13Elektronika Praktyczna 6/99

P R O J E K T Y Z A G R A N I C Z N EP R O J E K T Y Z A G R A N I C Z N E

Bardzo uøyteczne i†nadaj¹ce siÍdo wykorzystania w†rÛønych za-stosowaniach procesory AtmelAT89C2051/1051 naleø¹ do rodzi-ny 8051. Wyposaøone s¹ w†we-wnÍtrzn¹ pamiÍÊ PEROM flash(ang. Programmable and ErasableRead Only Memory), ktÛra moøebyÊ ponad tysi¹ckrotnie przepro-gramowana. Przeprogramowanietakiej pamiÍci trwa kilka sekundi†nie wymaga d³ugotrwa³ego etapukasowania jej zawartoúci przy po-mocy ultrafioletu. Procesory te s¹montowane w†obudowach 20-nÛø-kowych.Opisany w†artykule programa-

tor wspÛ³pracuje z†komputeremPC przez port rÛwnoleg³y. Oprog-ramowanie dzia³a w†úrodowiskuDOS, co pozwala na jego uøyciew niemal wszystkich wspÛ³czes-nych komputerach PC.Aby programator mÛg³ dzia³aÊ

we wszystkich przewidzianychtrybach pracy, port rÛwnoleg³ykomputera powinien zostaÊ skon-figurowany do pracy w†trybie 8-bitowego portu dwukierunkowego(nazywanego takøe trybem PS/2).Zmiany konfiguracji dokonaÊ moø-na modyfikuj¹c ustawienia BIOS-u podczas procedury startowejkomputera. Przydatny przy tymbÍdzie podrÍcznik uøytkownikakomputera.Hardware i†oprogramowanie zo-

sta³y zaprojektowane w†oparciuo†informacje podane w†nocie ap-likacyjnej firmy Atmel (informacjew†odpowiednim podrÍczniku, CDlub na stronie internetowejwww.atmel.com).

Mimo øe implementacje s¹ rÛø-ne (zw³aszcza dotyczy to stronyuk³adowej), zarÛwno uk³ad jaki†oprogramowanie powinny byÊfunkcjonalnie zgodne z†opisanymiw†nocie aplikacyjnej. Uwaga: opi-sywany programator nie wspÛ³-pracuje z†uk³adami o†40 wypro-wadzeniach (AT89C51/52).

Tryby programowaniaUk³ady 2051/1051 mog¹ byÊ

programowane w†rÛøny sposÛb.Tryby programowania s¹ ustalanepoprzez podanie sygna³Ûw steru-j¹cych na wyprowadzenia P3.3 -P.3.7 (rys. 1 i†tab. 1).

Read Signature Data -Odczyt bajtÛw sygnaturyTrzy bajty s¹ zaprogramowane

przez producenta i†umoøliwiaj¹identyfikacjÍ procesora:Bajt 1†- okreúla producenta(1EH - Atmel)

Bajt 2†- okreúla typ uk³adu(21H - 2051, 11H - 1051)

Bajt 3†- okreúla napiÍcieprogramuj¹ce (FFH - 12V)

Write Code Data- Zapis programuW†procesie tym jest dokonywa-

ny zapis kodu do pamiÍci PE-ROM. Przed rozpoczÍciem zapisunaleøy usun¹Ê zawartoúÊ pamiÍci(po skasowaniu stany wszystkichkomÛrek wynosz¹ FFH), co jestrealizowane w†sposÛb elektrycz-ny, bez potrzeby uøywania kasow-nika ultrafioletowego.Podczas programowania w†we-

wnÍtrznym liczniku znajduje siÍ

Uk³ady AT89 stanowi¹dobr¹ alternatywÍ dla

mikrokontrolerÛw PIC, jeúliniezbÍdne s¹ bardziejrozbudowane poleceniai†moøliwoúÊ sterowania.W†artykule prezentujemy

uk³ad prostego programatoraprocesorÛw AT89, dziÍki

ktÛremu bÍdzie moøna beztrudu rozpocz¹Ê tworzenieprzy ich pomocy w³asnych

projektÛw.

ProgramatormikrokontrolerówAtmel AT89C2051/1051

Dane układu AT89C2051: zgodność z MCS−51; 2kB reprogramowalnej pamięci flash, do 1000

cykli kasowanie/zapis; zakres napięć zasilania 2,7V..6V; zakres częstotliwości zegara 0..24MHz; podwójna blokada pamięci programu; wewnętrzna pamięć RAM 128*8 bitów; 15 programowanych linii we/wy; dwa 16−bitowe liczniki/timery; sześć źródeł przerwań; programowalne złącze szeregowe UART; możliwość bezpośredniego sterowania diod

LED; wbudowany komparator analogowy; 2 tryby pracy z niskim poborem mocy (ang.

