Разработка микроконтроллерного устройства стабилизации температуры
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
Содержание
Введение
. Аналитическая часть
.1 Анализ исходных данных
.2 Анализ методов решения
.3 Разработка структуры устройства
.4 Разработка схемы электрической принципиальной
.5 Обоснование выбора элементной базы
. Расчетно-конструкторская часть
.1 Расчет размеров элементов печатного рисунка
.2 Расчет сопротивления и емкости для настройки ПНЧ
Заключение
Введение
Эффективная организация контроля информации приобретает всё большее практическое значение, прежде всего как условие успешной практической деятельности людей. Объем информации, необходимой для нормального функционирования современного общества, растёт из года в год. На сегодняшний день складывается ситуация, в которой наряду с самой информацией не менее важную роль играет также оперативность её обработки.
В настоящее время компьютер используется в подавляющем большинстве областей человеческой деятельности. Различные программы и устройства способны не только заменять людей в особо сложных местах производства, но и выполнять радикально новые операции и вычисления с повышенной точностью, которая очень важна во многих науках.
Стало возможным применение программируемых устройств даже в таких достаточно далёких от техники и машин областях как биология, зоология, бактериология и тому подобных науках, связанных с живой природой, её охраной и изучением.
Так, в лабораториях и опытных теплицах уже давно бьются над выведением стойких сортов овощей, фруктов, злаковых при различных природных условиях, а также разрабатываются новые виды декоративных растений. Для того, чтобы знать, какая температура наиболее выгодна для того или иного вида необходим чёткий контроль за ней, для чего и может служить устройство, разработанное в данном проекте, регулирующее температуру среды в диапазоне от 0 до 99,9оС.
1. Аналитическая часть
.1 Анализ исходных данных
Из технического задания видно, что разрабатываемое устройство должно быть цифровым, а значит должно содержать элементы защиты от импульсных помех по цепям питания. Иметь возможность коммутировать высокое напряжение бесконтактными способами. Производить регулирование температуры в диапазоне от 0oC до 100 oC с точностью до 0.1 oC. Иметь возможность отображения текущей температуры и установки значения регулируемой температуры.
Быть компактным, легким и обеспечивать безопасность во время использования.
.2 Анализ методов решения
Регулирование температуры по заданному значению можно производить разными способами. Например, применением различных законов управления нагревательным элементом. Реализацией этого закона может заниматься как электронное устройство, так и не электронное. Поскольку этот курсовой проект относится к предмету "Схемотехническое проектирование", то будем рассматривать только электронные устройства.
Создание современных систем управления различными производственными объектами невозможно без разработки управляющих автоматов (УА). Управляющий автомат можно рассматривать как устройство, реализующее алгоритм функционирования систем управления, задающий последовательность выполнения тех или иных операций по управлению некоторым объектом.
Алгоритм управления может быть реализован двумя принципиально различными способами.
Аппаратный принцип реализации логики управления (жесткая логика) и программный принцип реализации логики управления предполагает последовательное во времени выполнение алгоритма функционирования, который определяется в виде программы и хранится в отдельном блоке памяти.
Таким образом применение программного принципа логики управления позволяет без особых усилий затрат менять алгоритм работы программы, а значит и принцип работы устройства.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, о том, что рациональнее будет применение микроконтроллера, как главного управляющего устройства. Это обусловлено эффективностью его применения. Выбор типа и марки микроконтроллера описан ниже.
.3 Разработка структуры устройства
Структура системы, в полной мере, отображается на структурной схеме, определяющая основной состав электронной аппаратуры и ее функциональные части, их назначение и взаимосвязь. Основой для разработки структурной схемы является техническое задание. Эта схема представлена на листе 2203.500000.000Э1.
По техническому заданию определяем основные блоки структурной схемы:
(ДТ) - датчик температуры;
(ПТ) - преобразователь физической величины температуры в соответствующий ей код;
(МК) - микроконтроллер;
(УИ) - устройство индикации;
(КУ) - кнопки управления;
(НЭ) - нагревательный элемент.
Рисунок 1- Общая структурная схема
Принцип работы программируемого стабилизатора температуры:
Диодный датчик, сопротивление которого линейно зависит от температуры, подключен к преобразователю напряжение-частота. Соответствующая обвязка, которого позволяет выдавать частоту следования импульсов в диапазоне от 0 до 1000 герц. Таким образом, температуре близкой к нулю градусам Цельсия будет соответствовать частота близкая к нулю (единицы герц) и для температуры сто градусов Цельсия частота 1000 герц. Такое соотношение позволяет измерять температуру с точностью до десятых долей градуса.
Полученная последовательность импульсов, далее, попада