PIC コントローラのケーブルプローブ。スキーム、説明

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PIC コントローラーのケーブルプローブ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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説明されているデバイスは、送信機と受信機で構成されています。最初の側では、ワイヤの端が番号付きクランプに挿入され、XNUMX 番目の側では、ワイヤのもう一方の端がプローブで接触します。このワイヤまたはそのワイヤが接続されている端子の番号が、受信機のデジタルディスプレイに表示されます。コアの数を決定するには、そのうちの XNUMX つを特定し、それを受信機と送信機の共通線に接続する必要があります。

トランスミッタは、マイクロコントローラ (MK) の 80 ピンに対してパルス分配モードで動作します。それぞれには独自の定数があり、コードを変更するときにその定数に 0 が加算されます。 80 個のパルス分配サイクルすべてを同時に実行するには、それぞれのサイクルが XNUMX 回の中断から次の中断までの時間内に完了します。 TMRXNUMXタイマがオーバーフローすると割り込みが発生します。割り込み間に XNUMX 個の出力パルスが収まるように選択された分周比がプリセットされています。

送信プログラムのアルゴリズムを考えてみましょう (図 1)。

PICコントローラーのケーブルプローブ

プログラムを開始してレジスタを初期化すると、1 の位のレジスタがリセットされます。その値は、マルチプレクサを切り替えるためにポート A に書き換えられます。次に、割り込みが有効になり、2 進数の 10 を使用して XNUMX 進数値が計算され、最初の出力定数に加算されます。出力定数 (K) はその数値によって決まります。最初の定数は XNUMX、XNUMX 番目の定数は - XNUMX、XNUMX 番目の定数は -XNUMX となります。 XNUMX の値が XNUMX の場合、各出力には出力番号に等しいパルス数が含まれます。

次に、プログラムはレジスタ K にゼロがあるかどうかをチェックします。存在しない場合は、レジスタから 24 が減算され、出力が単一状態に切り替わります。その後、30 μs の休止が維持され、出力がゼロに設定され、その状態が 54 μs 続きます (つまり、発振周期は XNUMX μs)。その後、プログラムはレジスタにゼロがあるかどうかをチェックします。レジスタが空の場合、レジスタは割り込み待機モードに入り、その値がゼロに等しくない場合、出力でのパルス生成サイクル全体が繰り返されます。したがって、出力は K レジスタに書き込まれたパルスの数になります。

レジスタの初期化後、分周係数 32 のプリスケーラと分周係数 137 (256 - 119) のタイマがオンになります。 4 MHz のクリスタルでは、タイマーオーバーフロー割り込みは約 4,38 ミリ秒 (32-137 = 4384 μ秒) で発生するはずですが、割り込みは割り込みイネーブルなしのコマンドから戻ります。この時間には、割り込みが有効になるまでのサイクルタイムと、実際には割り込み自体が実行される時間が追加されます (この時間の合計平均期間は 16 サイクルです)。さらに、プリスケーラはタイマが設定されるたびにリセットされるため、割り込み間の休止時間は 4,4 ms になります。計算は難しくありませんが、80 回の発振周期は 4,32 ms (54 μs x 80 = 4320 μs) 続きます。つまり、この時間は中断間の間隔に収まります。

タイマーがオーバーフローした後、割り込み中にレジスタの値を保存する通常の手順が実行され、割り込みカウンタに XNUMX が加算されます (場合によっては減算されます)。このカウンタの値はプログラムでは使用されず、割り込みを実行するにはカウンタ自体が必要です。ただし、プログラムをデバッグするときに使用すると便利です。レジスタの値を復元した後、次の出力からパルスを生成するために割り込みが有効になります。

10 番目の出力でパルスが生成された後、70 のレジスタが 80 つ増加し、80 のバイナリコードをポート A に書き込むコマンドでサイクル全体が繰り返されます。新しいサイクルでは、各出力で生成されたパルスの数が決まります。 0,352ずつ増えます。 4,4 の位の値が 80 に達すると、80 の位のレジスタを 0,352 にリセットしてパルス整形サイクルが開始されます。したがって、XNUMX の最大値は XNUMX で、パルスの最大数は XNUMX 番目の出力になります (XNUMX + XNUMX = XNUMX)。 XNUMX 個の割り込みサイクルはすべて XNUMX 秒 (XNUMX ミリ秒 x XNUMX) 続きます。この時間は、各出力でのパルスの発行間の一時停止の保証期間を決定します。最初の出力での単一パルスの場合、休止期間は中断間の時間とほぼ同じ時間だけ長くなり、XNUMX 番目の出力での XNUMX パルスの場合、パルス間の休止時間は XNUMX 秒に等しくなります。プローブの受信部分の動作をよりよく理解するために、これに留意する必要があります。

送信機の回路図を図 2 に示します。 XNUMX.

