Разработка микроконтроллерного устройства стабилизации температуры
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ет на микроконтроллер, который измеряет частоту и при необходимости включает или выключает нагревательный элемент. Микроконтроллер производит регулирование температуры с заданной точностью, порогом срабатывания, для разных процессов - с разной частотой замера.
Настройка работы терморегулятора производится при помощи кнопок управления (КУ) и устройства индикации (УИ). Так же отображение измеряемой температуры производится на УИ.
Нагревательным элементом может быть любой источник теплового излучения, устройству стабилизации температуры это не принципиально, поскольку выходом устройства, является ключ, способный коммутировать достаточный ток и напряжение для подключения нагревательного элемента.
1.4 Разработка схемы электрической принципиальной
Разработка схемы электрической принципиальной ведется на основе технического задания, а так же структурной и функциональных схем. Эта схема определяет полный состав элементов и связей между ними и дает полное представление о принципе работы отдельных узлов и устройств электронной аппаратуры.
Разработанная электрическая принципиальная схема представлена на листе 2203.500000.00Э3.
.5 Обоснование выбора элементной базы
Основным элементом устройства регулирование температуры является микроконтроллер, который управляет остальными устройствами. Основные требования, предъявляемые к этому элементу следующие:
относительная дешевизна;
надежность;
наличие в продаже (для быстрой замены вышедшего из строя);
скорость работы, удовлетворяющая скорости протекания технологического процесса;
наличие ЭСППЗУ для дальнейшей модернизации программы управления.
В полной мере этим требованиям отвечает микроконтроллер фирмы ATMEL марки AT89C2051.
Средняя стоимость его в магазинах радиоэлектронных компонентов, на сегодняшний день составляет 50 рублей. В их надежности не приходится сомневаться, так как их производителем является фирма ATMEL, которая славится своими компонентами на весь мир. Основное отличие FLASH-микроконтроллеров ATMEL от остальных состоит в том, что фирма применяет в них FLASH память собственного производства. Поскольку этот микроконтроллер относится к знаменитому семейству MCS-51, то его довольно легко найти в продаже.
Описание основных характеристик микроконтроллера AT89C2051
Рисунок 1 - Блок диаграмма микроконтроллера AT89C2051
Микроконтроллеры имеют отдельные адресные пространства для памяти программы и данных. Это позволяет обращаться к памяти данных 8-битными адресами, чем обеспечивается быстрота операций, выполняемых с памятью 8-разрядным процессором. Вместе с тем с помощью регистра DPTR может быть сгенерирован 16-битный адрес данных. Таким образом, может быть адресовано до 64 Кбайт внешней памяти, для которой контроллер генерирует сигналы чтения и записи RD и WR. Для памяти программы обеспечивается только чтение. Непосредственно адресуется до 64 Кбайт памяти программ. Для чтения внешней памяти программ контроллер генерирует сигнал PSEN. Внешние память программы и память данных могут быть объединены посредством объединения по логическому И сигналов контроллера RD и PSEN.
Микроконтроллеры имеют два режима работы с пониженным потреблением по питанию: Idle и Power Down, переход в которые обеспечивается установкой соответствующих битов в регистре PCON пространства SFR. В режиме Idle (IDL=1) тактовый генератор продолжает работать, и обеспечивается работа периферийных устройств: таймеров, блока обработки прерываний и последовательного порта, при этом процессор микроконтроллера останавливается в ожидании поступления прерывания. В режиме Power Down (PD=1) останавливается тактовый генератор микроконтроллера, однако, содержимое встроенной памяти и регистров пространства SFR сохраняется. Выход из состояния Power Down возможен только при выполнении аппаратного сброса. При сбросе переинициализируются все регистры пространства SFR, однако, содержимое внутренней памяти данных не изменяется. Аппаратный сброс запускает также тактовый генератор микроконтроллера. На время пребывания микроконтроллера в режиме Power Down напряжение питания может быть снижено до 2 В. Однако напряжение питания не должно быть понижено до того, как микроконтроллер перешёл в режим Power Down и должно быть восстановлено перед выполнением процедуры сброса. Сигнал сброса должен быть достаточно длительным для того, чтобы стабилизировалась работа тактового генератора (обычно не более 10 мс).
Рисунок 2 - Схема выводов микроконтроллера
Устройством преобразования напряжение - частота является микросхема марки КР1108ПП1. Они являются наиболее дешевым средством преобразования сигналов для многоканальных систем ввода аналоговой информации в ЭВМ, обеспечивающим высокую помехозащищенность и простоту гальванической развязки.
ПНЧ относятся к классу интегрирующих преобразователей, поэтому обладают соответствующими достоинствами: хорошей точностью при минимальном числе необходимых прецизионных компонентов, низкой стоимостью, высокой помехоустойчивостью, малой чувствительностью к изменениям питающего напряжения, отсутствием дифференциальной нелинейности. ПНЧ преобразует входное напряжение в частоту выходных импульсов, которые могут передаваться на большие расстояния без искажения информационного параметра - частоты. Второй этап аналого-цифрового преобразования: частота-код осуществляется путем подсчета импульсов за фиксированный и?/p>