PIC16F877 Multimetre: 6 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

PİKMETRE Giriş

Bu PICMETER projesi, herhangi bir elektronik meraklısı için kullanışlı ve güvenilir bir araç haline geldi.

• Bir PIC16F877 / 877A mikro denetleyici üzerinde çalışır.
• Bu bir PIC geliştirme sistemidir.
• 19 fonksiyonlu multimetredir (voltmetre, frekans ölçer, sinyal üreteci, termometre…)
• Her fonksiyonda 5'e kadar aralığa sahip bir bileşen denetleyicisidir (R, L, C, diyot…).
• Bir çeşit uygulamayı bekleyen 433MHz bant ASK radyoya sahiptir.
• Başka bir bilgisayarın (PC) grafik görüntüleme için seri port üzerinden veri toplayabileceği bir uzaktan toplama sistemidir. (EKG projesinin ön ucu olarak kullanılmıştır).
• Kayıt özelliği vardır (saatlerce veri kaydı için), sonuçlar EEPROM'dan yüklenir.
• Bazı motorları sürmek için test sinyalleri üretir.
• Tamamen test edilmiştir, 5. Adımdaki fotoğraflara bakın.
• Yazılım Açık Kaynak olarak yayınlandı

Bu Eğitilebilir Tablo, Tam Belgelerin kısaltılmış bir versiyonudur. Başkalarının tamamlanmış bir proje olarak inşa etmesi veya daha fazla değişiklik yapmak için bir geliştirme sistemi olarak kullanması veya sadece diğer projelerde kullanmak üzere fikirlere göz atması için yeterli donanım ve yazılımı tanımlar.

Gereçler

Satın alınacak tek kritik çip, Microchip PIC16F877A-I/P'dir.

• A = konfigürasyon bitlerinin tanımında orijinalden farklı olan sonraki revizyon.
• I = Endüstriyel sıcaklık aralığı
• P= 40 Kurşunlu Plastik Çift Hat İçi Paket, 10 MHz, normal VDD limitleri.

Ayrıca Hitachi LM032LN 20 karakter, HD44780 kontrol cihazında yerleşik 2 satır LCD.

Diğer parçalar sadece genel elektrik bileşenleri, şerit pano PCB, LM340, LM311, LM431, genel amaçlı düşük güçlü transistörler vb.

Adım 1: PICBIOS Açıklaması

PICBIOS Açıklaması

Bu yazılım bir PIC16F877 kartında çalışır ve program belleğinin en alt 4k'sini kaplar. Program belleğinin üst yarısını kaplayan bir uygulama programı için yazılım ortamı sağlar. Program geliştirme için birkaç "hata ayıklama" benzeri komutla fikir olarak PC-BIOS'a benzer ve 5 bileşeni vardır:

1. Önyükleme menüsü
2. Kurulum programı
3. Komut Satırı Arayüzü (seri bağlantı noktası aracılığıyla)
4. Çekirdek ve aygıt sürücüleri
5. Uygulama programlama Arayüzü

Adım 2: PICMETRE Açıklaması

PİKMETRE Açıklama

Tanıtım

Bir multimetre gibi (volt, amper, ohm) bunun bir menü sistemi aracılığıyla seçilen birçok işlevi vardır. Ancak donanım ve yazılımın bir kombinasyonu olması onu çok yönlü hale getirir, örneğin uzun süreler boyunca oturum açma ve seri veri gönderme gibi özellikler mevcuttur.

Menü, fonksiyonların [sol] ve [sağ] butonları ile seçildiği “kalp”tir. Daha sonra her bir fonksiyon için [inc] ve [dec] düğmeleri ile farklı aralıklar seçilir. Örneğin kapasitörler, 5 ayrı aralık aracılığıyla yaklaşık 0.1nF ila 9000uF arasında ölçülür.

