Rejestrator przebiegu analogowego
P R O J E K T Y
Rejestrator przebiegu
analogowego
Przystawka do TV, część 1
AVT-857
Zgodnie z zapowiedzią
przedstawiamy kolejną
przystawk� do odbiornika
telewizyjnego, kt�ra spełnia
rol� całkiem powałnego
przyrządu pomiarowego.
W artykule znajdziecie opis
urządzenia, kt�re zamienia
telewizor w wielkoekranowy
(prawie) oscyloskop.
A o przydatności oscyloskopu
przetwarzany do postaci cyfro-
w pracowni elektronika chyba
wej i zapami�tywany w pami�ci
nie trzeba nikogo
pr�bek. Potem dopiero wyświetla
przekonywaĘ.
Na początku kilka sł�w wyjaś- si� zawartośĘ pami�ci na ekranie.
nienia. Przy prezentacji �Rejestra- W praktyce, zwłaszcza amator-
tora przebiegu cyfrowego� skiej, rejestrator całkiem skute-
w EP10/99 zapowiedziałem pro- cznie zast�puje oscyloskop,
jekt oscyloskopu. Okazało si�, łe a dzi�ki pami�ci obrazu r�wnie
zrobienie w miar� taniego oscylo- dobrze mołna za jego pomocą
skopu nie jest takie proste, nawet obserwowaĘ przebiegi szybko-
w�wczas, gdy całe wyświetlanie i wolnozmienne. Pr�bowaliście
�załatwia� telewizor. W oscylosko- kiedyś zaobserwowaĘ na trady-
pie zawartośĘ ekranu musi byĘ cyjnym oscyloskopie krzywą ła-
aktualizowana na biełąco, a trud- dowania kondensatora w układzie
no to pogodziĘ z r�wnoczesnym o stałej czasowej rz�du sekundy?
pr�bkowaniem i przetwarzaniem Bez wzroku o �fotograficznej� pa-
analogowego sygnału wejściowego mi�ci jest to prawie niewykonal-
do postaci cyfrowej, zwłaszcza ne. W naszym rejestratorze całą
gdy wszystko ma robiĘ jeden taką krzywą mołna oglądaĘ do-
Tab. 1. Podstawowe parametry
procesor. Aby sprostaĘ tym wy- wolnie długo. Jakby tego było
rejestratora.
maganiom, konieczne staje si� mało, rejestrator jest wyposałony
liczba kanałów wejściowych: 1,
zastosowanie specjalizowanych, w nieulotną pami�Ę EEPROM,
rezystancja wejściowa: 1M&!,
wyposałonych we własną pami�Ę kt�ra pozwala zachowaĘ jeden,
sprzężenie wejściowe: DC/AC(>50Hz),
ekranu, układ�w do generowania interesujący przebieg na dowol-
maksymalne napięcie wejściowe: ą200V,
rozdzielczość przetwornika wejściowego:
sygnału wideo i szybkich, wej- nie długi czas, nawet po wyłą-
6 bitów,
ściowych przetwornik�w A/C. czeniu zasilania.
8 działek napięciowych, 8 punktów/dz.,
Obawiam si�, łe koszty takiego Najwałniejsze parametry reje-
10 działek czasowych, 12 punktów/dz.,
urządzenia zbliłyłyby si� do ceny stratora przedstawiono w tab. 1.
podstawa czasu: 0,1-0,3-1-3-10-30-100-
300 [ms/działkę], oscyloskopu o por�wnywalnych Przyjrzyjmy si� im bliłej.
czułość wejścia: 0,2-0,6-2-6 [V/działkę],
parametrach. Dlatego opracowa- Rezystancja wejścia wynosi do-
tryb wyzwalania:  z ręki ,
łem bardzo prosty w budowie kładnie 1M&! na wszystkich pod-
pamięć nieulotna jednego ekranu,
i eksploatacji rejestrator. zakresach. Dzi�ki temu rozszerza-
zasilanie: 11..20V DC, 10..16V AC,
Sygnał wejściowy w rejestrato- nie zakresu napi�Ę wejściowych
maksymalny pobór prądu: około 55mA
przy Uzas=12V.
rze jest najpierw pr�bkowany, jest nadzwyczaj proste. Wystarczy
Elektronika Praktyczna 3/2000
57
Rejestrator przebiegu analogowego
dołączyĘ szeregowo do wejścia pi�ciami przekraczającymi 24V.
Tab. 2. Zakres napięcia
rezystor o wartości np. 9M&! i juł Parametry czasowe dla r�łnych
wejściowego i rozdzielczość
mołemy oglądaĘ przebiegi o dzie- nastaw podstawy czasu przedsta- przetwornika.
si�ciokrotnie wi�kszej amplitu- wiono w tab. 3.
