Расчет микроконтроллера КР1816ВЕ5

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

1. Обзор литературы

1. 1 Микроконтроллер КР1816ВЕ5

микроконтроллер цоколевка датчик магнитный

Микроконтроллер выполнен на основе высокоуровневой n-МОП технологии и выпускается в корпусе БИС, имеющем 40 внешних выводов. Цоколевка корпуса МК51 и наименования выводов показаны на рисунке 1.1. Для работы MK51 требуется один источник электропитания +5 В. Через четыре программируемых порта ввода / вывода MK51 взаимодействуют со средой в стандарте ТТЛ-схем с тремя состояниями выхода. Корпус МК51 имеет два вывода для подключения кварцевого резонатора, четыре вывода для сигналов, управляющих режимом работы МК, и восемь линий порта 3, которые могут быть запрограммированы пользователем на выполнение специализированных (альтернативных) функций обмена информацией со средой.

Рисунок 1.1 — Цоколевка корпуса МК51 и наименования выводов

Основу структурной схемы МК51 (рисунок 1. 2) образует внутренняя двунаправленная 8-битная шина, которая связывает между собой все основные узлы и устройства: резидентную память, АЛУ, блок регистров специальных функций, устройство управления и порты ввода / вывода.

Рисунок 1.2 — Структурная схема МК51

1. 2 Датчики магнитного поля

Датчики магнитного поля обеспечивают на выходе электрическое напряжение (разность потенциалов), пропорциональное величине магнитной индукции. Они предназначены для определения скорости передвижения или вращения, положения и угла поворота различных объектов. Принцип работы датчиков основан на пропорциональном изменении выходного напряжения или сопротивления датчика под воздействием внешнего магнитного поля.

Самым известным и используемым устройством для измерения величины магнитной индукции является датчик Холла. Измерители на основе этого устройства проектируются как пробники небольших габаритов, которые могут содержать один, два или три кристалла полупроводника для измерения магнитного поля в одно-, двух- или трех — взаимно перпендикулярных направлениях.

Рассмотрим эффект Холла (рисунок 1. 3). Если через полупроводник в одном направлении пропускать постоянный ток I плотностью j, а в другом направлении воздействовать магнитным полем B, то в третьем направлении можно измерить напряжение V, меняющееся пропорционально силе магнитного поля:

V = R · B · b · j,

где R — постоянная Холла, b — расстояние между гранями, на которых возникает измеряемое напряжение.

Рисунок 1.3 — Эффект Холла

Данное явление получило название эффекта Холла, по имени физика Эдвина Герберта Холла, открывшего этот эффект в 1879 году в тонких пластинках золота. Так как измеряемое напряжение меняет знак на обратный при изменении направления магнитного поля на обратное, то эффект Холла относится к нечётным гальваномагнитным явлениям.

Из приведенной формулы следует, что V = k · B, поэтому, если прокалибровать связь между измеренным напряжением и величиной магнитного поля, можно использовать датчики на основе эффекта Холла для измерения величины неизвестных магнитных полей.

1. 3 Электромагниты

Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока. Ток I, протекая через провод, создаёт магнитное поле B вокруг провода (рисунок 1. 4, слева). Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке тока (рисунок 1. 4, справа). В электромагнитах, предназначенных, прежде всего, для создания механического усилия также присутствует якорь (подвижная часть магнитопровода), передающий усилие.

Рисунок 1.4 — Прямой провод с током (слева) и простейший электромагнит (справа)

Обмотку электромагнитов изготавливают из изолированного алюминиевого или медного провода, хотя есть и сверхпроводящие электромагниты. Магнитопроводы изготавливают из магнитно-мягких материалов — обычно из электротехнической или качественной конструкционной стали, литой стали и чугуна, железоникелевых и железокобальтовых сплавов. Для снижения потерь на вихревые токи (токи Фуко) магнитопроводы выполняют из набора листов.

Выделяют три типа электромагнитов по способу создания магнитного потока.

