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この装置は、模型飛行機の飛行中の気圧の変化を記録するように設計されています。これは、MCS-51 ファミリマイクロコントローラと不揮発性メモリチップをベースとしています。アナログからデジタルへの変換はソフトウェアで実装されます。記録された情報はコンピュータに転送され、飛行高度のプロットなどに使用できます。

測定の実行は、おそらくマイクロコントローラーの最も一般的な「職業」です。この場合、測定されたパラメータに比例する電圧は、まずデジタル等価物、つまりマルチビットのバイナリコードに変換されます。この操作が完了すると、マイクロコントローラはアナログデジタルコンバータ (ADC) から、結果をパラレルまたはシリアル形式で転送する準備ができている信号を受け取ります。

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ただし、ADC を別個のマイクロ回路として使用したり、マイクロコントローラーに組み込んだりする必要があるため、デバイスのコストが必然的に増加し、場合によっては消費電力も増加するため、このような解決策は常に正当化されるわけではありません。第 XNUMX に、超小型回路の設計に ADC を追加すると、デバイスとマイクロコントローラー間の多くの電気接続を組織する必要があるため、デバイスが複雑になり、信頼性が低下します。

しかし多くの場合、特にアナログデジタル変換の速度要件が低い場合は、ADC を内蔵していない安価なマイクロコントローラーの簡単なプログラムを使用して実装できます。

図に回路が示されている気圧計は、アーキテクチャと命令セットの点で MCS-89 ファミリに属する、ADC を内蔵せずに依然として人気のある AT2051C1 (DD51) マイクロコントローラを使用します。気圧センサー - MPX4115A (B1)。測定された圧力に比例して、オペアンプ DA1.1 によって増幅されたセンサーの出力電圧が、マイクロコントローラーに組み込まれた電圧コンパレーターの入力の 5 つに供給されます。もう一方の入力には、直線的に増加する電圧が供給されます。この電圧は、ツェナーダイオード VD1 とトランジスタ VT2 の安定したソース電流で充電されるときにコンデンサ C0,3 に形成されます。この電圧の変化の法則の線形変化の法則からの偏差は ±XNUMX% を超えません。

変換の結果は、コンデンサの電圧が上昇し始めた瞬間から、コンデンサによって記録された増幅されたセンサー電圧と等しくなる瞬間まで、マイクロコントローラーの内部タイマーカウンターによってカウントされたパルスの数です。コンパレータ。その後、マイクロコントローラは出力 P1.4 にパルスを生成し、トランジスタ VT1 を開きます。コンデンサ C5 は抵抗 R10 と開いたトランジスタを通じて放電され、その後測定サイクルが繰り返されます。

このタイマーはモード 0 で動作し、12 ビットであり、そのカウント入力は、予備の 1 ビット分周器を通過した、マイクロコントローラーの水晶発振器の周波数を 11,059 で割ったパルスを受け取ります。水晶共振器 ZQXNUMX Fkv = XNUMX MHz の周波数では、カウントパルスの周波数は次の値に等しくなります。

Fsch \u12d Fkv / (2 * XNUMX⁵) = 11059/384 = 28,8kHz。

カウント終了時のプリスケーラの状態はマイコンのTNOレジスタに格納されるため、変換結果の合計ビット長は13ビットになります。

SB1 ボタンを押して気圧計をオンにすると、変換結果は I24C インターフェイスを介してマイクロコントローラーに接続された 02LC1B (DS2) 不揮発性メモリチップに保存されます。電源投入時に SB1 ボタンが押されていない場合、不揮発性メモリに以前に記録されていたすべての情報が、XS1 コネクタを介してコンピュータの COM ポートの RXD 入力にバイト単位で送信されます。コンピュータ上で実行されているどのターミナルプログラムもこれを受け入れることができます。

RS-232規格に対応した出力信号の整形器は、コンパレータとして組み込まれたオペアンプDA1.2です。読者に提供されるマイクロコントローラープログラムのバージョンはコンピューターから情報を受信する機能を備えていませんが、これに必要なレベルコンバーターは気圧計で利用できます。トランジスタ VT3 に組み込まれています。

XS1 コネクタは、コンピュータの COM ポートコネクタに直接接続するか、「モデム」(クロスオーバーなし) ケーブルを使用して接続する必要があります。ほとんどの場合、ケーブル内に RXD 回路と SG 回路の 1 本のワイヤだけがあれば十分です。気圧計によってコンピュータから送信された情報の受信を整理するには、もう 9600 つ、TXD が必要になります。 XSXNUMX コネクタの接点間の残りの XNUMX 本のワイヤとジャンパは、DTR および RTS 制御信号を生成し、DCD、DSR、および CTS 入力の状態を分析するコンピュータプログラムが正しく動作するためにのみ必要です。マイクロコントローラープログラムでは、シリアルポートの速度が XNUMX ボーに設定されています。

気圧計は、電圧 9 V の 2 つのガルバニック電池 (「Krona」など) によって電力を供給されます。プログラムの開発にあたっては、Atmel Web サイトにあるメモリチップを備えた AT89C2051 マイクロコントローラの IXNUMXC インターフェイスを介した通信の実装例を使用しました。

著者: K. ドゥナエフ

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