Czułość Maks. Rozdzielczość
dzie. Oczywiście mołemy teł za- Aktualną zawartośĘ pami�ci wejścia napięcie
wej.
stosowaĘ standardowe sondy os- pr�bek mołemy zapami�taĘ w pa-
cyloskopowe z przełączanym tłu- mi�ci EEPROM. Razem z pr�bka-
0,2V/dz. ą0,8V 25mV
mikiem x1/x10. Opcja sprz�łenia mi zapami�tywane są nastawy
0,6V/dz. ą2,4V 75mV
zmiennoprądowego �AC� bardzo podstawy czasu i czułości wej-
2V/dz. ą8V 0,25V
przydaje si� przy obserwacji syg- ścia, kt�re obowiązywały w mo-
nał�w zmiennych nałołonych na mencie pobierania pr�bek. Dzi�ki
6V/dz. ą24V 0,75V
składową stałą. temu mołemy w dowolnej chwili
Obwody wejściowe rejestratora przywołaĘ zapami�tany przebieg
wytrzymują bez uszkodze� napi�- i jednoznacznie określiĘ jego pa- nie wraz z podstawą czasu i czu-
cie ą200V. Naleły uwałaĘ, łeby rametry czasowe i napi�ciowe. łością zapami�tany w pami�ci nie-
nie przekraczaĘ tej wartości, bo Ze wzgl�du na r�łnic� poten- ulotnej, a na ekran trafi przebieg
mołe si� to sko�czyĘ uszkodze- cjał�w mas: zasilającej i wejścio- uprzednio zapami�tany w pami�ci
niem rejestratora. wej, niedopuszczalne jest zasila- EEPROM.
Wejściowy przetwornik daje na nie rejestratora z badanego ukła- W odr�łnieniu od poprzednich,
swoim wyjściu słowo o długości du. Do zasilania rejestratora naj- naciśni�cie przycisku START jest
6 bit�w, czyli wyświetlany na lepiej zastosowaĘ zasilacz wty- interpretowane natychmiast. Kał-
ekranie przebieg mołe przyjąĘ czkowy 12V/200mA. dorazowe naciśni�cie klawisza
jeden z 26=64 poziom�w. Taką Obsług� rejestratora umołliwia- START powoduje rozpocz�cie
rozdzielczośĘ mają niekt�re firmo- ją trzy przyciski monostabilne pr�bkowania napi�cia na wejściu
we oscyloskopy cyfrowe. Faktem i jeden przełącznik suwakowy. i zapis do pami�ci pr�bek.
jest jednak, łe na niewielkim Biełące nastawy podstawy czasu Ostatni w kolejce jest przełą-
wyświetlaczu oscyloskopu nie wi- i czułości wejścia są wyświetlane cznik suwakowy AC/DC. Jak nie-
daĘ tak mocno ziarnistości prze- na ekranie telewizora. Na rys. 1 trudno si� domyśliĘ, w pozycji DC
biegu, jak na dułym ekranie te- przedstawiono widok ekranu tele- gniazdo wejściowe rejestratora jest
lewizyjnym. wizora w czasie pracy rejestratora. sprz�łone stałoprądowo z wejściem
Ekran rejestratora jest podzie- Naciskając przycisk TBASE przetwornika analogowo-cyfrowego.
lony na 8 działek napi�ciowych ustawiamy łądaną podstaw� cza- W pozycji AC mi�dzy gniazdem
(Y) i 10 działek czasowych (X). su. Przy kolejnych naciśni�ciach a przetwornikiem znajduje si� kon-
Poziom zerowy napi�cia jest usta- wyświetlane wartości zmieniają si� densator. Kondensator odcina skła-
lony na stałe w połowie wysoko- od 0,3s/działk�, przez 0,1s/działk�, dową stałą sygnału wejściowego,
ści ekranu i zaznaczony jaśniejszą ał do 0,1ms/działk�. Potem nast�- dzi�ki czemu mołna obserwowaĘ
linią. Pozwala to na wygodną puje powr�t do 0,3s/działk�. nawet niewielkie sygnały zmienne
obserwacj� przebieg�w bipolar- Przycisk RANGE słuły do nałołone na napi�cie stałe.
