Mówiący woltomierz
P R O J E K T Y
Mówiący woltomierz,
część 1
AVT-5097
Nazwa woltomierz lub
miernik kojarzy nam si
zazwyczaj z przyrządem
wyposałonym w wyświetlacz,
na ktrym wyświetlane są
wyniki pomiarw.
W opisanym w artykule
woltomierzu zastosowano dośĘ
Woltomierz jest zbudowany
nietypowy sposb
w oparciu o specjalizowany układ
prezentowania wartości
4,5-cyfrowego woltomierza
mierzonego napicia. Zamiast
ICL7135. Wynik pomiarw jest
wyświetlacza ma on jedynie
nastpnie kierowany do proceso- rwnego 1V i ustawienie zakresu
głośnik, wic wynik oznajmia
ra, ktry przetwarza otrzymane pomiarowego na 2V spowoduje,
głosem.
dane i odpowiednio steruje ukła- łe komunikat bdzie brzmiał: JE-
Rekomendacje:
dem odtwarzania dwiku DEN WOLT. Przy tym samym
o mwiących przyrządach
ISD2560. Mikrokontroler otrzymu- napiciu wejściowym, ale po
pomiarowych marzyli do
je przetworzoną na postaĘ cyfro- zmianie zakresu pomiarowego na
niedawna przede wszystkim wą informacj o mierzonym na- 200V, procesor wybierze komuni-
piciu i mołe ją przetworzyĘ kat: STO WOLT W.
niepełnosprawni, ale wygoda
w dowolny sposb. Prezentacja Układ przedstawia wic w spo-
korzystania z nich przekona
zmierzonego napicia jest wyko- sb słowny dowolną wartośĘ napi-
takłe wielu pełnosprawnych
nywana przy ułyciu specjalizowa- cia z zakresu -1999,9 V...+1999,9 V.
elektronikw.
nego układu (umołliwiającego na- W przypadku przekroczenia na-
grywanie i odtwarzanie dwi- picia dla danego zakresu zosta-
kw), pochodzącego ze słynnej nie wypowiedziany komunikat:
rodziny ISD. Mikrokontroler jest ZAKRES PRZEKROCZONY.
wic odpowiedzialny za odczyta- Zmian zakresu pomiarowego
nie danych o wartości zmierzo- mołna przeprowadziĘ w czasie
nego napicia, wyszukanie odpo- pracy. Po tej czynności zostanie
wiednich komunikatw zawartych wypowiedziany komunikat infor-
w pamici układu ISD2560 i za- mujący o aktualnym zakresie po-
inicjowanie ich odtworzenia. miarowym i napicie bdzie wypo-
Woltomierz umołliwia pomiar wiadane z uwzgldnieniem wartoś-
napicia o wartościach z prze- ci nowego zakresu pomiarowego.
działu od -2000 do +2000 V W zalełności od wybranego za-
w czterech podzakresach pomiaro- kresu, wynik jest przedstawiany
wych. Oprogramowanie sterujące z rłną rozdzielczością. W tab. 1
określa na podstawie stanu zwo- przedstawiono rozdzielczości mie-
rek JP3 i JP4, jaki jest aktualnie rzonego napicia dla poszczegl-
ustawiony zakres pomiarowy i od- nych zakresw pomiarowych.
powiednio modyfikuje wypowia- W zalełności od wartości mie-
dane komunikaty. rzonego napicia, komunikat jest
Dla przykładu, podanie na wej- odpowiednio składany z pojedyn-
ście przetwornika A/C napicia czych słw. Oprogramowanie pro-
Elektronika Praktyczna 1/2003
25
Mówiący woltomierz
cesora minimalizuje liczb wypo-
wiadanych słw, a wic i cyfr
zmierzonego napicia. Dla napi-
cia rwnego 1,123V, komunikat
bdzie miał postaĘ: JEDEN WOLT
I STO DWADZIECIA TRZY MI-
LIWOLTY, a dla napicia 0,005V
komunikat bdzie nastpujący:
PI Ć MILIWOLT W. Jak wynika
z tego przykładu, komunikaty są
formowane w taki sposb, łe nie-
znaczące zera są pomijane, co
wpływa na przejrzystośĘ prezen-
towanych komunikatw. Wypo-
wiadane jednostki mierzonego na-
picia są odmieniane przez przy-
padki i dlatego dla napicia rw-
nego 3mV usłyszymy TRZY MI-
LIWOLTY, a dla 5 mV - PI Ć
MILIWOLT W.
