PIC16F877 multimetras: 6 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

PICMETER Įvadas

Šis PICMETER projektas išaugo į naudingą ir patikimą įrankį bet kuriam elektronikos entuziastui.

• Jis veikia naudojant PIC16F877 / 877A mikrovaldiklį.
• Tai PIC kūrimo sistema
• Tai 19 funkcijų daugiametris (voltmetras, dažnio matuoklis, signalų generatorius, termometras …)
• Tai komponentų tikrintuvas (R, L, C, diodas …), turintis iki 5 kiekvienos funkcijos diapazonų.
• Jame yra 433 MHz dažnių juostos ASK radijas, kuris laukia tam tikros programos.
• Tai nuotolinio gavimo sistema, kurioje kitas kompiuteris (kompiuteris) gali rinkti duomenis per nuoseklųjį prievadą grafiniam atvaizdavimui. (Jis buvo naudojamas kaip EKG projekto priekinė dalis).
• Ji turi registravimo funkciją (duomenų registravimui per valandas), rezultatai įkeliami iš EEPROM.
• Jis sukuria bandymo signalus kai kuriems varikliams valdyti.
• Jis kruopščiai išbandytas, žiūrėkite nuotraukas 5 veiksme.
• Programinė įranga išleidžiama kaip atvirojo kodo

Ši instrukcija yra sumažinta visos dokumentacijos versija. Jame aprašoma aparatinė ir programinė įranga, kurios pakanka kitiems, kad ją būtų galima sukurti kaip užbaigtą projektą arba naudoti kaip kūrimo sistemą tolesniems pakeitimams atlikti arba tiesiog ieškoti idėjų, kurias būtų galima naudoti kituose projektuose.

Prekės

Vienintelė svarbi mikroschema, kurią reikia nusipirkti, yra mikroschema PIC16F877A-I/P

• A = vėlesnis pakeitimas, kuris skiriasi nuo originalo konfigūracijos bitų apibrėžimu.
• I = Pramonės temperatūros diapazonas
• P = 40 laidų plastikinis dviejų linijų paketas, 10 MHz, normalios VDD ribos.

Taip pat „Hitachi LM032LN“20 simbolių 2 eilučių skystųjų kristalų ekranas su įmontuotu HD44780 valdikliu.

Kitos dalys yra tik bendri elektros komponentai, plokščių plokštės, LM340, LM311, LM431, bendrosios paskirties mažos galios tranzistoriai ir kt.

1 žingsnis: PICBIOS aprašymas

PICBIOS Aprašymas

Ši programinė įranga veikia PIC16F877 plokštėje ir užima apatinę 4k programos atmintį. Tai programinės įrangos aplinka, skirta programų programai, užimančiai viršutinę programos atminties pusę. Savo idėja ji panaši į PC-BIOS su keliomis „derinimo“komandomis, skirtomis programų kūrimui, ir turi 5 komponentus:

1. Įkrovos meniu
2. Sąrankos programa
3. Komandinės eilutės sąsaja (per nuoseklųjį prievadą)
4. Branduolio ir įrenginių tvarkyklės
5. Taikomųjų programų programavimo sąsaja

2 žingsnis: PICMETER Aprašymas

PICMETER Aprašymas

Įvadas

Kaip ir multimetras (voltai, stiprintuvai, omai), jis turi daug funkcijų, kurios pasirenkamos naudojant meniu sistemą. Tačiau, kadangi tai yra techninės ir programinės įrangos derinys, jis yra labai universalus, pavyzdžiui, galimos tokios funkcijos kaip ilgas laikotarpio registravimas ir serijinių duomenų siuntimas.

Meniu yra „širdis“, kur funkcijos pasirenkamos mygtukais [kairėn] ir [dešinėn]. Tada kiekvienai funkcijai skirtingi diapazonai pasirenkami mygtukais [inc] ir [dec]. Pavyzdžiui, kondensatoriai matuojami nuo maždaug 0,1 nF iki 9000uF, naudojant 5 atskirus diapazonus.

