Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс
Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс читать книгу онлайн
Книга Патрика Гёлля «Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс» позволяет создать на базе IBM PC-совместимого персонального компьютера систему сбора и обработки информации о различных физических процессах. Тем самым ПК превращается в мощный измерительный прибор. Область применения виртуального измерительного комплекса шире, чем у обычного измерительного прибора, поскольку виртуальный комплекс можно перепрограммировать и оптимизировать для конкретных задач.
В книге рассказывается о создании системы сбора и обработки данных, состоящей из датчиков физических величин (тока, давления, температуры и т. д.), интерфейсного устройства (как правило, аналого-цифрового преобразователя) и программных средств, позволяющих обрабатывать и интерпретировать собранную информацию. Схемы и рекомендации, приведенные в книге, позволяют собрать все рассмотренные устройства самостоятельно. Программное обеспечение и драйверы устройств, находящиеся на сервере www.dmk.ru, позволяют сразу перейти к разработке информационной системы, даже если у вас нет практических навыков в области радиоэлектроники. Современные технические и программные решения, предлагаемые автором книги, надежны и проверены на практике. Они, без сомнения, будут полезны всем, кто разрабатывает дешевые и экономичные системы сбора и обработки информации.
Книга предназначена для специалистов в различных областях (радиоэлектроника, акустика, геофизика, термодинамика и т. д.) и радиолюбителей, а также для преподавателей физики и информатики школ и высших учебных заведений.
Внимание! Книга может содержать контент только для совершеннолетних. Для несовершеннолетних чтение данного контента СТРОГО ЗАПРЕЩЕНО! Если в книге присутствует наличие пропаганды ЛГБТ и другого, запрещенного контента - просьба написать на почту [email protected] для удаления материала
Рис. 5.7. Распечатка с низким разрешением
Рис. 5.8. Распечатка с высоким разрешением
Приведенная на графиках экспонента отображает процесс разряда конденсатора емкостью 10 мкФ, заряженного до напряжения 5 В, через резистор сопротивлением 1 МОм.
Другой интересный случай — обработка файла, содержащего числовые значения, специализированными программами для получения высококачественной графики. Это могут быть как распространенные пакеты деловой графики, так и пакеты, предназначенные для научных исследований. Так, график, изображенный на рис. 5.9, был построен при помощи программы SigmaPlot, разработанной компанией SPSS Science, с использованием короткой записи сигнала, полученного от функционального генератора.
Рис. 5.9. Результат обработки данных специализированной программой
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЧАСТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ
Этот раздел можно назвать главным во всей книге: именно в нем рассказывается, как решать практически любые задачи, связанные со сбором данных при низких частотах дискретизации. Модульная структура нижеприведенных программ на языке BASIC или языке TurboPASCAL позволяет адаптировать их к новым задачам, изменяя лишь несколько строк.
На рис. 5.10 представлена структура, по которой будут строиться готовые к работе приложения.
Рис. 5.10. Общая структура прикладных программ, рассматриваемых в книге
В начале программы находится драйвер, соответствующий выбранному АЦП — либо готовому, либо собранному самостоятельно по описанию, которое приведено в этой книге. Каждый драйвер был написан в соответствии со спецификациями, представленными изготовителями используемых компонентов, причем особое внимание уделялось временным диаграммам протоколов связи. Драйверы можно рассматривать как ПО, поставляемое «под ключ», но допустимо также модифицировать в самых разных целях.
Первый блок каждого драйвера (строки 10–90) проводит инициализацию последовательного или параллельного порта, используемого для связи, и обеспечивает подачу напряжения питания на подключенный к нему АЦП. Блок заканчивается командой GOTO 200, передающей управление собственно прикладной программе (строки 200–290). Эта программа универсальна, она зависит только от выполняемой задачи, но ни в коей мере — от применяемого АЦП. Поэтому заменить драйвер при смене АЦП (например, при переходе от 8-разрядного к 12-разрядному) очень просто.
Прикладная программа может сама обращаться ко второму блоку драйвера (строки 100–190) настолько часто, насколько требуется. Эта часть драйвера отвечает за выполнение одного — и только одного — аналого-цифрового преобразования и за размещение результата (величины напряжения в диапазоне от 0 до 5 В) в переменной D. Только прикладная программа определяет, с какой скоростью будут проводиться преобразования, надо ли комбинировать полученные значения перед выводом результата и каков будет способ обработки результата (цифровое табло, построение кривой, запись на диск, включение сигнала и т. п.).
