Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Разработка схемы Разработка структурной схемы 8 Разработка функци

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2015-07-10

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 20.5.2024

АННОТАЦИЯ

В данной курсовой работе произведена разработка цифрового измерителя температуры и давления на основе  AVR микроконтроллера AT90S4414 с характеристиками, согласно заданию. Выполнена разработка функциональной и структурной схем. Приведена подробная информация о выбранных элементах структурной схемы.


СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………5

Обзор существующих решений …………………………………………… 6

           1. Разработка схемы

  1.    Разработка структурной схемы ………………………………………8
    1.    Разработка функциональной схемы …………………………………9
    2.    Разработка принципиальной схемы…………………………………11

          2. Разработка программного обеспечения 

 2.1 Разработка структуры программного обеспечения изделия ………..12

 2.2 Разработка алгоритма

       одной из составных частей программного обеспечения …………….14.

 2.3 Программа ……………………………………………………………....16

          Заключение …………………………………………………………………...19.

          Список использованной литературы ………………………………………..20

            Приложение 1 …………………………………………………………………21

           Приложение 2 (перечень элементов)……………………………………..…23


ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Разработка цифрового измерителя температуры и давления на базе контроллера AVR

  •  Тип датчика температуры (термометр сопротивления 100П)

                -  диапазон –100 С° до +750 С°.

-  точность ±0,2

  •  Связь с ПК через RS485
  •  Дисплей ЖКИ
  •  Датчик давления
  •  Преобразователь напряжения питания 10-30 В.


ВВЕДЕНИЕ

        В промышленности и бытовой сфере проблема эффективного использования тепловой энергии - одна из важнейших. Ее решение возможно только при комплексной автоматизации всего теплотехнического оборудования с помощью различных цифровых приборов локального учета, контроля и управления (с возможностью соединения таких приборов в локальную вычислительную сеть для создания систем глобального регулирования всего объекта).

      AVR-микроконтроллеры в сочетании с датчиками позволяют создавать эффективные системы контроля в бытовой и промышленной технике. Их главные достоинства - универсальность, программная гибкость, возможность цифровой обработки данных и реализации сложных алгоритмов управления. Интеграция в одном корпусе большого количества периферийных устройств обеспечивает компактность и низкую стоимость приборов в условиях сжатых сроков разработки и постановки изделий на производство.

Однокристальная микро-ЭВМ (микроконтроллер) представляет собой, построенную вокруг микропроцессора вычислительную систему, которая выполнена на одном кристалле вместе с микропроцессором.

В данной работе используется микроконтроллер AT90S4414 фирмы Atmel. Микросхема выполнена в 40-выводном корпусе, что дает безусловный выигрыш. Таким образом, микроконтроллер имеет (4 внешних порта РА ,РВ,РС и РD). Прибор обеспечивает производительность, приближающуюся к 1 МГц. Архитектура эффективно поддерживает как языки высокого уровня, так и программы на языке ассемблер. Микроконтроллер AT90S4414 содержит: 4Кбайта загружаемого ПЗУ, 256 байтов СОЗУ дает возможность наращивать память данных, программируемый последовательный UART, программируемый сторожевой таймер и многое, многое  другое.


ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ РЕШЕНИЙ

Передо мною  стояла задача разработать дешевый и компактный цифровой измеритель температуры с сетевыми возможностями, где в качестве датчика температуры использовался бы термометр сопротивления 100П (платиновый ТС с номинальным сопротивлением 50 и 100 Ом при 0°С).

Стандартное решение такой конструкторской задачи - построение схемы, выполняющей следующую последовательность действий:

  •  преобразование сопротивления в напряжение при помощи источника тока;
  •  преобразование напряжения в код при помощи аналогово-цифрового   преобразователя (АЦП);
  •  подача полученного кода в микроконтроллер (МК), где полученная информация обрабатывается и передается дальше.

    Сегодня некоторые зарубежные фирмы выпускают АЦП, выполняющие описанную выше цепочку преобразований. Например, фирма Analog Devices производит аналого-цифровые преобразователи AD7710, AD7711 и AD7713 со встроенными операционным усилителем (с программируемым коэффициентом усиления), источниками тока и последовательным интерфейсом. Эти микросхемы адаптированы для применения в измерительных системах (где датчиками могут служить термометр сопротивления, термопара или тензорезистивный мост), и датчики подключаются непосредственно к АЦП при минимуме дополнительных компонентов. Применять такие АЦП в небольших приборах дорого (цена специализированных АЦП превышает стоимость всех остальных компонентов, вместе взятых), а использование обычных АЦП значительно увеличивает число компонентов в схеме (и отрицательно сказывается на стоимости, габаритах и надежности прибора).

        Еще один путь решения поставленной задачи - преобразование сопротивления непосредственно в код. Имеется множество различных схем, реализующих такое преобразование. Принцип их действия основан на измерении (электронно-счетным методом) временного интервала, равного постоянной времени цепи разряда конденсатора через измеряемое сопротивление.

       Рассмотрим одну из схем со средними характеристиками точности измерения. Упрощенная структурная схема такого измерителя сопротивления представлена на рис. 1, а временные диаграммы его работы на рис. 2.



Рис. 1. Структурная схема измерителя сопротивления


Рис. 2. Временные диаграммы измерителя сопротивления

     Перед началом измерения сопротивления RX образцовый конденсатор C контактами реле К1 подключается к источнику U0 и полностью заряжается до этого напряжения. Затем управляющее устройство переключает контакты реле К1, и конденсатор С начинает разряжаться через резистор RX. Одновременно с началом разряда (момент t0) управляющее устройство выдает импульс, которым триггер переводится в состояние 1.

     При этом открывается временной селектор, и на вход электронного счетчика начинают поступать импульсы от генератора счетных импульсов.

     В момент t1 напряжение U1 на конденсаторе станет равным напряжению U2, сравнивающее устройство выдаст импульс, который вернет триггер в состояние 0, и счет импульсов прекратится. За время δt = t1 - t0 счетчик подсчитывает m импульсов, следовавших с периодом TK. Так как δt = RX x C = m x TK (при U1 = U2), то измеряемое сопротивление будет вычисляться по формуле:

RX = m x TK/C = kR x m.

    Основные недостатки такого прибора: большое количество компонентов и зависимость точности измерения от стабильности значения образцовой емкости.

Появление на рынке электронных компонентов недорогих микроконтроллеров (МК) со встроенным аналоговым компаратором позволило решить поставленную задачу, минимизировав описанную схему измерения.

    После анализа существующих микроконтроллеров (имеющих аналоговый компаратор) была выбрана серия AVR, к которой относятся AT89C2313 и AT89C8515. Микросхемы данной серии имеют следующие особенности:

  •  достаточно высокую производительность (как показали расчеты, МК типа AT89C1051, AT89C2051 и PIC16CE625 для предложенной схемы измерения не подходят из-за низкой производительности, а высокая частота МК типа SX18AC не позволяет увеличить разрядность схемы измерения, т.к. на высокой частоте проявляется влияние аналоговых параметров схемы);
  •  асинхронный последовательный порт UART (в SX18AC и PIC16CE625 его нет);
  •  сторожевой таймер, что особенно важно для автономных приборов;
  •  электрически стираемая перезаписываемая память данных EEPROM для хранения калибровочной характеристики и различных коэффициентов (отсутствует в SX18AC);
  •  широкая номенклатура микроконтроллеров, совмещающих на одном кристалле различные виды периферийных устройств и имеющих встроенный аналоговый компаратор.

     Схема цифрового измерителя температуры (рис. 3) разработана на основе описанной выше схемы измерения (рис. 1) с применением МК серии AVR. Отличие от оригинала в том, что параллельно цепи разряда конденсатора через измеряемое сопротивление RX добавлена цепь разряда на образцовое сопротивление RО. Сравнение происходит в каждом такте измерения. Это позволяет исключить влияние других параметров схемы (например, стабильности характеристик конденсатора) на точность измерения. Применение в схеме электронных ключей с низким сопротивлением в открытом состоянии (например, полевых транзисторов) позволило уменьшить нижний порог измерения сопротивления почти до нуля.



