PIC Kontrollü LED Sürücü Devresi

PIC Kontrollü LED Sürücü Devresi Pic - Tengu Japon Mitolojisinde uzun burunlu bir cin olan Tengu burada mikro denetleyiciler ile LED Sürücülerde gösterilmiştir. M u r a t E R M İ Ş H i t i t Ü n i v e r s i t e s i M e s l e k Y ü k s e k O k u l u E l e k t r o n i k T e k n o l o j i s i 2 / A

İçindekiler Devre Hakkında Genel Bilgiler 4 Tengu Kimdir? 5 Malzeme Listesi 6 Malzeme Fiyat Bilgileri 7 Mikro Denetleyicilerin Özellikleri 8-9 PIC-18F2455 in Genel Özellikleri ve Pin Yapısı 10-11 Diğer Entegrelerin Özellikleri 12 Devre Şeması 13 ISIS ve ARES Çizim Şemaları 14-16 Ürünün Son Kullanıcı Şekli 17 Ürünün Son Kullanıcı İçin Genel Özellikleri 18 Son Kullanıcının Sorabileceği Sorular ve Cevapları 19 Sonuç 20 Hayalim 21 Kaynakça 22 2

Şekiller Tengu Resimleri 5 Şekil 1: Entegre ve Tablo 10 Şekil 2: Pin Yapısı 11 Şekil 3: ULN2803 İç Yapısı 12 Şekil 4: LM358N İç Yapısı 12 Şekil 5: Baskı Devre Şeması 13 Şekil 6: Elemanların Devre Üzerinde Yerleşimi 13 Şekil 7: Ares Şema Çizimi 14 Şekil 8: ISIS Buton Devre Şeması 14 Şekil 9: ISIS Led Sürücü Devre Şeması 15 Şekil 10: ISIS LM358 Op-Amp Devre Şeması 15 Şekil 11: ISIS PIC18F2455 Devre Şeması 16 Şekil 12: Tengu 17 Şekil 13: Tengu2 17 Şekil 14: Paketlenmiş Tengu 18 3

Devre Hakkında Genel Bilgiler Devrede mikrofondan gelen sesler lm358 ile yükseltilerek mikro denetleyicinin analog girişine uygulanır ve LED ekran da gösterilir. Kısaca devrenin yaptığı dışarıdan gelen sesleri mikrofon yardımı ile alır ve lm358 ile de yükseltilerek mikro denetleyiciye gönderir. Daha sonra gelen sese göre yüz ifadesi mikro denetleyici tarafından ULN2803 e gönderilerek LED ekran da görüntü oluşturulur. 4

Tengu Kimdir? Minamoto Yoshitsune ve Tengu: Tengu, eski Japon folklorunda yarı insan, yarı kuş biçimi alan mitolojik ruhlardır. Aslında dev gibi gagalarıyla tarif edilirler fakat aradan yüzyıllar geçtikte bu görüntü son derece büyük bir insan burnu şeklini almıştır. İnsan gibi vücutları ve uzuvları vardır ve genellikle büyük kanatlarıyla resmedilirler. Minamoto Yoshitsune 14.yüzyılda yaşamış ve Samuray sınıfına doğmuştur. Daha küçük bir çocukken babası rakip bir klan tarafından suikaste uğramış fakat Budist bir tapınağa sürgün edilip keşiş olması koşuluyla yaşamasına izin verilmişti. Bir gün genç Yoshitomo, ona dövüş sanatlarını, özellikle de yaşı geldiğinde babasının intikamını alabilmesi için kılıç kullanmayı öğreten Teng ile karşı karşıya gelmiş. Budizm de Tengu genelde bölücü iblisler olarak görülür fakat seneler içerisinde bu imajı yumuşamış ve hâlâ yaramaz olarak görülmelerine rağmen dağların ve ormanların koruyucuları olarak da algılanmaya başlamışlardır. Yoshitsune nin bu olayı, Tengu nun Japonya yı savaşa sokma teşebbüsü olarak görülüyordu fakat zamanla Yoshitsune nin efsanevi savaşçı itibarı büyüdüğü ve Tengu itibarı da yumuşadığı için daha onurlu bir ışıkta görülmeye başlandı. Tengu Resimleri 5

Malzeme Listesi Adet Parça Kodu ------ ------- ------ Direnç --------- 9 330R 5 10k 2 220R 2 1k Kondansatör ----------------- 2 15p 1 470n 1 10u 3 22u 1 1u Entegre ---------- 1 PIC18F2455 1 ULN2803 1 LM358N Diyot ------- 44 LED-RED Çeşitli Ürünler -------- ---------- 1 Buton 1 CONN-H2 1 CONN-SIL4 1 POT-1M 1 KRİSTAL 24 MHz Diğer ------- 1 MİKROFON 6

