Содержание
Введение
1. Анализ поставленной задачи
1.1 Аналитический обзор микроконтроллера AT90S1200
1.2 Аналитический обзор цифрового термометра
2. Проектирование принципиальной схемы устройства
2.1 Схема включения микропроцессора
2.2 Формирование тактовых импульсов
2.3 Схема сброса
2.4 Схема подключения цифрового термометра
2.5 Схема подключения ЖКИ
2.6 Схема стабилизатора напряжения
3. Проектирование программного обеспечения микроконтроллера
3.1 Разработка алгоритма программы
3.2 Проектирование процедур управления интерфейсными устройствами
3.3 Проектирование процедуры инициализации аппаратуры микроконтроллера
3.4 Инициализация цифрового термометра DS1620
3.5 Инициализация ЖКИ
3.6 Проектирование процедуры Main()
4. Рекомендации по разработке программных и аппаратных диагностических средств для проверки работоспособности устройства
5. Проектирование печатной платы устройства (PCad, OrCad)
Заключение
Введение
В связи с повсеместным использованием цифровых управляющих систем постоянно растет необходимость разработки и усовершенствования их.
Большинство цифровых систем строится на микропроцессорах либо на микроконтроллерах. При помощи микропроцессорных систем происходит управление различными технологическими процессами и операциями. Данные системы практически универсальны, так как они имеют очень высокое быстродействие, и достаточную разрядность для различных выполнения различных расчетов на производстве. Используя в данных системах ППЗУ, возможно, при помощи одной компьютерной системы управление различным оборудованием. То есть необходимо изменение только программы управления.
Центральное место в структуре микропроцессорного устройства занимает микропроцессор, который выполняет арифметические и логические операции над данными, программное управление процессором обработки информации, организует взаимодействие всех устройств, входящих в систему. Микропроцессор представляет собой функционально законченное устройство, состоящее из одной или нескольких программно-управляемых БИС и предназначенное для выполнения операций по обработке информации и управления вычислительным процессом.
В данном курсовом проекте необходимо разработать измеритель температуры жидкости. Данное устройство будет построено на базе Clasic серии микроконтроллеров Atmel.
Датчиком температуры является цифровой термометр DS1620. Данный термометр позволяет по последовательному интерфейсу считывать показания в цифровом виде.
В качестве индикатора применен ЖКИ-модуль.
Анализ поставленной задачи
Темой курсового проекта является «Измеритель температуры жидкости». Для реализации поставленной задачи, нам необходимо использовать процессор AT1200S, вместо него мы будем использовать AT90S1200. Он является полным аналогом своего предшественника. Данная система позволяет очень быстро и точно производить измерение температуры.
Рассмотрим структурную схему, приведенную на рисунке 1.
Рисунок 1 – Структурная схема устройства.
В качестве микроконтроллера по заданию задан AT90S1200. Это микроконтроллер из семейства clasic.
Проектирование принципиальной схемы устройства
Схема сброса
На рисунке 2.3 приведена аппаратная схема сброса по включению питания. Данная схема необходима для первичной инициализации аппаратуры микроконтроллера.
Рисунок 2.3 – Аппаратная схема сброса по включению.
Схема подключения ЖКИ
ЖКИ подключен к микроконтроллеру AT90S1200 с помощью 8-ми разрядной шиной.
Рисунок 2.6 – Схема подключения ЖКИ.
Алфавитно-цифровые ЖКИ - модули представляют собой недорогое и удобное решение, позволяющее сэкономить время и ресурсы при разработке новых изделий, при этом обеспечивают отображение большого объема информации при хорошей различимости и низком энергопотреблении. Возможность оснащения ЖКИ - модулей задней подсветкой позволяет эксплуатировать их в условиях с пониженной или нулевой освещенностью, а исполнение с расширенным диапазоном температур (-20°С...+70°С) в сложных эксплуатационных условиях, в том числе в переносной, полевой и даже, иногда, в бортовой аппаратуре.
