Burkhard Kainka
MÌØENÍ, ØÍZENÍ A REGULACE POMOCÍ PC edice PC & elektronika
Praha 2003
Kniha je pøekladem nìmeckého originálu Burkhard Kainka: Handbuch der PC-Mess- und Steuertechnik ISBN 3-7723-5485-8, vydaného nakladatelstvím Franzis Verlag.
Alle Rechte vorbehalten, auch die der fotomechanischen Wiedergabe und der Speicherung in elektronischen Medien. Die meisten Produktbezeichnungen von Hard- und Sofware sowie Firmennamen und Firmenlogos, die in diesem Werk genannt werden, sind in der Regel gleichzeitig auch eingetragene Warenzeichen und sollten als solche betrachtet werden. Der Verlag folgt bei den Produktbezeichnungen im wesentlichen den Schreibweisen der Hersteller.
Franzis Verlag GmbH, 85568 Poing, Germany
Burkhard Kainka
Mìøení, øízení a regulace pomocí PC edice PC & elektronika
Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást kopírována nebo rozmnoována jakoukoli formou (tisk, fotokopie, mikrofilm nebo jiný postup), zadána do informaèního systému nebo pøenáena v jiné formì èi jinými prostøedky. Autor a nakladatelství nepøejímají záruku za správnost titìných materiálù. Pøedkládaná zapojení a informace jsou zveøejnìny bez ohledu na pøípadné patenty tøetích osob. Nároky na odkodnìní na základì zmìn, chyb nebo vynechání jsou zásadnì vylouèeny.
Vekerá práva vyhrazena. © Burkhard Kainka, 20002002 © Franzis Verlag GmbH, 2001 © BEN technická literatura, 2003 Translation © Václav Losík, 2003 Cover © Libor Kubica, 2003 BEN technická literatura, Vìínova 5, 100 00 Praha 10 Burkhard Kainka: Mìøení, øízení a regulace pomocí PC BEN technická literatura, Praha 2003 1. èeské vydání
ISBN 80-7300-089-X
Orig.: ISBN 3-7723-5485-8 (Franzis Verlag GmbH)
Obsah O PROBLEMATICE ............................................................................................ 6 CO NAJDETE NA DOPROVODNÉM CD-ROM ................................................. 7 1
ÚVOD .................................................................................................................. 9 MINISLOVNÍÈEK .............................................................................................. 10
2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8
PORT RS232 ..................................................................................................... 11 SÉRIOVÝ PORT PC .......................................................................................... 12 PRVNÍ POKUSY NA SÉRIOVÉM PORTU ........................................................ 14 PØÍKLADY PRO PØENOS TEXTU ................................................................... 15 MÌØENÍ A REGULACE POMOCÍ BINÁRNÍCH DAT ........................................ 16 PØÍMÉ ØÍZENÍ POMOCNÝCH LINEK .............................................................. 17 KABEL SÉRIOVÉHO PORTU ........................................................................... 19 VYSÍLAÈE A PØIJÍMAÈE LINEK ...................................................................... 21 ODDÌLENÍ POTENCIÁLÙ ................................................................................ 24
3 3.1 3.2 3.3. 3.4 3.5 3.6 3.7
PROGRAMOVÁNÍ SÉRIOVÉHO PORTU ........................................................ 25 UART 8250 ........................................................................................................ 25 PROGRAMOVÁNÍ RS232 POMOCÍ JAZYKA BASIC POD SYSTÉMEM DOS ..... 32 POUITÍ RS232 V JAZYCE TURBO PASCAL ................................................. 35 PROGRAMOVÁNÍ WINDOWS API ................................................................... 38 DLL RSCOM V DELPHI .................................................................................... 59 POUITÍ DLL V DELPHI ................................................................................... 62 VOLÁNÍ DLL V JAZYCE VISUAL BASIC .......................................................... 67
4 4.1 4.2 4.3. 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8
SÉRIOVÉ VYSÍLAÈE A PØIJÍMAÈE ............................................................... 71 TESTOVACÍ GENERÁTOR RS232 .................................................................. 71 SÉRIOVÝ PØIJÍMAÈ ......................................................................................... 74 SÉRIOVÝ VYSÍLAÈ .......................................................................................... 77 UART HD6402 ................................................................................................... 79 MIKROKONTROLÉROVÝ UART ...................................................................... 85 BUZENÍ KROKOVÝCH MOTORÙ .................................................................... 87 DIGITÁLNÌ ANALOGOVÝ PØEVODNÍK ......................................................... 90 ANALOGOVÌ DIGITÁLNÍ PØEVOD ................................................................. 93
