Разработка автоматического измерителя АЧХ на четырех микроконтроллерах (стр. 4 )

Таблица 5. Флаги, управляющие работой контроллера HD44780

В Табл. 6 приведены значения управляющих флагов непосредственно после подачи на LCD напряжения питания. Переопределение значений флагов производится специальными командами, записываемыми в регистр команд, при этом комбинации старших битов определяют группу флагов или команду, а млад­шие содержат собственно флаги.

Таблица 6. Значения управляющих флагов после подачи напряжения питания

Список управляющих комбинаций битов регистра команд и выполняемые команды приведены в Табл. 7[32].

Таблица 7. Управляющие комбинации битов регистра команд

Так как на момент включения LCD ничего не отображает (флаг В = О), то, для того чтобы вывести какой-либо текст, необходимо, как минимум, включить отображение, установив флаг В = 1. Вот пример широко распространённой последо­вательности команд (см. Табл. 7) для инициализации LCD: 0х38, 0х0С, 0х06 (знак «0х» перед числом указывает на шестнадцатеричное основание). 0х38 уста­навливает режим отображения 2 строк с матрицей 5х8 точек и работу с 8-битной шиной данных; 0х0С включает отображение на экране LCD без отображения курсора, 0х06 устанавливает режим автоматического перемещения курсора слева направо после вывода каждого символа.

Вывод на экран символа производится записью его кода в регистр данных. При этом символ размещается в DDRAM по текущему адресу, указываемому счётчиком адреса (АС) контроллера LCD, а значение АС увеличивается или уменьша­ется на 1. Чтобы произвести переустановку курсора на нужную позицию, необходимо присвоить АС соответствующее значение (см. Табл. 7). Здесь есть одна тонкость. Когда производится последовательная запись символов и в результате заполняется вся строка, курсор автоматически переходит на вторую строку; но если необходимо принудительно установить курсор, скажем, на начало второй строки, то будет неверным присвоить АС, казалось бы, логичное значение 0х28

(40), правильным является значение 0х40 (64). Значения адресов DDRAM в диа­пазоне 0х28...0х3F (а равно и 0х68...0х7F) являются неопределёнными, и результаты работы с ними могут быть непредсказуемыми.

Следует также отметить особенность вывода на LCD русского текста. Прежде всего знакогенератор LCD должен иметь русские буквы (см. Табл.4). Кроме того, строку, предназначенную для вывода на LCD, содержащую английский текст и цифры, в программе Си можно записать несколькими способами, т. к. их коды Windows и коды английского знакогенератора LCD-дисплея совпадают.

Пример:

/* Эквивалентная запись определения строки «Text», содержащей английские буквы (см. Табл. 4)*/

char string[] = «Техt»;

char string [] = {‘T’,’e’,’x’,’t’,’\0’ };

char string [] = {0х54, 0х65, 0х78, Ох74, 0х00};

С русским текстом дело обстоит иначе. Дело в том, что сходные с английски­ми русские буквы берутся из английского знакогенератора, а остальное — из усечённого русского (см. Табл. 4). Кроме того, коды Windows русских букв НЕ СОВПАДАЮТ с их кодами знакогенератора LCD-дисплея. Поэтому строку, предназначенную для вывода на LCD, содержащую русский текст, в программе Си можно записать только одним способом, а именно перечислив коды знакоге­нератора соответствующих букв.

Пример:

/* Запись определения строки "Текст" , содержащей русские буквы (см. Табл. 4) */

char string [] = {0х54, 0х65, 0хВА, 0х63, 0хВF, 0х00};

Напомним, что каждая строка должна заканчиваться нулевым символом, т. е. последнее значение 0х00 является символом конца строки, а не кодом выводимо го символа[31].

6.Схема прибора

Принципиальная электрическая схема автоматического измерителя амплитудно-частотной характеристики (базовой, неусовершенствованный вариант).