2.1 PICMETER programinė įranga

Tai yra sukurta kaip taikomoji programa, kuri užima viršutinę 4 k programos atmintį ir priklauso nuo PICBIOS funkcijų įrenginio įvesties/išvesties ir pertraukimo tvarkymui. Jį sudaro meniu skyrius, kuris veikia kaip foninė užduotis ir kas 20 ms apklausia mygtukus. Paspaudus mygtuką, norint pakeisti funkciją ar diapazoną, iškviečiama atitinkama tvarka. Kai nepaspaudžiamas joks mygtukas, išmatuotas rodmuo atnaujinamas maždaug 0,5 sek. Intervalu. Iš esmės meniu yra paieškos lentelė.

2.2 Skaitiklio funkcija - skyriai

Yra daug funkcijų, todėl ši dalis yra padalinta į skyrius, kurių kiekvienas susijęs su panašaus pobūdžio funkcijomis. Tai yra trumpas skyrių sąrašas, žr. Visą dokumentaciją, kad pamatytumėte, kaip kiekvienas skyrius veikia išsamiai. Dėl uosto apribojimų yra 3 projekto variantai (žr. Visą dokumentaciją). Funkcijos įprastu šriftu yra bendros visiems projektams. Funkcijos NURODYTOS yra įtrauktos tik į PICMETER1 projektą. ITALIKOS funkcijos įtrauktos tik į PICMETER2 arba PICMETER3 projektus.

„VoltMeter“skyrius - šaltinio failas yra vmeter.asm

Sudėtyje yra funkcijų, pagrįstų įtampos matavimu naudojant ADC.

• ADC įtampa (nuskaito tam tikros įvesties įtampą, nuo AN0 iki AN4)
• AD2 Dual (vienu metu rodo AN0 ir AN1 įtampą)
• TMP termometras nuo -10 iki 80? degC (2N3904 arba dvigubas LM334 keitiklis)
• LOG - nustato registravimo intervalą
• OHM - atsparumo matavimas (potenciometro metodas) nuo 0Ω iki 39MΩ 4 diapazonuose
• DIO-diodas, matuoja priekinę įtampą (0-2,5 V)
• CON - Tęstinumas (pypteli, kai pasipriešinimas yra mažesnis nei 25, 50 arba 100 slenkstis)

Komponentinis matuoklis1 - šaltinio failas yra meter1.asm

Kondensatoriaus, induktoriaus ir rezistoriaus matavimas naudojant LM311 lyginamąją grandinę. Remiantis vieno įkrovimo ciklo laiko matavimu.

• CAL - kalibravimas - matuojamas fiksuotas 80nf ir 10μF, kad būtų galima patikrinti ir sureguliuoti
• Cx1 - kondensatoriaus matavimas nuo 0,1 nF iki 9000μF 5 diapazonuose
• Lx1 - induktoriaus matavimas nuo 1mH iki ?? mH 2 diapazonuose
• Rx1 - rezistoriaus matavimas nuo 100Ω iki 99MΩ 3 diapazonuose

Komponentas Meter2 Šaltinio failas Meter2.asm

Komponentų matavimas naudojant alternatyvų LM311 atsipalaidavimo generatorių ir Colpitts osciliatorių. Remiantis N ciklų laikotarpio matavimu. Tai yra šiek tiek tikslesnis nei aukščiau aprašytas metodas, nes matuojamas laikas N = iki 1000 ciklų. Tai daugiau techninės įrangos sprendimas ir reikalauja daugiau statybos.

• Cx2 - kondensatoriaus matavimas nuo 10pF iki 1000 μF 5 diapazonuose.
• Rx2 - rezistoriaus matavimas nuo 100 omų iki 99M 5 diapazonuose.
• Lx2 - induktoriaus matavimas nuo 1mH iki 60mH 1 diapazone.
• osc - induktoriaus matavimas (Colpitts metodas) nuo 70μH iki 5000μH? 2 diapazonuose.

Dažnio matuoklis - šaltinio failas Fmeter.asm

Yra funkcijų, naudojančių PIC skaitiklius ir laikmačius, ir mažai kitų;

• FREQ - dažnių matuoklis nuo 0Hz iki 1000kHz 3 diapazonuose
• XTL - matuoja LP kristalų dažnį (nepatikrintas)
• SIG - signalų generatorius nuo 10Hz iki 5KHz 10 žingsnių
• SMR - žingsninis variklis - atvirkštinė kryptis
• SMF- žingsninis variklis- pirmyn.

