I2C-Erweiterungen für das Experimentierboard

Beschreibung des Experimentierboards
 

Trägerplatine für I2C-Erweiterungen - Typ 1


Schaltplan und Platine Eagle-Dateien

Die Trägerplatine wird über ein kurzes über DIL-Adapter fest angelötetes Flachkabel (8-adrig) mit dem AT89S85252-Experimentierboard (ST 2 - Pin 11 .. 16) verbunden. Auf der μC-Seite benötigt man einen kleinen Kabeladapter, der das Flachkabel mit einer einreihige Buchsenleiste verbindet. Die Platine kann bis zu 4 I2C-Steckmodule (siehe unten) aufnehmen. Zusätzlich können weitere Trägerplatinen angeschlossen werden.

Steckerbelegung:

EB-ST 2 μC-Port I2C-ST 1-6 I2C-Signal
11
12
13
14
15
16		 P 3.2
P 3.3
P 3.4
P 3.5
+5V
Gnd		 6
5
4
3
2
1		 INT 0
-
SDA
SCL
+5V
Gnd

Trägerplatine für I2C-Erweiterungen - Typ 2


Schaltplan und Platine Eagle-Dateien

Auch diese Trägerplatine wird über ein kurzes über DIL-Adapter fest angelötetes Flachkabel (8-adrig) mit dem AT89S85252-Experimentierboard (ST 2 - Pin 11 .. 16) verbunden. Auf der μC-Seite benötigt man einen kleinen Kabeladapter, der das Flachkabel mit einer einreihige Buchsenleiste verbindet.
Die Platine enthält einen Portexpander (siehe) und kann außerdem noch 2 I2C-Steckmodule (siehe unten) aufnehmen. An den Portexpander kann z.B. eine Zehnertastatur angeschlossen werden. Die Steckerbelegung ist wie bei Typ 1.

Port-Expander für 2 x 8 Bit


Schaltplan und Platine Eagle-Dateien

Dieses Modul kann entweder direkt mit dem AT89S85252-Experimentierboard (St 2 -Pin 11 .. 16) verbunden oder auf die oben beschriebene Trägerplatine aufgesteckt werden. Es erweitert den Mikrocontroller um zwei weitere Ports mit jeweils 8 Ein- oder Ausgängen.

Verwendet wird der I/O-Expander PCF8574 von Philips. Jeder der 8 vorhanden I/O-Pins kann wahlweise als Ein- oder Ausgang benutzt werden. Sobald das Signal an einem der Eingänge sich ändert, wird ein Interrupt generiert. Für die Adressierung über den I2C-Bus sind je nach IC-Typ folgende Bereiche vorgesehen:

Typ Hex-Adressen
PCF8574 20 .. 27
PCF8574A 38 .. 3F

Das niederwertigste Adressbit (A0) ist auf jedem Steckmodul fest eingestellt (0 für IC1 - Port A und 1 für IC2 - Port B). Die Adressbits A1 und A2 können über die Jumper J1 und J2 frei gewählt werden, so dass max. 4 Module gleichen Typs an einem Mikrocontroller betrieben werden können. Ein gesteckter Jumper bedeutet den Wert 0, ein fehlender den Wert 1.

Über die Jumper J3 und J4 können die Interrupts von IC1 und IC2 an die gemeinsame Interruptleitung (INT0) gelegt werden.

Steckerbelegung:

ST1 und ST2 ST3 ST4
1
2
3
4
5
6		 Gnd
+5 V
SCL
SDA
frei
INT 0		 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10		 Gnd
+5 V
Port A 7
Port A 6
Port A 5
Port A 4
Port A 3
Port A 2
Port A 1
Port A 0
 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10		 Gnd
+5 V
Port B 7
Port B 6
Port B 5
Port B 4
Port B 3
Port B 2
Port B 1
Port B 0

8-bit A/D- und D/A-Wandler


Schaltplan und Platine Eagle-Dateien

Dieses Modul kann entweder direkt mit dem AT89S85252-Experimentierboard (St 2 -Pin 11 .. 16) verbunden oder auf die oben beschriebene Trägerplatine aufgesteckt werden. Es erweitert den Mikrocontroller um einen 4-kanaligen 8-bit A/D-Wandler (max. 0..5 V) und einen 8-bit D/A-Wandler (0..4,5 V). Alle Ein- und Ausgänge führen an den Stecker ST3.

Verwendet wird die integrierte Schaltung PCF 8591 von Philips. Für die Adressierung über den I2C-Bus sind die Adressen 48H .. 4FH vorgesehen. Die drei niederwertigen Adressbits können auf dem Modul durch Jumper (J3) eingestellt werden, so dass bis zu 8 Module angeschlossen werden können.

