Stap 8: Circuit 2 diagnostiek & Control
Om te beginnen op het controle-circuit moeten een paar beslissingen worden genomen om te bepalen hoe de gegevens gaat worden verwerkt. Deze alternatieve configuraties zijn als volgt: A. gebruik een eenvoudige Pic microcontroller controller adres meerdere externe A.D.Cs en gebruiken van een A.D.C voor elke sensor input. B. gebruik een eenvoudig Pic-microcontroller met één externe A.D.C en externe relais om te schakelen tussen de sensor gekoppeld aan de A.D.C ingang. C. gebruik een iets complexer Pic met een ingebouwde A.D.C module voor het invoeren van alle van de sensor lezingen rechtstreeks naar de microcontroller.
Voor het project dat werd besloten dat optie C voor een Pic met gebouwd in A.D.C was een betere keuze als gevolg van minder betrokken circuits en daarom hopelijk minder dingen die eventueel mis kan gaan in het fabricagestadium. De Pic die werd gekozen was het 28-pins 16F870 zoals dit maximaal 5 A.D.C kanalen 21 input/output pinnen in totaal leverde. Dit werd ook gekozen omdat wanneer uitgevoerd met een kloksnelheid van 4 Mhz de eigenlijke programma snelheid 1 miljoen instructies per seconde is. Dit is natuurlijk meer dan genoeg om een eenvoudige L.C.D-beeldscherm, een paar sensoren en sommige elektroden.
Het eerste circuit worden ontworpen voor de Pic 16F870 was alleen bedoeld om de microcontroller te lopen en worden beschikbaar voor in circuit serial programmering of ICSP (zie Fig 30). Het circuit werd ontworpen door het volgen van de instructies voor de timing en elektrische installatie in het gegevensblad van de chips.
De volgende fase van ontwikkeling voor het circuit was het bouwen van een LCD-interface voor de Pic16F870. Het LCD-scherm dat wordt gebruikt is een 20 tekens die door 2 regelig display met optionele achtergrondverlichting (zie Fig 31).
Het LCD-scherm is geïnterfacet door een 16 pins aansluiting waar 11 of 7 van de pinnen moet worden geïnterfacet rechtstreeks door de microcontroller. Uit deze 7 of 11 is 1 chip inschakelen 1 lezen of niet schrijven, 1 is gegevens pulse inschakelen en de andere 4 of 8 pennen worden gebruikt voor de invoer/uitvoer-databus. Om te voorkomen dat met behulp van teveel van de microcontroller input/output pinnen deze 7 pinnen kunnen worden verkort tot twee pinnen met behulp van een eenvoudige I.C. met 4 slippers, 74LS174 (zie Fig-32). De andere 5 pinnen op het LCD-scherm zijn voor grond, input voltage 5V, Contrast controle via de potentiometer van 10K en de laatste twee pinnen worden gebruikt voor verbinding met een omvormer voor het aandrijven van de achtergrondverlichting. Met de LCD was werkt het vastgesteld dat de achtergrondverlichting niet nodig voor het LCD-scherm goed te laten werken zodat een omvormer niet verkregen was voor het aandrijven van de circuits was. De 74LS174 in de onderstaande schakeling werkt door een seriële input van gegevens en dan verschuiven deze gegevens gedurende de flip flops totdat er vier stukjes informatie moet worden doorgegeven aan het LCD-scherm via haar vier of acht pin gegevensbus nemen. Wanneer de laatste van de gegevens wordt geladen in de resetpin wordt hoog uit het effect van de 1n914 diode veroorzaakt een hogere spanning op de databus dan gebruikelijke annuleren. Wanneer deze abnormale spanningsniveau optreedt is er huidige links om naar de pin inschakelen op de LCD klok de vier stukjes van de gegevens in het geheugen van de LCD's.