WartośĘ napicia dla kolejnych
pomiarw mołe byĘ wypowiadana
w rłnych odstpach czasowych.
Czas ten mołe byĘ programowany
w zakresie 0...60 sekund, a ponad-
to jest dostpna funkcja przery-
wająca wypowiadanie napicia.
Funkcja ta porwnuje mierzone
napicie i jeśli piĘ kolejnych
pomiarw wskazuje taką samą
wartośĘ, to pomiary są wykony-
wane nadal, ale nie jest wypo-
wiadana ich wartośĘ. Po zmianie
wartości napicia nastpuje auto-
matyczne wznowienie jej wypo-
wiadania. Funkcja ta jest szcze-
glnie przydatna, gdy do wolto-
mierza nie jest dołączone ładne
napicie, gdył po pewnym czasie
woltomierz automatycznie prze-
jdzie w tryb czuwania, a gdy po-
jawi si napicie, samoczynnie
powrci do trybu pracy.
Budowa i działanie
Schemat elektryczny woltomie-
rza przedstawiono na rys. 1.
Składa si on z trzech blokw
funkcjonalnych: bloku pomiaru
napicia z układem ICL7135, blo-
ku przetwarzania danych z mikro-
Tab.1 Rozdzielczość pomiaru
woltomierza na poszczególnych
zakresach
Zakres Włączenie Rozdzielczość
pomiarowy zworek pomiaru
JP3 JP4
2V 0 0 1mV
20V 1 0 1mV
200V 0 1 10mV
2000V 1 1 100mV
1 - zworka
Rys. 1. Schemat elektryczny woltomierza 0 - brak zworki
Elektronika Praktyczna 1/2003
26
Mówiący woltomierz
Rys. 2. Typowa aplikacja układu ICL7135
kontrolerem PIC16F872 oraz blo- 1 V. Do precyzyjnego ustawienia Jako procesor sterujący wolto-
ku prezentowania wynikw tej wartości słuły potencjometr mierzem zastosowano układ
z układem ISD2560. wieloobrotowy PR1. Mierzone na- PIC16F872 z wewntrzną pami-
Blok pomiaru napicia został picie podawane jest na wejście cią EEPROM. W pamici EEPROM
zbudowany w oparciu o specjali- przetwornika poprzez rezystor sze- zapisany jest program oraz niekt-
zowany układ ICL7135. Jest to regowy R1, ktry wraz z konden- re zmienne parametry woltomie-
4,5-cyfrowy woltomierz o zakresie satorem C1 tworzy filtr dolnoprze- rza (nie zostaną utracone po za-
pomiarowym rwnym ą2 V. Za- pustowy zapobiegający gwałtow- niku napicia zasilania).
stosowanie tego układu sprawia, nym zmianom napicia na wej- Procesor jest taktowany sygnałem
łe napicie jest mierzone z dułą ściu przetwornika A/C. Wejście z oscylatora wewntrznego z zew-
dokładnością. INLO przetwornika mołe byĘ, ntrznymobwodemRC(rezystorR14
Na rys. 2 przedstawiono sche- w zalełności od potrzeb, połączo- i kondensator C10). W tym układzie
mat typowej aplikacji układu ne z masą woltomierza lub z masą procesor nie wykonuje operacji zwią-
ICL7135. CzśĘ analogowa w pre- badanego układu. Aby masa ca- zanych z odliczaniem czasu, dlatego
zentowanym woltomierzu jest ta- łego woltomierza była rwnieł mołna było zastosowaĘ taki genera-
ka sama jak w aplikacji, natomiast masą obwodu wejściowego prze- tor. Do zerowania procesora po
została zmieniona czśĘ cyfrowa. twornika A/C, naleły zewrzeĘ włączeniu zasilania słuły specjalizo-
Do zasilania układu ICL7135 zwork JP5. wany układ zerujący DS1813.