Ryšiai - šaltinio failas yra comms.asm

Funkcijos perduoti/priimti signalą serijiniams ir SPI periferiniams įrenginiams išbandyti;

• UTX bandymo serijinis TX ir padidinimas bei sumažintas bitų dažnis nuo 0,6 iki 9,6 tūkst
• URX testas serijinis RX & inc ir sumažina bitų spartą nuo 0,6 iki 9,6 tūkst
• SPM - tikrina SPI pagrindiniu režimu
• SPS - bando SPI vergo režimu

FSK radijo modulis - šaltinio failas yra Radio.asm

Funkcijos naudojant RM01 ir RM02 radijo priėmimo ir perdavimo modulius. Šie moduliai sąsaja per SPI, kuris naudoja daugumą C prievado kaiščių.

• RMB - nustatykite radijo modulio BAUD dažnį
• RMF - nustatykite radijo modulį RF dažnis
• RMC - nustato radijo modulio laikrodžio dažnį
• XLC - reguliuoja kristalų talpos apkrovą
• POW - nustato siųstuvo galią
• RM2 - perduoti bandymo duomenis (RM02 modulis)
• RM1 - gauti bandymo duomenis (RM01 modulis)

Valdymo modulis - šaltinio failas control.asm

• SV1 - Servo išėjimas (naudojant CCP1) nuo 1 ms iki 2 ms 0,1 ms žingsniais
• SV2 - Servo išėjimas (naudojant CCP2) nuo 1 ms iki 2 ms 0,1 ms žingsniais
• PW1 - PWM išvestis (naudojant CCP1) nuo 0 iki 100% 10% žingsniais
• PW2 - PWM išvestis (naudojant CCP2) nuo 0 iki 100% 10% žingsniais

Nuotolinis duomenų gavimas - šaltinio failas yra remote.asm

Nuotolinis režimas (Rem) - komandų rinkinys, leidžiantis matuoklį valdyti iš kompiuterio per nuosekliąją sąsają. Viena komanda renka EEPROM prisijungusius duomenis per kelias valandas. Kita komanda nuskaito įtampą visu ADC greičiu į atminties buferį, tada perduoda buferį į kompiuterį, kur rezultatai gali būti rodomi grafiškai. Iš esmės tai yra osciloskopas, veikiantis garso dažnių diapazone

Laikas - šaltinio failas yra time.asm

Timas - tik rodo laiką hh: mm: ss formatu ir leidžia keisti naudojant 4 mygtukus

3 žingsnis: grandinės aprašymas

Grandinės aprašymas

3.1 Pagrindinė plėtros valdyba

1 paveiksle parodyta pagrindinė kūrimo lenta, skirta PICBIOS paleisti. Tai labai standartinis ir paprastas, 5 V reguliuojamas maitinimo šaltinis ir atsiejami kondensatoriai, C1, C2.

Laikrodis yra 4 MHz krištolo, todėl TMR1 tikčioja 1 intervalu. „Microchip“rekomenduoja 22pF kondensatorius C6, C7, tačiau neatrodo, kad tai iš tikrųjų būtina. ICSP antraštė (grandinės serijinis programavimas) naudojama iš pradžių užprogramuoti tuščią PIC su PICBIOS.

Serijinis prievadas (COM1)- pastaba TX ir RX yra keičiami, ty COM1-TX yra prijungtas prie C-RX prievado, o COM1-RX yra prijungtas prie C-TX prievado (paprastai vadinamas „nuliniu modemu“). Taip pat signalo lygiai, reikalingi RS232, tikrai turėtų būti +12V (tarpas) ir -12V (ženklas). Tačiau įtampos lygiai 5V (erdvė) ir 0V (ženklas) atrodo tinkami visiems mano naudojamiems kompiuteriams. Taigi RX ir TX signalų lygius tiesiog apverčia linijos tvarkyklė (Q3) ir linijos imtuvas (Q2).

