Pic12F675 вольтметр: Встраиваемый ампер-вольтметр на PIC12F675 и LED-индикаторах – Ампервольтметр на PIC12F675

Встраиваемый вольтметр на PIC12F675 — Меандр — занимательная электроника

В этом приборе автор использовал оригинальный метод управления четырёхразрядным семиэлементным светодиодным индикатором сигналами всего с четырёх 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 74НС595 требует использовать три вывода микроконт­роллера для управления преобразова­телем кода и ещё по одному выводу для каждого разряда индикатора. Следова­тельно, для четырёхразрядного индика­тора требуются семь выводов. Это не даёт возможности применять такие ин­дикаторы с маловыводными микроконт­роллерами, например, с 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 74НС595, обнуляя этим её сдвиговый регистр. Этот этап — единственный, на котором через элементы индикатора течёт 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 74НС595 переписывает нулевое содер­жимое сдвигового регистра в регистр хранения. Это полностью гасит индика­тор.

На третьем этапе происходит загруз­ка информации в сдвиговый регистр микросхемы 74НС595 последователь­ным кодом, формируемым микроконт­роллером на выводе 14 микросхемы. На её вывод 11 поступают тактовые им­пульсы.

На четвёртом этапе нарастающим перепадом уровня на выводе 12 микро­схемы 74НС595 информация из её сдвигового регистра поступает в ре­гистр хранения, причём благодаря вы­соким уровням на катодах разряды индикатора остаются погашенными.

На пятом этапе на общем катоде разряда, для которого предназначен выведенный на выходы микросхемы 74НС595 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 четырёх 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 нём применена поэлементная дина­мическая индикация. В каждый момент времени высокий уровень установлен на анодах одной группы одноимённых 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 одноимённые элементы могут быть включены одно­временно во всех разрядах, но в каждом разряде в текущий момент времени включён только один элемент. Именно поэтому выбрано подключение анодов элементов к выходам микросхемы DD2, нагрузочная способность которых вы­ше, чем выходов микроконтроллера.

Рис. 1

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 неё 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 800u 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 600u, а при следую­щих выключениях и включениях — 400u, 400u , снова 800u  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 Err_.

После калибровки выключите вольт­метр и окончательно установите пере­мычку S1, иначе при следующем вклю­чении всё придётся повторить заново. Вольтметр может работать и без калиб­ровки, если при его первом включении перемычка S1 уже установлена. В этом случае он использует коэффициент, вписанный в программе, но погреш­ность может превысить 10 %. Об этом предупредит включённая 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 стабилизатора 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.

Рис. 2

Устройство собрано на печатной плате размерами 40×36 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 надёжной рабо­ты при повышенном напряжении при­менён выводной мощностью 0,5 Вт. Конденсатор С1 можно установить и керамический, и выводной оксидный, для которого на плате предусмотрено посадочное место, обозначенное С1′. Индикатор FYQ-3641AHR-11 можно за­менить другим из серии 3641А или трёхразрядным серии 3631А без пере­делки платы. Фотоснимок собранной платы прибора показан на рис. 3.

Рис. 3

Программа микроконтроллера напи­сана на языке С в среде разработки MikroC.

Скачать файл печатной платы в формате

Sprint Layout 5.0 и программу мик­роконтроллера

Автор: Б. БАЛАЕВ, г. Нальчик, Кабардино-Балкария
Источник: Радио №4/2016

Встраиваемый вольтметр на PIC12F675 • Разное

Встраиваемый вольтметр на PIC12F675 использует оригинальный метод управления четырёхразрядным семиэлементным светодиодным индикатором сигналами всего с четырёх выводов микроконтроллера. В программе микроконтроллера предусмотрен режим автоматической калибровки вольтметра.

foto_voltmetr

foto_voltmetr

Ставшее уже традиционным соединение светодиодного цифрового индикатора с микроконтроллером через преобразователь последовательного кода в параллельный 74НС595 требует использовать три вывода микроконтроллера для управления преобразователем кода и ещё по одному выводу для каждого разряда индикатора. Следовательно, для четырёхразрядного индикатора требуются семь выводов. Это не даёт возможности применять такие индикаторы с маловыводными микроконтроллерами, например, с 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 74НС595, обнуляя этим её сдвиговый регистр. Этот этап — единственный, на котором через элементы индикатора течёт 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 74НС595 переписывает нулевое содержимое сдвигового регистра в регистр хранения. Это полностью гасит индикатор. На третьем этапе происходит загрузка информации в сдвиговый регистр микросхемы 74НС595 последовательным кодом, формируемым микроконтроллером на выводе 14 микросхемы. На её вывод 11 поступают тактовые импульсы. На четвёртом этапе нарастающим перепадом уровня на выводе 12 микросхемы 74НС595 информация из её сдвигового регистра поступает в регистр хранения, причём благодаря высоким уровням на катодах разряды индикатора остаются погашенными.