nych. Zakresy napi�Ę wejścio- zmiany czułości wejścia rejestra-
wych zebrano w tab. 2. tora. Początkową wartością jest Opis układu
Zakresy napi�ciowe, na pier- 6V/działk�. Kolejne naciśni�cia Schemat elektryczny rejestrato-
wszy rzut oka, mogą wydawaĘ i puszczenia tego przycisku powo- ra znajduje si� na rys. 2. Juł na
si� nieco dziwaczne. Starałem si� dują zmian� czułości na 2V/ początku projektowania postano-
je tak dobraĘ, aby pokrywały działk�, 0,6V/działk�, 0,2V/dział- wiłem, łe ta wersja rejestratora
najcz�ściej wyst�pujące w prakty- k� i ponownie na 6V/działk�. teł b�dzie zawierała jeden układ
ce amatorskiej napi�cia. Zawsze Pisząc �naciśni�cie i puszcze- scalony. Prawie si� udało to zrea-
mołna teł dobudowaĘ wzmac- nie� przycisku chc� zwr�ciĘ uwa- lizowaĘ. Sercem przyrządu jest
niacz wst�pny, jeśli czułośĘ re- g� na fakt, łe naciśni�cie klawisza procesor AT90S2313 i jest to je-
jestratora okałe si� zbyt mała, TBASE lub RANGE jest interpre- dyny �uczciwy� układ scalony.
albo tłumik, jeśli pracujemy z na- towane dopiero po jego zwolnie- Dwa pozostałe: stabilizator U2
niu. Dlaczego w taki spos�b? Bo i aktywny dzielnik napi�cia U3
r�wnoczesne naciśni�cie obu kla- mają po trzy wyprowadzenia i za-
wiszy słuły do zapisu i odczytu liczam je raczej do klasy �tran-
pami�ci nieulotnej. Dokładniej zystoropodobnych�.
rzecz ujmując, jeśli trzymając Przyciski TBASE (W1), RANGE
wciśni�ty jeden z przycisk�w na- (W2) i START (W3) są podłączone
ciśniemy drugi, w�wczas po zwol- bezpośrednio do procesora. Odpo-
nieniu obu klawiszy nie zmieni wiednie piny procesora PD0, PD1
si� ani podstawa czasu, ani czu- i PD2 są skonfigurowane jako wej-
łośĘ wejścia. Nastąpi natomiast ścia z wewn�trznym podciągni�-
zamiana zawartości pami�ci EEP- ciem. Ich stan jest odczytywany
ROM i pami�ci pr�bek. Oznacza co 20ms. Ewentualne drgania ze-
to, łe przebieg, kt�ry jest aktual- styk�w są filtrowane programowo.
Rys. 1. Ekran rejestratora w czasie
nie wyświetlany na ekranie zosta- Rezonator Q1 wraz z towarzyszą-
pracy.
Elektronika Praktyczna 3/2000
58
Rejestrator przebiegu analogowego
cymi kondensatorami C1 i C2 us- AT90S2313 pomyślą zapewne, łe wyjście przetwornika cyfrowo-
tala cz�stotliwośĘ przebiegu zega- to po prostu wejście wewn�trzne- analogowego i całośĘ oływimy
rowego taktującego procesor. go przetwornika A/C. Nic bardziej �kawałkiem� programu realizują-
Sygnał wejściowy z gniazda Z1 mylnego. Ośmiokanałowe prze- cym algorytm kolejnych przybli-
(typu BNC) jest podawany na tworniki A/C i to precyzyjne (10 łe�, otrzymamy przetwornik A/C.
przełącznik suwakowy W4. W po- bit�w!) znajdziemy dopiero Zakres napi�Ę wejściowych tak
łołeniu DC tego przełącznika syg- w �wi�kszych� procesorach AVR, zbudowanego przetwornika A/C
nał wchodzi bezpośrednio na takich jak AT90S4434 czy pokrywa si� z zakresem napi�Ę
dzielnik wejściowy. W połołeniu AT90S8535. wyjściowych przetwornika C/A -
AC na drodze sygnału pojawia si� W naszym procesorze mamy do oczywiście pod warunkiem, łe
kondensator C8, odcinający skła- dyspozycji tylko komparator ana- nie przekroczymy dopuszczalnego
dową stałą. logowy. Ko�c�wka 12(U1) to nie- napi�cia wejściowego komparato-
Dzielnik wejściowy składa si� odwracające wejście tego kompa- ra. Wspomniany �kawałek� pro-
z rezystor�w R21..R24. Wartości ratora. Jeśli teraz na drugie, od- gramu om�wimy w cz�ści poświ�-
rezystor�w zostały tak dobrane, wracające wejście podłączymy conej oprogramowaniu.
aby ich suma wynosiła
1M&!.
Wyjścia dzielnika są
połączone z trzema wej-
ściami multipleksera ana-
logowego, zbudowanego
z przeka�nik�w P1 i P2.
Na jego czwarte wejście
sygnał jest podany bezpo-
średnio, bez tłumienia.
Diody D3 i D4, dołączone
do wejścia 12(U1), unie-
mołliwiają obniłenie na-
pi�cia poniłej poziomu
masy lub jego wzrost po-
nad napi�cie zasilania.
