将数字万用表与计算机配对。方案、说明

将数字万用表与计算机配对。无线电电子电气工程百科全书

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将小型万用表连接到个人计算机可以对一系列测量结果进行统计处理。例如，可以研究一组组件的参数变化或电池在放电过程中电压和容量的变化。人们可以想象这种“串联”的许多其他应用，本文描述了其创建。

最近，830系列万用表，例如DT830或M-830，已在无线电业余爱好者中广泛使用。它们的误差相对较小，这使得它们可以用于广泛的测量。

使用建议的设备，您可以将万用表的数据输入计算机以进行进一步处理。具有此功能的万用表通常配备RS232接口，价格相对昂贵。所提出的适配器是使用廉价且广泛使用的组件制成的。数字数据直接从万用表的 ADC 引脚读取并通过串行链路传输。对于此修改，不建议使用封装版本中安装有 ADC 微电路的万用表。

830系列万用表的核心是ICL7106 ADC（K572PV5的国产类似物；描述可以在[1]中找到）。万用表的操作和方案的描述可以在[2, 3]中找到。 ADC 通过静态控制与 LCD 交互 [4] - 每个图像元素通过微电路的单独输出进行控制，向其施加矩形电压脉冲，相对于施加到图像元素的脉冲相移 0° 或 180°。通用指示线。如果 LCD 输出上的相位一致，则该段不会被激励。

所提出的设备由两部分组成：从 ADC（LCD 万用表）的数据转换块和到计算机的数据传输块。在转换模块中，具有并行加载DD1-DD3的CMOS移位寄存器用于确定低电流指示器控制引脚的状态（图1）。

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该装置的工作原理如下。当寄存器DD1-DD1的引脚3为低电平时，执行异步加载。在该引脚（通过 RD 线）施加高电平后，数据被捕获，数据沿引脚 2 处的时钟脉冲边沿移位。数据从 DD9 寄存器的引脚 3 获取到数据总线。由于七段码是冗余的（这些位/是“多余的”），因此可以在这些位中另外传输关于逗号的信息。该信息取自 LCD 万用表的引脚 12 和 16。这些引脚可以连接到晶体管的集电极或直接连接到万用表的多位置开关。该开关又将它们直接切换到电池正极（高）。该状态不允许区分 BP 引脚（ADC 引脚 21）上高电平的逗号。两个逗号都将被取消，因为 LCD 的输出 12 和 16 上有高电平。

数据传输单元可以以多种方式构建。其简单版本如图所示。 2. 它用于匹配 LPT 端口，并完全容纳在合适的 XS1 连接器外壳中。电源由电压为 9 ... 15 V 的外部电源提供。XP2 和 ХРЗ 连接器使用扁平带状电缆与相应的配合连接器 - IDC-10F 连接。如果电缆直接连接到端口，则 XP2 插头可能不存在。断开XP2连接器，DD1-DD3微电路断电，万用表可以正常使用。数据传输完全由计算机控制。 DOS 控制程序的源代码位于文件 m_lpt.cpp [5] 中。

将数字万用表与计算机配对

该块的给定版本没有电流隔离，因此应小心使用。例如，ADC芯片击穿期间进入LPT端口的30V电压可能会损坏主板。

为了消除这个缺点，开发了一种更复杂的数据传输单元方案（图3）。它是一个具有电流隔离并通过串行 RS232 通道传输数据的微控制器单元。单芯片微控制器的使用可以最大限度地降低功耗并缩小尺寸。

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PIC12F629 单片机具有 1024 个 FLASH 字的程序存储器、64 个字节的数据存储器、6 个 I/O 端口和 4 MHz 的内部时钟频率。它没有硬件收发器（USART），所以RS232协议是通过软件重现的。该微控制器由内部 4 MHz 时钟发生器供电，并提供软件校准。此外，该模块还可以使用 PIC12F675 微控制器，与带有附加四通道 ADC（12 位）的 PIC629F10 相同。这些微控制器的其他参数和技术文档可以在[6, 7]中找到。