potrzebne jest ujemne napicie
o wartości -5 V, ktre jest wytwa-
List. 1. Procedura odczytu napięcia z układu ICL7135
rzane przez przetwornic konden-
//************************************************************************//
// Procedura odczytuje wartość napięcia i zapisuje ją w buforze cyfra
satorową zbudowaną z ułyciem
//
układu US5. Układ ten dostarcza //************************************************************************//
odczytaj_napiecie()
napicia ujemnego rwnego co do
{
disable_interrupts(global); //wyłącz przerwania
wartości napiciu jego zasilania
while(!input(busy)); //czekaj na rozpoczęcie pomiaru
while(input(busy)); //czekaj na koniec bieżącego pomiaru
i naleły do niego dołączyĘ tylko
over=input(overrange); //przepisz stan przekroczenia zakresu do over
dwa elementy zewntrzne: kon-
while(!input(d5)); //czekaj na cyfrę nr5
densatory C8 i C9. Układ wolto- delay_us(500); //czekaj na ustalenie się danych
cyfra[4]=data&0x0f; //odczytaj cyfrę 5, i zapisz ją do bufora
mierza wymaga rwnieł zewnt-
while(!input(d4)); //czekaj na cyfrę nr4
rznego sygnału zegarowego. Gene- delay_us(500); //czekaj na ustalenie się danych
cyfra[3]=data&0x0f; //odczytaj cyfrę 4, i zapisz ją do bufora
rator tego sygnału został zbudo-
while(!input(d3)); //czekaj na cyfrę nr3
wany za pomocą układu US3
delay_us(500); //czekaj na ustalenie się danych
cyfra[2]=data&0x0f; //odczytaj cyfrę 3, i zapisz ją do bufora
wraz z elementami: R6, R7 i C7.
Zewntrzne napicie odniesie- while(!input(d2)); //czekaj na cyfrę nr2
delay_us(500); //czekaj na ustalenie się danych
nia dla przetwornika A/C uzys- cyfra[1]=data&0x0f; //odczytaj cyfrę 2, i zapisz ją do bufora
kano za pomocą diody D1, o na- while(!input(d1)); //czekaj na cyfrę nr1
delay_us(500); //czekaj na ustalenie się danych
piciu referencyjnym 1,2 V.
cyfra[0]=data&0x0f; //odczytaj cyfrę 1, i zapisz ją do bufora
Aby zakres pomiarowy wolto-
minus=!input(pol); //przepisz znak polaryzacji do bitu minus
enable_interrupts(global); //włącz przerwania
mierza wynosił 2 V, rdło odnie-
}
//************************************************************************//
sienia musi mieĘ wartośĘ rwną
Elektronika Praktyczna 1/2003
27
Mówiący woltomierz
cza, łe zakres pomiaru przetwor-
WYKAZ ELEMENTÓW
nika został przekroczony. W na-
Rezystory
szym przypadku napicie wejścio-
R1, R2, R4: 100k&!
we jest wiksze od 2 V lub mniej-
R3: 27&!
sze od -2 V. Jełeli na wyjściu tym
R5, R7: 6,8k&!
jest poziom niski, to mierzone
napicie zawiera si w dozwolo- R6: 3,3k&!
nym zakresie. W obydwu przy- R8, R9: 10k&!
padkach nastpuje odczytanie ko- R10...R12: 1,5k&!
lejnych cyfr zmierzonego napi- R13: 470k&!
cia. Poniewał wynik pomiaru jest
R14: 4,7k&!
przedstawiany za pomocą piciu
PR1: potencjometr helitrim 10k&!
cyfr, naleły kolejno je odczytaĘ.