Idle oraz Power Down).

Tab. 1.Tryb programowania P3.2 P3.3 P3.3 P3.4 P3.5 P3.7

Zapis kodu 12V !CLK L H H HOdczyt kodu H H L L H HZapis Lock 1 12V !CLK H H H HZapis Lock 2 12V !CLK H H L LKasowanie 12V !CLK H L L LSygnatura H H L L L L

P R O J E K T Y Z A G R A N I C Z N E

Elektronika Praktyczna 6/9914

bieø¹cy adres, inkrementowany pozaprogramowaniu kaødej komÛrki,aø do zape³nienia pamiÍci mikro-kontrolera.

Chip Erase- Kasowanie PamiÍciW†tym trybie ca³a zawartoúÊ

pamiÍci PEROM oraz oba bityblokuj¹ce zostaj¹ skasowane. Jestto operacja niezbÍdna przed przy-st¹pieniem do programowania. Poskasowaniu stany komÛrek powin-ny wynosiÊ FFH.

Read Code- Odczyt ProgramuZawartoúÊ pamiÍci PEROM mo-

øe zostaÊ odczytana, pod warun-kiem, øe drugi bit blokady nie jestustawiony. MoøliwoúÊ odczytaniazawartoúci pamiÍci moøe byÊ przy-datna podczas weryfikacji oprog-ramowania, a†takøe do skopiowa-nia programu do innego mikro-kontrolera, gdy nie dysponujemyzbiorem zawieraj¹cym ten pro-gram.

Write Lock Bits- Zapis BitÛw BlokadyZawartoúÊ pamiÍci PEROM jest

niedostÍpna po zaprogramowaniubitÛw blokady. Ustawienie pierw-szego bitu blokady uniemoøliwiadalsze programowanie uk³adu, na-tomiast ustawienie drugiego bitublokady - uniemoøliwia odczytzawartoúci pamiÍci, zapobiegaj¹ckopiowaniu zawartoúci lub prÛbieodtworzenia programu asemblero-wego.

Opis uk³aduHardware zawiera interfejs miÍ-

dzy portem rÛwnoleg³ym kompu-tera PC a†programowanym uk³a-dem oraz zapewnia doprowadze-nie w³aúciwego dla danego uk³adu

napiÍcia programuj¹cego. Zaleø-noúci czasowe cykli programowa-nia s¹ kontrolowane przez pro-gram komputerowy.Uk³ad przedstawiony jest na

rys. 2. Ca³oúÊ operacji kodowaniai†dekodowania realizuje prepro-gramowany uk³ad PLD (IC3).Nadajnik szyny LS245 (IC1)

stanowi bufor linii danych, ponie-waø niektÛre z†kart I/O PC posia-daj¹ w†porcie rÛwnoleg³ym rezys-tory podci¹gaj¹ce i†programatormusi zapewniÊ pr¹d o†dostatecz-nie wysokim natÍøeniu.Bufor HC240 (IC5) odcina syg-

na³y steruj¹ce od programowanegouk³adu podczas sekwencji starto-wej.NapiÍcie programuj¹ce moøe

przyjmowaÊ wartoúci 0V, 5Vi†12V. NapiÍÊ tych dostarcza sta-bilizator LM317T (IC4), a†tranzys-tory TR1 i†TR2 pozwalaj¹ na ichprze³¹czanie.

Opis oprogramowaniaZaleønoúci czasowe cykli pro-

gramowania s¹ kontrolowaneprzez oprogramowanie. Aby unie-zaleøniÊ oprogramowanie od sys-temu, wszystkie opÛünienia s¹generowane przez timer kompute-ra.Oprogramowanie jest oparte na

algorytmie przedstawionym w†no-cie aplikacyjnej firmy Atmel.Wprowadzono w†nim jednak pew-ne zmiany i†ulepszenia. Najistot-niejsza zmiana polega na umoø-liwieniu odczytu przez programzbiorÛw w†postaci binarnej i†w†ko-dzie Intela (mog¹ to byÊ zbioryz†niesekwencyjnym adresowaniem- na ktÛrych odczyt nie pozwalaj¹niektÛre programy konwersji).Oprogramowanie zapewnia wy-

konanie nastÍpuj¹cych operacji:- ERASE DEVICE - skasowanie

zawartoúci pamiÍci, w†tym takøebajtÛw blokady.

