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無線電子工学および電気工学の百科事典 XNUMX チャンネルの PC ベースのデータ収集および処理システム。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
かつて記事の著者は、炎の燃焼特性（スペクトルの 100 つの狭い帯域の放射強度、強度間の比と空気の移動速度に応じた時間の変化、可燃性物質の量、等。）。 デジタル オシロスコープはこのタスクを処理できますが、利用できませんでした。 私は、同じサンプル間の時間遅延が 0,5 ミリ秒以下で、各チャネルで XNUMX 秒あたり少なくとも XNUMX 回の測定を実行できるデータ収集および処理システムを緊急に開発する必要がありました。 出力情報は、各チャネルの信号電圧、それらのレベルの比、および各チャネルの前と後の信号サンプルの差です。 もちろん、多くの読者が同じ問題を解決する必要があるとは考えにくいですが、提案されたハードウェアおよびソフトウェア システムは、実用的なデータ収集システムを構築する一例として考えることができ、あなたのシステムを開発するための最初の推進力として機能する可能性があります。自分の。 説明されているシステムは、データを収集および送信するためのデバイス (DDD と呼びます) と PC 用のソフトウェアで構成されます。 図１には光変換器が示されていない（従来、光変換器は示されていない）。 これは、アナログ マルチプレクサを備えた 1 ビット ADC を備えた ATMEL AT90S4433-8PI (DDI) フラッシュ マイクロコントローラをベースとしています。 ただし、この場合は、統合キー DA10 の外部チャンネル スイッチが使用されます。 これにより、可変ゲイン Ku を備えたオペアンプ DA1 上で 3 つのバッファ アンプを使用できるため、より便利に思えました。 後者は DA4.1 キーの状態に依存します。開いている場合は Ku = (R8/R6)+1、閉じている場合は Ku = [R8/(R6||R7)]+1 (ここではR6||R7 は、並列接続された抵抗 R6 と R7 の抵抗です。
オペアンプ DA3 の入力段は MOS トランジスタで構築されています。 これにより、入力電流による測定精度を低下させることなく、各チャンネルの入力で保護抵抗 (R1 および R2) を使用できるようになりました (DA1 マイクロ回路キーのリーク電流も無視できます)。 抵抗は、測定信号が DA1 電源電圧を超えたときに DA1 チップに組み込まれた入力保護ダイオードが故障しないようにするために必要です (これらのダイオードを流れる最大許容電流は 10 mA)。 適用されるオペアンプのもう XNUMX つの重要な特徴は、入力電圧と出力電圧が電源電圧値に達することができることです (いわゆるレールツーレール オペアンプ)。 これにより、測定信号のダイナミックレンジを狭めることなく、オペアンプとマイコンの電源をXNUMXつにすることが可能です。 DA2 チップにはデバイスの電圧レギュレータが組み込まれ、DA5 にはマイクロコントローラの ADC 用の例示的な電圧源が組み込まれています。 DA6 チップは、RS232 シリアル インターフェイスを介してマイクロコントローラーのユニバーサル非同期シリアル トランシーバー (UART) と PC を通信するために使用されます。 LED HL1 および HL2 - USD の動作モードのインジケーター。 XP1 コネクタは、AS1 インサーキット プログラマなどを使用して、デバイス内のマイクロコントローラを順次プログラミングする場合に必要です。 コネクタ XS1 を介して、JCD は PC のシリアル ポートに接続されます。
マイクロコントローラのプログラムは、ATMEL によって無償で配布されている AVR-Studio 環境の AVR アセンブラで書かれています。 DDD との通信と受信した情報の処理を担当する Windows アプリケーションは、Delphi 5 環境で作成されました。プログラムを作成する際には、R. Kusyapkulov の記事「Windows 95 でのシリアル ポートの操作」が非常に役に立ちました (Radio、2000、No .1、23ページ）。 Delphi 環境ウィンドウでは、アプリケーションは図のように表示されます。 2. 複合体における DRM のソフトウェアとハードウェアの動作を考えてみましょう。 システム全体が組み立てられ、必要な接続がすべて確立されたら、アプリケーションを実行できます。 コンピュータのモニターにウィンドウが表示されます。 現時点では、USD マイクロコントローラーは UART レシーバーの常時ポーリング モードになっています。 HL1（受信準備完了）インジケーターが点灯します。 マイクロコントローラ プログラムは、UCSRA レジスタの RXC ビットの状態を常にチェックし、それが 0,5 の状態になるのを待ちます。 システムはユーザーのアクションを待っています。 DRD 測定パスのゲインを変更するか、測定サイクルを開始することが可能です。 最初のケースでは、ボタン「Ku=1」または「Ku=1」を「クリック」する必要があります。 コンポーネント RadioButton 2 と Radiobutton 0,5 は、アプリケーション プログラムでゲインを切り替える役割を果たします。たとえば、ボタン「Ku=2」を「クリック」すると、RadioButton110Click イベント ハンドラーが起動され、Kamp 変数が値を取得します。 