Розробка принципової схеми приладу
В даному продукті вже передбачені системою конкретні бібліотеки роботи з тим чи іншим блоком обраного мікроконтролера, також даний метод є більш вигіднішим з точки зору економії часу та полегшення самого процесу реалізації алгоритму, а також підвищення швидкодії та компактності самого коду. Після написання самого коду, можлива його компіляція для обраного мікроконтролера. Тому в додатку… Читати ще >
Розробка принципової схеми приладу (реферат, курсова, диплом, контрольна)
Принципова схема мікропроцесорного приладу вимірювання частоти сигналу трикутної імпульсу приведена в додатку А.
Для даної схеми було обрано спосіб заміру тривалості через компараторний вхід мікроконтролера, але напряму підключення є небезпечним так як при надмірній напрузі мікроконтролер може війти з ладу, а також перед вимірюванням частоти вхідного сигналу, сигнал повинен бути перетворений в прямокутний. Тому для цієї мети використовується схема оптичної розв’язки з Оптрон 4N25. Таким чином, вхідний сигнал надійно ізольований від мікроконтролера і перетворюється на меандр. Амплітуда сигналу не повинна перевищувати 15 В. Якщо це відбудеться, резистор 1кОм може згоріти. Якщо ви хочете виміряти частоту мережі, ви повинні використовувати 220В/9 В трансформатор. Блок схема оптрона наведена на рис. 5.1.
Рисунок 5.1 Блок схема оптрону 4N25.
Всі номінали та самі елементи були взяті із дата шиту сайту виробника мікроконтролера як рекомендоване рішення. Сама схема розвязки наведена у додатку Б.
Основні характеристики оптрону :
Таблиця 5.1.
IF, мА. | от 0 до 80. |
VCE (макс.), В. | |
CTR,%. | от 20 до… |
tr (тип.), мкс. | |
tf (тип.), мкс. | |
TA,°C. | от -55 до 100. |
Корпус. | DIP-6 DIP-6−400. |
4N25 — оптрон загального призначення, що складається із світло випромінюючого діода на вході, оптично пов’язаного з фототранзистором на виході. Оптрон доступний в пластиковому 6-вивідному корпусі DIP-6 з опціями збільшеного відстані між рядами висновків і формованими виводами для поверхневого монтажу. Типове час відгуку складає 3 мс, а коефіцієнт посилення по струму мінімум 20% при прямому вхідному струмі 10 мА.
Мікроконтролер. В якості мікроконтролера використаємо мікросхему PIC16F628 — 04/P. Його характеристики приведені нижче:
- 1. Корпус (розмір) 18-DIP (0.300 «, 7.62mm)
- 2. Робоча температура 0 ° C ~ 70 ° C
- 3. Тип осцилятора Internal
- 4. Напруга джерела (Vcc / Vdd) 3 V ~ 5.5 V
- 5. Розмір пам’яті 224 x 8
- 6. EEPROM Size 128 x 8
- 7. Тип програмованої пам’яті FLASH
- 8. Розмір програмованої пам’яті 3.5KB (2K x 14)
- 9. Число вводів / висновків 16
- 10. Периферія Brown-out Detect / Reset, POR, PWM, WDT
- 11. Підключення UART / USART
- 12. Швидкість 4MHz
- 13. Розмір ядра 8-Bit
Мікросхема родини PIC16F62х:
Рисунок 5.2 PIC16F62х розподілення виводів Таблиця 5.2 Призначення виводів функції та їх описання.
