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O dispositivo é projetado para registrar mudanças na pressão atmosférica durante o vôo de um aeromodelo. É construído sobre um microcontrolador da família MCS-51 e um chip de memória não volátil. A conversão de analógico para digital é implementada em software. As informações registradas podem ser transferidas para um computador e utilizadas, por exemplo, para plotar a altitude de voo.

Realizar medições é talvez a "profissão" mais comum dos microcontroladores. Nesse caso, a tensão proporcional ao parâmetro medido é primeiro convertida em um equivalente digital - um código binário de vários bits. Após a conclusão desta operação, o microcontrolador recebe do conversor analógico-digital (ADC) um sinal de prontidão para transferir o resultado para ele na forma paralela ou serial.

Arroz. 1 (clique para ampliar)

No entanto, tal solução nem sempre se justifica, pois a necessidade de usar o ADC como um microcircuito separado ou mesmo embutido no microcontrolador inevitavelmente aumenta o custo do dispositivo e, às vezes, seu consumo de energia. Em segundo lugar, adicionar um ADC ao projeto do microcircuito complica o dispositivo e reduz sua confiabilidade, pois é necessário organizar muitas conexões elétricas entre ele e o microcontrolador.

Mas muitas vezes, especialmente com baixos requisitos para a velocidade de conversão de analógico para digital, pode ser implementado usando um programa simples para um microcontrolador barato que não possui um ADC embutido.

O barógrafo, cujo circuito é mostrado na figura, utiliza o ainda popular microcontrolador AT89C2051 (DD1) sem ADC embutido, pertencente à família MCS-51 em termos de arquitetura e conjunto de instruções. Sensor de pressão atmosférica - MPX4115A (B1). Proporcionalmente à pressão medida, a tensão de saída do sensor, amplificada pelo op-amp DA1.1, é alimentada a uma das entradas do comparador de tensão embutido no microcontrolador. Em sua outra entrada, é fornecida uma tensão crescente linear, que é formada no capacitor C5 quando é carregada com uma fonte de corrente estável no diodo zener VD1 e no transistor VT2. O desvio da lei de mudança desta tensão da linear não excede ±0,3%.

O resultado da conversão é o número de pulsos contados pelo temporizador-contador interno do microcontrolador, recebidos em sua entrada desde o momento em que a tensão no capacitor começa a subir até o momento em que se iguala à tensão amplificada do sensor registrada pelo comparador. Depois disso, o microcontrolador gera um pulso na saída P1.4, que abre o transistor VT1. O capacitor C5 é descarregado através do resistor R10 e um transistor aberto, após o qual o ciclo de medição é repetido.

O temporizador opera no modo 0, é de oito bits, sua entrada de contagem recebe pulsos com a frequência do oscilador de cristal do microcontrolador dividida por 12, que passaram por um divisor preliminar de cinco bits. Na frequência do ressonador de quartzo ZQ1 Fkv = 11,059 MHz, a frequência dos pulsos de contagem é igual a

Fsch \u12d Fkv / (2 * XNUMX⁵) = 11059/384 = 28,8 kHz.

Como o estado do prescaler no final da contagem é armazenado no registrador TNO do microcontrolador, o comprimento total de bits do resultado da conversão chega a 13.

Se o barógrafo for ligado com o botão SB1 pressionado, os resultados da conversão são armazenados no chip de memória não volátil 24LC02B (DS1) conectado ao microcontrolador via interface I2C. Se, no momento da inicialização, o botão SB1 não foi pressionado, todas as informações previamente gravadas na memória não volátil são enviadas byte a byte através do conector XS1 para a entrada RXD da porta COM do computador. Qualquer programa de terminal em execução no computador pode aceitá-lo.

O modelador do sinal de saída correspondente ao padrão RS-232 é o amplificador operacional DA1.2, incluído como comparador. Embora a versão do programa do microcontrolador oferecida aos leitores não preveja o recebimento de informações de um computador, o conversor de nível necessário para isso está disponível no barógrafo. É montado em um transistor VT3.

O conector XS1 deve ser conectado ao conector da porta COM do computador diretamente ou usando um cabo "modem" (sem crossover). Na maioria dos casos, basta ter apenas dois fios no cabo - os circuitos RXD e SG. Para organizar a recepção das informações transmitidas pelo computador pelo barógrafo, será necessário mais um, o TXD. Os cinco fios restantes e jumpers entre os contatos do conector XS1 são necessários apenas para o correto funcionamento de programas de computador que geram os sinais de controle DTR e RTS e analisam o estado das entradas DCD, DSR e CTS. No programa do microcontrolador, a velocidade de sua porta serial é definida como 9600 baud.

O barógrafo é alimentado por duas baterias galvânicas com tensão de 9 V (por exemplo, "Krona"). No desenvolvimento do programa, exemplos de implementação de comunicação via interface I2C do microcontrolador AT89C2051 com chip de memória foram utilizados no site da Atmel.

Autor: K. Dunaev

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