Malzeme Fiyat Bilgileri Adet Parça Kodu Birim Fiyat Toplam ------- ------- ------ ------ ------ --------- Direnç --------- 9 330R 0,25 TL 2,25 TL 5 10k 0,25 TL 1,25 TL 2 220R 0,25 TL 0,50 TL 2 1k 0,25 TL 0,50 TL Kondansatör ---------------- 2 15p 1,00 TL 2,00 TL 1 470n 0,50 TL 0,50 TL 1 10u 0,50 TL 0,50 TL 3 22u 0,75 TL 2,25 TL 1 1u 1,00 TL 1,00 TL Entegre ---------- 1 PIC18F2455 35,00 TL 35,00 TL 1 ULN2803 0,55 TL 0,55 TL 1 LM358N 0,36 TL 0,36 TL Diyot ------- 44 LED-RED 0,85 TL 37,40 TL Çeşitli Ürünler -------- --------- 1 Buton 0,75 TL 0,75 TL 1 CONN-H2 0,60 TL 0,60 TL 1 CONN-SIL4 1,13 TL 1,13 TL 1 POT-1M 0,37 TL 0,37 TL 1 KRİSTAL 24 MHz 3,00 TL 3,00 TL Diğer ------- 1 MİKROFON 6,00 TL 6,00 TL Toplam Tutar 95,91 TL 7

Mikro Denetleyicilerin Özellikleri Mikro Denetleyici Nedir? : Bir bilgisayar içinde bulunması gereken Hafıza, Giriş/Çıkış ünitesi gibi elemanların CPU ile birlikte tek bir entegre (chip) içerisinde üretilmiş haline Mikro denetleyici denir. Böylece hem yer tasarrufu yapılıp maliyet düşürülürken hem de tasarım kolaylaştırılmış ve programlama işlemi basitleştirilmiş olur. Günümüzde mikro denetleyiciler otomobillerden kameralara, cep telefonlarından oyuncaklara kadar sayılamayacak alanlarda kullanılır. Mikro denetleyiciler birçok firma tarafından üretilmektedir. Microchip, Intel, Motorola, SGS Thomson, Hitachi gibi Her üreticinin en az birkaç mikro denetleyicisi vardır. Mesela; Microchip 12C508, 16C84, 16F84 ve 16F877 gibi farklı mikro denetleyicilere sahiptir ve hemen hemen aynı komutlarla programlanırlar. Mikro denetleyici adlarında bulunan harfler aynı aile içinde farklı özelliklere sahip (hafıza yapısı ve miktarı, hız gibi) elemanları ifade eder. Bir uygulama yapmadan önce hangi firmanın, hangi numaralı mikro denetleyicisinin kullanılacağı tespit edilmelidir. Bunun için katalog (Datasheet) adı verilen kaynaklardan ya da internetteki ilgili sitelerden faydalanılır. Bir Mikro denetleyici İçinde Bulunabilen Bazı Özellikler Şunlardır: 1 ) Programlanabilir Dijital Giriş / Çıkış ( I / O ) 2 ) Programlanabilir Analog Giriş 3 ) Seri Giriş / Çıkış ( I / O ) 4 ) Darbe( Pals ) PWM (Darbe genişlik modülasyonu) işareti çıkışı 5 ) Harici hafıza bağlanabilme 6 ) Dâhili hafıza seçenekleri ( ROM, PROM, EPROM, EEPROM, Flash gibi ) 7) Kesme, Zamanlayıcı ve Sayıcı gibi özellikler. PIC Mikro Denetleyicilerin Diğer Bazı Avantajları: 1 ) Destek Yazılımları internetten ücretsiz sağlanır. 2 ) Çok yaygın ve ucuzdur. Hem profesyonel hem de amatör kullanıma uygundur. 3) İnternette ve kitap/dergilerde çok sayıda örnek programlar vardır. 4) Çok az ve basit birkaç elemanlarla ( direnç, kondansatör ) donanımları kurulabilir. 5 ) Komut sayısı az ve basittir. 6 )Daha üst seviye diller için (PIC C, PicBasic gibi) Derleyicilere (compiler) sahiptir. 8