Рис. 3. Структурная схема измерителя температуры на МК типа AT90SXXXX

     Для сравнения со схемой измерения на рис. 1 рассмотрим принцип работы полученной схемы цифрового измерителя температуры (рис. 3), временная диаграмма для которого совпадает с диаграммой, приведенной на рис. 2. Перед началом измерения ключевые элементы К1 и К2 находятся в разомкнутом состоянии. Под управлением программы МК (в дальнейшем МК) происходит заряд конденсатора C через резистор R1. Когда напряжение достигает уровня UО, МК включает К2, и начинается разряд конденсатора C через образцовый резистор RО.

     Одновременно с началом разряда МК начинает отсчет интервала времени δt = t1 - t0 (рис. 2). В момент времени t2 напряжение U1 на конденсаторе C сравнивается с напряжением U2, и МК заканчивает отсчет времени. Этот процесс повторяется с измеряемым резистором RX. После того, как получены два значения интервалов времени (DtO для образцового резистора RO и DtX для измеряемого резистора RX), величина измеряемого резистора RX МК вычисляется по следующей формуле:

RX = R0 x δtX/ δtO

где RX - измеряемое сопротивление;
R
O - образцовое сопротивление;
δt
X - интервал времени для измеряемого резистора RX;
δt
O - интервал времени для образцового резистора RO.


РАЗРАБОТКА СХЕМЫ

1.1 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

Согласно заданию схема должна содержать следующие блоки:

  •  Стабилизатор напряжения (необходим для преобразования напряжения 10-30В, в 5В )
  •  Микроконтроллер (служит для управления всеми блоками данной схемы)
  •  Датчик температуры
  •  Датчик давления
  •  Источник тока (необходим для измерения температуры, так как на термометр сопротивления необходимо подавать постоянный ток)
  •  Источник опорного напряжения (для создания опорного напряжения в АЦП)
  •  Последовательный интерфейс для связи с ПК (необходим для передачи полученных данных в персональный компьютер)
  •  Дисплей (предназначен для отображения измеряемых данных)
  •  Клавиатуру ( по нажатию какой либо кнопки мы можем измерять или давление или температуру)
  •  Супервизор напряжения (вырабатывает общий сигнал сброса)

На рис.4. представлена структурная схема данного устройства.

Рис. 4.

1.2 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИАНАЛЬНОЙ СХЕМЫ

Разработку функциональной схемы начнем с последовательного описания каждого блока схемы.

1)   Стабилизатор напряжения. На вход данной микросхемы подается напряжение 10-30В с выхода получаем постоянное напряжение 5В. Напряжение 5в необходимо для питания микросхем.

  1.  Микроконтроллер. На данную микросхему также подается земля и питание. Сигнал сброса и на его входы также поступают сигналы от различных устройств таких как АЦП, последовательный интерфейс обмена, клавиатура, устройство отображения и др. Т.е данная микросхема управляет всеми остальными.
  2.  Датчик температуры. Представлен в виде термометра сопротивления и через должен него протекает постоянный ток, чтобы с выводов снимать изменяющееся напряжение. Напряжение будет изменяться в зависимости от температуры.
  3.  Датчик давления. Это микросхема на вход которой поступает напряжение питания и земля.
  4.  Источник тока. С выхода данной микросхемы снимаем постоянный ток, на вход подается земля и питание.
  5.  Источник опорного напряжения. На вход земля и питание, с выхода получаем постоянное напряжение 2,5В.
  6.    Последовательный интерфейс. Он управляется от микроконтроллера, т.е. на его входы кроме питания и земли, подаются сигналы (RE,R0,DE,DO) по которым происходит считывание или запись данных в компьютер по последовательному порту.   
  7.  Клавиатура. С выхода идет код в микроконтроллер, который там обрабатывается и по нему выполняется какая либо операция, на вход подается земля.
  8.  Дисплей. Предназначен для вывода измеряемых данных. Выводом данных на экран управляет микроконтроллер, поэтому на входы данного блока также поступают  сигналы управления и сами данные с микроконтроллера. На вход также подается земля и питание.
  9.  Супервизор напряжения. На выходе данного блока формируется общий сигнал сброса, на вход подаются земля и питание.

Разрисовка структурной схемы представлена на рис.5.

Рис.5.


1.3 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ

    Согласно заданию требуется разработать цифровой измеритель температуры и давления на базе контролера AVR. Я взял микроконтроллер AT90S4414, потому что он имеет достаточное число выводов, напряжение питания от  2,7 до 6 В, есть программируемый полный дуплексный UART (так как мне необходимо организовать последовательную связь с компьютером). Еще в нем имеется сторожевой таймер и в данном микроконтроллере имеется возможность применить языки высокого уровня для его программирования. Все остальные характеристики приведены в приложении 2.