Oczywiście zabezpieczenie
b�dzie skuteczne, jeśli nie
zostanie przekroczony do-
puszczalny prąd przewo-
dzenia diod. Dla wejśĘ x3,
x10 i x30 rol� ograniczni-
k�w prądu spełniają rezy-
story dzielnika wejściowe-
go, a zwłaszcza rezystor
R24. Rol� ogranicznika
prądu dla wejścia bezpo-
średniego x1 pełni dodat-
kowy rezystor R20.
O tym, kt�re z wejśĘ
zostanie przyłączone do
wyjścia decyduje proce-
sor, wystawiając odpowie-
dni adres na wyjściach
PD4 i PD3 zgodnie z tab.
4. Z wyjśĘ tych, przez
rezystory R25 i R26, ste-
rowane są bazy tranzysto-
r�w T2 i T3. Te tranzysto-
ry załączają cewki prze-
ka�nik�w P1 i P2. Diody
D1, D2 ograniczają napi�-
cia indukujące si� w uz-
wojeniach przeka�nik�w
przy wyłączaniu.
Wyjście multipleksera
8(P2) jest połączone z wej-
ściem 12(U1). Ci z Was,
kt�rzy nie znają procesora
Rys. 2. Schemat elektryczny rejestratora.
Elektronika Praktyczna 3/2000
59
Rejestrator przebiegu analogowego
MSB
W naszym przypadku rezystan-
2R
Vref
WYKAZ ELEMENTÓW
Vout
cja obciąłenia jest oparta w po-
R RL
Rezystory
łowie napi�cia zasilającego. Nie
2R
VR1: 5k&! wieloobrotowy typu 67Y
zmienia to zakresu przetwarzania,
a tylko go przesuwa. Dzi�ki temu, R1: 75&!/0,25W
R
2R
dla RL=4,7k&!, napi�cie na wyj- R2, R3: 1k&!/0,25W
ściu b�dzie si� zmieniaĘ o 2,5V
R4: 1,5k&!/0,25W
R
* 4,7k&!/(4,7k&!+10k&!), czyli ą0,8V
R5, R6: 2k&!/0,25W
LSB wok�ł wartości 2,5V.
2R R7, R25, R26: 3k&!/0,25W
Mamy zatem juł wszystkie nie-
R8..R12: 10k&!/1%/0,25W
2R
zb�dne elementy, aby zbudowaĘ
R13..R20: 20k&!/1%/0,25W
6-bitowy przetwornik A/C o na-
R21: 33,2k&!/1%/0,25W
pi�ciu wejściowym 2,5Vą0,8V. Jeś-
Rys. 3. Przetwornik C/A z siecią
R22: 66,5k&!/1%/0,25W
li teraz wejście rejestratora �oprze-
drabinkową rezystorów R-2R.
R23: 232k&!/1%/0,25W
my� o 2,5V, b�dziemy mogli mie-
R24: 665k&!/1%/0,25W
Pozostało juł tylko dobudo- rzyĘ sygnał o napi�ciu ą0,8V, czy-
Kondensatory
waĘ przetwornik C/A. Miałem tu li o amplitudzie 1,6V. Przy ośmiu
C1, C2: 22pF
do wyboru: wykorzystaĘ wyjście działkach napi�ciowych na ekra-
C3..C5: 100nF/63V
PWM procesora albo zastosowaĘ nie daje to czułośĘ 0,2V/działk�.
C6: 1000�F/25V
scalony przetwornik C/A. Wyj- Właśnie tyle wynosi podstawowa
C7: 100�F/16V
ście PWM z obowiązkowym uk- czułośĘ toru Y. Pozostałe zakresy
C8: 100nF/250V
ładem całkującym jest zbyt wol- powstają przez podzielenie sygna-
Półprzewodniki
ne do naszych cel�w. Z kolei łu wejściowego przez 3, 10 i 30
scalone przetworniki C/A są za- w dzielniku złołonym z rezysto- D1, D2, D3, D4: 1N4148
skakująco drogie. Przyjrzałem si�, r�w R21..R24. MD1: 1A/80V
co teł takiego siedzi w tych Zmniejszając rezystancj� RL do
T1, T2, T3: BC547
przetwornikach i zbudowałem to 1900&! otrzymalibyśmy czułośĘ
U1: AT90S2313-10PC (zaprogramo-
samo z element�w dyskretnych. 0,1V/działk�. Wydawałoby si�, łe
wany)
Wybrałem przetwornik z drabin- mołna p�jśĘ dalej i na przykład
U2: 7805
ką rezystorową R-2R. Schemat ustaliĘ pr�g czułości na 10mV/
U3: TLE2426
takiego przetwornika pokazano działk�. Niestety pojawia si� tu
Różne