0,5. このコードは、減少したゲイン (条件付き Ku=2) に対応します。 ここで、「開始」ボタン (図 XNUMX では「完了」ボタンがその上部にあるため表示されていません) を押すと、測定サイクルが開始されます。 ここで、DDD と PC 間のデータ交換の一般的なイデオロギーを考慮するのが適切です。 測定サイクルは開始したら、ある時点で停止する必要があります。 説明したシステムでは、次の戦術が採用されています。 測定は連続的に実行されるのではなく、2 秒をわずかに超える間隔で実行されます (アプリケーション プログラムの Timerl コンポーネントの Interval プロパティによって設定されます)。 各チャンネルで 2 回の測定を行うと、1 秒弱かかります。 したがって、測定サイクルが Timer300Timer イベント (各チャネルで 1 回の測定) によって開始された場合、測定サイクルが終了した後、次の Timer1200Timer イベントが発生するまで、アプリケーションが bbCompleteKeyPress イベントに反応するのに十分な短い時間が残ります ( 「完了」ボタンが押された場合）。 各測定の結果は XNUMX バイトで構成されるため、XNUMX つの測定サイクルで DDD は XNUMX バイトの情報を PC に送信することに注意してください。 したがって、「開始」ボタンをクリックすると、110 ミリ秒の周期のタイマーが開始されます (アプリケーション プログラムのプロシージャ TForml bbStartClick を参照)。 この時間が経過すると、制御は Timer1Timer イベント ハンドラーに渡されます。 コード 110 または 130 (それぞれ、低減ゲインまたは通常ゲイン) は、シリアル ポート (変数 Kamr) を介して DDD に送信されます。 マイクロコントローラーはこのデータを受信し、DA4.1 キーを開閉することで必要なゲインを設定し、新しい情報が受信されるのを待ちます。 このとき、PCはコード100(アプリケーションプログラム内のActionKey変数)をDRCに送信します。 この情報を受信したマイクロコントローラは、HL1 インジケータをオフにし、HL2 インジケータをオンにして (「送信中」)、測定サイクルを開始します (マイクロコントローラ プログラムのアクション ラベル)。各チャネルで 299 つの測定を行った後、マイクロコントローラは送信します。データを PC に送信し、必要な信号サンプリング レートを確保するために短い一時停止を行います。 その後、測定、データ転送、一時停止がさらに 2 回繰り返され、その後マイクロコントローラーは PC からの情報を待つモードに入ります (HL1 インジケーターが消灯し、HL2,1 が点灯します)。 サイクル中 (約 1200 秒) に「完了」ボタンが押された場合、120 バイトの最後の受信が終了した直後に、制御が bbCompleteKeyPress ハンドラーに転送されます。 コンピュータはコード XNUMX を DDD に送信しますが、このコードはマイクロコントローラによって既知のものとして認識されず、その結果、DRD は PC からのコマンドを待つモードのままになります。 「完了」ボタンが押されていない場合は、Timer1Timer イベントの発生時に新しい測定サイクルが開始されます。 「完了」ボタンが押されるまで続きます。 bbCompleteKeyPress ハンドラーは、受信した情報を処理し、測定結果が便利な形式で表示されるテキスト ファイルを生成します。 ここでは、各測定サイクルは、対応する番号が付いたブロックとして名前が付けられています。 テキスト ファイル data_temp.txt の一部を図に示します。 3. テキストには表の「ヘッダー」のようなものが含まれており、「No. meas」は測定番号 (最初のブロックの 1 ～ 300) です。 IR - チャンネル 1 信号電圧。 dif IR - チャネル 1 の以前の測定値とその後の測定値の差。 cr - チャンネル 2 信号電圧。 dif cr - チャネル 2 の以前の測定値とその後の測定値の差。 dif - 最初のチャンネルの信号レベルと XNUMX 番目のチャンネルの信号レベルの比。
DCD を確立するには、抵抗 R5 を選択して電圧を +5 V に設定する必要があります (AREF DD1 入力で少なくとも例示的なものである必要がありますが、6 V 以下である必要があります)。 KR1157EN1 (DA2) マイクロ回路は、インポートされたアナログ LM317L や、出力電流が少なくとも 30 mA の正極性の調整可能な電圧レギュレータと置き換えることができます。 OU KR1446UD1A (DA3) の代わりに、KR1446UD4A を使用できます。 ゼロバイアス電圧が高くなるため、他の文字インデックスを使用した変更の使用は望ましくありません。 抵抗器 - 金属誘電体 C2-23、C2-33; コンデンサC1-C3 - 酸化物半導体タンタルK53-1、K53-4; 残りはセラミックKM、K10-17です。 スロットル L1 - 統合された DM、DPM。 コネクタ XP1 - PLD10、XS1 - DRB-9FB。 水晶振動子 ZQ1-RK169MA-6AP-6000K。 マイコン用プログラム（プログラム1）とPC用プログラム（プログラム2） 著者：M.ボグダノフ、サロフ、ニジニ・ノヴゴロド地方。
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