   Супервизор напряжения: я выбрал микросхему mcp100 так как она обладает следующими характеристиками:

  •  напряжение питания до 5В,
  •  высокий и низкий уровень сигнала Reset,
  •   время сигнала Reset 350 мС, потребляемый ток 45мкА,
  •  температурный диапазон от –40до +85 гр.С

По характеристикам эта схема подходит для моего устройства.

  В задании оговорено, что нужно для связи с компьютером использовать интерфейс RS485. Мною была выбрана микросхема  МАХ481, у нее напряжение питания тоже 5 В.

 Я использовал датчик температуры 100П(по заданию именно такой датчик температуры), и датчик давления МРХ2000.

   Мне необходим  жидко кристаллический индикатор со следующими характеристиками

  •  напряжение питания 5В
  •  двух строчечный
  •  со встроенным контроллером, русским алфавитом и наиболее дешевый

Данными свойствами обладает модуль PG1602.

   В задании сказано, что диапазон измеряемой температуры от  -100 С0 до + 750 С0

и учитывая точность измерения 0,2, действие различных шумов получаем 8500 отчетов. Таким образом нам нужно  взять  16-ти разрядное АЦП. Я взял микросхему AD7706. К этой микросхеме необходим источник постоянного напряжения, микросхема AD680.

   Так как нам необходимо обеспечить 8500 отчетов, то через термометр сопротивления должен протекать постоянный ток 4мА. Следовательно нам нужен источник постоянного тока. В данной работе источник постоянного тока выполнен по стандартной схеме с использование микросхемы AD680 и постоянного резистора R=910 Ом. Расчет резистора был произведен по закону Ома.

  Для обеспечения питания микросхем используем стабилизатор напряжения DA37805. На данную микросхему подаем напряжение в диапазоне 10-30В, а с выхода получаем 5В. Здесь диод VD1(КЦ105) используется для того, чтобы не перепутать + и -. Электролитические конденсаторы C2,C6 (К56-100 мкФ) используется для отсечения низкочастотной помехи, а для отсечения высокочастотной помехи параллельно ставим конденсаторы С1,С5 (КМ4-0,1 мкФ).


РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

2.1  РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

На рис.6 представлена структура программного обеспечения

Flagtem или flagdav=1

USR,RxC=1

Возврат и сброс флага

Flagdan=1 и flagpr=1

Сброс флагов, если пустой буфер

Рис.6.

  В блоке инициализация делаем следующие действия. Для контроллера настройка портов, программирование таймеров, настройка UART, устанавливаем стек и т. д. Для АЦП устанавливаем частоту опроса, режим 16 бит, для ЖКИ устанавливаем разрядность шины данных=8,количество строк =2, шрифт 5х7 точек, направление сдвига курсор в право, запрещаем сдвиг дисплея вместе со сдвигом курсора и т.д.

 В блоке “Выдача на дисплей начального приглашения” выдаем на дисплей следующее сообщение «Кнопка1-температура, кнопка2 – давление, кнопка3-сброс всех показаний».

 Блок опроса флагов: происходит постоянный опрос флагов, если какой-либо флаг установлен, то переходим на соответствующую подпрограмму обработки, которая после окончания своей работы возвращается в то место, откуда была вызвана и сбрасывает соответствующий флаг.

  Программа опроса клавиатуры: постоянно опрашивает клавиатуру, и записывает ее состояние в заданный регистр1, как только в этом регистре1 появляется указанное число, она устанавливает Flagklav=1.

Подпрограмма обработки сканкода активизируется, когда установлен Flagklav=1, сначала проверяем, если  действительно в регистре1 число (т.е. устраняем дребезг контактов), анализируем содержание регистра1 и в зависимости от того какое число там записано переходим на ту или иную подпрограмму обработки. В конце подпрограммы сбрасываем  Flagklav.

 Если установлен Flagtem, то через каждую секунду на ЖКИ будет выводится измеряемая температура. И соответственно, если установлен Flagdav, то на ЖКИ будет выводится давление.

 Подпрограмма приема данных активизируется когда установлен флаг  USR,RxC, его устанавливает компьютор приславший данные, выполняем прием даных и конце подпрограммы сбрасываем флаг USR,RxC.

 Подпрограмма выдачи данных на компьютер начинает выполнятся когда  Flagdan=1 и flagpr=1, далее выполняется выдача данных на компьютер и сброс флагов происходит в том случае, если буфер с данными пуст.

 Подпрограмма обработки АЦП активизируется, когда установлен  Flagadc, здесь происходит запись данных в буфер и устанавливается Flagdan, установка этого флага говорит о том, что в буфере есть данные для передачи.


2.2 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ОДНОГО ИЗ СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Алгоритм инициализации ЖКИ представлен на рис.7.

Рис.7.

Программа инициализации ЖКИ составленная по данному алгоритму и написанная на языке Ассемблер будет выглядеть так:

 initlcd:

rcall del        

ldi r25,30h             

rcall icom

rcall del

ldi r25,30h              

rcall icom

rcall del

ldi r25,30h             

rcall icom

ldi r25,38h   ; устанавливаем разрядность шины данных=8,

                 количество строк =2, шрифт 5х7 точек          

rcall icom              

ldi r25,08h  ; включить дисплей, зажечь курсор             

rcall icom              

ldi r25,01h  ; очистить дисплей и установить курсор в нулевую позицию             

rcall icom              

ldi r25,06h; устанавливаем направление сдвига курсор в право, запретить

            сдвиг дисплея вместе со сдвигом курсора              

rcall icom              

ret

del:

       ldi r17,150             ;задержка ~15 ms при кварце 4 МГц

l:      ldi r18,200             ;

l1:     dec r18                 ;

       brne l1                 ;

       dec r17                 ;

       brne l                  ;

       ret

icom:

in r0,portC        

sbi r0,2                 ; установит RS в 1

out portC,r0

in r0,portC        

сbi r0,4                 ; установит W/R в 0

out portC,r0

in r0,portC        

sbi r0,3                 ; установит Е в 1

out portC,r0

out portA,r25            ;записать в ЖКИ команду из регистра r25

in r0,portC        

cbi r0,3                 ;сбросить Е в 0

out portC,r0               

in r0,portC        

sbi r0,4                 ; установит W/R в 1

out portC,r0

ret


2.3 НАПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ

 Текст программы составленный по структурной схеме на рис.6 приведен ниже

.include "4414def.inc"

.def flag=r1

.def flagadc   =0

.def flagklav  =1

.def flagtem   =2

.def flagkdav  =3

.def flagdan   =4

.def flagpr    =5

.def tmp=r20

.cseg

.org 0

rjmp main

main:

rcall init               ; инициализация контроллера

rcall initlcd            ; инициализация ЖКИ

rcall ad                 ; инициализация АЦП

rcall priglashenie       ;программа выдачи начального приглашения

m1:

in r30,PinC       ; программа опроса клавиатуры и флагов

ldi r31,03h   

cp  r30,r31       ;если равно, то переходим на подпрограмму обработки

rcall obrabot

ldi r31,05h   

cp  r30,r31       ;если равно, то переходим на подпрограмму обработки

rcall obrabot

ldi r31,06h   

cp  r30,r31       ;если равно, то переходим на подпрограмму обработки

rcall obrabot

sbrc USR,RxC     ; проверяем если бит USR,RxC=1, то переходим на     

                  подпрограмму приема данных от компьютера, если не

                  равен то пропускаем следующую команду

rcall priem      ; подпрограмма приема данных, после своего окончания

                  работы она скидывает флаг USR,RxC 

sbrs flagdan     ; проверяем если 0, то переход на m2, если нет, то

                  пропускаем следующую команду

rjmp  m2

sbrs flagpr

rjmp  m2

rcall outdan    ; подпрограмма выдачи данных на компьютер, после

                 выполнения выдачи данных сбрасывает флаг данных и

                 приемника

m2:

sbrc flagtem     ; проверяем если flagtem=1, то выполняем следующую

                  команду,если не равен то пропуск след. команды     

rcall tem        ; подпрограмма, которая через каждую секунду выводит

                  измеряемую температуру на ЖКИ  

sbrc flagdav     ; проверяем если flagdav=1, то выполняем следующую

                  команду,если не равен то пропуск след. команды     

rcall tem        ; подпрограмма, которая через каждую секунду выводит

                  измеряемое давление на ЖКИ  

rjmp m1

init:

