[논문 리뷰] Design of PIC12F675 Microcontroller Based Data Acquisition System for Slowly Varying Signals

Nungleppam Monoranjan Singh, Kamal Sarma|arXiv (Cornell University)|2012. 07. 09.

Sensor Technology and Measurement Systems참고 문헌 1인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 10비트 해상도를 갖춘 저비용 데이터 수집 시스템(DAS)을 제안한다. 이 시스템은 PIC12F675 마이크로컨트롤러를 사용하며, 4개의 아날로그 입력 채널을 갖추고, 변화가 느린 신호를 모니터링하기 위해 설계되었다. 시스템은 시리얼 포트를 통해 PC와 통신하며, Oshonsoft PIC IDE를 사용해 Basic으로 작성된 펌웨어를 사용한다. 또한 실시간 웨이브폼 표시 및 디스크에 대한 데이터 기록을 위한 Visual Basic 6 어플리케이션을 포함한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 표준 PC 및 노트북과의 통합에 적합한 비용 효율적인 데이터 수집 시스템을 개발하기 위해.
• 저렴한 마이크로컨트롤러 하드웨어를 사용해 변화가 느린 아날로그 신호의 고해상도 모니터링을 가능하게 하기 위해.
• 특히 이전 또는 저사양 시스템을 포함한 제한된 컴퓨팅 자원과 호환되는 솔루션을 제공하기 위해.
• 실시간 데이터 시각화 및 장기 저장을 통해 후속 분석을 위한 기반을 마련하기 위해.
• 광범위하게 이용 가능한 구성 요소와 오픈소스 도구를 사용해 실용적이고 접근성이 높은 DAS 구현 사례를 제시하기 위해.

제안 방법

• 신호 캡처를 위해 4채널 10비트 아날로그-디지털 변환 기능을 갖춘 PIC12F675 마이크로컨트롤러를 사용한다.
• 마이크로컨트롤러를 PC의 시리얼 포트와 연결하기 위해 시리얼 통신 인터페이스(RS-232)를 사용한다.
• 마이크로컨트롤러 프로그래밍을 위해 Oshonsoft PIC IDE를 사용해 Basic으로 작성된 펌웨어를 구현한다.
• 펌웨어를 마이크로컨트롤러에 업로드하기 위해 PICkit2 프로그래머를 사용한다.
• 시리얼 데이터를 수신하고 실시간 웨이브폼을 표시하며, 데이터를 디스크에 저장하는 데 사용하는 커스터마이징된 Visual Basic 6 어플리케이션을 개발한다.
• 마이크로컨트롤러의 입력 범위와의 호환성과 안정성을 확보하기 위해 아날로그 신호 조정 회로를 통합한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 사용 가능한 마이크로컨트롤러 하드웨어를 활용해 저비용 고해상도 데이터 수집 시스템을 어떻게 설계할 수 있는가?
• RQ2 마이크로컨트롤러 기반 DAS를 표준 PC 시리얼 포트와 연결해 데이터 전송을 수행하는 것이 가능한가?
• RQ3 임베디드 시스템과 데스크톱 소프트웨어를 활용해 실시간 신호 시각화와 지속적인 데이터 기록을 효과적으로 달성할 수 있는가?
• RQ4 실제 응용 분야에서 변화가 느린 신호를 모니터링할 때 10비트 ADC의 성능 특성은 어떠한가?
• RQ5 Oshonsoft IDE와 Visual Basic 6의 통합은 시스템 개발 속도와 사용성에 어떤 기여를 하는가?

주요 결과

• PIC12F675 마이크로컨트롤러를 사용해 아날로그 신호 캡처에 10비트 해상도를 성공적으로 달성하였다.
• DAS는 표준 PC 시리얼 포트와 완전히 호환되어 개인용 컴퓨터로의 데이터 전송이 가능하다.
• 커스터마이징된 Visual Basic 6 어플리케이션 덕분에 실시간 웨이브폼 표시가 가능해져 입력 신호의 실시간 모니터링이 가능하다.
• 수집된 데이터는 디스크에 안정적으로 저장되어 향후 분석 및 보관 목적으로 활용할 수 있다.
• 저비용 구성 요소와 오픈소스 개발 도구의 사용으로 시스템의 비용이 크게 감소하고 접근성이 향상되었다.
• 이 시스템은 실험실 및 교육적 응용 분야에 적합한 변화가 느린 신호를 효과적으로 모니터링하는 데 성공적으로 기능함을 입증하였다.