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:

Самолет меняет вкус привычных продуктов 27.09.2026

Одна и та же еда может восприниматься совершенно по-разному на земле и на борту пассажирского самолета. На первый взгляд причина может показаться очевидной: качество продуктов или особенности приготовления. Однако специалисты утверждают, что значительную роль играют непосредственно условия полета. Шум двигателей, давление в герметичном салоне и даже звуковой фон способны изменять работу механизмов, отвечающих за восприятие вкуса и аромата пищи. Одним из наиболее интересных факторов оказался постоянный шум. Профессор Оксфордского университета Чарльз Спенс исследовал влияние громких звуков на вкусовые ощущения и обнаружил, что в шумной обстановке человек может слабее воспринимать сладость. Поэтому напиток или десерт, которые на земле кажутся достаточно насыщенными, во время полета способны восприниматься более пресными. При этом эффект не одинаков для всех вкусов. Особенно любопытно ведет себя умами - вкус, характерный, например, для помидоров, грибов и пармезана. В условиях полета ...>>

Новая нержавеющая сталь заменит титан в производстве водорода 27.09.2026

Производство водорода с помощью электролиза требует материалов, способных длительное время работать в агрессивной химической среде и при высоких электрических напряжениях. Даже нержавеющая сталь, которая обычно отличается высокой устойчивостью к коррозии, в таких условиях постепенно разрушается. Поэтому в наиболее ответственных элементах электролизеров приходится использовать гораздо более дорогие материалы, прежде всего титан. Исследователи из Университета Гонконга предложили новый сплав, который потенциально способен значительно сократить зависимость от титана. Материал получил название SS-H2, а его главное преимущество заключается в необычном механизме защиты поверхности. Обычная нержавеющая сталь сохраняет устойчивость благодаря тонкой пассивирующей пленке на основе оксида хрома. Этот слой изолирует металл от агрессивной среды и препятствует дальнейшему развитию коррозии. Однако при достаточно высоком электрическом напряжении защитная пленка может разрушаться, после чего традици ...>>

Кораллы, устойчивые к потеплению, хуже справляются с болезнями 26.09.2026

Коралловые рифы существуют в условиях постоянного взаимодействия множества факторов окружающей среды, поэтому способность переживать один вид стресса еще не гарантирует общей устойчивости организма. Особенно важной эта проблема становится на фоне потепления океана, которое уже приводит к массовому обесцвечиванию кораллов. Исследователи Бостонского университета обнаружили, что симбиоз с теплостойкими водорослями рода Durusdinium действительно помогает кораллам переносить кратковременное повышение температуры, но одновременно может повышать их уязвимость к бактериальным инфекциям. Жизнь кораллов во многом зависит от микроскопических водорослей, которые обитают внутри их тканей. Благодаря фотосинтезу эти симбионты обеспечивают организм-хозяин значительной частью питательных веществ. Однако при чрезмерном нагревании воды нормальное взаимодействие нарушается: водоросли могут покидать ткани коралла, из-за чего он теряет окраску и белеет. Массовое обесцвечивание сегодня считается одной из ...>>

Случайная новость из Архива Не только потепление 21.06.2011 Как известно, при сжигании топлива выделяется углекислый газ, который способствует глобальному потеплению. Меньше обращают внимания на то, что при сжигании нефти, газа и угля возникает еще и вода - из водорода, входящего в эти ископаемые топлива. А много ли ее? Австралийский физик Дэвид Уильямс заинтересовался этим вопросом. По его расчетам, за всю историю человечества до 2000 года с дымом горючих ископаемых ушло в воздух 335 кубических километров воды. Считая, что она распределилась по океанам, морям и озерам (общая поверхность около 360 миллионов квадратных километров), их уровень вырос примерно на 0,95 миллиметра. К концу XXI века это повышение уровня за счет сжигания углеводородов составит около четырех миллиметров.

Другие интересные новости:

▪ Перо ввода автоматически выдвигается из корпуса смартфона

▪ Ворошитель Vendro C 1340

▪ Солнечные монтажные конструкции из переработанных лопастей ветряных турбин

▪ Сенсорные экраны станут дешевле

▪ Прогулки полезны для мозга

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Детекторы напряженности поля. Подборка статей

▪ статья Дела на завтра! Крылатое выражение

▪ статья В кого превратили памятник Ленину в Одессе, чтобы не демонтировать его? Подробный ответ

▪ статья Галагания пахучая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Генератор видеосигнала на РIС-контроллере. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Защитите ваши данные! Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026