— нейтральные электромагниты постоянного тока;

— поляризованные электромагниты постоянного тока;

— электромагниты переменного тока.

Нейтральные электромагниты постоянного тока. Постоянный магнитный поток создается постоянным током в обмотке таким образом, что сила притяжения зависит только от величины и не зависит от направления тока в обмотке.

Поляризованные электромагниты постоянного тока. Присутствуют два независимых магнитных потока — поляризующий и рабочий. Первый создается рабочей (или управляющей) обмоткой. Поляризующий поток чаще всего создается постоянными магнитами, иногда дополнительными электромагнитами, и используется для обеспечения наличия притягивающей силы при выключенной рабочей обмотке. В целом действие такого магнита зависит как от величины магнитного потока, так и от направления электрического тока в рабочей обмотке.

Электромагниты переменного тока. В этих магнитах питание обмотки осуществляется от источника переменного тока, магнитный поток периодически изменяется по величине и направлению, а однонаправленная сила притяжения меняется только по величине, в результате чего сила притяжения пульсирует от нуля до максимального значения с удвоенной частотой по отношению к частоте питающего тока. Широко применяют в электротехнике начиная от бытовой техники до плит электромагнитных для станков, при магнитопорошковом методе неразрушающего контроля.

2. Анализ технического задания

Согласно техническому заданию необходимо разработать электротехническую систему для ограничения доступа к объекту. Должен обеспечиваться доступ к объекту для тех лиц, которые знают код. Объектом является склад. Устройство должно быть реализовано на микроконтроллере КР1816ВЕ51.

В нормальном состоянии входная дверь на склад закрыта. Чтобы открыть дверь, необходимо нажать кнопку запроса ввода (КЗВ). При нажатии КЗВ загорается второй индикатор, означающий переход из режима ожидания в режим ввода кода. За десять секунд после звукового сигнала нужно ввести восемь цифр на десятичной клавиатуре. При ошибочном вводе можно нажать кнопку сброса, при нажатии которой система перейдет в начальное состояние. Если по истечении заданного времени код не введен полностью, то система автоматически перейдет к началу ввода кода.

Если кодовая комбинация введена полностью в течение заданного времени, то нужно нажать кнопку подтверждения ввода (КПВ). В результате система переходит к режиму анализа введенных цифр первого уровня защиты. При несовпадении введенного кода первого уровня защиты с эталонным включается световое оповещение, после которого система переходит в режим ожидания. Для второго уровня защиты система работает аналогично. После введения кода второго уровня защиты, на который также дается десять секунд, подается сигнал открытия двери на исполнительное устройство. Для введения кода дается две попытки. По истечении двух попыток система включает оповещение со звуковым и световым сопровождением и режим блокировки, и находится в таком состоянии до тех пор, пока не введут код разблокировки системы.

При срабатывании исполнительного механизма происходит притягивание рычага дверной ручки, освобождающего защелку дверной ручки, и дверь открывается. При корректном открытии нужно, чтобы сработали датчики:

— датчик срабатывания механизма разрешения доступа;

— датчик закрытого состояния двери.

В случае, если датчики сработали, то на открытие двери дается десять секунд, а дальше в зависимости от ситуации происходит:

— если посетитель не открыл дверь, то есть датчик закрытого состояния двери не изменил своего состояния, то система включает автоматически сигнализацию и закрывает дверь с возвращением в исходное состояние;

— если посетитель открыл дверь, то система переходит к закрытию двери.

На закрытие двери дается десять секунд. По истечении этого времени, если дверь не будет закрыта, то сработает звуковая сигнализация, которая будет длиться до тех пор, пока не будет закрыта дверь. После закрытия двери система возвращается в исходное состояние.

Разрабатываемая система должна иметь следующие характеристики и средства:

Исполнительные устройства:

— фиксатор дверной ручки;

— дверная ручка.

Элементы ввода:

— кнопка запроса ввода;

— кнопка ввода цифр;

— кнопка 2-го уровня защиты.

