PIC16F877 Multimetrs: 6 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

PICMETER Ievads

Šis PICMETER projekts ir kļuvis par noderīgu un uzticamu rīku jebkuram elektronikas entuziastam.

• Tas darbojas ar PIC16F877 / 877A mikrokontrolleri.
• Tā ir PIC izstrādes sistēma
• Tas ir 19 funkciju daudzmetri (voltmetrs, frekvences mērītājs, signālu ģenerators, termometrs …)
• Tas ir komponentu pārbaudītājs (R, L, C, diode …) ar līdz pat 5 diapazoniem katrā funkcijā.
• Tam ir 433 MHz frekvenču joslas ASK radio, kas gaida sava veida lietojumprogrammu.
• Tā ir attālās iegūšanas sistēma, kurā cits dators (PC) var apkopot datus, izmantojot seriālo portu grafiskai attēlošanai. (Tas ir izmantots kā EKG projekta priekšgals).
• Tam ir reģistrēšanas iespēja (datu reģistrēšanai stundu laikā), rezultāti tiek augšupielādēti no EEPROM.
• Tas rada testa signālus dažu motoru darbināšanai.
• Tas ir rūpīgi pārbaudīts, skatiet fotoattēlus 5. solī.
• Programmatūra tiek izlaista kā atvērtā koda avots

Šī pamācība ir pilnas dokumentācijas saīsināta versija. Tajā ir aprakstīta aparatūra un programmatūra, kas ir pietiekama, lai citi varētu to izveidot vai nu kā pabeigtu projektu, vai arī izmantot to kā izstrādes sistēmu, lai veiktu turpmākas izmaiņas vai vienkārši pārlūkotu idejas, ko izmantot citos projektos.

Piegādes

Vienīgā kritiskā mikroshēma, ko iegādāties, ir mikroshēma PIC16F877A-I/P

• A = vēlākā pārskatīšana, kas konfigurācijas bitu definīcijā atšķiras no oriģināla.
• I = rūpnieciskais temperatūras diapazons
• P = 40 vadu plastmasas divrindu iepakojums, 10 MHz, normāli VDD ierobežojumi.

Arī Hitachi LM032LN 20 rakstzīmju un 2 rindu LCD, kurā ir iebūvēts HD44780 kontrolieris.

Pārējās daļas ir tikai vispārīgas elektriskās sastāvdaļas, PCB, LM340, LM311, LM431, vispārējas nozīmes mazjaudas tranzistori utt.

1. darbība: PICBIOS apraksts

PICBIOS Apraksts

Šī programmatūra darbojas uz PIC16F877 plates un aizņem programmas atmiņas apakšējo 4k. Tas nodrošina programmatūras vidi lietojumprogrammai, kas aizņem programmas atmiņas augšējo pusi. Pēc idejas tas ir līdzīgs PC-BIOS ar dažām “atkļūdošanas” komandām programmas izstrādei, un tam ir 5 komponenti:

1. Sāknēšanas izvēlne
2. Iestatīšanas programma
3. Komandrindas saskarne (caur seriālo portu)
4. Kodola un ierīču draiveri
5. Lietojumprogrammu programmēšanas saskarne

2. darbība: PICMETER Apraksts

PICMETER Apraksts

Ievads

Tāpat kā multimetram (volti, pastiprinātāji, omi), tam ir daudz funkciju, kuras izvēlas, izmantojot izvēlņu sistēmu. Bet aparatūras un programmatūras kombinācija padara to ļoti universālu, piemēram, ir pieejamas tādas funkcijas kā ilgstoša reģistrēšana un sērijas datu sūtīšana.

Izvēlne ir “sirds”, kurā funkcijas tiek atlasītas, izmantojot pogas [pa kreisi] un [pa labi]. Pēc tam katrai funkcijai ar pogām [inc] un [dec] tiek atlasīti dažādi diapazoni. Piemēram, kondensatorus mēra no aptuveni 0,1 nF līdz 9000uF, izmantojot 5 atsevišķus diapazonus.