2.1 PICMETRE Yazılımı

Bu, program belleğinin üst 4k'sini kaplayan ve cihaz G/Ç ve kesme işleme için PICBIOS'un işlevlerine dayanan bir uygulama programı olarak düzenlenmiştir. Arka plan görevi olarak çalışan ve her 20ms'de bir düğmeleri yoklayan menü bölümünden oluşur. İşlevi değiştirmek veya aralığı değiştirmek için bir düğmeye basıldığında, uygun rutin çağrılır. Hiçbir tuşa basılmadığında, ölçülen okuma yaklaşık 0,5 saniye aralıklarla güncellenir. Temel olarak menü bir arama tablosudur.

2.2 Metre Fonksiyonu - bölümler

Pek çok işlev vardır, bu nedenle bu bölüm, her biri benzer nitelikteki işlevlerle ilgilenen bölümlere ayrılmıştır. Bu, bölümlerin kısa bir listesidir, her bölümün nasıl çalıştığını ayrıntılı olarak görmek için Tam Belgelere bakın. Liman sınırlamaları nedeniyle, projenin 3 varyasyonu vardır (bkz. Tam Belgeler). Normal yazı tipindeki işlevler tüm projelerde ortaktır. ALT ÇİZGİLENEN işlevler yalnızca PICMETER1 projesine dahildir. ITALICS'teki işlevler yalnızca PICMETER2 veya PICMETER3 projelerinde bulunur.

VoltMeter Bölümü - Kaynak dosya vmeter.asm'dir

ADC kullanılarak voltaj ölçümüne dayalı fonksiyonlar içerir.

• ADC Voltajı (seçim girişindeki voltajı okur, AN0 - AN4 arası)
• AD2 Dual (an0 ve AN1 üzerindeki voltajı aynı anda gösterir)
• TMP Termometre -10 ila 80? dereceC (2N3904 veya çift LM334 dönüştürücü)
• LOG – kayıt aralığını ayarlar
• OHM – 4 aralıkta 0Ω ile 39MΩ arasında direnç ölçümü (potansiyometre yöntemi)
• DIO – Diyot, ileri voltajı ölçer (0-2.5V)
• CON – Süreklilik (direnç 25, 50 veya 100 eşiğinden düşük olduğunda bip sesi verir)

Bileşen Meter1 - Kaynak dosya meter1.asm'dir

LM311 karşılaştırma devresi kullanılarak kondansatör, indüktör ve direnç ölçümü. Bir şarj döngüsünün süresinin ölçülmesine dayalıdır.

• CAL – kalibrasyon – kendi kendine test ve ayar için sabit 80nf ve 10μF ölçer
• Cx1 – 5 aralıkta 0.1nF'den 9000μF'ye kadar kapasitör ölçümü
• Lx1 – 1mH'den ?? 2 aralıkta mH
• Rx1 – 3 aralıkta 100Ω ile 99MΩ arasında direnç ölçümü

Bileşen Meter2 Kaynak dosyası Meter2.asm

Alternatif LM311 gevşeme osilatörü ve Colpitts osilatörü kullanılarak bileşen ölçümü. N döngülerinin zaman periyodunun ölçülmesine dayalıdır. N= 1000 döngüye kadar olan süre ölçüldüğünden bu, yukarıdaki yöntemden biraz daha doğrudur. Daha çok bir donanım çözümüdür ve daha fazla inşaat gerektirir.

• Cx2 – 5 aralıkta 10pF'den 1000 μF'ye kadar kapasitör ölçümü.
• Rx2 – 5 aralıkta 100 ohm'dan 99M'ye kadar direnç ölçümü.
• Lx2 - 1 aralıkta 1mH'den 60mH'ye kadar indüktör ölçümü.
• osc - indüktör ölçümü (Colpitts yöntemi) 70μH'den 5000μH'ye? 2 aralıkta.

Frekans Ölçer - kaynak dosya Fmeter.asm

PIC sayaçlarını ve zamanlayıcılarını ve çok az başka şeyi kullanan işlevleri içeren;

• FREK - 3 aralıkta 0Hz'den 1000kHz'e kadar frekans ölçer
• XTL - LP kristallerinin frekansını ölçer (test edilmemiştir)
• SIG – 10 adımda 10Hz'den 5KHz'e sinyal üreteci
• SMR – step motor – ters yön
• SMF – step motor- ileri yön.