На пятом этапе на общем катоде разряда, для которого предназначен выведенный на выходы микросхемы 74НС595 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 четырёх 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.
shema_voltmetrshema_voltmetr

В нём применена поэлементная динамическая индикация. В каждый момент времени высокий уровень установлен на анодах одной группы одноимённых 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 одноимённые элементы могут быть включены одновременно во всех разрядах, но в каждом разряде в текущий момент времени включён только один элемент. Именно поэтому выбрано подключение анодов элементов к выходам микросхемы DD2, нагрузочная способность которых выше, чем выходов микроконтроллера.

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 неё подают через делитель R1R2 измеряемое напряжение. Нa 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 800u 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. Fla индикаторе появится 600u, а при следующих выключениях и_ _в_ ключениях — 400u,200L, снова 800u 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 Eгг_.

После калибровки выключите вольтметр и окончательно установите перемычку S1, иначе при следующем включении всё придётся 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 включённая 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 40×36 мм

из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, показанной на рис.

pechat_voltmetrpechat_voltmetr

pechatka_voltmetpechatka_voltmet

Большинство резисторов и конденсаторов — типоразмера 0805 для поверхностного монтажа. Резистор R1 для надёжной работы при повышенном напряжении применён выводной мощностью 0,5 Вт. Конденсатор С1 можно установить и керамический, и выводной оксидный, для которого на плате предусмотрено посадочное место, обозначенное С1 Индикатор FYQ-3641AHR-11 можно заменить другим из серии 3641А или трёхразрядным серии 3631А без переделки платы.

Программа микроконтроллера написана на языке С в среде разработки MikroC.

Прошивка voltmeter

Источник: Журнал Радио.

Автор: Б. БАЛАЕВ

Встраиваемый вольтметр на PIC12F675 – Меандр – цікава електроніка

В этом приборе автор использовал оригинальный метод управления четырёхразрядным семиэлементным светодиодным индикатором сигналами всего с четырёх 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 74НС595 требует использовать три вывода микроконт­роллера для управления преобразова­телем кода и ещё по одному выводу для каждого разряда индикатора. отже, для четырёхразрядного индика­тора требуются семь выводов. Это не даёт возможности применять такие ин­дикаторы с маловыводными микроконт­роллерами, наприклад, с 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 74НС595, обнуляя этим её сдвиговый регистр. Этот этап — единственный, на котором через элементы индикатора течёт 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 74НС595 переписывает нулевое содер­жимое сдвигового регистра в регистр хранения. Это полностью гасит индика­тор.

На третьем этапе происходит загруз­ка информации в сдвиговый регистр микросхемы 74НС595 последователь­ным кодом, формируемым микроконт­роллером на выводе 14 мікросхеми. На её вывод 11 поступают тактовые им­пульсы.

На четвёртом этапе нарастающим перепадом уровня на выводе 12 микро­схемы 74НС595 информация из её сдвигового регистра поступает в ре­гистр хранения, причём благодаря вы­соким уровням на катодах разряды индикатора остаются погашенными.

На пятом этапе на общем катоде разряда, для которого предназначен выведенный на выходы микросхемы 74НС595 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 четырёх выво­дов просто управляют уровнями на катодах разрядов. Варто відзначити, 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.

Основні технічні характеристики

Вимірюється напруга, В………… 0…80

Дискретность измерения, В………… 0,1

Погрешность………….. 0,5% + од. мл. разр.

Напруга живлення, В……… 7…15

струм споживання, мА, …………. не більше 30

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

Рис. 1

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 неё 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 800в 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.

Однак 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 600в, а при следую­щих выключениях и включениях — 400в, 400в , снова 800в 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 Err_.

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

Аналого-цифровое преобразование производится в “сплячому” 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 стабилизатора 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.