LM032LN (2 eilučių 20 simbolių) LCD naudoja standartinę „HD44780“sąsają. Programinė įranga naudoja 4 bitų nibble režimą ir tik rašymą, kuriam naudojami 6 D prievado kaiščiai. Programinę įrangą galima sukonfigūruoti taip, kad būtų galima nugramdyti žemai (D prievado bitai 0–3) arba nugramdyti aukštai (D prievado bitai 4–7), kaip naudojama čia.

Mygtukiniai jungikliai suteikia keturis įėjimus meniu pasirinkimui. Perjungimui naudokite „push“, nes programinė įranga aptinka krentantį kraštą. Pritraukiamieji rezistoriai (= 25k) yra PORT B viduje. Prievadas RB6 negali būti naudojamas jungikliams dėl 1nF dangtelio (rekomenduojama ICSP). Ar nereikia iš naujo nustatyti jungiklio?

mygtukas0

liko meniu parinktys [◄]

mygtukas1

meniu parinktys dešinėje [►]

mygtukas2

didinimo diapazonas/vertė/pasirinkite [▲]

mygtukas3

mažinimo diapazonas/vertė/pasirinkite [▼]

3.2 Analoginės įvestys ir komponentų tikrintuvas - plokštė 1

2 paveiksle parodyta analoginė PICMETER1 grandinė. Analoginiai įėjimai AN0 ir AN1 naudojami bendros paskirties įtampai matuoti. Pasirinkite slopintuvų rezistorių vertes, kad įvesties kaiščiai AN0/AN1 būtų 5V.

10 V įvesties diapazonui m = 1 + R1/R2 = 1 + 10k/10k = 2

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

AN2 naudojamas temperatūrai matuoti naudojant tranzistorių Q1 kaip „neapdorotą“temperatūros keitiklį. NPN tranzistoriaus temperatūros koeficientas esant 20 celsijų = -Vbe/(273+20) = -0,626/293 = -2,1 mV/K. (žr. temperatūros matavimą skyriuje Analoginis). LM431 (U1) suteikia 2,5 V įtampos atskaitą AN3. Galiausiai AN4 yra naudojamas arba komponentų bandymui analoginiame skyriuje.

Norint išmatuoti komponentą, bandomasis komponentas yra prijungtas prie RE2 (D_OUT) ir AN4 įvesties. Rezistoriai R14 - R18 pateikia penkias skirtingas varžos vertes, naudojamas varžos matavimui (potenciometro metodas) analoginiame skyriuje. Rezistoriai yra „prijungti grandinėje“, nustatant prievado C/prievado E kaiščius kaip įvestį arba išvestį.

Meter1 atlieka komponentų matavimą, įkraudamas įvairius žinomo/nežinomo kondensatoriaus ir rezistoriaus derinius. LM311 (U2) naudojamas CCP1 pertraukoms sukurti, kai kondensatorius įkraunamas iki viršutinės ribos (75% VDD) ir išsikrauna iki žemesnės ribos (25% VDD). Šios slenksčio įtampos nustatomos pagal R8, R9, R11 ir potenciometrą R10, koregavimas. Bandant kondensatorius, kondensatorius C13 (= 47pF) ir plokštės pralaidi talpa užtikrina 100pF apdailą. Tai užtikrina, kad pašalinus bandomąjį komponentą intervalas tarp CCP1 pertraukų viršija 100 us ir neperkrauna PIC. Ši apdailos vertė (100pF) atimama iš programinės įrangos matavimo. D3 (1N4148) suteikia iškrovos kelią bandant induktyvumą ir apsaugo D_OUT, užkertant kelią neigiamai įtampai.

λΩπμ

4 žingsnis: statybos vadovas

Statybos vadovas

Gerai tai, kad šis projektas yra kuriamas ir išbandomas etapais. Suplanuokite savo projektą. Pagal šias instrukcijas manau, kad kuriate PICMETER1, nors procedūra yra panaši į PICMETER2 ir 3.

