PIC12F675에 내장된 전압계. 계획, 설명

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PIC12F675에 내장된 전압계. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전

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이 장치에서 저자는 마이크로 컨트롤러의 XNUMX개 핀에서만 나오는 신호로 XNUMX자리, XNUMX개 요소로 구성된 LED 표시기를 제어하는 독창적인 방법을 사용했습니다. 마이크로컨트롤러 프로그램은 전압계에 대한 자동 교정 모드를 제공합니다.

현재 전통적인 직렬-병렬 코드 변환기 74HC595를 통해 LED 디지털 표시기를 마이크로 컨트롤러에 연결하려면 마이크로 컨트롤러의 12개 핀을 사용하여 코드 변환기를 제어하고 표시기의 각 숫자에 대해 675개의 핀을 더 사용해야 합니다. 따라서 XNUMX자리 표시기에는 XNUMX개의 핀이 필요합니다. 이로 인해 소형 핀 마이크로 컨트롤러(예: 전원 핀은 포함하지 않고 핀이 XNUMX개만 있는 PICXNUMXFXNUMX)에서는 이러한 표시기를 사용할 수 없습니다.

나는 단지 XNUMX개의 마이크로컨트롤러 핀을 사용하여 코드 변환기와 표시기 비트의 제어를 결합할 것을 제안합니다. 동시에 프로그램에 내장된 알고리즘은 표시기가 변환기 작업에 영향을 미치지 않고 표시기 요소에 기생 조명이 없는지 확인합니다.

평소와 같이 정보는 마이크로컨트롤러 타이머의 인터럽트 요청에 따라 표시기에 비트 단위로 표시되며 이후 2ms의 간격을 갖습니다. 각 요청을 처리하는 절차는 10단계로 구성됩니다. 첫 번째 단계에서는 74HC595의 핀 1을 Low로 설정하여 시프트 레지스터를 재설정합니다. 이 단계는 표시 요소를 통해 표유 전류가 흐르는 유일한 단계이지만 펄스 지속 시간은 2000μs의 반복 주기에 XNUMXμs에 불과하므로 표유 광선은 어둠 속에서도 보이지 않습니다.

두 번째 단계에서는 12HC74 핀 595의 상승 에지가 시프트 레지스터의 XNUMX 내용을 유지 레지스터에 씁니다. 그러면 표시기가 완전히 꺼집니다.

세 번째 단계에서는 마이크로 회로의 핀 74에서 마이크로 컨트롤러에 의해 생성된 직렬 코드를 사용하여 595HC14 마이크로 회로의 시프트 레지스터에 정보가 로드됩니다. 핀 11은 클럭 펄스를 수신합니다.

네 번째 단계에서는 12HC74 마이크로 회로의 핀 595에서 레벨 차이가 증가함에 따라 시프트 레지스터의 정보가 저장 레지스터로 들어가고 음극의 높은 레벨로 인해 표시 비트가 꺼진 상태로 유지됩니다.

74HC595 마이크로 회로의 출력에 대한 병렬 코드 출력이 의도된 방전의 공통 음극인 다섯 번째 단계에서 프로그램은 이 코드에 따라 해당 요소를 켜서 낮은 레벨을 설정합니다. 이 시점에서 인터럽트 처리는 종료되며, 인디케이터의 설정 상태는 다음 인터럽트까지 변경되지 않습니다.

XNUMX비트 표시기를 제어하려면 XNUMX개의 마이크로컨트롤러 출력이 필요합니다. 이 경우 추가 XNUMX개 핀의 신호는 단순히 방전 음극의 레벨을 제어합니다. 이 경우 공통 음극과 공통 양극이 모두 있는 표시기를 사용하여 요소 또는 방전을 각각 코드 변환기의 출력에 연결할 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 아래에 설명된 이유로 인해 첫 번째 경우에는 동적 디스플레이를 요소별로 구성하고 두 번째 경우에는 비트별로 구성하는 것이 좋습니다.

이제 설명 된 원리를 사용하는 전압계에 대해 이야기합시다.

주요 기술 특성

측정된 전압, V ....... 0...80
측정 분해능, V ....... 0,1
정확도.......0,5% + 단위 ml. 입술
공급 전압, V.......7...15
소비 전류, mA, 그 이상 ....... 30

전압계 회로는 그림 1에 나와 있습니다. 1. 요소별 동적 표시를 사용합니다. 매 순간마다 HG2 표시기의 모든 숫자 중 동일한 이름을 가진 한 요소 그룹의 양극에 높은 수준이 설정됩니다. 이러한 요소가 발광해야 하는 방전의 공통 음극 단자에서는 낮은 레벨이 설정되고, 그렇지 않으면 높은 레벨이 설정됩니다. 동일한 이름의 요소는 모든 카테고리에서 동시에 활성화될 수 있지만 현재 각 카테고리에는 하나의 요소만 포함되어 있습니다. 그렇기 때문에 우리는 요소의 양극을 마이크로 컨트롤러의 출력보다 부하 용량이 더 높은 DDXNUMX 마이크로 회로의 출력에 연결하기로 결정했습니다.

