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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Eingebautes Voltmeter am PIC12F675. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik In diesem Gerät verwendete der Autor eine originelle Methode zur Steuerung einer vierstelligen LED-Anzeige mit sieben Elementen mit Signalen von nur vier Mikrocontroller-Pins. Das Mikrocontroller-Programm sorgt für eine automatische Kalibrierung des Voltmeters. Die herkömmliche Verbindung einer LED-Digitalanzeige mit einem Mikrocontroller über einen Seriell-Parallel-Konverter 74HC595 erfordert die Verwendung von drei Ausgängen des Mikrocontrollers zur Steuerung des Codekonverters und eines weiteren Ausgangs für jede Ziffer der Anzeige. Daher benötigt ein vierstelliger Indikator sieben Pins. Dies macht es unmöglich, solche Indikatoren mit Mikrocontrollern mit geringer Leistung zu verwenden, beispielsweise mit dem PIC12F675, der nur sechs Pins hat (die Stromversorgungspins nicht mitgerechnet). Ich schlage vor, die Steuerung des Codekonverters und der Anzeigebits mit nur vier Mikrocontroller-Ausgängen zu kombinieren. Gleichzeitig stellt der im Programm eingebettete Algorithmus sicher, dass der Indikator die Arbeit mit dem Konverter und die parasitäre Beleuchtung der Indikatorelemente nicht beeinträchtigt. Wie üblich werden bei Interrupt-Anforderungen des Mikrocontroller-Timers Bit für Bit Informationen auf dem Indikator angezeigt, gefolgt von einer Periode von 2 ms. Das Verfahren zur Bearbeitung jeder Anfrage besteht aus fünf Schritten. Im ersten Schritt setzt er einen Low-Pegel an Pin 10 des 74HC595-Chips und setzt dadurch sein Schieberegister zurück. Diese Stufe ist die einzige, in der ein parasitärer Strom durch die Anzeigeelemente fließt. Da die Dauer seiner Impulse jedoch nur 1 μs bei einer Wiederholungsperiode von 2000 μs beträgt, ist das parasitäre Leuchten auch im Dunkeln nicht wahrnehmbar. In der zweiten Stufe schreibt der steigende Pegelunterschied an Pin 12 des 74HC595-Chips den Nullinhalt des Schieberegisters in das Halteregister zurück. Dadurch erlischt die Anzeige vollständig. In der dritten Stufe werden Informationen mit einem vom Mikrocontroller am Pin 74 der Mikroschaltung generierten seriellen Code in das Schieberegister der Mikroschaltung 595HC14 geladen. Sein Pin 11 empfängt Taktimpulse. In der vierten Stufe gelangen mit zunehmender Pegeldifferenz an Pin 12 der Mikroschaltung 74HC595 Informationen aus ihrem Schieberegister in das Speicherregister, und aufgrund der hohen Pegel an den Kathoden bleiben die Anzeigeentladungen erloschen. In der fünften Stufe stellt das Programm an der gemeinsamen Kathode der Entladung, für die die parallele Codeausgabe an die Ausgänge der Mikroschaltung 74HC595 vorgesehen ist, einen niedrigen Pegel ein und schaltet seine Elemente gemäß diesem Code ein. Damit ist die Interrupt-Verarbeitung abgeschlossen und der gesetzte Indikatorstatus bleibt bis zum nächsten Interrupt unverändert. Zur Ansteuerung einer achtstelligen Anzeige sind acht Mikrocontroller-Ausgänge erforderlich. In diesem Fall steuern die Signale der zusätzlichen vier Ausgänge lediglich die Pegel an den Kathoden der Entladungen. Es ist zu beachten, dass in diesem Fall Indikatoren mit gemeinsamen Kathoden und gemeinsamen Anoden verwendet werden können, die Elemente bzw. Entladungen mit den Ausgängen des Codekonverters verbinden. Aus den unten genannten Gründen ist es vorzuziehen, die dynamische Anzeige im ersten Fall elementweise und im zweiten Fall bitweise zu organisieren. Lassen Sie uns nun über ein Voltmeter sprechen, das das beschriebene Prinzip verwendet. Wichtigste technische Merkmale
Die Voltmeterschaltung ist in Abb. dargestellt. 1. Es verwendet eine dynamische Element-für-Element-Anzeige. Zu jedem Zeitpunkt wird an den Anoden einer Gruppe gleichnamiger Elemente aller Bits des HG1-Indikators ein hoher Pegel eingestellt. An den gemeinsamen Kathodenanschlüssen der Entladungen, in denen diese Elemente leuchten sollen, wird ein niedriger Pegel eingestellt, ansonsten ein hoher Pegel. Bitte beachten Sie, dass Elemente mit demselben Namen gleichzeitig in allen Kategorien enthalten sein können, zum aktuellen Zeitpunkt jedoch nur ein Element in jeder Kategorie enthalten ist. Aus diesem Grund wurde beschlossen, die Anoden der Elemente mit den Ausgängen der DD2-Mikroschaltung zu verbinden, deren Belastbarkeit höher ist als die der Ausgänge des Mikrocontrollers.