4.1 Plėtros plokštės PCB

Turite sukurti pagrindinę kūrimo plokštę (1 pav.), Kuri turėtų tilpti į 100 x 160 mm standartinio dydžio PCB, suplanuokite išdėstymą, kad jis būtų kuo tvarkingesnis. Išvalykite savo PCB ir skardinkite visą varį, naudokite patikimus komponentus ir jungtis, jei įmanoma, išbandytas. PIC naudokite 40 kontaktų lizdą. Tęstinumo tikrinimas visų lituotų jungčių. Gali būti naudinga pažvelgti į mano lentos išdėstymo nuotraukas aukščiau.

Dabar turite tuščią PIC ir turite programuoti PICBIOS į „flash“atmintį. Jei jau turite programavimo metodą - gerai. Jei ne, rekomenduoju šį metodą, kurį sėkmingai panaudojau.

4.2 AN589 programuotojas

Tai maža sąsajos grandinė, leidžianti PIC programuoti iš kompiuterio naudojant spausdintuvo (LPT1) prievadą. Dizainą iš pradžių paskelbė „Microchip“programos pastaboje. (3 nuoroda). Įsigykite arba sukurkite su AN589 suderinamą programuotoją. Aš naudojau patobulintą čia aprašytą AN589 dizainą. Tai yra ICSP - tai reiškia, kad įdedate PIC į 40 kontaktų lizdą, kad jį užprogramuotumėte. Tada prijunkite spausdintuvo kabelį prie AN539 įvesties ir ICSP kabelį iš AN589 prie kūrimo plokštės. Mano programuotojo dizainas perima savo galią iš kūrimo plokštės per ICSP kabelį.

4.3 PICPGM nustatymai

Dabar jums reikia programavimo programinės įrangos, kad galėtumėte paleisti kompiuterį. PICPGM veikia su įvairiais programuotojais, įskaitant AN589, ir jis atsisiunčiamas nemokamai. (Žr. Nuorodos).

Aparatūros meniu LPT1 pasirinkite programuotoją AN589

Įrenginys = PIC16F877 arba 877A arba automatinis aptikimas.

Pasirinkite šešiakampį failą: PICBIOS1. HEX

Pasirinkite Ištrinti PIC, tada Programuoti PIC, tada Patvirtinti PIC. Kai pasisekė, gausite pranešimą apie sėkmingą užbaigimą.

Nuimkite ICSP kabelį, Iš naujo paleiskite PIC, tikiuosi, kad LCD ekrane matysite PICBIOS ekraną, kitaip patikrinkite savo ryšius. Patikrinkite įkrovos meniu paspausdami kairįjį ir dešinįjį mygtukus.

4.4 Serijinis ryšys (hiperterminalinis arba glaistas)

Dabar patikrinkite nuoseklųjį ryšį tarp PIC ir kompiuterio. Prijunkite nuoseklųjį kabelį iš kompiuterio COM1 prie kūrimo plokštės ir paleiskite ryšio programą, pvz., Seną „Win-XP Hyper-Terminal“arba „PUTTY“.

Jei naudojate „Hyperterminal“, sukonfigūruokite taip. Pagrindiniame meniu pasirinkite Skambinti> Atsijungti. Tada Failas> Ypatybės> Prisijungti prie skirtuko. Pasirinkite „Com1“, tada spustelėkite mygtuką „Konfigūruoti“. Pasirinkite 9600 bps, nėra pariteto, 8 bitai, 1 stop. Techninės įrangos srauto valdymas “. Tada skambinkite> Skambinti, kad prisijungtumėte.

Jei naudojate „PuTTY“, „Connection“> „Serial“> „Connect to COM1“ir 9600 bps, nėra pariteto, 8 bitai, 1 stotelė. Pasirinkite „RTS/CTS“. Tada seansas> Serijinis> Atidaryti

PICBIOS įkrovos meniu pasirinkite „Command Mode“, tada paspauskite [inc] arba [dec]. Ekrane turėtų būti rodomas raginimas „PIC16F877>“(jei ne, patikrinkite nuosekliąją sąsają). Spausti? norėdami pamatyti komandų sąrašą.

4.5 Programos PICMETER

Kai serijinis ryšys veikia, „flash“atminties programavimas yra toks pat paprastas kaip šešiakampio failo siuntimas. Įveskite komandą „P“, kuri atsako „Siųsti šešioliktainį failą …“.

