Поиск в базе сайта:
Методическое пособие по курсу \"интерфейсы измерительных устройств\" для студентов, обучающихся по направлению icon

Методическое пособие по курсу "интерфейсы измерительных устройств" для студентов, обучающихся по направлению




Скачать 126.54 Kb.
НазваниеМетодическое пособие по курсу "интерфейсы измерительных устройств" для студентов, обучающихся по направлению
Дата конвертации07.02.2013
Вес126.54 Kb.
КатегорияМетодическое пособие




МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ




МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)



Г.В.АНТИПОВ, Н.А.СЕРОВ




МУЛЬТИМЕТР С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ИНТЕРФЕЙСОМ


Лабораторная работа №62В


Методическое пособие по курсу

“ИНТЕРФЕЙСЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ”

для студентов, обучающихся по направлению

“Информатика и вычислительная техника”


Москва 2003

УДК

621.317

А-721

УДК: 621.317.7.083.92 (076.5) (072)
^

Утверждено учебным управлением МЭИ


Подготовлено на кафедре информационно-измерительной техники

Рецензент: канд. техн. наук, проф. И.И.Ладыгин


Антипов Г.В., Серов Н.А.

Мультиметр с последовательным интерфейсом. – М.: Издательство МЭИ, 2003. –12 с.

Рассматриваются вопросы использования системных мультиметров с интерфейсом RS-232 фирмы METEX (ME-31, ME-32, M-3610E) для измерения сигналов и ввода результатов измерения в компьютер. Отражены вопросы организации программного обеспечения в операционных сиcтемах MS-DOS и Windows для получения результатов измерения сигналов с помощью мультиметров с последовательным интерфейсом.


@ Московский энергетический институт, 2003

  1. ВВЕДЕНИЕ


В настоящее время большинство современных средств измерения (СИ) оснащены тем или иным видом интерфейса для работы в составе измерительной системы. Одним из наиболее распространенных интерфейсов является последовательный интерфейс RS-232, позволяющий подключить к компьютеру с использованием простых средств и программного обеспечения устройства, находящиеся на значительном расстоянии. В лабораторной работе рассматривается использование данного интерфейса для подключения цифровых мультиметров (ЦМ) к персональному компьютеру.


^ 2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ


Целью работы является получение практических навыков организации процесса работы СИ с последовательным интерфейсом в системах с персональным компьютером типа IBM PC.

Используемое оборудование:

  1. Персональный компьютер IBM PC c интерфейсом RS-232C.

  2. Цифровые мультиметры с интерфейсом RS-232C ME-31, ME-32 или ME-3600 фирмы “METEX” (ЮЖНАЯ КОРЕЯ).




  1. ^ СТРУКТУРА СИСТЕМЫ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ИНТЕРФЕЙСОМ


Интерфейс RS-232C является интерфейсом последовательного типа, т.е. таким интерфейсом в котором каждый бит информации передается последовательно во времени по одной линии связи. Интерфейс RS-232C разработан для обмена данными между компьютером и периферийными устройствами. В силу простоты реализации, большой длины линии связи и достаточно высокой скорости передачи данных интерфейсы последовательного типа широко используются для подключения простых измерительных приборов к персональным компьютерам. Структурная схема системы с последовательным интерфейсом, состоящая из компьютера IBM PC и ЦМ, с указанием используемых линий RS-232C, показана на рис.1.




TxD

IBM RxD

PC

GND

RTS,

DTR


RxD

TxD ME-31,

ME-32,

GND ME-36xx


DCD












Рис.1. Структурная схема системы с интерфейсом RS-232C.

Обмен данными с компьютером осуществляется со скоростью 600 или 1200 Бод (в зависимости от типа мультиметра) символами, содержащими: 7 бит данных (код ASCII), 2 стоп-бита, без контроля четности.

Формат данных (передаваемого мультиметром результата измерения) содержит 14 слов следующей структуры:

1 и 2 слово – символы измеряемой величины (DC, AC, FR, dB, …);

3 слово – пробел или знак для полярной величины;

4-9 – символы цифр и разделителя результата измерения;

10 – пробел;

11-13 – символы единицы измерения результата;

14 – символ “CR” (возврат каретки).

Например:

Номер слова: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Данные: D C - 1 . 9 9 9 9 V CR

- 1 . 9 9 9 9 CR

A C 0 2 9 . 8 0 m V CR

F R 0 0 . 0 6 0 k H z CR

Активизация мультиметра для передачи результатов измерения производится посылкой символа ASCII “D”.


^ 4. ПРОГРАММИРОВАНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ПОРТА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ IBM PC


4.1 Последовательные порты IBM PC.

Персональный компьютер IBM PC имеет как минимум два порта последовательного интерфейса RS-232C, часто называемые как порты асинхронного адаптера.

Базовый (начальный) адрес первого порта 3F8h, диапазон занимаемых адресов 3F8h – 3FFh. Базовый адрес второго адаптера 2F8h, диапазон занимаемых адресов 2F8h – 2ffh.

4.2 Регистры данных и управления режимами последовательных портов.

Регистр данных расположен непосредственно по базовому адресу (3F8h или 2F8h) и предназначен для записи в него передаваемого байта данных или чтения из него принятого байта.

В зависимости от состояния старшего бита управляющего регистра, расположенного по адресу “базовый+3”, назначение регистра данных меняется. Если старший бит управляющего регистра равен нулю, регистр данных используется для передачи данных. Если старший бит управляющего регистра равен единице, регистр данных используется для ввода значения младшего байта делителя частоты тактового генератора. Изменяя содержимое делителя частоты, можно изменять скорость передачи данных. Старший байт делителя частоты записывается в регистр управления прерываниями по адресу “базовый + 1”.

Зависимость частоты передачи данных от значения коэффициента деления делителя частоты представлен в табл. 1:

Таблица 1

Код делителя частоты (hex)

Скорость передачи (бод)

600h

110

300h

150

180h

300

0C0h

600

60h

1200

30h

2400

18h

4800

0Ch

9600

6h

19200

3h

38400

2h

57600

1h

115200

Используя необходимые коэффициенты деления из табл. 1, можно установить необходимую для соответствующего типа мультиметра скорость передачи данных последовательного порта.

Рассмотрим состав и назначение некоторых регистров управления режимами работы последовательного порта.

Регистр управления предназначен для программирования скорости передачи данных, контроля четности, длины передаваемого символа и др., Адрес регистра управления: “базовый + 3”.

Формат данных регистра управления:


D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0



Длина передаваемых слов в битах:

00 – 5 бит, 01 – 6 бит,

10 – 7 бит, 11 – 8 бит.

Количество стоп-бит: 0 – 1 бит, 1 – 2 бита.

Контроль четности:

х0 – контроль не выполняется;

01 – выполняется проверка на четность;

11 – выполняется проверка на нечетность.

Фиксация четности: при установке этого

бита бит четности всегда принимает значение “0” (если биты D3,D4 равны 11),

или “1” (если биты D3,D4 равны 01).

Установка перерыва: вызывает вывод строки

нулей в качестве сигнала “Break” для

подключенного устройства.

Бит используется для доступа к регистру

установки скорости:

1 – регистр данных и регистр управления

прерываниями используются для загрузки

делителя частоты тактового генератора;

0 – регистр данных и регистр управления

прерываниями используются как обычно.


Регистр состояния линии – определяет состояние приемника и передатчика, а также причины ошибок при передаче и приеме данных. Регистр имеет адрес “базовый + 5”. Формат данных регистра состояния линии:


D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Данные получены и готовы для чтения,

при чтении данных бит сбрасывается.

Ошибка переполнения. Принят последующий байт без чтения

предыдущего.

Ошибка четности. Сбрасывается после

чтения состояния линии.

Ошибка синхронизации. Возникает

при отсутствии стоп-бита.

Обнаружен запрос на прерывание

передачи “Break” – длинная строка

нулей.

Регистр хранения передатчика пуст, в него

можно записывать новый байт для

передачи.

Регистр сдвига передатчика пуст. Этот

регистр получает данные из регистра

хранения. Если этот бит равен “1” , то передатчик может принять очередной символ для передачи.

Тайм-аут (устройство не связано с

компьютером).


Регистр управления модемом – предназначен для управления состоянием выходных линий, специфических для модемов (DTR, RTS, OUT1, OUT2). Адрес регистра - “базовый+4”.

Бит D0 этого регистра управляет выходным сигналом RTS, предназначенным для разрешения передачи данных между компьютером и подключенным устройством.

Более подробная информация о назначении регистров управления и программировании порта асинхронного адаптера приведена в [1].

4.3 Программирование работы системы с последовательным интерфейсом в среде MS-DOS или сеансе MS-DOS системы Windows.

Программы управления последовательным портом компьютера IBM PC и мультиметром пишутся на языке Turbo-Pascal 7.0 с использованием оператора прямой записи или чтения порта (“Port”).

Программа инициализации последовательного порта устанавливает скорость передачи данных, длину передаваемого слова, вид контроля четности, число стоповых бит, путем записи в соответствующие регистры управления данных с использованием функции “port”.

Программа передачи и приема символа в заданном формате с использованием опроса состояния готовности передатчика и приемника должна выделять и анализировать биты в регистре состояния последовательного порта, сигнализирующие о готовности устройства к выполнению передачи или приема символа.

4.4 Программирование работы системы с последовательным интерфейсом в системе Windows.

Программа управления последовательным портом и мультиметром пишутся в среде Delphi (версия не ниже 4-й) с использованием предустановленной компоненты ASYNC32 и стандартных компонент среды.

Для работы программы необходимо расположить на поле формы компоненты “Timer”, “ComPort” и необходимое число элементов отображения текстовых сообщений, например “Label”.

В свойствах элемента “ComPort” устанавливаются параметры последовательного порта (номер порта, скорость передачи, число бит данных, тип контроля и др.) в соответствии с типом используемого мультиметра.

В свойствах “Timer” устанавливается период проведения измерений (не менее 1с, в соответствии с характеристиками мультиметров).

Активизация последовательного порта (команда “ComPort.Open”) должна проводиться при запуске программы на выполнение – событие “OnCreate” формы программы, к этой же процедуре необходимо добавить команду компоненты “ASYNC32” установки линии RTS в пассивное состояние : “SetRTSState(false)”, без которой обмен данными с мультиметром невозможен.

Завершение работы программы (событие “OnClose” формы) должно сопровождаться закрытием работы последовательного порта – “ComPort.Close”.

Передача символа “D” для запуска процесса измерения мультиметром производится по событию “OnTimer” с использованием функции “ComPort.Write”, имеющей в качестве аргумента две переменные, первая из которых содержит собственно передаваемые данные, а вторая - число передаваемых символов.

Прием результатов измерения от мультиметра организуется по событию “OnRxChar” элемента “ComPort” с использованием функции “ComPort.Read”, имеющей также две переменные, первая из которой используется собственно для записи прочитанных из буфера порта данных, а вторая, с именем “Count”, содержит число успешно принятых символов. Следует отметить, что для корректной работы функции число считанных символов из буфера последовательного порта должно строго соответствовать значению переменной “Count”.

Подробные сведения о формате, параметрах функций и событиях компоненты “ASYNC32” приведены в описании модуля, в файле “ASYNC32.DOC” формата редактора “Word”.

Вывод информации о передаваемых и принимаемых данных может быть реализован с помощью компоненты “Label” (функция “Label.Caption”)


5. ЦИФРОВЫЕ МУЛЬТИМЕТРЫ МЕ-31, МЕ-32 и МЕ-3600 ФИРМЫ “METEX”


Цифровые мультиметры (ЦМ) МЕ-31, МЕ-32 и МЕ-3600 фирмы “METEX” (КОРЕЯ) представляют собой компактные переносные многофункциональные измерительные приборы с батарейным питанием и возможностью подключения к персональному компьютеру, работающему под управлением операционной системы MS DOS или Windows 9x через стандартный интерфейс RS-232C. Вместе с мультиметрами поставляется программное обеспечение для записи и воспроизведения измеряемых сигналов с помощью персонального компьютера. Техническое описание и основные характеристики мультиметров приведены в дополнительных материалах к лабораторной работе.