İletişim - Kaynak dosya comms.asm'dir

Seri ve SPI çevre birimlerini test etmek için sinyal gönderme/alma işlevleri;

• UTX, seri TX & inc ve dec bit hızını 0,6'dan 9,6k'ya test eder
• URX testi seri RX & inc ve 0,6'dan 9,6k'ya dec bit hızı
• SPM - ana modda SPI'yi test eder
• SPS - SPI'yi bağımlı modda test eder

FSK Radyo Modülü - Kaynak dosya Radio.asm'dir

RM01 ve RM02 radyo alıcı ve verici modüllerini kullanan işlevler. Bu modüller, Port C pinlerinin çoğunu kullanan SPI aracılığıyla arayüz oluşturur.

• RMB – radyo modülü BAUD hızını ayarlayın
• RMF – radyo modülü RF frekansını ayarlayın
• RMC - radyo modülü saat frekansını ayarlar
• XLC – kristal kapasitans yükünü ayarlar
• POW - verici gücünü ayarlar
• RM2 - test verilerini ilet (RM02 modülü)
• RM1 – test verilerini al (RM01 modülü)

Kontrol Modülü - Kaynak dosya control.asm

• SV1 - Servo Çıkışı (CCP1 kullanarak) 0,1 ms'lik adımlarla 1 ms'den 2 ms'ye
• SV2 - 0,1 ms'lik adımlarla 1 ms'den 2 ms'ye kadar Servo Çıkışı (CCP2 kullanarak)
• PW1 - PWM çıkışı (CCP1 kullanarak) %10'luk adımlarla %0'dan %100'e
• PW2 - PWM çıkışı (CCP2 kullanarak) %10'luk adımlarla %0'dan %100'e

Uzaktan Veri Toplama - Kaynak dosya remote.asm'dir

Uzak mod (Rem) - sayacın bir bilgisayardan seri arabirim aracılığıyla çalıştırılabilmesi için bir dizi komut. Bir komut, EEPROM'da oturum açmış verileri belirli bir süre boyunca toplar. Başka bir komut, voltajları ADC'nin tam hızında bellek arabelleğine okur, ardından arabelleği, sonuçların grafik olarak görüntülenebileceği PC'ye iletir. Etkili bir şekilde bu, ses frekans aralığı üzerinde çalışan bir osiloskoptur

Zaman - Kaynak dosya time.asm'dir

Tim – zamanı sadece ss:dd:ss formatında görüntüler ve 4 düğmeyi kullanarak değişikliğe izin verir

Adım 3: Devre Açıklaması

Devre Açıklaması

3.1 Temel Geliştirme Kurulu

Şekil 1, PICBIOS'u çalıştırmak için temel bir geliştirme kartını göstermektedir. Çok standart ve basit, 5V regüleli güç kaynağı ve dekuplaj kapasitörleri, C1, C2….

Saat 4 MHz kristaldir, böylece TMR1 1us aralıklarla tıklar. 22pF kapasitörler C6, C7 Microchip tarafından tavsiye edilir, ancak aslında gerekli görünmüyor. ICSP başlığı (devre içi seri programlama), PICBIOS ile başlangıçta boş bir PIC programlamak için kullanılır.

Seri bağlantı noktası (COM1) – not TX ve RX değiştirilir, yani COM1- TX Bağlantı Noktası C-RX'e ve COM1-RX Bağlantı Noktası C-TX'e bağlıdır (genellikle "boş modem" olarak anılır). Ayrıca RS232 için gereken sinyal seviyeleri gerçekten +12V (boşluk) ve -12V (işaret) olmalıdır. Ancak 5V (boşluk) ve 0V (işaret) voltaj seviyeleri kullandığım tüm PC'ler için yeterli görünüyor. Böylece RX ve TX'in sinyal seviyeleri, hat sürücüsü (Q3) ve hat alıcısı (Q2) tarafından sadece ters çevrilir.

LM032LN (2 sıralı 20 karakterli) LCD, standart "HD44780 arabirimini" kullanır. Yazılım, 6 pinli bağlantı noktası D kullanan 4 bitlik yarım bayt modunu kullanır ve yalnızca yazar. Yazılım, burada kullanıldığı gibi kemirme düşük (Port D bit 0-3) veya kemirme yüksek (Port D bit 4-7) için yapılandırılabilir..

