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:

Цыплята из искусственного яйца, напечатанного на 3D-принтере 29.05.2026

Компания Colossal Biosciences, известная своими амбициозными инициативами по "воскрешению" вымерших животных, достигла важного прорыва. Специалистам удалось вырастить цыплят из полностью искусственного яйца, созданного с помощью 3D-печати. Эта технология рассматривается как значительный шаг на пути к возможному возрождению одного из самых впечатляющих представителей исчезнувшей фауны - гигантского моа. Южноостровной гигантский моа (Dinornis robustus) был одной из самых высоких птиц в истории Земли. Самки этого нелетающего родственника страусов могли вырастать выше двух метров и дотягиваться до пищи на высоте до 3,6 метра. Эти гиганты обитали в Новой Зеландии, однако полностью исчезли примерно в XV веке после активной охоты со стороны первых поселенцев-маори. Теперь Colossal Biosciences пытается вернуть подобных птиц в современный мир с помощью передовых биоинженерных решений. Искусственное яйцо, разработанное компанией, состоит из титановой решетчатой оболочки, изготовленной на 3 ...>>

Робот-бариста Jarvis 29.05.2026

Американский стартап Artly представил роботизированного баристу по имени Jarvis, который уже работает в кафе Muji в Портленде. Эта система не просто механически готовит кофе - она старается максимально точно воспроизводить технику и навыки чемпионов кофейного мастерства, превращая авторский кофе в стабильный и масштабируемый продукт. Основателем кофейной философии проекта стал Джо Янг, занимающий должность Chief Coffee Officer в Artly. Выросший в Китае, он впервые попробовал кофе только в 2007 году во время учебы в Оклендском университете в Новой Зеландии. Сначала эспрессо привлек его как самый бюджетный напиток в меню, но постепенно интерес перерос в профессиональную страсть. Джо Янг стал победителем нескольких национальных чемпионатов США по обжарке кофе, приготовлению напитков и лате-арту. Для обучения Jarvis команда Artly применила систему захвата движений. На руку Джо Янга установили специальные датчики, которые записывали каждое движение при наливании молока и создании лате ...>>

Генетический резервный план растений 28.05.2026

Многие растения обладают удивительной способностью адаптироваться к самым суровым условиям окружающей среды. Одним из скрытых механизмов их выносливости оказалась полиплоидия - наличие более двух наборов хромосом в клетках. Это явление, распространенное среди растений, но редкое у животных, может действовать как эволюционный страховочный фонд. Новое исследование показывает, что именно дополнительные копии генома помогали цветковым растениям неоднократно переживать масштабные климатические кризисы на протяжении миллионов лет. Ученые проанализировали геномы 470 видов покрытосеменных растений и выявили 132 древних события полного удвоения генома. Эти события не были случайными: они четко группировались вокруг периодов глобальных экологических потрясений. Среди них - мелово-палеогеновое массовое вымирание 66 миллионов лет назад, палеоцен-эоценовый термический максимум, эоцен-олигоценовый переход, среднемиоценовое климатическое нарушение и океанические аноксические события. Исследован ...>>

Случайная новость из Архива Обучение иностранному языку полезно для мозга 18.08.2024 Исследования показывают, что обучение иностранному языку не только открывает новые горизонты, но и оказывает положительное влияние на здоровье мозга, защищая его от возрастных изменений и дегенерации. В условиях старения населения это открытие приобретает особую значимость. Канадские ученые провели эксперимент, в котором приняли участие люди в возрасте от 65 до 75 лет. Одной группе испытуемых предложили изучать иностранный язык с помощью мобильного приложения на протяжении 16 недель. В то же время другая группа занималась другими упражнениями для мозга, не связанными с языковыми навыками. Результаты обеих групп сравнили с контрольной группой, участники которой не выполняли никаких когнитивных тренировок. Результаты исследования оказались весьма обнадеживающими. В обеих группах, которые занимались тренировками мозга, было зафиксировано улучшение исполнительной функции мозга - ключевого аспекта когнитивного здоровья. Это свидетельствует о том, что пожилые люди могут получить значительные когнитивные преимущества, занимаясь умственной деятельностью, которая им интересна и приносит удовольствие. Особенно выделяется изучение иностранных языков, которое не только стимулирует мозг, но и может быть привлекательным само по себе. Важно отметить, что для этого не требуется посещение формальных занятий - достаточно использовать популярное приложение для изучения языков. В исследовании таким приложением стала программа, героем которой является яркая и запоминающаяся мультяшная сова, сопровождающая пользователей на протяжении всех упражнений. Участники эксперимента отметили, что использование этого приложения доставляло им больше удовольствия, чем другие программы для тренировки мозга. Это подтверждает, что занятия, которые объединяют развлечение и умственную стимуляцию, могут быть особенно эффективны для поддержания когнитивного здоровья в пожилом возрасте. Ранее научные исследования также показали, что двуязычие способствует поддержанию остроты ума. Люди, говорящие на двух языках, имеют меньший риск столкнуться с деменцией в раннем возрасте, что подчеркивает важность многоязычия для когнитивного здоровья. Таким образом, изучение иностранного языка не только расширяет культурный кругозор, но и играет важную роль в поддержании здоровья мозга, что особенно актуально для пожилых людей.

Другие интересные новости:

▪ Дорожный шум ускоряет старение птиц

▪ Гонка летающих автомобилей

▪ Чип DDR4 на базе технологии 10-нм класса третьего поколения

▪ Массовое производство трюфелей

▪ Сверхэкзотическая электронная жидкость

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телефония. Подборка статей

▪ статья Ракета 07. Советы моделисту

▪ статья Что такое трение? Подробный ответ

▪ статья Ремни-грунтозацепы. Личный транспорт

▪ статья Коротковолновая штыревая антенна. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Цифра-отгадчик. Секрет фокуса

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026