7. Принцип действия прибора и методы решения

Для того, чтобы измерить амплитудно-частотную характеристику усилителя низкой частоты, необходимо выполнить следующие действия :

1.  Подключить на вход исследуемого усилителя и первого АЦП вольтметра два провода: первый, выходящий из вывода RB0 микросхемы DD3, второй – с общей шиной.

2.  Подключить на выход исследуемого усилителя динамик, соответствующей мощности и сопротивления, и второй АЦП вольтметр.

3.  Далее, подсоединим через провода датчики температуры к порту D микросхемы DD1, а сами датчики закрепим к нагревательным элементам усилителя (при использовании ATmega8 можно подключить до 8 датчиков)

4.  После выполнения пунктов 1-3 можно нажать кнопку start выходящую от микроконтроллера DD2 для того чтобы начать измерение АЧХ.

5.  Прибор автоматически построит график АЧХ на экране LCD3 и выведет более точные данные на компьютер через COM порт.

6.  Переместив данные с COM порта компьютера в программу EXCEL можно построить точный график АЧХ и провести экстраполяцию.

Методы решения:

Для создания проекта в части его программного обеспечения было использованы следующие среды разработки:Code Vision AVR, PicBasic pro, mikroC PRO for AVR, mikroBasic PRO for Pic. А в части его реализации были использованы микроконтроллеры: ATmega8, ATmega169, PIC16f877a.

Проверка работы 3-х первых микроконтроллеров:

1) Перед программированием 3-го микроконтроллера мы поставили функцию паузы, равную 0,1 секунде;

2) Подключили данный прибор к стабилизированному блоку питания через кабель USB;

3) Подсоединили два вольтметра на выход и вход усилителя низких частот и частотометр – на вход;

4) Установили на место 4-ого микроконтроллера кнопку, позволяющую управлять третьим микроконтроллером;

5) Подключили УНЧ к АиАЧХ;

6) Далее мы нажали кнопку старт (привели прибор в действие), повышали частоту генератора 10*118Гц, путем удерживания управляющей кнопки по 1 секунде (для каждого повышения), и при этом снимали показания с вольтметров;

7) Занесли данные в программу Excel и поделили значения второго вольтметра на первый, и построили график коэффициента усиления;

8) Анализируя полученный экспериментально график мы установили убеждение о том, что прибор работает правильно. Для большей надежности провели эксперимент с обычным генератором низких частот, который так же подтвердил правильность работы прибора;

Заключение

Итак, в ходе исследования нами была проделана следующая работа:

1)  Разработан прибор с новым :

1.1)  программным кодом,

1.2)  принципом работы,

2)  Прибор имеет дополнительные функции :

2.1) измерение температуры усилителя в 8-ми местах на и отображение LCD экране (контроль за температурой)

2.2) автоматическая защита УНЧ от перегрева (перерыв 10мин)

2.3) ручное управление контролирует отдельный микроконтроллер

2.4) отображение измеряемой частоты на втором LCD экране (контроль за временем в зависимости от частоты )

3)  Прибор в отличие от предшественников полностью автоматизирован

4)  АиАЧХ способен одновременно выводить

4.1) готовый график АЧХ на третий LCD размером 320х64 (или TFT размером 480x800)

4.2) данные на COM порт компьютера

4.3) данные на CF, MMC, SD карты.

4.4) данные в малую сеть LAN ETHERNET

5) Прибором можно управлять на расстоянии используя систему дистанционного управления(например Олимп 005-ду)

Список литературы

1)   , Жуков цифровой схемотехники: Учебное пособие: М. Издательство «Додэка-XXI». 2007 .

2)  М. Издательство «Додэка-XXI». 2006 .

3)  Болл Ст. Р. Аналоговые интерфейсы микроконтроллеров: М. Издательство «Додэка-XXI». 2007 .

4)  Волович аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств 3-е издание: М. Издательство «Додэка-XXI». 2011 .

5)  МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ AVR семейства Mega. Руководство пользователя: М. Издательство «Додэка-XXI». 2007 .