Элементы контроля:

— датчик срабатывания механизма разрешения доступа;

— датчик закрытого состояния двери.

Элементы индикации:

— разрешения ввода цифры;

— работа 2-го уровня защиты (три индикатора);

— неправильный ввод кода (свет);

— дверь открыта больше допущенного времени (звук);

— превышено число попыток доступа (звук, свет).

Дополнительные данные:

— число цифр кода — 3;

— число попыток доступа — 2;

— тип микроконтроллера — 51;

— способ приведения системы в исходное состояние — с помощью ключа.

Помимо перечисленного необходимо использовать кнопку для открывания двери изнутри и знакосинтезирующий жидкокристаллический индикатор для отображения вводимых цифр и текущего состояния системы.

Перечисленные выше данные необходимы для выполнения курсовой работы.

3. Разработка функциональной схемы

3.1 Граф состояния системы

Из анализа задачи следует, что микроконтроллер находится в различных состояниях. Для формального описания работы МК КР1816ВЕ51 разработаем граф состояний, который поможет уточнить задачу и облегчит разработку схемы. Граф состояния системы приведен на рисунке 3.1.

После включения питания начинается проверка датчиков: датчик срабатывания механизма разрешения доступа, датчик закрытия двери. Если дверь закрыта, то система переходит в исходное состояние или в режим ожидания нажатия кнопки запроса ввода (КЗВ). Иначе, если датчики находятся в других состояниях, то возникает ошибка и система сигнализирует в течении пяти секунд, и далее происходит снова перепроверка датчиков.

Система находится в режиме ожидания. Если нажать кнопку КЗВ, то система готовиться к вводу кода первого уровня защиты. Иначе режим ожидания продолжается. Через десять секунд простоя система ожидает нажатия кнопки второго уровня защиты (К2У). Если введен код и нажата кнопка подтверждения ввода (КПВ), то загораются три индикатора и система также ждет нажатия кнопки К2У. После введения кода второго уровня система и нажатия КПВ или по истечении десяти секунд начинается проверка кодовой комбинации

Во время проверки кода система сравнивает введенные трехзначные цифровой коды с эталонными. В результате, если введенный код верный, то дверь открывается. Если код неверный, то декрементируется число попыток (по заданию их две) и включается световое оповещение (сигнальная лампа специального назначения). По истечении числа попыток система блокируется и включается сигнализация (звук и свет). Разблокировка происходит после введения специального кода.

После того, как проведена удачная проверка кода второго уровня защиты, срабатывает исполнительный механизм разрешения доступа. Далее необходимо в течение десяти секунд открыть дверь:

— если дверь открыли, то есть сработал датчик исполнительного механизма () и датчик закрытия двери перешел в режим отпускания (), то система переходит в режим закрытия двери;

— если дверь не открыли, то есть датчик срабатывания исполнительного механизма и датчик закрытия двери не изменили своего состояния, то раздается звуковой сигнал длительностью три секунды и система переходит в режим закрытия двери.

Дверь считается открытой, если ее положение не фиксируется исполнительным механизмом или.

На закрытие двери система также дает всего десять секунд:

— если дверь находится в фиксируемом положении или, то по истечении времени срабатывает исполнительный механизм, и она закрывается;

— если дверь не фиксируется или ., то по истечении времени раздается трехсекундный звуковой сигнал, и система повторяет заново цикл закрытия двери до тех пор, пока она не будет находиться в фиксируемом положении.

Итак, дверь считается закрытой, если ее положение фиксируется исполнительным механизмом или.

После закрытия двери, то есть когда датчик срабатывания механизма разрешения доступа перешел в режим отпускания, а датчик закрытия двери сработал, система возвращается в исходное состояние, выполнив очередное тестирование.

Открыть дверь изнутри позволяет специальная кнопка (внутренняя кнопка), которая работает, когда система находится в исходном состоянии.

