-Thomson. Settima puntata.

di Carlo Vignati e Arsenio Spadoni

Nelle precedenti puntate del Corso abbiamo appresoi vari modi di funzionamento e di programmazione

dei micro della SGS-Thomson. Proseguiamo ora nell’e-splorazione dei chip ST6 dedicando la prima parte diquesta puntata alla periferica seriale: la SPI (SerialPeripheral Interface). Prima di entrare nel vivo dell’ar-gomento, ricordiamo che il trasferimento di dati tra duegenerici dispositivi elettronici può essere realizzato indue soli modi: spostando tutti i dati simultaneamente(trasferimento parallelo) oppure muovendo un dato dopol’altro (trasferimento seriale). Ognuno di questi duemetodi presenta pregi edifetti: la trasmissioneparallela è più veloce marichiede un numeromaggiore di linee (ugua-le al numero di bit daspostare più qualchelinea di controllo) men-tre la trasmissione seria-le è più lenta ma “consu-ma” meno linee. Salvocasi particolari, il trasfe-rimento parallelo è uti-lizzato in applicazionigestite da microproces-sore mentre il metodoseriale viene ampiamen-te utilizzato in sistemi amicrocontrollore spe-cialmente se apparte-nenti alla “fascia”medio-bassa. Si pensianche, ad esempio, alnotevole sviluppo inquesti ultimi anni delleEEPROM seriali o deidisplay alfanumerici

oppure, ancora, alla nascita di nuovi dispositivi qualioscillatori, linee di ritardo, driver tutti gestiti con proto-colli seriali. Il problema che ora si viene a creare, par-lando dal punto di vista del software, è la maggiore com-plessità del controllo seriale rispetto a quello parallelo.Fortunatamente a tutto ciò hanno pensato i tecnici dellaSGS-Thomson implementando una completa perifericaseriale semplice ed immediata da utilizzare. Osservandoil relativo schema a blocchi riportato nell’articolo, pos-siamo notare che tutto fa capo ad uno “shift register” adotto bit. I dati in uscita dal registro vengono presentati al

mondo esterno attraver-so il piedino Sout, men-tre i dati in ingresso sonoletti sul pin siglato Sin.L’Sout coincide con ilterzo bit della perifericaPORT C e deve essereovviamente programma-to come uscita agendosul relativo registro dire-zione (DDRC) e sul regi-stro miscellaneo( M i s c e l l a n e o u sRegister) disponibilenella memoria dati allalocazione DD hex. Ilpiedino Sin è, invece, ilsecondo bit del PORT Ce va inizializzato comeingresso agendo solo sulregistro di direzioneDDRC. Lo “shift regi-ster”, a cui diamo lasigla SPIDSR (SerialPeripheral InterfaceData Shift Register), èdisponibile nella memo-

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ria dati all’indirizzo E0 hex e può essere sia letto chescritto con istruzioni software. Questo registro viene“mosso” da un impulso di clock che proviene dall’oscil-latore interno, previa opportuna divisione, oppure dalpiedino siglato SCK che corrisponde al quarto bit delPORT C e che va, allo scopo, inizializzato come ingres-so. Per chiarirci le idee, supponiamo di scambiare deidati tra due micro ST6: nel trasmittente dovremo colle-gare il clock interno alla periferica SPI mentre, nel rice-vente, il clock della SPI risulterà controllato dal piedinoSCK.

L’INIZIALIZZAZIONE DELLA PERIFERICA SERIALE

Per inizializzare correttamente la periferica SPI dobbia-mo agire su due registri, propri della periferica, a cuiassociamo le sigle SPIMOD (SPI Mode ControlRegister) e SPIDIV (SPI Divide Register). L’SPIMOD èun registro a otto bit che può essere letto o scritto allalocazione E2 hex; ogni bit di questo registro ha un pre-ciso significato. Mediante il bit 0 e il bit 5 di questo regi-stro, denominati rispettivamente CPOL (Clock PolaritySelection) e CPHA (Clock Phase Selection), è possibilestabilire il modo di lavoro dei piedini Sin e Sout in fun-zione del segnale di clock. Agendo su CPOL e su CPHA

si possono così ottenere quattro diversi sistemi di gestio-ne del clock, ovvero si può stabilire quale transizione diCLK deve attivare la periferica alla lettura del dato.Nelle illustrazioni riportiamo la tabella con le quattropossibili combinazioni. Occorre anche osservare che conCPHA uguale a 0, il bit 7 del registro SPIDSR viene pre-sentato sul pin di uscita nello stesso istante in cui vienecaricato il registro SPIDSR, mentre con CPHA uguale a1, lo spostamento del bit 7 di SPIDSR sull’uscita avvie-ne contemporaneamente alla prima transizione di clockattivo, cioè con SPRUN a 1. Proseguiamo nella descri-zione del registro SPIMOD con il bit 1 denominatoEFILT (Enable Filter) a cui spetta il compito di abilitare(se settato) o disabilitare (se resettato) i due filtri antidi-sturbo interni al chip, posizionati sui due pin di ingressoSCK e Sin. Il bit numero 2 siglato SPSTRT (StartSelection) seleziona la causa di inizio trasmissione.Ponendo a zero questo bit la trasmissione dei dati ha ini-zio portando a 1 il bit SPRUN, al contrario se il bitSPSTRT viene portato a 1, la trasmissione ha inizio solodopo un consenso proveniente anche dall’esterno, per laprecisione dal pin Sin. In quest’ultimo caso, l’hardwaredel micro attiva la SPI attraverso un AND logico tra ilpiedino Sin e il bit SPRUN. Il terzo bit del registro SPI-MOD controlla la linea di ingresso della periferica seria-le e viene denominato SPIN (Register Input Selection):


rappresentazione semplificatadella periferica seriale contenuta

nei micro ST626X

portando questo bit a livello logico alto si collega lo shiftregister al pin Sin. Il bit 4, contraddistinto dalla siglaSPCLK (Base Clock Selection), seleziona la sorgente diclock della SPI. Se viene posto a 0 il clock della serialeviene collegato al piedino SCK, al contrario portando ilbit a 1 il clock viene prelevato dall’oscillatore del micro.A tale proposito, occorre ricordare che il clock dell’o-scillatore può essere diviso per 1, per 2 o per 4 attraver-so il registro OSCR e che in seguito viene diviso per 13dall’hardware prima di giungere ad un ulteriore divisoreappartenente alla periferica seriale (SPI DIVIDER). Ilsesto bit, chiamato SPIE (SPI Interrupt Enable), consen-te, se portato a livello alto, di abilitare una richiesta diinterrupt da parte della SPI alla fine della trasmissione.Infine, l’ultimo bit di SPIMOD denominato SPRUN(SPI Activity Flag), attiva, se posto a 1, la perifericaseriale e viene azzerato automaticamente dall’hardwarealla fine della trasmissione dei dati. A questo punto,dopo aver chiarito il significato di ogni bit del registro dicontrollo, non ci resta che parlare dell’altro registrodisponibile, ovvero dell’SPIDIV. Anch’esso, come ilprecedente, può essere letto e scritto via software allalocazione E1 hex. Possiamo suddividere questo registroin due gruppi di bit. I primi tre selezionano il fattore didivisione del clock interno tra 1 e 256; i successivi quat-tro esprimono il numero di bit che intendiamo trasmette-

re (da 1 a 15). Le relazioni tra stato dei bit e selezionesono illustrate in tabella. L’ultimo bit, denominatoSPINT (SPI Interrupt Flag), viene automaticamente por-tato a 1 dall’hardware alla fine di ogni trasmissione: il bitSPINT, se abilitato dal bit SPIE, genera una interruptverso la CPU. Si conclude così la descrizione della peri-ferica seriale. Rimaniamo comunque in tema di trasferi-mento dati occupandoci di dati a più “livelli” o, permeglio intenderci, di dati analogici.

IL CONVERTITORE DIGITALE ANALOGICO

I micro ST6 dispongono di un versatile convertitore ana-logico che ci consente di collegare direttamente al chipdispositivi esterni quali potenziometri, sonde di misura,fotoresistenze e, più in generale, qualsiasi segnale cheabbia un’ escursione di tensione compresa tra Vdd e Vss.La periferica ADC (Analog to Digital Converter) deimicro ST6 può gestire fino a sette linee di ingresso nelcaso di micro a 20 pin oppure fino a 13 linee se il microè a 28 piedini. Potremo quindi interfacciare 7 segnalianalogici all’ST6260 e 13 segnali analogici all’ST6265effettuando delle letture in sequenza sulle linee: unadopo l’altra. Per selezionare la linea attiva come ingres-so analogico dobbiamo agire sui relativi registri di con-

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i registri utilizzati dalla periferica seriale SPI

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trollo della porta di appartenenza (PORT A, PORT B,PORT C). Il convertitore dei micro ST6 offre una risolu-zione di 8 bit ed una accuratezza della conversione di ±2 bit LSB (bit meno significativo). Rammentiamo che larisoluzione coincide con il minimo valore di tensioneche la periferica ADC può distinguere e si calcola divi-dendo la tensione di alimentazione del micro per ilnumero di bit dell’ADC, ad esempio con Vdd = 5V larisoluzione sarà di 5/256 = 19,53 mV. Tra le altre carat-teristiche fondamentali ricordiamo il tempo di conver-sione uguale a 70 µs con quarzo esterno da 8 MHz.Osserviamo ora lo schema a blocchi della perifericaADC che evidenzia la presenza di due soli registri deno-


timing dellaperiferica SPIcon CPOL=0

e CPHA=0


e CPHA=0

minati ADR (A/D Converter Data Register) e ADCR(A/D Converter Control Register). Il primo registro con-tiene il dato, ovvero il risultato della conversione al ter-mine della stessa, mentre il secondo permette di stabili-re le modalità di funzionamento della periferica. I dueregistri sono disponibili all’interno della memoria datialle locazioni D0 hex per l’ADR e alla D1 hex perADCR; quest’ultimo può essere letto o scritto viasoftware mentre quello dei dati può essere solo letto. Perstabilire il modo di funzionamento dell’ADC occorreagire sul registro ADCR. Diamo quindi un nome ad ognibit di tale registro, ricordando che i primi quattro bit daD0 a D3 non vengono utilizzati. Il bit D4, denominato

principio difunzionamento

del registroSPIDSR (SPI

Data ShiftRegister)

contenuto nellaperiferica

seriale

PDS (Power Down Select), se portato a valore logicoalto, attiva la periferica ADC; al contrario, se posto a 0,pone l’ADC nello stato a basso consumo. La conversio-ne viene attivata scrivendo 1 nel bit STA (Start ofConversion) che rappresenta il bit D5 di ADCR. Il bit D6(bit EOC, End of Conversion) indica la fine della con-versione, può essere letto via software e viene portato a1 dal micro al termine della conversione: dopo questaoperazione il risultato viene trasferito automaticamentenel registro ADR. La fine della conversione può anchegenerare una interruzione verso la CPU se l’ultimo bit diADCR (bit EAI, Enable A/D Interrupt) viene posto a 1.Bene, dopo aver analizzato anche il funzionamento della

periferica ADC proseguiamo il nostro Corso con unesempio pratico.

UN SEMPLICEESEMPIO

Anche in questo caso, come per gli altri programmi pro-posti nelle scorse puntate, utilizziamo l’hardware delloStarter Kit sia per programmare il chip che, successiva-mente, per verificare il corretto funzionamento del microprogrammato. Realizziamo quindi una semplice applica-zione avente in ingresso il trimmer (RV1) dello StarterKit e in uscita la barra a LED (LD1, LD2, LD3, LD4 e

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le principali prestazioni della periferica seriale SPI


e CPHA=1


e CPHA=1

Nota1: tempo massimo = 1 ciclo di istruzione

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LD5) sempre dello Starter Kit. Sia lo schema a blocchiche il listato del programma sorgente (MF56.ASM) sonoriportati in queste pagine. Lo scopo di questa applicazio-ne è leggere un livello di tensione, convertirlo poi in unsegnale digitale, confrontarlo con cinque campi di valo-re e, infine, accendere i LED corrispondenti. Il cursoredel trimmer risulta direttamente connesso alla linea PA4(quarto bit della periferica PORT A) e tale linea dovràessere inizializzata come ingresso analogico. I cinqueLED sono connessi direttamente al PORT B che andràinizializzato come uscita open-drain. Il programma prin-cipale attiva il convertitore A/D, interno al micro, e atten-de in “loop” la fine della conversione. Rammentiamoche ciò è possibile in quanto si tratta di un programmadimostrativo, mentre nella realtà, supponendo che il pro-gramma principale debba svolgere anche altri compiti, èconveniente gestire il convertitore attraverso la sua inter-rupt. In quest’ultimo caso, non sarà più necessario atten-dere la fine della conversione ma bensì basterà realizza-

re una subroutine di interruzione del convertitore cheverrà invocata automaticamente ad ogni fine conversio-ne. In ogni caso, con o senza interruzione, il passo suc-cessivo consiste nella lettura del registro ADR, conte-nente il risultato della conversione, e nella sua visualiz-zazione. Nel nostro caso, essendo gli estremi del trim-mer connessi a Vdd da un lato e a Vss dall’altro ne deri-va che il risultato può variare tra 0 e 255. Volendo visua-lizzare il risultato sui cinque LED dello Starter Kitdovremo stabilire cinque campi di appartenenza delrisultato ad ognuno dei quali associare un LED. Quindi,se il risultato è compreso tra 0 e 51 accendiamo il LEDLD5, se tra 52 e 102 accendiamo LD5 e LD4, e così viafino ad arrivare alla condizione in cui tutti i LED sonoaccesi a cui corrisponde un risultato compreso tra 205 e255. Bene, a questo punto non ci resta che passare allascrittura del programma vero e proprio. Accendiamo ilnostro Computer e creiamo un file con un editatore ditesti qualsiasi purché, rammentiamo, dia origine ad un


piastra di programmazione dell’ST626X Starter Kit

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file in formato ASCII. Per intenderci, un editatore qualel’EDIT.COM va bene, mentre un editatore evoluto come,ad esempio, il WORD.COM (discendente MS-DOS diWINWORD) non può essere usato. Infatti, se apriamoun file creato con WORD notiamo che pur lavorando inASCII esso contiene oltre alle righe digitate anche unaserie di comandi propri dell’editatore (salto pagine, stilecarattere, dimensione foglio, ecc.) che non possonoovviamente essere compresi dall’assemblatore ST6.

