Работа АЦП с СОМ портом, простая система сбора данных. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Компьютеры

 Комментарии к статье

Эта статья ориентирована в основном для новичков. Для тех, кто решил сам попробовать себя в создании системы сбора данных, ввод на компьютер аналоговых сигналов, обработка их и т.д. Об этом и пойдет речь в данной статье, причем, все постараемся сделать самостоятельно.

Вообще в интернете и в литературе информации по данной теме достаточно мало… Особенно если использовать язык Visual Basic. Поэтому постараюсь заполнить, хотя бы отчасти, этот пробел.

Итак, начнем…

Какова бы не была у вас цель, для начала необходимо приобрести собственно аналого-цифровой преобразователь (АЦП). А так же, установить на компьютер среду разработки Visual Basic 6.0. Так же вам надо элементарно уметь ориентироваться в этой среде разработки… т.к. статья рассчитана но то, что читатель имеет хотя бы начальные знания в программировании на языке Visual Basic. Так же рекомендую почитать литературу [1], [3].

В качестве АЦП рекомендую приобрести TLC549IP. Это 8 разрядный, последовательный АЦП с простым протоколом обмена. О нем и пойдет речь в статье. Разумеется, вы можете использовать и другие АЦП с соответствующими изменениями в схеме и коде. Подробно о нем можно почитать в [1].

После того как вы пробрели АЦП необходимо собрать аппаратную часть нашей системы сбора данных, а именно схему представленную на Рис. 1.

(нажмите для увеличения)

Схема была заимствована из [1] с небольшими изменениями. Диоды VD1, VD2, VD6 - КД521, стабилитроны любые на напряжение стабилизации 3…5 В. Вместо 78L05 можно применить КРЕН5А. Резисторы R1, R2 с допуском 1%, или подбор из нескольких с максимально близким значением сопротивления. От них будет зависеть точность измерений. Резистор R3 желательно многооборотный.

Настройка: подав питание на плату, измеряем напряжение на выводе Out стабилизатора DA1. Записываем полученное значение напряжения с 3-мя знаками после запятой, оно нам потребуется в дальнейшем. На выводе 1 микросхемы DD1 с помощью резистора R3 устанавливаем напряжение равное точно половине измеренного на выводе Out стабилизатора.

Теперь займемся собственно программной частью. Вообще говоря, использовать на первых порах интерфейсы связи типа RS-232, I2C, Micro Ware и т.п. считаю нецелесообразным, т.к. при незначительном усложнении кода программы может серьезно усложнится аппаратная часть. Поэтому будем использовать простейший протокол обмена взятый из "даташита" на АЦП. А именно простую его реализацию. Конечно с подобным протоколом не достичь высокой скорости, ограничения в данном случае накладывает сам Visual Basic, но для получения первых результатов с минимумом затрат времени и сил, а также измерения относительно медленно меняющихся процессов он вполне подходит. Протокол связи АЦП TLC549IP показан на Рис. 2.

(нажмите для увеличения)

Во время единичного состояния на выводе CS (выбор кристалла) аналого-цифрового преобразователя происходит собственно преобразование. Выдача данных начинается при низком уровне CS с появлением тактового импульса clock, по одному биту на каждый импульс. Чтобы выдать 8 битный код нужно соответственно 8 тактовых импульсов. После чего CS можно перевести в единичное состояние и произвести следующее преобразование. Более подробно о работе АЦП можно почитать в [1].

Из всего этого можно сделать вывод, что необходимо написать программу драйвер, которая бы формировала нужные последовательности импульсов в нужные моменты времени, после чего нам остается только принимать данные.

Запустите среду разработки Visual Basic и создайте стандартный EXE проект. Добавьте элемент управления MSComm Control. Добавить его в панель компонентов можно следующим образом Project-->Components-->выбрать в спискеMicrosoft Comm Control 6.0. Разместите его на форме, а также 2 метки label и 2 таймера Timer. Имена оставьте по умолчанию.

Теперь можно приступить к написанию кода простого вольтметра.