쌀. 1. 전압계 회로(확대하려면 클릭)

중단 기간이 2ms인 경우 표시기의 이미지 새로 고침 빈도는 64Hz이고 깜박임은 눈에 보이지 않습니다. 선택한 동적 표시 방법을 통해 표시기 LED를 통한 전류를 제한하는 저항기(R4-R7)의 수를 절반으로 줄일 수도 있습니다.

마이크로컨트롤러 PIC12F675-I/P(DD1)는 I/O 라인 GP0 및 GP3의 동적 표시에서 비어 있는 상태로 유지됩니다. 첫 번째는 ADC 입력으로 사용되며 측정된 전압은 분배기 R1R2를 통해 공급됩니다. 라인 GP3에서는 점퍼 S1이 없으면 저항 R3 덕분에 높은 논리 레벨이 설정되어 전압계를 교정 모드로 전환하는 신호 역할을 합니다. 점퍼가 설치된 경우 이 핀의 레벨이 낮고 전압계가 정상적으로 작동합니다.

점퍼 S1이 누락된 상태에서 처음으로 전압계를 켜면 HG1 표시기가 표시됩니다. 가장 오른쪽 표시가 깜박입니다. 이 상태에서는 가능한 80V에 가까운 전압을 장치의 입력에 적용하고 표준 전압계로 모니터링해야 합니다. 점퍼 S1용 접촉 패드를 단기 연결하면 장치는 교정 계수를 계산하고 기억하며 나중에 이를 사용합니다.

그러나 80V는 상당히 높은 전압이므로 획득하기 어려울 수 있습니다. 이 경우 기준 전압값을 표시하면서 기기를 껐다가 다시 켜야 합니다. 표시기가 표시됩니다. , 그리고 다음에 스위치를 껐다가 켤 때 - , , 다시 그리고 더 원 안에. 교정은 사용 가능한 최고 전압에서 수행해야 합니다. 기준 전압이 높을수록 교정이 더 정확해집니다. 교정 시 입력 전압이 기준 전압과 너무 많이 다르면 계수가 계산되지 않고 표시기에 표시됩니다.

교정 후 전압계를 끄고 마지막으로 점퍼 S1을 설치하십시오. 그렇지 않으면 다음에 전원을 켤 때 모든 것을 다시 반복해야 합니다. 전압계를 처음 켰을 때 점퍼 S1이 이미 설치되어 있으면 교정 없이 작동할 수 있습니다. 이 경우 프로그램에 작성된 계수를 사용하지만 오차가 10%를 초과할 수 있습니다. 표시기의 가장 오른쪽 숫자에 있는 점이 이에 대해 경고합니다.

아날로그-디지털 변환은 마이크로컨트롤러의 "절전" 모드에서 수행되어 작동 구성 요소의 간섭을 줄입니다. 변환이 완료되면 자동으로 이 상태를 종료합니다.

이 장치는 통합 전압 안정기 DA5을 사용하여 얻은 1V의 전압으로 전원이 공급됩니다. 출력 전압의 안정성이 훨씬 더 나쁘기 때문에 다이어그램에 표시된 것 대신 최후의 수단으로만 78L05 안정기를 사용할 수 있습니다. 매개변수를 저하시키지 않고 LP2951 안정기를 사용할 수 있습니다. 1V 전압용 제너 다이오드 VD5,6은 마이크로 컨트롤러의 내부 보호 다이오드와 함께 측정된 전압이 허용 값을 초과할 때 마이크로 컨트롤러가 손상되지 않도록 보호합니다. 리미터가 없으면 이 상황에서 마이크로컨트롤러의 공급 전압이 심각하게 증가할 수 있습니다.

이 장치는 그림 40에 표시된 36mm 두께의 단면 호일 코팅 유리 섬유 라미네이트로 1,5x2mm 크기의 인쇄 회로 기판에 조립됩니다. 0805. 대부분의 저항기와 커패시터는 크기 1 표면 실장형입니다. 증가된 전압에서 안정적인 작동을 위한 저항 R0,5은 1W의 출력 전력으로 사용됩니다. 커패시터 C1은 세라믹 커패시터 또는 산화물 커패시터로 설치할 수 있으며, 이 경우 보드에 C3641'으로 지정된 슬롯이 있습니다. FYQ-11AHR-3641 표시기는 보드를 재작업하지 않고도 3631A 시리즈의 다른 표시기나 3자리 XNUMXA 시리즈로 교체할 수 있습니다. 조립된 디바이스 보드의 사진이 그림 XNUMX에 나와 있습니다. 삼.

PIC12F675에 내장된 전압계
쌀. 2. PCB

PIC12F675에 내장된 전압계
쌀. 3. 조립된 디바이스 보드 사진

마이크로컨트롤러 프로그램은 MikroC 개발 환경에서 C 언어로 작성되었습니다.

Sprint Layout 5.0 형식의 인쇄 회로 기판 파일과 마이크로컨트롤러 프로그램은 ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/04/voltmeter.zip에서 다운로드할 수 있습니다.

저자: B. 발라예프

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