Kondensatory
Tak jak to pokazano na rys. 3,
Rys. 3. Przebiegi czasowe na
C1, C6, C7, C11, C12, C14, C15:
wartości kolejnych cyfr wyniku
wyjściach układu ICL7135
100nF
pojawiają si kolejno na wyj-
C2, C3, C13: 1F polipropylenowy
Wspłpraca procesora z ukła- ściach B1...B8. O tym, do ktrej
C4: 470nF polipropylenowy
dem przetwornika A/C polega na cyfry przypisane są dane wysta-
C5: 47F/16V
udawaniu przez procesor wy- wione na tych wyjściach informu-
C8, C9: 10F/16V
świetlacza. Na rys. 3 przedstawio- ją stany na wyjściach D1...D5.
C10: 30pF
no przebiegi czasowe wystpujące Cyfry wyświetlane są poczyna-
C16: 4,7F/16V
na wyjściach układu ICL7135. jąc od piątej, a kocząc na pier-
C17: 100F/16V
Poniewał wyjścia tego układu są wszej. Dlatego po zakoczonym
Półprzewodniki
przystosowane do sterowania wy- cyklu pomiarowym procesor ocze-
D1: LM385-1,2V
świetlaczem LED w sposb mul- kuje na pojawienie si jedynki na
D2: 1N4148
tipleksowy, dlatego stany na nich wyjściu D5 i przepisuje dane
US1: PIC16F872 zaprogramowany
zmieniają si w zalełności od te- z wyjśĘ B1...B8 do bufora piątej
go, do ktrego wyświetlacza (cyf- cyfry. Nastpnie oczekuje na po- US2: ICL7135
ry) są kierowane. Jak widaĘ na jawienie si jedynki na wyjściu US3: NE555
rys. 3, na wyjścia B1...B8 wysta- D4 i zapisuje odczytane dane do
US4: DS1813
wiana jest wartośĘ dla danego bufora cyfry czwartej. Dalej nast-
US5: ICL7660S
wyświetlacza, a nastpnie na jed- puje odczytanie kolejnych cyfr
US6: ISD2560
no z wyjśĘ D1...D5 podawany jest i zapisanie ich do przeznaczonych
US7: LM7805
poziom wysoki, powodujący włą- dla nich buforw.
Różne
czenie danego wyświetlacza. Po Po odczytaniu wszystkich cyfr
CON1...CON3: ARK2(5mm)
krtkim czasie nastpuje wygasze- zostaje jeszcze odczytany stan wyj-
CON4: ARK2(3,5mm)
nie wyświetlacza, a na wyjściach ścia POL. Wyjście to słuły do
JP1...JP5: Goldpin 1x2 + zworka
B1...B8 pojawia si wartośĘ dla sygnalizacji, czy mierzone napicie
Podstawka DIL8 - 2 szt.
kolejnego wyświetlacza i poziom ma polaryzacje dodatnią, czy ujem-
Podstawka DIL28 (300 mils) - 1 szt.
wysoki na kolejnym z wyjśĘ ną. Na tym koczy si procedura
MK: mikrofon pojemnościowy
D1...D5. Ten proces wykonywany odczytu wartości napicia z ukła-
Głośnik 1W/16&!