LA STESURA DEL PROGRAMMA

A questo punto apriamo il file con l’editatore corretto einiziamo a digitare una dopo l’altra le istruzioni e leeventuali pseudoistruzioni necessarie alla nostra applica-zione. Come al solito, iniziamo con le definizioni deiregistri e delle celle RAM, utilizzando la “.DEF”. Poichéle definizioni dei registri sono sempre le stesse, indipen-dentemente dal programma che intendiamo sviluppare, è

anche possibile scriverle all’interno di un secondo file,per esempio ST6DEF.ASM, e successivamente richia-marle nel programma applicativo con la direttiva“.input”, digitando: .input “ST6DEF.ASM”. Terminatele definizioni, scriviamo la prima istruzione da impartireal nostro micro. Allo scopo, utilizziamo dapprima ladirettiva “.ORG” per selezionare la prima locazione dimemoria programma e una etichetta (ad esempioRESET:) per collegare la locazione al vettore di Reset.Rammentiamo di digitare poi l’istruzione RETI per indi-care al micro che la routine di interruzione del Reset èconclusa. Proseguiamo nella stesura del programma e dopo averinizializzato le linee di I/O come già descritto digitiamole istruzioni del programma principale. Nel nostro casodue “CALL” alle subroutine “LEGADC” e “VISUA”.Nella prima subroutine attiviamo il convertitore analogi-co/digitale agendo sul relativo registro di controllo:l’ADCR e allo scopo settiamo sia il bit PDS che il bit

rappresentazione ablocchi del

programma MF56

descrizione dei ponticelli dello

Starter Kit utilizzati dal

software MF56

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STA. Quindi, “accendiamo” il convertitore che si trova-va nello stato a basso consumo denominato “Idle Mode”e attiviamo la conversione. Attendiamo poi che la con-versione risulti terminata testando il bit EOC (End ofConversion) e, in seguito, trasferiamo il valore letto nellacella RAM chiamata “LETADC”. A questo punto non ciresta che visualizzare il contenuto di tale cella e alloscopo realizziamo la subroutine “VISUA”. Qui confron-tiamo la lettura con il contenuto del registro X, attraver-

so l’istruzione: CP A,#X. In X trasferiamo tutti i possi-bili numeri da 0 a 255 in cinque diverse fasi in modo dapoter distinguere cinque diversi campi di valori di appar-tenenza. Infine, accendiamo il LED corrispondente alcampo di valori a cui appartiene la lettura. Il programma è così terminato, resta inteso che questodemo può essere espanso a piacere per altre applicazionipratiche. Ad esempio, si può ripetere la lettura per altriingressi analogici oppure visualizzare il risultato in altre

specifiche tecniche del convertitore analogico digitale

convertitore analogico digitale, schema a blocchi e

relativi registri

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;**********************************************************************;*********** File: MF56.ASM Data: 06/11/1995 *********;*********** ESEMPIO PER CORSO (ADC) *********;**********************************************************************;*********** (C) 1995 by FUTURA ELETTRONICA **********;**********************************************************************

.VERS “ST6265”

.ROMSIZE 4 ;**** DEFINIZIONE REGISTRI ***********************************

;Core ———————————-A .DEF 0FFH ;AccumulatoreX .DEF 080H ;Registro X (index register)Y .DEF 081H ;Registro Y (index register)V .DEF 082H ;Registro VW .DEF 083H ;Registro W

;Input/output ————————-DDRPA .DEF 0C4H ;Registro direzione Port AORPA .DEF 0CCH ;Registro opzioni Port ADRPA .DEF 0C0H ;Registro dati Port ADDRPB .DEF 0C5H ;Registro direzione Port BORPB .DEF 0CDH ;Registro opzioni Port BDRPB .DEF 0C1H ;Registro dati Port BDDRPC .DEF 0C6H ;Registro direzione Port CORPC .DEF 0CEH ;Registro opzioni Port CDRPC .DEF 0C2H ;Registro dati Port C

;Vari ———————————- OCR .DEF 0DCH ;Registro di controllo oscillatoreIOR .DEF 0C8H ;Registro controllo interrupt DWR .DEF 0C9H ;Registro finestra ROM DWDR .DEF 0D8H ;Registro watchdogLVI .DEF 0DDH ;Registro miscellaneo

;ADC ———————————-ADR .DEF 0D0H ;Registro dati ADCADCR .DEF 0D1H ;Registro controllo ADC

;*** DEFINIZIONE CELLE RAM (Dalla 084 hex - alla 0BF hex)CDRPA .DEF 084H ;Copia del reg. dati Port ACDRPB .DEF 085H ;Copia del reg. dati Port BCDRPC .DEF 086H ;Copia del reg. dati Port CLETADC .DEF 087H ;Lettura ADC

;**** PROGRAMMA (Locazione da 0080H a 0F9FH).ORG 080H

RESET: LDI IOR,#00H ;Disabilita tutte le interruptLDI DWDR,#0FFH RETI ;End reset interrupt

;**** INIZIALIZZA **************************************************LDI DDRPA,#00000000B ;Inizializza PortA:LDI ORPA, #00000000B ;PA4 PA5 input LDI DRPA, #00110000B SET 4,ORPA ;PA4 input analogicoLDI DDRPB,#00011111B ;Inizializza PortB:LDI ORPB,#00000000B ;PB0 ... PB4 open-drainLDI DRPB,#00011111B ;PB5 PB6 input pull-upLDI DWDR,#0FFH LDI IOR,#10H ;Abilita le interrupt

;**** MAIN PROGRAM ********************************************MAIN: LDI DWDR,#0FFH

CALL LEGADC ;LeggiCALL VISUA ;Visualizza JP MAIN ;Ricicla

;**** ROUTINES ***************************************************;**********************************************************************; Routine LEGADC Lettura analogica;**********************************************************************LEGADC: LDI DWDR,#0FFH ;Rinfresca il watchdog

LDI ADCR,#00110000B;Attiva ADC ATTADC: LDI DWDR,#0FFH

JRR 6,ADCR,ATTADC ;Attendi fine della;conversione

LD A,ADRLD LETADC,ALDI ADCR,#0 ;Disabilita ADCRET

;**********************************************************************; Routine VISUA Visualizza su barra a LED;**********************************************************************VISUA: LDI DWDR,#0FFH

LDI X,#0LED1: LDI DWDR,#0FFH

LD A,LETADCCP A,#X ;ADC = valore di XJRZ LED1AJP LED1B

LED1A: LDI DWDR,#0FFH RES 0,CDRPB ;Si visualizzaSET 1,CDRPBSET 2,CDRPBSET 3,CDRPBSET 4,CDRPBLD A,CDRPB LD DRPB,AJP ENDLED

LED1B: LDI DWDR,#0FFH INC X ;IncrementaLD A,XCPI A,#51 ;X = 51 JRZ LED2 ;Si JP LED1 ;No

LED2: LDI DWDR,#0FFH LD A,LETADCCP A,#X ;ADC = valore di XJRZ LED2AJP LED2B

LED2A: LDI DWDR,#0FFH RES 0,CDRPB ;Si visualizzaRES 1,CDRPBSET 2,CDRPBSET 3,CDRPBSET 4,CDRPBLD A,CDRPB LD DRPB,AJP ENDLED



LED3A: LDI DWDR,#0FFH RES 0,CDRPB ;Si visualizzaRES 1,CDRPBRES 2,CDRPBSET 3,CDRPBSET 4,CDRPBLD A,CDRPB LD DRPB,AJP ENDLED


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LED4A: LDI DWDR,#0FFH RES 0,CDRPB ;Si visualizzaRES 1,CDRPBRES 2,CDRPBRES 3,CDRPBSET 4,CDRPBLD A,CDRPB LD DRPB,AJP ENDLED


LED5: LDI DWDR,#0FFH RES 0,CDRPB ;Si visualizzaRES 1,CDRPBRES 2,CDRPBRES 3,CDRPBRES 4,CDRPBLD A,CDRPB LD DRPB,A

ENDLED: LDI DWDR,#0FFH RET

;**********************************************************************; Routine D50ms Attendi in loop circa 50 msec;**********************************************************************D50ms: LD W,A ;Salva l’accumulatore

LDI X,#09HD50m1: LDI A,#0FFHD50m2: LDI DWDR,#0FFH

DEC A ;Attendi:CPI A,#0 ;14 cicli x 1.6 = 22.4 usJRNZ D50m2 ;22.4 µs x FF = 5.7 msecDEC X ;Ricicla:LD A,X ;5.7 msec x 9 = 51 msecCPI A,#0 JRNZ D50m1LD A,W ;Riprendi l’accumulatoreRET

;**** DEFINIZIONE VETTORI DI SERVIZIO INTERRUPT *****.ORG 0FF0H ;Vettore di interrupt (#4)RETI.ORG 0FF2H ;Vettore di interrupt (#3)RETI.ORG 0FF4H ;Vettore di interrupt (#2)RETI.ORG 0FF6H ;Vettore di interrupt (#1)RETI .ORG 0FFCH ;Vettore di interrupt (#0)RETI.ORG 0FFEH ;Vettore di ResetJP RESET ;Vai a iniziare .END

;**********************************************************************

PER IL PROGRAMMATORE

Il programmatore della famiglia ST626X (ST6260 e ST6265) cod. ST626X Starter Kitviene fornito completo di manuali, di software (assembler, linker, simulatore, esempi), dibasetta di programmazione, di alimentatore da rete, di quattro chip finestrati (n. 2ST62E60 e n. 2 ST62E65) al costo di lire 580.000 IVA compresa. E’ anche disponibile ilprogrammatore per i micro ST6210, ST6215, ST6220 e ST6225 (cod. ST622X StarterKit) al prezzo di 420.000 lire. Anch’esso viene fornito completo di manuali, di software(assembler, linker, simulatore, esempi), di basetta di programmazione, di alimentatoreda rete e di quattro chip finestrati (n. 2 ST62E20 e n. 2 ST62E25). Gli Starter Kit vannorichiesti a: FUTURA ELETTRONICA, v.le Kennedy 96, 20027 Rescaldina (MI), tel.0331-576139, fax 0331-578200.

forme. Procediamo e assembliamo il file sorgente digi-tando “AST6 MF56.ASM”, l’assemblatore creerà cosìaltri due file denominati MF56.HEX (file oggetto) eMF56.DSD (file di debugger del simulatore).Procuriamoci ora un micro ST62E65 opportunamentecancellato, inseriamolo nel text-tool dello Starter Kitrispettandone la polarità e diamo alimentazione.

LA PROGRAMMAZIONE

Come al solito, invochiamo il software di programma-zione, trasferiamo il file oggetto nel buffer del PC e poiprogrammiamo il chip. Togliamo alimentazione allascheda, spostiamo il jumper W1 in posizione “USER” e

diamo nuovamente alimentazione. Posizioniamo il cur-sore RV1 a fondo corsa e se tutto è OK il solo LED LD5deve risultare acceso. Ruotiamo ora il trimmer, la barra aLED deve a poco a poco illuminarsi fino a risultare tuttaaccesa quando raggiungiamo l’altro fondo corsa deltrimmer. Ruotando il trimmer nell’altro senso avremol’effetto contrario, la barra a LED si spegnerà in sequen-za. Bene, anche questa puntata può ritenersi conclusa. Perapprofondire gli argomenti trattati oggi è anche possibi-le leggere gli esempi riportati sotto le directory “EXAM-PLES\RS232” e “EXAMPLEX\SERIAL” per quantoriguarda la periferica SPI oppure quelli disponibili sotto“EXAMPLEX\KEYBOARD” per la periferica ADC.