В соответствии с временной диаграммой в исходном состоянии сигнал Е = 0, сигнал R/W = 0, значение сигнала RS - произвольное, шина данных DBO...DB7 в состоянии высокого импеданса (НI). Такое состояние управляющих сигналов (E и R/W) должно поддерживаться все время в промежутках между операциями обмена с ЖКИ-модулем. Шина данных в эти моменты в принципе свободна, и может использоваться в мультиплексном режиме для каких-либо других целей, например, для сканирования матрицы клавиатуры. Естественно, необходимо позаботиться об исключении конфликтов на шине данных в момент совершения операций обмена с ЖКИ-модулем.
Последовательности действий, которые необходимо выполнять управляющей системе при совершении операций записи и чтения для 8-ми разрядной шины приведены соответственно в таблицах 1, 2. Для нормальной работы ЖКИ необходимо сформировать временные диаграммы приведенные на рисунках 2. 7 и 2.8
Таблица 1. Операции записи для 8-ми разрядной шины
| Установить значение линии RS Вывести значение байта данных на линии шины DB0...DB7 Установить линию Е = 1 Установить линию У = 0 Установить линии шины DB0...DB7 = HI |
Таблица 2. Операции чтения для 8-ми разрядной шины
| Установить значение линии RS Установить линию R/W = 1 Установить линию Е = 1 Считать значение байта данных с линий шины DB0...DB7 Установить линию Е = 0 Установить линию R/W = 0 |
Рисунок 2.7 – Временная диаграмма операции записи
Рисунок 2.8 – Временная диаграмма операции чтения
Рекомендации по разработке программных и аппаратных диагностических средств для проверки работоспособности устройства
Данное устройство должно осуществлять измерение температуры. Для проверки рекомендуется использовать термостат.
Датчик термометра (DS1620) необходимо поместить в термостат и установить температуру активной зоны 20 °С. Произвести замер температуры по индикатору. Далее аналогичные действия произвести для температур 75°С и 125°С. Если показания отличаются от заданных то произвести расчет погрешности и внести корректировку в программу обработки температуры.
Заключение
В данном курсовом проекте произведено проектирование цифрового термометра с возможностью отображения температуры на ЖК индикаторе. Данное устройство обладает высокой скоростью измерения, широким диапазоном измерения температуры.
Также имеет малые габариты, вес, и обладает низким энергопотреблением.
Содержание
Введение
1. Анализ поставленной задачи
1.1 Аналитический обзор микроконтроллера AT90S1200
1.2 Аналитический обзор цифрового термометра
2. Проектирование принципиальной схемы устройства
2.1 Схема включения микропроцессора
2.2 Формирование тактовых импульсов
2.3 Схема сброса
2.4 Схема подключения цифрового термометра
2.5 Схема подключения ЖКИ
2.6 Схема стабилизатора напряжения
3. Проектирование программного обеспечения микроконтроллера
3.1 Разработка алгоритма программы
3.2 Проектирование процедур управления интерфейсными устройствами
3.3 Проектирование процедуры инициализации аппаратуры микроконтроллера
3.4 Инициализация цифрового термометра DS1620
3.5 Инициализация ЖКИ
3.6 Проектирование процедуры Main()
4. Рекомендации по разработке программных и аппаратных диагностических средств для проверки работоспособности устройства
5. Проектирование печатной платы устройства (PCad, OrCad)
Заключение
Введение
В связи с повсеместным использованием цифровых управляющих систем постоянно растет необходимость разработки и усовершенствования их.
Большинство цифровых систем строится на микропроцессорах либо на микроконтроллерах. При помощи микропроцессорных систем происходит управление различными технологическими процессами и операциями. Данные системы практически универсальны, так как они имеют очень высокое быстродействие, и достаточную разрядность для различных выполнения различных расчетов на производстве. Используя в данных системах ППЗУ, возможно, при помощи одной компьютерной системы управление различным оборудованием. То есть необходимо изменение только программы управления.
Центральное место в структуре микропроцессорного устройства занимает микропроцессор, который выполняет арифметические и логические операции над данными, программное управление процессором обработки информации, организует взаимодействие всех устройств, входящих в систему. Микропроцессор представляет собой функционально законченное устройство, состоящее из одной или нескольких программно-управляемых БИС и предназначенное для выполнения операций по обработке информации и управления вычислительным процессом.
В данном курсовом проекте необходимо разработать измеритель температуры жидкости. Данное устройство будет построено на базе Clasic серии микроконтроллеров Atmel.
