Встраиваемый вольтметр на PIC12F675. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

В этом приборе автор использовал оригинальный метод управления четырехразрядным семиэлементным светодиодным индикатором сигналами всего с четырех выводов микроконтроллера. В программе микроконтроллера предусмотрен режим автоматической калибровки вольтметра.

Ставшее уже традиционным соединение светодиодного цифрового индикатора с микроконтроллером через преобразователь последовательного кода в параллельный 74HC595 требует использовать три вывода микроконтроллера для управления преобразователем кода и еще по одному выводу для каждого разряда индикатора. Следовательно, для четырехразрядного индикатора требуются семь выводов. Это не дает возможности применять такие индикаторы с маловыводными микроконтроллерами, например, c PIC12F675, имеющим всего шесть выводов (не считая выводов питания).

Предлагаю совместить управление преобразователем кода и разрядами индикатора, используя всего четыре вывода микроконтроллера. При этом заложенный в программу алгоритм обеспечит отсутствие влияния индикатора на работу с преобразователем и паразитной засветки элементов индикатора.

Как обычно, информация выводится на индикатор разряд за разрядом по запросам прерывания от таймера микроконтроллера, следующим с периодом 2 мс. Процедура обработки каждого запроса состоит из пяти этапов. На первом этапе она устанавливает низкий уровень на выводе 10 микросхемы 74HC595, обнуляя этим ее сдвиговый регистр. Этот этап - единственный, на котором через элементы индикатора течет паразитный ток, но поскольку продолжительность его импульсов всего 1 мкс при периоде повторения 2000 мкс, паразитное свечение незаметно даже в темноте.

На втором этапе нарастающий перепад уровня на выводе 12 микросхемы 74HC595 переписывает нулевое содержимое сдвигового регистра в регистр хранения. Это полностью гасит индикатор.

На третьем этапе происходит загрузка информации в сдвиговый регистр микросхемы 74HC595 последовательным кодом, формируемым микроконтроллером на выводе 14 микросхемы. На ее вывод 11 поступают тактовые импульсы.

На четвертом этапе нарастающим перепадом уровня на выводе 12 микросхемы 74HC595 информация из ее сдвигового регистра поступает в регистр хранения, причем благодаря высоким уровням на катодах разряды индикатораостаются погашенными.

На пятом этапе на общем катоде разряда, для которого предназначен выведенный на выходы микросхемы 74HC595 параллельный код, программа устанавливает низкий уровень, включая его элементы в соответствии с этим кодом. На этом обработка прерывания завершается, а установленное состояние индикатора сохраняется неизменным до следующего прерывания.

Для управления восьмиразрядным индикатором потребуются восемь выходов микроконтроллера. При этом сигналы с дополнительных четырех выводов просто управляют уровнями на катодах разрядов. Стоит отметить, что в этом случае возможно применение индикаторов как с общими катодами, так и с общими анодами, подключая к выходам преобразователя кода соответственно элементы или разряды. По причинам, изложенным ниже, динамическую индикацию в первом случае предпочтительно организовать поэлементно, а во втором - поразрядно.

Теперь расскажем о вольтметре, в котором использован описанный принцип.

Основные технические характеристики

• Измеряемое напряжение, В ....... 0...80
• Дискретность измерения, В .......0,1
• Погрешность.......0,5% + ед. мл. разр.
• Напряжение питания, В.......7...15
• Ток потребления, мА, не более .......30

Схема вольтметра показана на рис. 1. В нем применена поэлементная динамическая индикация. В каждый момент времени высокий уровень установлен на анодах одной группы одноименных элементов всех разрядов индикатора HG1. На общих катодных выводах разрядов, в которых эти элементы должны светиться, устанавливают низкий уровень, в противном случае - высокий. Обратите внимание, что одноименные элементы могут быть включены одновременно во всех разрядах, но в каждом разряде в текущий момент времени включен только один элемент. Именно поэтому выбрано подключение анодов элементов к выходам микросхемы DD2, нагрузочная способность которых выше, чем выходов микроконтроллера.

Рис. 1. Схема вольтметра (нажмите для увеличения)

При периоде прерываний 2 мс частота обновления изображения на индикаторе равна 64 Гц и его мигание на глаз незаметно. Выбранный способ динамической индикации также позволил вдвое уменьшить число резисторов (R4-R7), ограничивающих ток через светодиоды индикатора.

У микроконтроллера PIC12F675-I/P (DD1) остаются не занятыми в динамической индикации линии ввода-вывода GP0 и GP3. Первая использована как вход АЦП, на нее подают через делитель R1R2 измеряемое напряжение. На линии GP3 в отсутствие перемычки S1 благодаря резистору R3 установлен высокий логический уровень, что служит сигналом, переводящим вольтметр в режим калибровки. Если перемычка установлена, уровень на этом выводе низкий и вольтметр работает в обычном режиме.