Зададим переменные: Dim b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, sum, Ud As Single

В процедуру загрузки формы поместите следующий код:

Private Sub Form_Load()

MSComm1.DTREnable = True 'начальное значение - высокий уровень CS

Timer1.Interval = 100 ' интервал таймера 1мс

Timer2.Interval = 1 ' интервал таймера 100мс

MSComm1.Settings = "1200,N,8,1" ' установки передачи данных

MSComm1.CommPort = 1 ' номер COM порта

MSComm1.PortOpen = True ' открываем ком порт

End Sub

В процедуру Timer1 поместите код:

Private Sub Timer1_Timer()

MSComm1.DTREnable = False 'cоздаем низкий уровень CS

Label2.Caption = "" 'мусор для начальной задержки

MSComm1.RTSEnable = True '1й тактовый импульс clock высокий уровень

If MSComm1.CDHolding = True Then b1 = 1 Else b1 = 0 'опрос единичное или нулевое значение на входе CD (выходе ацп)

MSComm1.RTSEnable = False '1й тактовый импульс clock низкий уровень

MSComm1.RTSEnable = True

If MSComm1.CDHolding = True Then b2 = 1 Else b2 = 0

MSComm1.RTSEnable = False

MSComm1.RTSEnable = True

If MSComm1.CDHolding = True Then b3 = 1 Else b3 = 0

MSComm1.RTSEnable = False

MSComm1.RTSEnable = True

If MSComm1.CDHolding = True Then b4 = 1 Else b4 = 0

MSComm1.RTSEnable = False

MSComm1.RTSEnable = True

If MSComm1.CDHolding = True Then b5 = 1 Else b5 = 0

MSComm1.RTSEnable = False

MSComm1.RTSEnable = True

If MSComm1.CDHolding = True Then b6 = 1 Else b6 = 0

MSComm1.RTSEnable = False

MSComm1.RTSEnable = True

If MSComm1.CDHolding = True Then b7 = 1 Else b7 = 0

MSComm1.RTSEnable = False

MSComm1.RTSEnable = True

If MSComm1.CDHolding = True Then b8 = 1 Else b8 = 0

MSComm1.DTREnable = True 'cоздаем высокий уровень CS

MSComm1.RTSEnable = False '8й тактовый импульс clock низкий уровень

'переводим биты в десятичный формат по формуле разложения

sum = (b1 * 2 ^ 7) + (b2 * 2 ^ 6) + (b3 * 2 ^ 5) + (b4 * 2 ^ 4) + (b5 * 2 ^ 3) + (b6 * 2 ^ 2) + (b7 * 2 ^ 1) + (b8 * 2 ^ 0)

Ud = Format(sum * 5.083 / 255, "##0.000") 'считаем пропорциональное значение

Label1.Caption = CStr(Ud) & " Вольт" 'выводим на экран полученное значение

End Sub

Код в Timer1 представляет собой собственно драйвер. Который периодически повторяясь, формирует тактовые импульсы и принимает биты данных. Ud - напряжение на входе АЦП, если применить 10, 12 разрядные АЦП число 225 заменится соответственно на 1024, 4096. Для 10, 12 разрядных АЦП нужно добавить недостающие биты в код, руководствуясь их "даташитами". Значение 5.083 это значение напряжения, получившееся у меня на выходе Out стабилизатора. Забейте сюда ваше значение.

Для питания платы можно применить как отдельный источник так и питать непосредственно от COM порта. Для этого в процедуре Timer2 поместим следующий код:

Private Sub Timer2_Timer()

MSComm1.Output = Chr(0) & Chr(0) 'создаем импульсы на выводе TX (3) для питания платы АЦП

End Sub

Необходимо помнить, что сильно нагружать COM порт нельзя… максимум, на что можно рассчитывать это 20 мА. В рабочем режиме схема потребляет ток не более 5 мА.

Теперь подключите плату к COM порту и запустите проект. Измерьте напряжение на выводе IN стабилизатора DA1, оно должно быть не ниже 6.5 В. Если это не так следует применить отдельный источник питания.  Изменяя напряжение на входе АЦП, убедитесь, что программа работает и на экране показывает напряжение. Точность отсчета напряжения при применении 8 разрядного АЦП равна 20мВ, с 10 разрядным АЦП - 5мВ, 12-1.2 мВ

Немного о работе в Visual Basic и созданного приложения с ком портом

Как вы уже наверно поняли для работы с ком портом нужен компонентMicrosoft Comm Control а именно файл MSCOMM32.ocx который после установки Visual Basic находится в директории C:\Windows\system32. К чему я это, а к тому, что если вы вашу программу, не создавая инсталлятора, скопируете на другой компьютер, не имеющий Visual Basic она работать не будет. Необходимо этот файл также скопировать в ту же директорию что и на вашем компьютере, т.е. в system32. Или создать инсталлятор.