2.1 PICMETER Programmatūra

Tas tiek organizēts kā lietojumprogramma, kas aizņem programmas atmiņas augšējos 4k un paļaujas uz PICBIOS funkcijām ierīces I/O un pārtraukumu apstrādei. Tas sastāv no izvēlnes sadaļas, kas darbojas kā fona uzdevums un ik pēc 20 ms aptaujā pogas. Nospiežot pogu, lai mainītu funkciju vai mainītu diapazonu, tiek izsaukta atbilstošā rutīna. Ja netiek nospiesta neviena poga, izmērītais rādījums tiek atjaunināts ar aptuveni 0,5 sekunžu intervālu. Būtībā izvēlne ir uzmeklēšanas tabula.

2.2 Skaitītāja funkcija - sadaļas

Ir daudz funkciju, tāpēc šī daļa ir sadalīta sadaļās, no kurām katra attiecas uz līdzīga rakstura funkcijām. Šis ir īss sadaļu saraksts, skatiet pilnu dokumentāciju, lai redzētu, kā katra sadaļa darbojas detalizēti. Ostas ierobežojumu dēļ ir 3 projekta varianti (skatīt pilnu dokumentāciju). Funkcijas parastajā fontā ir kopīgas visiem projektiem. NESVĒRTĀS funkcijas ir iekļautas tikai projektā PICMETER1. ITALICS funkcijas ir iekļautas tikai PICMETER2 vai PICMETER3 projektos.

Sadaļa VoltMeter - avota fails ir vmeter.asm

Satur funkcijas, kuru pamatā ir sprieguma mērīšana, izmantojot ADC.

• ADC spriegums (nolasa spriegumu izvēlētajā ieejā, AN0 līdz AN4)
• AD2 Dual (vienlaicīgi parāda spriegumu AN0 un AN1)
• TMP termometrs no -10 līdz 80? degC (2N3904 vai duāls LM334 devējs)
• LOG - nosaka reģistrēšanas intervālu
• OHM - pretestības mērīšana (potenciometra metode) no 0Ω līdz 39MΩ 4 diapazonos
• DIO-diode, mēra spriegumu uz priekšu (0-2,5V)
• CON - nepārtrauktība (pīkst, ja pretestība ir mazāka par 25, 50 vai 100 slieksni)

Komponenta mērītājs1 - avota fails ir meter1.asm

Kondensatora, induktora un rezistora mērīšana, izmantojot LM311 salīdzināšanas ķēdi. Pamatojoties uz viena uzlādes cikla laika mērīšanu.

• CAL - kalibrēšana - mēra fiksētus 80nf un 10μF pašpārbaudei un pielāgošanai
• Cx1 - kondensatora mērījumi no 0,1 nF līdz 9000μF 5 diapazonos
• Lx1 - induktora mērījums no 1mH līdz ?? mH 2 diapazonos
• Rx1 - rezistoru mērījumi no 100Ω līdz 99MΩ 3 diapazonos

Komponents Meter2 Avota fails Meter2.asm

Komponentu mērījumi, izmantojot alternatīvus LM311 relaksācijas oscilatorus un Colpitts oscilatorus. Pamatojoties uz N ciklu laika perioda mērīšanu. Tā ir nedaudz precīzāka nekā iepriekš aprakstītā metode, jo tiek mērīts laiks N = līdz 1000 cikliem. Tas ir vairāk aparatūras risinājums un prasa lielāku būvniecību.

• Cx2 - kondensatora mērījumi no 10pF līdz 1000 μF 5 diapazonos.
• Rx2 - rezistora mērījumi no 100 omiem līdz 99M 5 diapazonos.
• Lx2 - induktora mērījumi no 1mH līdz 60mH 1 diapazonā.
• osc - induktora mērīšana (Colpitts metode) no 70μH līdz 5000μH? 2 diapazonos.

Frekvences mērītājs - avota fails Fmeter.asm

Satur funkcijas, kas izmanto PIC skaitītājus un taimerus, un maz ko citu;

• FREQ - frekvenču mērītājs no 0Hz līdz 1000kHz 3 diapazonos
• XTL - mēra LP kristālu biežumu (nav pārbaudīts)
• SIG - signāla ģenerators no 10Hz līdz 5KHz 10 soļos
• SMR - soļu motors - pretējs virziens
• SMF- soļu motors- virziens uz priekšu.

