Система сотовой связи стандарта GSM и особенности построения абонентских устройств (стр. 5 )

Рисунок 2.7 – выбор компонента для добавления его в перечень используемых компонентов

В этой базе существует множество различных устройств и обширная информация о них.

Когда нужный компонент найден, его необходимо добавить в перечень используемых компонентов (рисунок 2.8).

Рисунок 2.8 – Перечень используемых компонентов

Для установки компонента в окне редактора схемы его необходимо выбрать в списке и двойным щелчком левой кнопки мыши установить в желаемом месте. До установки компонента на схему его можно предварительно развернуть в желаемое положение, которое можно проконтролировать в окне обзора (рисунок 2.9).

Рисунок 2.9 – положение компонента

Если компонент уже установлен на схеме, то изменить его параметры, удалить или развернуть его можно через контекстное меню, нажав по объекту правой клавишей мыши.

Через контекстное меню можно также устанавливать и любые компоненты, щелкнув правой клавишей мыши на пустом месте в окне редактора схем (рисунок 2.10).

Рисунок 2.10 – добавление компонента через контекстное меню

Выбранный таким образом компонент автоматически попадет в перечень используемых компонентов.

2.3.1.3 Применение отладочных режимов комплекса Proteus

В Proteus реализовано четыре отладочных режима для управления симуляцией (рисунок 2.11):

Рисунок 2.11 – отладочные режимы в Proteus

"Пуск" - запуск симуляции или продолжение приостановленной симуляции.

"Шаг" - выполнить минимальный шаг по программе МК. Этой кнопкой тоже можно начать симуляцию.

"Пауза" - пауза симуляции. Можно продолжить кнопками "Пуск" или "Шаг"

"Стоп" - остановка симуляции. После этого симуляция начнется сначала [6].

2.3.2 Создание модели формирователя управляющих сигналов в среде Proteus на основе микроконтроллера

После того как мы рассмотрели устройство микроконтроллера, ознакомились с программой Proteus, необходимо создать модель формирователя управляющих сигналов в среде Proteus на основе микроконтроллера. Данное виртуальное устройство будет общаться с реальным мобильным телефоном через виртуальный COM-порт - COMPIM. Телефон же подключается к реальному COM-порту компьютера. Как и все устройства формирователя, микроконтроллер ATmega88 тоже будет виртуальным. Следует отметить, что ни одна виртуальная модель полностью не повторит характеристики реального микроконтроллера, но для данного эксперимента этого более чем достаточно.

Для создания модели аппаратной части необходимо решить следующие задачи:

Определить и найти в базе необходимые элементы модели; Добавить их в редактор программы; Провести необходимые соединения между элементами; Аппаратно реализовать прерывание по кнопке.

Займёмся решением этих задач.

Итак, для построения формирователя управляющих сигналов потребуются следующие электронные компоненты:

ATMEGA88 – микроконтроллер;

COMPIM – виртуальная модель последовательного COM-порта. При помощи него модель устройства, построенного в Proteus, способна обмениваться информацией с реальным устройством, подключенным к физическому СОМ-порту, в данном случае с мобильным телефоном. COMPIM имеет 9 выводов: наличие несущей (DCD), порт приёма данных (RXD), порт передачи данных (TXD), готовность приёма данных (DTR), заземление (GND), готовность источника данных (DSR), порт запроса данных на передачу (RTS), порт запроса данных на приём (CTS), сигнал вызова (RI);

LM041L – монохромный LCD дисплей разрешением 16х4. Предназначен для отображения информации, которую сообщает микроконтроллер при взаимодействии с другими устройствами. В нашем эксперименте будет отображать информацию тонового набора телефона во время симуляции. Интерфейс дисплея имеет 14 выводов: вывод для подключения питания 0В (VSS), вывод для подключения напряжения схемы (VDD), вывод для подключения отрицательного напряжения питания (VEE), вывод выбора регистра (RS), вывод чтения/записи данных (RW), вывод включения сигнала (Е), информационные выводы (D0-D7);

KEYPAD-PHONE – клавиатура телефона;

VIRTUAL TERMINAL – Виртуальный моделирующий терминал ПК, обменивающийся данными с приёмопередатчиком микроконтроллера и получающий сигналы от модема мобильного телефона. Терминал поддерживает служебные символы ASCII – управления выводом текста. В нашем эксперименте будут использоваться два виртуальных терминала, один из  которых будет считывать сигналы на входе (TXD), а другой на выходе (RXD) приёмопередатчика (UART) микроконтроллера.  Сигналы будут отображаться в виде АТ-команд на экране обоих терминалов. Интерфейс виртуального терминала имеет 4 вывода: вывод приёма данных (RXD), вывод передачи данных (TXD), порт запроса данных на передачу (RTS), порт запроса данных на приём (CTS);

AND_4 – логический элемент «И»;

POT – резистор с переменным сопротивлением. Резистор нужен для регулировки яркости дисплея;

GROUND – заземление устройства;

RESISTOR – сопротивление;

POWER – питание устройства.