SICUREZZA

TELESOCCORSOCON SINTESI

VOCALE

di Carlo Vignati

Il termine “telesoccorso” identifica un particolaredispositivo capace di trasmettere a distanza, via radio

o via telefono, una richiesta di soccorso. Il nostro appa-recchio lavora in abbinamento ad una linea telefonica,viene attivato a distanza mediante radiocomando ed èin grado di comporre automaticamente un numerotelefonico e, successivamente, di inviare in linea unmessaggio vocale preregistrato. Questo dispositivo,come si intuisce dal nome stesso, consente a personeanziane o invalide di inviare una richiesta di aiuto via

telefono a parenti, vicini di casa o strutture specialisti-che, senza la necessità di raggiungere fisicamente iltelefono. In caso di un improvviso malore, la personamunita di telesoccorso potrà richiedere aiuto da qual-siasi punto della propria abitazione premendo sempli-cemente il pulsante di un piccolo trasmettitore tascabi-le. L’applicazione appena citata è quella più comunema ciò non toglie che il nostro telesoccorso possa esse-re utilizzato in moltissime altre situazioni. Ad esempio,nelle attività a rischio di rapina quali gioiellerie, bouti-


que o pelliccerie, il nostro sistema consente di richie-dere l’intervento della Polizia senza farsi notare dalrapinatore mentre, in abbinamento ad un impianto anti-furto, permette di segnalare a distanza l’intrusione dipersone nei locali protetti. Le applicazioni di un tele-soccorso sono dunque molteplici e sono tutte legate traloro dalla stessa esigenza, anzi, da due: quella di invia-re un messaggio a terzi e di avere la certezza che il mes-saggio sia stato ricevuto. A tale scopo, gli attuali dispo-sitivi di telesoccorso ripetono più volte la chiamata

oppure interpretano il segnale di libero o di occupatodella linea telefonica, senza però garantire con certezzal’inoltro del messaggio. Per rispondere a questa esigen-za, abbiamo implementato nel nostro telesoccorso unaparticolare funzione denominata “tacitamento”. Ildispositivo dopo aver composto il numero di telefono edopo aver inviato il messaggio vocale attende, per qual-che secondo, una nota di risposta. Se la nota non arriva,il telesoccorso invia il messaggio di aiuto ad una secon-da utenza telefonica. Se, anche questa volta, l’utente

Invia automaticamente unmessaggio preregistrato ad un

massimo di cinque utenzetelefoniche. Completamente

digitale, offre un alto livello diaffidabilità e di sicurezza

grazie alla funzione di “tacita-mento”. Ritenzione del

messaggio e dei numeri telefo-nici su memoria non volatile,

sezione radio in SMD.


schema elettrico

chiamato non risponde al messaggio diaiuto, il telesoccorso passa al successi-vo numero telefonico disponibile inmemoria. Concludendo, il nostro siste-ma inoltra la richiesta di aiuto a tutte leutenze disponibili in memoria e riciclain continuazione finché una di questenon risponde alla chiamata, nel qualcaso disimpegna immediatamente lalinea e si disattiva. Questo progetto sidistingue anche per l’alta affidabilità difunzionamento, ottenuta implementan-do nel circuito soluzioni tecniche d’a-vanguardia quali la sezione a radio fre-quenza in SMD, la logica di controllo amicrocontrollore e la registrazione delmessaggio in digitale su memoria nonvolatile. Inoltre, il dispositivo funzionaanche in assenza della tensione di retepoiché munito di batteria tampone.Entriamo dunque nel vivo del progettoin questione analizzandone lo schemaelettrico.

SCHEMA ELETTRICO

A prima vista, il circuito del telesoc-corso può apparire piuttosto comples-so. In realtà, esso contiene il minimoindispensabile per soddisfare le caratte-ristiche funzionali sopra citate.Possiamo suddividere il circuito deltelesoccorso in quattro sezioni fonda-mentali: alimentazione, logica di con-trollo, sintesi vocale e stadio a radiofrequenza. Analizziamo singolarmenteogni blocco partendo da quello di ali-mentazione a cui fa capo il trasforma-tore TF2. La tensione di rete a 220 voltviene applicata al primario di TF2,mentre la tensione disponibile sulsecondario del trasformatore viene resacontinua dal ponte di diodi PT1 e stabi-lizzata dai due condensatori C1 e C2.Si ottiene così una tensione continua dicirca 15 volt che alimenta direttamenteil regolatore U1 e che mantiene in tam-pone la batteria attraverso la resistenzaR1 e il diodo D1. La tensione a 12 voltfornita da U1 alimenta il regolatore a 5volt U2 e la bobina del relè RL1.Quando la tensione di rete è disponibi-le il relè RL1 risulta chiuso e la tensio-ne a 12 volt viene prelevata da U1. Alcontrario, se la tensione di rete viene amancare il relè RL1 si apre e la tensio-ne viene prelevata dalla batteria. Latensione a 12 volt, proveniente da U1 odalla batteria, alimenta la sezione a


il software

radio frequenza, il buzzer, l’amplifica-tore U8, il relè di linea telefonica, il relèdi commutazione della bassa frequenzae l’integrato U2, un regolatore tipo7805, che rende disponibile sul suo pindi uscita una tensione di 5 volt.Quest’ultima alimenta gli integrati U5,U6, U9, U10, U11 attraverso l’interrut-tore di accensione S3. Come appenacitato, le funzioni logiche dell’interotelesoccorso sono affidate ad un solointegrato, un microcontrollore tipoST62T65 siglato U6 nello schema. Perfunzionare il micro U6 necessita di unatensione di alimentazione di 5 voltapplicata ai pin 11 (Vdd) e 12 (Vss). Il

piedino 3 di U6 (pin di TEST) va tenu-to ancorato a massa, mentre il pin 22(Reset) deve risultare connesso a massadurante l’accensione e in seguito stabi-lizzarsi a +5 volt durante il normalefunzionamento. A tale scopo, occorrecollegare esternamente al micro unarete RC, rappresentata nel nostro casoda R3 e da C7. Gli altri piedini delmicro sono, all’atto della prima accen-sione, degli ingressi ad alta impedenza.Sarà poi il software ad assegnare adogni singolo pin di ingresso/uscita ilcorretto modo di funzionamento. Primadi procedere occorre ricordare che ognipin di I/O risulta internamente collega-

to ad una particolare periferica denomi-nata PORT e che i PORT disponibiliall’interno di U6 sono tre: PORTA,PORTB e PORTC. La parte bassa delPORTA e tre bit del PORTC controlla-no la sezione di programmazione deinumeri telefonici, per intenderci ildisplay DIS1 e i tre pulsanti P1, P2 eP3. Questi ultimi risultano direttamenteconnessi ai pin 24, 25 e 26 del micro,coincidenti rispettivamente con il PC4,il PC3 e il PC2 del PORTC. Il display asette segmenti DIS1 viene controllatoda cinque linee del micro, per la preci-sione dai pin 10 (PA0), 13 (PA1), 14(PA2), 15 (PA3) e 16 (PA4) tramite l’in-

I tre diagrammi di flusso del programmacontenuto nel microcontrollore U6.

Al centro, rappresentazione a blocchi delmain program: il micro attende

ciclicamente la pressione del pulsante PROGRAM o l’attivazione dell’ingresso di

allarme. A sinistra, il flow-chart dellasubroutine di allarme: qui il micro

compone il numero telefonico, invia il messaggio e attende il tono di tacitamento.A destra, il diagramma della subroutine

di programmazione dei numeri telefonici.


terposizione dell’integrato U10, un nor-male driver BCD/7 segmenti tipo 4511.I pin di uscita di U10 pilotano il displaya catodo comune DIS1 attraverso setteresistenze, siglate da R36 a R42. Il buz-zer BZ viene controllato dal pin 9 delmicro (PB7) attraverso il transistor T1 ela resistenza R4. Il PB7 viene inizializ-zato come uscita di tipo PWM non èperciò necessario utilizzare nel circuitoun buzzer dotato di elettronica. I piedi-ni 1, 2, 4, 5 e 6 del micro, rispettiva-mente PB0, PB1, PB2, PB3 e PB4, ven-gono inizializzati come uscite di tipopush-pull e risultano direttamente col-legati ai pin D0, D1, D2, D3 e LATCH

del 91531 siglato U9 nello schema.Quest’ultimo converte il dato in ingres-so in toni DTMF o in impulsi da invia-re alla linea telefonica, la selezione delmodo di funzionamento si effettuaagendo sul dip-switch S1. L’integratoU9, alimentato con una tensione di 5volt, per funzionare necessita di unquarzo esterno da 3,58 MHz connessotra i piedini 11 e 12. L’uscita in DTMFè presente sul piedino 15 di U9 mentrel’uscita ad impulsi è disponibile sul pin9. Il tono in uscita dal 91531 vienemiscelato con il segnale BF provenien-te dalla sintesi vocale (U11) attraversola resistenza R34 e il condensatore C29.

Sia il tono DTMF che il segnale prove-niente da U11 vengono amplificati dal-l’integrato U8 (LM386) e inviati inlinea attraverso la resistenza R25 e ilcondensatore C16. Il guadagno del-l’amplificatore LM386 è stabilito daivalori di C18 e di R28. I due diodi zenerDZ2 e DZ3 proteggono l’amplificatoreda eventuali picchi di tensione prove-nienti dalla linea telefonica. Torniamoora ai pin di I/O del nostro micro e perl’esattezza ai pin 17 (PA5) e 7 (PB5)che vengono inizializzati rispettiva-mente come uscita push-pull e comeingresso normale. Il primo pin attiva, seposto a valore 0, la riproduzione del

CARATTERISTICHETECNICHE

Telesoccorso digitale con sinte-si vocale in grado di comporreautomaticamente un numerotelefonico e di inviare in lineaun messaggio vocale preregi-strato. Le caratteristiche prin-cipali sono:- gestione tramite µC a 8 bit;- funzionamento in abbina-

mento alla linea telefonica;- ripetizione del messaggio

ad ogni chiamata;- funzione di “tacitamento”

in DTMF; - cinque numeri telefonici

memorizzabili;- messaggio vocale di 20 sec;- ritenzione dei numeri

telefonici e del messaggio su memoria non volatile;

- completo di logica per la programmazione e il riascolto del messaggio;

- attivazione a distanza conradiocomando codificato;

- composizione dei numeri telefonici con impulsi o in DTMF;

- alimentazione da rete con batteria in tampone.


PIN Nome Stato Descrizione1 PB0 O Piedino D0 del combinatore telefonico2 PB1 O Piedino D1 del combinatore telefonico3 Test - Non utilizzato4 PB2 O Piedino D2 del combinatore telefonico5 PB3 O Piedino D3 del combinatore telefonico6 PB4 O Latch del combinatore telefonico7 PB5 I Fine del messaggio8 PB6 - Non utilizzato9 PB7 O Comando buzzer in PWM10 PA0 O Blank del driver display11 Vdd - Positivo di alimentazione12 Vss - Massa13 PA1 O Piedino A del driver display14 PA2 O Piedino B del driver display15 PA3 O Piedino C del driver display16 PA4 O Piedino D del driver display17 PA5 O Comando di inizio riproduzione messaggio18 PA6 O Relè linea telefonica19 PA7 O Relè di PTT20 OSCin I Oscillatore ingresso21 OSCout O Oscillatore uscita22 RST I Reset23 NMI I Attivazione del combinatore24 PC4 I Pulsante di programmazione25 PC3 I Pulsante di memorizzazione26 PC2 I Pulsante di incremento27 PC1 - Non utilizzato28 PC0 I Tono di tacitamento

il microcontrollore

Le funzioni logichedella scheda sono

affidate all’integratoU6: un ST62T65Bopportunamente programmato.

La figura a sinistramostra la pin-out delchip. Sotto, tabella

della verità di ogni pie-dino del micro.

messaggio, mentre il secondo pin vieneportato a valore logico basso da U11alla fine della riproduzione del messag-gio. I piedini 18 (PA6) e 19 (PA7) delmicro vengono inizializzati come usci-te push-pull e controllano rispettiva-mente il relè di linea telefonica (RL2) eil relè di smistamento del segnale di BF

della linea telefonica (RL3). Durante lacomposizione del numero telefonico ein fase di invio del messaggio, il relèRL3 risulta chiuso e di conseguenzal’uscita dell’amplificatore, pin 5 di U8,risulta connessa alla linea telefonica. Alcontrario, quando il micro attende iltono di tacitamento il relè viene aperto

e la linea telefonica viene collegataall’ingresso dell’integrato U5, un deco-dificatore DTMF 8870, attraverso laresistenza R24. Le resistenze R14 eR15 determinano il guadagno delpreamplificatore (nel nostro caso unita-rio). Il relè RL2 chiude la linea telefo-nica sulla resistenza R20 e viene con-trollato sia dal PA6 del micro che dal-l’uscita impulsi del 91531 attraversouna piccola rete logica composta da treporte NAND (U7a, U7b e U7c). Il pie-dino 28 del micro (PC0) viene inizia-lizzato come ingresso e risulta diretta-mente connesso all’uscita STD (pin 15)del decodificatore 8870. Quando dallalinea telefonica, con il relè RL3 aperto,giunge una qualsiasi nota DTMF vali-da, l’integrato U5 manda a valore logi-co alto il pin 15 segnalando al microl’arrivo di un corretto segnale di tacita-mento. Il decoder DTMF U5 necessitaper funzionare di un quarzo esterno da3,58 MHz tra i piedini 7 e 8 e di unaresistenza da 330 Kohm e di un con-densatore da 100 nF tra i piedini 16 e17. Il pin 23 del micro (NMI) rappre-senta l’ingresso di “start” del telesoc-corso: portando tale pin a valore logicobasso viene attivato il ciclo di richiestadi aiuto. Questo terminale risulta con-nesso direttamente al pulsante diSTART (P6) e, tramite l’interposizionedel transistor T2, all’uscita dell’inte-grato U3 e al morsetto siglato “IN”.Ciò significa che il telesoccorso può

essere attivato in tre diversi modi:agendo sul pulsante P6, inviando unidoneo segnale radio oppure applican-do al morsetto “IN” una tensione com-presa tra 9 e 20 volt. La sezione a radiofrequenza del nostro telesoccorso ècomposta dal modulo ibrido U4 cheprovvede a ricevere il segnale RF, a


decodifiche e driver DTMFdemodularlo, a squadrarlo e a presen-tarlo sul suo piedino di uscita (pin 14).Il segnale in uscita da U4 viene appli-cato al pin 9 del decodificatoreMotorola MC145028 (U3) che provve-de a confrontarlo con quello impostatosul dip-switch DS1. Quest’ultimo deveessere a nove poli e di tipo three-state.Concludiamo l’analisi dello schemaelettrico con la parte di sintesi vocale acui fa capo l’integrato U11, unISD1020 capace di digitalizzare ememorizzare al proprio interno (sumemoria EEPROM) un messaggiovocale di 20 secondi sfruttando la tec-nologia DAST (Direct Analog StorageTechnology). La registrazione del mes-saggio avviene premendo il pulsanteP4 che attiva l’ingresso di BF (pin 17)a cui è collegata una capsula microfo-nica preamplificata siglata MIC nelloschema. La riproduzione del messag-gio avviene sia manualmente, agendosu P5, sia in fase di richiesta di soccor-so mediante il pin 17 del micro. Lalogica composta da quattro porteNAND (U12a, U12b, U12c e U12d)consente di mantenere attiva la riprodu-zione del messaggio finché non soprag-giunge dal pin 25 (EOM) un impulso difine messaggio. Bene, a questo puntol’analisi del circuito elettrico può rite-nersi conclusa, passiamo dunque alladescrizione del software. Abbiamo rap-presentato il programma contenuto nelmicro (codice MF47) con tre diagram-