可以使用 EPIC 编程器进行编程。固件如表所示。

根据图 3 的方案，该块的所有元素。 4、除XPXNUMX连接器外，均可放置在万用表外壳内，用常规调制解调器电缆连接至COM端口。

信息数据根据请求以双字节数据包形式发布。当信号从高电平下降到低电平时，通过光耦合器 U3 在 DD7 的引脚 5 处产生请求，这对应于计算机发送零字节。收到请求后，在 3 ms 内，从寄存器 DD1-DD3 加载数据并进行转换。接下来，传输第一个字节（2 bps 的速度为 4800 ms）并保持 3 ms 的暂停。此后，传输第二个字节并关闭数据传输块，直到下一个请求。

传输字节的格式如图所示。四。

将数字万用表与计算机配对

NUM1 - LCD 的最高有效数字，NUM4 - 最低有效数字。 KF——获得的指标值除以的系数。例如，指示器读数 (-12,36) 将对应于：NUM=1、NUM2=2、NUM3=3。 NUM4=6，KF=100，ZNAK=1。

相对较慢的电流隔离光耦合器无法以高于 9600 bps 的速度运行，尽管 2400 bps 在此器件中就足够了。微控制器固件将传输速率设置为 4800 bps。传输单元的输出节点采用光耦U1、U2按对称电路构成。 DD5 引脚 6 和 5 处的不同电平打开光耦合器之一的发光二极管。电阻R5和R6用于保护COM端口，以防安装不当或其他故障。光耦请求电路(U3)按照非对称电路制作。二极管 VD1 用于保护光耦合器 LED 免受输入端反向电压的影响。

现在简单介绍一下该软件的操作。计算机和PIC控制器的控制软件以相同的方式构建[8]。从万用表 LCD 转换数值数据的每个周期都包含以下步骤。首先，信息被记录（写入）到寄存器中，然后依次移位并读入内存，所有数字在 ADC 的 21 脚（BP）处反转为高电平，符号、逗号和高位数字读取 LCD，转换 LCD 的剩余位数，进行错误检查。 PIC 控制器的程序另外将数据打包成两个字节并通过串行通道传输它们。

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您可以使用双 TLP1-2 器件来代替图中所示的光耦合器 U521 和 U2。电容C2、C3-K50-35或其他小电容。电容器C1、C4为陶瓷电容器。电阻器 - 任何设计用于表面安装的电阻器（尺寸 1206）。连接器 XS1 的类型取决于所使用的延长电缆（图中所示为标准打印机电缆）。

印刷电路板是针对现有万用表型号单独制作的，并放置在其内部。芯片DD1-DD3安装在印刷电路板两侧的表面上。在同一块印刷电路板上，安装了图 3 所示装置的元件。 4. XPXNUMX插头直接安装在万用表本体上。

您可以在表面贴装外壳中使用寄存器 KR1564IR9 - 74NS165 的进口类似物。然后，DD1-DD3 微电路安装在尺寸为 50x13 mm 的单面印刷电路板上，其余元件安装在单独的印刷电路板上。然而，由于引脚间距减小（1,27毫米），安装要复杂得多。

在DA1稳压器中，考虑到引脚编号的差异，可以使用78L05、KR1157EN5A或KR1157EN502A。

微控制器软件

文学

Biryukov S. ADC KR572PV5 的应用。 - 广播，1998 年，第 8 期，第 62 页。 65-XNUMX。
Afonsky A.、Kudrevatykh E.、Pleshkova T. 紧凑型万用表 M-830V。 - 广播，2001 年，第 9 期，p。 25-27。
Sadchenkov D. A. 现代数字万用表。 - M.：SOLON-R，2001。
电子元件库。第8期：DATA International的液晶指示器 - M.: DODEKA, 1999
.
DS41190A。 PIC12F629/675 数据手册。 .
Novikov Yu. V.、Kalashnikov O. A.、Gulyaev S. E. 个人计算机（例如 IBM PC）接口设备的开发。 - M.：EKOM.，1998。

作者：V.Stepnev，莫斯科

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