na rys. 3. ograniczenie w postaci wejściowe-
Q1: rezonator kwarcowy 10MHz
Drabinka jest zbudowana z re- go napi�cia niezr�wnowałenia
P1, P2: przekaz
nik TQ2-12 (NAiS)
zystor�w R8..R12 i R13..R19, a ro- komparatora. Producent procesora
W1, W2, W3: mikroprzełącznik do
l� przełącznik�w pełni sześĘ wyjśĘ (firma Atmel) podaje, łe napi�cie
druku
procesora PB2..PB7, 14..19(U1). to jest mniejsze od 20mV w całym
W4: przełącznik suwakowy do
Rezystancja wyjściowa przetwor- zakresie napi�Ę wejściowych. Przy
druku
nika C/A skonstruowanego w opar- naszej rozdzielczości, wynoszącej
Z1: gniazdo BNC do druku
ciu o drabink� R-2R jest stała 1,6V/64=25mV, wpływ napi�cia
Z2: gniazdo zasilania 2,1mm do
i wynosi R. Obciąłeniem drabinki niezr�wnowałenia komparatora
druku
są szeregowo połączone R5 i VR1. jest niezauwałalny. Sprawdziłem
Z3: gniazdo CINCH do druku
Napi�cie wyjściowe przetwornika kilka procesor�w i w niekt�rych
Podstawka pod układ scalony
wyrała si� zatem wzorem: egzemplarzach juł przy czułości
DIL20
Uwy=Uwe*RL/(RL+R)*PB7..2/64, 0,1V/działk�, czyli rozdzielczości
* Kabel wideo cinch/cinch lub
gdzie: 0,8V/64=12,5mV, pojawiały si�
cinch/euro
RL=VR1+R5, bł�dy przetwarzania.
* Kabel koncentryczny 1,5m
R=10k&!, W rejestratorze znajdziemy je-
z wtykiem BNC i krokodylkami
Uwe=5V, szcze jeden wizyjny przetwornik
* nie wchodzi w skład kitu
PB7..2 - wartośĘ na wyjściu portu C/A. Jest on dla odmiany zrea-
PB. lizowany jako przetwornik z sie-
cią rezystor�w o wartościach wa- pi�cia wyjściowe dla r�łnych sta-
Tab. 3. Czas próbkowania przebiegu
gowych. Tworzą go wyjścia PD5 n�w na wyjściach procesora ze-
i częstotliwość próbkowania.
i PD6 (U1) i rezystory R4, R7. brano w tab. 5.
Podstawa Czas Odstęp/
Rezystory R3 i R6 ograniczają am- Mołna zauwałyĘ, łe impulsy
czasu próbko- częstotliwość
plitud� napi�cia wyjściowego synchronizacji mają amplitud�
wania próbkowania
i ustalają wst�pnie warunki pracy 0,33V, poziom bieli leły 0,67V
0,1ms 1ms 8,3�s/120kHz
tranzystora T1. Wyjście przetwor- powyłej poziomu czerni, a kolor
0,3ms 3ms 25�s/40kHz
nika zostało zbuforowane wt�rni- szary znajduje si� dokładnie w po-
1ms 10ms 83�s/12kHz
kiem emiterowym złołonym łowie mi�dzy bielą a czernią. Am-
3ms 30ms 0,25ms/4kHz z tranzystora T1 i rezystora R2. plituda sygnału wyjściowego wy-
10ms 0,1s 0,83ms/1,2kHz Rezystor R1 dopasowuje rezystan- nosi 1V. Jak z tego widaĘ, prze-
cj� wyjściową wt�rnika do impe- twornik wizyjny mimo prostej
30ms 0,3s 2,5ms/400Hz
dancji kabla koncentrycznego konstrukcji całkiem nie�le spełnia
0,1s 1s 8,3ms/120Hz
i wejścia wideo w telewizorze. Na- swoją rol�.
0,3s 3s 25ms/40Hz
Elektronika Praktyczna 3/2000
60
Rejestrator przebiegu analogowego
w �tranzystorowej� obudowie
Tab. 4. Stan wyjść procesora dla List. 1. Podprogram wyświetlający
TO92, zrozumiecie dlaczego nie
różnych zakresów napięć wejściowych. bufor jednej linii.
zrobiłem tego tradycyjnie na
Zakres 0,2V/dz 0,6V/dz 2V/dz 6V/dz
.MACRO INNY
out PORTD,kolor ; PD = bialy/szary
dzielniku rezystorowym i wzmac-
.ENDMACRO
PD3(P1) 0 1 0 1
niaczu operacyjnym.