Sakari - avota fails ir comms.asm

Funkcijas signāla pārraidei/saņemšanai, lai pārbaudītu sērijas un SPI perifērijas ierīces;

• UTX testa sērijas TX & inc un samazināt bitu pārraides ātrumu no 0,6 līdz 9,6 k
• URX pārbauda sērijas RX & inc un samazina bitu pārraides ātrumu no 0,6 līdz 9,6 k
• SPM - pārbauda SPI galvenajā režīmā
• SPS - pārbauda SPI vergu režīmā

FSK radio modulis - avota fails ir Radio.asm

Funkcijas, izmantojot RM01 un RM02 radio uztveršanas un pārraides moduļus. Šie moduļi ir saskarnē, izmantojot SPI, kas izmanto lielāko daļu porta C tapas.

• RMB - iestatiet radio moduļa BAUD ātrumu
• RMF - iestatiet radio moduli RF frekvence
• RMC - iestata radio moduļa pulksteņa frekvenci
• XLC - pielāgo kristāla kapacitātes slodzi
• POW - nosaka raidītāja jaudu
• RM2 - pārraida testa datus (RM02 modulis)
• RM1 - saņemt testa datus (RM01 modulis)

Vadības modulis - avota fails control.asm

• SV1 - Servo izeja (izmantojot CCP1) no 1 ms līdz 2 ms ar 0,1 ms soli
• SV2 - Servo izeja (izmantojot CCP2) no 1 ms līdz 2 ms ar 0,1 ms soli
• PW1 - PWM izeja (izmantojot CCP1) no 0 līdz 100% ar 10% soli
• PW2 - PWM izeja (izmantojot CCP2) no 0 līdz 100% ar 10% soli

Attālā datu iegūšana - avota fails ir remote.asm

Attālais režīms (Rem) - komandu kopums, lai skaitītāju varētu vadīt no datora, izmantojot seriālo interfeisu. Viena komanda apkopo EEPROM reģistrētos datus stundu laikā. Cita komanda nolasa spriegumus ar pilnu ADC ātrumu atmiņas buferī, pēc tam nosūta buferi uz datoru, kur rezultātus var attēlot grafiski. Faktiski tas ir osciloskops, kas darbojas audio frekvenču diapazonā

Laiks - avota fails ir time.asm

Tim - tikai parāda laiku formātā hh: mm: ss un ļauj mainīt, izmantojot 4 pogas

3. darbība: shēmas apraksts

Ķēdes apraksts

3.1. Pamata attīstības padome

1. attēlā parādīta pamata izstrādes plāksne, lai sāktu darboties PICBIOS. Tas ir ļoti standarta un vienkāršs, 5V regulēts barošanas avots un atvienošanas kondensatori, C1, C2….

Pulkstenis ir 4 MHz kristāls, tāpēc TMR1 atzīmē ar 1 intervālu. 22pF kondensatorus C6, C7 iesaka Microchip, taču tie, šķiet, nav nepieciešami. ICSP galvene (ķēdes sērijas programmēšana) tiek izmantota, lai sākotnēji ieprogrammētu tukšu PIC ar PICBIOS.

Sērijas ports (COM1)- piezīme TX un RX tiek apmainīti, t.i., COM1-TX ir pievienots portam C-RX, un COM1-RX ir savienots ar portu C-TX (parasti dēvēts par “nulles modemu”). Arī signāla līmeņiem, kas nepieciešami RS232, patiešām vajadzētu būt +12V (atstarpe) un -12V (atzīme). Tomēr sprieguma līmeņi 5V (atstarpe) un 0V (zīme) šķiet piemēroti visiem datoriem, kurus esmu izmantojis. Tātad RX un TX signālu līmeņi tiek vienkārši apgriezti ar līnijas draiveri (Q3) un līnijas uztvērēju (Q2).

LM032LN (2 rindu 20 rakstzīmju) LCD izmanto standarta “HD44780 saskarni”. Programmatūra izmanto 4 bitu nibble režīmu un tikai rakstīšanu, kurā tiek izmantotas 6 D porta tapas. Programmatūru var konfigurēt, lai to varētu nofiksēt zemu (D porta 0–3. Biti) vai augstāko (D porta 4. – 7. Bits)..