Basmalı düğme anahtarları, menü seçimi için dört giriş sağlar. Yazılım düşen kenarı algıladığından geçiş yapmak için itme özelliğini kullanın. Çekme dirençleri (=25k) PORT B'nin içindedir. Port RB6, 1nF başlığı (ICSP için önerilir) nedeniyle anahtarlar için kullanılamaz. Sıfırlama anahtarına gerek yok mu?

button0

menü seçenekleri kaldı [◄]

Buton 1

menü seçenekleri sağ [►]

button2

aralığı/değeri artır/seç [▲]

button3

azalma aralığı/değeri/seçin [▼]

3.2 Analog Girişler ve Bileşen Denetleyicisi – Pano 1

Şekil 2, PICMETER1 için analog devreyi göstermektedir. AN0 ve AN1 analog girişleri genel amaçlı voltaj ölçümü için kullanılır. AN0/AN1 giriş pinlerinde 5V vermek için zayıflatıcılar için direnç değerlerini seçin.

10V giriş aralığı için m = 1 + R1/R2 = 1 + 10k/10k = 2

20V giriş aralığı için m = 1 + (R3+R22)/R4 = 1 + 30k/10k = 4

AN2, "ham" sıcaklık dönüştürücü olarak transistör Q1 kullanılarak sıcaklık ölçümü için kullanılır. NPN transistörünün 20 celcuis'deki sıcaklık katsayısı = -Vbe/ (273+20) = - 0.626/293 = -2.1 mV/K. (Analog bölümündeki sıcaklık ölçümüne bakın). LM431 (U1), AN3'te 2.5V voltaj referansı sağlar. Son olarak AN4, Analog bölümünde bileşen testi için kullanılır.

Bileşen ölçümü için, test bileşeni RE2 (D_OUT) ve AN4 Girişine bağlanır. Dirençler R14 ila R18, Analog bölümde direnç ölçümü (potansiyometre yöntemi) için kullanılan beş farklı direnç değeri sağlar. Dirençler, Port C/Port E pinlerini Giriş veya Çıkış olarak ayarlayarak “devreye bağlanır”.

Metre1, çeşitli bilinen/bilinmeyen kapasitör ve direnç kombinasyonlarını şarj ederek bileşen ölçümü gerçekleştirir. LM311 (U2), bir kapasitör üst eşiğe (%75 VDD) şarj olduğunda ve alt eşiğe (%25 VDD) deşarj olduğunda CCP1 kesintileri oluşturmak için kullanılır. ayar. Kondansatörleri test ederken, kapasitör C13 (=47pF) artı kartın kaçak kapasitansı 100pF trim sağlar. Bu, test bileşeni kaldırıldığında, CCP1 kesintileri arasındaki aralığın 100us'u aşmasını ve PIC'yi aşırı yüklememesini sağlar. Bu trim değeri (100pF), yazılım tarafından bileşen ölçümünden çıkarılır. D3(1N4148), indüktörleri test ederken deşarj yolunu sağlar ve D_OUT'u koruyarak voltajın negatif gitmesini önler.

λΩπμ

Adım 4: İnşaat Kılavuzu

İnşaat Rehberi

İyi bir şey, bu projenin aşamalar halinde inşa edilmesi ve test edilmesidir. Projenizi planlayın. Bu talimatlar için, prosedür PICMETER2 ve 3 için benzer olsa da, PICMETER1'i oluşturduğunuzu varsayıyorum.

4.1 Geliştirme Kartı PCB

100 x 160 mm standart boyutlu bir PCB'ye sığması gereken temel geliştirme kartını (Şekil 1) oluşturmanız, düzeni mümkün olduğunca düzenli tutacak şekilde planlamanız gerekir. PCB'nizi temizleyin ve tüm bakırları kalaylayın, mümkünse test edilmiş güvenilir bileşenler ve konektörler kullanın. PIC için 40 pinli soket kullanın. Tüm lehimli bağlantıların sürekliliğini kontrol edin. Yukarıdaki pano düzeni fotoğraflarıma bakmak yardımcı olabilir.