.MACRO CZERN
PD4(P2) 0 0 1 1
out PORTD,czarny ; PD = czarny
.ENDMACRO
Oprogramowanie
wyslij: CZERN
Przetwornik w omawianym Czytelnik�w zainteresowanych
sbrc buf00,7
INNY
projekcie ma znacznie lepsze pa- programowym wytwarzaniem syg-
nop
wyp006: CZERN
rametry nił przetwornik �jedno- nału wideo odsyłam do opisu
sbrc buf00,6
INNY
bitowy�, zastosowany w �Rejes- �Rejestratora przebiegu cyfrowego�
nop
tratorze przebiegu cyfrowego�. z numeru 10/99 Elektroniki Prak- wyp005: CZERN
sbrc buf00,5
Przede wszystkim kolor szary ma tycznej. Zawartych tam informacji,
INNY
nop
stabilną, niezalełną od egzempla- dotyczących struktury sygnału wi-
[...]
wyp141: CZERN
rza procesora, jasnośĘ. Ponadto, deo, nie b�d� tutaj powtarzał.
sbrc buf14,1
INNY
czas dost�pu do takiego prze- Program dla mikroprocesora na-
nop
wyp140: CZERN
twornika jest dwukrotnie kr�tszy. pisałem w asemblerze WAVRASM
sbrc buf14,0
W przetworniku �jednobitowym� udost�pnianym bezpłatnie przez INNY
nop
konieczne było dokonanie zapi- firm� Atmel. Uruchamianie było
CZERN
ret
s�w do dw�ch rejestr�w proce- wspomagane symulatorem AVR-
sora: rejestru kierunku DDRB i re- Studio, r�wnieł pobranym z inter-
jestru danych PORTB. W obec- netowej strony Atmela. Procesor
nym przetworniku wystarczy za- AT90S2313 posiada 2KB pami�ci (R28, R29) przeznaczyłem do ad-
pis do rejestru danych PORTD. programu, 128 bajt�w pami�ci resowania pami�ci RAM i EEP-
Walka o jak najkr�tszy czas do- RAM i tyleł samo EEPROM. ROM. 128 bajt�w pami�ci RAM
st�pu nie jest tutaj sztuką dla Pisanie programu zacząłem od wykorzystano nast�pująco: w 122
samej sztuki. Linia obrazu tele- sprawdzenia, czy procesor zdąły pami�tane są pr�bki, nastawa
wizyjnego trwa 64�s, a jej wi- w ciągu 52�s odczytaĘ kolejne czasu i czułośĘ, a pozostałe sześĘ
dzialny na ekranie fragment 52�s. bajty z pami�ci pr�bek oraz zajmuje stos. Nie lepiej jest
Jeśli do tego dodamy, łe przy sprawdziĘ, czy dany piksel na- z EEPROM-em, w kt�rym jest
cz�stotliwości rezonatora kwarco- leły zapaliĘ i wysłaĘ odpowie- kopiowane pierwszych 122 baj-
wego 10MHz jeden rozkaz OUT dnią wartośĘ do przetwornika t�w RAM-u. Pisz� to dlatego, łe
PORTD,R trwa 0,1�s, to czasu wizyjnego. Z prostego rachunku sam byłem ciekawy, czy na po-
naprawd� pozostaje niewiele. wynika, łe mamy na to 52�s/ zostałych 12 rejestrach i wolnych
Chcąc wyświetliĘ w jednej linii 120=0,4�s, czyli cztery cykle roz- 544 słowach programu da si�
120 punkt�w (tyle mamy pr�bek), kazowe. Jeden cykl zajmuje do- zrobiĘ sensownie działający przy-
na podj�cie decyzji, czy zapaliĘ st�p do przetwornika wizyjnego. rząd. Okazało si�, łe działający
dany punkt pozostaje raptem... Odczyt pami�ci RAM zajmuje - tak, a czy sensownie - Czytel-
0,3�s. W jaki spos�b udaje si� to dwa cykle. W czasie pozostałego nicy osądzą sami.
zrealizowaĘ, wyjaśni� przy oma- jednego cyklu na pewno nie uda Program gł�wny składa si�
wianiu oprogramowania. si� wyciągnąĘ i zinterpretowaĘ z jednej p�tli bez ko�ca. Przy
Łr�dło napi�cia zasilającego re- pojedynczego bitu. Zatem naleła- kałdorazowym przebiegu p�tli wy-
jestrator podłącza si� do gniazda ło znale�Ę inne rozwiązanie. Je- twarzane są dwa kompletne p�ł-
Z2. Napi�cie to jest prostowane dyne, jakie udało mi si� wymyś- obrazy, czyli jeden obieg p�tli
w mostku MD1 i wygładzane kon- liĘ polega na zorganizowaniu bu- zajmuje 40ms. W czasie trwania
densatorem C6. Stabilizator U2 fora jednej linii. Bufor taki musi ostatniej linii kałdego p�łobrazu,
pracuje w układzie konwencjonal- mieĘ pojemnośĘ 120 bit�w i kr�t- czyli co 20ms, procesor sprawdza
nym. Kondensatory blokujące C4 ki czas dost�pu. Najlepiej nadają stan przycisk�w. Program rozr�ł-
i C5 zapobiegają wzbudzaniu si� si� do tego celu rejestry proce- nia cztery przypadki: naciśni�cie
układu. Kondensator C7 poprawia sora. W ten spos�b za jednym
Napięcie na wyjS
ciu
odpowied� stabilizatora na gwał- zamachem pozbyłem si� 15 reje-
przetwornika C/A
towne zmiany obciąłenia. str�w. Wkr�tce okazało si�, łe
Dodatkowe napi�cie 2,5V po- czasu zabraknie nawet na zorga-
Vin
wstaje na wyjściu układu U3. nizowanie p�tli. Dlatego podpro-
Jest to aktywny dzielnik napi�- gram wysyłania danych z bufora
Vref/2
cia, kt�ry pobiera niewielki prąd na ekran wygląda tak jak na list.