GRAM il micro visualizza “1” suldisplay per indicare la fase di program-mazione del primo numero telefonico.In seguito il micro visualizza “0” suldisplay e attende la pressione di uno deitre pulsanti. Con UP la cifra vieneincrementata e visualizzata, agendo suMEMO la cifra viene memorizzata in

RAM, premendo PROGRAM si termi-na la digitazione del primo numerotelefonico. Questa procedura vieneripetuta per cinque volte per consentirel’immissione dei cinque numeri telefo-nici. Ad ogni inizio del ciclo di memo-rizzazione, il micro visualizza suldisplay la cifra corrispondente, ovvero

mi di flusso. Osserviamo il primo flowchart, dove il micro, al termine dellevarie inizializzazioni, attende ciclica-mente la pressione del pulsante di pro-grammazione o l’attivazione dell’in-gresso di allarme. Se uno dei due even-ti viene rilevato, il micro esegue lasubroutine associata. Premendo PRO-

Piedinatura dell’integrato 8870

utilizzato nel telesoccorso per decodificare il

segnale DTMF di“tacitamento”.

Il telesoccorso viene attivato via radio mediante

un segnale a 433 MHz codificato con lo standardMotorola. Questo segnale

viene decodificato nel telesoccorso dall’integrato

MC145028, di cui riportiamo la pin-out.

A sinistra, la piedinatura dell’integrato UM91531 in grado di convertire la

cifra BCD, presente sui pin D0, D1, D2 e D3,

in impulsi o in toni DTMF da inviare alla

linea telefonica.


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traccia rame in dimensioni reali

nell’ordine “1”, “2”, “3”, “4” e “5”. Inumeri telefonici possono variare dauno a cinque, basterà premere PRO-GRAM all’inizio del ciclo relativo per

indicare al micro che non intendiamomemorizzare nessun numero in quellaposizione. Terminata la programmazio-ne, il software testa ciclicamente l’in-

gresso di allarme. Se un correttoSTART viene ricevuto, il micro visua-lizza la cifra “1” e la fa lampeggiare pertre volte, in seguito chiude la linea


telefonica e compone il primo numerotelefonico disponibile visualizzandonel contempo le cifre sul display. Altermine della composizione, il microtrasmette il messaggio, attende il tonodi tacitamento e apre la linea telefoni-ca. Se il tono di tacitamento nonsopraggiunge, il programma ripete l’o-perazione di chiamata al secondonumero telefonico memorizzato e pro-segue ciclicamente con tutti i numeridisponibili in memoria. Esaurita lamemoria, il software ricicla ricompo-nendo il primo numero telefonico.Quando la nota di tacitamento vienericevuta la linea viene subito disimpe-gnata e il software rientra immediata-mente nel main program. Analizzataanche la parte software del telesoccor-so, non ci resta che passare alla realiz-zazione pratica.

IN PRATICA

La prima operazione da compiere con-siste nella realizzazione della basettautilizzando la traccia rame riportatanell’articolo. Terminata questa fase,procediamo al montaggio del circuitoiniziando con la saldatura dei compo-nenti a più basso profilo per terminarecon quelli a profilo sempre più alto.Atteniamoci al piano di cablaggio esaldiamo allo stampato le resistenze, idiodi, gli zoccoli, i condensatori cera-mici e quelli elettrolitici. Proseguiamoil montaggio con i cinque pulsanti, ildisplay, il dip-switch a tre stati, i relè, idiodi led e i due regolatori di tensioneche devono essere muniti di una picco-la aletta di dissipazione. Saldiamo oraalla basetta il modulo in SMD avendocura di non scaldare troppo i terminali.Saldiamo poi uno spezzone di ramedella lunghezza di circa 17 cm allapiazzola “ANT” dello stampato.Inseriamo nei relativi zoccoli i vari cir-cuiti integrati rispettando la tacca diriferimento e concludiamo il montag-gio fissando alla basetta l’altoparlante ela batteria. Procuriamoci un contenito-re plastico di adeguate dimensioni(possibilmente dotato di apertura ante-riore con cerniera) in cui racchiuderel’apparecchiatura e procediamo allafase di inizializzazione e collaudo. Peralimentare il telesoccorso occorre untrasformatore 220/14 volt da 4VA o unalimentatore universale da rete con

uscita di circa 15 volt. Colleghiamo ilsecondario del trasformatore o l’uscitadell’alimentatore al morsetto “AC14V”della scheda e diamo tensione. Se tutto

funziona correttamente dopo qualchesecondo sul display deve apparire lacifra “0” e contemporaneamente il buz-zer deve emettere una nota acustica.

i trasmettitori

Il nostro telesoccorso può essereattivato a distanza, via radio,

utilizzando un trasmettitore taratosui 433,92 MHz completo di

encoder Motorola tipo 145026.Allo scopo, è indicato il

telecomando cod. TX1C/433 prodotto dalla ditta Aurel. Questotrasmettitore presenta dimensionimolto compatte, solo 65,5 x 37 x

15 mm, e garantisce una portata inaria libera superiore a 100 metri.

Volendo realizzare un allarme antifurto è possibile abbinare al telesoccorso il sensore ad infrarossi cod. SIR113-SAW

di produzione Aurel. In questo caso, è possibile rilevare l’intrusione di persone nei locali sorvegliati e

contemporaneamente inviare (via telefono) un messaggio vocale di allarme. Il SIR113-SAW ha una portata di 12-15 metri con angolo di copertura di 90 gradi ed è

completo di trasmettitore a radiofrequenza (con encoderMotorola) del segnale di allarme. Questo sensore, realizzatocompletamente in tecnologia SMT, offre elevate prestazioni e

una notevole sicurezza di funzionamento. Il SIR113-SAW vienefornito già montato in contenitore plastico.


Procediamo dapprima alla registrazio-ne del messaggio e, allo scopo, mante-niamo premuto il pulsante P4 parlandonelle vicinanze della capsula microfo-nica: il led LD3 si deve accendere pertutta la durata della registrazione.Rilasciando P4 il led si deve spegnere.

Rammentiamo che la durata massimadel messaggio è di venti secondi.Procediamo al riascolto chiudendo ildip-switch S2 e premendo il pulsante diPLAY P5: l’altoparlante deve riprodur-re fedelmente il messaggio registrato.Possiamo ripetere questa operazione

quante volte vogliamo finché il mes-saggio registrato non corrisponda aquello desiderato; possiamo anchetogliere la tensione di rete e la batteriasenza che il messaggio si cancelli. Aquesto punto, programmiamo i numeritelefonici desiderati: un solo numerotelefonico, oppure due, o tre, fino ad unmassimo di cinque, in funzione dellenostre esigenze. Per accedere alla rou-tine di programmazione manteniamopremuto il pulsante PROGRAM (P3)per qualche secondo finché non com-paia sul display la cifra “1” lampeg-giante. Il buzzer emetterà tre “beep” esuccessivamente il display visualizzeràla cifra “0”. Premiamo ora il pulsanteUP (P1) per incrementare la cifra.Premendo ripetutamente UP il displayvisualizzerà nell’ordine le cifre 0, 1, 2,3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 e blank per poi rico-minciare nuovamente dallo 0. Il blank,ovvero lo stato di display spento, indi-ca l’inserimento di una pausa durantela composizione del numero e può

La sintesi vocale del telesoccorso utilizza l’integrato DAST ISD1020 di cui riportiamo lo schema a blocchi.


PER LA SCATOLA DI MONTAGGIO

Il telesoccorso a sintesi vocale è disponibile in scatola di mon-taggio (cod. FT119) al prezzo di 220.000 lire. Il kit compren-de tutti i componenti, la basetta forata e serigrafata e la bat-teria tampone. Non sono compresi il contenitore, l’alimenta-tore da rete ed il telecomando. Quest’ultimo, codiceTX1C/433, è disponibile al prezzo di 42.000 lire. Il microcon-trollore già programmato (cod. MF47) è anche disponibileseparatamente a 45.000 lire. Il materiale va richiesto a:Futura Elettronica, v.le Kennedy 96, 20027 Rescaldina (MI),tel. 0331-576139, fax 0331-578200.

essere utilizzato per separare il prefissodal resto del numero telefonico.Quando la cifra che appare sul displaycoincide con quella che intendiamomemorizzare premiamo il pulsanteMEMO (P2) a cui farà seguito un“beep” prolungato emesso dal buzzermentre il display visualizzerà nuova-mente la cifra “0”. Agiamo sui pulsantiUP e MEMO e ripetiamo la proceduraper tutte le cifre del primo numero ditelefono. Memorizzata anche l’ultimacifra premiamo PROGRAM. Il displayfarà lampeggiare per tre volte la cifra“2” e visualizzerà subito dopo la cifra“0”. Per memorizzare il secondo nume-ro telefonico agiamo nuovamente suipulsanti UP e MEMO come sopraesposto mentre se non intendiamo pro-grammare un secondo numero telefoni-co premiamo il pulsante PROGRAM.In quest’ultimo caso vedremo lampeg-giare per tre volte la cifra 3.Attenendoci alla procedura descrittamemorizziamo anche il terzo, il quartoed il quinto numero telefonico.Rammentiamo che per non memoriz-zare il numero telefonico basta preme-re PROGRAM ovvero passare alnumero successivo subito dopo il lam-peggio senza agire sul pulsanteMEMO. Al termine della programma-zione, per intenderci alla quinta pres-sione di PROGRAM, sul display vienefatto lampeggiare lo “0”. In questafase, il micro rielabora tutti i dati rice-vuti e li memorizza all’interno dellamemoria EEPROM. A questo punto, inumeri telefonici risultano permanen-temente memorizzati nel micro e ven-gono trattenuti anche togliendo l’ali-mentazione esterna e la batteria. Permodificare i dati occorre ripetere dall'i-nizio la procedura di programmazione.Effettuiamo ora un primo collaudo abanco e, allo scopo, cortocircuitiamo idue morsetti di P6: il telesoccorso devecomporre i vari numeri telefoniciimpostati e riprodurre il messaggio pre-registrato. Passiamo quindi all’installa-zione del telesoccorso nel luogo pre-scelto e ripetiamo l’operazione di atti-vazione utilizzando questa volta ilradiocomando. Verifichiamo che laportata del sistema sia sufficiente per lanostra applicazione e, in caso negativo,sostituiamo lo spezzone di filo del rice-vitore con un’antenna a stilo tarata sui433,92 MHz. Utilizzando il telecoman-

do cod. TX1C/433 dell’Aurel e unospezzone di filo nel ricevitore la porta-ta del sistema in aria libera deve risulta-re superiore a 100 metri. Colleghiamoora la nostra linea telefonica al telesoc-corso e impostiamo il dip-switch S1 infunzione del tipo di linea disponibile (a

toni o ad impulsi). Dopo aver avvisatogli utenti dei numeri telefonici memo-rizzati, verifichiamo il corretto funzio-namento di tutto il sistema, dalla com-posizione del numero, all’invio delmessaggio, alla ricezione della nota ditacitamento.

A montaggio ultimato il telesoccorso va racchiuso all’interno di un contenitore plastico di adeguate dimensioni. Per il nostro prototipo

abbiamo utilizzato un contenitore dotato di apertura anteriore a cernierafacilmente reperibile nei negozi di materiale elettrico. I tre LED

vanno fissati al pannello del contenitore.


