P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
Miernik mocy optycznej
w światłowodzie, część 2
Projekt
W drugiej cz�ści
artykułu przedstawiono 061
rozwiązanie sprz�towe
miernika oraz skr�towo
om�wiono programowe
metody realizacji pomiar�w.
Blok obr�bki danych wania parametr�w
Blok obr�bki danych od- wanej pa- konfigurujących kałde-
powiada za odpowiednio mi�ci. �Sercem� go z kanału, ostatnio wy-
cz�ste dokonywanie pomia- cyfrowej cz�ści miernika świetlany kanał itp. Zasto-
r�w w kałdym z ośmiu kana- jest, po niewielkiej przer�bce, sowano typową aplikacj� tego
ł�w. Schemat elektryczny jednopłytowy komputer układu z podtrzymaniem ba-
czterech kanał�w wejścio- 80C535, opisany w Elektorze teryjnym (rys. 14).
wych przedstawiono na rys. 4/94 (rys. 13). Rezystory R401..R404 zo-
10. Schemat blokowy kom- W projektowanym urzą- stały dobrane zgodnie z wy-
pletnego toru wejściowego dzeniu wykorzystano zar�wno maganiami magistrali I2C. Do
przedstawiono na rys. 11. pami�Ę programu(EPROM)jak podłączenia magistrali I2C wy-
Za komunikacj� z ułyt- i zewn�trzną pami�Ę danych korzystano ko�c�wki mikro-
kownikiem,a w szczeg�lności (RAM). Pami�Ę danych umoł- procesora P3.3..P3.5. LiniaINT
za wyświetlanie aktualnej liwi łatwą programową rozbu- jest przewidziana do przyszłej
wartości mocy w wybranym dow� miernika o funkcje re- rozbudowy i nie spełnia ład-
przez ułytkownika kanale jestracji stan�w krytycznych. nego zadania. Ko�c�wk� P3.3
oraz odczyt polece� z klawia- wybranotujednakcelowo.Jest
tury odpowiada blok, kt�rego Moduł zegara czasu ona bowiem wejściem zewn�t-
schemat elektryczny przedsta- rzeczywistego rznego przerwania INT1.
wiono na rys. 12. W bloku Jako układ czasu rzeczy- Od strony mikrokontrole-
tym dokonywane jest takłe wistego wykorzystano układ rainterfejsI2C rozwiązanyzo-
odmierzanie czasu systemo- scalony firmy Philips ozna- stał całkowicie programowo.
wego. Wszystkie parametry czonysymbolem PCF8583. Pa- PozwoliłotozmniejszyĘ kosz-
konfiguracyjne zapami�tywa- mi�Ę RAM o pojemności 256B ty (brak przetwornika syste-
nesą w bateryjnie podtrzymy- wykorzystano do zapami�ty- mu r�wnoległego na I2C) oraz
uprościĘ samo rozwiązanie
sprz�towe magistrali (tylko
trzy linie).
Blok zasilania
Odpowiada on za wytwo-
rzenie stabilnych napi�Ę zasi-
lających poszczeg�lne ele-
menty systemu (rys. 15).
Cz�śĘ cyfrowa jest zasilana
napi�ciem +5V. Z kolei
wzmacniacze w torze pomia-
rowym wymagają symetrycz-
nego napi�cia ą12V. Czujniki
promieniowania mogą byĘ za-
silane napi�ciem z przedziału
4..10V. Aby jednak zminima-
lizowaĘ wpływ zakł�ce�, po-
chodzącychz cz�ścicyfrowej,
na działanie przetwornika
Rys. 10.
Elektronika Praktyczna 2/98
Elektronika Praktyczna 7/99
88
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
Rys. 11.