A
B. KAINKA: MÌØENÍ, ØÍZENÍ A REGULACE POMOCÍ PC
3
5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
ROZHRANÍ S PARALELNÍ SBÌRNICÍ ............................................................ 95 KONTROLÉR SBÌRNICE ................................................................................ 95 INTEGROVANÝ OBVOD 8255 ......................................................................... 98 OSMIBITOVÉ VSTUPNÍ A VÝSTUPNÍ OBVODY ........................................... 101 PROGRAMOVATELNÝ ÈÍTAÈ 8253 .............................................................. 104 ØÍZENÍ FÁZOVÉHO REGULAÈNÍHO OBVODU (FÁZOVÉHO ZÁVÌSU) .... 108
6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5
SÉRIOVÁ ROZHRANÍ PC .............................................................................. 113 DIGITÁLNÍ MULTIMETR SE SÉRIOVÝM PORTEM ....................................... 113 RELÉOVÉ ROZHRANÍ ..................................................................................... 117 COMPULAB .................................................................................................... 124 ROZHRANÍ SIOS ............................................................................................ 127 HLÍDAÈ PROSTØEDÍ ..................................................................................... 139
7 7.1 7.2 7.3
SÉRIOVÉ AD PØEVODNÍKY ......................................................................... 149 OSMIBITOVÝ AD PØEVODNÍK S OBVODEM TLC549 ................................. 149 BIPOLÁRNÍ MÌØENÍ S OBVODEM TLC1543 ............................................... 152 OSM VSTUPNÍCH KANÁLÙ S OBVODEM MAX186 ..................................... 155
8 8.1 8.2 8.3 8.4
SBÌR NAMÌØENÝCH DAT POMOCÍ ICONNECT ....................................... 161 VLASTNOSTI SOFTWAROVÉHO BALÍKU NÁSTROJÙ ............................... 161 PRVNÍ KROKY SE SYSTÉMEM ICONNECT ................................................. 163 ØÍZENÍ OVLADAÈE VXD V C++ .................................................................... 169 TVORBA OVLADAÈE V DELPHI .................................................................... 177
9 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7
POUITÍ MIKROKONTROLÉRÙ .................................................................... 185 RODINA 8051 .................................................................................................. 185 VÝVOJOVÝ SYSTÉM ES52-FLASH .............................................................. 189 SÉRIOVÝ PORT MIKROKONTROLÉRU 8051 .............................................. 199 KONTROLÉROVÝ UART ................................................................................ 202 PARALELNÍ PØÍSTUPY NA SBÌRNICI .......................................................... 203 EXTERNÍ PØÍSTUP NA REGISTRY SPECIÁLNÍCH FUNKCÍ ....................... 207 ØÍZENÍ SERVOPOHONÙ ................................................................................ 211
4
B. KAINKA: MÌØENÍ, ØÍZENÍ A REGULACE POMOCÍ PC
A
10 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5
MCS BASIC-52 ............................................................................................... 215 HARDWARE A INSTRUKÈNÍ SADA .............................................................. 215 ØÍZENÍ LCD DISPLEJE .................................................................................. 218 POUITÍ AD PØEVODNÍKU MAX186 ............................................................. 225 ROZÍØENÍ PØÍKAZÙ BASIC ........................................................................ 228 ZÍSKÁVÁNÍ NAMÌØENÝCH HODNOT S VÝSTUPEM NA TISKÁRNU ........ 230
11. 11.1 11.2 11.3 11.4
ROZHRANÍ USB ............................................................................................. 233 ZÁKLADY USB ................................................................................................ 233 KONTROLÉR PORTÙ PRO USB ................................................................... 239 COMPULAB USB ............................................................................................ 247 ZAVÁDÌNÍ DAT DO EZ-USB V JAZYCE VISUAL BASIC .............................. 251
12 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5
