|
|
|
Адрес документа: |
http://90.189.213.191:4422/temp/marin_pi8/otladka_pi8/otllaka_pi8.doc инд: 2-138-2-1 |
|
Каталог программы |
Содержание:
· Назначение;
· Принципиальная схема;
· Программное обеспечение;
· Конструкция;
· Литература;
Назначение.
К прибору ИП8, схема которого представлена выше, подключается адаптер сопряжения для передачи информации в ПК с операционной системой Windows. Адаптер согласует выходные уровни кадровых сигналов (КС), строчных сигналов (СС) и принимает видеосигнал в микроконтроллер (МК) 18F676.
С МК данные поступают на адаптер USB-UART и далее по интерфейсу USB принимаются в персональном компьютере (ПК).
В ПК программное обеспечение «разворачивает» принимаемые данные в информационный кадр 1024*1024. По одной оси (горизонтальной) определены точки пикселей 1200ЦЛ1 и по другой оси (вертикальной) уровни видео этих же точек пикселей. Таким образом, получается развертка изображения в один кадр. Вид окна экрана на ПК представлен на рисунке 1.
Рисунок 1. Окно кадра обтображения развертки блока ИП-8
Отображение кадра в окне обновляется 0.4 раза в секунду. Дополнительно, все данные кадра записываются в отчетный файл с интервалом в 1-у секунду. Формат записи предназначен для открытия и отображения данных в Microsoft Office программой Excel.
Питание ИП-8 выполняется через порт USB, потребляемый ток всей схемы не превышает 350 миллиампер.
Данная конструкция выполнена с целью анализа существующей отечественной элементной базы и исследования возможности масс-спектрального анализа различных задач определения веществ по их спектру. Теория достаточно хорошо освещена, и поэтому есть возможность что то практически создать.
Принципиальная схема
Схема выполнена по блочному принципу и представлена на рисунке 2. Представлены используемые блоки и компоненты.
Рисунок 2. Принципиальная схема адаптера
Поясним основные элементы:
· МК U1 (16F676) включен в режиме работы от кварца с частотой 20 мгц. Конденсаторы С2,С3 выполняют функцию ограничения максимальной частоты.
· Блок USB-UART передает через вывод 3 TXТ на МК вывод4 RA3 cигналы управления от ПК. Ответ ПК получает через вывод 13 RA0, который приходит на вывод 2 блока USB-UART. Скорость обмена задана в 57.6 килобайт в секунду и определяется МК по старт-стопному интервалу.
· Выходные сигналы КС и СС от ИП-8 поступают на МК через делители напряжения ½ что бы большим уровнем напряжения не повредить МК. Выходной уровень КС и СС составляет 9..10 Вольт.
· Видеосигнал поступает непосредственно на вывод 11 RA2 МК, который установлен в режим АЦП. Другие выводы имеют режим цифрового определения уровня логических сигналов 0 и 1. Направление приема или передачи сигналов указаны зелеными уголками на схеме.
· Питание ИП-8 обеспечивает преобразователь 5/12 вольт выполненный в блочном исполнении. Блок имеет два выходных напряжения питания +12 Вольт и -12 Вольт.
· Питание МК получает через блок USB-UART. Для фильтрации импульсных помех установлен конденсатор С1.
Элементы схемы допускается заменить любыми аналогами, которые не меняют функций преобразований данных.
Принципиальная схема (архив zip, файл shema_pi8_16f676_v1_korpus.dch) подготовлена в редакторе DIP-TRACE и находится в каталоге dop_files [7] архива программы uart_ip8_v1.exe. Файлы извлекаются из программы при старте по клавише «4». Эта команда извлекает все составляющие программного обеспечения и сопутствующую документацию конструкции.
Программное обеспечение
Программное обеспечение подготовлено на языке Forht [8], находится в одном файле uart_ip8_v1.exe и содержит все составляющие для ее развития или текущей работы. Первоначальный запуск программы вызовет стартовое меню, на котором необходимо выбрать требуемый режим работы и для этого нажать цифровые клавиши на выбор из четырех: 1- восстановить ини-файл uart_ip8_v1.ini, 2- открыть файл помощи, 3- восстановить всю информацию для дальнейшей модернизации, 4- восстановить и скомпилировать новую программу. Старт программы показан на рисунке 3.
Рисунок 3. Окно первого старта программы.
Программа в первом запуске без файла инициализации выполняется одну минуту, ждет нажатия клавиши и выполняет музыкальный фрагмент. Одновременно выполняется окно часов для наглядности и конкретности выбора. Если нажатия клавиши не было в течении минуты, то программа прекращает работу.
