Патрик Гёлль - Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс

begin

port[b+4]:=2;

e:=port[b+6] and 16;

port[b+4]:=0;

if e=16 then d:=d+exp((n-1-f)*ln(2));

end;

d:=(5*d)/(exp((n)*ln(2))-1);

port[b+4]:=1;

end;

procedure affiche;

begin

acquisition;

d:=(int(1000*d))/1000;

writeln(d);

delay(500);

end;

begin

clrscr;

init;

for g: =1 to 20 do

begin

affiche;

end;

end.

(* COPYRIGHT 1997 Patrick GUEULLE *)

С АЦП МАХ 1241 (рис. 4.6) будут работать программы MAXIM12.BAS на языке BASIC и MAXIM12.PAS на языке TurboPASCAL.

10 НЕМ — MAXIM12 —

20 KEY OFF: CLS

30 B=&H3F8: REM COM1:

40 N= 12: RЕМ 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

program maxim12;

uses crt;

var n,f,e: byte;

b,g: integer;

d: real;

procedure init;

begin

b:=$3F8; n:=12;

port[b+4]:=1;

delay(100);

port[b+3]:=64;

delay(500);

end;

procedure acquisition;

begin

port[b+4]:=0; d:=0;

port[b+4]:=2; port[b+4]:=2;

port[b+4]:=2; port[b+4]:=0;

for f:=0 to n-1 do

begin

port[b+4]:=2;

e:=port[b+6] and 16;

port[b+4]:=0;

if e=16 then d:=d+exp((n-1-f)*ln(2))

end;

d:=(5*d)/(exp((n)*ln(2))—1);

port[b+4]:=1;

end;

procedure affiche;

begin

acquisition;

d:=(int(1000*d))/1000;

writeln(d);

delay(500);

end;

begin

clrscr;

init;

for g:=1 to 20 do

begin

affiche;

end;

end.

(* COPYRIGHT 1997 Patrick GUEULLE *)

Здесь будет продемонстрировано, как добавление нескольких строк программы к вышеописанным драйверам приносит полезные практические результаты. Читатели должны будут самостоятельно вносить требуемые изменения (часто минимальные), которые определяются конкретными задачами пользователя. В любом случае объединение соответствующего драйвера и прикладной программы выполняется по команде MERGE (в языке BASIC).

Для использования программы VOLTS.BAS совместно с АЦП ADC 10, например, на языке GWBASIC или эквивалентном надо написать следующие строки:

load "ADC10" (загрузка драйвера);

затем

MERGE "VOLTS" (добавление прикладной программы).

По команде RUN запускается полученная программа, которую можно сохранить целиком по команде:

SAVE "ИМЯ", А (если желательно сохранить файл в текстовом формате);

или просто:

SAVE "ИМЯ" (если желательно сохранить его в наиболее компактном виде).

Будет целесообразно произвести полную компиляцию составленной программы, а также и программы на языке TurboPASCAL, в файл ИМЯ.EXE, исполняемый непосредственно под DOS или Windows. Для этого надо иметь в распоряжении какой-нибудь компилятор, например, Turbo BASIC или Quick BASIC.

Цифровой вольтметр

Очень короткая программа VOLTS.BAS прекрасно подходит для первых шагов в изучении только что собранного или купленного АЦП, но она также пригодна и для более общих задач.

200 REM VOLTS

210 GOSUB 100

220 D=INT(100*D)/100

230 LOCATE 1,1

240 PRINT USING "##.##"; D

250 GOTO 210

260 REM (c) 1997 Patrick GUEULLE

Программа выводит в верхнем левом углу экрана величину напряжения (в вольтах), поданного на вход модуля преобразователя. Эта величина подвергается простейшей обработке, поэтому данная программа — одна из самых быстродействующих в «библиотеке», даже при использовании очень медленных ПК.

Применение команды LOCATE, каждый раз возвращающей курсор в верхний левый угол экрана, приводит к замещению старого значения новым. При этом индикация постоянно обновляется со скоростью, равной частоте взятия выборок, т. е. совершенно так же, как в классическом цифровом вольтметре.

Надо обратить внимание на способ, посредством которого измеренная величина округляется до двух знаков после запятой (строка 220), а потом выводится в жестком формате, наиболее соответствующем выбранной точности (строка 240). Подобное решение будет часто использоваться и в дальнейшем.

Эта программа рассчитана на работу совместно с 8- или 10-разрядным АЦП (точность 1 %), но ее можно оптимизировать и для работы с 12-раз рядным АЦП, исправив строки 220 и 240 следующим образом и обеспечив при этом три индицируемых знака после запятой (т. е. точность 0,1 %):

220 D=INT(1000*D)/1000

240 PRINT USING "##.###"; D

Не стоит также упускать из виду, что драйвер не выполняет никаких округлений, полностью соблюдая точность преобразователя. Только прикладная программа в соответствии с поставленной задачей должна так или иначе использовать получаемую точность, и не более того. Вывод трех знаков после запятой для 8-разрядного АЦП будет излишним, так как третий знак при этом не несет никакого смысла.