Назва. | Функція. | Тип входу. | Тип виходу. | Опис. |
RA0/AN0. | RA0. | ST. | CMOS. | двонаправлений порт введення / виводу. |
AN0. | AN. | ; | Аналоговий вхід компаратора. | |
RA1/AN1. | RA1. | ST. | CMOS. | двонаправлений порт введення / виводу. |
AN1. | AN. | Аналоговий вхід компаратора. | ||
RA2/AN2/VREF. | RA2. | ST. | CMOS. | двонаправлений порт введення / виводу. |
AN2. | AN. | ; | Аналоговий вхід компаратора. | |
VREF. | ; | CMOS. | вихід VREF. | |
RA3/AN3/CMP1. | RA3. | ST. | CMOS. | двонаправлений порт введення / виводу. |
AN3. | AN. | ; | Аналоговий вхід компаратора. | |
CMP1. | ; | CMOS 1. | вихід компаратора. | |
RA4/T0CKI/CMP2. | RA4. | ST. | OD. | двонаправлений порт введення / виводу. |
T0CKI. | ST. | ; | Timer0- тактовий вхід. | |
CMP2. | ; | OD. | виходу компаратора 2. | |
RA5/MCLR/VPP. | RA5. | ST. | ; | Вхідний порт. |
MCLR. | ST. | ; | Master Clear. | |
VPP. | ; | ; | Програмування вхідної напруги. при налаштуванні як MCLR, цей висновок є активним низьким скидається в пристрої. Напруга на MCLR / VPP не повинніперевищувати VDD під час нормальної роботи пристрою. | |
RA6/OSC2/CLKOUT. | RA6. | ST. | CMOS. | двонаправлений порт введення / виводу. |
OSC2. | XTAL. | ; | вихід кварцового генератора. Підключається до кристалом або резонатора в режимі Crystal Oscillator. | |
CLKOUT. | ; | CMOS. | У ER / INTRC режимі OSC2 висновок може виводити CLKOUT, ??яке має 1 /4 частоти OSC1. | |
RA7/OSC1/CLKIN. | RA7. | ST. | CMOS. | двонаправлений порт введення / виводу. |
OSC1. | XTAL. | ; | кварцовий генератор вхідного. | |
CLKIN. | ST. | ; | Вхід зовнішнього джерела синхронізації. ER зміщення штифта. | |
RB0/INT. | RB0. | TTL. | CMOS. | двонаправлений порт введення / виведення. Може бути програмне забезпечення запрограмовані для внутрішнього слабкі підтягувань. |
INT. | ST. | ; | Зовнішнє переривання. | |
RB1/RX/DT. | RB1. | TTL. | CMOS. | двонаправлений порт введення / виведення. Може бути програмне забезпечення запрограмовані для внутрішнього слабкі підтягувань. |
RX. | ST. | ; | USART отримаєте пін. | |
DT. | ST. | CMOS. | синхронні дані I / O. | |
RB2/TX/CK. | RB2. | TTL. | CMOS. | двонаправлений порт введення / виведення. |
TX. | ; | CMOS. | виведенні передачі USART. | |
CK. | ST. | CMOS. | синхроимпульсом I / O. Може бути програмне забезпечення апрограмовані для внутрішнього слабкі підтягувань. | |
RB3/CCP1. | RB3. | TTL. | CMOS. | двонаправлений порт введення / виведення. Може бути програмне забезпечення запрограмовані для внутрішнього слабкі підтягувань. |
CCP1. | ST. | CMOS. | захоплення / порівняння / PWM I / O. | |
Назва. | Функція. | Тип входу. | Тип виходу. | Опис. |
RB4/PGM. | RB4. | TTL. | CMOS. | двонаправлений порт введення / виведення. Може бути програмне забезпечення запрограмовані для внутрішнього слабкі підтягувань. |
PGM. | ST. | ; | Низька напруга програмування вхідний контакт. перериваньнаконтактний зміни. При низькій напрузі програми Мін включена, перериваннянаЗмінити PINі слабкі резистор відключені. | |
RB5. | RB5. | TTL. | CMOS. | двонаправлений порт введення / виведення. Перериваннянаконтактнийзміниться. Програмне забезпечення може бути запрограмований наслабкі внутрішні що підтягують. |
RB6/T1OSO/T1CKI/PGC. | RB6. | TTL. | CMOS. | двонаправлений порт введення / виведення. Перериваннянаконтактний зміниться. Програмне забезпечення може бути запрограмований на лабкі внутрішні що підтягують. |
T1OSO. | ; | XTAL. | осцилятор Вихід Таймер1. | |
T1CKI. | ST. | ; | тактовий вхід таймера 1. | |
PGC. | ST. | ; | ICSP™ Програмування годинник. | |
RB7/T1OSI/PGD. | RB7. | TTL. | CMOS. | двонаправлений порт введення / виведення. Перериваннянаконтактний зміниться. Програмне забезпечення може бути запрограмований на лабкі внутрішні що підтягують. |
T1OSI. | XTAL. | ; | Таймер 1 вхід генератора. Пробудження від снуна виведенні зміни. Програмне забезпечення може бути запрограмовано для внутрішніх слабкі підтягувань. | |
PGD. | ST. | CMOS. | ?? ICSP Data I / O. | |
VSS. | VSS. | Power. | — Нульовий потенціал для логіки і портів введення / виводу. | |
VDD. | VDD. | Power. | Позитивні живлення для логіки і портів введення / виводу. |
Легенда: O = вихід.
