Konzeption
Die Anschaffung eines digitalen Oszilloskops mit Speicher und Auslesemöglichkeit ist der naheliegenderweise Schritt - der mangels genügend Kleingeld in der Portokasse oft genug unerschwinglich ist. Aber darum auf eine digitale Aufzeichnungsmöglichkeit verzichten? Nein, das kommt nicht in Frage!
Die Hardware-Anforderungen für die hier besprochene kleine Aufzeichnungslösung sind denkbar gering: ein Experimentierboard mit einem 89C2051 und ein MAX232 für die serielle Schnittstelle genügen vollauf. Ein Schaltplan wäre dafür übertrieben: es genügt, TxD des Controllers mit einem Eingang des MAX zu verbinden, dessen Ausgang mit RxD der seriellen Schnittstelle des PC zu verschalten, und das übliche 'Gemüse' anzuschließen, das man für einen MAX232 und einen 89C2051 braucht. Man kann also im Bedarfsfalle auch schnell eine kleine Schaltung 'fliegend' zusammenklemmen.
Der 8051-kompatible AT89C2051 verfügt nur über 128 Bytes Speicher. Das hört sich kleiner an als es ist: mit einer geeigneten Speicherstruktur lassen sich eine ganze Anzahl Daten aufzeichnen.
Die Datenstruktur
Der Abfragetakt beträgt 20us. Bei einem Speicherverbrauch des Programms von geschätzten 20 Bytes, von denen der größte Teil für den Stack reserviert ist, bleibt somit Platz für 54 Muster, die nicht länger sind als 163ms, mit einer maximalen Aufnahmedauer von 8.8s.
| Bit | 0-4 | 5 | 6-7 | 8-15 |
|---|---|---|---|---|
| 5 Bit-Zähler | DPL | 1 | Daten | |
| 13 Bit-Zähler | DPH | 0 | Daten | DPL |
Das Programm
Das Programm selbst läuft folgendermaßen ab: zunächst wird in einer Endlosschleife gewartet, bis sich an den Eingängen etwas tut. Wurde eine Veränderung festgestellt, beginnt die eigentliche Aufzeichnung damit, dass der Timer 0 aktiviert wird.
Der Timer 0-Interrupt fragt nun periodisch die Eingänge ab. Dabei ergeben sich zwei Möglichkeiten. Haben sich die Zustände der beiden Eingänge P1.7 und P1.6 bzw. des Voltage Comparators an P3.6 nicht geändert, so wird ein Zähler (DPTR) heraufgesetzt.
Hat sich hingegen der Zustand eines oder beider Eingänge verändert oder ist der Zähler übergelaufen - in den Datensätzen war ja nur Platz für 13 Bit - so wird der Zähler in der oben beschriebenen Weise im Speicher abgelegt und der Speicherzähler R0 heraufgesetzt.
Ist der Speicher vollständig gefüllt, so bricht die Aufzeichnung ab, und die gesammelten Daten werden im ASCII-Format lfnd. Nr., Sig.0, Sig.1, Dauer über die serielle Schnittstelle mit 9600 Baud ausgegeben, wo sie von einem Programm am PC im Empfang genommen und ausgewertet werden können.
;Autor : Erik Buchmann ;Projekt : Logik-Logger ; Quarz : 24.000 MHz ; Generator: CodeGen Stable Version 1.0, Erik Buchmann '01 ; Assembler: AS bzw. ASL ; Datum : 25.2.01 ;--------------------------------------------------------------- CPU 8051 INCLUDE stddef51 ; Wenn der Voltage Comparator anstelle P1.7/P1.6 aufgenommen ; werden soll, USE_VLTMP SET "true" USE_VLTMP SET "true" ; Konstanten-, Speicher- und Portbelegung ;--------------------------------------------------------------- TL0PRE EQU 215 ; 20us TH0PRE EQU 215 RAM_START EQU 20 RAM_END EQU 128 STOP_KEY EQU P1.0 ; Programmbeginn ;--------------------------------------------------------------- SEGMENT code ORG 0h jmp start ; Interruptroutinen ;--------------------------------------------------------------- ; Interruptbehandlungsroutine Timer 0 ORG 0Bh ; braucht 30 MSC ; R0 Zeiger auf nächsten Datensatz ; R1 Daten ; R2 Zwischenspeicher ; DPTR Zähler 0 bis 8191 ; Datensatz: ; Bits 6, 7 enthalten die Daten ; Bit 5 wenn 1 dann Bits 8-15 nicht belegt, nur 1 Byte ; Bits 0- 4 enthalten DPH oder DPL wenn Bit 5=1 ; Bits 8-15 enthalten DPL ; Datenpins: P1.7, P1.6, wenn USE_VLTMP = "true" P3.6 jnb STOP_KEY, gotStopSig IF USE_VLTMP = "true" ANLVAL EQU 01000000b mov R2,P3 ELSEIF ANLVAL EQU 11000000b mov R2,P1 ; haben sich die Daten geändert? ENDIF mov a,R2 xrl a,R1 anl a,#ANLVAL jz nochange ; Block 11 MSC incl CALL und RETI mov a,DPL anl a,#11100000b orl a,DPH jz onlyonebyte mov a,R1 ; Daten haben sich geändert, orl a,DPH mov @R0,a inc R0 mov @R0,DPL inc R0 ; Block 10 MSC mov a,R2 ; Zähler zurücksetzen anl a,#ANLVAL ; Datensatz abspeichern mov R1,a mov DPL,#1 mov DPH,#0 ; Speicher voll? cjne R0,#RAM_END,timer0_ram1_end ; Block 