A/C rozdzielono obwody cyf- są wyprowadzone na ze- pozwoliło na przełączenie gł�wny sprawdza czy nie zo-
rowe i analogowe. Czujniki wnątrz przyrządu. procesora w tryb uśpienia(Id- stał odczytany klawisz, a na-
promieniowania zostały wi�c Peryferia komunikacyjne le). Po kałdej obsłudze do- st�pnie zapada w stan uśpie-
zasilone napi�ciem +5V wy- Poprawną komunikacj� wolnego z przerwa�, program nia.
tworzonym z napi�cia +12V. z ułytkownikiem zapewnia
W celuzapewnienia odpo- wyświetlacz alfanumeryczny
wiedniego poziomu stabiliza- 2x20 znak�w (standard
cji wszystkich napi�Ę wyko- HD44780) typu NCOG003. Ze
rzystano popularne układyse- wzgl�du na sporą liczb� linii
rii 78XX/79XX. wejśĘ/wyjśĘ mikrokontrolera,
Przetwornik A/C wymaga linie danych wyświetlacza
do poprawnej pracy napi�cia podłączono bezpośrednio do
odniesienia. Jełeli ma on pra- portu P1. Z kolei trzy linie
cowaĘ z rozdzielczością dzie- sterujące E, RW, RS podłączo-
si�ciobitową, to poziom stabi- no kolejno do linii P5.4..P5.6.
lizacji, jaki zapewniają ukła- Linie P5.0..P5.3 wykorzys-
dy 78XX, jest niewystarczają- tano do podłączenia klawia-
cy. Dlatego teł zastosowano tury. Składają si� na nią czte-
układ napi�cia odniesienia ry klawisze: �G�ra�, �D�ł�,
LM136-5.0 produkcji National �Zatwierdzenie� i �Cofni�-
Semiconductor. Został on cie�, kt�rezapewniają wygod-
włączony w układzie z kom- ny i zarazem prosty spos�b
pensacją temperaturową jak konfiguracji miernika.
na rys. 15. Ostatnia wolna linia P5.7
Dodatkowo wykorzystano została wykorzystana do pod-
napi�cie VAREF w celu wy- łączenia brz�czyka potwier-
tworzenia zapi�cia kalibracji dzającego akustycznie naciś-
oznaczonego na rys. 15 jako ni�cie klawisza.
REF. Napi�cie te mołe byĘ
podane poprzez odpowiednie Blok obr�bki danych -
przełączniki na wejście kał- cz�śĘ programowa
dego z ośmiu tor�w pomiaro- Oprogramowanie przyrzą-
wych w celu ustawienia du zostało tak napisane, łe
wzmocnienia stopni wejścio- cała praca mikrokontrolera,tj.
wych. Zar�wno napi�cie od- pomiary, wyświetlanie wyni-
niesienia VAREF jak i kalib- k�w, czytanie klawiatury, od-
racji REF mołna ustawiĘ wie- mierzanie czasu, odbywa si�
loobrotowymi potencjometra- w przerwaniach. W programie
mi montałowymi P302i P305. gł�wnym zawarta została wy-
Aby umołliwiĘ to ułytkowni- łącznie obsługa interaktywne-
kowi miernika, oba napi�cia go menu. Rozwiązanie takie
Rys. 12.
Elektronika Praktyczna 7/99
89
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
Rys. 13.
Inicjacja zmiennych
oraz urządze�
peryferyjnych
Po rozpocz�ciu pracy naj-
pierw inicjowane są wszys-
tkie wymagające tego zmien-
ne i zostaje skonfigurowany
system przerwa�. Nast�pnie
konfigurowane są poszcze-
g�lne urządzenia obsługiwa-
ne w przerwaniach, czyli T0
i A/C. W nast�pnej kolejnoś-
ci inicjowany zostaje wy-
świetlacz LCD oraz odczyta-
ny aktualny czas (wraz z da-
tą) z zegara czasu rzeczywis-
tego. Przywr�cony zostaje
stan z poprzedniego urucho-
mienia, ostatnio wyświetla-
ny kanał oraz odczytywane
są dane konfigurujące ten ka-
nał. Sprawdzana jest wartośĘ
wszystkich odczytywanych
Rys. 14.