Door het combineren van het circuit 2 pin LCD met de ICSP circuit en verbinden met de gegevens en klok pennen pennen C4 en C5 respectievelijk hebben we nu een pct. programmeerbare LCD controller (zie Fig-33). De Pic16F870 is geprogrammeerd met de assembler code voor 2 pin LCD (Zie Software aanbiedingen) via een Velleman K8048 PIC-programmer met ICSP uitgang kop. Met de LCD-circuit werken en weer te geven tekst is de controller schakeling nu klaar om te nemen in de sensor lezingen en uitvoer van de gegevens via het display. Voor het verzenden van dat de gegevens op de LCD-display de microcontroller moet sturen van karakters in de vorm van twee hex getallen of 8 binaire getallen.
Ter uitvoering van de sensoren moet de microcontroller haar aan boord ADC-module gebruiken om het interpreteren van de waarden doorgegeven aan de poorten van de ADC ingeschakeld. Deze poorten ADC ingeschakeld zijn de 5 pinnen van de A-poort op de Pic16F870 microcontroller. De ADC-module aan boord die de microcontroller wordt beheerd via het gebruik van verschillende 8-bits registers ingebed binnen een paar van de geheugenlocaties chips. Deze speciale ADC registers worden aangeduid als ADcon0, ADcon1, AdresL en AdresH. De ADcon0 register geheugenlocatie bepaalt de werking van de ADC, de snelheid van de vergelijking en het genereren van het conversieproces. Het ADcon1-register bestuurt de adressering voor de output pinnen en de afstandsbediening om te schakelen van in- of uitschakelen van de spanning van de referentie. Voor het project waren poorten A0 tot A2 met de ADC-functie ingeschakeld voor input poorten voor de temperatuur, druk en batterij niveau. Ook in deze ADcon1 register is de optie om te rechtvaardigen het antwoord 10 bit naar links of de rechterkant van een 16-bits registreren. Het 16-bits register bestaat eigenlijk uit twee 8-bit registers binnen de microchip die het eerder genoemde AdresL en AdresH. De referentie spanning was ingesteld op + 5V of VCC dit altijd gaat stabiel te zijn, zolang er kracht om te rijden de microcontroller is zoals het wordt geleverd van een 12 volt-bron via een spanningsregelaar van 74LS05.
De temperatuursensor of thermistor is geconfigureerd door het raadplegen van het apparaat gegevensblad en kijken naar de temperatuur aan weerstand grafiek. Drie waarden van temperatuur werden gekozen om te configureren, zodat hun productie op de ADC een vergelijkbaar met de data sheet leesbaar meetbare waarde geven zou. Dit werd berekend door 5V door de totale weerstand van 5V DC op grond. De vereiste spanning wordt het verdeeld door de vorige nummer wordt berekend. Zoals te zien in Fig 34, weerstanden voor de thermistor geconstateerd bij verschillende sleutelwaarden om het kalibreren van de input circuits. De thermistor was het dan aangesloten op de controller circuits door middel van een twisted pair-verbinding. Dit type verbinding werd gekozen omwille van zijn hoge immuniteit aan lawaai en de low-cost in praktijk te brengen. Als u wilt maken het twisted-pairkabels, waren de twee uiteinden van een lange draad geplakt is aan de roterende schacht van een hand-boor. Het midden van het stuk draad werd vervolgens beveiligd, waardoor de draad om te worden ingedraaid om zich heen. Door de draad iets geleerd op alle tijden de twist van de draad te houden kan men uniform die helpt de kabels lawaai immuniteit te verhogen. Een waarde voor halverwege de exponentiële reactie van de thermistor werd gekozen op ongeveer 145 Ohm. De fout kan vervolgens worden berekend door de microcontroller te geven van een nauwkeurige lezing.
R uC = V uC / (VCC / R totaal)
De batterij-sensor werd gebouwd in een soortgelijk herenhuis aan de temperatuursensor met de totale spanning variërend in plaats van de weerstand. De 12 volt doorgegeven van de shunt regulator is variabel afhankelijk van de oplaadstatus en de lading in de accu. De 12 volt was het dan aangesloten via een potentiële scheidingslijn circuit om de spanning tot een niveau leesbaar door het ADC op de microcontroller. Om te kunnen geven accuraat lezingen van de spanning op het LCD-scherm moeten de weerstanden opnieuw worden berekend en opnieuw berekend om te zorgen voor een lage spanning, dat is een lineaire weergave van de invoer van 12 volt. Zien als de spanning van het systeem kan pas echt gaan tussen 14 volt bij een max en 8 Volt minimaal dit zijn de waarden die werden gebruikt voor de berekening van de vereiste waarden voor potentiële scheidingslijn weerstand.
De druksensoren echter waren niet zo gemakkelijk te configureren en bleek te zijn vrij lastig voor het verkrijgen van het project werken. Het circuit diagram voor verbinding ontleend aan het apparaat gegevensblad (Fig 35) de drukopnemer vier pin in een wheatstone weerstand brug circuit tonen. Uit het diagram dat het dan het apparaat werd genomen kwam de "passerelle" circuit hosting en het zou een simpel geval van de positieve en negatieve Vo verbinden met de invoerterminals voor positieve en negatieve op een op-amp. Het apparaat aangezet en leek te werken zoals ik gaf een uitgang aan de ADC. Echter de waarde van de uitvoer naar de ADC uit de drukopnemer werd bevestigd en helemaal niet variëren met verandering van de druk. Op de tweede blik op het gegevensblad schakeldiagram (Fig 35) werd besloten dat het mogelijk dat het apparaat misschien deed niet hebben een ingebouwde weerstanden van de brug was. Een circuit was opgebouwd rond de drukopnemer de evenwichtige "passerelle"-functie van de brug van wheatstone uit te voeren. De output van het circuit van de brug werd weer gevoed in de ingangen van een versterker op te geven van het verschil tussen de positieve en de negatieve als een spanning. Wanneer de drukopnemer werd aangedreven omhoog in de brug circuit het gevoed weer een vaste constante getallen aan de ADC waaruit blijkt dat het gedeelte was defect of was er iets naar aanleiding van de elektronica die was niet volledig begrepen. Elke andere poging om de interface van de drukopnemer veroorzaakt de microcontroller te crashen of op een heel bizarre manier.
Gevolg van de bovengenoemde moeilijkheden met de druksensor van de digitale was het niet mogelijk te nemen in het project. Echter met de back-analoge manometer de druk binnen de productie-zaal kan nog steeds worden gecontroleerd nauwkeurig dus het is niet een groot verlies voor de systemen algehele prestaties.
Het volgende apparaat te worden aangesloten op het circuit van de controller was de niveau sensor. Dit bestond uit een paal met een magnetische float die langs de lengte van de paal bewegen kon. Aan beide kanten van de paal waren caps om te stoppen met de vlotter uit afkomstig uit, en reed-switches te voelen van de nabijheid van de magneten. Beide schakelaars zijn open stroomkring als de magneet in het midden van de paal is. Met behulp van een eenvoudige weerstand boven de waarde van 4.7K die ohm van de microcontroller gegevens pin op de grond aangesloten zorgt voor extra stroom van de schakelaar te stromen rond de microcontroller zonder schade. Deze weerstand is ook belangrijk als een apparaat voor het laden van de ingangsspanning over waardoor de spanning als bepaalbare op dat kruispunt. De controller-software is nu een upgrade te nemen alle sensing apparaten (met uitzondering van de digitale druksensor) zodat de ADC-waarden van elke sensor als alternatief werden gelezen en de gegevens van de sensoren uitvoer naar het LCD-scherm was.
Tabel 1 beschrijft het proces van elke pin van het input / output gebruikt vanaf de Pic16f870 in dit project.
