Делаем LPT программатор для AVR микроконтроллеров. Сопряжение LCD дисплея c компьютером, через LPT Управление форсункой через lpt порт

* Ветвления по командам jz , jnz

* На вкладке «Manual» флажок «Arrows like 1, 2, 3, 4» - стрелки работают как кнопки 1, 2, 3, 4

* На вкладке «Manual» флажок «Not fix digital buttons» - меняет логику работы цифровых кнопок

* Эмуляция часов с минутной и часовой стрелкой «cmd enable_clock 1»

* Установка нового состояния числом в десятичной системе $ 95

* Установка нового состояния числом в шестнадцатеричной системе $ 5Fh, $ 0xFED

* Добавлена настройка степени фильтрации (вызывается правым кликом по слову Filter)

* Добавлены ярлыки для запуска плееров в Windows Vista и 7

* Добавлены ярлыки для помещения в автозапуск (папка WndLpt => Links в меню Пуск )

* Добавлены исполняемые файлы для работы в Windows 98/ME (wndlpt98.exe, vis_wl98.dll, lptport98.exe)

* Добавлена новая утилита для управления стробоскопом (stroboscope.exe)

* Новые вкладки: Manual, Pins, Settings

* Новая команда "cmd enable_music 1"

* Новая команда "cmd music_preset [+num | -num | num]"

* Новая команда "shift [=num | +num | -num]"

* Доработана команда "cmd switch_to_music"

* Доработан плагин визуализаци vis_wndlpt.dll для WMP 11 (Windows Media Player)

* wndlpt.exe является загрузчиком для vis_wndlpt.dll

* Вкладка Manual для управления выходами с клавиатуры

* Вкладка Pins для управления выходами с помощью мыши

* Вкладка Settings для выбора базового адреса LPT-порта

* Добавлен плагин визуализаци vis_wndlpt.dll для Winamp 5

* Добавлен плагин визуализаци vis_wndlpt.dll для WMP 10 (Windows Media Player)

* Добавлен плагин визуализаци vis_wndlpt.dll для AIMP2

* Файл vis_wndlpt.dll одинаков для всех плееров.

* Добавлен выбор источника звука для светомузыки

* Добавлена автоподстройка светомузыки под уровень звука

* Добавлено переключение режимов Моно/Стерео

* Добавлена фильтрация

* Добавлена возможность изменения количества светодиодов

* Добавлена визуализация музыки — светомузыка

* Добавлена картинка, отображающая ожидаемое состояние светодиодов

Начало:

Все началось с того что я случайно наткнулся на необычный сетевой фильтр от братьев наших китайцев. Это был обычный сетевой фильтр, но с управлением каждой розеткой отдельно и через программную оболочку с ПК по LPT-порту.

Меня заинтересовала сама идея управления мощными нагрузками с ПК. Тогда и было решено создать что-то подобное. Покопавшись в интернете, нашел много схем позволяющих реализовать подобную задачу. В итоге оставалось только произвести корреляцию собранного материала и объединение его в единое целое для создания рабочего прототипа схемы.

Несколько слов об LPT- порте. Данный порт имеет множество выводов. Нас будут интересовать только регистры данных, ибо управление ими просто и можно задавать на их выходах лог. «1» или лог. «0». Которые легко преобразуются в другие формы сигналов.

Рисунок 1 – LPT - порт

Схема:

За исходную была взята одна из найденных схем имеющая следующий вид:

Рисунок 2 – Вид исходной схемы

Как видно из приведенной схемы для гальванической развязки порта используется оптопара типа 4N25 (DD1), она обеспечивает защиту порта ПК.

Посути можно было бы подключить и напрямую, но это было бы не безопасно для порта и самого ПК и любой бы скачек или пробой напряжения мог бы привести к непредсказуемым последствиям.

В качестве исполнительного устройства выбран транзистор типа КТ 815Г (VT 1), но можно использовать и аналогичные ему марки. На его выход можно подключить любое исполнительно устройство.

