4.2. Схема сопряжения микроконтроллер-компьютер
Данное устройство выполнено на микросхеме FT232RL фирмы FTDI. Она представляет собой конвертер USB-USART. Драйвера для операционной системы Windows находятся в свободном доступе на сайте производителя. Эта схема выполняет двойную роль, она является программатором и служит узлом сопряжения «микроконтроллер-компьютер».
В состав данной платы (Рис. 8) вошли микросхема FT232RL, шунтирующие конденсаторы (C1, C2) и световая индикация «Rx» и «Tx» (R1, D1 и R2, D2 соответственно).
Рисунок 8. Принципиальная схема сопряжения
Разъёмы приёмопередатчика (интерфейс RS-232) выполнен в виде PLS штыревой вилки. Питание программатора берётся с USB-порта персонального компьютера.
После установки данного оборудования в системе Windows появляется дополнительный виртуальный COM-порт. Работа с ним не отличается от работы с физически реальными портами.
Программирование контроллера осуществляется через консольную программу «AVRDUDE», распространяемую по лицензии GNU GPL.
4.3. Программное обеспечение персонального компьютера
Последним узлом в моей системе сбора данных является персональный компьютер с соответствующим ПО. Оболочка для анализа собранных данных написана на языке Visual Basic 6.0. Листинг программы приведён в приложении 1.
Для работы с COM-портом VB6 использует ActiveX компонент Microsoft Comm Control 6.0, для которого пишется процедура обработки событий [7]. Основное окно программы представлено на рисунке 9. Процедура для кнопки «Читать буфер» выполняет соответствующую операцию с построением осциллограммы, спектра мощностей в логарифмическом масштабе и выводом полученных данных слева в текстовом окне, доступных для сохранения. Процедура для кнопки «Калибровка» выполняет условную функцию и используется только для отладки программы. Кнопка «Выбрать порт» позволяет в любое время сменить рабочий COM-порт, в случае неверного задания порта программа сообщает об ошибке. Форма снабжена индикациями координаты курсора на осциллограмме и спектрограмме, открытого или закрытого порта, состояния буфера приёмника и его размера в байтах.
Рисунок 9. Окно программы в режиме анализа входного сигнала с открытым COM3
После запуска программы появляется диалоговое окно для задания номера COM-порта, после чего программа инициализирует этот порт с параметрами: 9600 бод, 8 бит данных, без проверки на чётность, 1 стоповый бит, и переходит в режим ожидания поступления в буфер приёмника 256 байт информации. При поступлении данных с микроконтроллера инициализируется событие: comEvReceive, которое пересылает входные данные в массив InBuff, после чего буфер чистится, и становится доступной кнопка «Читать буфер».
На рисунке 9 представлен пример анализа гармонического сигнала (400 Гц, 2,6В). Осциллограмма получилась характерной для однополупериодного выпрямления. Это связано с тем, что входной сигнал заводился с биполярного генератора на АЦП напрямую без схемы смещения. По аналогичной причине наблюдаются искажения и в спектре сигнала.
Заключение
В ходе работы над курсовым проектом были:
изучен принцип работы АЦП МК ATmega8L;
освоен принцип работы приёмопередатчика USART;
спроектирован и собран вариант собственной платы сбора данных и платы сопряжения;
освоен метод быстрого преобразования Фурье;
виртуальное моделирование устройств производилось с помощью пакета программ Proteus VSM;
печатные платы соответствующих устройств изготавливались с использованием программы EAGLE;
управляющая программа была написана и отлажена в средах VMlab и AVR Studio;
программное обеспечение для ПК написано и отлажено в среде Visual Basic 6;
изготовленная система сбора данных протестирована и откалибрована.