Bei geschlossenem Jumper J1 (Ref.) wird die auf dem Modul an R1 einstellbare Referenzspannung (0..5 V) verwendet. Sie wird über einen Operationsverstärker gepuffert und steht auch am Stecker ST3 am Pin 9 für externe Schaltungen (z.B. Messbrücken) zur Verfügung. Bei geöffnetem Jumper J1 kann über den Stecker ST3 (Pin 9 und 8) eine externe Referenzspannung angeschlossen werden.

Über den Jumper J2 (Osz.) wird eingestellt, ob für die A/D-Wandlung der interne Oszillator (J2-A) oder ein externer Oszillator (J2-B), der an ST4 angeschlossen werden muss, verwendet werden soll. Bei Benutzung des internen Oszillators steht das Taktsignal an ST4-2 (S) für externe Schaltungen zur Verfügung.

Steckerbelegung:

ST1 und ST2 ST3 ST4
1
2
3
4
5
6		 Gnd
+5 V
SCL
SDA
frei
frei		 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10		 Gnd
A/D-In 3
A/D-In 2
A/D-In 1
A/D-In 0
Gnd
D/A-Out
Gnd
U-Ref
+5 V		 1
2		Gnd
Osz

Temperatursensor


Schaltplan und Platine Eagle-Dateien

Dieses Modul kann entweder direkt mit dem AT89S85252-Experimentierboard (St 2 -Pin 11 .. 16) verbunden oder auf die oben beschriebene Trägerplatine aufgesteckt werden. Es erweitert den Mikrocontroller um einen Temperatursensor mit Alarm- oder Thermostatfunktion. Als Sensor wird die integrierte Schaltung LM 75 von National Semiconductors verwendet. Der Sensor hat eine Auflösung von 0,5 K bei einem Bereich von -25 °C .. 100 °C. Die Genauigkeit beträgt 2 K.

Wenn die Alarmfunktion (Interrupt-Mode) programmiert und der Jumper J2 (Int) gesetzt ist, wird bei Überschreiten einer einstellbaren Temperatur ein Interrupt (INT 0) ausgelöst. Wenn der Sensor als Thermostat (Comparator Mode) programmiert ist, kann über den Stecker ST3 ein Schaltsignal (max. 10 mA gegen Gnd) abgenommen werden, das seinen Pegel bei Überschreiten, bzw. Unterschreiten von zwei einstellbaren Temperaturen ändert.

Steckerbelegung:

ST1 und ST2 ST3
1
2
3
4
5
6		 Gnd
+5 V
SCL
SDA
frei
frei		 1
2		Gnd
OS

Anschluss einer LCD-Anzeige


Schaltplan und Platine Eagle-Dateien

Zum Anschluss eignen sich alle gängigen LCD-Anzeigen mit 16 oder 20 Zeichen pro Zeile und 1 bis 4 Zeilen (z.B. die Typen 161, 162 und 164 - Bezugsquelle: Reichelt Elektronik). Sie besitzen alle eine identisch belegte einreihige 16-pol. Stiftleiste (2 Anschlüsse davon für die Hintergrundbeleuchtung). Das Verbindungskabel hat auf de μC-Seite eine 14-pol. Pfostenbuchse (Typ PFL 14), auf der Anzeigenseite den rechts dargestellten Adapter, der auch den Vorwiderstand für die Beleuchtung enthält (220 .. 470 Ohm - zwischen Stecker Pin 2 und 15).

Steckerbelegung:

Pfostenbuchse LCD-Anzeige
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14		 Gnd
+5 V
UD
P1.7
P1.6
P1.4
Gnd
Gnd
Gnd
Gnd
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3 		1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
13
14
15
16		 VSS
VCC
VEE
RS
R/W
E
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
LED+
LED-

Anschluss einer Zehnertastur


Schaltplan und Platine Eagle-Dateien

Zum Anschluss eignet sich z.B. eine Tastatur mit den 10 Ziffern und zwei Sonderzeichen (* und #), wie sie z.B. auch bei Telefonen verwendet wird (Best.-Nr. 79 98 40 bei Conrad-Elektronik). Die Tasten sind in einer 3x4-Matrix angeordnet. Beim Drücken einer Taste wird jeweils eine Verbindung zwischen den sich kreuzenden Leitungen hergestellt. Beim Anquetschen des Kabels an die DIL-Verbinder ist darauf zu achten, dass das Kabel dabei um 180° verdreht wird.

Steckerbelegung:

μC-Port Tastatur
6
5
4
3
2
1
0		 1
2
3
4
5
6
7		 Sp. 1
Sp. 2
Sp. 3
Re. 1
Re. 2
Re. 3
Re. 4
Die Nummerierung der Spalten und Reihen beginnt oben links (Taste "1").

Institut für Experimentelle und Angewandte Physik der Universität Kiel