Рис. 2

Устройство собрано на печатной плате размерами 40×36 мм из односторонне фольгированного стеклотек­столита толщиной 1,5 мм, показаної на Рис. 2. Большинство резисторов и конденсаторов — типо­размера 0805 для поверхностного мон­тажа. Резистор R1 для надёжной рабо­ты при повышенном напряжении при­менён выводной мощностью 0,5 Вт. Конденсатор С1 можно установить и керамический, и выводной оксидный, для которого на плате предусмотрено посадочное место, обозначенное С1′. Индикатор FYQ-3641AHR-11 можно за­менить другим из серии 3641А или трёхразрядным серии 3631А без пере­делки платы. Фотоснимок собранной платы прибора показан на Рис. 3.

Рис. 3

Программа микроконтроллера напи­сана на языке С в среде разработки MikroC.

завантажити еайл печатной платы в формате спринт розкладка 5.0 и программу мик­роконтроллера

Автор: Б. БАЛАЕВ, г. Нальчик, Кабардино-Балкария
джерело: Радіо №4 / 2016

Встраиваемый вольтметр на PIC12F675 - RadioRadar

Измерительная техника

Главная  Радиолюбителю  Измерительная техника



В этом приборе автор использовал оригинальный метод управления четырёхразрядным семиэлементным светодиодным индикатором сигналами всего с четырёх 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 ещё по одному выводу для каждого разряда индикатора. Следовательно, для четырёхразрядного индикатора требуются семь выводов. Это не даёт 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 её сдвиговый регистр. Этот этап - единственный, на котором через элементы индикатора течёт 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 её вывод 11 поступают тактовые импульсы.

На четвёртом этапе нарастающим перепадом уровня на выводе 12 микросхемы 74HC595 информация из её сдвигового регистра поступает в регистр хранения, причём 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 четырёх 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 нём применена поэлементная динамическая индикация. В каждый момент времени высокий уровень установлен на анодах одной группы одноимённых 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 одноимённые элементы могут быть включены одновременно во всех разрядах, но в каждом разряде в текущий момент времени включён только один элемент. Именно поэтому выбрано подключение анодов элементов к выходам микросхемы DD2, нагрузочная способность которых выше, чем выходов микроконтроллера.

Рис. 1. Схема вольтметра

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 неё 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 всё придётся 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 включённая 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 надёжной работы при повышенном напряжении применён 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 трёхразрядным 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 здесь.

Автор: Б. Балаев, г. Нальчик, Кабардино-Балкария

Дата публикации: 15.04.2016

Мнения читателей
  • basmach / 03.05.2016 - 23:05
    под PIC12F683 было бы интересно попробовать

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:


Ампервольтметр на PIC12F675 | Лучшие радиолюбительские схемы

Ампервольтметр предназначен для измерения тока 0-9,99А и напряжения 0-100В с разрешением 0,01А и 0,1В соответственно.

Операционный усилитель можно заменить на LM2904, LCD дисплей должен быть на контроллере HD44780. Количество символов 2х8… Так же можно применить 2х16 символьный дисплей, но в таком случае останется незадействованной бОльшая часть дисплея. В такой ситуации в  устройстве, куда будет встраиваться ампервольтметр рекомендуется вырезать окошко лишь под рабочую часть дисплея на которой будет выводиться информация. Важно! Непосредственно на дисплеях, как правило, установлен токоограничительный резистор в цепи питания подсветки. Если резистора нет, то его необходимо установить самостоятельно в разрыв цепи идущей на LED +. Сопротивление резистора 6…100 Ом в зависимости от желаемой яркости подсветки…

Настройка устройства проста: сначала резистором «контрастность» устанавливаем необходимую контрастность дисплея, а резисторами «уст U» и «уст I» регулируем точность показаний вольтметра и амперметра. Регулировку желательно производить на верхних пределах показаний вольтметра и амперметра. Если после регулировки амперметр без нагрузки отображает какое-либо значение тока — подбираем операционный усилитель чтобы без нагрузки значение тока было 0,00А! 

Фото устройства!

Плата

Отображение информации на дисплее 2х16.

Подключение ампервольтметра к блоку питания.

Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот

МК PIC 8-битPIC12F6751

Сдвиговый регистрCD74HC1641

Операционный усилительLM3581
Замена: LM2904
Линейный регуляторLM7805CT1

LCD-дисплейHD447801
8x2C1, C2, C4, C5
Конденсатор0.1 мкФ4
C3
Электролитический конденсатор100 мкФ1

Резистор100 Ом2

Резистор91 кОм1

Резистор5.1 кОм1

Резистор680 Ом1

Резистор0.01 Ом1

Подстроечный резистор10 кОм3
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Компактный встраиваемый вольтметр на PIC12F675 с программной калибровкой

В этой статье описывается практическая схема встраиваемого вольтметра построенного по принципу, описанному в предыдущей моей статье, а именно, управление 4-разрядным LED индикатором четырьмя портами МК через регистр 74HC595. Там же подробно описан алгоритм организации динамической индикации (ДИ) для этого случая.  Данный вольтметр предназначен для применения как в качестве автономного устройства (например, в автомобиле), так и встроенного вольтметра для разного рода блоков питания.

Предлагаемая схема встраиваемого вольтметра имеет следующие технические характеристики:

  •    Диапазон измеряемого напряжения …………………….….  0 – 80 В
  •    Дискретность измерения ……………………………………… 0.1 В
  •    Точность ………………………………………………………… 0.5% + ед. мл. разр.
  •    Напряжение питания ………………………………………….. 7 – 15 В
  •    Ток потребления не более ……………………………………. 30 мА
  •    Калибровка …………………………………………………….  Программная
  •    Размеры устройства …………………………………………. 36 х 40 мм

Схема устройства  

Как видно из схемы, управление регистром и разрядами индикатора совмещено. Сегменты индикатора управляются с выходов регистра DD2. В устройстве решено применить посегментную ДИ (в каждый момент включен один сегмент, а на разрядных выводах присутствует код, где в каждом разряде: 0 – если в данном разряде должен гореть данный сегмент и 1 – в противном случае), при котором пиковые токи перекладываются на регистр. Этому есть две причины: первая – максимальная нагрузочная способность выходов 74HC595 35 мА против 25 мА у PIC; вторая и главная – близкий к предельному ток через порт МК может повысить выходной потенциал до уровня переключения входов регистра. А так, в порты МК втекают токи 6-7 мА и на выходах потенциалы не превышают TTL-уровни. 

В каждом из прерываний с интервалом 2 мс (от таймера TMR0) происходит один этап ДИ. Полный цикл состоит из восьми (по количеству сегментов, включая точку) этапов и занимает 16 мс, соответственно частота ДИ равна примерно 64 Гц, что достаточно комфортно воспринимается глазом. Более подробно об организации ДИ читайте по ссылке, указанной выше.

Данный способ ДИ, кроме всего прочего, позволил вдвое уменьшить количество токоограничительных резисторов (R3-R7). У примененного в конструкции МК PIC12F675 остаются незадействованными в ДИ порты GP0 и, установленный в данном случае как обычный вход, GP3. Первый используется в режиме входа АЦП и на него подается измеряемое напряжение через делитель R1,R2,C1. На вывод же GP3 подан высокий потенциал через резистор R3, а подача на него логического нуля замыканием контактов J1 используется для калибровки прибора.

В данном приборе предусмотрен, на мой взгляд, простой и удобный способ программной калибровки. При включении устройства с незамкнутыми контактами J1, на индикаторе светится значение 80.0 v, где знак «v» моргает с частотой 1 Гц. Для калибровки на вход прибора следует подать точно такое напряжение (80.0 Вольт), например, с движка потенциометра, подключенного к напряжению 80-120 В, контролируя напряжение образцовым вольтметром, и замкнуть на короткое время контакты J1. При этом, прибор вычисляет калибровочный коэффициент, который в последствии будет использоваться для корректировки показаний. Надо учесть, что 80 Вольт — достаточно значительная величина и у некоторых могут быть затруднения с такой калибровкой. На этот случай предусмотрено следующее: если прибор выключить в момент индикации калибровочного значения и снова включить, то появится значение «60.0v», далее – «40.0v», «20.0v» и далее по кругу снова «80.0v». Прибор следует откалибровать на максимально доступном значении напряжения, имея в виду, что чем с большим значением будет произведена калибровка, тем выше будет ее точность. После калибровки контакты J1 следует окончательно замкнуть каплей припоя перед следующим включением, иначе, калибровку придется повторить. Если в момент калибровки входное напряжение слишком сильно отличается от требуемого («неправдоподобно»), коэффициент не вычисляется и на индикатор выводится «Err_».