200 REM — BARRE —

210 LOCATE 6,1

220 FOR H=1 TO 5

230 PRINT "I….!..";

240 NEXT H

250 PRINT " I "

260 LOCATE 7,1

270 PRINT "0___1___2___"

280 PRINT "3___4___5"

290 GOSUB 100

300 D=INT(10*D)

310 LOCATE 5,1

320 PRINT SPC (D);" I";

330 PRINT SPC (50-D)

340 GOTO 290

350 REM (c) 1997 Patrick GUEULLE

Программа BARRE.BAS, в свою очередь, показывает, как легко можно организовать вывод аналоговой штриховой шкалы.

Эта форма представления результата, менее точная, чем цифровая индикация, гораздо более удобна, когда требуется лишь оценить направление и скорость изменений или отклонений измеряемой величины, например, при ручной регулировке или настройке. В приведенном примере шкала построена на базе ASCII символов, но такая же шкала может быть выполнена и в графическом режиме экрана.

Усредняющий фильтр

Наиболее распространенный способ подавления быстрых флуктуаций (часто паразитных) в медленно изменяющемся сигнале состоит в вычислении среднего значения нескольких выборок, относящихся к одному интервалу дискретизации. Конечно, этот способ может замедлить работу системы, и поэтому он применен в двух программах, выводящих результат один раз в секунду (SECONDE.BAS) и один раз в минуту (MINUTE.BAS).

200 REM — SECONDE —

210 Q=0: S=0: GOSUB 100

220 LOCATE 5,1

230 PRINT "Идет измерение…"

240 H$=TIME$

250 IF H$<>TIME$ THEN BEEP: GOTO 290

260 GOSUB 100

270 S=S+D: Q=Q+1

280 GOTO 250

290 D=INT(100*S/Q)/100

300 LOCATE 1,1

310 PRINT USING "##.##";D;

320 PRINT "(среднее за"; Q; " измерений)"

330 GOTO 210

340 REM (c) 1997 Patrick GUEULLE

Кроме вычисления результата измерений, каждая из этих программ выводит и количество измерений, которое было использовано при его вычислении. Это позволяет точно оценить реальное быстродействие сиcтемы в зависимости от применяемого ПК Так, можно получить 3–4 измерения в секунду на «антикварном» ПК 8088/4,77 МГц, 60–70 измерений в секунду на 386SX25 и 700-1000 измерений в секунду на 486 DX/133 МГц, что все же достаточно далеко от современных скоростей, но весьма почетно для BASIC-интерпретатора.

Стоит обратить внимание на то, как использована зарезервированная цикловая переменная TIМЕ$. Она позволяет при любой частоте процессора получить достаточно точную шкалу секунд, минут и даже часов. А если понадобится осуществлять, например, одно измерение за несколько дней, то можно использовать переменную DATES.

200 REM — MINUTE —

210 Q=0: S=0: GOSUB 100

220 LOCATE 5,1

230 PRINT "Идет измерение…"

240 H$=LEFT$(TIME$,5)

250 IF H$<>LEFT$ (TIME$, 5) THEN BEEP: GOTO 290

260 GOSUB 100

270 S=S+D: Q=Q+1

280 GOTO 250

290 D=INT(100*S/Q) /100

300 LOCATE 1,1

310 PRINT USING "##.##";D;

320 PRINT "(среднее за";Q; " измерений)"

330 GOTO 210

340 REM (c) 1997 Patrick GUEULLE

Пиковый регистратор минимумов и максимумов

Достаточно добавить несколько строк на языке BASIC, чтобы получить режим запоминания минимумов и максимумов измеряемого напряжения, с возможностью обнуления результатов путем нажатия на клавишу пробела на клавиатуре ПК.

200 REM — MINMAX —

210 PRINT "нажать клавишу пробела для перезапуска"

220 I=5: А=0: Q=0: GOSUB 100

230 FOR G=1 TO 100

240 GOSUB 100: Q=Q+D

250 NEXT G

260 Q=Q/100

270 IF Q<=I THEN I=Q: S$=TIME$

280 IF Q>=A THEN A=Q: T$=TIME$

290 LOCATE 3,5: PRINT "Mes: ";

300 PRINT USING"##.##"; INT(100*Q)/100;

310 PRINT " "+TIME$

320 LOCATE 5,5: PRINT "Макс: ";

330 PRINT USING "##.##"; INT(100*A) /100

340 PRINT " " + T$

350 LOCATE 7,5: PRINT "Мин: ";

360 PRINT USING "##.##“; INT(100*1)/100

370 PRINT " " + S$

380 IF INKEY$=CHR$(32) THEN 220

390 Q=0: GOTO 230

400 REM (c) 1997 Patrick GUEULLE

Это добавление было сделано в программе MINMAX.BAS; также в нее были включены операторы вывода трех значений времени (в часах, минутах и секундах):

• время текущего измерения;

• время регистрации максимума;

• время регистрации минимума.

Надо отметить, что мультиметр редко дает подобные возможности, столь легко реализованные в виртуальном приборе.

Регистратор длительных процессов

В этом разделе будет рассказано о том, как за несколько десятков долларов достичь результатов, обычно возможных только при использовании ленточных или магнитных регистраторов — приборов, стоящих в сотни раз дороже! Вместо того чтобы чертить на бумаге кривую в реальном масштабе времени, что технически трудновыполнимо, гораздо проще накапливать данные в файле на диске, а уже потом обрабатывать их.