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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Диоксида титана повышает интенсивность излучения лазерных светодиодов 30.01.2023 Оксиды титана значительно повышают эффективность и фотолюминесценцию светодиодов. Господство белых светодиодов в качестве основного источника света может скоро закончиться с появлением новой альтернативы. Фотонный кристалл или наноантенна, двумерная структура с периодическим расположением наноразмерных частиц, разрабатывается как передовая технология оптического контроля. Воздействие света на комбинацию наноантенны с люминофорной пластиной дает гармоничное сочетание синего и желтого света. Белые светодиоды уже получили улучшение в виде белых лазерных диодов (LD), которые состоят из желтых люминофоров и синих лазерных диодов. Синие LD узконаправлены, а желтые люминофоры излучают во всех направлениях, что приводит к нежелательному смешению цветов. Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали люминофорные пластины в сочетании с наноантеннами с использованием металлического алюминия, что позволяет увеличить фотолюминесценцию. Наночастицы алюминия эффективно рассеивают свет и улучшают его интенсивность и направленность. Однако алюминий также и поглощает свет, снижая выходную мощность. Это основное узкое место, особенно для задач, требующих высокой интенсивности освещения. Группа исследователей из Киотского университета добилась десятикратного усиления прямой фотолюминесценции, заменив алюминий диоксидом титана. "Оказалось, что диоксид титана - лучший выбор из-за его высокого показателя преломления и поглощения при слабом освещении", - отметил ведущий автор исследования Шунсуке Мураи. Хотя интенсивность светорассеяния оксида титана изначально казалась меньшей, чем у металлического алюминия, команда использовала компьютерное моделирование для разработки оптимальной конструкции наноантенны. "Новые люминофоры наноантенн выгодны для очень яркого, но энергосберегающего твердотельного освещения, поскольку они могут подавлять повышение температуры при облучении, - объясняет Мураи. - В процессе поиска оптимальных размеров мы с удивлением обнаружили, что самые тонкие люминофоры давали самую яркую фотолюминесценцию, демонстрируя, как увеличить интенсивность и прямого излучения и общую мощность".

Другие интересные новости:

▪ Ультрафиолет делает мозг умнее

▪ Антипринтер восстанавливает бумагу из копий

▪ Термоядерный реактор в пять раз ярче Солнца

▪ Нейронная эффективность как характеристика уровня интеллекта

▪ Ультразвук улучшает вкус сыра

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрику. ПУЭ. Подборка статей

▪ статья Страны, народы, языки. Справочник кроссвордиста

▪ статья Как возникают полосы конденсации? Подробный ответ

▪ статья Чистяк весенний. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Радиоохранная система для ракушки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Цветная вода. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026