(<0,3mA) i dzieli dokładnie (1%) 1 i zajmuje 960 bajt�w, czyli
na połow� napi�cie wejściowe prawie połow� dost�pnej pami�ci
(4..40V). Mołe przy tym dostar- programu.
czyĘ prąd 20mA, przy znikomej Z pozostałych rejestr�w R0
rezystancji wyjściowej (7,5m&!) i Z(R30, R31) muszą pozostaĘ
Czas
zar�wno wzgl�dem masy jak wolne, bo tylko dzi�ki nim moł-
Rys. 4. Przebieg napięcia na
i plus zasilania. Jeśli jeszcze do- na odczytaĘ stałe umieszczone
wyjściu przetwornika C/A w czasie
dam, łe całośĘ umieszczono w pami�ci programu. Rejestr Y
przetwarzania.
Elektronika Praktyczna 3/2000
61
Rejestrator przebiegu analogowego
TBASE, naciśni�cie RANGE, na- Metoda kolejnych przybliłe�
Tab. 5. Napięcie w ważniejszych
ciśni�cie obu tych klawiszy r�- polega na tym, łe najpierw war-
punktach przetwornika wizyjnego.
wnocześnie i naciśni�cie przycis- tośĘ napi�cia wyjściowego prze-
Kolor Sync Czarny Szary Biały
ku START. twornika C/A ustawiana jest na
PD5 0 1 0 1
Jeśli procesor wykryje naciś- połow� zakresu. Jełeli okałe si�,
PD6 0 0 1 1
ni�cie klawisza TBASE, przecho- łe to za mało, do tej wartości
Ubaza 1V 1,66V 2,33V 3V
dzi do fazy oczekiwania na zwol- dodawana jest jedna czwarta na-
Uemiter 0,3V 0,96V 1,63V 2,3V
nienie tego klawisza. Zwolnienie pi�cia odniesienia. Jeśli teraz na-
Uwideo
przycisku TBASE powoduje zmia- pi�cie na wyjściu przetwornika C/
0,15V 0,48V 0,81V 1,15V
RL=75&!
n� podstawy czasu. Zmiana ta A b�dzie za wysokie, to ta jedna
polega na pobraniu z tablicy od- czwarta jest odejmowana, a dodaje
powiednich parametr�w dla pro- si� jedną �smą. Tak post�pujemy
cedury op��niającej. do chwili ustawienia najmłodszego Pierwsze trzy znaki, tzn. �.�
Naciśni�cie a nast�pnie zwol- bitu na wyjściu przetwornika (kropka), �6� (cyfra sześĘ) i �2"
nienie klawisza RANGE powoduje C/A. W naszym przypadku po sze- (cyfra dwa) są odpowiednio mas-
zmian� czułości wejścia. Dokonu- ściu krokach na wyjściu przetwor- kowane. Pozwala to na proste
je tego procesor, zmieniając adres nika C/A otrzymujemy wartośĘ naj- wyświetlenie wszystkich nastaw:
na wejściach multipleksera tak, bardziej zbliłoną do mierzonego �._2V�, �.6_V�, �__2V� i �_6_V�.
jak to pokazano w tab. 4. napi�cia. R�wnocześnie w rejestrze Symbol �_� oznacza zamaskowaną
Jełeli naciśniemy jednocześnie przetwornika znajduje si� jej li- liter�. Nie jest to mołe rozwią-
klawisze TBASE i RANGE, proce- czbowy odpowiednik. Przykłado- zanie eleganckie, niemniej napis
sor przejdzie do fazy oczekiwania wy wykres zmian napi�cia na jest czytelny i co najwałniejsze
na zwolnienie obu tych klawiszy. wyjściu przetwornika C/A w czasie zajmuje niewiele miejsca w pa-
Po puszczeniu obu przycisk�w przetwarzania przedstawiono na mi�ci programu.