В имеющуюся схему был внесен ряд изменений для повышения надежности её работы и безопасности.

Во-первых между 1-ым пином оптопары 4N25 (DD1) и пином LPT-порта был добавлен резистор на 390 Ом (R1), так же добавлен светодиод КИПД 21 (HL 2) с токоограничивающим резистором на 100 Ом (R3), для индикации наличия сигнала на конкретном выводе порта. Также был добавлен диод защиты 1N4007 (VD1) от обратного импульса катушки реле. Катушка реле это индуктивность, а индуктивность старается сохранять постоянным протекающий через нее ток. Поэтому при отключении реле катушка разрядится обратным выбросом высокого напряжения, которое может доходить до нескольких сонет вольт, а в мощных реле - до киловольт. Транзисторы от таких импульсов могут сгореть, а еще могут сгореть другие устройства, подключенные к блоку питания (импульсы проникают в питание), а при особой неудачливости может пробить оптрон и тогда сгорит вообще все, включая порты ПК. Поэтому данный диод не будет лишним.

Так же был добавлен светодиод для индикации КИПД 21 (HL1) наличия напряжения питания схемы c резистором R2 (1к, подбирается эксперементально в зависимости от напряжения питания схемы).

Итоговый вариант доработанной схемы приведен ниже:

Рисунок 3 – Вид доработанной схемы прототипа

Устройство и Печатная плата:

Было решено сделать устройство для управления 4-мя нагрузками.

Хотя сам порт позволят реализовать и больше. По приведенному принципу можно было реализовать и 8-мь устройств, но пока решено было остановиться на 4-х.

Реализовывать печатную плату, по опыту и ввиду простоты и наглядности, было решено в sprint layout 5 (далее SL5).
Сам процесс создания я расписывать сильно не буду, ибо при желании разобраться можно.

Для удобства устройство было разделено на несколько блоков. В данной статье описан основной блок устройства (управляющий), остальные блоки сильного интереса не представляют, ибо они могут меняться в зависимости от поставленных конкретных задач.

Ниже приведена блок схема всего устройства:

Рисунок 4 – Блок схема устройства

В качестве блока питания (БП) был использован стандартный (готовый) блок питания с выходным напряжением 12В 2А.

Параметры исполнительного блока могут быть различными.
В моем варианте это блок реле на 12В и с контактными парами способными коммутировать 220В.

Перейдем к печатной плате. Она была реализована в SL5. Плата была задумана с учетом подключения других блоков.

Рисунок 5 – Плата устройства в SL5

Плата и её описание приведена ниже на рисунке 6:

Рисунок 6 – Плата устройства в SL5

На плате видно, что присутствуют перемычки обозначенные красным цветом.
Вход с LPT-порта обозначен оранжевым с указанием нужных пинов.
Выход указан желтым цветом. На выходе четыре управляющих сигнала для реле или другого исполнительного устройства и общий для них провод.
Для Ввода питания был использован широко распространенный разъем, но можно использовать любой по необходимости.

Травление данной платы осуществлялось по так называемому «лазерно-утюжному» методу, который подробно описывать я не буду. При необходимости сведения о нем можно найти.

Управление:

Для управления данным устройством вначале использовали громоздкие системные программы, рассчитанные на тест LPT-порта. Потом было решено написать свой soft, простой и надежный, без ненужный функций, что в последствии и было сделано:

Рисунок 7 – Интерфейс ПО

Программа имеет удобный и информативный интерфейс. Есть индикация включенного устройства. А так же кнопка, отключающая все устройства.

Программа находится на страничке посвященной .

Программа надежна и проста и свои функции выполняет. На момент написания статьи были задумки сделать WEB-интерфейс для управления. Что было бы более актуально и удобно ибо если данное устройство ставить на сервер, не имеющий визуальной оболочки, то это было бы более актуально.