В таблице 1 приведены условные обозначения рисунка 3. 1

Таблица 1 — Условные обозначения для графа состояния

Обозначение

Расшифровка обозначения

D1

Датчик срабатывания механизма разрешения доступа

D2

Датчик закрытого состояния двери

КЗВ

Кнопка запроса ввода

КПВ

Кнопка подтверждения ввода

К2У

Кнопка второго уровня защиты

КВ

Внутренняя кнопка

КК

Кодовая комбинация

КР

Код разблокировки

N

Количество попыток

D1 и D2

Оба датчика сработали

D1 и

Сработал механизм, дверь открыта

и D2

Дверь закрыта, механизм в начальном состоянии

КК/

Верная/неверная кодовая комбинация

tтест

Время тестирования

3.2 Функциональная схема

Функциональная электрическая схема системы представлена на чертеже КП. 70 700 411. 00. 00. 00. Э2.

Элементы контроля, ввода, индикации и исполнения подключены к линиям портов P0-P3 через устройства согласования (УС). Теперь подробнее опишем функции каждой линии портов:

1) порт P0:

1. 1) P0.0 — линия D1 для контроля состояния датчика срабатывания механизма разрешения доступа;

1. 2) P0.1 — линия D2 для контроля состояния датчика закрытия двери;

1. 3) P0.2 — линия управления первым светодиодным индикатором;

1. 4) P0.3 — линия управления вторым светодиодным индикатором;

1. 5) P0.4 — линия управления третьим светодиодным индикатором;

1. 6) P0.5 — линия управления функциональным регистром встроенного контроллера жидкокристаллического индикатора (ЖКИ);

1. 7) P0.6 — линия управления записью данных в ЖКИ;

1. 8) P0.7 — линия управления передачей данных в ЖКИ;

2) порт P1:

2. 1) P1.0 — линия ENTER для подтверждения состояния кнопки запроса ввода (КЗВ);

2. 2) P1.1 — линия NUM для подтверждения состояния кнопки ввода цифр (КВЦ);

2. 3) P1.2 — линия LEVEL для подтверждения состояния кнопки второго уровня защиты (К2У);

2. 4) P1.3 — линия CONFIRM для подтверждения состояния кнопки подтверждения ввода (КПВ);

2. 5) P1.4 — линия зарезервирована;

2. 6) P1.5 — линия управления прибором звуковой сигнализации (звуковая сирена);

2. 7) P1.6 — линия управления сигнальной лампой (лампа накаливания специального назначения);

2. 8) P1.7 — линия управления исполнительным механизмом (электромагнит);

3) линии порта P2 (P2. 0-P2. 7) — линии передачи данных в ЖКИ (объем 1 байт):

4) порт P3:

4. 1) P3. 0-P3. 1, P3. 4-P3.7 — линии зарезервированы;

4. 2) P3.2 — линия для контроля нажатия внутренней кнопки открывания двери (КВ);

4. 3) P3.3 — линия для контроля нажатия хотя бы одной из кнопок: КЗВ, КВЦ, К2У, КПВ.

В качестве элементов контроля используем датчики магнитного поля на основе эффекта Холла, согласованные по выходу с ТТЛ-схемами (УР1101ХП29, ООО НПО «Кристалл»). Сигналы с датчиков подаются прямо на линии P0.0 и P0.1 МК51.

В качестве буферных элементов, а также элементов для согласования и управления светодиодами, сигнальной лампой, сиреной и электромагнитом используем цифровые интегральные микросхемы с открытым коллектором (SN74LS07N, Texas Instruments).

Для устранения дребезга при нажатии кнопок используем триггеры Шмидта (MM74C14N, Fairchild Semiconductor).

Линии МК51, соединенные с ЖКИ не нуждаются в согласовании. ЖКИ имеет встроенный контроллер отображения информации KS00076, находящийся на входе ЖКИ.