9 MSC bis RETI ; Puffer ist voll, Aufzeichnung abbrechen gotStopSig: clr TR0 setb c reti onlyonebyte: mov a,R1 ; Daten haben sich geändert, orl a,DPL setb Acc.5 mov @R0,a inc R0 mov a,R2 ; Zähler zurücksetzen anl a,#ANLVAL ; Datensatz abspeichern mov R1,a mov DPL,#1 ; Speicher voll? cjne R0,#RAM_END,timer0_ram1_end ; Block 9 MSC bis RETI ; Puffer ist voll, Aufzeichnung abbrechen clr TR0 setb c reti nochange: ; Daten haben sich nicht geändert inc DPTR ; Zähler erhöhen mov a,DPL ; Überlauf des Zählers? cjne a,#0,timer0_end mov a,DPH cjne a,#31,timer0_end ; Block 8 MSC ; Zähler hat 8191 erreicht, neuen Datensatz anlegen mov DPL,#1 mov DPH,#0 mov a,R1 ; Datensatz abspeichern orl a,#00011111b ; und Zeiger erhöhen mov @R0,a inc R0 mov @R0,#11111111b inc R0 ; Speicher voll? cjne R0,#RAM_END,timer0_ram1_end ; Block bis reti 13 MSC ; Puffer ist voll, Aufzeichnung abbrechen clr TR0 setb c reti timer0_ram1_end: cjne R0,#RAM_END-1,timer0_end ; Block bis reti 13 MSC ; Puffer ist voll, Aufzeichnung abbrechen clr TR0 setb c reti timer0_end: ; Aufzeichnung fortsetzen clr c reti ; Funktionen ;--------------------------------------------------------------- INCLUDE div10.inc ; ein Byte aus ACC ausgeben serial_out: ; auf Abschluß des letzten Sendevorganges warten jnb SCON.1,serial_out clr SCON.1 ; senden mov SBUF,a ret ;- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ; Initialisierung ;--------------------------------------------------------------- start: mov P1,#255 mov P3,#255 ; serielle Schnittstelle aktivieren ; 9600 Baud, Modus 1 mov TL1, #243 mov TH1, #243 ; Timer 0 aktivieren ; Software-Kontrolle mov TL0, #TL0PRE mov TH0, #TH0PRE ; die SFR's initialisieren mov SP, #3 mov SCON,#82 mov PCON,#128 mov TMOD,#34 mov TCON,#64 mov IE, #130 ; Hauptprogramm ;--------------------------------------------------------------- main: clr P3.3 mov R0,#RAM_START ; Zähler zurücksetzen mov DPL,#1 mov DPH,#0 IF USE_VLTMP = "true" mov a,P3 ELSEIF mov a,P1 ENDIF anl a,#ANLVAL mov R1,a main_trigger: ; auf Start warten IF USE_VLTMP = "true" mov a,P3 ELSEIF mov a,P1 ENDIF anl a,#ANLVAL xch a,R1 xrl a,R1 jz main_trigger clr P3.4 setb TR0 ; Timer anstellen clr c main_wait: ; auf das Ende der Aufzeichnung warten jnc main_wait clr P3.5 ; Daten auswerfen, von Byte RAM_START bis RAM_END mov R0,#RAM_START mov R2,#0 main_output: mov a,R2 ; RAM-Position ausgeben mov b,#10 div ab push b mov b,#10 div ab add a,#48 call serial_out mov a,b add a,#48 call serial_out pop Acc add a,#48 call serial_out inc R2 mov a,#',' ; Komma call serial_out mov a,@R0 ; P1.7 ausgeben anl a,#10000000b rl a add a,#48 call serial_out mov a,#',' ; Komma call serial_out mov a,@R0 ; P1.6 ausgeben anl a,#01000000b rl a rl a add a,#48 call serial_out mov a,#',' ; Komma call serial_out mov a,@R0 ; Anzahl der Durchläufe anl a,#00111111b ; ermitteln jnb Acc.5, gottwobyte clr Acc.5 mov DPH,#0 mov DPL,a inc R0 jmp ptrisset gottwobyte: mov DPH,a inc R0 mov DPL,@R0 inc R0 ptrisset: ; Anzahl der Durchläufe ausgeben push 0 push 1 mov R0,DPL mov R1,DPH call F_div10 push Acc call F_div10 push Acc call F_div10 push Acc call F_div10 push Acc call F_div10 add a,#48 call serial_out pop Acc add a,#48 call serial_out pop Acc add a,#48 call serial_out pop Acc add a,#48 call serial_out pop Acc add a,#48 call serial_out pop 1 pop 0 mov a,#'\n' ; Wagenrücklauf call serial_out cjne R0,#RAM_END,main_loop main_end: mov a,#'<' call serial_out mov a,#'E' call serial_out mov a,#'O' call serial_out mov a,#'F' call serial_out mov a,#'>' call serial_out mov a,#'\n' call serial_out clr P3.7 jmp ende main_loop: cjne R0,#RAM_END-1,main_loop2 jmp main_end main_loop2: jmp main_output ; Programmende ;--------------------------------------------------------------- ende: jmp ende END |
Auswertung der Daten
Da das Auswertungsprogramm in TCL/TK geschrieben ist, läuft es unter allen Plattformen, für die ein entsprechender Interpreter vorhanden ist, ohne Änderungen am Code. Also unter Linux und Windows ebensogut wie unter Solaris - sofern mir jemand verrät, wie bei den UltraSparc's die Schnittstellen verschaltet sind :-)
Den Interpreter gibt's bei http://dev.scriptics.com. Das Auswertungsprogramm kann hier heruntergeladen werden.
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