Bei einer Unterbrechungszeit von 2 ms beträgt die Bildwiederholfrequenz auf dem Indikator 64 Hz und sein Blinken ist für das Auge nicht wahrnehmbar. Durch die gewählte Methode der dynamischen Anzeige konnte außerdem die Anzahl der Widerstände (R4-R7), die den Strom durch die Anzeige-LEDs begrenzen, halbiert werden. Beim Mikrocontroller PIC12F675-I/P (DD1) bleiben bei der dynamischen Anzeige die I/O-Leitungen GP0 und GP3 unbelegt. Der erste wird als ADC-Eingang verwendet; ihm wird die gemessene Spannung über den Teiler R1R2 zugeführt. Auf Leitung GP3 wird ohne Jumper S1 dank Widerstand R3 ein hoher Logikpegel eingestellt, der als Signal dient, das das Voltmeter in den Kalibriermodus versetzt. Wenn der Jumper installiert ist, ist der Pegel an diesem Pin niedrig und das Voltmeter funktioniert normal. Wenn Sie das Voltmeter zum ersten Mal mit der fehlenden Brücke S1 einschalten, wird die HG1-Anzeige angezeigt Allerdings ist 80 V eine ziemlich große Spannung, und Schwierigkeiten bei der Beschaffung sind nicht ausgeschlossen. In diesem Fall muss das Gerät während der Anzeige des Wertes der Referenzspannung aus- und wieder eingeschaltet werden. Die Anzeige wird angezeigt Schalten Sie nach der Kalibrierung das Voltmeter aus und installieren Sie schließlich den Jumper S1, sonst müssen Sie beim nächsten Einschalten alles wiederholen. Das Voltmeter kann auch ohne Kalibrierung arbeiten, wenn der Jumper S1 beim ersten Einschalten bereits installiert ist. In diesem Fall wird der im Programm geschriebene Koeffizient verwendet, der Fehler kann jedoch 10 % überschreiten. Dies wird durch den Punkt in der Ziffer ganz rechts im Indikator angezeigt. Die Analog-Digital-Umwandlung erfolgt im „Schlafmodus“ des Mikrocontrollers, um Störungen durch seine Betriebsknoten zu reduzieren. Dieser Zustand wird am Ende der Konvertierung automatisch beendet. Das Gerät wird mit einer Spannung von 5 V betrieben, die über einen integrierten Spannungsregler DA1 gewonnen wird. Sie können den Stabilisator 78L05 anstelle des im Diagramm angegebenen nur als letzten Ausweg verwenden, da die Stabilität seiner Ausgangsspannung um eine Größenordnung schlechter ist. Ohne Verschlechterung der Parameter können Sie den Stabilisator LP2951 verwenden. Die Zenerdiode VD1 für eine Spannung von 5,6 V schützt zusammen mit der internen Schutzdiode des Mikrocontrollers diesen vor Schäden, wenn die gemessene Spannung den zulässigen Wert überschreitet. Ohne Begrenzer kann die Versorgungsspannung des Mikrocontrollers in dieser Situation kritisch ansteigen. Das Gerät ist auf einer 40x36 mm großen Leiterplatte aus 1,5 mm dicker einseitiger Glasfaserfolie montiert, siehe Abb. 2. Die meisten Widerstände und Kondensatoren haben die Größe 0805 für die Oberflächenmontage. Für den zuverlässigen Betrieb bei Hochspannung kommt der Widerstand R1 mit einer Ausgangsleistung von 0,5 W zum Einsatz. Der Kondensator C1 kann sowohl aus Keramik als auch aus Ausgangsoxid bestehen, wofür die Platine einen mit C1' gekennzeichneten Sitz hat. Der Indikator FYQ-3641AHR-11 kann ohne Überarbeitung der Platine durch einen anderen aus der 3641A-Serie oder einen dreistelligen 3631A-Serie ersetzt werden. Ein Foto der zusammengebauten Platine des Geräts ist in Abb. 3 dargestellt. XNUMX.
Das Mikrocontroller-Programm ist in der Programmiersprache C in der MikroC-Entwicklungsumgebung geschrieben. Die PCB-Datei im Sprint Layout 5.0-Format und das Mikrocontroller-Programm können von ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/04/voltmeter.zip heruntergeladen werden. Autor: B. Balaev
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mit einem blinkenden Schild ganz rechts. In diesem Zustand sollte eine Spannung möglichst nahe 80 V an den Eingang des Geräts angelegt und mit einem beispielhaften Voltmeter kontrolliert werden. Bei einer kurzzeitigen Verbindung der für Jumper S1 vorgesehenen Kontaktpads berechnet und merkt sich das Gerät den Kalibrierfaktor und verwendet ihn in Zukunft.
, und beim nächsten Mal ab und zu - 
, 
, wieder 
und weiter im Kreis. Die Kalibrierung sollte bei der höchsten verfügbaren Spannung dieser Werte durchgeführt werden. Je höher die Referenzspannung, desto genauer ist die Kalibrierung. Wenn zum Zeitpunkt der Kalibrierung die Eingangsspannung zu stark von der Referenzspannung abweicht, wird der Koeffizient nicht berechnet und die Anzeige zeigt an 
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