Итак, приступаем к работе. Открываем Proteus, во вкладке «Файл» выбираем новый проект. Появится окно, которое предложит выбрать рамку для будущего проекта. Из предложенных вариантов нужно выбрать рамку Portrait A4 (рисунок 2.12).

Рисунок 2.12 – окно редактора схем с рамкой

Теперь нужно добавить в рамку необходимые для построения формирователя компоненты. Они будут выбираться из базовых библиотек Proteus. Для этого сначала удобней добавить компоненты в селектор.

В появившемся окне пользуемся автопоиском, что бы выбрать требуемые компоненты (рисунок 2.13).

Рисунок 2.13 – Поиск нужных компонентов

С помощью автопоиска находим и добавляем микроконтроллер (ATMEGA88), COM-порт (COMPIM), ЖК-дисплей (LM041L), клавиатуру (KEYPAD_PHONE), логический элемент «И» (AND_4), резистор с переменным сопротивлением (POT), резистор (RESISTOR)

После того как требуемые компоненты добавлены в селектор, можно начинать размещать их в окне редактора схем. В селектор можно добавить не все требуемые компоненты. Некоторые из них можно добавить только на самой схеме через контекстное меню.

Поочередно помещаем все компоненты из селектора на схему (рисунок 2.14).

Рисунок 2.14 – Добавление компонентов в редактор схем

Теперь из селектора на схему добавлены: микроконтроллер, COM-порт, дисплей и клавиатура (рисунок 2.15).

Рисунок 2.15 – требуемые компоненты в окне редактора схем

Итак, поместив компоненты из селектора на схему, нужно добавить компоненты, которых нет в селекторе (рисунок 2.16).

Рисунок 2.16 – добавление компонентов через контекстное меню

Для реализации задумки с клавиатурой нам потребуются некоторые схемотехнические решения:

При нажатии любой клавиши должно возникать прерывание, и контроллер должен считывать состояние клавиатуры. Для этого нам необходим элемент "И" на входе INT0. Резисторы R1-R7 номиналом 470 Ом защитят контроллер от короткого замыкания питания на землю.
На входе INT0 необходим подтягивающий резистор R8 номиналом 10 кОм к плюсу питания.

После размещения виртуальных терминалов, двух заземлений и трёх  питаний, резисторов R1-R8 с необходимыми номиналами, резистора с переменным сопротивлением (рисунок 2.17) необходимо подключить все компоненты, что бы они могли взаимодействовать между собой.

Рисунок 2.17 – требуемые компоненты в окне редактора схем

Для того что бы установить соединение между компонентами достаточно подвести курсор мышки к подключаемой части компонента и провести связь между компонентами (рисунок 2.18).

Рисунок 2.18 – подключение компонентов

Проводить связь следует в соответствии с назначением выводов устройств. Соединение проводится обычными проводами (Wire).

COMPIM подключается к виртуальному терминалу RXD и ко второму пину (RXD) микроконтроллера. Аналогично COMPIM подключается к TXD и к пину (TXD) микроконтроллера. К DTR входу COMPIM подключается питание.

Для того что бы соединить контакты дисплея с выводами микроконтроллера нужно использовать шину данных, выбрав из типов линий линию Bus Wire (рисунок 2.19).

Рисунок 2.19 – выбор шины данных

Проложить шину нужно, так что бы удобно было подключить к ней пины микроконтроллера, контакты дисплея и клавиатуры (рисунок 2.20).

Рисунок 2.20 – Прокладка шины данных

Подключим дисплей, для этого необходимо провести связь от шины к контактам дисплея и к пинам микроконтроллера. Пины 23, 24, 25, 26, 27, 28 со значениями EN, RS, d4, d5, d6, d7 соответственно обмениваются данными по шине с соответствующими контактами дисплея. Для этого необходимо присвоить уровень проводов на обоих концах шины. Контакты дисплея 1(VSS) и 5(RW) одновременно подключаются к заземлению, контакт 2(VDD) одновременно подключается к питанию, а контакт 3(VEE) подключается к резистору (рисунок 2.21).

Рисунок 2.21 – Соединение выводов микроконтроллера и выводов дисплея с шиной данных