PIC12F675 に内蔵の電圧計。スキーム、説明

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PIC12F675には電圧計が内蔵されています。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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このデバイスでは、著者は XNUMX 桁の XNUMX 素子 LED インジケータを、マイコンの XNUMX ピンのみからの信号で制御する独自の方法を使用しました。マイクロコントローラープログラムは、電圧計の自動校正を提供します。

LED デジタルインジケータとマイクロコントローラをシリアル/パラレルコンバータ 74HC595 を介して接続する従来の接続では、マイクロコントローラの 12 つの出力を使用してコードコンバータを制御し、インジケータの各桁にもう 675 つの出力を使用する必要があります。したがって、XNUMX 桁のインジケータには XNUMX つのピンが必要です。このため、このようなインジケーターを低出力マイクロコントローラー、たとえばピンが XNUMX つしかない PICXNUMXFXNUMX (電源ピンを含まない) では使用できなくなります。

私は、XNUMX つのマイクロコントローラー出力のみを使用して、コードコンバーターとインジケータービットの制御を結合することを提案します。同時に、プログラムに組み込まれたアルゴリズムにより、インジケーターがコンバーターの動作やインジケーター要素の寄生照明に影響を与えないことが保証されます。

通常どおり、マイコンタイマーからの割り込み要求に応じて、2 ms 周期で情報がインジケーターに少しずつ表示されます。各リクエストを処理する手順は 10 つの段階で構成されます。最初の段階では、74HC595 チップのピン 1 をローレベルに設定し、それによってシフトレジスタをリセットします。この段階は、寄生電流がインジケーター要素を流れる唯一の段階ですが、そのパルスの持続時間はわずか 2000 μs、繰り返し周期は XNUMX μs であるため、寄生電流は暗闇でも感知できません。

第 12 段階では、74HC595 チップのピン XNUMX のレベル差の上昇により、シフトレジスタのゼロの内容が保持レジスタに再書き込みされます。これによりインジケーターが完全に消えます。

第 74 段階では、マイクロ回路のピン 595 でマイクロコントローラによって生成されたシリアルコードを使用して、情報が 14HC11 マイクロ回路のシフトレジスタにロードされます。そのピン XNUMX はクロックパルスを受信します。

第 12 段階では、74HC595 マイクロ回路のピン XNUMX のレベル差が増加し、そのシフトレジスタからの情報がストレージレジスタに入り、カソードの高レベルによりインジケーターの放電は消えたままになります。

第 74 段階では、595HCXNUMX マイクロ回路の出力へのパラレルコード出力が意図されている放電の共通カソードで、プログラムはローレベルを設定し、このコードに従ってその要素をオンにします。これで割り込み処理は完了し、設定されたインジケータの状態は次の割り込みまで変化しません。

XNUMX 桁のインジケータを制御するには、XNUMX つのマイクロコントローラー出力が必要です。この場合、追加の XNUMX つの出力からの信号は、単に放電のカソードのレベルを制御します。この場合、共通のカソードと共通のアノードの両方を備えたインジケータを使用して、要素または放電をそれぞれコードコンバータの出力に接続できることに注意してください。以下に述べる理由により、前者の場合には動的指示を要素ごとに、後者の場合にはビットごとに動的指示を編成することが好ましい。

それでは、説明した原理を使用する電圧計について話しましょう。

主な技術的特徴

測定電圧、V ....... 0...80
測定分解能、V ....... 0,1
精度.......0,5% + 単位ミリリットル。解像度
供給電圧、V......7...15
消費電流、mA、それ以上....... 30

電圧計の回路を図に示します。 1. 要素ごとの動的表示を使用します。それぞれの瞬間に、HG1 インジケーターのすべてのビットの同じ名前の要素の 2 つのグループのアノードに高レベルが設定されます。これらの要素が発光する放電の共通のカソード端子では、低レベルが設定され、それ以外の場合は高レベルになります。同じ名前の要素をすべてのカテゴリに同時に含めることができますが、現時点では各カテゴリに XNUMX つの要素のみが含まれることに注意してください。そのため、素子のアノードを、マイクロコントローラーの出力よりも負荷容量が大きい DDXNUMX マイクロ回路の出力に接続することが選択されました。