Для уменьшения помех, а значит, увеличения точности аналого-цифровое преобразование производится в режиме SLEEP, с автоматическим выходом по окончании преобразования.

Питается прибор напряжением 5В с интегрального стабилизатора DA1. Применять вместо указанного на схеме стабилизатор типа 7805 можно лишь в самом крайнем случае, потому что у него стабильность выходного напряжения на порядок хуже (не забываем, что ток потребления меняется в зависимости от текущих показаний, а значит, высокая температурная и нагрузочная стабильность тут не помешает). Без ухудшения параметров его можно заменить на LP2951. Стабилитрон VD1 на напряжение 5.6 В совместно с внутренним защитным диодом защищает МК от превышения входным напряжением максимальных значений. Без него, в таком случае, в момент отсутствия тока через индикатор может критически увеличиться напряжение питания МК. Его можно заменить любым стабилитроном на 5.6 Вольт.

Устройство собрано на печатной плате  размерами 40мм на 36мм из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1-1.5 мм.

Большинство резисторов и конденсаторов использованы в SMD исполнении, типа 0805. Резистор R1 для надежной работы при напряжениях до 100 Вольт (выделяемая мощность – до 0.25 Вт) применен выводной на мощность 0.5 Вт. Индикатор можно заменить любым из серии 3641А или на 3-х разрядный 3631А без переделки платы.

Программа управления МК написана на языке Си и оттранслирована в среде MikroC. Ввиду малого объема памяти программ примененного микроконтроллера были проблемы с умещением выходного кода в районе 1 кБайт, например, пришлось непомерно большого объема встроенную процедуру 32-битного деления (занимала почти половину памяти) заменить собственной, написанной на ассемблере. Знаю, что на сайте многими не приветствуются подобные ухищрения (мол, возьми другой контроллер с большей памятью и т.д.), но мне лично по душе, когда примененный МК используется «по максимуму».

Ниже приводятся фотографии собранного прибора.

В прилагаемом файле имеются: проект и код в MikroC, прошивка HEX, Proteus-модель, плата-LAY. 

Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот

DD1
МК PIC 8-битPIC12F6751
DD2
Регистр74HC5951
DA1
LDO регуляторLP29501
VD1
Стабилитрон1N47341
5.6 ВHL1
ИндикаторFYQ36411
C1
Конденсатор4.7 мкФ1
C2, C3
Конденсатор47 мкФ2
C4
Конденсатор0.47 мкФ1
R1
Резистор39 кОм1
R2
Резистор2.2 кОм1
SMDR3
Резистор30 кОм1
SMDR4-R7
Резистор470 Ом4
SMDR8
Резистор01
SMD = 0 ОмДобавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

АМПЕРВОЛЬТМЕТР НА pic12f675 CAVR.ru

Рассказать в:
Ампервольтметр предназначен для измерения тока 0-9,99А и напряжения 0-100В с разрешением 0,01А и 0,1В соответственно.

Операционный усилитель можно заменить на LM2904, LCD дисплей должен быть на контроллере HD44780. Количество символов 2х8... Так же можно применить 2х16 символьный дисплей, но в таком случае останется незадействованной бОльшая часть дисплея. В такой ситуации в устройстве, куда будет встраиваться ампервольтметр рекомендуется вырезать окошко только под рабочую часть дисплея на которой будет выводиться информация. Важно! Непосредственно на дисплеях, как правило, установлен токоограничительный резистор в цепи питания подсветки. Если резистора нет, то его необходимо установить самостоятельно в разрыв цепи идущей на LED +. Сопротивление резистора 6...100 Ом в зависимости от желаемой яркости подсветки...

Настройка устройства проста: - сначала резистором "контрастность" устанавливаем необходимую контрастность дисплея, а резисторами "уст U" и "уст I" регулируем точность показаний вольтметра и амперметра. Регулировку желательно производить на верхних пределах показаний вольтметра и амперметра. Если после регулировки амперметр без нагрузки отображает какое-либо значение тока - подбираем операционный усилитель чтобы без нагрузки значение тока было 0,00А! 

Фото устройства!


Плата

Отображение информации на дисплее 2х16.

Подключение ампервольтметра к блоку питания. АРХИВ:Скачать


Раздел: [Схемы]
Сохрани статью в:
Оставь свой комментарий или вопрос:

Author:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *