RT-Thread-基于RT-Thread的0-20mA电流发生器RT-Thread问答社区

基于RT-Thread的0-20mA电流发生器

发布于 2018-06-27 11:18:45 浏览：1964 订阅该版

1.概述
一般仪器仪表的信号电流都为4-20mA，指最小电流为4mA,最大电流为20mA。传输信号时候，要考虑到导线上也有电阻，如果用电压传输则会在导线的产生一定的压降，那接收端的信号就会产生一定的误差，所以使用电流信号作为变送器的标准传输。为什么选择4-20mA而不是0-20mA呢？4ma而不是0ma是用来检测线路开路的，如果0是最小，那么开路故障就检测不到了。为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。
很多控制器接受来自各种检测仪表的0~20mA或4~20mA电流，制作一个0-20mA的的信号发生器，可以给很多仪器仪表做校准或测试。

2.总体方案设计
2.1.设计目标
单片机控制4路ＰＷＭ，输出的PWM信号控制输出电压在0-3.0V之间，经过电流电压转电流电路变成电流信号，输出电流在0-20mA之间。按键调节输出电流，oled实时显示４路电流值。

2.2.设计思路
芯片选择STM32F030C8T6，带4路PWM输出，性价比高，同时支持rt-thread操作系统，这里我们选用2.1的版本。OLED选用中景园电子0-96寸OLED。

![1.png](/uploads/201806/27/112124sz3q3ivkoddl3lql.png)
2.2.1. 硬件电路原理图1是一个电压转电流的典型电路。单片机输出PWM，控制Vi电压电平在0-3V之间，RL流过的电流为0-20ma。

图1 电压转电流电路
![3.png](/uploads/201806/27/112246ujnkhkcnkfzdcekd.png)
图2 OLED显示电路
由于MCU内部可配置上拉电阻，所以可以直接将按键接到MCU上。

图3 按键电路
2.2.2.    软件设计流图

2.2.3.    关键代码
按键部分代码。

```
/* key thread entry */
static void key_thread_entry(void* parameter)
{
    KEY_e i;
    uint8_t key_state1[KEY_NUM];
    uint8_t key_state2[KEY_NUM];
    uint8_t key_counter[KEY_NUM];
    rt_base_t level;

memset(key_counter, 0, sizeof(key_counter));
        while(1)
        {
        for (i=KEY1; i<KEY_NUM; i++)
        {
            key_state1* = rt_hw_key(i);
        }
        rt_thread_delay(RT_TICK_PER_SECOND / 20);
        for (i=KEY1; i<KEY_NUM; i++)
        {
            key_state2* = rt_hw_key(i);
        }
        for (i=KEY1; i<KEY_NUM; i++)
        {
            if (key_state1* == key_state2* &&
                key_state1* == 0)
            {
                level = rt_hw_interrupt_disable();
                if (key_counter* == 0)
                {
                    switch(i)
                    {
                        case KEY2:
                            if (pwm_channel < 3)
                            {
                                pwm_channel++;
                            }
                            break;
                        case KEY1:
                            if (pwm_channel > 0)
                                pwm_channel--;
                            break;
                        case KEY3:
                            if (pwm_value[pwm_channel] < 20000)
                                pwm_value[pwm_channel]++;
                            break;
                        case KEY4:
                            if (pwm_value[pwm_channel] > 0)
                                pwm_value[pwm_channel]--;
                            break;
                        case KEY5:
                            if (pwm_value[pwm_channel] < 16000)
                                pwm_value[pwm_channel] += 4000;
                            else
                                pwm_value[pwm_channel] = 20000;
                            break;
                        case KEY6:
                            if (pwm_value[pwm_channel] >= 4000)
                                pwm_value[pwm_channel] -= 4000;
                            else
                                pwm_value[pwm_channel] = 0;
                            break;
                    }
                    rt_kprintf("key %d clicked <br>",  i);
                }
                if (key_counter* >= 5)
                {
                    switch(i)
                    {
                        case KEY2:
                            if (pwm_channel < 3)
                            {
                                pwm_channel++;
                            }
                            break;
                        case KEY1:
                            if (pwm_channel > 0)
                                pwm_channel--;
                            break;
                        case KEY3:
                            if (pwm_value[pwm_channel] < 20000)
                                pwm_value[pwm_channel]++;
                            break;
                        case KEY4:
                            if (pwm_value[pwm_channel] > 0)
                                pwm_value[pwm_channel]--;
                            break;
                        case KEY5:
                            if (pwm_value[pwm_channel] < 16000)
                                pwm_value[pwm_channel] += 4000;
                            else
                                pwm_value[pwm_channel] = 20000;
                            break;
                        case KEY6:
                            if (pwm_value[pwm_channel] >= 4000)
                                pwm_value[pwm_channel] -= 4000;
                            else
                                pwm_value[pwm_channel] = 0;
                            break;
                    }
                    rt_kprintf("key %d pressed <br>",  i);
                }
                if (key_counter* < 5)
                {
                    key_counter*++;
                }
                rt_hw_interrupt_enable(level);
            }
            else
            {
                key_counter* = 0;
            }
        }
        rt_thread_delay(RT_TICK_PER_SECOND / 100);
        }
}