CMOS=CMOS Вихідна.
P=потужність.
— не використовується.
I = вхід.
ST = вхід тригера Шмітта.
TTL = TTL Вхідний.
OD = виходом з відкритим стоком.
AN = аналоговий Архітектура мікроконтролера PIC16FXXX:
Рисунок 5.3 Структурна схема мікроконтролерів сімейства PIC16FXXX.
Список основних регістрів мікроконтролера:
f0… регістр коственой адресації IND0.
f1… регістр таймера / лічільника TMR0.
f2… програмній счетчик PCL.
f3… регістри слова стану STATUS.
f4… регістр вибору FSR.
f5, f6… регістри введення / виводу PORTA, PORTB.
f8, f9… регістри ЕППЗУ EEDATA, EEADR.
регістри загального призначення pасположенного по адpес 0Ch-2Fh.
спеціальні регістри W, INTCON, OPTION.
Для того щоб коректно відобразити час затримки нам потрібно використати 7-сегментній індикатор. Перетворення двійкового коду в код для 7-сегментного коду здійснюється шляхом підключення спец бібліотеки в програму прошивки мікроконтролера, дана функція передбачена фірмою виробником.
Так як в мене 4 індикатори то мені потрібно буде використати підключення їх по методу мультиплексування для економії виходів портів. Такий метод іще має назву динамічної індикації.
Оберу семи сегментній індикатор марки GNS-3911BD так як він є досить дешевім і розповсюдженим. Плюсом також є його будова що дозволяє монтувати його як окремо від мікросхеми так і на мікросхемі, а також з'єднувати їх у блоки.
Параметри індикатора:
Колір — ультрачервоний;
Iпр. — 20mA;
Uпр. — 18 В;
Пікова довжина хвилі - 660 нм;
Інтенсивність світіння — 25 мкд;
Габарити 10*13;
При використанні прямого струму через світло діодний сегмент починає випромінювати світло червоного, зеленого, або жовто-зеленого кольору. Відповідне співвідношення палаючих сегментів утворюють або літеру або число.
Для виконання завдання обрали індикатори типу КЛЦ302 — 7-сегментного індикатора з точкою і загальним анодом, зеленого кольору світіння. Також використовується стандартна схема включення світло діодів через загальний катод та транзистори. Також резистори перетворювачі напруги в струм.
Один із важливих вузлів радіотехнічної апаратури — Стабілізатор напруги. Раніше такі схеми будували на стабілітронах та транзисторах. Загальне число елементів було досить великим. Для нашої принципової схеми потрібен стабілізатор напруги з вихідною напругою +5 В. Обираємо мікросхему стабілізатора КР7805ЕН501А. Параметри:
Uвих=5 В.
Iмакс=0,1А.
Pмакс=0,5Вт Включення — плюсове;
Корпус — КТ-26.
Дана частина схем изображена в додатку В. Всі підрахунки та сама схема взята із рекомендацій сайта виробника стабілізатора напруги. А саме із повної документації характеристик елементу. Нижче приведений Рисунок структурної схеми стабілізатора:
Рисунок 5.4 Принципова схема включення стабілізатора напруги.
6. Розробка блок-схеми алгоритму і програми реалізації алгоритму Блок схема представлена у додатку Д.
Сама програма реалізації представлена у додатку Г.
Мною було вибрано створення програми в спец продукті від фірми виробника мікроконтролера PIC C. Суттю даного програмного забезпечення є те що можливо написати програму реалізації алгоритму на мові програмуванні висока рівня Си.
В даному продукті вже передбачені системою конкретні бібліотеки роботи з тим чи іншим блоком обраного мікроконтролера, також даний метод є більш вигіднішим з точки зору економії часу та полегшення самого процесу реалізації алгоритму, а також підвищення швидкодії та компактності самого коду. Після написання самого коду, можлива його компіляція для обраного мікроконтролера. Тому в додатку Е наведений код НЕХ файлу прошивки мікроконтролера.
Також всю інформацію по програмуванні в даному продукті можна знайти на сайті виробнику мікроконтролера. Також у відповідних додатках буде наведена додаткова інформація по кодовім словам та функціям.