DIDATTICA

Alla scopertadei D.S.P.

di Alberto Colombo

Alle soglie del 2000 l’elaborazione elettronica con itradizionali microprocessori si va ulteriormente

evolvendo: nuovi dispositivi e nuovi sistemi di calcolosi stanno rapidamenteaffermando. Tra questi ilpiù innovativo è sicura-mente il processore disegnali digitali o D.S.P.(Digital SignalProcessing). Questo ter-mine identifica, oltre adun tipo di microprocesso-re, anche un ramo diquella disciplina che sioccupa di elaborare isegnali numerici ovverodi rappresentare qualsiasitipo di segnale attraversouna sequenza di numeri osimboli. Lo scopo di que-ste elaborazioni è quellodi stimare dei parametricaratteristici del segnaleelaborato quali la fre-quenza fondamentaleoppure l’ampiezza massi-ma o ancora la periodi-cità e di trasformarli inaltra forma che per qual-che motivo risulti più van-

taggiosa. Potremo così, ad esempio, togliere delle fre-quenze ad un segnale audio ed esaltarne delle altre,oppure mixare tra loro dei segnali video per ottenere

degli effetti speciali.L’elaborazione dei segna-li, in generale, ha già unaricca storia e sono ormainumerose le applicazioniche richiedono questatecnica; la sua importan-za è evidente in campiquali la biomedica, l’acu-stica, le tecniche radar esonar, la sismologia, lacomunicazione del parla-to e quella dei dati, la fisi-ca nucleare e molti altri.Nel campo della biomedi-ca un esempio è quellodell’analisi elettroencefa-lografica in cui la funzio-ne del D.S.P. è quella dirappresentare sotto formadi immagini i segnali chearrivano dal cervello.Un’altra applicazione delD.S.P. è l’elaborazionedelle immagini nel caso difotografie aeree o satelli-tari o, più semplicemente,

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. Prima puntata.


di immagini televisive dove si usa ilD.S.P. per filtrare i segnali dal rumoredi fondo. Tutte queste applicazioniprendono il nome di “elaborazionibidimensionali” in quanto devono rap-presentare su un piano il fenomenoanalizzato. Un altro campo in cui ilD.S.P. trova largo uso è nell’interpreta-zione dei segnali audio in cui, peresempio, occorre separare il segnaleutile dal rumore di fondo che, in molticircuiti, è più intenso del segnale stes-so. In ogni caso, tutte le elaborazionicitate devono essere eseguite, come cipossiamo rendere facilmente conto, intempo reale e per questo motivo sonorisolvibili solo con un processoriD.S.P. Esistono anche applicazioni più“modeste” per questi dispositivi: adesempio, i D.S.P. vengono usati inapplicazioni industriali per regolare lavelocità dei motori elettrici, oppurenelle schede sonore dei personal com-puter o, ancora, nei moderni strumentida laboratorio quali generatori di fun-zioni a bassa frequenza, o negli oscillo-scopi digitali in cui la forma d’ondamisurata può essere registrata e poianalizzata nelle sue componenti. Anchenel campo delle telecomunicazionipossiamo trovare i D.S.P.; essi si occu-

pano delle trasmissioni cellulari o viasatellite e dei sistemi di rotta per navied aerei. In questo campo le applica-zioni risultano alquanto complesse conanni e anni di studi e prove per la defi-nitiva messa a punto. La disponibilitàdi calcolatori numerici molto veloci hapermesso lo sviluppo di algoritmi di

elaborazione sempre più complessi esofisticati e, nel contempo, la tecnolo-gia ha reso possibile la creazione didispositivi in grado di mettere in prati-ca questi algoritmi: tali dispositivisono appunto i D.S.P. Fino a qualcheanno fa l’elaborazione dei segnalinumerici era affidata a dispositivi ana-logici che risultavano molto lenti emolto complessi dal punto di vista cir-cuitale. Il D.S.P. è nato per dare unarisposta alla necessità di elaborazionein tempo reale ovvero per processare ilsegnale d’ingresso e renderlo disponi-bile in uscita prima della successivavariazione. Ad esempio, prima dellacomparsa dei D.S.P., i dati geofisiciriguardanti i terremoti o gli assesta-menti della crosta terreste venivanoregistrati su nastri magnetici e poi ela-borati, con la conseguenza che occor-revano diversi minuti per ottenere unrisultato. Attraverso lo studio di nuovialgoritmi e di nuovi tipi di micropro-cessore i tempi di elaborazione si sonoridotti notevolmente consentendo l’in-terattività del sistema con l’ambientecircostante. Questi nuovi algoritmiprendono si ispirano alla “trasformatedi Fourier” e, senza entrare nei parti-colari, possiamo dire che consentono

Principali caratteristichetecniche del TMS320

DSP Starter Kit:

- 28 MIPS, ovvero 28 milioni di istruzioni al secondo;

- velocità di esecuzione di unaistruzione di 35÷50 ns;

- frequenza di clock di 40 Mhz;- convertitore AD/DA seriale a 14 bit con frequenza di campionamento di 16 Khz;

- standard dei connettori di ingresso/uscita;

- ridotte dimensioni.

Il TMS320 DSP Starter Kitnecessita esternamente di:

- un cavo seriale RS232 standard;- un alimentatore da 9 Vac 250 mAcon connettore jack da 2.1 mm;

- un PC IBM compatibile con hard disk, floppy da 1.44 Mb e 640 Kbdi memoria convenzionale.

La Texas Instrumentsdispone, per i propri DSP,di una vasta biblioteca di

programmi applicativi chepossono essere consultati

via modem o via fax componendo i numeri

telefonici indicati.


la scheda di emulazione contenuta nello Starter Kit

di rappresentare un segnale attraversole sue componenti in frequenza. Pereseguire un tipo di algoritmo come latrasformata di Fourier un microproces-sore tradizionale, anche se molto velo-ce, può impiegare del tempo in quantooccorre eseguire una notevole quantitàdi operazioni matematiche per ottenereun dato utile. Per comprendere l’im-portanza di questi algoritmi facciamoun esempio; un segnale sinusoidaleoltre ad avere un’ampiezza possiedeanche una sua frequenza, se lo visua-lizziamo su un oscilloscopio vedremola classica sinusoide, ma se ora faccia-mo passare il segnale attraverso una“scatola” che esegua in tempo reale latrasformata di Fourier e poi colleghia-mo l’uscita di quest’ultima all’oscillo-scopio, non vedremo più la sinusoidema una riga verticale che rappresentala frequenza del segnale in ingresso. Sequest’ultima varia, anche la posizionedella riga varierà; è facile capire allo-ra che se il nostro segnale è compostoda diverse frequenze, come ad esempioun disturbo, sull’oscilloscopio vedre-mo tante righe quante sono le frequen-ze presenti. Se ora immaginiamo diavere un amplificatore audio al cuiingresso arriva un segale disturbato, in

uscita sentiremo solo del gran fruscio,anche se lo filtriamo può accadere cheuna parte del disturbo sia alla stessafrequenza del segnale da amplificareed allora non riusciremo ad eliminarloin alcun modo. Spesso però è possibileconoscere, attraverso un analizzatoredi spettro, che guarda caso utilizza pro-

prio un D.S.P, le frequenze a cui corri-spondono le ampiezze massime e quin-di, filtrando digitalmente il segnale, èpossibile attenuare o eliminare total-mente il disturbo. Il filtro digitale èrealizzato proprio con un D.S.P. attra-verso un programma che ha al suointerno un algoritmo di Fourier; questoprogramma non fa altro che eliminarela frequenza fastidiosa. Ciò equivalead avere un filtro passa banda con lar-ghezza di banda regolabile via softwa-re le cui limitazioni sono dovute soloalla velocità dei componenti in gioco.La grande potenza dei D.S.P. è dovutaal modo in cui sono progettati ecostruiti; l’approccio che si ha conquesto tipo di dispositivi è completa-mente diverso rispetto a quello con cuisi affronta un microprocessore classi-co, non solo dal punto di vista dellesingole istruzioni ma anche nel modocon cui si crea un programma.

MICROPROCESSORI E D.S.P.

I dispositivi D.S.P. sono enormementepiù veloci dei microprocessori nell’ela-borazione di qualsiasi informazione,ma nel contempo sono caratterizzati dauna più complessa struttura circuitale,

connettore dialimentazione

connettore RCA per ingressoanalogico

connettore RCA per uscitaanalogica

interfaccia A/D e D/A

clock di sistemaconnettore per l’interfacciamento al PC

memoria PROM contenente i settaggi della scheda


e di questo ci renderemo conto quandopresenteremo dettagliatamente l’archi-tettura interna. Per meglio comprende-re le differenze tra un normale micro edun D.S.P. supponiamo di dover esegui-re l’operazione di moltiplicazione:mentre in un normale microprocessoretale operazione viene eseguita median-te una serie di istruzioni che variano di

numero a seconda della quantità di bitda moltiplicare, nei D.S.P. la stessaoperazione viene eseguita con una sin-gola istruzione. Ad esempio, per ilD.S.P. della Texas Instruments, se sivuole fare una moltiplicazione tra duenumeri a 16 bit, è sufficiente invocareuno sola istruzione: la MPY (Multiply)oppure la MADS (Multiply and

Accumulate With Dynamic Addressing)che è in grado di moltiplicare duenumeri contenuti in due aree di memo-ria diverse semplicemente specificandole due zone in cui reperire i fattoridella moltiplicazione. Come abbiamovisto, l’elaborazione dei segnali nume-rici risulta molto importante, occorrequindi spendere qualche parola sui

schema a blocchi del TMS320C5X


dispositivi periferici che ci permettonodi operare in questo settore. In diverseapplicazioni, il segnale è originato informa analogica ovvero in una sequen-za di variazioni continue, ed il primopasso da compiere per applicare le tec-niche di elaborazione numerica è quel-lo di trasformare il segnale analogicoin una sequenza di numeri: questa ope-razione è chiamata conversione analo-gico-digitale e il dispositivo che lacompie è appunto un convertitore A/D.La fedeltà di conversione è legata alnumero di bit del convertitore analogi-co-digitale: più è alto il numero di bit,più è precisa la sua rappresentazionemediante una sequenza di numeri.Quando il segnale è stato convertito inmodo appropriato, può essere elabora-to o trasformato in un’altra sequenzadi numeri attraverso procedimentimatematici che abbiamo citato come“trasformata di Fourier “. Le elabora-zioni sono fatte dal nostro D.S.P. chepossiede un set di istruzioni adeguatoad eseguire i calcoli necessari. Unaseconda fase può essere quella di ritra-sformare il segnale elaborato in unsegnale analogico attraverso una con-versione che questa volta prende ilnome di conversione digitale/analogi-ca: il componente che la attua si chia-ma convertitore D/A. Il segnale cheotteniamo è una approssimazione più omeno fedele del segnale in ingresso edanche in questo caso la fedeltà è lega-ta al numero di bit del convertitoreD/A. E’ ovvio che se abbiamo converti-to con un A/D a 16 bit, dobbiamoriconvertire con un D/A a 16 bit altri-menti perderemo parte delle informa-zioni del segnale elaborato.

IL DSP TMS320C5X

In questi articoli faremo riferimento adun evoluto DSP della TexasInstruments contraddistinto dalla siglaTMS320C5X. L’alta velocità di esecu-zione delle istruzioni ed un clock ester-no di 40 Mhz lo rendono adatto perelaborazioni in tempo reale di unagrande varietà di segnali. L’unica limi-tazione è dovuta al convertitore chefunziona ad una frequenza massima di16 Khz, ciò vuol dire che al massimopossiamo processare segnali di 6÷7Khz. Infatti nelle conversioni analogi-co-digitali e viceversa vige un teorema

chiamato appunto “teorema del cam-pionamento”; sulla base di questaregola, se vogliamo riprodurre unsegnale analogico in una forma nume-rica che possa essere una rappresenta-zione fedele di quello analogico, dob-biamo impiegare un segnale di campio-namento con una frequenza almeno duevolte superiore rispetto alla massima

frequenza del segnale da campionare.Attualmente il TMS320 è disponibile incinque configurazioni contraddistintedalle sigle C1x, C2x , C3x, C4x, C5x:ogni versione si differenzia dalle altreper la dimensione della memoria inter-na e per la potenza di calcolo. Tutti imodelli hanno la possibilità di lavorarecome microprocessore o microcontrol-