Если не хватит места между строками 200 и 290 программы, можно поместить оператор GOTO в строке 290, что позволит продолжать работу, например, со строки 2000. Еще одна зарезервированная область, начиная со строки 300, предназначена для операторов вывода графики. Блок между строками 300 и 490 отведен для операторов инициализации экрана (выбор графического режима, построение координатной сетки, определение цветов и т. п.) Процедура вывода результатов на экран начинается со строки 500. Именно прикладная программа (строки 200–290) будет в нужный момент вызывать графическую подпрограмму командой GOSUB 500.
Очевидно, что понадобится использовать графические процедуры, предназначенные для каждого из экранных режимов (CGA, VGA и т. п.), хотя режим CGA, например, без проблем (и даже с некоторыми преимуществами) поддерживается всеми современными графическими платами.
Драйверы для 8-разрядных АЦП
На сервере www.dmk.ru содержатся драйверы для четырех 8-разрядных АЦП:
• АЦП АDС 10 компании PICO Technology;
• версия АЦП на базе TLC 549 (рис. 4.1, 4.3);
• версия АЦП на базе МАХ 1243 (рис. 4.6);
• версия АЦП на базе TLC 549 (рис. 4.13, 4.14).
Заметим, что хотя АЦП ADC 10 и собран на базе TLC 549, он требует особого драйвера, так как подключается к параллельному порту. Вполне логично, что версия драйвера для ADC 10 на языке BASIC называется ADC10.BAS.
10 REM — ADC 10 —
20 KEY OFF: CLS
30 B=&H378: REM LPT1:
40 N=8: REM число разрядов
50 OUT В, 2
60 FOR T=0 TO 100: NEXT T
70 OUT B,254
80 FOR T=0 TO 500: NEXT T
90 GOTO 200
100 OUT B,252: D=0: REM получение данных
110 FOR F=0 TO N-1
120 OUT B,253
130 E=INP(B+1) AND 128
140 OUT B,252
150 IF E=0 THEN D=D+2^(N-1-F)
160 NEXT F
170 D=5*D/(2^N-1)
180 OUT B,2: RETURN
190 REM (c) 1997 Patrick GUEULLE
Шестнадцатеричная величина 378 в строке 30 предполагает, что ADC 10 подключен к параллельному порту LPT1. Чтобы подключить ADC 10 к порту LPT2 (если таковой имеется), надо заменить эту величину на 278 или на любую другую величину, соответствующую установкам BIOS используемого компьютера.
Разработана также версия на языке TurboPASCAL, которая пригодится, если нужна более высокая частота дискретизации.
Исходный текст ADC10.PAS представляет собой не просто драйвер. В качестве примера он содержит небольшую прикладную программу вывода на экран результатов двадцати последовательных измерений, проводимых с интервалом в 500 мсек.
program adc10;
uses crt;
var n,f,e: byte;
b,g: integer;
d: real;
procedure init;
begin
b:=$378; n:=8;
port [b]:=2;
delay(100);
port [b]:=254;
delay(500);
end;
procedure acquisition;
begin
port[b]:=252; d:=0;
for f:=0 to n-1 do
begin
delay(2); port[b]:=253;
e:=port[b+1]: and 128;
port[b]:=252;
if e=0 then d:=d+exp((n-1-f) *ln(2));
end;
d:=(5*d)/(exp((n)*In(2))-1);
port[b]:=2;
end;
procedure affiche;
begin
acquisition;
d:=(int(100*d))/100;
writeln(d);
delay(500);
end;
begin
clrscr;
init;
for g:=1 to 20 do
begin
affiche;
end;
end.
(* COPYRIGHT 1997 Patrick GUEULLE *)
Устройство на базе МАХ 1243 также требует особого драйвера, версия которого на языке BASIC называется MAXIM8.BAS. Он определяет 8-разрядный режим работы для данного компонента, вообще-то представляющего собой 10-разрядное устройство.
10 REM — MAXIM8 —
20 KEY OFF: CLS
30 B=&H3F8: REM COM1:
40 N=8:REM число разрядов
50 OUT B+4,1
60 FOR T= 0 TO 100: NEXT T
70 OUT B+3,64
80 FOR T=0 TO 500: NEXT T
90 GOTO 200
100 OUT B+4,0: D=0: REM ACQUISITION
105 OUT B+4,2: OUT B+4,0
110 FOR F=0 TO N-1
120 OUT B+4,2
130 E=INP(B+6) AND 16
140 OUT B+4,0
150 IF E=16 THEN D=D+2^(N-1-F)
160 NEXT F
170 D=5*D/(2^N-1)
180 OUT B+4 1: RETURN
190 REM (c) 1997 Patrick GUEULLE