Spiedpogu slēdži nodrošina četras ieejas izvēlnes izvēlei. Izmantojiet spiedpogu, lai pārslēgtos, jo programmatūra nosaka krītošo malu. Pievilkšanas rezistori (= 25k) ir PORT B iekšējie. Portu RB6 nevar izmantot slēdžiem 1nF vāciņa dēļ (kas ir ieteicams ICSP). Vai nav nepieciešams atiestatīšanas slēdzis?

poga0

atlikušas izvēlnes opcijas [◄]

poga 1

izvēlnes opcijas pa labi [►]

poga2

pieauguma diapazons/vērtība/izvēlieties [▲]

poga3

samazinājuma diapazons/vērtība/izvēlieties [▼]

3.2 Analogās ieejas un komponentu pārbaudītājs - plate 1

2. attēlā parādīta PICMETER1 analogā shēma. Analogās ieejas AN0 un AN1 tiek izmantotas vispārēja sprieguma mērīšanai. Izvēlieties vājinātāju rezistoru vērtības, lai ievades tapās AN0/AN1 iegūtu 5V.

10V ievades diapazonam m = 1 + R1/R2 = 1 + 10k/10k = 2

20V ievades diapazonam m = 1 + (R3 + R22)/R4 = 1 + 30k/10k = 4

AN2 tiek izmantots temperatūras mērīšanai, izmantojot tranzistoru Q1 kā “neapstrādātu” temperatūras devēju. NPN tranzistora temperatūras koeficients pie 20 celcuis = -Vbe/(273+20) = -0,626/293 = -2,1 mV/K. (skatiet temperatūras mērījumus sadaļā Analogs). LM431 (U1) nodrošina 2,5 V sprieguma atskaiti uz AN3. Visbeidzot, AN4 tiek izmantots vai komponentu pārbaudei sadaļā Analogs.

Komponentu mērīšanai testa komponents ir savienots ar RE2 (D_OUT) un AN4 ieeju. Rezistori R14 līdz R18 nodrošina piecas dažādas pretestības vērtības, ko izmanto pretestības mērīšanai (potenciometra metode) sadaļā Analogs. Rezistori ir “savienoti ķēdē”, iestatot porta C/porta E tapas kā ieeju vai izeju.

Meter1 veic komponentu mērīšanu, uzlādējot dažādas zināmā/nezināmā kondensatora un rezistora kombinācijas. LM311 (U2) izmanto, lai radītu CCP1 pārtraukumus, kad kondensators uzlādējas līdz augšējam slieksnim (75% VDD) un izlādējas līdz apakšējam slieksnim (25% VDD). Šos sliekšņa spriegumus nosaka R8, R9, R11 un potenciometrs R10, kas dod nelielu regulēšana. Pārbaudot kondensatorus, kondensators C13 (= 47pF) un plātnes klaiņojošā kapacitāte nodrošina 100pF apdari. Tas nodrošina, ka, noņemot testa komponentu, intervāls starp CCP1 pārtraukumiem pārsniedz 100us un nepārslogo PIC. Šī apdares vērtība (100pF) tiek atņemta no programmatūras komponentu mērījumiem. D3 (1N4148) nodrošina izlādes ceļu, pārbaudot induktorus, un aizsargā D_OUT, novēršot negatīvu spriegumu.

λΩπμ

4. solis: būvniecības rokasgrāmata

Būvniecības ceļvedis

Labi ir tas, ka šis projekts tiek veidots un pārbaudīts pakāpeniski. Plānojiet savu projektu. Šiem norādījumiem es pieņemu, ka jūs veidojat PICMETER1, lai gan procedūra ir līdzīga PICMETER2 un 3.

4.1. Attīstības padomes PCB

Jums ir jāizveido pamata izstrādes plāksne (1. attēls), kurai vajadzētu ietilpt 100 x 160 mm standarta izmēra PCB, plānojiet izkārtojumu, lai tas būtu pēc iespējas sakoptāks. Notīriet savu PCB un alvu no vara, izmantojiet uzticamus komponentus un savienotājus, ja iespējams, pārbaudiet. Izmantojiet 40 kontaktu ligzdu PIC. Nepārtrauktības pārbaude visiem lodētiem savienojumiem. Var būt noderīgi apskatīt manus dēļa izkārtojuma fotoattēlus iepriekš.