Artık boş bir PIC'niz var ve PICBIOS'u flash belleğe programlamanız gerekiyor. Halihazırda bir programlama yönteminiz varsa – tamam. Değilse, başarıyla kullandığım aşağıdaki yöntemi öneririm.

4.2 AN589 Programcı

Bu, bir PIC'nin yazıcı (LPT1) portunu kullanarak bir PC'den programlama yapmasına izin veren küçük bir arayüz devresidir. Tasarım ilk olarak Microchip tarafından bir Uygulama Notunda yayınlandı. (referans 3). AN589 uyumlu bir programlayıcı edinin veya yapın. Burada açıklanan geliştirilmiş bir AN589 tasarımı kullandım. Bu ICSP'dir – yani PIC'yi programlamak için 40 pinli sokete takarsınız. Ardından yazıcı kablosunu AN539 girişine ve ICSP kablosunu AN589'dan geliştirme kartına bağlayın. Programcı tasarımım gücünü ICSP kablosu aracılığıyla geliştirme kartından alıyor.

4.3 PICPGM Ayarları

Artık PC'de çalıştırmak için bazı programlama yazılımlarına ihtiyacınız var. PICPGM, AN589 dahil olmak üzere çeşitli programcılarla çalışır ve ücretsiz olarak indirilir. (Bkz. Referanslar).

Donanım Menüsünden, LPT1'de Programlayıcı AN589'u seçin

Cihaz = PIC16F877 veya 877A veya otomatik algılama.

Hex Dosyasını Seçin: PICBIOS1. HEX

PIC Sil'i, ardından PIC'yi Programla'yı ve ardından PIC'yi Doğrula'yı seçin. Biraz şansla başarılı tamamlama mesajı alırsınız.

ICSP kablosunu çıkarın, PIC'yi yeniden başlatın, umarım LCD'de PICBIOS ekranını görürsünüz, aksi takdirde bağlantılarınızı kontrol edin. Sol ve sağ düğmelere basarak önyükleme menüsünü kontrol edin.

4.4 Seri Bağlantı (Hyperterminal veya Putty)

Şimdi PIC ve PC arasındaki seri bağlantıyı kontrol edin. PC COM1'den gelen seri kabloyu geliştirme kartına bağlayın ve eski Win-XP Hyper-Terminal veya PUTTY gibi bir iletişim programı çalıştırın.

Hyperterminal kullanıyorsanız, aşağıdaki gibi yapılandırın. Ana menüden Ara > Bağlantıyı Kes. Ardından Dosya> Özellikler> Bağlan sekmesine gidin. Com1'i seçin, ardından Yapılandır düğmesine tıklayın. 9600 bps, eşlik yok, 8 bit, 1 durak seçin. Donanım akış kontrolü”. Ardından Ara > Bağlanmak için Ara.

PuTTY kullanılıyorsa, Bağlantı> Seri> COM1'e Bağlan ve 9600 bps, eşlik yok, 8 bit, 1 durak. “RTS/CTS”yi seçin. Ardından Oturum> Seri> Aç

PICBIOS Önyükleme menüsünde, “Komut Modu”nu seçin, ardından [inc] veya [dec] düğmesine basın. Ekranda “PIC16F877>“istemi mesajı görünmelidir (seri arabiriminizi kontrol etmiyorsanız). Basmak ? komutların listesini görmek için

4.5 Program PICMETRE

Seri bağlantı çalıştığında, flash belleği programlamak bir hex dosyası göndermek kadar basittir. “Onaltılık dosya gönder…” ile yanıt veren “P” komutunu girin.

Transfer menüsü > Metin dosyası gönder > PICMETER1. HEX >Aç'tan hiper terminali kullanarak.

İlerleme “:.” ile gösterilir. hex kodunun her satırı programlandığından. Sonunda Yükleme Başarısı.

PuTTY kullanıyorsanız, Not Defteri'ni kullanmanız ve PICMETER1. HEX'in tüm içeriğini PuTTY'ye kopyalamanız/yapıştırmanız gerekebilir.

