Voltmètre intégré sur PIC12F675. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Dans cet appareil, l'auteur a utilisé une méthode originale de contrôle d'un indicateur LED à sept éléments à quatre chiffres avec des signaux provenant de seulement quatre broches du microcontrôleur. Le programme du microcontrôleur permet l'étalonnage automatique du voltmètre.

La connexion traditionnelle d'un indicateur numérique à LED à un microcontrôleur via le convertisseur série-parallèle 74HC595 nécessite l'utilisation de trois sorties de microcontrôleur pour contrôler le convertisseur de code et une sortie supplémentaire pour chaque chiffre de l'indicateur. Par conséquent, un indicateur à quatre chiffres nécessite sept broches. Cela rend impossible l'utilisation de tels indicateurs avec des microcontrôleurs à faible sortie, par exemple avec PIC12F675, qui n'a que six broches (sans compter les broches d'alimentation).

Je propose de combiner le contrôle du convertisseur de code et les bits indicateurs en utilisant seulement quatre sorties du microcontrôleur. Dans le même temps, l'algorithme intégré au programme garantira que l'indicateur n'affecte pas le travail avec le convertisseur et l'éclairage parasite des éléments indicateurs.

Comme d'habitude, les informations sont affichées sur l'indicateur au fur et à mesure des demandes d'interruption du temporisateur du microcontrôleur, suivies d'une période de 2 ms. La procédure de traitement de chaque demande comporte cinq étapes. Au premier étage, il définit un niveau bas sur la broche 10 de la puce 74HC595, réinitialisant ainsi son registre à décalage. Cet étage est le seul où un courant parasite traverse les éléments indicateurs, mais comme la durée de ses impulsions n'est que de 1 µs avec une période de répétition de 2000 µs, la lueur parasite est imperceptible même dans l'obscurité.

Au deuxième étage, la différence de niveau croissante à la broche 12 de la puce 74HC595 réécrit le contenu zéro du registre à décalage dans le registre de maintien. Cela éteint complètement l'indicateur.

À la troisième étape, les informations sont chargées dans le registre à décalage du microcircuit 74HC595 avec un code série généré par le microcontrôleur à la broche 14 du microcircuit. Sa sortie 11 reçoit des impulsions d'horloge.

Au quatrième étage, avec une différence de niveau croissante sur la broche 12 du microcircuit 74HC595, les informations de son registre à décalage entrent dans le registre de stockage et, en raison des niveaux élevés aux cathodes, les décharges de l'indicateur restent éteintes.

Au cinquième étage, sur la cathode commune de la décharge, à laquelle est destinée la sortie de code parallèle aux sorties du microcircuit 74HC595, le programme définit un niveau bas, en allumant ses éléments conformément à ce code. Ceci termine le traitement de l'interruption et l'état de l'indicateur défini reste inchangé jusqu'à la prochaine interruption.

Pour contrôler un indicateur à huit chiffres, huit sorties de microcontrôleur sont nécessaires. Dans ce cas, les signaux des quatre sorties supplémentaires contrôlent simplement les niveaux sur les cathodes des décharges. Il est à noter que dans ce cas il est possible d'utiliser des indicateurs à la fois à cathodes communes et à anodes communes, reliant respectivement des éléments ou des décharges aux sorties du convertisseur de code. Pour les raisons exposées ci-après, il est préférable d'organiser l'indication dynamique élément par élément dans le premier cas, et bit par bit dans le second.

Parlons maintenant d'un voltmètre qui utilise le principe décrit.

Principales caractéristiques techniques

• Tension mesurée, V ....... 0...80
• Résolution de mesure, V ....... 0,1
• Précision.......0,5% + unités ml. rés.
• Tension d'alimentation, V.......7...15
• Courant de consommation, mA, pas plus ....... 30

Le circuit du voltmètre est illustré à la fig. 1. Il utilise une indication dynamique élément par élément. A chaque instant, un niveau haut est défini sur les anodes d'un groupe d'éléments portant le même nom de tous les bits de l'indicateur HG1. Sur les bornes cathodiques communes des décharges dans lesquelles ces éléments doivent briller, un niveau bas est défini, sinon il est élevé. Veuillez noter que les éléments du même nom peuvent être inclus simultanément dans toutes les catégories, mais un seul élément est inclus dans chaque catégorie à l'heure actuelle. C'est pourquoi il a été choisi de connecter les anodes des éléments aux sorties du microcircuit DD2 dont la capacité de charge est supérieure aux sorties du microcontrôleur.