- READ SIGNATURE - wyprowa-dzenie na ekran zawartoúci bi-tÛw identyfikuj¹cych.

- PROGRAM - zaprogramowanieuk³adu zawartoúci¹ podanegozbioru.

- PROGRAM LOCK - blokada pro-gramowania i†odczytu.

- VERIFY - odczyt zawartoúci pa-miÍci i†porÛwnanie z†zawartoú-ci¹ podanego zbioru.

- SAVE - Odczyt zawartoúci pa-miÍci i†zapis w†postaci zbiorubinarnego.

WykonanieSchemat rozmieszczenia ele-

mentÛw oraz mozaikÍ úcieøek dru-ku p³ytki programatora przedsta-wia rys. 3.Na p³ytce znajduje siÍ kilka

w¹skich úcieøek i†ma³ych punk-tÛw, a†wiÍc naleøy zachowaÊ os-troønoúÊ przy samodzielnym wy-konywaniu otworÛw. Do wykony-wania otworÛw naleøy uøywaÊodpowiednio dobranych wierte³(0,8mm w†przypadku otworÛwpod uk³ady IC1, IC3, IC4, tran-zystory, rezystory i†kondensatory,a†1,2mm w†przypadku IC2 i†IC4oraz 1mm w†przypadku z³¹cz).Jeúli zaistnieje potrzeba wyluto-wania ktÛregokolwiek z†podzespo-³Ûw, to naleøy doprowadzaÊ jaknajmniej ciep³a, poniewaø úcieøkimog¹ ulec oderwaniu od p³ytki.Przed montaøem elementÛw na-

leøy wlutowaÊ zworki, zw³aszczatÍ, ktÛra znajduje siÍ pod uk³a-dem IC3.Na schemacie przewidziano

uøycie dwÛch rÛønych rodzajÛwrezystorÛw - standardowych i†mi-niaturowych 0,125W. Jeúli wyst¹-pi¹ trudnoúci ze zdobyciem takichrezystorÛw, moøna wlutowaÊ pio-nowo rezystory standardowe.Mon tu j ¹ c modu ³ opo rowy(R14..R21) naleøy pamiÍtaÊ o†jegoprawid³owym ustawieniu (kropkana obudowie przy wyprowadze-niu 1).Podstawka IC6 powinna byÊ

typu ZIF, poniewaø wk³adanyw†ni¹ bÍdzie programowanyuk³ad. Podstawki ZIF posiadaj¹na ogÛ³ wiÍcej niø 20 wyprowa-dzeÒ i†moøe okazaÊ siÍ koniecznewstawienie jej w†zwyk³¹ podstaw-kÍ. Pod uk³ady IC1, IC3 i†IC5stosujemy podstawki standardo-

Rys. 1. Konfiguracja wyprowadzeń i przepływ informacji podczas odczytui programowania układów AT89C2051/1051.

15Elektronika Praktyczna 6/99

P R O J E K T Y Z A G R A N I C Z N E

we. Podczas lutowania podstawkiuk³adu IC3 naleøy zachowaÊszczegÛln¹ ostroønoúÊ, poniewaøúcieøki s¹ w†tym przypadku bar-dzo w¹skie. PodstawkÍ tÍ naleøywlutowaÊ zgodnie z†rysunkiem(úciÍty rÛg).Stabilizatory napiÍcia IC2 i†IC4

powinny zostaÊ wlutowane piono-wo, a†powierzchnie metalowe ichobudÛw winny byÊ zwrÛconew†stronÍ p³ytki. W†przypadku sta-bilizatora IC2 moøe byÊ potrzebnyniewielki radiator, aczkolwiekw†przypadku prototypu nie zosta³on zastosowany.

Obudowa 25-kontakto-wego z³¹cza typu D†(SK1)powinna zostaÊ uziemionaprzy jednym z†punktÛw za-mocowania. P³ytka jest ³¹-czona z†komputerem PCstandardowym, 25-øy³o-wym przewodem drukarki,zakoÒczonym z†obu stronmÍskimi wtykami D.Programator wymaga za-

silania ze ürÛd³a o†napiÍ-ciu od 14,5V do 18V i†ob-ci¹øalnoúci 200mA. Zaleca-ne jest uøycie ma³ego ada-ptera sieciowego.Prog ramator moøna

umieúciÊ w†obudowie, choÊnie jest to konieczne. Wy-bÛr pozostawiono wykonu-j¹cemu projekt. Uwaga: jeú-li jednak zdecydujemy siÍna obudowÍ, naleøy uøyÊpodstawki ZIF o†d³ugichwyprowadzeniach, tak abywystawa³a z†obudowy.

