Государственный Университет Аэрокосмического Приборостроения диплом

Вид материала

Диплом

Содержание 3.1.4 Разработка структурной схемы измерителя

Подобный материал:

• Программа, методические указания и контрольные задания для студентов специальности, 1197.59kb.
• Совершенствование системы управления инновацИями в фармацевтической отрасли, 375.66kb.
• Оценка эффективности управленческих решений на основе анализа стоимости интеллектуального, 252.1kb.
• Формирование системы перспективного и стратегического управления инновационным и инвестиционным, 743.53kb.
• Разработка стратегии и системы оценки кадрового потенциала инновационного предприятия, 426.6kb.
• Алгоритмы параметрической идентификации в системах автоматического управления сложными, 388.09kb.
• Оценка и анализ факторов инновационной деятельности промышленного предприятия, 478.42kb.
• Оценка эффективности инновационно-инвестиционных проектов, реализуемых на основе государственно-частного, 379.93kb.
• Авиа и ракетотехника Авиационные двигатели и энергетические установки, 411.75kb.
• Методическое обеспечение организации труда при планировании мелкосерийного производства, 603.15kb.

3.1.3 CAN-контроллер

В соответствии с постановкой задачи базовый модуль должен обеспечивать возможность обмена данными по CAN-интерфейсу. Для реализации этого интерфейса необходимо использовать соответствующий интерфейсный набор микросхем. Так как в качестве основного микроконтроллера узла выбрано изделие производства Microchip, то целесообразно использовать CAN-модуль этого же производителя. В качестве контроллера интерфейса был выбран MCP2510. Его основные характеристики приведены в таблице. 3.3.


Таблица 3 - Базовые параметры контроллера интерфейса MCP2510

Наименование параметра	Значение
Поддерживаемые протоколы интерфейса	CAN 2.0A, CAN 2.0B Стандартный и расширенный фрейм данных
Интерфейс взаимодействия с основной вычислительной системой	SPI
Скорость передачи данных	Программируемая до 1 Мбит/с
Длина сообщения	от 0 до 8 байт
Буферизация	Два приемных буфера Три буфера передачи
Адресация	6 полных адресных фильтра 2 полных масок фильтра адреса
Выходы прерываний	2 на приёмных буферах, 3 на передающих
Дополнительные возможности	Режим самодиагностики Программируемый предделитель тактового сигнала Режим энергосбережения

Для подключения контроллера в линию CAN необходимо использовать дополнительную микросхему-драйвер. В качестве таковой в документации на контроллер рекомендуется использовать PCA82C250 (NXP semiconductors), которая согласует вход и выход интерфейсного контроллера (RX и TX) с двухпроводной линией связи CAN.

Для индикации наличия обмена данными по шине CAN также целесообразно параллельно линиям RX и TX включить светодиоды. В случае неисправности сети это позволит быстро обнаружить неисправный узел.

3.1.4 Разработка структурной схемы измерителя

С учетом вышесказанного, была предложена структурная схема, реализующая разновидность классического импульсного локатора. приведенная на рисунке 18. Приведем краткое описание принципа действия предложенной схемы.

МК PIC18F458 с интервалом в 100 мс формирует запускающий импульс, который запускает формирователь пачки импульсов и одновременно запускает на счёт 16-битный счётчик времени. Формирователь пачки импульсов вырабатывает пачку импульсов частотой 40 кГц и длительностью 40 мкс.





где:

1 – контроллер шины CAN;

2 – микроконтроллер PIC18F458;

3 – 16-битный счётчик:

4 – формирователь пачки импульсов;

5 – ультразвуковой приёмник;

6 – ультразвуковой излучатель;

7 – делитель частоты;

8 – опорный кварцевый генератор.

Рисунок 18 - Структурная схема сетевого ультразвукового дальномера (1 канал)


Излучённый ультразвуковой сигнал отражается от объекта и возвращается назад. Фронт первого принятого импульса останавливает счётчик времени, а также формирует сигнал окончания цикла измерения. При поступлении этого сигнала МК считывает значение, накопившееся в счётчике. Делитель частоты формирует сигналы требуемых частот для схемы. В частности, на счётчик для подсчёта времени подаются импульсы с периодом 1 мкс. Таким образом, можно найти расстояние до объекта, как


м. (1),

где Т – число, накопленное в счётчике.


Теоретическое минимальное измеряемое расстояние составляет


м = 6,8 мм. (2).


Исходя из принципа действия системы ультразвукового зрения, максимальное разрешение, с которым производится измерение расстояния, составляет


м = 0,17 мм. (3).


Следует отметить, что максимальное расстояние ограничивается тремя факторами: мощностью излучателя, эффективным коэффициентом отражения от препятствия и чувствительностью приемника. В силу сделанного выбора единственным фактором остающимся в распоряжении разработчика является мощность, которая в свою очередь зависит от выбираемого напряжения питания ультразвукового излучателя.

Применительно к проекту PHOENIX-3 имеется возможность выбора напряжения питания 12 В от бортового аккумулятора или 5 В от преобразователя напряжения для питания бортового контроллера.

В схеме нет специального сигнала для случая, когда сигнал не достигнет приёмника. При этом, когда счётчик отсчитает 2 ¹⁶ импульсов, он останавливается, и формируется сигнал окончания счёта. Таким образом, максимальное время измерения расстояния составляет примерно 65536 · 10^-6 = 0,07 с, что вполне достаточно для поставленной задачи.