Датчиком температуры является цифровой термометр DS1620. Данный термометр позволяет по последовательному интерфейсу считывать показания в цифровом виде.
В качестве индикатора применен ЖКИ-модуль.
Анализ поставленной задачи
Темой курсового проекта является «Измеритель температуры жидкости». Для реализации поставленной задачи, нам необходимо использовать процессор AT1200S, вместо него мы будем использовать AT90S1200. Он является полным аналогом своего предшественника. Данная система позволяет очень быстро и точно производить измерение температуры.
Рассмотрим структурную схему, приведенную на рисунке 1.
Рисунок 1 – Структурная схема устройства.
В качестве микроконтроллера по заданию задан AT90S1200. Это микроконтроллер из семейства clasic.
Аналитический обзор микроконтроллера AT90S1200
В состав данного микроконтроллера входит следующие периферийные устройства:
- встроенный сторожевой таймер;
- аналоговый компаратор.
На рисунке 2 приведен микроконтроллер AT90S1200.
Рисунок 1.1 – микроконтроллер AT90S1200
Характеристики AT90S1200:
– Память программ 1 Кбайт
– Память данных (EEPROM) 64 байт
– Память данных (ОЗУ) -
– Количество лин. ввод/выв. 15
– Напряжение питания 2.7–5.5 В
– Тактовая частота 0 – 12 МГц
AT90S1200 является 8-ми разрядным CMOS микроконтроллером с низким энергопотреблением, основанным на усовершенствованной AVR RISC архитектуре. Благодаря выполнению высокопроизводительных инструкций за один период тактового сигнала, AT90S1200 достигает производительности, приближающейся к уровню 1 MIPS на МГц, обеспечивая разработчику возможность оптимизировать уровень энергопотребления в соответствии с необходимой вычислительной производительностью. Ядро AVR содержит мощный набор инструкций и 32 рабочих регистра общего назначения. Все 32 регистра напрямую подключены к арифметико-логическому устройству (АЛУ), что обеспечивает доступ к двум независимым регистрам при выполнении одной инструкции за один такт. В результате, данная архитектура имеет более высокую эффективность кода, при повышении пропускной способности, вплоть до 10 раз, по сравнению со стандартными микроконтроллерами CISC.
Архитектура также эффективно поддерживает языки высокого уровня, как и ультра- уплотненные программы на ассемблерном коде. AT90S1200 имеет: 1 Кбайт Flash - памяти с поддержкой внутрисистемного программирования, 64 байт EEPROM, 15 линий I/O общего назначения, 32 рабочих регистра общего назначения, внутренние и внешние прерывания, программируемый следящий таймер с встроенным тактовым генератором и программируемый последовательный порт SPI для загрузки программ, а также, два программно выбираемых режима экономии энергопотребления. Режим ожидания «Idle Mode» останавливает CPU, но позволяет функционировать регистрам, таймеру/ счетчику, следящему таймеру и системе прерываний. Режим экономии энергопотребления «Power Down» сохраняет значения регистров, но останавливает тактовый генератор, отключая все остальные функции микроконтроллера, вплоть до следующего внешнего прерывания, или до аппаратной инициализации.
Устройство производится с применением технологи энергонезависимой памяти с высокой плотностью размещения, разработанной в корпорации Atmel. Встроенная Flash - память с поддержкой внутрисистемного программирования обеспечивает возможность перепрограммирования программного кода в составе системы, посредством SPI последовательного интерфейса, или с помощью стандартного программатора энергонезависимой памяти. Благодаря совмещению усовершенствованного 8-ми разрядного RISC CPU с Flash- памятью с поддержкой внутрисистемного программирования на одном кристалле получился высокопроизводительный микроконтроллер AT90S1200, обеспечивающий гибкое и экономически- высокоэффективное решение для многих приложений встраиваемых систем управления. AVR AT90S1200 поддерживается полным набором программ и пакетов для разработки, включая: макроассемблеры, отладчики/ симуляторы программ, внутрисхемные эмуляторы и наборы для макетирования. На рисунке 1.2 приведена внутренняя структура AT90S1200
Рисунок 1.2 – Внутренняя структура AT90S1200
Дата: 2019-07-30, просмотров: 195.
