[論文レビュー] Design of PIC12F675 Microcontroller Based Data Acquisition System for Slowly Varying Signals

Nungleppam Monoranjan Singh, Kamal Sarma|arXiv (Cornell University)|Jul 9, 2012

Sensor Technology and Measurement Systems参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本論文では、PIC12F675マイコンを用いた低コストで10ビット分解能のデータ取得システム（DAS）を提案する。4つのアナログ入力チャンネルを備え、変化が遅い信号のモニタリングを目的としている。システムはシリアルポートを介してPCと接続され、Oshonsoft PIC IDEを用いたBasic言語によるファームウェareが使用されており、リアルタイム波形表示およびディスクへのデータログ記録を実行するVisual Basic 6アプリケーションを備えている。

ABSTRACT

The present paper describes the design of a cost effective, better resolution data acquisition system (DAS) which is compatible to most of the PC and laptops. A low cost DAS has been designed using PIC12F675 having 4-channel analog input with 10-bit resolution for the monitoring of slowly varying signals. The DAS so designed is interfaced to the serial port of the PC. Firmware is written in Basic using Oshonsoft PIC IDE and burn to the microcontroller by using PICkit2 programmer. An application program is also developed using Visual Basic 6 which allows to display the waveform of the signal(s) and simultaneously the data also can be saved into the hard disk of the computer for future use and analysis.

研究の動機と目的

• 標準的なPCやラップトップと統合可能なコスト効率の良いデータ取得システムの開発を目的とする。
• 安価なマイコンハードウェアを用いて、変化が遅いアナログ信号の高分解能モニタリングを可能にする。
• 特に旧式または低性能のシステムを含む、制限された計算リソースにも対応可能なソリューションを提供すること。
• 後続分析のためのリアルタイムデータ可視化と長期的保存を可能にする。
• 広く入手可能な部品とオープンソースツールを用いた実用的でアクセスしやすいDAS実装の実証

提案手法

• 信号のサンプリングに、4チャンネル10ビットA/D変換を備えたPIC12F675マイコンを用いる。
• マイコンとPCのシリアルポートを接続するためのシリアル通信インターフェース（RS-232）を採用する。
• マイコンプログラミングにOshonsoft PIC IDEを用いたBasic言語によるファームウェareを実装する。
• ファームウェアをマイコンにアップロードするためにPICkit2プログラマを用いる。
• シリアルデータ受信、リアルタイム波形表示、およびディスクへのデータ保存を実行するカスタムアプリケーションをVisual Basic 6で開発する。
• マイコンの入力範囲に適合し、信号の安定性を確保するためのアナログ信号調整回路を統合する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 入手可能なマイコンハードウェアを用いて、低コストで高分解能のデータ取得システムをどのように設計できるか？
• RQ2 マイコンベースのDASを標準PCのシリアルポートと接続してデータ送信する方法は実現可能か？
• RQ3 組み込みシステムとデスクトップソフトウェアを用いて、リアルタイム信号可視化と永続的データログ記録を効果的に実現できるか？
• RQ4 実用応用において、変化が遅い信号のモニタリングに10ビットA/Dコンバータが示す性能特性は何か？
• RQ5 Oshonsoft IDEとVisual Basic 6の統合は、システムの開発速度と使いやすさにどのように寄与するか？

主な発見

• PIC12F675マイコンを用いたアナログ信号取得において、10ビット分解能が正常に達成された。
• DASは標準PCシリアルポートと完全に互換性があり、個人用コンピュータへのデータ送信が可能である。
• カスタムVisual Basic 6アプリケーションによりリアルタイム波形表示が実現され、入力信号のライブモニタリングが可能になった。
• 取得したデータは、将来的な分析やアーカイブの目的で、ハードディスクに信頼性高く保存できる。
• 低コスト部品とオープンソース開発ツールの使用により、システムコストが顕著に低下し、アクセス性が向上した。
• 本システムは、実験室および教育的応用に適した、変化が遅い信号のモニタリングにおいて効果的な性能を示した。