LA FAMIGLIA TMS320

Il processore numerico a cui faremo riferimento in questa serie diarticoli è quello della Texas Instruments siglato TMS320C50. Lanostra scelta è caduta su questo integrato, e più in generale sullafamiglia TMS320 della Texas Instruments, per svariati motivi tracui la notevole diffusione e l’ottimo rapporto prezzo/prestazionidel chip, la disponibilità di una ricca biblioteca di programmiapplicativi e, non da ultimo, un sistema di sviluppo a basso costodenominato TMS320C5X DSP Starter Kit. Come vedremo in que-sta serie di articoli, all’interno di questo nuovo D.S.P. troviamo tredistinte unità logiche, denominate P.L.U., A.L.U. e A.R.A.U. LaP.L.U. (Parallel Logic Unit) è una delle grandi novità implementa-te in questa famiglia di D.S.P. in quanto è l’unità logica parallelain grado di lavorare in modo indipendente rispetto al resto delchip. La P.L.U. riesce a compiere operazioni quali la manipolazio-ne dei bit nel registro di stato oltre ad effettuare alcune operazio-ni logico-aritmetiche. La A.L.U. (Arithmetic Logic Unit) è l’unitàcentrale di elaborazione a 32 bit, ad essa sono associati diversiregistri di controllo tutti a 32 bit che rendono molto più potenti leelaborazioni. La A.R.A.U (Auxiliary Register Arithmetic Unit) èl’altra grande novità in quanto a lei spetta il compito di gestire iregistri per gli indirizzamenti in memoria. Anche questa unitàlavora in modo indipendente dalla A.L.U. Nelle prossime puntateanalizzeremo più in dettaglio queste singole parti, per il momentopossiamo dire che con un solo ciclo macchina il D.S.P. è in gradodi calcolare un indirizzo, manipolare dei bit nel registro di stato ecompiere una operazione logico-aritmetica. L’accesso in memoriaRAM può essere di tipo parallelo e, in questo caso, il blocco di dativiene letto da un puntatore e scritto da un altro in uno stesso ciclomacchina. Esiste poi una particolare zona RAM a singolo accessoin cui possiamo leggere o scrivere in un blocco mentre stiamo scri-vendo o leggendo dei dati in un altro blocco, il tutto nello stessociclo macchina. I microprocessori della famiglia TMS320 sono ingrado di operare direttamente con numeri interi di 16 bit e connumeri in virgola mobile di 32 bit; la ricchezza di istruzioni fannodi questi chip dei prodotti molto flessibili e adatti a svariati tipi diapplicazioni.


lore. L’ultimo nato è il TMS320C5x undispositivo creato per supportare appli-cazioni anche molto complesse come ilriconoscimento di immagini o, nelcampo militare, la manipolazione dimappe digitali per il controllo automa-tico delle traiettorie dei missili; ciòcomunque non limita il suo impiegonegli altri campi citati in precedenza.Prima di occuparci in dettaglio delloStarter Kit prodotto dalla TexasInstruments, è necessario sottolinearela versatilità di questi dispositivi chesono tutti compatibili tra loro, sia chelavorino in virgola mobile che connumeri interi. E veniamo allo StarterKit. Quello fornito dalla Texas prevede,oltre al D.S.P., anche un insieme dicomponenti che ne consentono l’imme-diato interfacciamento ad un PC. Nonsono compresi nel kit pur essendonecessari per il funzionamento delsistema di sviluppo i seguenti elementi:un cavo seriale RS232 standard, un ali-mentatore da 9 Vac 250 mA con con-nettore jack da 2.1 mm, un PersonalComputer IBM o compatibile dotato di

hard disk, di un driver per floppy da 31/2 1.44 Mb e di 640 Kbyte di memoriaconvenzionale. La descrizione detta-gliata della scheda di emulazione verràfatta in seguito, per ora vediamo leparti che la compongono e le sue prin-cipali prestazioni. Dallo schema ablocchi riportato nell’articolo, notiamoche il kit è composto dal D.S.P.TMS320C50, a cui è collegata unaPROM da 32Kx8 contenente il settag-gio della scheda, un’interfaccia per ilcollegamento al PC tramite portaseriale (XDS 510) ed un convertitoreanalogico-digitale/digitale-analogico a14 bit, predisposto per essere collegato“al mondo esterno” con prese Jack siain ingresso che in uscita. E’ presenteinoltre un connettore di espansione sucui troviamo, oltre al bus dati ed al busindirizzi, tutti i segnali di controllo perun’eventuale espansione del sistema. Aproposito della PROM occorre fare unaprecisazione; in essa risiedono i proto-colli di comunicazione tra la portaseriale del PC e il dispositivo, protocol-li che non sono accessibili via software,

in quanto memorizzati all’atto dellacreazione del dispositivo. Il D.S.P. puòessere configurato in due diversi modidi funzionamento semplicemente set-tando un piedino dell’integrato; i duemodi di funzionamento prevedono l’uti-lizzo come microprocessore o comemicrocontrollore. Nel primo caso il pie-dino MP/MC è settato a 1 (+Vcc) e ildispositivo si configura con due zoneRAM, una a singolo accesso ed un’altra a doppio accesso, una parte riser-vata agli interrupt e due zone di memo-ria associate a delle ROM e RAM ester-ne. Nel modo di funzionamento amicrocontrollore invece una zona ededicata alla ROM interna dove risiedeil programma da eseguire.Analizzeremo più avanti dettagliata-mente le varie sezioni e scopriremo chealle zone di memoria accedono simul-taneamente tre bus paralleli diversi,ognuno dedicato a un compito specifi-co. Nelle prossime puntate spiegheremocome lavora questo tipo di micropro-cessore analizzandone le funzioni prin-cipali.

PER IL PROGRAMMATORE

Il sistema di sviluppo per i processori D.S.P. della Texas Instruments cod. TMS320 DSP StarterKit 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.

rappresentazione a blocchi del TMS320

DSP Starter Kit

61

LA VALIGIADELLOSPIONE

TOP SECRET

Un videoregistratore, una microtelecamera e pochialtri componenti per registrare di nascosto

immagini e voci.

di Andrea Lettieri

Microspie dappertutto, intercet-tazioni telefoniche, sensori

ambientali: negli ultimi tempi oltreche di santi, poeti e navigatori, l’i-taliano sembra essere diventatoanche un popolo di spioni. Guardieche spiano i ladri, mogli che sorve-gliano i mariti, soci o vicini di casache si controllano a vicenda: appe-na c’è un sospetto di qualsiasigenere su una persona ecco chequalcun altro “allunga le orecchie”.Non a caso il mercato delle “cimi-ci” elettroniche e dei dispositivisimilari non conosce crisi, anzi, c’èpersino chi si reca appositamente

all’estero per acquistare le piùrecenti novità di questo settore. Unsettore in continua evoluzioneanche per quanto riguarda la tipolo-gia delle apparecchiature proposte.Accanto alle classiche microspieambientali e telefoniche in grado dicaptare e registrare le voci, semprepiù numerosi sono i dispositivivideo che consentono di carpire dinascosto non solo voci e suoni maanche immagini, volti, azioni. Direcente abbiamo avuto modo diprovare vari dispositivi di questotipo tra i quali una valigetta ingrado di registrare immagini e


COMPONENTI

R1: 100 OhmR2: 1 KohmR3: 3,3 KohmR4: 2,2 KohmR5: 22 KohmR6: 22 KohmR7: 470 KohmR8: 4,7 KohmR9: 470 KohmR10: 2,2 Kohm

R11: 2,2 KohmR12: 47 Kohm trimmerC1: 22 µF 16VLC2: 100 nFC3: 100 µF 16VLC4: 100 nFC5: 100 nFC6: 220 pFC7: 100 nFC8: 100 nFC9: 100 µF 16VLC10: 100 nF

C11: 100 µF 16VLD1: 1N4002U1: LM358TC1: Telecamera b/n 12 voltMIC: Capsula microfonica

preamplificata

Varie :- Zoccolo 4+4- c.s. cod. G009- Morsettiera 3 poli (2 pz)

I COLLEGAMENTI ALLA PRESA SCART

Terminali più significativi: 1 = Uscita BF canale destro, 2 = IngressoBF canale destro, 3 = Uscita BF canale sinistro, 4 = Massa audio,

6 = Ingresso BF canale sinistro, 17 = Massa video, 19 = Uscita video composito, 20 = Ingresso video composito, 21 = Schermo.

suoni, utilizzata da una agenzia di inve-stigazioni per sventare un tentativo diestorsione. Un’operazione che, grazieall’impiego della valigetta, è perfetta-mente riuscita ma che ha avuto un costoesorbitante: quell’apparecchiaturainfatti è stata pagata dall’agenzia oltre15 milioni. Una cifra sicuramente spro-

porzionata rispetto al reale valore dellavaligetta. Per questo motivo, quandoabbiamo saputo il costo dell’apparec-chiatura, ci siamo proposti di realizzareun dispositivo simile, ovviamente perun importo decisamente più basso.Cosa che abbiamo fatto in seguito conpiena soddisfazione dell’agenzia.

Ritenendo che un’apparecchiatura diquesto genere potesse interessare anchemoltissimi nostri lettori, abbiamo deci-so di presentare questo progetto sullepagine di Elettronica In.Sostanzialmente la valigetta contieneun videoregistratore, una batteria perl’alimentazione e una basetta sulla

schema elettrico ed elenco componenti


quale sono montati il microfono, lamicrotelecamera e pochi altri compo-nenti elettronici. Per contenere ledimensioni e semplificare il circuito èconsigliabile utilizzare un videoregi-stratore portatile con alimentazione abatteria (nel nostro caso, come si vedenelle immagini, abbiamo utilizzato unSony Video Walkman). E’ tuttavia pos-sibile fare uso di un normale videoregi-stratore da tavolo purché di dimensionicontenute; in questo caso bisogna pre-vedere l’impiego di un inverter cherenda disponibile, partendo dai 12 voltdella batteria, una tensione di 220 voltcon la quale alimentare il videoregi-stratore. I collegamenti tra i vari ele-menti che compongono il sistema sonomolto semplici. La tensione a 12 voltfornita dalla batteria (nel nostro casouna YUASA da 6 Ah) alimenta ilvideoregistratore ed il circuito elettro-nico audio/video; le uscite di quest’ul-timo sono direttamente connesse allapresa SCART del videoregistratore o,in mancanza di questa, agli ingressiaudio e video. Tutto qua. Come si vedenegli schemi, il circuito che fa capo almicrofono ed alla telecamera è moltosemplice.

SCHEMA ELETTRICO

Sostanzialmente questo stadio ha ilcompito di alimentare la telecamera edi amplificare il segnale audio captatodalla piccola capsula microfonica. Latelecamera utilizzata, commercializza-ta dalla ditta Futura Elettronica, pre-senta dimensioni particolarmente con-tenute: appena 32x32x28 millimetri. Itre terminali vanno collegati a massa, alpositivo di alimentazione (+ 12 volt) eall’uscita video della piastra. Il circuitoche amplifica il segnale audio è legger-mente più complesso. Il segnale dibassa frequenza disponibile ai capidella capsula microfonica viene ampli-ficato dai due operazionali presentiall’interno di un LM358 (U1); il trim-mer R12 consente di regolare il guada-gno complessivo in funzione della sen-sibilità che si desidera ottenere dal cir-cuito. Entrambi gli operazionali vengo-no utilizzati come amplificatori noninvertenti. Nel nostro caso, dal momen-to che non è disponibile per l’alimenta-zione una tensione duale, ai due termi-nali non invertenti è necessario fornire

La sequenza fotografica evidenzia come sono stati montati i vari elementi all’in-terno della valigetta. Nel nostro caso abbiamo utilizzato un videoregistratore conalimentazione in corrente continua ma, ricorrendo ad un inverter PWM, è anchepossibile impiegare un normale videoregistratore con alimentazione a 220 volt.

La piastra con la telecamera ed il microfono va fissata con dei distanziatori albordo interno della valigetta. In prossimità dei due sensori è necessario

realizzare dei fori di diametro adeguato per consentire agli stessi di catturarecorrettamente le immagini ed i suoni.


Piano di cablaggio etraccia rame in

dimensioni reali. Sulcircuito stampato

sono montati tutti icomponenti,compresa la

microtelecamera edil microfono.

PER IL MATERIALE

Tutti i componenti utilizzati in questo progetto sono facil-mente reperibili presso i rivenditori di materiale elettronico.La microtelecamera impiegata (cod. FR72) costa 220.000lire e va richiesta alla ditta Futura Elettronica, V.le Kennedy96, 20027 Rescaldina (MI), tel. 0331-576139, fax 0331-578200. Presso la stessa ditta è disponibile anche l’inverterPWM nel caso venga utilizzato un videoregistratore con ali-mentazione a 220 volt.

una tensione pari a 1/2 Vcc, compitoche è affidato al partitore R5/R6. Il gua-dagno di entrambi gli stadi dipende dalrapporto tra la resistenza di reazione(R7 o R9) e la resistenza di ingresso(R4 o R8). Il consumo di questo stadioè irrisorio, appena qualche milliampè-re. Relativamente più alto è il consumodella microtelecamera che, a 12 volt,assorbe una corrente di circa 70÷80mA. Abbiamo previste due uscite

audio nel caso in cui venga utilizzatoun videoregistratore stereo. Il funziona-mento della sezione audio non influen-za in alcun modo quello della sezionevideo e viceversa.