Включение питания контроллера, выполняемое с помощью выключателя, осуществляет сброс. По сигналу сброса в регистры-защелки всех портов автоматически записываются единицы, настраивающиеся на режим ввода.

Нажатие кнопок фиксируется с помощью линий запроса внешнего прерывания и. По приоритету сначала выполняется запрос от внутренней кнопки, затем от всех остальных. Совместное нажатие кнопок будет обрабатываться контроллером КР1816ВЕ51.

По схеме включения МК51 настроен на внутренний генератор тактовых импульсов с частотой 12МГц.

Питание системы на +5 В и +12 В осуществляет блок питания от однофазной сети напряжением 220 В и частотой 50 Гц.

4. Разработка принципиальной схемы

4.1 Элементы ввода

На чертеже элементами контроля являются кнопки с фиксацией и без фиксации положения. Включение питания контроллера будем производить с помощью кнопки SB5. Для этого выберем миниатюрную кнопку PS850L c фиксатором, рабочее напряжение которой 30 В, а рабочий ток 0,3А. Подключение кнопки произведем по стандартной схеме (рисунок 4. 1).

Рисунок 4.1 — Схема сброса при включении питания

На рисунке 4.1 показана схема автоматического формирования сигнала сброса (RST) при включении питания.

Номинальные параметры элементов такие: C1 = 10 мкФ; R9 = 8.2 кОм.

Кнопки SB1-SB4 выполняют функцию организации ввода кода первого и второго уровней. Для этого выберем тактовые кнопки TS-A3PV-130 с рабочим напряжением 12 В, рабочим током 0. 05А.

Кнопка SB6 необходима для открывания двери изнутри помещения. Для этого выберем из элементной базы тактовую кнопку DTS-32 с рабочим напряжением 12 В и током 0. 05А. Типовая схема подключения показана на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 — Схема включения кнопок SB1-SB4, SB6

Микросхема триггера Шмидта MM74C14N фирмы Fairchild Semiconductor (DD2) выполнена по КМОП технологии (рисунок 4. 3). В случае выхода напряжения за указанные пределы на входе КМОП ИС устанавливается дополнительный резистор, ограничивающий ток на уровне 1−2 мА. Сопротивление резистора R рассчитывается по формуле:

где Uп — напряжение питания равное +5 В.

Мощность рассеивания равна:

Согласно расчетам выберем резисторы R1-R4, R8 номинальной мощности 0. 25 Вт и сопротивления 4.7 кОм (из ряда Е24).

Рисунок 4.3 — Диаграмма соединений триггера Шмидта MM74C14N

4.2 Элементы контроля

Элементами контроля в нашей системе являются датчики магнитного поля. Согласно заданию их у нас два. Первый контролирует срабатывание электромагнита во время открывания двери. Второй следит за положением двери, то есть она открыта или закрыта. Для обоих случаев выберем микросхему УР1101ХП29. Рекомендуема схема включения ИМС показана на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4 — Типовая схема включения УР1101ХП29

Эта микросхема представляет собой датчик положения с магниточувствительным элементом, работающим на основе эффекта Холла. Датчик имеет двухуровневый логический выход. В выключенном состоянии присутствует логическая единица «1», во включенном — логический «0». Выход датчика представляет собой открытый коллектор транзистора структуры n-p-n. Для его включения требуется магнитное поле положительной полярности (B (K) — северный полюс) с индукцией выше индукции срабатывания Bср. Для выключения этого датчика необходимо магнитное поле с индукцией ниже значения индукции отпускания Bотп.

Внешний резистор R1 = 100−500 Ом совместно с внутренним стабилитроном образует цепь защиты микросхемы от высоковольтных всплесков. Внешний диод VD предназначен для защиты микросхемы от переполюсовки напряжения питания. Внешний резистор R2 является нагрузкой для выходного транзистора микросхемы. Сопротивление резистора R2 выбирается таким, чтобы ток выходного транзистора не превышал 20 мА.