Эпилог:

В итоге было создано полностью готовое и функционально устройство способно коммутировать мощную нагрузку, мощность ограничивается только параметрами исполнительных элементов. Так же количество управляемых элементов тоже варьируется от 1 до 8 и по желанию можно сделать столько, сколько необходимо для выполнения конкретной задачи.

PS: все картинки кликабельные с зумом

Недавняя реализация простой на FreeBSD, дала почву для развития этой темы. По сути это ее продолжение но немного отделенное по смыслу.
В статье описан способ мониторинга наличия напряжения 220 вольт в электросети через LPT порт.

Статья будет полезна тем, у кого есть ПК с LPT портом, UPS без возможности управления с ПК, желающим корректного завершения работы ОС, вырубания соседних машин и уведомления при отсутствии электричества.

Дано:

UPS без возможности подключения к ПК.
Сервер FreeBSD с LPT портом
Простейшая безопасная схема для подключения 220 к LPT =).
Программа lptmon

Пример работы:

Гдето работает сервер, внезапно пропадает электричество. Cервер и его друзья: конвертер, маршрутизатор, серверы и пр. продолжают работать от UPS.
Cервер, почуяв неладное отправляет об этом смс админу, пишет лог, ждет минуту (вдруг это 5ти секундный сбой) и вырубает другие серверы. Все корректно завершено, данные не утеряны, админ в курсе.
Если электричество появилось, но минута не прошла и сервер не успел вырубиться, он отправляет смс админу что все впорядке и продолжает работать.
Если сервер успел вырубиться, и электричество появилось например через час, то при появлении 220 сервер врубается (через опцию в биосе), загружается, врубает другие сервера через Wake on LAN (прим: настройка Wake on LAN в статье не описывается) и отправляет смс админу о том что все ок.

Инструменты:

FreeBSD + mysql (второе не обязательно, только для лога)
LPT порт
Паяльник, припой, канифоль, провода
Cхема мониторинга 220 (блок питания и оптрон)
программа lptmon

Суть:

У LPT порта есть 5 ног чтения (они же пины) 10,11,12,13 и 15, заметьте 14й тут нет!. Они являются входами и используются принтерами как тумблеры, при событиях например:
кончилась бумага,
принтер занят,
ошибка печати, итд итп.

Они то нам и нужны, к ним можно подключить 5 разных устройств.

Распиновка LPT порта

Под FreeBSD работает программа lptmon которая мониторит эти пины.
Если взять кусок проволоки и замкнуть любой из вышеперечисленных
пинов на землю. (земля - любой с 18 по 25 пин этого же LPT порта) то программа
будет считать что пин включился. Каждый пин, через программу lptmon, может вызывать 3 события при которых можно выполнять комманды или запускать скрипты:
1. Пин включился
2. Пин работает (срабатывает каждую секунду пока пин замкнут)
3. Пин выключился

Собстно lptmon выполняя комманды при событиях от пинов запускает скрипты которые пишут в базу лог срабатывания, текущее состояние устройств подключенных к lpt порту, сохраняет скриншоты с камеры на винт, отправляют смс если нада итд.

План действий

1. Собрать схему, подключить ее к LPT
2. Настроить lptmon
3. Настроить скрипты.

1. Сборка и подключение схемы

Т.к мы будем подключать 220 к порту, необходимо позаботиться о его безопасности. Для этого нужно использовтаь небольшое напряжение, для чего берем блок питания (я нашел на 5в, 2.5А от конвертера) подключаем его к оптрону через резистор и потом уже к LPT.
Оптрон, грубо говоря, работает по принципу: если есть достаточное напряжение и сила тока на 1 и 2 ногах то он замыкает 5 и 4 ноги. Если силы и напряжения не достаточно (когда БП выключен) то он не замыкает 4 и 5 ноги. А если более чем достаточные (например бп переглючил и он стал давать 120вольт) то оптрон сгарает и это не влияет на 4 и 5 ноги (т.е на вторую цепь).
Поскольку оптрон (4n35) штука защитная, имеющая две цепи не связанные между собой, он еще и призван умирать при силе тока большей чем 60мА (это 0.06А, а у моего БП аж 2.5А). То есть, силы тока 2.5А более чем достаточно для того чтоб он испугался и умер. По этому, для того чтобы ограничить силу тока используем резистор. В моем случае это 500ом. Резистор подбирается индивидуально под блок питания. Вычислить резистор можно формулой R=U/I где U - напряжение дающее БП (вольты), I - нужная оптрону сила тока (Амперы) для работы. Сила тока нужная оптрону для замыкания второй цепи лежит в пределах от 0 до 60 мА, Допустим решили подавать ему 1мА для чего расчитаем резистор: R=5в/0.01А, R = 500 следовательно нам нужен резистор 500ом. Можно взять и меньше, 400, 300 ом главное чтоб сила тока не получилась больше 60мА.