jest nieustannie. Dane pojawiające du ICL7135. Zapisana wartośĘ na-
si na wyjściach B1...B8 reprezen- picia zostaje nastpnie przetwo-
tują wartośĘ wyświetlanej w da- rzona przez procesor i w zalełnoś- umołliwia odtworzenie dowolne-
nym momencie cyfry. ci od wartości tego napicia oraz go komunikatu zawartego w jego
Procedura odczytu wartości na- wybranego zakresu pomiarowego pamici. Poprzez odpowiednie
picia jest przedstawiona na list. nastpuje odpowiednie wysterowa- skonfigurowanie wejśĘ sterujących
1. W procedurze oczekuje si na nie układu mwiącego. MA0...MA6, układ ten pracuje
rozpoczcie pomiaru przez układ Do zapamitania i odtwarzania w trybie kolejnego adresowania,
przetwornika A/C, poprzez spraw- komunikatw głosowych zastoso- z mołliwością ułycia funkcji
dzanie stanu wyjścia BUSY, jeśli wano układ ISD2560. Układ ten szybko naprzd. Tryb kolejnego
na tym wyjściu wystpuje stan umołliwia zapis dwiku o czasie adresowania umołliwia proceso-
zero, to pomiar został zakoczo- trwania 60 sekund. Nagrywanie rowi kolejne nagrywanie lub od-
ny. Aby odczytaĘ wynik po peł- komunikatw odbywa si poprzez twarzanie komunikatw bez zna-
nym cyklu pomiarowym, procesor dołączony mikrofon pojemnościo- jomości adresu pamici, pod kt-
najpierw czeka na początek po- wy MK. Układ US6 w czasie od- rym rozpoczyna si dany komu-
miaru (Busy=1), a nastpnie na twarzania komunikatw umołliwia nikat. Funkcja szybko naprzd
jego zakoczenie (Busy=0). Na- bezpośrednie wysterowanie głośni- umołliwia przyśpieszenie odtwa-
stpnie do flagi over zostaje za- ka, dlatego do złącza CON3 mołna rzanych komunikatw 800 razy.
pisany stan wyjścia over prze- podłączyĘ głośnik bez stosowania Dziki połączeniu funkcji kolejne-
twornika (w list. 1 wejście pro- dodatkowego wzmacniacza. go adresowania i szybko na-
cesora o nazwie overrange, czyli Układ ISD2560 komunikuje si przd procesor zaledwie w ciągu
port RC4). Jeśli wyjście to bdzie z procesorem za pomocą tylko kilkudziesiciu milisekund mołe
w stanie 1 (wysokim), to ozna- sześciu wyprowadze, a przy tym dotrzeĘ do dowolnego komunika-
Elektronika Praktyczna 1/2003
28
Mówiący woltomierz
tu zawartego w pamici i odtwo- mat tego układu mołna znaleĘ jak i w czasie normalnej pracy.
rzyĘ go z normalną prdkością. na stronie http://www.isd.com, Zworki JP1 i JP2 zostały podłączo-
Tak krtki czas wyszukiwania a sposb wyszukiwania komuni- ne do portu RB, dziki czemu nie
komunikatu umołliwia łączenie katw w EP5/2002 w artykule jest konieczne stosowanie rezys-
kilku niezalełnych komunikatw Mwiący termometr. torw podciągających pull-up,
w jedną dłułszą wypowied (ko- Napicie +5V, potrzebne do gdył rezystory takie zawarte są
munikat) bez słyszalnych przerw zasilania wszystkich układw wol- wewnątrz procesora. Poniewał
pomidzy nimi. Do prezentowania tomierza, jest stabilizowane za port RC nie posiada takich rezys-
głosem wartości napicia zastoso- pomocą stabilizatora typu LM7805. torw, dlatego zostały zastosowa-
wane zostało właśnie łączenie W celu odfiltrowania napicia wej- ne zewntrzne rezystory R8 i R9.
kilku krtkich komunikatw w je- ściowego zastosowano kondensa- Krzysztof Pławsiuk, AVT
den dłułszy z mołliwością wypo- tory C18 i C19, a po stronie wyj-
wiedzenia kałdej wartości napi- ściowej kondensatory C20 i C21. Wzory płytek drukowanych w for-
cia z przedziału od -1999,9 do Do zmiany parametrw wolto- macie PDF są dostpne w Internecie
+1999,9 V. Łączny czas nagranych mierza zastosowano cztery zwor- pod adresem: http://www.ep.com.pl/
komunikatw wynosi około 40 ki, ktre są wykorzystywane za- ?pdf/styczen03.htm oraz na płycie
sekund. Szczegłowe dane na te- rwno w czasie programowania, CD-EP1/2003B w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 1/2003
29
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
woltomierz mówiący2 Dynamika cz1Mikrokontrolery ARM cz1CZ1 roz 1 12AVT2741 lewitacja magnetyczna cz1EDW Gluszek Spawarka cz1wyklad 4 nazwy cz1Protel DXP cz1GW Wyklad cz1więcej podobnych podstron