米。 1. 電圧計回路（クリックで拡大）

割り込み周期が 2 ms の場合、インジケーター上の画像のリフレッシュレートは 64 Hz で、その点滅は目には知覚できません。選択された動的表示方法により、インジケーター LED を流れる電流を制限する抵抗器 (R4 ～ R7) の数を半分に減らすこともできました。

マイクロコントローラ PIC12F675-I/P (DD1) は、I/O ライン GP0 および GP3 の動的表示では占有されていないままになります。 1 つ目は ADC 入力として使用され、測定された電圧が分圧器 R2R3 を介して入力されます。ライン GP1 では、ジャンパ S3 がない場合、抵抗 RXNUMX のおかげで論理レベルが High に設定され、電圧計を校正モードにする信号として機能します。ジャンパが取り付けられている場合、このピンのレベルは低く、電圧計は正常に動作します。

ジャンパ S1 が欠落している電圧計の電源を初めてオンにすると、HG1 インジケータが表示されます。右端の標識が点滅しています。この状態では、デバイスの入力にできるだけ 80 V に近い電圧を印加し、例示的な電圧計で制御する必要があります。ジャンパ S1 用の接触パッドを短期間接続すると、デバイスは校正係数を計算して記憶し、将来的にはそれを使用します。

ただし、80 V はかなり大きな電圧であり、それを入手するのが困難である可能性は排除されません。この場合、基準電圧の値を表示している間、デバイスの電源をオフにし、再度オンにする必要があります。インジケーターが表示しますそして次の断続的に - , 、またそしてさらに円の中へ。校正は、これらの値のうち最も高い利用可能な電圧で実行する必要があります。基準電圧が高いほど、キャリブレーションの精度が高くなります。校正時に入力電圧が基準電圧と大きく異なる場合、係数は計算されず、インジケーターにが表示されます。

校正後、電圧計の電源を切り、最後にジャンパ S1 を取り付けます。そうしないと、次回電源を入れるときにすべてを繰り返す必要があります。電圧計は、最初に電源を入れたときにジャンパ S1 がすでに取り付けられている場合、校正なしで動作することもあります。この場合、プログラムに書かれた係数を使用しますが、誤差は10%を超える場合があります。これは、インジケーターの右端の桁に含まれるドットによって警告されます。

アナログからデジタルへの変換は、動作ノードからの干渉を軽減するために、マイクロコントローラーの「スリープ」モードで実行されます。この状態からは、変換の終了時に自動的に終了します。

このデバイスは、統合電圧レギュレータ DA5 を使用して得られる 1 V の電圧によって電力を供給されます。出力電圧の安定性は一桁悪いため、図に示されているスタビライザーの代わりに 78L05 スタビライザーを使用することは、最後の手段としてのみ使用できます。パラメータを劣化させることなく、LP2951 スタビライザーを使用できます。電圧 1 V のツェナーダイオード VD5,6 は、マイクロコントローラの内部保護ダイオードとともに、測定された電圧が許容値を超えた場合にマイクロコントローラを損傷から保護します。リミッターがないと、この状況でマイクロコントローラーの電源電圧が大幅に上昇する可能性があります。

このデバイスは、図に示すように、厚さ 40 mm の片面フォイルグラスファイバーで作られた 36x1,5 mm のプリント基板上に組み立てられます。 2. ほとんどの抵抗器とコンデンサは、表面実装用のサイズ 0805 です。高電圧で信頼性の高い動作を実現するための抵抗 R1 が、0,5 W の出力電力で使用されます。コンデンサ C1 はセラミックと出力酸化物の両方に取り付けることができ、基板には C1' とマークされたシートが付いています。 FYQ-3641AHR-11 インジケータは、ボードを再加工することなく、3641A シリーズまたは 3631 桁の 3A シリーズの別のインジケータと置き換えることができます。デバイスの組み立てられた基板の写真を図に示します。 XNUMX.

PIC12F675の内蔵電圧計
米。 2. プリント基板

PIC12F675の内蔵電圧計
米。 3. デバイスボードの組立写真

マイクロコントローラのプログラムは、MikroC 開発環境で C 言語で記述されています。

Sprint Layout 5.0 形式の PCB ファイルとマイクロコントローラープログラムは、ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/04/voltmeter.zip からダウンロードできます。

著者: B. バラエフ

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