Приставка-осциллограф для мобильного телефона

60

В статье описана приставка к сотовому телефону фирмы Siemens, на экране которого можно увидеть осциллограмму поданного на вход схемы сигнала с соблюдением масштаба по осям времени и напряжения. Так же возможно использовать и другие сотовые телефоны, имеющие последовательный порт и поддержку Java версии MIDP 2.0.

осциллограф,на мобильный,измеритель

Без мобильного нет ни одного человека сейчас, но у многих нет даже малейшего представления, что это — довольно мощный компьютер (тактовая частота процессоров некоторых телефонов превышает 100 МГц) с цветным экраном, клавиатурой и нормальным звуком. Покупают же дорогие игрушки для игр и некоторых других возможностей. Многие телефоны имеют последовательный порт, в котором есть программный доступ от java-приложений (мидпетов) при наличии поддержки Java (платформа J2ME) и MIDP 2.0. Через данный порт можно подключится к различным внешним устройствам и тем значительно увеличить стандартный набор функций сотового телефона. Среди телефонов фирмы Siemens спецификацию MIDP 2.0 поддерживают сотовые телефоны серий 65, 75 (например, М65, S75).
Эта приставка превратит ваш телефон в осциллограф с входным сопротивлением 1 МОм, скоростью развертки 0,001 …1 с/дел и чувствительностью 0,5…50 В/дел. Среднее значение входного сигнала (его постоянная составляющая) выводится на экран в цифровой форме.

осциллограф,на мобильный,измеритель

Приставкой управляет МК PIC16F688 (DD2), имеющий в своем составе блоки АЦП и контроллера последовательного порта. К сожалению, встроенный АЦП работает довольно медленно, но для низкочастотного осциллографа его скорость (максимальная частота дискретизации — десятки килогерц) вполне достаточна.
В отличие от уровней сигналов, принятых в стандарте RS232 для последовательного порта сотового телефона характерны обычные для логических микросхем уровни: лог. 0 — около 0 В, лог. 1 — не менее 3,6 В. Это упрощает сопряжение телефона с МК, позволяя соединять их непосредственно. Скорость обмена информацией выбрана равной 9600 Бод. При большем ее значении некоторые модели и экземпляры телефонов работают неустойчиво. Светодиод HL1 светится в момент передачи пакета от микроконтроллера в телефон.
Приставка получает питание от телефона. Поскольку выводы 5—7 разъема XS1, соединяемого с системным разъемом телефона, соединены с общим проводом, контроллер телефона считает, что к нему подключен дата-кабель DCA-500 и подает на вывод 1 этого разъема напряжение 3,6 В от своей аккумуляторной батареи. Отрицательное напряжение для питания ОУ приставки получено с помощью преобразователя полярности DA3. На параллельном стабилизаторе напряжения DA1 и ОУ DA2.2, включенном по схеме повторителя, выполнен источник образцового напряжения 2,5 В.
На мультиплексоре DD1 и ОУ DA2.1 собран электронный аттенюатор, позволяющий изменять чувствительность прибора в зависимости от кода, который МК устанавливает на адресных входах мультиплексора (выводы 9 и 10 DD1). Мультиплексор переключает резисторы R1— R3 в цепи обратной связи ОУ, сопротивление которых должно с высокой точностью соответствовать указанному на схеме. При коде 00 на адресных входах мультиплексора сигнал, поданный на разъем XW1, передается на выход ОУ DA2.1 без изменения. При других значениях кода входной сигнал ослабляется в 10, 100 или 1000 раз. Последнее значение не используется из-за недостаточной электрической прочности резистора R4 и конденсатора С1. Диоды VD1—VD4 ограничивают напряжение на выводе 13 мультиплексора на уровне 1,2 В (по абсолютному значению). Каскад на ОУ DA2.3 смещает уровень поступающих на вход AN1 МК сигналов так, чтобы нулевому напряжению на разъеме XW1 соответствовала середина шкалы АЦП.
Работой осциллографа управляет мидлет (программа на языке Java), загружаемая в сотовый телефон в виде jar-файла. Этот мидлет отвечает за управление режимом работы, изменение масштаба по осям времени и напряжения и отображение информации, поступающей от приставки. Управление приставкой производится путем передачи ей управляющих байтов. Три младших разряда байта содержат код, задающий частоту запуска АЦП, а два старших — положение электронного аттенюатора. Остальные разряды не используются. В случае приема управляющего байта, равного нулю, приставка работает в режиме «холостого хода», не передавая информацию в телефон.
Работа с последовательным портом в J2ME организована через интерфейс CommConnection, а сам порт имеет имя СОМО. Прежде чем передавать и принимать информацию, необходимо с помощью метода Connection.open установить соединение. Во избежание блокировки приложения во время обмена информацией все операции чтения из порта и записи в него вынесены в отдельный поток. Подробнее о работе с последовательным портом сотового телефона можно прочитать в интернет-публикации «Using Serial on Motorola J2ME handsets»
МК приставки, получив управляющий байт, устанавливает заданный режим работы электронного аттенюатора, а затем с заданной частотой запускает АЦП и записывает результаты его работы во внутренний буфер. По заполнении буфера МК останавливает АЦП и передает в сотовый телефон байт синхронизации, а за ним — содержимое буфера. Получив эту информацию, телефон отображает ее в виде кривой на экране, подсчитывает и выводит на экран среднее значение напряжения.
Если осциллограф работает в режиме автоматического выбора масштаба по напряжению (на экран выведена буква А), то при среднем значении напряжения, близким к нулевому или к максимально допустимому, телефон сформирует управляющий байт с измененным в соответствующую сторону кодом положения аттенюатора. Но повлияет это уже на следующий цикл измерения.
Осциллографом управляют с помощью джойстика сотового телефона: его перемещение по вертикали и горизонтали изменяет масштаб осциллограммы по соответствующей оси. Включение автоматического выбора масштаба и выход из приложения — через меню.
Программу для сотового телефона устанавливают в него как обычное Java- приложение. Достаточно скопировать файлы osc.jar (скомпилированная программа) и osc.jad (ее описание) в созданный в памяти телефона каталог java/osc. Это делают с помощью прилагаемого к телефону специального программного обеспечения. После запуска приложения телефон задаст вопросы о разрешении доступа к порту com 0 и к аксессуару. Необходимо утвердительно ответить на оба.
Приставка собиралась навесным монтажом на макетной плате, печатная не разрабатывалась. Разъем XS1 — специальный для подключения к сотовому телефону. Такими разъемами снабжены гарнитуры и зарядные устройства. Входной разъем XW1 — СР-50-73Ф или импортный серии BNC.
Вместо микросхемы TL431 можно использовать стабилизатор КР142ЕН19, а вместо К561КП2 — CD4052. ОУ AD8054 заменит любой другой счетверенный с малым потребляемым током, например МС3403.
Перед началом работы с осциллографом необходимо при закороченном входе приставки подстроечным резистором R11 добиться нулевого среднего значения напряжения, выведенного на экран телефона.

Программы микроконтроллера и телефона имеются здесь.

0
Нравится схема? Поделитесь с другом.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

17 − 1 =