（クリックして拡大）

MK DD1 のポートのすべてのビットは出力用に設定されており、2 ～ 3 の係数を持ちます。ビット RAO ～ RA4 は、9 の位のレジスタの値をバイナリコード、RA10 および RA4 でそれぞれ 1 と 3 の係数を持つ出力として出力するために使用されます。 RA2 出力はオープンドレインであるため、抵抗 R11 が負荷されています。 DDXNUMX ～ DDXNUMX マルチプレクサの Y 入力 (ピン XNUMX) はポート B のビットに接続され、アドレス入力 (A、B、C) は並列に接続され、数十の MK の出力に接続されます。

したがって、13 の位のレジスタの値がゼロの場合、すべてのマルチプレクサでゼロアドレスが選択され、XO 出力 (ピン 2) に、接続されている MK の出力係数に等しいパルス数が表示されます。マルチプレクサの Y 入力。 DD11 マイクロ回路の XO 出力には 10 つのパルスのみが常に存在し、同じ名前の DD1 出力には XNUMX つのパルスが存在します。マルチプレクサのアドレスが XNUMX 増加すると、次の出力 (XXNUMX) がオンになり、そのパルスの数が XNUMX 増加します。したがって、それ自体の数のパルスだけがマルチプレクサの各出力に連続して現れます。送信機の下側（図によると）出力（共通）は、前述したように、送信機と受信機に共通の XNUMX 本の既知のワイヤに接続されます。

ケーブルプローブレシーバーは 3 桁のカウンターの原理で動作します。彼のプログラムのアルゴリズムを図に示します。 4、および図の概略図。 XNUMX.

PICコントローラーのケーブルプローブ

起動と初期化の後、プログラムは共通のカソードを備えた 5 つの LED デジタルインジケータの動的表示に進みます。 100 つのインジケーターの表示時間は XNUMX ミリ秒です。つまり、表示サイクル全体が XNUMX Hz の周波数で繰り返されます。

（クリックして拡大）

レシーバは、TMR0 タイマーのオーバーフローと RB0 入力での信号の変化という 256 種類の割り込みを使用します。パルスがこの入力に到着すると、現在のレジスタの値が保存されます。次に、プログラムは割り込みのソースをチェックします。タイマのオーバーフローによってそれが発生しなかった場合は、パルスカウンタがインクリメントされ、タイマがリセットされ (120 - 136 = XNUMX)、プリスケーラカウンタがリセットされます。プログラムはレジスタの値を復元し、表示は継続されます。したがって、RBO 入力からパルスを受信すると、タイマーは常にリセットされるため、この入力にパルスが存在する限りタイマーオーバーフロー割り込みは発生できません。

入力にパルスが長時間存在しない場合、タイマーオーバーフロー割り込みが発生します。受信機の信頼性を高めるため、中断間の時間は送信機に比べてわずかに短くなり、4,38 ミリ秒に等しくなります。タイマオーバフロー割り込みは割り込みカウンタでカウントされます。トランスミッタの各出力におけるパルス間の休止は 80 割り込みであるため、レシーバの割り込みカウンタは最大 80 までカウントできます。この間に入力パルスがなかった場合、プログラムはパルスカウンタレジスタの値を次のように書き換えます。指示レジスタと読み取り値が更新されます。これは 0,35 秒ごとに発生します。

コード「ファームウェア」MC 送信機と受信機を表に示します。それぞれ1と2。

（クリックして拡大）

出力 RB1-RB7 MK DD1 LED インジケータ HG1、HG2 のスイッチ要素 (セグメント)、出力 RA0、RA1 - それらのカソード。プローブからのパルスは入力 RB0 に供給されます。端子 X1 は既知のケーブルコアに接続されており、受信機と送信機の共通ワイヤとして機能します。送信機マルチプレクサ出力がアドレスによって選択されていない場合、その出力は未定義のレベルになり、受信機カウンタにパルスが現れると、1 つの誤警報が発生します (設定されたカウンタしきい値に関係なく、XNUMX から XNUMX のいずれかになります)。または XNUMX から XNUMX までのしきい値)。誤ったパルスを避けるために、入力は抵抗 RXNUMX によって分流されます。

受信機と送信機は、それぞれ 3 本の AA または AAA セルで構成されるバッテリーによって電力を供給されます。受信機を長時間使用する場合は、12RXNUMXX バッテリーを使用することをお勧めします。

受信機と送信機は周波数 4 MHz の水晶共振器を使用しました。回路やプログラムを変更することなく、1 MHz までの低い周波数の発振器を使用できます。この場合、インジケーターの読み取り値のリフレッシュレートはそれに応じて低下しますが、目にとって許容可能な値 (最大 25 Hz) に維持されます。

トランスミッタは 40 つのプリント基板に実装されており、それぞれが 1 出力用に設計されています (1 番目の基板には DD1 チップがなく、抵抗 RXNUMX を取り付ける場所があるという点で最初の基板とは異なります)。ボードは上下に配置され、ネジとネジ付きポストで接続され、XNUMX つのバッテリーセル用のケースがボード間 (DDXNUMX チップが配置されている領域) に取り付けられます。

送信機基板上の配線接続用クランプは自作です（図5）。それらは、厚さ2 ... 0,4 mm、幅0,5 mmの青銅またはウェルスプリング真鍮の薄板から文字「L」の形に曲げられた2,5つの同一のブラケット1で構成されています。ブランクの一方の端は約1,5 mmの幅（ボード2の材料の厚さに応じて1 ... 1,2 mmの長さ）に切断され、もう一方の端には直径の穴が開けられます。 5 mmのドリルで穴を開け、その後端を曲げます。図に示すように、ブラケットの切断部分は基板にはんだ付けされます。 XNUMX.

PICコントローラーのケーブルプローブ

ワイヤ 3 を接続するには、ブラケットの下端と上端 (図に従って) を穴が一致するまで圧縮します。取り付け後、送信機を回すと（下が上になるとき、またはその逆に）クランプの番号が見えるように、クランプに番号が付けられます。

著者：N.Zaets、Veidenevka村、ベルゴロド地域。

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