Elektronika Praktyczna 2/98
Elektronika Praktyczna 7/99
90
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
Rys. 15.
danych. Jełeli program Przerwanie od sługi wyświetlacza.Jest on ob- Nast�pnie, co 50 ms od-
stwierdzi, łe wartośĘ jakiej- licznika T0 sługiwany w przerwaniu od czytywanajest klawiatura. Ta-
kolwiek zmiennej jest spoza W projektowanym urzą- licznika T1. R�wniełco 10ms ka cz�stośĘ odczytywania po-
dost�pnego jej zakresu (np. dzeniu jest to najwałniejsze nast�puje dalsza obsługa prze- zwala z jednej strony zabez-
78 godzina), nastąpi powt�r- przerwanie i jemu teł został rwania T0. Liczniki odliczają- pieczyĘ si� przed drganiami
ne odczytywanie wszystkich przypisany najwyłszy priory- ce przerwania zostają tak zestyk�w, a z drugiej zapew-
zmiennych. Bł�dne wartości tet (trzeci). Zarządza ono ustawione podczas startu, łe nia odpowiednio szybką reak-
mogłyby bowiem prowadziĘ wszystkimi zadaniami, odpo- przerwania od A/Ci wyświet- cj� na naciśni�cie. Program
do nieprzewidywalnego wiedniorozdzielającje w cza- lacza wzajemnie sobie nie odczytywania klawiatury
działania programu. sie. Licznik T0 został skonfi- �przeszkadzają�. umołliwia prac� zar�wno
Jełelitrzykrotna pr�ba od- gurowany do pracy w trybie W dalszej cz�ści przerwa- z repetycją jak i bez niej. Za-
czytania niezako�czysi�suk- drugim w tenspos�b,łe prze- nia od T0 nast�puje obsługa bezpieczony jest takłe przed
cesem, przyjmowane są stan- rwanieto wywoływanejestco op��nienia, uływanego naciśni�ciem dowolnej kom-
dardowe wartości, np. 250�s.Jestto podstawowe od- w programie gł�wnym, oraz binacji kilku klawiszy w tym
w przypadku czasu b�dzie to mierzanie czasu w systemie. obsługa brz�czyka. Polega to samym czasie.
00:00:00; 1.01.1998. Co 50 przerwanie, czyli co na dekrementowaniu odpo- Niezalełnie od tego czy
Po tych zabiegach mikro- 12500�s, inicjowany jest po- wiednich, przypisanych im klawiatura była obsługiwana,
kontroler jest juł gotowy do miar przez przetwornik A/C. licznik�w. Podczas obsługi co 10ms zliczany jest czas
pracy, a poniewał wszystkie Dalsza obsługa przetwornika przerwania, przy kt�rym licz- systemowy. Przerwanie od T0
przerwania zostały juł uru- odbywa si� juł w jego włas- niki si� zerują, kasowany jest trwaĘ mołejednak maksymal-
chomione, mołe przejśĘ do nym przerwaniu. Co czter- bit op��nienia programowego nie 2*250-1�s. Poniewał od-
stanu uśpienia. dzieste wywołanie, czyli co lub wyłączany zostaje brz�- liczanie czasu, szczeg�lnie
10ms,inicjowanyjeststart ob- czyk. podczas pełnych godzin,
Rys. 16.
Elektronika Praktyczna 7/99
Elektronika Praktyczna 7/99
91
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
a w najgorszym przypadku łenie zakresu pomiarowego.
WYKAZ ELEMENTÓW
podczas zmiany roku, mołe W obsłudze przerwania
Rezystory C302, C306, C314, C310:
trwaĘ bardzo długo nie mogło od T0 inicjowany jest pierw-
0,33�F
ono byĘ obsługiwane we- szy pomiar w jednym, zmie- R1, R102, R104, R106, R108,
wnątrz przerwania od T0. Zo- nianym za kałdym razem ka- R110, R112, R114, 116, C401: 4-60pF
stał tu wi�c zastosowany pe- nale. Po zako�czeniu prze- R121, R123, R125, R127,
Półprzewodniki:
R129, R131, 133, R135,
wien trick programowy. Ot�ł twarzania przez A/C system
D101..108: 5,1V
R201, R204, R207, R210,
po odpowiednim przygotowa- zgłasza odpowiednie prze-
D301, D302: 1A
R213, 216, R219, R222: 1k&!