Tagad jums ir tukšs PIC, un jums ir jāprogrammē PICBIOS zibatmiņā. Ja jums jau ir programmēšanas metode - labi. Ja nē, es iesaku šādu metodi, kuru esmu veiksmīgi izmantojis.

4.2 AN589 Programmētājs

Šī ir neliela saskarnes shēma, kas ļauj programmēt PIC no datora, izmantojot printera (LPT1) portu. Dizainu sākotnēji publicēja Microchip lietojumprogrammas piezīmē. (3. atsauce). Iegūstiet vai izveidojiet ar AN589 saderīgu programmētāju. Esmu izmantojis šeit aprakstītu uzlabotu AN589 dizainu. Tas ir ICSP - tas nozīmē, ka jūs ievietojat PIC 40 kontaktu ligzdā, lai to ieprogrammētu. Pēc tam pievienojiet printera kabeli AN539 ieejai un ICSP kabeli no AN589 pie izstrādes plates. Mans programmētāja dizains iegūst spēku no izstrādes plates, izmantojot ICSP kabeli.

4.3 PICPGM iestatījumi

Tagad jums ir nepieciešama programmēšanas programmatūra, lai darbotos datorā. PICPGM darbojas ar dažādiem programmētājiem, ieskaitot AN589, un tas tiek lejupielādēts bez maksas. (Skatīt atsauces).

Aparatūras izvēlnē LPT1 izvēlieties Programmer AN589

Ierīce = PIC16F877 vai 877A vai automātiska noteikšana.

Atlasiet Hex failu: PICBIOS1. HEX

Atlasiet Dzēst PIC, pēc tam Program PIC, pēc tam Verify PIC. Ar nelielu veiksmi jūs saņemsit ziņojumu par veiksmīgu pabeigšanu.

Noņemiet ICSP kabeli, Restartējiet PIC, cerams, ka LCD ekrānā redzat PICBIOS displeju, pretējā gadījumā pārbaudiet savienojumus. Pārbaudiet sāknēšanas izvēlni, nospiežot kreiso un labo pogu.

4.4 Sērijas savienojums (hipertermināls vai tepe)

Tagad pārbaudiet seriālo savienojumu starp PIC un datoru. Pievienojiet sērijas kabeli no datora COM1 pie izstrādes plates un palaidiet saziņas programmu, piemēram, veco Win-XP Hyper-Terminal vai PUTTY.

Ja izmantojat Hyperterminal, konfigurējiet šādi. Galvenajā izvēlnē zvaniet> Atvienoties. Pēc tam Fails> Rekvizīti> Savienot ar cilni. Atlasiet Com1, pēc tam noklikšķiniet uz pogas Konfigurēt. Atlasiet 9600 bps, bez paritātes, 8 biti, 1 pietura. Aparatūras plūsmas kontrole”. Pēc tam zvaniet> Zvanīt, lai izveidotu savienojumu.

Ja izmantojat PuTTY, Savienojums> Seriāls> Izveidot savienojumu ar COM1 un 9600 bps, bez paritātes, 8 biti, 1 pietura. Atlasiet “RTS/CTS”. Pēc tam Sesija> Sērijas> Atvērt

PICBIOS sāknēšanas izvēlnē atlasiet “Komandu režīms”, pēc tam nospiediet [inc] vai [dec]. Ekrānā jāparādās uzvednei “PIC16F877>” (ja tā nav, pārbaudiet sērijas saskarni). Prese? lai redzētu komandu sarakstu.

4.5 Programmas PICMETER

Tiklīdz seriālais savienojums darbojas, zibatmiņas programmēšana ir tikpat vienkārša kā hex faila nosūtīšana. Ievadiet komandu “P”, kas atbild ar “Sūtīt hex failu …”.

Izmantojot hiperterminālu, izvēlnē Pārsūtīšana> Sūtīt teksta failu> PICMETER1. HEX> Atvērt.

Uz progresu norāda “:”. jo katra heksadecimālā koda rinda ir ieprogrammēta. Beidzot ielādējiet panākumus.