Запуск программы в каталоге с наличием файла инициализации выполняется по опциям данного файла. Это текстовый файл, и он доступен для редактирования. Программа подготовлена для вариантов отображения с МК:16F676. Вариант режима работы определяется в консоли, как показано на рисунке 4.
Рисунок 4. Окно консоли управления режимами программы.
Окно управляется цифровыми и буквенными клавишами латинского регистра, или нажатием левой кнопки «мышки» при выборе курсором. Управление «мышкой» доступно при включении режима в консоли.
При нажатии клавиши цифры «1» открывается окно графического отображения данных ИП-8, как показано на gif-рисунке 5. Рисунок отображает последовательно:
- Кадр в режиме 1024*1024 с полной разверткой данных;
- Кадр в режиме автоматического сжатия по амплитуде данных;
- Кадры имитационного режима с различным представлением спектров.
Рисунок 5. Окно отображения данных ИП-8 (формат gif) .
Зоны отображения на окне перетаскиваются при нажатии на левый верхний угол левой кнопкой «мышки». Затем нажать правую кнопку «мышки» для фиксации на новом месте отображения. Размещение зон показано на рисунке-6 в формате gif . Определено три зоны отображения: - графическая зона; - данные по размещению и настройки цветности; - режимы ИП-8. Для графической зоны предусмотренно «перемещение» за нижний правый угол, который подсвечивается при наведении на него курсора «мышки».
Рисунок 6. Размещение зон отображения на окне данных ИП-8 (формат gif) .
В каталоге forth_assmb_pik12 находятся файлы на языке forth-ассемблер программы работы МК. При компиляции общей программы они также компилируются и формируют в каталоге uart_16F676_ip8_v1 файлы HEХ-кодов для записи в МК. Файлы для МК имеют расширение hex и записываются в МК любым доступным программатором.
Работа с МК построена на структуре AT-команд.
Например передача команды из следующих четырех байт:
«AT» (2 байта), x08 – третий байт, код для пи-8 т.е. с ним работа , x31 – четвертый байт. Это запрос на количество СС
Ответ два байта x04 x00 т.е. число в hex-системе счисления равно 400, а в десятичной системе равно 1024 строчных импульса подсчитано.
Другие АТ-команды подробно приведены в файле uart_16F676_ip8_v1.f так, что доступно программировать и на других языках при обращении к МК.
Скорость обращения к МК выбрана в 57600 бод в стандарте 8N1.
Программирования на Форте и на Форт-ассемблере выходят за рамки данной темы, но доступно ознакомиться в [8,10]
Конструкция
Монтаж схемы выполнен на отладочной монтажной плате пайкой. Микросхема МК включается через переходную колодку DIP-14. На рисунке 7 представлено фото монтажной платы с установкой в ИП-8 и с подключением к ноутбуку с отображением данных на экране.
Рисунок 7 Вид адаптера с ИП-8 в сборе
На рисунке 8 представлен gif рисунок работающего ИП-8 с ПК и отображение построение развертки данных при разных уровнях засветки (рукой закрывается объектив).
Рисунок 8. Размещение ИП-8 с ПК и простейшая проверка функционирования.
Блок питания 5/12 вольт расположен под монтажной платой и крепится на винтовых втулках. Адрес приобретения в [9].
Вся схема смонтирована в стандартной монтажной коробке 80*80*44 миллиметра. Подключение разъема USB дополнительно зафиксировано тепловым пистолетом и соответствующим полиэтиленовым составом. Конструкция не критичная для модификаций.
Литература
1. Реферат по микросхемам 1200ЦЛ1 referat1.pdf
2. Краткое описание назначения серии 1200: http://www.155la3.ru/k1200.htm
3. Где купить 1200ЦЛ1 https://www.rlocman.ru/comp/shop.html?q=К1200ЦЛ1
4. Примеры использования МК 18F676: https://www.kondratev-v.ru/termometry-termostaty/cifrovoj-termoregulyator-dlya-vodonagrevatelya.html
5. Описание 18F676: https://static.chipdip.ru/lib/204/DOC000204390.pdf
6. Оптические датчики https://kipia.ru/catalog/oborudovanie/sredstva-avtomatizatsii/datchiki/?yclid=15539078988053610495
7. Каталог программы: http://90.189.213.191:4422/temp/marin_pi8/otladka_pi8/test/
8. Описание языка Форт spf4.exe, автор версии А.Черезов http://www.forth.org.ru/
9. Блок питания 5/12 Вольт https://aliexpress.ru/item/1005006135671578.html?sku_id=12000035917934990
10. Лекция по программированию на Forth http://90.189.213.191:4422/temp/gr_mi38_37_mp5_sh/
Дата документа: 2025-09-17