Naudodamiesi hiper-terminalu, meniu Perkelti> Siųsti teksto failą> PICMETER1. HEX> Atidaryti.

Pažangą rodo „:“. kaip kiekviena šešiabriaunio kodo eilutė yra užprogramuota. Pagaliau įkelkite sėkmę.

Jei naudojate „PuTTY“, gali tekti naudoti „Notepad“ir nukopijuoti/įklijuoti visą PICMETER1. HEX turinį į „PuTTY“.

Panašiai, norėdami patikrinti, įveskite komandą „V“. Hiper-terminale iš meniu Perkelti> Siųsti teksto failą> PICMETER1. HEX> Gerai.

Įspėjimas = xx… Jei užprogramuosite 16F877A lustą, gausite įspėjamuosius pranešimus. Tai susiję su skirtumais tarp 877 ir 877A, kurie programuojami iš 4 žodžių blokų. Deja, nuoroda nesuderina sekcijų pradžios su 4 žodžių ribomis. Paprastas sprendimas yra 3 NOP instrukcijos kiekvieno skyriaus pradžioje, todėl tiesiog ignoruokite įspėjimus.

Iš naujo paleiskite ir BIOS įkrovos meniu pasirinkite „Vykdyti programą“. LCD ekrane turėtumėte matyti PICMETER1.

4.6 Paleiskite PICMETER1

Dabar pradėkite kurti daugiau kūrimo plokštės sekcijų (2 pav.), Kad Voltmeter, Component Meter funkcijos veiktų taip, kaip reikia.

Meter1 reikia šiek tiek kalibruoti. Naudodami „Cal“funkciją, sureguliuokite R10, kad rodmenys būtų maždaug 80,00, 80,0 nF ir 10 000uF. Tada perskaitykite nedidelę 100pF funkciją Cx1. Jei rodmenys nepasiekiami, pakeiskite apdailos dangtelį C13 arba „trimc“reikšmę matuoklyje1.asm.

Dabar paleiskite „PICBIOS Setup“ir pakeiskite kelis EEPROM kalibravimo nustatymus. Kalibruokite temperatūrą reguliuodami 16 bitų poslinkį (aukštas, žemas formatas). Taip pat gali tekti pakeisti „delayt“vertę.

Jei ketinate sukurti projektą tokį, koks jis yra - Sveikiname - baigėte! Papasakokite apie savo sėkmę „Instructables“.

4,7 MPLAB

Bet jei norite atlikti pakeitimus arba toliau plėtoti projektą, turite iš naujo sukurti programinę įrangą naudodami MPLAB. Atsisiųskite MPLAB iš „Microchip“. Tai „senasis“, kurį paprasta ir paprasta naudoti. Nesu bandžiusi naujo „Labx“kūrimo įrankio, kuris atrodo kur kas sudėtingesnis.

Išsami informacija apie tai, kaip sukurti naują projektą, o tada pridėti failus prie projekto „Full Documentation“.

5 žingsnis: bandymo nuotraukos

Nuotrauka aukščiau termometro, rodanti 15 ° C

Bandymo dažnis, skaitymas = 416 tūkst

Bandymo induktorius pažymėtas 440uF, nuskaito 435u

Bandymas 100k rezistorius, rodo 101k, tai lengva.

1000pF kondensatoriaus bandymas, rodmuo yra 1,021 nF

6 žingsnis: nuorodos ir nuorodos

6.1 PIC16F87XA duomenų lapas, „Microchip Inc.

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

6.2 PIC16F87XA FLASH atminties programavimo specifikacija, mikroschema

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

6.3 Naudojimo pastaba AN589, „Microchip Inc.

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

6.4 PICPGM atsisiųsti

picpgm.picprojects.net/

6.5 MPLab IDE v8.92 atsisiųsti nemokamai, „Microchip“

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

6.6 „Hope RFM01-433“ir „RFM02-433“modulių, RF Solutions, duomenų lapai

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

6.7 LT Spice, analoginiai įrenginiai

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

6.8 „Pic“programuotojo grandinė, pagrįsta AN589, „Best-Microcontroller-Projects“

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

6.9 Atvirojo kodo failai

atviro kodo