IN PRATICA

La realizzazione di questo circuito nonpresenta alcuna difficoltà. Come sivede nelle illustrazioni, per il cablaggio

dei vari componenti abbiamo utilizzatouna basetta stampata di forma rettango-lare. Sulla piastra trovano posto, oltreai vari componenti, anche il microfonoe la microtelecamera. Il circuito, chepuò essere realizzato in poche decine diminuti, non è assolutamente critico,non presenta alcuna taratura e perciòdeve funzionare senza problemi nonappena alimentato. Per realizzare il cir-cuito stampato è consigliabile fare usodella fotoincisione; in questo caso, inconsiderazione della semplicità delloschema, è anche possibile utilizzareuna piastra millefori. Ultimato il mon-taggio della piastra audio/video è pos-sibile verificare al banco il funziona-mento di tutto il sistema. Sulla scorta diquanto abbiamo esposto in precedenza,ed osservando attentamente la disposi-zione dei terminali della presa SCART,effettuate i collegamenti necessari everificate che tutto funzioni come pre-visto. A questo punto non resta chereperire una valigetta adatta allo scopoe montare all’interno della stessa tutti


LAMPLAMPADE PER ELETTRADE PER ELETTR ONICAONICALAMPADE UV-CLampada ultravioletta la cui lunghezza d’onda di 2.537 Angstrom (253,7 nm) consentela cancellazione di qualsiasi tipo di EPROM e di microchip finestrato. Per il suo funzio-namento necessita soltanto di uno starter e di un reattore come una normale lampadafluorescente. Sono disponibili tre diversi modelli con potenze di 4, 6 e 8 watt.UV-C 4W (l=134,5 mm, d=15,5 mm) L. 25.000UV-C 6W (l=210,5 mm, d=15,5 mm) L. 28.000UV-C 8W (l=287mm, d=15,5 mm) L. 30.000

CANCELLATORE DI EPROM E DI MICROCHIP FINESTRATISemplice ed economico cancellatore dotato di una sorgente di raggi ultravio-letti (TUV 4W/G4T5 della Philips) che consente di eliminare i dati contenutinelle memorie di tipo EPROM e nei microcontrollori finestrati. Il cancellatore èdotato di microswitch di sicurezza, timer regolabile e di alimentatore da rete a220 volt. Può cancellare quattro chip alla volta.FR60 (Cancellatore di EPROM montato in contenitore di alluminio) L. 160.000

LAMPADA PER BROMOGRAFOLampada fluorescente in grado di emettere una forte concentrazione di raggiUV-A con lunghezza d’onda di 352 nm. Viene utilizzata nei bromografi per atti-vare la reazione chimica del photoresist. Indispensabile per realizzare circuitistampati professionali. Potenza 15 watt.UV-A 15W (l=436mm, d=25,5mm) L. 10.000

LAMPADA DI WOODEmette raggi UV con una lunghezza d’onda compresa tra 315 e 400 nm capaci di generare un particolare effetto fluorescente (lucecangiante). Ideale per creare effetti luminosi in discoteche, teatri, punti di ritrovo, bar, privè, ecc. Viene utilizzata anche per evidenziarela filigrana delle banconote. Potenza 15 watt.LAMPADA WOOD 15W (l=436mm, d=25,5mm) L. 25.000

Per ordini e informazioni scrivi o telefona a:FUTURA ELETTRONICA, V.le Kennedy 96, 20027 Rescaldina (MI), Tel. 0331-576139, Fax 0331-578200

gli elementi che compongono il nostroprogetto. La piastra audio/video va fis-sata con dei distanziali al bordo internodella valigetta; su quest’ultima, in cor-rispondenza del microfono e dell’obiet-tivo della telecamera, dovrete realizzaredue piccoli fori che consentano ai sen-sori di funzionare correttamente. Perquanto riguarda l’alimentazione, consi-

gliamo di collegare in serie alla lineapositiva un interruttore che consenta dispegnere l’apparecchiatura senza dovertutte le volte sfilare la presa dalla batte-ria. Nel caso di videoregistratori ali-mentati a rete è necessario fare uso diun inverter che generi una tensionealternata a 220 volt. In considerazionedel limitato spazio disponibile è indi-

spensabile utilizzare un inverter di tipoPWM in grado di erogare una potenzamassima di 100 watt. La batteria chealimenta tutti i circuiti deve disporre diuna capacità di almeno 6 Ah in modo dagarantire un’autonomia di funziona-mento di circa 60÷90 minuti.L’assorbimento medio di un videoregi-stratore è infatti di circa 40 watt.

Nell’immagine, la piastra della sezione audio/video a montaggio ultimato.

Dalla alternata alla continua. Così potremmochiamare questa puntata del Corso nella quale

ci occuperemo degli aspetti legati alla trasforma-zione delle tensioni alternate in tensioni continue.Questo genere di circuiti è presente in quasi tutte leapparecchiature funzionanti a tensione di rete dalmomento che, come dovrebbe essere noto anche aiprincipianti, la stragrande maggioranza dei circui-ti elettronici necessita per funzionare di una tensio-

ne continua di basso livello, dell’ordine di 3 ÷ 50volt. E’ evidente dunque che tutte le apparecchiatu-re elettroniche funzionanti a 220 volt utilizzano deicircuiti in grado di trasformare la tensione di retein una tensione continua. Solitamente l’ampiezzadella tensione alternata viene modificata (quasisempre abbassata) dal trasformatore di alimenta-zione al secondario del quale è collegato il rad-drizzatore (così vengono denominati i circuiti che

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CORSO DI

ELETTRONICA DI BASE

Questo Corso di Elettronica, che si articola in più puntate, è rivolto ai lettori alle prime armi, ovvero a coloro che - pur essendo attratti ed affascinati dal mondo

dell’elettronica - hanno una limitata conoscenza di questa materia. Pur senza trascurare l’esposizione diconcetti teorici di base, è nostra intenzione privilegiare l’aspetto pratico, convinti che solo un’ immediata

verifica “sul campo” possa fare comprendere al meglio le leggi fondamentali che stanno alla base dell’elettronica. Per questo motivo tutte le puntate si con-

cluderanno con delle esercitazioni che consentiranno di mettere in pratica le nozioni acquisite. Ci auguriamo che questo Corso possa essere utile sia a coloro che si

interessano a questa materia per hobby sia a quanti hanno un interesse professionale specifico (studenti di elettronica, tecnici, eccetera).

A tutti auguriamo una proficua lettura.

a cura della Redazione Settima puntata

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Figura 1

Figura 2

Figura 3

Figura 4

convertono l’alternata in continua). Il più semplicecircuito raddrizzatore è rappresentato in figura 1. Ildiodo consente il passaggio verso il carico dellasemionda positiva bloccando nel contempo quellanegativa. Ne scaturisce una tensione “unidirezio-nale”, sicuramente positiva ma non certamentecontinua. Questo tipo di tensione, in pratica, non

ha alcun utilizzo pratico. Le cose migliorano colcosiddetto raddrizzatore ad onda intera (figura 2)nel quale viene utilizzato un ponte di diodi. La ten-sione unidirezionale che ne deriva può essere uti-lizzata per alimentare qualche particolare disposi-tivo elettronico (tipicamente relè e simili). Lo stes-so risultato del raddrizzatore a ponte può essere

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Figura 5

Figura 6

ottenuto con due soli diodi purché la sorgente(ovvero il secondario del trasformatore di alimen-tazione) disponga di due segnali sfasati tra loro di180 gradi (in pratica il trasformatore deve avere unsecondario con presa centrale). Per rendere perfet-tamente continua la tensione unidirezionale pre-sente a valle del raddrizzatore è necessario colle-gare in parallelo al carico un condensatore (figura4) che viene caricato durante il fronte di salitadella sinusoide e che fornisce tensione al caricodurante il fronte di discesa. Durante la prima fasesia il carico che il condensatore assorbono corren-te dalla sorgente mentre nella fase successiva è ilcondensatore che fornisce corrente al carico. Inpratica il condensatore si comporta come un ser-batoio d’acqua che viene riempito dalla pioggia (lanostra corrente); mentre piove, però, anche ilcampo viene bagnato (ovvero attraversato dallacorrente). Quando smette di piovere (seconda fase)è il serbatoio (il nostro condensatore) che bagna ilcampo (il carico). E’ evidente che per manteneresufficientemente continua la tensione, il condensa-tore deve presentare una elevata capacità. Non acaso nei circuiti di questo tipo vengono utilizzaticondensatori di centinaia o migliaia di microfarad.Anche il carico ha la sua importanza: se questoassorbe poca corrente è possibile utilizzare un con-densatore di modesta capacità, al contrario, se ilcarico assorbe parecchi ampère, il condensatoredeve avere una elevata capacità. A questo puntodobbiamo fare una importante considerazionecirca i livelli di tensione presenti a valle di un cir-cuito raddrizzatore. Come evidenziano i disegni, ilvalore della tensione continua è pari al valore dipicco della semionda e non al valore efficace. Inpratica quando raddrizziamo una tensione alterna-ta otteniamo una tensione continua che è pari acirca 1,4 volte il valore efficace in quanto il rap-porto tra valore di picco e valore efficace è datodalla seguente formula: Vp = 1,414 x Veff. Inoltre,da quanto fin qui esposto, appare evidente che unatensione raddrizzata non potrà mai essere perfetta-mente continua a meno che non si ipotizzi un cari-co nullo, cosa che, ovviamente, non accade nellarealtà, almeno negli stadi di alimentazione.L’ondulazione residua viene generalmente chiama-ta “ripple”. Come si vede in figura 5, il ripple puòessere più o meno accentuato a seconda del valoredella resistenza di carico e della capacità del con-densatore. Il disegno in questione ci dà anche l’op-portunità di fare delle considerazioni sui diodi rad-drizzatori. Questi componenti conducono perperiodi piuttosto brevi, a seconda dei valore delcondensatore di filtro e del carico. Essi dunque

sono sottoposti a picchi di corrente decisamenteelevati. Per questo motivo i diodi raddrizzatorisono in grado di reggere picchi di corrente moltopiù alti (qualche centinaio di volte) rispetto alvalore nominale. E’ perciò evidente che nessun cir-cuito raddrizzatore descritto finora potrà fornireuna tensione perfettamente stabile e continua. Per

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Figura 7

Figura 8

questo scopo vengono utilizzati particolari circuitiil più semplice dei quali è quello riportato in figu-ra 6. Questi circuiti sfruttano le caratteristiche deidiodi zener che, se polarizzati inversamente, pre-sentano tra anodo e catodo una tensione perfetta-mente stabile. Il circuito necessita di una resistenza“zavorra” e di una tensione di ingresso superiore aquella dello zener; sulla resistenza cade un poten-ziale pari alla differenza tra tensione di ingresso etensione di uscita. Il circuito è in grado di fornire alcarico una corrente modesta, pari a qualche deci-na di milliampère. Per ottenere correnti più signifi-cative si fa ricorso a circuiti amplificatori più com-plessi come quelli riportati nelle figure 7 e 8. Nelprimo caso la corrente normalmente disponibile aicapi dello zener viene amplificata dal transistorT1; in questo modo il circuito è in grado di fornireal carico una corrente pari a quella originale mol-tiplicata per il guadagno del transistor. Se, ad

esempio, il semplice circuito con lo zener è ingrado di fornire una corrente di 20 mA e il transi-stor utilizzato presenta un “beta” di 50, dall’uscitapotremo prelevare una corrente di 1 A. Nel dimen-sionare il circuito bisogna tenere conto della cadu-ta di tensione base-emettitore che influisce legger-mente sul valore della tensione effettivamentedisponibile in uscita. Bisogna anche calcolare(approfondiremo l’argomento in una prossima pun-tata) la potenza dissipata dal transistor in modo damunire questo componente di un adeguato dissipa-tore. Il secondo circuito è simile al primo. In questocaso la corrente disponibile in uscita è pari a quel-la del circuito di base moltiplicata per il guadagnodei due transistor e la tensione presente sul caricodifferisce da quella di zener per un valore pari allasomma delle cadute base-emettitore dei due transi-stor. Lo stesso risultato si ottiene utilizzando alposto dei due transistor un darlington.


CONTROLLI

RADIOCOMANDOMONOCANALE

LOW COST

di Alessandro Landone

Comandare a distanza un apparato elettrico è dasempre un’affascinante applicazione dell'elettroni-

ca a radiofrequenza. Nel contempo, la realizzazionepratica di un radiocomando, spesso per il costo o per ladifficoltà delle tarature, può spaventare anche l’hobby-sta più volonteroso. Ecco quindi un circuito che, sfrut-tando un modulo realizzato con tecnologia a montaggiosuperficiale (SMD) e un numero minimo di componen-ti, consente direalizzare unsistema radioco-mandato (tra-smettitore piùricevitore) nelmodo più sem-plice e con uncosto minimodel materiale. Ilricevitore imple-menta un modu-lo SMD (cod.BC-NB) di pro-duzione Aurelche include oltrealla parte diricezione radio,ovvero l’ampli-

ficatore in alta frequenza, il sintonizzatore e l’amplifi-catore in bassa frequenza, anche un comparatore ingrado di fornire in uscita un segnale di tipo digitale(on-off). Come trasmettitore si potrà utilizzare un tele-comando già pronto (cod. TX1C/433), realizzato sem-pre dall’Aurel in tecnologia SMD e di conseguenzacaratterizzato da dimensioni particolarmente contenute.Ovviamente, l’utilizzo nel nostro sistema di un teleco-

mando in SMDe di un modulor i c e v i t o r eanch’esso inSMD, evita lanecessità didisporre dicostose appa-recchiature ditaratura e nelcontempo ridu-ce al minimo iltempo necessa-rio per l’assem-blaggio. Laportata delradiocomando,in condizioni diaria libera, è di

Consente di controllare a distanza, via radio, l’accensione e lo spegnimento di qualsiasi apparato elettrico nel modo più semplice ed economico.