```

oled显示部分代码。
```

/* oled thread entry */
static void oled_thread_entry(void* parameter)
{
    uint8_t i;
    rt_base_t level;
    char str_pwm[64];
    
    OLED_Init();
    OLED_Clear();
    PWM_TIM1(999, 1); //48MHZ/(999+1)/(1+1) = 24KHZ
        while(1)
        {
        //OLED_ShowString(0, 3,"1.3' OLED TEST");
        if ((memcmp(pwm_value_temp, pwm_value, sizeof(pwm_value)) != 0) ||
            (pwm_channel_temp != pwm_channel))
        {
            level = rt_hw_interrupt_disable();
            memcpy((char *)pwm_value_temp, (char *)pwm_value, sizeof(pwm_value));
            pwm_channel_temp = pwm_channel;
            rt_hw_interrupt_enable(level);
            for (i=0; i<4; i++)
            {
                if (pwm_channel == i)
                {
                    snprintf(str_pwm, 64, "* %2d.%03d ma", pwm_value*/1000, pwm_value*%1000);
                }
                else
                {
                    snprintf(str_pwm, 64, "  %2d.%03d ma", pwm_value*/1000, pwm_value*%1000);
                }
                OLED_ShowString(0, i*2, (uint8_t *)str_pwm);
            }
            TIM_SetCompare1(TIM1, 0.915 *(pwm_value_temp[3] * 999) / 20000);
            TIM_SetCompare2(TIM1, 0.915 *(pwm_value_temp[2] * 999) / 20000);
            TIM_SetCompare3(TIM1, 0.915 *(pwm_value_temp[1] * 999) / 20000);
            TIM_SetCompare4(TIM1, 0.915 *(pwm_value_temp[0] * 999) / 20000);
            rt_thread_delay(RT_TICK_PER_SECOND / 10);
        }
        else
        {
            //OLED_ShowString(63,6,"CODE:");        
            rt_thread_delay(RT_TICK_PER_SECOND / 10);
        }
        }
}

```
2.2.4.RTT使用情况
按键的初始化函数可以不用再main函数中添加，而是在key.c中调用下面的函数就可以了INIT_DEVICE_EXPORT(rt_hw_key_init)，代码看起来干净整洁。通过scons来裁剪配置系统，不需要人为删减代码，非常好用。Finsh组件，方便调试，方便自定义添加串口命令。代码类linux编程风格。提供POSIX 标准接口，上层代码移植方便。

3.实物展示

演示视频

**************
下载附件 [0-20ma.mp4](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/201806/27/113509rmd7cpccjoomcvzj.attach)