Riz. 1. Circuit voltmètre (cliquez pour agrandir)

Avec une période d'interruption de 2 ms, le taux de rafraîchissement de l'image sur l'indicateur est de 64 Hz et son clignotement est imperceptible à l'œil. La méthode d'indication dynamique choisie a également permis de diviser par deux le nombre de résistances (R4-R7) qui limitent le courant à travers les voyants LED.

Le microcontrôleur PIC12F675-I/P (DD1) reste inoccupé dans l'indication dynamique des lignes I/O GP0 et GP3. Le premier est utilisé comme entrée ADC ; la tension mesurée lui est envoyée via le diviseur R1R2. Sur la ligne GP3, en l'absence de cavalier S1, grâce à la résistance R3, un niveau logique haut est fixé, qui sert de signal mettant le voltmètre en mode calibrage. Si le cavalier est installé, le niveau sur cette broche est bas et le voltmètre fonctionne normalement.

Lorsque vous allumez le voltmètre pour la première fois avec le cavalier manquant S1, l'indicateur HG1 affichera avec le signe clignotant le plus à droite. Dans cet état, une tension aussi proche que possible de 80 V doit être appliquée à l'entrée de l'appareil, en le contrôlant avec un exemple de voltmètre. Avec une connexion à court terme des plages de contact destinées au cavalier S1, l'appareil calculera et se souviendra du facteur d'étalonnage et l'utilisera à l'avenir.

Cependant, 80 V est une tension assez importante et des difficultés à l'obtenir ne sont pas exclues. Dans ce cas, lors de l'indication de la valeur de la tension de référence, l'appareil doit être éteint et rallumé. L'indicateur affichera , et au prochain arrêt et démarrage - , , encore et plus loin dans un cercle. L'étalonnage doit être effectué à la tension disponible la plus élevée de ces valeurs. Plus la tension de référence est élevée, plus l'étalonnage est précis. Si, au moment de l'étalonnage, la tension d'entrée diffère trop de la tension de référence, le coefficient ne sera pas calculé et l'indicateur affichera

Après le calibrage, éteignez le voltmètre et installez enfin le cavalier S1, sinon vous devrez tout refaire la prochaine fois que vous l'allumerez. Le voltmètre peut également fonctionner sans étalonnage si le cavalier S1 est déjà installé lors de sa première mise sous tension. Dans ce cas, il utilise le coefficient écrit dans le programme, mais l'erreur peut dépasser 10 %. Ceci sera averti par le point inclus dans le chiffre le plus à droite de l'indicateur.

La conversion analogique-numérique est effectuée en mode "veille" du microcontrôleur pour réduire les interférences de ses nœuds de fonctionnement. De cet état, il sort automatiquement à la fin de la conversion.

L'appareil est alimenté par une tension de 5 V, obtenue à l'aide d'un régulateur de tension intégré DA1. Vous ne pouvez utiliser le stabilisateur 78L05 au lieu de celui indiqué sur le schéma qu'en dernier recours, car la stabilité de sa tension de sortie est d'un ordre de grandeur pire. Sans dégrader les paramètres, vous pouvez utiliser le stabilisateur LP2951. La diode Zener VD1 pour une tension de 5,6 V, associée à la diode de protection interne du microcontrôleur, protège ce dernier des dommages lorsque la tension mesurée dépasse la valeur autorisée. Sans limiteur, la tension d'alimentation du microcontrôleur dans cette situation peut augmenter de manière critique.

L'appareil est assemblé sur une carte de circuit imprimé de 40x36 mm en fibre de verre à une face de 1,5 mm d'épaisseur, illustrée à la fig. 2. La plupart des résistances et condensateurs sont de taille 0805 pour un montage en surface. La résistance R1 pour un fonctionnement fiable à haute tension est utilisée avec une puissance de sortie de 0,5 W. Le condensateur C1 peut être installé à la fois en céramique et en oxyde de sortie, pour lequel la carte a un siège marqué C1'. L'indicateur FYQ-3641AHR-11 peut être remplacé par un autre de la série 3641A ou une série 3631A à trois chiffres sans retravailler la carte. Une photographie de la carte assemblée de l'appareil est illustrée à la fig. 3.

Riz. 2. PCB

Riz. 3. Photographie de la carte de l'appareil assemblé

Le programme du microcontrôleur est écrit en langage C dans l'environnement de développement MikroC.

Le fichier PCB au format Sprint Layout 5.0 et le programme du microcontrôleur peuvent être téléchargés sur ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/04/voltmeter.zip.

Auteur : B. Balaev

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