Напряжение питания Ucc = 5 В, выберем ток нагрузки (логического нуля) I0 равный 10мА. Тогда падение напряжения Ud при уровне логического нуля на выходе микросхемы равно:

Отсюда сопротивление резистора R2:

Согласно расчетам выберем резисторы R11, R13 с сопротивлением 4,7 кОм (из ряда Е24) и мощностью 0. 25 Вт. Сопротивления резисторов R10, R12 из допустимого диапазона и согласно ряду Е24 выберем 150 Ом, а мощность 0. 25Вт. Внешний диод VD выберем КД243 В с параметрами Uпр = 1. 1 В, Iпр = 1А, Uобр = 200 В.

Основные электрические параметры микросхемы УР1101ХП29 приведены в таблице 2

Таблица 2 — Электрические параметры УР1101ХП29

Наименование параметра

Единица измерения

Величина

Примечание

Напряжение питания

В

3,8−22,0

Ток потребления (макс.)

мА

10,0

Выходное напряжение:

«1»

«0»

В

Ucc

0,4

Ток нагрузки

20 мА

Выходной ток (макс.)

мА

20

Логика управления однополярным датчиком положения показана на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 — Временные диаграммы работы датчика

Для микросхемы УР1101ХП29 построим амплитудную характеристику, то есть зависимость выходного логического сигнала от магнитной индукции двухполярного магнита (рисунок 4. 6).

Рисунок 4.6 — Амплитудная характеристика микросхемы УП1101ХП29

Подберем магнит, вычислим радиус диска и высоту зазора между магнитом и датчиком таким образом, чтобы переключение между состояниями происходило четко.

По закону Био — Савара — Лапласа магнитная индукция в точке зависит от расстояния до магнита. Выведем зависимость магнитной индукции маленького стандартного цилиндрического магнита (неодим-железо-бор, 3 мм? 3 мм, Br = 1,32) от расстояния до магнита. Постоянный цилиндрический магнит можно рассматривать как однослойный соленоид с бесконечно тонкой обмоткой, геометрически соответствующей боковой поверхности магнита, по которой течет намагничивающий ток I (рисунок 4. 7). Условием эквивалентности магнита и соленоида является равенство их магнитных моментов. Магнитный момент магнита (P) может быть найден по формуле:

.

где M — намагниченность магнита, V — его объем, S — площадь сечения, H — высота.

Рисунок 4.7 — Представление цилиндрического постоянного магнита эквивалентным соленоидом

Магнитный момент эквивалентного соленоида:

P = j•H•S,

где — линейная плотность намагничивающего тока.

Тогда j = M.

Для материалов с прямоугольной петлей гистерезиса (феррит бария, феррит стронция, неодим-железо-бор, самарий, кобальт и т. п.):

.

где Br — остаточная индукция, µ0 = 4•10-7 — магнитная постоянная. Таким образом, линейную плотность намагничивающего тока можно выразить приближенной формулой:

.

Рассчитать величину и направление вектора магнитной индукции B в произвольной точке магнитного поля, создаваемого в вакууме (или воздухе) однослойным соленоидом с известной линейной плотностью тока, можно с помощью закона Био — Савара — Лапласа.

Закон Био — Савара — Лапласа для соленоида с бесконечно тонкой обмоткой:

,

где µа — магнитная проницаемость воздуха примерно равна 4•10-7, 2•р•R — длина окружности.

Рисунок 4.8 — Соленоид

Пользуясь схемой соленоида (рисунок 4. 8) и выше — указанными формулами получим формулу B (h (б)):

,

где h (б) — расстояние от магнита до датчика, которое меняется по следующему закону в зависимости от угла поворота диска:

где Rд — радиус диска, Lз — минимальный зазор между магнитом и датчиком.

Изобразим теоретическую зависимость магнитной индукции (B) от расстояния от датчика до магнита (h (б) = x). На рисунке 4.9 показана эта зависимость.