program dokona zamiany zawar- rys. 4. Podobnie odbywa si� wyświet-
tości pami�ci pr�bek z pami�cią Podczas pr�bkowania rejestra- lanie tekstu identyfikującego ak-
nieulotną. Razem z pami�tanymi tor nie wytwarza sygnału wideo. tualną podstaw� czasu. W tym
pr�bkami �pow�druje� nastawa Dla najwolniejszej podstawy cza- przypadku mamy dwa wzorce:
czułości i podstawy czasu. Chciał- su oznacza to zanik obrazu na �.10ms� i �.30ms�. Z pierwszego
bym zwr�ciĘ uwag�, łe jeśli chce- około 3 sekundy. Po zapełnieniu wzorca mołna uzyskaĘ teksty:
my wywołaĘ t� funkcj�, nie mu- pami�ci pr�bek jej zawartośĘ jest �.1_ms�, �_1_ms�, �_10ms�
simy naciskaĘ obu klawiszy r�- wyświetlana w postaci graficznej i �.1__s�. Jeśli bez zmiany maski
wnocześnie. Wystarczy, łe trzy- na ekranie. zaadresujemy drugi wzorzec, wy-
mając naciśni�ty jeden przycisk Nie udało mi si� wymyśliĘ świetlane napisy zmienią si� na:
wciśniemy drugi, a nast�pnie oba szybkiego i prostego algorytmu, �.3_ms�, �_3_ms�, �_30ms�
puścimy. Dost�p do pami�ci EEP- kt�ry pozwoliłby połączyĘ sąsie- i �.3__s�. Teraz wystarczy, przy
ROM jest stosunkowo wolny, dla- dnie punkty wykresu. Dlatego zmianie podstawy czasu, aktuali-
tego wykonanie tej funkcji trwa zdecydowałem si� na rozwiązanie zowaĘ mask� i adres tablicy z tek-
około jednej sekundy i w tym cza- najprostsze - wypełnianie wykre- stem wzorcowym, a na ekranie
sie nie jest generowany sygnał su. Nawet proste wypełnianie zaj- zawsze pojawi si� właściwy opis
wideo. muje tyle czasu, łe procesor nie podstawy czasu.
Najciekawsza jest obsługa prze- nadąłyłby z wypełnieniem bufora Tomasz Gumny, AVT
łącznika START. Naciśni�cie tego linii w czasie powrotu plamki [e-mail]
przycisku powoduje natychmia- i impulsu synchronizacji, a tylko
stowe rozpocz�cie pr�bkowania w tym czasie jest wolny. Problem Wzory płytek drukowanych w for-
wejścia rejestratora, przetwarzanie udało si� rozwiązaĘ dzi�ki małej macie PDF są dost�pne w Internecie
napi�cia z postaci analogowej na rozdzielczości przetwornika A/C. pod adresem: http://www.ep.com.pl/
wartośĘ cyfrową i zapami�tanie tej Ot�ł wykres jest rysowany na 256 pcb.html oraz na płycie CD-EP03/
wartości w pami�ci pr�bek. Po- liniach obrazu. RozdzielczośĘ 2000 w katalogu PCB.
mi�dzy kolejnymi konwersjami A/ przetwornika wynosi 6 bit�w, czy-
C wywoływana jest procedura li wykres mołe przyjąĘ jeden z 64
op��niająca. Czas op��nienia za- poziom�w. Oznacza to, łe jedna
List. 2. Podprogram dokonujący
leły od aktualnie obowiązującej linia wykresu przypada na cztery
konwersji A/C metodą kolejnych
podstawy czasu. linie obrazu. I tak w czasie pier-
przybliżeń.
Podprogram realizujący prze- wszej linii ładowana jest jedna
konw: ldi maska,0x80 ; maska
twarzanie analogowo-cyfrowe me- trzecia bufora, czyli pi�Ę pier-
ldi buf,0x80 ; mierzone napięcie
konw0: out PORTB,buf ; wystaw napięcie
todą kolejnych przybliłe� mołna wszych rejestr�w bufora, w dru-
nop2 ; czekaj na
prześledziĘ na list. 2. Jest on giej kolejnych pi�Ę i w trzeciej ; komparator
nop2 ; 2 nopy w jednym
o tyle interesujący, łe bez wi�k- ostatnia piątka. W czwartej linii ; wordzie
in akum,ACSR ; odczytaj wy.komp.
szych modyfikacji mołe byĘ za- nast�puje wyświetlenie zawartości
sbrs akum,ACO ; za mało
eor buf,maska ; za dużo
stosowany w procesorach bufora, po czym cała operacja si�
lsr maska ; następny bit
or buf,maska
AT89Cx051. Wynik konwersji jest powtarza.
cpi maska,0x02
brne konw0 ; koniec konwersji
umieszczony na sześciu młod- Wz�r tekstu jest stały i składa
lsr buf ; przesuń na sześć...
szych bitach rejestru �buf�. si� z czterech znak�w: �.62V�. lsr buf ; ...młodszych bitów
Elektronika Praktyczna 3/2000
62