В данной статье выполнено обоснование актуальности и результат проектирования приложения на ПК для полуавтоматизированного управления генератором сигналов различной формы на основе микроконтроллера. Актуальность исследования обусловлена тем, что управление устройством генерации сигналов с использованием кнопок может быть неудобным для оперативного изменения параметров сигнала. Решением данной проблемы является проектирование приложения на ПК для возможности полуавтоматизированного управления с использованием интерфейса UART.
Ключевые слова: генератор сигналов, различная форма сигналов, последовательный интерфейс UART, полезное устройство, приложение, микроконтроллер.
В области измерительной техники существует особый класс устройств, предназначенных для проверки различных технических решений промышленной электроники (от электрических схем до полноценных приборов). Данные устройства называются генераторами сигналов различной формы. В области приемо-сдаточных испытаний измерительной аппаратуры, предназначенной для работы с импульсными и периодическими сигналами, важной выходной характеристикой является реакция цепи. При этом, как правило, необходимо производить комплексную проверку для подтверждения реальных частотных характеристик посредством подачи на вход эталонных сигналов различной формы.
Для реализации основные технических и функциональных требований к генераторам сигналов различной формы может использоваться следующее устройство на основе микроконтроллера семейства AVR [1], представленное функциональной схемой (рис. 1).
Рис. 1. Функциональная схема генератора сигналов различной формы
Устройств представлено такими элементами, как:
- ЦАП (формирование аналогового сигнала) и ОУ (повышение максимальной нагрузочной способности).
- Кнопки управления, поворотный энкодер и текстовый ЖКИ, необходимые для реализации ручного режима конфигурации генератора сигналов с различной формой.
- Внешний ПК для реализации возможности полуавтоматизированной конфигурации, для подключения которого необходимо наличие последовательного интерфейса UART [2].
- Цепь питания, представляющая собой цепочку AC/DC преобразователя для получения напряжения постоянного тока +5 В (питание микроконтроллера, ЖКИ) при использовании в качестве источника питания сетевого напряжения 230 В, а также DC/DC преобразователей — повышение постоянного напряжения +5 В в напряжения ±15 В (питание ЦАП и ОУ).
Информационный обмен между внешним ПК и генератором заключается в последовательной передаче команд управления. В целях отладки конфигурация может осуществляться через терминалы последовательного порта, однако при этом не выполняются требования по обеспечению эргономичности управления. Для наилучшего обеспечения полуавтоматизированного управления необходимо использование специализированного программного обеспечения на ПК. Так было спроектировано приложение «Программа управления генератором сигналов» (рис. 2).
Рис. 2. Внешний вид спроектированного приложения
Условно главное окно приложения можно разбить на несколько основных форм:
— «Настройки COM-порта». В форме указывается номер последовательного порта, к которому физически подключен генератор сигналов (определяется посредством использования «Диспетчера устройств»). Подключение к устройству осуществляется при нажатии на кнопку «Изменить COM»;
— «Генерируемый сигнал». Форма представлена элементами визуализации формируемого сигнала, элементами конфигурации (раскрывающийся список с типами форм сигналов, поля для ввода чисел) и кнопками управления «Сохранить» и «Запуск/Остановить». При нажатии на кнопку «Сохранить» приложение формирует единый пакет данных и передает его на устройство генерации. Для запуска или остановки генерации необходимо нажать соответствующую кнопку (текстовая метка кнопки изменяется в соответствии с реальным режимом работы устройства — генерация или конфигурация).
Таким образом, было предложено приложение «Программа управления генератором сигналов», необходимое для решения задач полуавтоматизированного управления генератором сигналов различной формы на основе микроконтроллера.
Литература:
- Мартин Т. Микроконтроллеры Atmega. Семейство микроконтроллеров AVR. Вводный курс. — М.: изд. Додэка-XXI, 2010. — 296 с.
- Сартаков, В. Д. Микропроцессорные средства и системы: учебное пособие / В. Д. Сартаков. — Иркутск: ИРНИТУ, 2022. — 156 с.