6)  Евстифеев AVR семейства Tiny. Руководство пользователя: М. Издательство «Додэка-XXI». 2007 .

7)  Евстифеев AVR семейства Classic фирмы "ATMEL". 6-е издание: М. Издательство «Додэка-XXI». 2008 .

8)   Сид Катцен. PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать: М. Издательство «Додэка-XXI». 2008 .

9)  Сид Катцен. PIC-микроконтроллеры. Полное руководство: М. Издательство «Додэка-XXI». 2010 .

10)  CodeVisionAVR: пособие для начинающих. 2-е издание, исправленное: М. Издательство «Додэка-XXI». 2009 г.

11)  Магда PIC 24: архитектура и программирование: М. Издательство «Додэка-XXI». 2008 .

12)  Мортон Дж. Микроконтроллеры AVR. Вводный курс: М. Издательство «Додэка-XXI». 2006 .

13)   справочник по PIC-микроконтроллерам: М. Издательство «Додэка-XXI». 2004 .

14)  1000 и ОДНА микроконтроллерная СХЕМА. Выпуск 1: М. Издательство «Додэка-XXI». 2010 .

15)  1000 и ОДНА микроконтроллерная СХЕМА. Выпуск 2: М. Издательство «Додэка-XXI». 2011 .

16)  СУЭМАЦ системы управления. Первое знакомство 2-е издание: М. Издательство «Додэка-XXI».2009 .

17)  Тяпичев компьютер в радиолюбительской практике: М. Издательство «Додэка-XXI». 2006 .

18)   Фрунзе ? Это же просто! Том 4: М. Издательство «Додэка-XXI». 2008 .

19)  рограммирование PIC м/к на PICBASIC: М. Издательство «Додэка-XXI». 2007 .

20)  Сато Юкио. Без паники! Цифровая обработка сигналов: М. Издательство «Додэка-XXI». 2010 .

21)  Сайт электронной энциклопедии Википедия: AVR [электронный ресурс]. Режим доступа: http://ru. wikipedia. org/wiki/AVR

22)  Сайт Википедия: PIC [электронный ресурс]. Режим доступа: http://ru. wikipedia. org/wiki/PIC

23)  Сайт Википедия: Микроконтроллер [электронный ресурс]. Режим доступа: http://ru. wikipedia. org/wiki/%CC%E8%EA%F0%EE%EA%EE%ED%F2%F0%EE%EB%EB%E5%F0

24)  Сайт разработчика программы CodeVision AVR [электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. hpinfotech. ro.

25)  Сайт производителя микроконтроллеров AVR [электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. .

26)  Русскоязычный сайт компании Atmel [электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. atmel. ru.

27)  Сайт, посвященный протоколу 1-Wire [электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. elin. ru/1-Wire/m_lan. htm.

28)  Сайт производителя переферийных электронных компонентов [электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. .

29)  Сайт производителя электронных компонентов [электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. .

30)  Сайт производителя LCD-дисплеев [электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. . ru

31)  Сайт производителя LCD-дисплеев [электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. . tw/.

Приложения

Приложение

Фотографии модулей микроконтроллеров, использованных для создания АиАЧХ:

Модуль ATmega169

Модуль ATmega8

PIC16f84a

Модуль PIC16f877a/ PIC18f452

Плата к программатору pickit3 PIC16f877a/ PIC18f452

Приложение

Фото собранного программатора №1.

Фото собранного программатора №1 в модуле atmega8.

Фото собранного программатора №2.

Приложение

Фотографии, показывающие работу первого модуля ( усовершенствованный вариант )

Первые 5 секунд ждем полную инициализацию всех частей прибора:

Далее прибор становится в начальное положение:

Включаем прибор с помощью кнопки старт ( - провод с порта RC7 к плюсу ):

Микросхема DD2 переводит прибор в режим ожидания ( - провод с порта RC6 к плюсу ):

Приложение

Фотография, показывающая работу третьего модуля ( усовершенствованный вариант ):