Используя прикладную программу MathCAD 14, найдем расстояние, при котором происходит срабатывание (x1) и отпускание (x2) магнитной индукции датчика Холла:

x1 = 0,0435 м,

x2 = 0,0587 м.

4.3 Исполнительное устройство

Роль исполнительного устройства выполняет электромагнит УМ-3025−12 компании «Магнитек».

Электромагнит УМ-3025−12

Диаметр корпуса 50 мм, высота корпуса электромагнита 30 мм, вес 130 г. В своей серии это удерживающий электромагнит с номинальным напряжением 12 В. Потребляемая мощность равна 11 Вт, соответственно потребляемый ток равен 0. 917А. Электромагнит способен удерживать металлический груз массой 60 кг.

Рисунок 4. 12 — Схема включения электромагнита

На рисунке 4. 12 представлена схема включения электромагнита. На схеме он обозначен как YA1.

Диод VD1 защищает логический элемент от пробоя выходного транзистора импульсом ЭДС самоиндукции, возникающим в обмотке реле при прерывании тока в этой обмотке. Для этой цели достаточно взять диод 1N4001 с параметрами Uпр = 0. 8 В, Iпр = 1А, Uобр = 60 В.

Полевой транзистор выполняет роль электронного ключа. Нагрузочная способность на сток-истоке должна выдерживать напряжение 12 В и ток 0. 917А.

Для этой цели выберем МОП-транзистор 2SK4446 с параметрами Uси = 60 В, Uзи. макс = 20 В, Uзи. отс = 4 В, Iс = 2А.

Вход транзистора соединен с выходом элемента логического НЕ с открытым коллектором. Для устранения больших токов необходимо установить внешнюю нагрузку R7. Ограничение по току должно быть до 1 — 2 мА и не более. Тогда сопротивление резистора R7 при учете падения напряжения на нем в 4. 3 В и максимального тока логического нуля в 1 мА равно 4.3 кОм. Мощность рассеивания на резисторе равна 0. 005 Вт. Отсюда номинальное сопротивление резистора R7 4.3 кОм (по стандарту 4,7 кОм), а мощность 0. 25 Вт.

Исследуем зависимость массы груза, которого притянет электромагнит на расстоянии 10 см за время 1с, от суммарной силы действующей на него. По схеме рисунка выпишем формулу:

,

где F — суммарная сила действующая на груз равная Fмагн. -Fпротив., s — расстояние между грузом и элемтромагнитом равное 10 см, t — время, за которое груз проходит расстояние в 10 см, равное 1 с.

Схема исследования электромагнита

Пусть сила действия электромагнита Fмагн. постоянна, поскольку напряжение питания не меняется. Тогда покажем характеристику воздействия электромагнита на груз массой m.

Зависимость массы m от суммарной силы F

Список источников

1. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах/В.В. Сташин, А. В. Урусов, О. Ф. Мологонцева. — М: Энергоатомиздат, 1990. — 224.

2. Магда Ю. С. Микроконтроллеры серии 8051: практический подход. — М.: ДМК Пресс, 2008. — 228 с.

3. В. Н. Веприк, В. А. Афанасьев, А. И. Дружинин, А. А. Земсков, А. Р. Исаев, О. В. Малявко. Микроконтроллеры семейства MCS-51: Учебное пособие. — Новосибирск.

4. Программирование взаимодействия микроконтроллеров 8051 с объектами управления / метод. указания к лабораторному практикуму по курсу «Микропроцессорные устройства систем управления» / сост. В. А. Добряк, В. П. Мокрецов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ — УПИ. 44 с.

5. Чье Ен Ун. Основные правила проектирования цифровых устройств. — Хабаровск: Хабаровская типография, 1999. — 36 с.

6. Усатенко С. Т., Каченюк Т. К., Терехова М. В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. — М.: Издательство стандартов, 1989. -325 с.

7. Зорин А. Ю. Условно графические обозначения на электрических схемах/под ред. А. И. Питолина. -М.: Издательский дом МЭИ, 2007. — 74 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой