Цифровий потенціометр дозволяє адаптивно міняти коефіцієнт підсилення, що дозволяє застосовувати вбудований у мікроконтролер 10-розрядним АЦП.

Для зв'язку приладу з ЕОМ використається інтерфейс RS-245. Контролер підтримує інтерфейс RS-232 тільки на логічному рівні.. Щоб одержати потрібні рівні напруги, використається перетворювач рівнів MAX232 (DD1).

Модуль містить чотири рознімачі (XP1..XP4). Рознімач XP1 підключається до мікрофона. Через рознімач XP2 модуль зв'язується з ЕОМ. Рознімач XP3 підключається до батареї напругою +9В або до зовнішнього джерела живлення. Для зв'язку з модулем індикації використається рознімач XP4.

Мікроконтролер PIC18F258 (DD2) використовується як і АЦП, так і для рахунку ШПФ.

Блок-схема роботи головного наведена на рис. 2.5.

Рисунок 2.5 - Блок-схема роботи головного модуля

2.3 Опис схеми модуля індикації

Модуль індикації розроблений на основі мікроконтролера PIC16F877 (DD1). Для індикації використаються два восьмисегментних світлодіодних індикатори: один чотирьохрозрядний (HG1), один однорозрядний (HG2).

Однорозрядний індикатор відображає поточний режим роботи приладу. Режими роботи приладу детально розглянуті в розділі.

Чотирьохрозрядний індикатор використовується для відображення поточного значення рівня шуму в дБ для октавних смуг і виміру пікфактора, і в шована після третього розряду числа, тобто число представляється з точністю до десятих часток цілого.

Слід зазначити, що індикатор HG1 є динамічним, тобто з поділом шини між чотирма розрядами в часі. Тому в схемі й використається контролер, що забезпечує роботу цього індикатора. Індикатор HG2 є статичним, і просто підключений анодними входами до порту D мікроконтролера.

У модулі індикації передбачено 4 світлодіоди (VD1..VD4). Один з них (VD1) запалюється, якщо на модуль надходить живлення. Інші 3 зарезервовані для майбутніх розробок.

Для керування приладом у модулі передбачено три кнопки (JP1..JP3). Дві з них (JP1, JP2) призначені для зміни режиму роботи, третя зарезервована для майбутніх розробок. Придушення дрязкіту контактів здійснюється програмним способом.

Живлення й сигнали модуля надходять від рознімача XP1. До цього восьмиконтактного штиркового рознімача підключається кабель, що з іншої сторони підключається до головного модуля.

Контролер модуля індикації зв'язується з головним модулем по інтерфейсу SPI. При цьому модуль індикації передає поточний режим роботи, а приймає чотири цифри, які необхідно відобразити на індикаторі.

Блок-схема роботи модуля індикації наведена на рис. 2.4.

Рисунок 2.4 - Блок-схема роботи модуля індикації

2.5 Опис алгоритмів роботи пристрою

Модуль індикації виконує дві функції - відображає поточний стан пристрою й взаємодіє з користувачем за допомогою клавіш.

Для індикації передбачені два восьмисегментних світлодіодних індикатори й чотири світлодіода. На восьмисегментних індикаторах відображається режим роботи й поточне значення рівня шумового тиску.

Чотирьохрозрядний індикатор HG1 працює в режимі ущільнення часу. Це реалізується в такий спосіб. Анодні виводи індикатора підключені до восемирозрядного порту мікроконтролера. Кожен вивід відповідає одному сегменту. Аноди розрядів з'єднані паралельно посегментно. Катодні виходи підключені до чотирьох розрядів порту мікроконтролера. Кожен катодний вихід відповідає одному розряду. Таким чином, подаючи логічний нуль на катодні висновки ми активізуємо один розряд індикатора. Вся схема працює в такий спосіб:

на всіх катодних висновках установлюється «1»;

на анодних висновках установлюється код символу;

на один катодний вивід виводиться «0»;

операція повторюється для кожного розряду.

Необхідно забезпечити частоту перемикання між розрядами не менш 20 кГц, щоб усунути мерехтіння. Реально частота значно вище.

Головний модуль служить для захвату сигналу з АЦП і розрахунком ШПФ. Захват здійснюється через убудований 10-розрядний АЦП мікроконтролера.

2.6 Режими роботи пристрою

При автономній роботі пристрій може вимірювати рівень шумового тиску в різних режимах. Поточний режим роботи відображається на індикаторі HG2 Перемикання режимів роботи здійснюється натисканням кнопок JP1 й JP2.

При функціонуванні у режимі датчика прилад передає інформацію по інтерфейсу RS-485 до ЕОМ, де здійснюється контроль і зберігання інформації, живлення пристрою здійснюється по крученій парі.

У таблицю 2.2 зведені всі режими роботи і їхнє коротке пояснення.

Таблиця 2.2 - Режими роботи пристрою

Символ | Пояснення

Х | Режим підключення до ПЕОМ, калібрування, настроювання, відновлення ПО

L | Середнє значення рівня звукового тиску без частотної корекції

A | Середнє значення рівня звукового тиску із частотною корекцією по коригувальній кривій «А»

B | Середнє значення рівня звукового тиску із частотною корекцією по коригувальній кривій «B»

C | Середнє значення рівня звукового тиску із частотною корекцією по коригувальній кривій «C»

D | Середнє значення рівня звукового тиску із частотною корекцією по коригувальній кривій «D»

1..8 | Середнє значення рівня звукового тиску в октавних смугах

P | Максимальне значення рівня звукового тиску, отримане за час виміру.

3.1 Розрахунок потужності схеми

Розрахунок потужності виконуємо виходячи з типових струмів споживання окремих елементів схеми (таблиці 3.1 й 3.2).

Таблиця 3.1 - Струми споживання елементів схеми модуля індикації

Елемент | Струм споживання, мА | Кількість | Загальний струм споживання, мА

DD1 | 0,8 | 1 | 0,8

HG1 | 100,0 | 1 | 100,0

HG2 | 80,0 | 1 | 80,0

VD1..VD4 | 10,0 | 4 | 40,0

Таблиця 3.2 - Струми споживання елементів схеми головного модуля

Елемент | Струм споживання, мА | Кількість | Загальний струм споживання, мА

DD1 | 0,5 | 1 | 0,5

DD2 | 3,0 | 1 | 3,0

DA1 | 1,0 | 1 | 1,0

DA2, DA3 | 2,0 | 2 | 4,0

DA4 | 0,5 | 1 | 0,5

Підсумовуючи струми всіх елементів одержуємо струм споживання

I = 230 мА. (3.1)

При напрузі живлення 5В одержуємо потужність пристрою 1,15 Вт.

3.2 Розрахунок джерела напруги

Джерело напруги будується на мікросхемах MC34063 фірми Motorola. Застосування таких мікросхем дозволяє одержати необхідну напругу +5В и -5В при вхідній напрузі від 6В до 20В. Це важливо при живленні від