SBÌRNICE I2C ............................................................................................... 255 PROTOKOL SBÌRNICE ................................................................................. 255 PØÍMÉ ØÍZENÍ POMOCÍ RS232 .................................................................... 256 EXPANDÉR PORTU PCF8574. ...................................................................... 257 AD-DA PØEVODNÍK PCF8591 ....................................................................... 261 I2C SOFTWARE PRO 8051 ............................................................................ 263 LITERATURA .................................................................................................. 269
A
B. KAINKA: MÌØENÍ, ØÍZENÍ A REGULACE POMOCÍ PC
5
O problematice Pouívání PC v mìøicí, øídicí a regulaèní technice má ji dlouhou tradici. Jestlie se pùvodnì zájem soustøedil na jednoduchá øeení s existujícími porty a programy pod DOS, dnes se tìitì zájmu posunulo k sloitìjím rozhraním, pouití mikrokontrolérù (mikroøadièù) a k programování pod Windows. Tato kniha je pokusem o celkový pøehled moností v oblasti elektroniky pìstované jako koníèek. Nejprve pøedstavíme øeení pro vlastní stavbu zaøízení, aby si ètenáø mohl stavìt vlastní zaøízení s minimálními náklady. Ètenáø zde najde mnoství praktických podrobných øeení, které mùe upravovat a roziøovat pro vlastní potøeby. Kromì konvenèních øeení s digitálními obvody uvedeme i aplikace mikrokontrolérù, které umoòují poèáteèní zapracování do tohoto oboru. Tìitì knihy leí v aktuálním programování pod Windows 95/98 a vyími verzemi. Budeme zde pracovat pøedevím s programovacími jazyky Visual Basic a Delphi. Ètenáø bude mít monost seznámit se s pouíváním Windows API (application program interface - rozhraní aplikaèního programu) a tvoøením vlastních knihoven DLL pro pøístup na sériový port. Mimo sériového portu bude pouíván i USB. V oblasti techniky rozhraní pøedstavíme paralelní sbìrnicové systémy a sbìrnici I2C. Pøeji vem ètenáøùm mnoho úspìchù pøi práci s touto knihou. Burkhard Kainka, Esssen http://home.t-online.de/B.Kainka
Moduly rozhraní Relais Interface, SIOS Interface, Umwelt-Spion, CompuLAB-USB, Serai 6/10, Serai 8/12-USB zmiòovaná v této knize vyrábí firma Modul-Bus. Samostatnì také dodává i desky ploných spojù pro uvedená rozhraní. Komunikace v nìmèinì. Bohuel se nám nepodaøilo s touto nìmeckou firmou vyjednat podmínky pro prodej jejich sortimentu v Èeské republice. Pokud by se v této vìci nìco zmìnilo, aktuální informace naleznete na internetové adrese této knihy: http://shop.ben.cz/default.asp?kam=detail.asp?id=121128 Kontakt: AK Modul-Bus Computer GmbH, Ferriéres Str. 20, 48369 Saerbeck, Nìmecko. tel. ++49 2574-8090, fax ++49 2574-888137, e-mail:
[email protected] URL: http://www.modul-bus.de, http://www.ak-modul-bus.de
redakce nakladatelství BEN technická literatura
[email protected]
6
B. KAINKA: MÌØENÍ, ØÍZENÍ A REGULACE POMOCÍ PC
A
CO NAJDETE NA DOPROVODNÉM CD-ROM CD obsahuje aplikaèní programy pro mìøení, øízení a regulaci, dále informace o souèástkách a zdrojové texty programù ke knize. Naleznete zde vechny informace potøebné pro snadnou práci s knihou. Obsahuje vechny informace potøebné pro snadnou práci s knihou. Tyto informace lze rozdìlit do logických celkù, které se nacházejí v oddìlených adresáøích: n
adresáø _DATA je pracovní adresáø funkce AUTORUNu,
n
adresáø _UTIL obsahuje instalaèní soubory programù Adobe Acrobat Reader, MS Internet Explorer a nìkolika dalích uiteèných prohlíeèù,
n
adresáø BEN.WWW obsahuje off-line verzi www stránek nakladatelství BEN technická literatura (aktualizováno k poèátku øíjna 2003), jejich souèástí je poèítaèová verze titìného katalogu Edièního plánu podzim 2003,
n
adresáø CZ jsou html soubory prezentující vlastní náplò CD, tj. konkrétní odkazy na aplikaèní programy pro mìøení, øízení a regulaci, na potøebné ovladaèe pro vývojovou práci, na zdrojové texty programù, na souèástky a struèný popis modulù firmy AK Modul BUS Computer GmbH. Vechny potøebné dokumenty HTML byly pøeloeny ze zdrojového adresáøe DE do èetiny a dále graficky upraveny.
n
adresáø DATASHEET obsahuje PDF s informacemi o souèástkách, se kterými se pracuje v knize.
n
adresáø DE je kompletní CD, které bylo souèástí pùvodního nìmeckého originálu knihy. Vechna data byla ponechána tak jak byla. Ve v nìmèinì.
n
adresáø KAINKA.CZ je off-line verze èásteènì pøeloených stránek autora knihy z èervence 2002. Obsahuje spoustu uiteèných informací, odkazù, aktualizovaných driverù a programù ke vem knihám, které autor doposud vydal (nìkteré z nich vyly i v èeském jazyce).
n
adresáø KAINKA.DE je off-line verze aktuálních stránek (øíjen 2003) autora knihy Burkharda Kainky v pùvodní podobì. Ve v nìmèinì.
n
adresáø KNIHA je vlastní náplò CD, tj. zdrojové texty programù rozdìleno dle kapitol,
n
adresáø SOFTWARE je vlastní náplò CD, tj. aplikaèní programy pro mìøení, øízení a regulaci a potøebné ovladaèe pro vývojovou práci.
A
B. KAINKA: MÌØENÍ, ØÍZENÍ A REGULACE POMOCÍ PC
7