Güvenirlik: PIC komutları bellekte çok az yer kaplarlar. Dolayısıyla bu komutlar 12 veya 14 bitlik bir program bellek sözcüğüne sığarlar. Harward mimarisi teknolojisi kullanılmayan mikro kontrolörler de yazılım programının veri kısmına atlama yaparak bu verilerin komut gibi çalıştırılmasını sağlamaktadır. Bu da büyük hatalara yol açmaktadır. PIC ler de bu durum engellenmiştir. Hız: PIC oldukça hızlı bir mikro kontrolördür. Her bir komut döngüsü 1µsn dir. 5 milyon komutluk bir programın 20Mhz lik bir kristalle iletilmesi yalnız 1sn sürer. Bu süre 386SX33 hızının yaklaşık 2 katıdır. Ayrıca RISC mimarisi işlemcisi olmasının hıza etkisi oldukça büyüktür. Komut seti: PIC in 16C5X ailesinde bir yazılım yapmak için 33 komuta ihtiyaç 16CXX araçları için bu sayı 35 tir.18fxxx serisinde ise komut sayısı 75 dir. PIC tarafından kullanılan komutların hepsi yazmaç (register) temellidir. Komutlar 16C5X ailesinde 12 bit, 16CXX ailesinde 14 bit 18FXXX ailesinde ise 16 bit uzunluğundadır. PIC te CALL, GOTO ve bit test eden BTFSS ve INCFSZ gibi komutlar dışında diğer komutlar 1 saykıl çeker. Belirtilen komutlar ise 2 saykıl çeker. Statik işlem: PIC tamamıyla statik bir işlemcidir. Yani saat durdurulduğunda da tüm yazmaç içeriği korunur. Pratikte bunu tam olarak gerçekleştirebilmek mümkün değildir. PIC mikrosu programı iletilmediği zaman uyuma (sleep) moduna geçirilerek mikronun çok düşük akım çekmesi sağlanır. Sürme özelliği (Sürücü kapasitesi): PIC yüksek bir çıktı kapasitesine sahiptir. Tek bacaktan 40mA akım çekebilmekte ve entegre toplamı olarak 150mA akım akıtma kapasitesine sahiptir. Entegrenin 4mHz osilatör frekansında çektiği akım çalışırken 2mA, stand-by durumunda ise 2µA kadardır. Seçenekler: PIC ailesinde her türlü ihtiyaçların karşılanacağı çeşitli hız, sıcaklık, kılıf, I/O hatları, zamanlama (Timer) fonksiyonları, seri iletişim portları, A/D ve bellek kapasite seçenekleri bulunur. Çok yönlülük: PIC çok yönlü bir mikrodur ve ürünün içinde, yer darlığı durumunda birkaç mantık kapısının yerini değiştirmek için düşük maliyetli bir çözüm bulunur. Güvenlik: PIC endüstride en üstünler arasında yer alan bir kod koruma özelliğine sahiptir. Koruma bitinin programlanmasından itibaren, program belleğinin içeriği, program kodunun yeniden yapılandırılmasına olanak verecek şekilde okunmaz. Geliştirme: PIC program geliştirme amacıyla programlanabilip tekrar silinebilme özelliğine sahiptir. (EPROM, EEPROM) Aynı zamanda seri üretim amacıyla bir kere programlanabilir (OTP) özelliğine sahiptir. 9

PIC-18F2455 in Genel Özellikleri ve Pin Yapısı Genel Özellikleri Seri: PIC18F Flash Hafıza Boyutu: 24KB EEPROM Hafıza Boyutu: 256Byte RAM Hafıza Boyutu: 2048Byte Giriş Sayısı: 24 Analog Giriş Sayısı: 10 Zamanlayıcı Sayısı: 4 No. of PWM Channels: 2 Kristal Frekansı: 48MHz Arayüz Tipi: EUSART, I2C, SPI, USB Minimum Voltaj Değeri: 4.2V Maksimum Voltaj Değeri:5.5V Sınırlama Tipi: SMD Kasa Stili: SOIC Pin Sayısı: 28 Çalışma Sıcaklığı Aralığı: -40 C to +85 C SVHC: No SVHC Bit Sayısı: 8 Analog Bit Sayısı: 10 Şekil 1 Entegre ve Tablo 10

Pin Yapısı Şekil 2 Pin Yapısı 11

Diğer Entegrelerin Özellikleri ULN2803 ULN2803 Çıkış Voltajı(Max)(V) 50 Değişim Voltajı(Max)(V) 50 Çıkış Gücü(mA) 500 Sürücü Paketi 8 Geçikme Süresi (ns) 130 Çalışma Sıcaklığı -40 to 85 Pin / Paket Tipi 18PDIP, 18SOIC Şekil 3 ULN2803 İç Yapısı LM358N LM358 CMRR(Min)(dB) 65 Pin / Paket Tipi Desteklediği Voltaj Açık Döngü Kazancı(dB) Offset Kayması(Typ)(uV/C) Offset Gerilimi (+/-)(mv) 8PDIP, 8SOIC 5(V) 88 7 9 Kanal Sayısı 2 Şekil 4 LM358N İç Yapısı Çalışma Sıcaklığı 0 to 70 12