Теперь о некоторых командах:

Команда задающая скорость обмена данными:

MSComm1.Settings = "1200,N,8,1"

Команда указывающая номер ком порта

MSComm1.CommPort = 1

Команды открывающие и закрывающие ком порт

MSComm1.PortOpen = True

MSComm1.PortOpen = False

Команды выводящие +12В на соответствующую ножку ком разъема:

MSComm1.RTSEnable = True       RTS (7) -название вывода и номер ножки

MSComm1.DTREnable = True      DTR (4)

Команды выводящие -12В

MSComm1.RTSEnable = False         

MSComm1.DTREnable = False

Опросить на наличие единичного или нулевого состояния можно выводы CD (1), CTS (8), DSR (6).

If  MSComm1.CDHolding = True Then   (если единица то…)

If  MSComm1.CDHolding = False Then   (если ноль то…)

Передача на вывод Tx (3) ASCII кода символа или строки:

MSComm1.Output = "А"

Числа

MSComm1.Output = Chr(10)  число может меняться от 0…255

Записав такую команду в таймере и меняя число или символ можно создать ШИМ модуляцию. Более подробно о командах можно ознакомиться скачав описание контрола  Microsoft Comm Control.

Теперь имея данный код можно написать ряд программ для сбора данных. К примеру: вольтметр, амперметр, измеритель температуры, простой осциллограф, сохранять данные в файл. Измерения можно проводить как раз в 1 мс, так и раз в час и день, тем самым производить мониторинг длительных процессов.

Для работы с переменными напряжениями (переходящими через 0), а так же для расширения пределов измерений необходим входной усилитель, схему которого можно взять из [1]. Для работы с сетевым напряжением или с устройствами гальванически не развязанными с сетью следует обязательно сделать опторазвязку схемы от компьютера.

Скачать исходники примеров программ (8 кБ)

Литература

1. Гелль П. Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс: Пер. с фр. - 2-е изд., испр. - М.: ДМК Пресс, 2001. - 144 с.: ил.
2. Ан П. Сопряжение ПК с внешними устройствами: Пер. с англ. - М.: ДМК Пресс, 2001 - 320 с.: ил.
3. Visual Basic 6.0: Пер. с англ. - СПб.: БХВ - Санкт-Петербург, 2000. - 992 с.: ил.

Автор: =ShooRooP=, evei [собака] mail.ru; Публикация: cxem.net

Смотрите другие статьи раздела Компьютеры.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Случайная новость из Архива Пластик из углекислого газа 05.04.2013 Химики из Йельского университета и Университета Брауна, возможно, совершили прорыв в производстве химического сырья. Ученые нашли дешевый эффективный способ создавать из "дармового" углекислого газа акрилат - важнейшее промышленное сырье. Из акрилата изготавливается множество вещей, в частности оргстекло, плексиглас, краски, ткани и т.д. Химические предприятия ежегодно производят миллиарды тонн акрилата, обычно путем нагревания пропилена, полученного из сырой нефти. Понятно, что это недешевый энергоемкий метод, к тому же наносящий вред окружающей среде. С 1980-х годов ученые изучают возможность создания акрилата путем объединения диоксида углерода с этиленом в присутствии никеля и других металлических катализаторов. Этилен дешевле, чем пропилен и его можно добыть из растительной биомассы, ну а углекислого газа вообще в избытке. Однако долгие годы ученые сталкивались с препятствием: вместо формирования акрилатной молекулы CO2 и этилен, как правило, образуют молекулы-предшественники с пятичленными кольцами из кислорода, никеля и трех атомов углерода. "Сломать" это кольцо очень трудно, таким образом производство акрилата из альтернативного сырья становится дороже. Теперь ученые обнаружили, что пятичленные кольца легко разрушаются особыми веществами, кислотами Льюиса, которые являются акцепторами электронов. Кислоты "крадут" электроны из связей между никелем и кислородом, это ослабляет структуру пятичленного кольца, вследствие чего оно разрушается и дает на выходе желаемый акрилат. Для демонстрации высокого потенциала новой технологии ученые использовали легкодоступные кислоты на основе бора. Правда, это слишком сильная кислота для широкого промышленного использования, и в настоящее время ученые подбирают другие подходящие кислоты Льюиса, благо их довольно много.

Другие интересные новости:

▪ Каникулы грозят детским ожирением

▪ Ракета на свечах

▪ 8-ядерный планшет iRU M720G

▪ Концепт термосенсорного интерфейса

▪ Экологически чистые батарейки

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта ВЧ усилители мощности. Подборка статей

▪ статья Из солнечной энергии - в механическую. Советы моделисту

▪ статья Что такое лишайник? Подробный ответ

▪ статья Заведующий производством (шеф-повар). Должностная инструкция

▪ статья Покрытие металлов слоем меди. Простые рецепты и советы

▪ статья Регулятор мощности для паяльника. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026