ldi r31,ramend      ; указываем стек

out SPL,r31

ldi r31,ffh         ; порт А настроить на вывод

out ddra,r31

ldi  r31, 00h       ; Port С to ввод

out  DDRС, r31

ldi  r31,07h        ; подключаем резисторы

out  PortС, r31

ldi tmp,00011101    ; инициализация UART

out UCR,tmp         ;
ldi tmp,25          ;9600 бит/сек при fclk=4МГц

out UBBR,tmp        ;

ret

icom:

in r0,portC        

sbi r0,2                 ; установит RS в 1

out portC,r0

in r0,portC        

сbi r0,4                 ; установит W/R в 0

out portC,r0

in r0,portC        

sbi r0,3                 ; установит Е в 1

out portC,r0

out portA,r25            ;записать в ЖКИ команду из регистра r25

in r0,portC        

cbi r0,3                 ;сбросить Е в 0

out portC,r0               

in r0,portC        

sbi r0,4                 ; установит W/R в 1

out portC,r0

ret

initlcd:

rcall del        

ldi r25,30h             

rcall icom     ; осуществляем запись команды в регистр ЖКИ       

rcall del

ldi r25,30h              

rcall icom     ; осуществляем запись команды в регистр ЖКИ       

rcall del

ldi r25,30h             

rcall icom

ldi r25,38h      ; устанавливаем разрядность шины данных=8,

                  количество строк =2, шрифт 5х7 точек                      

rcall icom       ; осуществляем запись команды в регистр ЖКИ       

ldi r25,08h      ; включить дисплей, зажечь курсор                    

rcall icom              

ldi r25,01h      ; очистить дисплей и установить курсор в нулевую позицию

rcall icom              

ldi r25,06h      ;устанавливаем направление сдвига курсор в право,

                 запретить сдвиг дисплея вместе со сдвигом курсора                    

rcall icom              

ret

del:

       ldi r17,150             ;задержка ~15 ms при кварце 4 МГц

l:      ldi r18,200             ;

l1:     dec r18                 ;

       brne l1                 ;

       dec r17                 ;

       brne l                  ;

       ret

obrabot:

rcall del         ;делаем задержку

ldi r31,03h       ;проверяем есть ли действительно в регистре r30

                  указанные числа(таким образом устраняем дребезг

                  контактов)

cp  r30,r31       ;если равно, то выполняем следующую программу

set flagtem       ; устанавливаем флаг температуры

rcall temper      ; подпрограмма выводит на ЖКИ измеренную температуру

ldi r31,05h       

cp  r30,r31       ;если равно, то выполняем следующую программу

set flagdav       ; устанавливаем флаг давления

rcall davlen      ; подпрограмма выводит на ЖКИ измеренное давление

ldi r31,06h       

cp  r30,r31       ;если равно, то выполняем следующую программу

rcall sbros       ;подпрограмма осуществляет сброс флагов температуры

                  и давления, очищает дисплей ЖКИ

ret


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

      В данной курсовой работе был разработан цифровой измеритель температуры и давления. Здесь использовался датчик температуры 10П и датчик давления МРХ200. Данная схема имеет возможность подключения и других датчиков температуры и давления. Устройство построено на контроллере AVR (AT90S4414).

 В работе были учтены все требования. В частности нам нужно было измерять температуру и давление с точностью 0,2, в связи с этим использовался внешний аналого-цифровой преобразователь (16-ти разрядный).             


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1.  Геращенко О.А., Гордов А.Н., Лах В.И. и др. Температурные измерения: Справочник. Киев: Изд. "Наукова думка", 1984. 496 С.
  2.  Бокуняев А.А., Борисов Н.М., Варламов Р.Г. и др. Справочная книга радиолюбителя-конструктора. Под ред. Чистякова Н.И. М.: Радио и связь, 1990. 624 С: ил.
  3.  Современные микроконтроллеры: Архитектура, средства проектирования, примеры применения, ресурсы сети Интернет. "Телесистемы". Под. ред. Коршуна И.В.; Составление пер. с англ. и литературная обработка Горбунова Б.Б. М: Изд. "Аким", 1998. 272 С: ил.
  4.  Лаптев В.В. Цифровой измеритель. Свидетельство на полезную модель №13698 от 09.11.1999 г.
  5.  I-7013, I-7033. User manual. Copyright 1999. ICP DAS.
  6.  ADAM-4013. User manual. Copyright 1994. Advantech.
  7.  Все необходимое для автоматизации на базе PC: Каталог. Прософт. 1998 г. 



ПРИЛОЖЕНИЕ 1

В данном приложении приведено описание микроконтроллера АТ90S4414.

8-ми разрядный КМОП микроконтроллер с загружаемой Flash ПЗУ

  •  AVR RISC архитектура – архитектура высокой производительности и малого потребления
  •  120 команд, большинство которых выполняются за один машинный цикл
  •  4Кбайта Flash ПЗУ программ, с возможностью внутрисистемного программирования и загрузки через SPI последовательный канал, 1000 циклов стирания/запись
  •  256 байт ЭСППЗУ данных, с возможностью внутри системной загрузки через SPI последовательный канал, 100000 циклов стирания/запись
  •  256 байт встроенного СОЗУ
  •  32*8 регистра общего назначения
  •  32 программируемых линий ввода/вывода
  •  16 – разрядный и 32 – разрядный формат команд
  •  Диапазон напряжений питания от 2,7 до 6 В
  •  Полностью статический прибор работает при тактовой частоте от 0 до 8 МГц
  •  Длительность командного цикла: 125 нс, при тактовой частоте 8МГц
  •  8 – разрядный и 16 – разрядный таймеры/счетчики с общим прескалером
  •  Сдвоенный ШИМ с 8,9 или 10 разрядным разрешением
  •  Программируемый полный дуплексный UART
  •  Два внешних и десять внутренних источников сигнала прерывания
  •  Программируемый сторожевой таймер с собственным встроенным генератором
  •  Встроенный аналоговый компаратор
  •  Режимы энергоснабжения: пассивный и стоповый
  •  Блокировка режима программирования
  •  Промышленный и коммерческий диапазон температур
  •  40-выводный корпус PDIP 

       КМОП микроконтроллер AT90S4414 реализован по AVR RISC архитектуре (Гарвардская архитектура с разделенной памятью и разделенными шинами для памяти программ и данных) и совместим по исходным кодам и тактированию с 8-разрядными микроконтроллерами семейства AVR (AT90SXXX). Выполняя команды за один тактовый цикл, прибор обеспечивает производительность, приближающуюся к 1 МГц. AVR ядро объединяет мощную систему команд с        32 8 разрядными регистрами общего назначения и конвеерного обращения к памяти программ. Шесть из 32 регистров могут использоваться как три 16 – разрядных регистра указателя при косвенной адресации пространства памяти. Выполнение относительных переходов и команд вызова реализуются с прямой адресацией всех 2К адресного пространства. Адреса периферийных функций содержатся в пространстве памяти ввода/вывода. Архитектура эффективно поддерживает как  языки высокого уровня, так и программы на языках ассемблера.

    Микроконтроллер AT90S4414 содержит: 4Кбайта загружаемого ПЗУ(2К*16), 256 байтов СОЗУ и 256 байтов ЭСППЗУ, с возможностью наращивания памяти данных  до 64К за счет внешних ИС СОЗУ, 32 линии ввода/вывода общего назначения,  8-ми разрядный таймер/счетчик и 16 разрядный таймер/счетчик с режимом захвата и сравнения, систему внутренних и внешних прерываний, программируемый последовательный UART, программируемый сторожевой таймер с внутренним генератором, последовательный порт с интерфейсом SPI  для внутри системной загрузки и для связи с внешними устройствами. Программно управляются два режима энергоснабжения. В пассивном режиме ЦПУ останавливается, но СОЗУ, таймеры/счетчики, порт SPI, сторожевой таймер и система прерываний остаются активными. В стоповом режиме останавливается тактовый генератор и, следовательно останавливаются все функции, пока не поступит сигнал внешнего прерывания или аппаратного сброса, но сохраняется содержимое регистров.

   Встроенная загружаемая Flash память обеспечивает внутрисистемное программирование с использование интерфейса SPI  или с использование стандартных программаторов энергонезависимой памяти.

    Потребление прибора в активном режиме составляет 3,5 мА и в пассивном режиме 1мА. В стоповом режиме, при работающем сторожевом таймере, микроконтроллер потребляет 50 мкА.

    Объединение на одном кристалле усовершенствованного 8-ми разрядного RISC ЦПУ с загружаемой Flash ПЗУ позволило фирме создать мощный микроконтроллер, обеспечивающий высокую гибкость и экономичность в использовании прибора в качестве встраиваемого контроллера.


Блок

питания

Супервизор

напряжения

 

        МК

Датчик

температуры

Последовательный интерфейс для связи с ПК

Дисплей

Датчик

давления

Клавиатура

Ист. опор. напряжения

 

  АЦП

Источник

тока

10–30В

10–30В

Источник

тока

 

  АЦП

Ист. опор. напряжения

Клавиатура

Датчик

давления

Дисплей

Последовательный интерфейс для связи с ПК

Датчик

температуры

 

        МК

Супервизор

напряжения

Блок

питания

GND

GND

GND

GND

GND

GND

GND

GND

AIN2

GND

GND

RESET

B

A

AIN2

AIN1

AIN1

DOUT

DIN

DRDY

REF(-)

REF(+)

Vcc

RS

Vcc

Vcc

Vcc

Vcc

Vcc

D0-D7

E

R/W

RS

3

R0

RE

DE

Инициализация

(Контроллера, АЦП, ЖКИ)

Выдача на дисплей начального приглашения

Просмотр флагов

Подпрограмма выдачи на дисплей результата измерения

Подпрограмма

обработки сканкода

    Программа

опроса клавиатуры

Устанавливаем

Flagklav=1

Подпрограмма обработки АЦП

Устан Flagdan=1

Включить питание

Сделать задержку 15 мСек

Сделать задержку 4мСек и более

Сделать задержку 100 мкСек

Записать в регистр ЖКИ команду 0000110000

Записать в регистр ЖКИ команду 0000110000

Записать в регистр ЖКИ команду 0000110000

Записать в регистр ЖКИ последовательно следующие команды

0000111000 ;устанавливаем разрядность шины данных=8,

          количество строк =2, шрифт 5х7 точек

0000001000 ; включить дисплей, зажечь курсор

0000000001 ; очистить дисплей и установить курсор в

                      нулевую позицию

0000000110 ; устанавливаем направление сдвига курсора

                      в право, запретить сдвиг дисплея вместе со

                      сдвигом курсора

буфер

Подпрограмма приема данных с комп.

Подпрограмма

выдачи данных на комп.

Flagklav=1

Сброс флага

Сброс флагов

Flagadc=1

Сброс флага




1. 2014 1 800 Німецька мова пр к
2. Театр Горького
3. тематики задания к контрольным работам по дисциплине
4. .Загальні відомості про лінійні електричні кола ЛЕК однофазного синусоїдного змінного струму Іф
5. А Пристанский Иван Сергеевич Кафедра 5048А Ivnpristnsky
6. Конъюнктурное исследование рынка офисной мебели Российской Федерации и Украины
7. Реферат- Основные правовые характеристики Монголии
8. биологическом смысле сознание рассматривается как функция специального органа ~ головного мозга1
9. Свойства информации
10.  ~ 200 с ил 45 ВТОРОЙ ПЕРИОД ЭКСПРЕССИОНИЗМА 1950 ~ 1970 Неоэкспрессионизм К середине 1930х годов
11. варианты Фамилия И
12. СанктПетербургский университет управления и экономики ФАКУЛЬТЕТ СОЦИАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ Кафе
13. дискеттер к~шірмесі болды ол FTP ар~ылы жазыпалынды.html
14. Доклад Особенности обучения младших школьников подготовила учитель начальных клас
15. как отрасль права ~ совокупность НП регулирующих семейные отношения
16. Термін Середні Вікиrdquo;
17. червоних променів світла 7 105 см рентгеновських променів 025 А і 3 гамапроменів 124 102 А
18. 1Винт гребной регулируемого шага BP116 состоит из- винта гребного с поворотными лопастями; гребного
19. Простагландины
20.  Лікарські рослини та сировина які містять гомополісахариди поширення біологічні функції в рослинах мето