Il sistema (trasmettitore più ricevitore) lavora a 433,92 Mhz garantendo una portata di circa 100 metri.


schema elettrico del ricevitore

Il ricevitore a montaggioultimato. Si noti

l’estrema semplicità del circuito che ricorre a due

soli integrati: la decodificaMC145028 e il flip-flop

CD4013. Il circuito a radio frequenza è invece

realizzato con componentiSMD montati su una

minuscola piastra di vetroresina.

circa 100 metri. Il nostro circuito puòessere utilizzato per molteplici applica-zioni e siamo sicuri che i lettori diElettronica In,grazie alla loro illimita-ta fantasia, non faticheranno a trovaredecine e decine di impieghi.

TRE DIVERSIMODI DI FUNZIONAMENTO

Entriamo perciò nel vivo dell’argomen-to descrivendo dettagliatamente il cir-cuito del ricevitore che prevede trediversi modi di funzionamento. Unprimo modo, denominato impulsivo,

consente di chiudere il relè del ricevito-re premendo il pulsante del trasmettito-re e di mantenere chiuso il relè finché ilpulsante non venga rilasciato. Nelsecondo modo di funzionamento, dettobistabile, il relè passa alternativamenteda attivo a disattivo ogni volta cheviene premuto il pulsante del trasmetti-tore. Infine, il terzo tipo di funziona-mento (astabile) prevede l’attivazionedel relè per un tempo prefissato indi-pendentemente dalla durata della pres-sione del pulsante. Quest’ultima fun-zione è utile nel caso in cui sia necessa-rio disporre di un’uscita temporizzata:

il tempo di attivazione non può esseretroppo breve (per le limitazioni mecca-niche nella velocità di commutazionedel relè) e nemmeno eccessivo (perl’intrinseca semplicità della strutturacircuitale scelta).

SCHEMA ELETTRICO DEL RICEVITORE

Lo schema elettrico del ricevitore ètanto semplice quanto efficace. Il cir-cuito va alimentato con una tensionecontinua di 12 volt tra il morsetto “M2”(positivo) e il morsetto “M1” (massa),


Per realizzare un completo sistemaradiocomandato occorre abbinare alla

scheda ricevente un idoneo telecomando. Quest’ultimo deve

disporre di un encoder Motorola tipoM145026 e di uno stadio radio

frequenza tarato sui 433,92 MHz. Alloscopo può essere utilizzato il modello

TX1C/433 dell’Aurel che viene fornito già montato e collaudato dalla ditta Futura Elettronica.

il trasmettitore

il diodo D4 evita il danneggiamentodei componenti nel caso di inversionedella polarità della tensione di alimen-tazione. L’assorbimento del dispositivoè di pochi milliampère a riposo, mentresupera di poco i 50 milliampère quandoil relè viene chiuso e conseguentemen-te il LED risulta acceso. La tensione dialimentazione viene filtrata dal conden-satore elettrolitico C6 e dal condensato-re multistrato C5. Quest’ultimo è indi-spensabile per sopprimere i disturbi adalta frequenza che non verrebbero fer-mati dal solo C6; infatti, i condensatoripolarizzati hanno un comportamento

tutt’altro che ottimale se sollecitati consegnali temporalmente limitati.Attraverso lo zener DZ1 da 5,1 volt siricava una tensione ben stabilizzata peralimentare la parte a radiofrequenza delmodulo Aurel BC-NB. Dal piedino 14di quest’ultimo esce il segnale codifica-to che giunge all’ingresso della decodi-fica, rappresentata dall’integratoMC145028, siglato U2 nello schema. Ildip-switch S1, a nove poli, è di tipothree-state e consente di selezionareuna delle 19.683 possibili combinazio-ni (cioè 3, che è il numero di posizioniassumibili dal singolo interruttore, ele-

vato alla 9, che è il numero di interrut-tori). L’elevato numero di combinazio-ni garantisce l’unicità del comando,rendendo improbabile l’attivazione delricevitore da parte di estranei.L’integrato U2 confronta il codice inarrivo dalla sezione a radiofrequenzacon quello impostato sul dip-switch e,qualora i due coincidano, porta la suauscita, cioè il pin 11, a livello logicoalto. In funzione dello stato dei tre pon-ticelli J1, J2 e J3, il segnale decodifica-to proveniente da U2 dà luogo a trediversi modi di funzionamento del relèRL1. Con il ponticello J3 chiuso e i

il nuovo ricevitore Aurel

Per semplificare al massimo la sezione a radio frequenzaabbiamo implementato nel circuito del ricevitore un modulo

SMD di produzione Aurel già montato e tarato. Il modulo (cod. BC-NB) lavora a 433,92 MHz con bandaR.F. stretta ed è caratterizzato da un basso assorbimento

di corrente, tipicamente 2,2 mA. In figura, la pin-out.

BC-NB: 1=+5V, 2=MASSA, 3=ANTENNA, 7=MASSA,11=MASSA, 13=TEST, 14=USCITA, 15=+5V.


COMPONENTIR1: 180 Kohm R2: 47 Kohm R3: 820 Ohm R4: 100 Kohm R5: 1 Kohm R6: 10 Kohm R7: 1 Mohm R8: 1 Kohm R9: 10 Kohm (Le resistenze sono da 1/4 di Watt con tolleranza del 5%)C1: 100 nF multistratoC2: 22 nF multistratoC3: 47 µF 16 V elettr. rad.C4: 1 µF 16 V elettr. rad.C5: 100 nF multistratoC6: 470 µF 25 V elettr. rad.C7: 1 µF 16 V elettr. rad.D1: 1N4148D2: 1N4148D3: 1N4002D4: 1N4002DZ1: Zener 5,1V LD1: Led rosso diametro 5mmT1: BC547U1: Modulo Aurel BC-NBU2: MC145028U3: CD4013RL1: Relè 12V S1: Dip-switch three-state

9 poliJ1: PonticelloJ2: PonticelloJ3: PonticelloANT: Cavo elettrico con

lunghezza di 17cm.Varie:- zoccolo 7+7 pin;- zoccolo 8+8 pin;- morsetto 2 poli;- morsetto 3 poli;- basetta cod. F53.

il ricevitore in pratica

master della basetta in dimensioni reali


la decodifica utilizzata

Il radiocomando utilizza il sistema di decodifica Motorola eimplementa nella sezione ricevente il decoder MC145028 di

cui riportiamo la pin-out e lo schema interno.

ponticelli J1 e J2 aperti si ottiene il fun-zionamento “elementare” del dispositi-vo. In questo caso, l’uscita della deco-difica viene collegata direttamente altransistor T1 (pilota del relè RL1) el’eccitazione del relè avviene per tuttoil tempo in cui si tiene premuto il pul-sante del trasmettitore. Chiudendo ilponticello J1 e lasciando aperti gli altridue ponticelli otteniamo il funziona-mento bistabile di RL1. In quest’ultimocaso l’uscita della decodifica viene col-legata al piedino di clock di un flip-floptipo D contenuto all’interno dell’inte-grato CD4013 (U3). Il flip-flop è con-figurato come divisore di frequenzapoiché la sua uscita negata risulta col-lega direttamente all’ingresso del datomentre l’uscita non invertita comandail transistor e quindi il relè. In questaconfigurazione, premendo il pulsantedel telecomando otteniamo l’eccitazio-ne del relè se prima era disattivo o lasua disattivazione se, al contrario, eraattivo. Il gruppo di derivazione formatoda C4 e R4, collegato al piedino 10(reset) del flip-flop, serve per fornirel’impulso di Reset all’atto dell’alimen-tazione del circuito, ovvero consente diavere la certezza che il relè risulti spen-to dopo l’alimentazione del circuito. Il nostro ricevitore permette un terzomodo di funzionamento che si ottienechiudendo il ponticello J2 e aprendo iponticelli J1 e J3. In questo caso, quan-do l’uscita della decodifica si attiva(valore logico alto) viene settata anchel’uscita di un secondo flip-flop presen-te nell’integrato CD4013. Quest’ultimoha il piedino del dato (pin 5) ancoratoal positivo di alimentazione, ovveropermanentemente in condizione logicaalta. In questi caso, il relè rimarrà ecci-tato fino a quando il piedino di Reset(pin 4 di U3) non raggiungerà unaopportuna tensione positiva. Unaseconda pressione del pulsante del tra-smettitore non influenzerà il sistema ameno che non avvenga quando il flip-flop si è già resettato. La resistenza R7 e il condensatore C7determinano il tempo di settaggio delmonostabile. I valori di R7 e di C7indicati nella lista dei componenti per-mettono di ottenere un tempo di eccita-zione del relè di un paio di secondicirca. Sarà possibile cambiare taletempo variando C7 o R7 o entrambi;ovviamente, si raccomanda di non

eccedere nei valori di R7 (rimanereentro pochi MOhm) e di consideraredebitamente che la soglia di scatto del-l’ingresso di Reset del CD4013 non ècostante ma, al contrario, si modificaleggermente al variare della temperatu-ra ambiente oppure sostituendo l’inte-grato (pur possedendo medesima sigla,soprattutto se sono di marche diverse).All’atto dell’avvenuto Reset il conden-satore tornerà velocemente alla condi-zione iniziale caricandosi attraverso ildiodo D2 e la resistenza R8. Il conden-satore C7 risulta collegato con un pie-dino al positivo di alimentazione ancheper effettuare il Reset all’atto dell’ac-censione del circuito. Il diodo LED

LD1 si accende quando RL1 risultachiuso e viene utilizzato come retroa-zione ottica dello stato del relè.

IN PRATICA

Possiamo ritenere conclusa la descri-zione dello schema elettrico, passiamoperciò alla realizzazione pratica delricevitore. Come al solito, realizziamodapprima la basetta utilizzando la trac-cia rame riportata nell’articolo e, diseguito, procediamo alla saldatura deicomponenti. Iniziamo il montaggio conle resistenze e con il ponticello tra il pin9 e il pin 12 di U3 (utilizzando uno deiterminali avanzati dopo il montaggio

delle resistenze). Saldiamo ora i con-densatori, i diodi (facendo attenzione arispettarne la polarità: il catodo è indi-cato dalla fascetta sul loro corpo), glizoccoli per gli integrati (badando arispettare la posizione della tacca diriferimento, utile all’inserimento del-l’integrato nello zoccolo), i transistor, ildip-switch a tre stati e il LED (il catodoè in corrispondenza del lato smussatodel corpo). Concludiamo il montaggiosaldando alla basetta il relè, dei morset-ti per il collegamento con l’esterno, euno spezzone di filo rigido in luogo diantenna. Quest’ultimo deve presentareuna lunghezza corrispondente a 1/4della lunghezza d’onda della frequenzadi trasmissione. Per calcolare quest'ulti-mo parametro occorre applicare la for-mula:

l = c/f

(dove: l = lunghezza d’onda in metri, c= velocità della luce nel vuoto, f = fre-quenza). Nel nostro caso avremo: L =300000000 / 433000000 = 69 cm chediviso per 4 dà una lunghezza dell’an-tenna di 17 cm. Saldiamo ora allo stam-pato il modulo BC-NB evitando di scal-dare eccessivamente i terminali di col-legamento.

IL COLLAUDO

A questo punto, inseriamo gli integratinei rispettivi zoccoli prestando atten-zione alla tacca di riferimento e proce-

diamo al collaudo del circuito.Procuriamoci una sorgente di alimenta-zione stabilizzata a 12 volt e applichia-mola al circuito. Selezioniamo nellostesso modo i nove dip disponibili nelloswitch three-state del telecomando enel ricevitore appena montato. Il cir-cuito sarà immediatamente funzionantema, ovviamente, per poter ottenere l’at-tivazione del relè sarà necessario chiu-dere uno dei tre ponticelli del ricevito-re: J1, J2 o J3. Si raccomanda di nonchiudere contemporaneamente più diun ponticello allo scopo di non realiz-zare possibili distruttivi corto circuitidel sistema. Per verificare il correttofunzionamento di tutto il circuito e, inogni caso, prima di procedere all’instal-lazione del ricevitore nel luogo prescel-to, consigliamo di testare il dispositivonei tre possibili modi di impiego. Alloscopo, spostiamo il ponticello prima inJ1, poi in J2 e, infine, in J3 e in ognunadelle tre condizioni agiamo sul pulsan-te del telecomando. Anche il collaudorisulta concluso, procediamo perciòall’installazione del dispositivo, all’e-ventuale inscatolamento in contenitoreplastico e ad una prova di portata delsistema, cioè della distanza massimaconsentita per far interagire il trasmetti-tore con il ricevitore. Siamo convintiche, seguendo questo articolo, nonabbiate riscontrato problemi sia duran-te il montaggio che in fase di collaudoe ci auguriamo che questo kit vi siamolto utile e che ne siate pienamentesoddisfatti.


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PER LA SCATOLA DI MONTAGGIO

Il ricevitore monocanale è disponibile in scatola di mon-taggio (cod. FT123K) al prezzo di 38.000 lire. Il kit com-prende tutti i componenti, la basetta forata e serigrafa-ta, le minuterie e il modulo Aurel BC-NB tarato a 433,92MHz. Quest’ultimo può essere acquistato anche separa-tamente a 15.000 lire. Il ricevitore monocanale è dispo-nibile anche montato e collaudato (cod. FT123M) alprezzo di 43.000 lire. Il trasmettitore quarzato a 433,92MHz (cod. TX1C/433) viene fornito già montato, taratoe inscatolato a 42.000 lire. Il materiale va richiesto a:Futura Elettronica, v.le Kennedy 96, 20027 Rescaldina(MI), tel. 0331-576139, fax 0331-578200.

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