Ja izmantojat PuTTY, iespējams, jums būs jāizmanto Notepad un viss PICMETER1. HEX saturs jāpārkopē/jāielīmē PuTTY.

Līdzīgi, lai pārbaudītu, ievadiet komandu “V”. Hiperterminālā izvēlnē Pārsūtīt> Sūtīt teksta failu> PICMETER1. HEX> Labi.

Brīdinājums = xx… Ja ieprogrammēsit 16F877A mikroshēmu, jūs saņemsit dažus brīdinājuma ziņojumus. Tas ir saistīts ar atšķirībām starp 877 un 877A, kas programmējas 4 vārdu blokos. Diemžēl saistītājs nelīdzina sadaļu sākumu uz 4 vārdu robežām. Vienkāršs risinājums ir 3 NOP instrukcijas katras sadaļas sākumā, tāpēc vienkārši ignorējiet brīdinājumus.

Restartējiet un BIOS sāknēšanas izvēlnē atlasiet “Palaist lietojumprogrammu”. LCD ekrānā vajadzētu redzēt PICMETER1.

4.6 Palaidiet PICMETER1

Tagad sāciet veidot vairāk sadaļu izstrādes panelī (2. attēls), lai Voltmeter, Component Meter funkcijas darbotos pēc nepieciešamības.

Meter1 ir nepieciešama kalibrēšana. Funkcijā “Cal” noregulējiet R10, lai rādījumi būtu aptuveni 80,00, 80,0 nF un aptuveni 10 000uF. Pēc tam nolasiet nelielu 100pF funkciju Cx1. Ja rādījums ir ārpus, nomainiet apdares vāciņu C13 vai mainiet “trimc” vērtību metrā 1.asm.

Tagad palaidiet programmu PICBIOS Setup un mainiet dažus EEPROM kalibrēšanas iestatījumus. Kalibrējiet temperatūru, pielāgojot 16 bitu nobīdi (augsts, zems formāts). Jums, iespējams, būs jāmaina arī “delayt” vērtība.

Ja jūsu nodoms ir veidot projektu tādu, kāds tas ir - Apsveicam - esat pabeidzis! Pastāstiet man par saviem panākumiem Instructables.

4,7 MPLAB

Bet, ja vēlaties veikt izmaiņas vai attīstīt projektu tālāk, jums ir jāpārveido programmatūra, izmantojot MPLAB. Lejupielādējiet MPLAB no mikroshēmas. Šis ir “vecais”, kas ir vienkārši un vienkārši lietojams. Es neesmu izmēģinājis jauno labx attīstības rīku, kas izskatās daudz sarežģītāks.

Sīkāka informācija par to, kā izveidot jaunu projektu un pēc tam pievienot projektam failus pilnā dokumentācijā.

5. darbība. Testēšanas fotoattēli

Foto augšpusē no termometra, rādījums 15 grādi

Pārbaudes biežums, nolasījums = 416k

Testēšanas induktors apzīmēts ar 440uF, nolasa 435u

Testējot 100k rezistoru, tiek rādīts 101k, tas ir viegli.

1000pF kondensatora pārbaude, rādījums ir 1,021 nF

6. darbība: atsauces un saites

6.1 PIC16F87XA datu lapa, Microchip Inc.

ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/39582b.pdf

6.2 PIC16F87XA FLASH atmiņas programmēšanas specifikācija, mikroshēma

ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/39589b.pdf

6.3 Lietošanas piezīme AN589, Microchip Inc.

ww1.microchip.com/downloads/en/appnotes/00589a.pdf

6.4 PICPGM lejupielāde

picpgm.picprojects.net/

6.5 MPLab IDE v8.92 bezmaksas lejupielāde, mikroshēma

pic-microcontroller.com/mplab-ide-v8-92-free-download/

6.6 Datu lapas Hope RFM01-433 un RFM02-433 moduļiem, RF Solutions

www.rfsolutions.co.uk/radio-modules-c10/hope-rf-c238

6.7 LT Spice, analogās ierīces

www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html

6.8 Pic programmētāja ķēde, kuras pamatā ir AN589, Best-Microcontroller-Projects

www.best-microcontroller-projects.com/pic-programmer-circuit.html

6.9 Atvērtā koda faili

atvērtais avots