Для подключения к LPT был разобран старый шнур от принтера. В корпусе от шнура собраны гнездо для подключения БП и оптрон.
Вот что получилось:

Готовый lpt разьем и черный кабель от БП.

Оптрон с резистором, они внутри разъема

2. Настройка lptmon

Создаем директорию /usr/local/etc/lptmon
качаем архив lptmon.tar.gz с программой lptmon и примерами скриптов и распаковываем:

Зеркало:

В архиве лежит lptmon.c - это исходники программы, писал я ее сам, это моя первая программа на С++ под FreeBSD как и в прочем первая на C =) так что если есть примечения, дополнения - в студию.
Также там лежит сам уже откомпелированный файл lptmon, можно юзать его, установив chmod 777 lptmon если необходимо, а можно откомпелировать исходники коммандой

Теперь программа lptmon будет стартовать с системой, также ее можно стартовать вручную как просто запустив./lptmon так и выполнив rc.d скрипт /usr/local/etc/rc.d/lptmon start или stop
В запуске нет ничего особенного, просто запускается /usr/local/etc/lptmoon/lptmon а при stop убивается коммандой killall lptmon
Но пока не нужно ничего запускать, сначала нужно настроить конфиг, об этом чуть пожже.
Директория testlpt, в ней лежит программа pr22 и ее исходник для тестирования lpt порта. Работает просто: запускается, получает состояния с 10 по 15 пинов и если какойто пин замкнут на землю то выдает pin10 on
у меня в данный момент 10й пин замкнут на что программа отвечает

Можно смело использовать в своих скриптах
Итак собсно пробуем замнкть один или несколько из 10,11,12,13,15 пинов на землю (на любой с 18 по 25 пин) и запустить./pr22
Если программа показывает что замкнутые пин(ы) on значит все ок, если нет - то я хз почему не видит ваш lpt порт, ковыряйте исходники %)

Переходим к настройке самого lptmon.
Итак, исходя из того, что у нас будет подключена схема к 12 пину то сконфигурим так чтоб при событиях 12 пина при старте и запуске выполнялись скрипты 12_start, 12_end.

Ложим конфиг lptmon.config из расспакованного архива в /usr/local/etc/lptmon.config и редактируем любимым редактором, у меня это mcedit от mc.

Это сокращенный, необходимый только для этой статьи конфиг, подробный в архиве.

3. Настройка скриптов

Листинг 12_start

листинг 12_end

Эти скрипты выполняют по два Sql запроса к mysql. Запросы обновляют текущее состояие устройства с именем 220v в таблице objects и пишут лог в таблицу objects_hist. Дамп структуры таблиц dump_security.sql также лежит в архиве.
Помимо этого скрипты отправляют смс.
Скрипт 12_end записывает цифру 60 в файл /usr/local/etc/lptmon/220v/timer для того чтобы потом скрипт 12_cycle который будет срабатывай каждую секунду пока нет электричества, брал эту цифру и отнимал по единице. Когда станет 0 он запустит программу wudown которая вырубит по сети комп с windows (ip 192.168.97.52) и вырубит сервак коммандой shutdown -p now.
листинг 12_cycle