Управление барокамерой
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?ся за один цикл, за исключением условных переходов и команд, изменяющих программный счетчик, которые выполняются за 2 цикла. Один цикл выполнения инструкции состоит из 4 периодов тактовой частоты. Каждая инструкция состоит из 14 бит, делящихся на код операции и операнд (возможна манипуляция с регистрами, ячейками памяти и непосредственными данными).
Высокая скорость выполнения команд в PIC-контроллерах достигается за счет использования двухшинной гарвардской архитектуры вместо традиционной одношинной Фон-Неймановской. Гарвардская архитектура основывается на наборе регистров с разделенными шинами и адресным пространством для команд и для данных. Набор регистров означает, что все программные объекты, такие как порты ввода/вывода, ячейки памяти и таймер, представляют собой физически реализованные аппаратные регистры.
1.2.2 Разработка схемы сопряжения для подключения датчика уровня воды
Схема сопряжения обеспечивает гальваническую развязку датчика уровня и линии ввода RA1 контроллера. Схема сопряжения представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Схема сопряжения для подключения датчика уровня воды
Сигнал сдатчика (верхний уровень +30В) через ограничительный резистор R1 поступает на транзисторный оптрон, который осуществляет гальваническую развязку. Рассчитаем сопротивление резистора R1:
где Uвх - максимальное входное напряжение;
Uпрн - прямое падение напряжения на светодиоде оптрона;
Iн - номинальный ток через светодиод;
В данной схеме используется оптрон АОТ101АС для которого Uпрн = 1,6В и Iн = 5мА. Таким образом:
Диод VD1 типа КД521А шунтирует светодиод оптрона при отрицательном входном напряжении (-15В).
Транзистор оптрона и подтягивающий резистор R4 образуют инвертор напряжения. Для восстановления фазы сигнала, а также для приведения его к уровням ТТЛ используется инвертор DD1.1 микросхемы К155ЛН1.
1.2.3 Разработка схемы сопряжения для подключения датчика температуры
Схема сопряжения обеспечивает гальваническую развязку датчика температуры и линии ввода AN0 контроллера, а также преобразует входной аналоговый сигнал с уровнями 0…25В в выходной сигнал с уровнями 0…Uвыхmax. Напряжение Uвыхmax соответствует температуре 1000С, при этом АЦП должен выдавать значение 1000d или 3E8h. Схема сопряжения представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Схема сопряжения для подключения датчика температуры
Рассчитаем величину напряжения Uвыхmax:
;
где Uref = 5В - опорное напряжение; N = 10 - разрядность АЦП.
Таким образом
.
Для преобразования уровней сигнала используется делитель напряжения на резисторах R2, R3.
Рассчитаем сопротивления резисторов R2 и R3:
;
где ;
;
Пусть R3 = 3,9к, тогда R2 = 16к.
Гальваническую развязку осуществляет ОУ DA2 типа AD210, работающий в режиме повторителя напряжения.
Структурная схема ОУ AD210 приведена на рисунке 4.
Рисунок 4 - Структурная схема ОУ AD210
1.2.4 Разработка схемы сопряжения для подключения схемы управления нагревателем
Схема сопряжения обеспечивает гальваническую развязку линии RB2 контроллера, а также преобразует выходной цифровой сигнал с уровнями ТТЛ в выходной цифровой сигнал с уровнями -5/0В. Схема сопряжения представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 - Схема сопряжения для подключения схемы управления нагревателем
Оптрон DA1.2 осуществляет гальваническую развязку и выполняет роль ключа.
Схема работает следующим образом. Если на выходе RB2 0, то на выходе инвертора DD1.2 1, светодиод оптрона засвечивает базу транзистора, транзистор оптрона открыт и пропускает напряжение -5В на схему управления нагревателем. Нагреватель выключен. Если на выходе BR2 1, на выходе инвертора DD1.2 0, светодиод оптрона погашен, транзистор оптрона закрыт, и напряжение -5В не поступает на схему управления нагревателем. Нагреватель включен.
Питающее напряжение 5В поступает из схемы управления нагревателем.
1.2.5 Подключение светодиодов Нагрев и Низкий уровень воды
Для снижения нагрузки на линии RB2 и RB3 светодиоды HL1 Нагрев и HL2 Низкий уровень воды подключены через транзисторные ключи VT1 и VT2 (рисунок 6).
В качестве ключей используются маломощные транзисторы типа КТ315А.
В качестве светодиодов HL1, HL2 используются светодиоды типа АЛ307А с красным цветом свечения.
Рисунок 6 - Схема подключения светодиодов Нагрев и Низкий уровень воды
1.2.6 Разработка схемы индикации времени/температуры
Схема индикации предназначена для отображения текущего времени в минутах и часах либо температуры воды (выбирается нажатием кнопки SB8 Управление отображением времени/температуры). Схема индикации приведена на рисунке 7.
Для управления светодиодными индикаторами применен драйвер MAX6958, управляемый по шине I2C. Данный драйвер позволяет управлять 4-мя светодиодными 7-сегментными индикаторами с общим катодом, а также 8-ю отдельными светодиодами. Драйвер имеет возможность программно регулировать яркость свечения индикаторов.
Подключение индикаторов к выводам драйвера приведено в таблице 2, а цоколевка драйвера - на рисунке 8.
Таблица 2 - Подключение индикаторов к выводам драйвера.
D0/S0D1/S1D2/S2D3/S3S4S5S6S7S8S9Индикатор 0К0S0SGSFSESDSCSBSAS4Индикатор 1S1К1SGSFSESDSCSBSAS5Индикатор 2SGSFК2S2SESDSCSBSAS6Индикатор 3SGSFS3К3SESDSCSBSAS7Примечание: К1 - К3 - катоды индикаторов; SA