Devre Şeması Şekil 5 Baskı Devre Şeması Şekil 6 Elemanların Devre Üzerinde Yerleşimi 13

ISIS ve ARES Çizim Şemaları Şekil 7 Ares Şema Çizimi Şekil 8 ISIS Buton Devre Şeması 14

Şekil 9 ISIS Led Sürücü Devre Şeması Şekil 10 ISIS LM358 Op-Amp Devre Şeması 15

Şekil 11 ISIS PIC18F2455 Devre Şeması 16

Ürünün Son Kullanıcı Şekli Şekil 12 Tengu Şekil 13 Tengu2 17

Ürünün Son Kullanıcı İçin Genel Özellikleri Tengu, Solid Alliance (Japonya) tarafından üretilen ve İngiliz tasarımcı Crispin Jones tarafından tasarlanan, bulunduğu mekândaki sese duyarlı, interaktif bir USB aygıt. Sigara paketi büyüklüğündeki LED suratı, çevredeki seslerin değişimine göre 7 farklı yüz ifadesi yaratabiliyor. Çeşitli müzik türlerine ve insan seslerine ayrı ayrı tepkiler veren bu aygıt, bilgisayarınızda yaşayan bir canlıdan farksız oluyor!... Şekil 14 Paketlenmiş Tengu 18

Son Kullanıcının Sorabileceği Sorular ve Cevapları Tengu nedir? Tengu, ses ile etkileşime geçen bir USB aygıttır. Nasıl çalışır? Bilgisayarınızın USB girişine taktığınız andan itibaren duyduğu seslere tepki verir. Tengu herhangi bir yazılıma ihtiyaç duyar mı? Hayır, Tengu kendi başına çalışan bir aygıttır USB girişini sadece güç için kullanmaktadır. Benim bilgisayarımda çalışır mı? Evet, Tengu bütün bilgisayar modellerinde çalışır - Windows, Mac ve Linux. (USB giriş varsa) Tengu USB Hub ile çalışır mı? Evet. Tengu yu USB Hub a takmanız yeterlidir. Tengu ne kadar büyük? Tengu, 70mm yüksekliğinde, 43mm genişliğinde ve 14mm derinliğindedir. Tengu, size 1 metre uzunluğunda USB kablosu ile gelmektedir. Kutu içeriği nedir? 1 x Tengu 1 x USB Kablo 1 x Kullanım kitapçığı 19

Sonuç Tasarlanması ve uygulaması zor oldu ama zevkli bir deneyimdi benim için. Mikro denetleyici ile yapabileceklerimin sınırı olmadığını öğrendim. İlk başlarda Op-Amp tan gelen sinyalleri mikro denetleyiciye aktarmakta zorlandım ama onu da daha önce yapılmış bir VUmetre tasarımını inceleyerek çözdüm. PIC ile yaptığım tasarım duyduğu her türlü ses e yanıt veriyor fakat simülasyon da ATMEL ile denemeler yaptığımda müzikte ki insan sesine göre yanıt vermesini sağladım ama elimde ATMEL programlayıcı olmadığı için PIC ile yaptım tasarımı. PIC kodlarını PIC-C de yazdım. USB den bilgisayara bağlantı kısmını MicroChip firmasının USB HID ara yüzünü kullanarak aştım ve firmanın desteklediği API (Application Programming Interface) ile de JAVA da bilgisayar programını yazdım. 20

Hayalim Tengu ya yapay zekâ ekleyip söylenenleri anlamasını ve anlamlı cevap vermesini sağlamak. Bunu yaparken de sadece kendi konuştuğu zaman surat ifadeleri yaratmasını sağlamak. Ya da yine yapay zeka ile tercümanlık yapmasını sağlamak. 21

Kaynakça Tengu Hakkında Bilgi: http://www.onemlibilgiler.com/index.php/efsaneler/en-ilginc-efsaneler-vemitolojik-yaratiklar.htm adresinden alınmıştır Devre Hakkında Bilgiler. http://www.todopic.com.ar/foros/ adresinden alınmıştır Katalog Bilgileri. http://www.alldatasheet.com/ adresinden alınmıştır Malzeme Temini. http://www.ebay.com adresinden alınmıştır Son Kullanıcı Ürünü Hakkında Bilgiler. http://www.tengutengutengu.com/ adresinden alınmıştır USB HID Bilgileri. http://www.microchip.com/stellent/idcplg?idcservice=ss_get_page&nodeid=1486 ve http://www.piccoder.co.uk/content/view/47/26/ adreslerinden alınmıştır. 22