SprawdzeniePrzed podjÍciem prÛby

programowania mikrokont-rolerÛw naleøy sprawdziÊ,czy:- w†uk³adzie wlutowane zo-sta³y wszystkie zworki;- na p³ytce nie ma kropelcyny;- wszystkie elementyo†okreúlonej polaryzacji zo-sta³y prawid³owo wlutowa-ne.Jeúli wszystko wygl¹da

poprawnie, naleøy w³¹czyÊzasilanie p³ytki nie wsta-wiaj¹c w†ni¹ uk³adu prze-znaczonego do zaprogra-mowania i†nie ³¹cz¹c jejz†komputerem. NaleøyzmierzyÊ pobÛr pr¹du, ktÛ-ry powinien wynieúÊ oko³o100mA. Jeúli tak nie jest,wy³¹czamy zasilanie i†po-nownie sprawdzamy uk³ad.

EksploatacjaprogramatoraOpieraj¹c siÍ na instruk-

cji uøytkowania komputera naleøyupewniÊ siÍ, czy port rÛwnoleg³yjest skonfigurowany do pracyw†trybie dwukierunkowym 8-bito-wym.Jeúli port znajduje siÍ na kar-

cie I/O, moøe okazaÊ siÍ koniecz-ne przestawienie zworki. Jeúli

Rys. 2. Schemat ideowy programatora układów AT89C2051/1051.

P R O J E K T Y Z A G R A N I C Z N E

Elektronika Praktyczna 6/9916

karty nie moøna skonfigurowaÊ dopracy dwukierunkowej, programo-wanie mikrokontrolerÛw bÍdzienadal moøliwe, ale polecenia VE-RIFY i†READ SIGNATURE niebÍd¹ funkcjonowaÊ. Karty I/O s¹jednak na tyle tanie, øe moønaewentualnie nabyÊ now¹. Po skon-figurowaniu portu moøna podj¹ÊprÛbÍ zaprogramowania mikrokon-trolera.Naleøy w³¹czyÊ kabel w†wolny

port drukarki (LPT1 lub LPT2). Pozg³oszeniu siÍ DOS-u uruchomiÊprogram PROG51. W†linii rozka-zowej naleøy podaÊ informacjÍo†numerze uøytego portu drukar-ki, np. w†przypadku LPT1 naleøypodaÊ polecenie <prog51 1>. Pro-gram powinien zostaÊ uruchomio-ny przed pod³¹czeniem programa-tora, a†port zostaje wyzerowany.

NastÍpnie naleøy w³¹czyÊ prze-wÛd drukarki w†gniazdo progra-matora, wstawiÊ przeznaczony dozaprogramowania mikrokontrolerw†podstawkÍ ZIF i†w³¹czyÊ zasi-lanie programatora. UWAGA: za-silanie programatora musi bez-wzglÍdnie zostaÊ wy³¹czone przedwstawieniem lub wyjÍciem z†p³yt-ki programowanego uk³adu!Jako opcjÍ domyúln¹ program

wybiera uk³ad 2051. Typ uk³adumoøna zmieniÊ naciskaj¹c klawisz1†(1051) lub 2†(2051), co spowo-duje zmianÍ pierwszej linii menu.Jeúli w†podstawce ZIF znajdujesiÍ uk³ad, moøna w†sposÛb auto-matyczny odczytaÊ jego typ, przeznaciúniÍcie klawisza R†wywo³uj¹cpolecenie READ SIGNATURE. Baj-ty sygnatury zostan¹ wyprowadzo-ne na ekran, a†w³aúciwy typ uk³a-

du zostanie ustawiony automa-tycznie.Aby zaprogramowaÊ uk³ad, na-

leøy nacisn¹Ê klawisz P. Programzapyta o†nazwÍ i†rodzaj zbioru.Moøe to byÊ zbiÛr binarny lubzbiÛr w†kodzie Intela (zbiory takies¹ zapisane w†kodzie ASCII i†po-siadaj¹ rozszerzenie HEX). Zaleca-ne jest wykorzystywanie zbiorÛwdrugiego rodzaju, poniewaø pro-gram dok³adniej sprawdza takiezbiory.Przed zaprogramowaniem uk³ad

zostanie ca³kowicie skasowany -nie istnieje moøliwoúÊ zaprogra-mowania na nowo tylko czÍúcipamiÍci.Aby sprawdziÊ zawartoúÊ pa-

miÍci uk³adu, naleøy nacisn¹Êklawisz R. Program zapyta o†na-zwÍ zbioru, z†ktÛrym naleøy po-rÛwnaÊ zawartoúÊ pamiÍci. Jeúli

Rys. 3. Schemat rozmieszczenia elementów i mozaika ścieżek druku płytkiprogramatora układów AT89C2051/1051.

