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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Barographe. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Technique de mesure L'appareil est conçu pour enregistrer les changements de pression atmosphérique pendant le vol d'un modèle réduit d'avion. Il est construit sur un microcontrôleur de la famille MCS-51 et une puce mémoire non volatile. La conversion analogique-numérique est implémentée dans un logiciel. Les informations enregistrées peuvent être transférées vers un ordinateur et utilisées, par exemple, pour tracer une altitude de vol. Effectuer des mesures est peut-être le « métier » le plus courant des microcontrôleurs. Dans ce cas, la tension proportionnelle au paramètre mesuré est préalablement convertie en un équivalent numérique - un code binaire multi-bits. À la fin de cette opération, le microcontrôleur reçoit un signal du convertisseur analogique-numérique (ADC) indiquant qu'il est prêt à lui transmettre le résultat sous forme parallèle ou série.
Cette solution n'est cependant pas toujours justifiée, car la nécessité d'utiliser un CAN sous la forme d'une puce séparée ou même intégrée à un microcontrôleur augmente inévitablement le coût de l'appareil, et parfois sa consommation électrique. Deuxièmement, l'ajout d'une puce ADC à la conception complique le dispositif et réduit sa fiabilité, puisqu'il est nécessaire d'organiser de nombreuses connexions électriques entre celui-ci et le microcontrôleur. Mais souvent, en particulier avec de faibles exigences en matière de vitesse de conversion analogique-numérique, il peut être mis en œuvre à l'aide d'un programme simple pour un microcontrôleur bon marché qui n'a pas d'ADC intégré. Le barographe, dont le schéma est présenté sur la figure, utilise le microcontrôleur toujours populaire AT89C2051 (DD1) sans CAN intégré, qui en termes d'architecture et de jeu de commandes appartient à la famille MCS-51. Capteur de pression atmosphérique - MPX4115A (B1). La tension de sortie du capteur, amplifiée par l'ampli-op DA1.1, est proportionnelle à la pression mesurée et est appliquée à l'une des entrées du comparateur de tension intégré au microcontrôleur. Son autre entrée reçoit une tension linéairement croissante générée sur le condensateur C5 lorsqu'il est chargé avec un courant source stable sur la diode Zener VD1 et le transistor VT2. L'écart de la loi de changement de cette tension par rapport au linéaire ne dépasse pas ±0,3 %. Le résultat de la conversion est le nombre d'impulsions reçues à son entrée, calculé par le compteur-minuterie interne du microcontrôleur à partir du moment où la tension sur le condensateur commence à monter jusqu'au moment où elle est égale à la tension amplifiée du capteur, enregistrée par le comparateur. Après cela, le microcontrôleur génère une impulsion à la sortie P1.4 qui ouvre le transistor VT1. Le condensateur C5 est déchargé à travers la résistance R10 et un transistor ouvert, après quoi le cycle de mesure est répété. La minuterie fonctionne en mode 0, elle est à huit bits, son entrée de comptage reçoit des impulsions avec la fréquence de l'oscillateur à quartz du microcontrôleur, divisée par 12, qui ont passé un diviseur préliminaire de cinq bits. A la fréquence du résonateur à quartz ZQ1 Fkv=11,059 MHz, la fréquence des impulsions de comptage est égale à Fsch = Fkv/(12*25) = 11059/384 = 28,8 kHz. Étant donné que le registre TNO du microcontrôleur stocke l'état du diviseur préliminaire à la fin du décompte, la largeur totale en bits du résultat de la conversion atteint 13. Si le barographe est allumé avec le bouton SB1 enfoncé, les résultats de conversion sont stockés dans la puce mémoire non volatile 24LC02B (DS1) connectée au microcontrôleur via l'interface I2C. Si, au moment de la mise sous tension, le bouton SB1 n'a pas été enfoncé, toutes les informations précédemment enregistrées dans la mémoire non volatile sont envoyées octet par octet via le connecteur XS1 à l'entrée RXD du port COM de l'ordinateur. N'importe quel programme de terminal exécuté sur l'ordinateur peut l'accepter. Le générateur du signal de sortie correspondant à la norme RS-232 est l'ampli-op DA1.2, connecté en comparateur. Bien que la version du programme du microcontrôleur proposée aux lecteurs ne permette pas de recevoir des informations d'un ordinateur, le convertisseur de niveau nécessaire à cet effet est disponible dans le barographe. Il est monté sur un transistor VT3. Le connecteur XS1 doit être connecté au connecteur du port COM de l'ordinateur directement ou à l'aide d'un câble « modem » (sans connexions croisées). Dans la plupart des cas, il suffit de n'avoir que deux fils dans le câble - les circuits RXD et SG. Pour que le barographe reçoive les informations transmises par l'ordinateur, vous en aurez besoin d'un autre, TXD. Les cinq fils et cavaliers restants entre les contacts du connecteur XS1 sont nécessaires uniquement au bon fonctionnement des programmes informatiques qui génèrent des signaux de commande DTR et RTS et analysent l'état des entrées DCD, DSR et CTS. Dans le programme du microcontrôleur, la vitesse de fonctionnement de son port série est fixée à 9600 Bauds. Le barographe est alimenté par deux piles galvaniques de 9 V (par exemple Krona). Lors du développement du programme, des exemples de mise en œuvre de communication via l'interface I2C du microcontrôleur AT89C2051 avec une puce mémoire ont été utilisés sur le site Internet de la société Atmel. Auteur : K. Dunaev
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