niu stosu zako�czona zostaje rwanie. Podczas pierwszego
D303..D306: 1N4148
obsługa przerwania T0 pomiaru przetwornik skonfi- R2, R101, R105, R109, R113,
(RETI). Modyfikacja stosu po- gurowany jest na pełny za- R120, R124, R128, 132,
D307: LED1
R202, R205, R208, R211,
woduje jednak, łe w nast�p- kres od 0 do 5V. Na podsta-
D401, D402: 1N4001
R214, R217, 220, R223,
nej kolejności obsługiwany wie tego pomiaru, juł w pro-
IC401: PCF8583
R302, R405, R406: 10k&!
jest zegar systemowy, tak jak- gramie obsługi przerwania od
T401: BC548
by byłto programgł�wny(nie A/C, ustalony jest zaw�łony R103, R107, R111, R115,
w przerwaniu). Dopiero po zakres pomiarowy i dokony- R122, R126, R130, 134,
U1: 62256
R203, R206, R209, R212,
zako�czeniu obsługi zegara wane jest kolejno szesnaście
U3: 27C256
R215, R218, 221, R224,
mikrokontroler wraca do pomiar�w, kt�re są na biełą-
U4: 74HC573
R304, R305: 100k&!
właściwego programugł�wne- co sumowane.
U5: MAX232
go (RET). Tak przygotowana suma R301: 3k&!
Podczas pisania i testowa- uzupełniana jest o brakujące
U6: 80C535N
R303: 430&!
nia oprogramowania okazało bity (wynik zaw�łenia zakre-
U101..U104: TL074
R401, R402: 300&!
si�, łe mimo zastosowania su). Nast�pnie obliczany jest
U201..208: TSL250
R403, R404: 3,3k&!
drugiego trybu pracy licznika drugi wynikz nałołoną, pros-
U301: LM7812
T0, odmierzanie czasu było tą p�tlą histerezy (rys. 16). RP401: 4,7k&!x8
mało dokładne. Poniewał ze- Tego typu p�tla mołe byĘ
U302: LM7912
Kondensatory
gar czasu rzeczywistego ofe- przydatna w sieciach z czuj-
U303: LM7805
C1..C5, C303, C307, C311:
ruje duło wi�kszą dokład- nikami binarnymi. Jej uły-
10�F
U304: 78L05
nośĘ, a takłe mołliwośĘ kory- tecznośĘ mołna jednak b�-
C6: 2pF
U305: LM136-5.0
gowania cz�stotliwości rezo- dzie oceniĘ dopiero podczas
natora kwarcowego(trymer C1 praktycznych bada� związa- C7: 22pF
U306: LM741
z rys. 14), to co dziesi�Ę se- nych z tego typu sieciami.
C8, C101..108: 1�F
U402: LCD2X20
kund nast�puje synchroniza- Wydajesi�jednak,łe w przy-
C14, C201, C304, C308,
Różne
cja czasu systemowego z cza- padku, kiedy wartośĘ ustali
C312, C315, C316, C317,
B301: 63mA
sem z RTC. si� blisko granicznego pozio-
318, C319, C320, C321,
mu mocy, niewielkie zakł�- BT401: CR2032
C322, C323, C324, 325,
Przerwanie od cenia mogłyby spowodowaĘ,
C326, C327, C402, C405: BZ401: BUZZER
przetwornika A/C łe granica ta b�dzie co jakiś
100n
S1: RESET
Zastosowany w mikrokon- czas przekraczana. Zastoso-
C202: 47�F
X1: 12MHz
trolerze przetwornik jest oś- wana p�tla ma za zadanie
C301, C305, C309: 220uF
miobitowy. RozdzielczośĘ chroniĘ przed wpływem tego X401: 32,768kHz
dziesi�ciobitową mołna typu zakł�ce�.
w nim uzyskaĘ poprzezzaw�- Marek Fiołka
Elektronika Praktyczna 2/98
Elektronika Praktyczna 7/99
92