При первом включении вольтметра с отсутствующей перемычкой S1 на индикатор HG1 будет выведено с мигающим крайним правым знаком. В этом состоянии на вход прибора следует подать как можно более близкое к 80 В напряжение, контролируя его образцовым вольтметром. При кратковременном соединении контактных площадок, предназначенных для перемычки S1, прибор вычислит и запомнит калибровочный коэффициент и будет использовать его в дальнейшем.

Однако 80 В - довольно большое напряжение, не исключены затруднения с его получением. В таком случае во время индикации значения образцового напряжения прибор нужно выключить и снова включить. На индикаторе появится , а при следующих выключениях и включениях - , , снова и далее по кругу. Калибровку следует произвести при максимальном доступном из этих значений напряжения. Чем больше образцовое напряжение, тем точнее калибровка. Если в момент калибровки входное напряжение слишком сильно отличается от образцового, коэффициент вычислен не будет, а на индикатор выведено

После калибровки выключите вольтметр и окончательно установите перемычку S1, иначе при следующем включении все придется повторить заново. Вольтметр может работать и без калибровки, если при его первом включении перемычка S1 уже установлена. В этом случае он использует коэффициент, записанный в программе, но погрешность может превысить 10 %. Об этом предупредит включенная точка в крайнем правом разряде индикатора.

Аналого-цифровое преобразование производится в "спящем" режиме микроконтроллера для уменьшения помех со стороны его работающих узлов. Из этого состояния он автоматически выходит по окончании преобразования.

Питается прибор напряжением 5 В, полученным с помощью интегрального стабилизатора напряжения DA1. Использовать вместо указанного на схеме стабилизатор 78L05 можно только в крайнем случае, так как стабильность его выходного напряжения на порядок хуже. Без ухудшения параметров можно применить стабилизатор LP2951. Стабилитрон VD1 на напряжение 5,6 В совместно с внутренним защитным диодом микроконтроллера предохраняют последний от повреждения при превышении измеряемым напряжением допустимого значения. Без ограничителя напряжение питания микроконтроллера в этой ситуации может критически увеличиться.

Устройство собрано на печатной плате размерами 40x36 мм из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, показанной на рис. 2. Большинство резисторов и конденсаторов - типоразмера 0805 для поверхностного монтажа. Резистор R1 для надежной работы при повышенном напряжении применен выводной мощностью 0,5 Вт. Конденсатор C1 можно установить и керамический, и выводной оксидный, для которого на плате предусмотрено посадочное место, обозначенное C1'. Индикатор FYQ-3641AHR-11 можно заменить другим из серии 3641А или трехразрядным серии 3631А без переделки платы. Фотоснимок собранной платы прибора показан на рис. 3.

Рис. 2. Печатная плата

Рис. 3. Фотоснимок собранной платы прибора

Программа микроконтроллера написана на языке C в среде разработки MikroC.

Файл печатной платы в формате Sprint Layout 5.0 и программа микроконтроллера можно скачать с ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/04/voltmeter.zip.

Автор: Б. Балаев

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Карты microSD повышенной надежности Transcend High Endurance 10.02.2016 Компания Transcend представила серию карт microSDHC/SDXC под названием High Endurance. Модельный ряд начинается объемом 16 Гбайт и закачивается на отметке 64 Гбайт, все карты имеют спецификации Class 10. В них используется высококачественные кристаллы MLC NAND, дополненные функцией ECC. Карты имеют класс влагозащиты IPX7, класс электростатической защиты EMC IEC61000-4-2 и соответствуют спецификациям ISO7816-1 на защиту от радиоактивного излучения. Температурный диапазон - от -25 до 85 градусов Цельсия. Новые карты Transcend не так быстры, как аналогичные им по надежности недавно анонсированные решения ADATA, но все же могут записывать и считывать данные на скоростях 20-21 Мбайт/с. Гарантия на разъем составляет 10 тысяч подключений, надежность, выраженная в часах записи видео, для младшей модели составляет 3 тысячи часов, для карты объемом 32 Гбайт - 6 тысяч часов, а для наиболее емкой модели оно равно 12 тысячам часов. Поставки новых карт Transcend планирует начать в марте.

Другие интересные новости:

▪ Тревожная кнопка в кармане

▪ Компактный 3-х фазный источник питания TDR-480

▪ Слепые увидят мир через звук

▪ Карбид-кремниевых устройств выпускают всё больше

▪ Кремний сохраняет проводимость при сверхнизких уровнях заряда

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочные материалы. Подборка статей

▪ статья Толоконный лоб. Крылатое выражение

▪ статья Чего добился американец, которого многие считали самым умным человеком в истории? Подробный ответ

▪ статья Слесарь-электрик по ремонту электрооборудования участка водоснабжения. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Пробник для прозвонки монтажа. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья УКВ-приставка к приемнику ВЭФ-12. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025