6. ЗАДАНИЕ


1. Ознакомиться с характеристиками и основными сигналами интерфейса RS-232C. Изучить назначение регистров последовательного порта IBM PC и формат слов управления его режимами.

2. Написать и отладить программы инициализации последовательного порта с учетом типа используемого мультиметра (ME-31, ME-32 или ME-36xx) в режиме MS-DOS.

3. Написать и отладить программу передачи данных с использованием опроса состояния передатчика последовательного порта (режим MS-DOS).

4. Написать и отладить программу приема данных от мультиметра с выводом результатов измерения на дисплей с использованием опроса состояния приемника последовательного порта (режим MS-DOS).

5. Написать и отладить программу приема блока данных от мультиметра с использованием функций компоненты “ASYNC32” в среде Delphi с выводом результатов измерения на дисплей и записью их в файл.

6. Определить время передачи результата измерения по интерфейсу RS-232C от цифрового мультиметра.

7. Составить отчет о выполненной работе, в который включить листинги разработанных программ с комментариями.


^ 7. РЕКОМЕНДАЦИИ И УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

7.1 Подключение мультиметров к персональному компьютеру должно производиться в строгом соответствии с инструкцией к мультиметру при выключенных напряжениях питания прибора и компьютера.

7.2 Проверка правильности выполнения программ передачи и приема данных может быть произведена на одном компьютере путем соединения выхода передатчика последовательного порта с его входом с помощью специального разъема.

7.3 Проверку функционирования последовательных портов компьютера и системного мультиметра рекомендуется провести с использованием стандартных программ, прилагаемых к мультиметру.


^ 8. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ


1. Какие линии интерфейса RS-232 используются для подключения ЦМ к последовательному порту персонального компьютера?

2. Какова структура и назначение основных регистров последовательного порта компьютера?

3. Какие биты регистра состояния последовательного порта необходимо контролировать в программе передачи и приема байта данных?

4. Какие компоненты Delphi необходимы для реализации процесса передачи и приема данных через последовательный порт?

5. Перечислите основные процедуры и их назначение модуля ASYNC32 для передачи и приема данных через последовательный порт.


Библиографический список

1. Фролов А.В., Фролов Г.В. Модемы и факс-модемы. Программирование для MS-DOS и Windows. М.: “Диалог-МИФИ”, 1995. –284 С.

2. Гук М. Интерфейсы ПК: Справочник. Спб: Питер Ком, 1999. 416 С.

3. DIGITAL MULTIMETER ME-31. Technical Manual.

Содержание





  1. Введение 3

  2. Цель работы 3

  3. Структура системы с последовательным интерфейсом 3

  4. Программирование последовательного порта передачи

данных IBM PC 4

5. Цифровые мультиметры ME-31, ME-32 и ME-3600

фирмы “METEX” 8

6. Задание 8

  1. Рекомендации и указания по выполнению работы 9

  2. Контрольные вопросы 9



^
Учебное издание

Антипов Геннадий Викторович, Серов Николай Андреевич


МУЛЬТИМЕТР С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ИНТЕРФЕЙСОМ

Лабораторная работа №62В

Методическое пособие по курсу

“ИНТЕРФЕЙСЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ”

для студентов, обучающихся по направлению

“Информатика и вычислительная техника”


Редактор издательства О.М.Горина

ЛР № 020528 от 05.06.97г.


Темплан издания МЭИ 2003(I), учебн. метод.

Подписано в печать 30.05.03 г. Формат 60х84.16 Физ. печ. л. 0.75

Тираж 50 Изд. №27 Заказ


Издательство МЭИ. 111250, Москва, Красноказарменная ул. д.14

Типография ЦНИИ “Электроника”, 117415, Москва просп. Вернадского, д.39


Похожие:




©fs.nashaucheba.ru НашаУчеба.РУ
При копировании материала укажите ссылку.
свазаться с администрацией