Benzer şekilde doğrulamak için “V” Komutunu Girin. Hiper terminalde, Aktar menüsü > Metin dosyası gönder > PICMETER1. HEX > Tamam'dan.

Uyarı = xx…Bir 16F877A yongası programlarsanız, bazı uyarı mesajları alırsınız. Bu, 4 kelime bloğunda programlanan 877 ve 877A arasındaki farklarla ilgilidir. Ne yazık ki, bağlayıcı 4 kelime sınırındaki bölümlerin başlangıcını hizalamıyor. Basit çözüm, her bölümün başında 3 NOP talimatına sahip olmaktır, bu yüzden uyarıları görmezden gelin.

Yeniden başlatın ve BIOS önyükleme menüsünde “Uygulamayı çalıştır” seçeneğini seçin. LCD'de PICMETER1'i görmelisiniz.

4.6 PICMETER1'i Çalıştır

Şimdi Voltmetre, Bileşen Ölçer işlevlerini gerektiği gibi çalıştırmak için geliştirme panosunun (Şekil 2) daha fazla bölümünü oluşturmaya başlayın.

Metre1'in biraz kalibrasyona ihtiyacı var. “Cal” işlevinde, R10'u yaklaşık 80.00, 80.0nF ve 10.000uF okumaları verecek şekilde ayarlayın. Ardından, Cx1 işlevinde küçük bir 100pF okuyun. Okuma yanlışsa, ya trim kapağını C13 değiştirin ya da metre1.asm'deki "trimc" değerini değiştirin.

Şimdi PICBIOS Kurulumunu çalıştırın ve EEPROM'da birkaç kalibrasyon ayarını değiştirin. 16 bit ofseti (yüksek, düşük format) ayarlayarak sıcaklığı kalibre edin. Ayrıca “delayt” değerini de değiştirmeniz gerekebilir.

Amacınız projeyi olduğu gibi inşa etmekse – Tebrikler – bitirdiniz! Bana Instructables'taki başarınızdan bahsedin.

4.7 MPLAB

Ancak değişiklik yapmak veya projeyi daha da geliştirmek isterseniz, yazılımı MPLAB kullanarak yeniden oluşturmanız gerekir. MPLAB'ı Microchip'ten indirin. Bu, kullanımı basit ve anlaşılır olan “eski” olanıdır. Çok daha karmaşık görünen yeni labx geliştirme aracını denemedim.

Yeni bir projenin nasıl oluşturulacağına ve ardından Tam Belgeler'de projeye nasıl dosya ekleneceğine ilişkin ayrıntılar.

Adım 5: Test Fotoğrafları

Termometrenin üstündeki fotoğraf, 15 derece C okuma

Test frekansı, okuma = 416k

440uF işaretli test indüktörü, 435u okur

100k direncini test etmek, 101k okur, bu kolay bir şey.

1000pF kapasitör testi, okuma 1.021nF

Adım 6: Referanslar ve Bağlantılar

6.1 PIC16F87XA Veri Sayfası, Microchip Inc.

ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/39582b.pdf

6.2 PIC16F87XA FLASH Bellek Programlama Spesifikasyonu, Mikroçip

ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/39589b.pdf

6.3 Uygulama Notu AN589, Microchip Inc.

ww1.microchip.com/downloads/en/appnotes/00589a.pdf

6.4 PICPGM İndirme

picpgm.picprojects.net/

6.5 MPLab IDE v8.92 ücretsiz indirme, Mikroçip

pic-microcontroller.com/mplab-ide-v8-92-free-download/

6.6 Hope RFM01-433 ve RFM02-433 modülleri için veri sayfaları, RF Çözümleri

www.rfsolutions.co.uk/radio-modules-c10/hope-rf-c238

6.7 LT Baharat, Analog Cihazlar

www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html

6.8 AN589, Best-Microcontroller-Projects'e dayalı bir pic programcı devresi

www.best-microcontroller-projects.com/pic-programmer-circuit.html

6.9 Açık Kaynak Dosyaları

açık kaynak