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory(0,25W − o ile nie podano inaczej)R1..R4: 10kΩR5, R11: 2,2kΩR6, R9: 1kΩR7: 270ΩR8: 100kΩR10: 4,7kΩR12: 1kΩR13: 100ΩRM1: 9 x 10kΩ − R−packKondensatoryC1: 82pF, ceramicznyC2, C3, C6, C7, C8: 100pFC4: 47µF/10VC5: 47µF/25VPółprzewodnikiTR1: BF549TR2: BC557IC1: 74LS245IC2: 7805IC3: ISP2032 (preprogramowanykontroler)IC4: LM317TIC5: 74HC240IC6: 89C2051 (patrz tekst)RóżneSK1: 25−kontaktowe żeńskie złączeD, do montażu na płytcedwie 20−nóżkowe podstawki DIL,podstawka 20−nóżkowa ZIFo szerokości 0,3" (patrz tekst), 44−nóżkowa podstawka PLCC,zasilacz sieciowy 14,5V − 18V/200mA, kabel drukarki zakończony25−kontaktowymi męskimi wtykamiD, mały radiator do układu IC2.

17Elektronika Praktyczna 6/99

P R O J E K T Y Z A G R A N I C Z N E

w†wyniku porÛwnania stwierdzo-ne zostan¹ rÛønice, bÍd¹ onewyprowadzone na ekran.

Komunikaty o†b³ÍdachPodczas pierwszego testu pro-

gramatora naleøy odczytaÊ bajtysygnatury. Jeúli wynik brzmi FFH,FFH, FFH, przyczyn moøe byÊkilka. Naleøy wtedy:- sprawdziÊ kable i†obecnoúÊ na-piÍcia zasilania na p³ytce pro-gramatora;

- upewniÊ siÍ, czy wykorzystywa-ny jest w³aúciwy port drukarki;

- sprawdziÊ poprawnoúÊ wykona-nia p³ytki;

- sprawdziÊ konfiguracjÍ BIOS-u(port powinien byÊ dwukierun-kowy).Jeúli wszystko wydaje siÍ byÊ

w†porz¹dku, moøna podj¹Ê prÛbÍ

zaprogramowania uk³adu. JeúliprÛba powiedzie siÍ, ale w†wyni-ku odczytu sygnatury nie uzysku-jemy bajtu FFH, port nie dzia³adwukierunkowo (jest inaczej skon-figurowany lub nie moøe byÊskonfigurowany dwukierunkowo).Przy pracy ze zbiorami w†for-

macie Intela moøna spotkaÊ siÍz†nastÍpuj¹cymi komunikatami :- Address out of range - adresspoza dozwolonego zakresu;zbiÛr programuj¹cy jest zbytduøy - przekracza 1k lub 2k(niestety wiÍkszoúÊ asemblerÛw/kompilatorÛw nie daje ostrzeøeÒw†takiej sytuacji).

- Check Sum Error - b³¹d sumykontrolnej - zbiÛr jest uszkodzo-ny. Moøna powyøsze komunika-ty zignorowaÊ, ale wÛwczasuk³ad z†duøym prawdopodobieÒ-

stwem nie bÍdzie dzia³aÊ zgod-nie z†oczekiwaniami.W†odrÛønieniu od zbiorÛw

HEX zbiory binarne nie s¹ kon-trolowane przez program.Jeúli podczas sprawdzania za-

wartoúci pamiÍci uk³adu pojawia-j¹ siÍ b³Ídy, naleøy sprawdziÊnapiÍcie zasilania programatora.Jeúli pojawiaj¹ siÍ problemy

z†zak³Ûceniami (przewody d³uøszeniø 2m), bardziej prawdopodobnejest wyst¹pienie zak³Ûcenia pod-czas odczytu zawartoúci pamiÍci,a†uk³ad najprawdopodobniej bÍ-dzie prawid³owo zaprogramowany.Colin Meikle, EPE

Artyku³ publikujemy na pod-stawie umowy z redakcj¹ mie-siÍcznika "Everyday PracticalElectronics".