Оптический пирометр

0.5 мкА при напряжении питания 1.8 В

Рисунок 4.11- Блок-схема ATtiny2313

Рисунок 4.12- Расположение выводов ATtiny2313

Общее описание:

ATtiny2313 - низкопотребляющий 8 битный КМОП микроконтроллер с AVR RISC архитектурой. Выполняя команды за один цикл, ATtiny2313 достигает производительности 1 MIPS при частоте задающего генератора 1 МГц, что позволяет разработчику оптимизировать отношение потребления к производительности.

AVR ядро объединяет богатую систему команд и 32 рабочих регистра общего назначения. Все 32 регистра непосредственно связаны с арифметико-логическим устройством (АЛУ), что позволяет получить доступ к двум независимым регистрам при выполнении одной команды. В результате эта архитектура позволяет обеспечить в десятки раз большую производительность, чем стандартная CISC архитектура.

ATtiny2313 имеет следующие характеристики: 2 КБ программируемой в системе Flash память программы, 128 байтную EEPROM память данных, 128 байтное SRAM (статическое ОЗУ), 18 линий ввода - вывода общего применения, 32 рабочих регистра общего назначения, однопроводный интерфейс для встроенного отладчика, два гибких таймера/счетчика со схемами сравнения, внутренние и внешние источники прерывания, последовательный программируемый USART, универсальный последовательный интерфейс с детектором стартового условия, программируемый сторожевой таймер со встроенным генератором и три программно инициализируемых режима пониженного потребления. В режиме Idle останавливается ядро, но ОЗУ, таймеры/счетчики и система прерываний продолжают функционировать. В режиме Power-down регистры сохраняют свое значение, но генератор останавливается, блокируя все функции прибора до следующего прерывания или аппаратного сброса. В Standby режиме, задающий генератор работает, в то время как остальная часть прибора бездействует. Это позволяет очень быстро запустить микропроцессор, сохраняя при этом в режиме бездействия мощность.

Прибор изготовлен по высокоплотной энергонезависимой технологии изготовления памяти компании Atmel. Встроенная ISP Flash позволяет перепрограммировать память программы в системе через последовательный SPI интерфейс или обычным программатором энергонезависимой памяти. Объединив в одном кристалле 8- битное RISC ядро с самопрограммирующейся в системе Flash памятью, ATtiny2313 стал мощным микроконтроллером, который дает большую гибкость разработчика микропроцессорных систем.

ATtiny2313 поддерживается различными программными средствами и интегрированными средствами разработки, такими как компиляторы C, макроассемблеры, программные отладчики/симуляторы, внутрисхемные эмуляторы и ознакомительные наборы.

4.7 Выбор ЖКИ

Жидко-кристаллические (ЖК) - модули являются одними из основных средств вывода информации для современных цифровых систем. Обеспечивают отображение большого объема информации при хорошей различимости и низком энергопотреблении, благодаря чему широко используются в измерительных приборах, медицинском оборудовании, промышленном оборудовании, информационных системах, аппаратуре с автономным питанием. В последнее время выпускаются жидкокристаллические индикаторы со встроенными контроллерами, облегчающими реализацию интерфейса ЖКИ и микропроцессора. Так, например, можно произвести аппаратное и программное сопряжение микроконтроллеров AVR и символьных ЖКИ, построенных на базе контроллера HD44780 фирмы Hitachi. [12]

Рисунок 4.13- ЖКИ, построенный на базе контроллера HD44780 фирмы Hitachi

Контроллер HD44780 потенциально может управлять 2-мя строками по 40 символов в каждой (для модулей с 4-мя строками по 40 символов используются два однотипных контроллера), при матрице символа 5 х 7 точек.

Для соединения ЖКИ-модуля с управляющей системой используется параллельная синхронная шина, насчитывающая 8 или 4 (выбирается программно) линий данных DB0...DB7, линию выбора операции R/W, линию выбора регистра RS и линию стробирования/синхронизации Е. Кроме линий управляющей шины имеются две линии для подачи напряжения питания 5 В - GND и VCC, и линия для подачи напряжения питания драйвера ЖКИ - V0.

Рисунок 4.14 -Подключение к управляющей системе

На рис. 4.14а) приведена схема подключения ЖКИ-модуля с 8-ми разрядной шиной к некоторой абстрактной микро-ЭВМ XYZ. Эта микро-ЭВМ содержит два порта: 8-ми разрядный двунаправленный РА0...РА7, к которому подключена шина DB0...DB7 ЖКИ-модуля, и 3-х разрядный РВ0...РВ2, к которому подключены линии управляющих сигналов: E, RS,R/W. На рис. 4.15б) можно видеть схему подключения ЖКИ-модуля к этой же микро-ЭВМ в 4-х разрядном режиме. Для обмена в 4-х разрядном режиме используется старшая тетрада шины данных - DB4...DB7.

Рассматриваемый ЖКИ при помощи стандартного 14-контактного разъема обменивается информацией с управляющим микроконтроллером (в нашем случае с AVR). AVR-микроконтроллер посылает в ЖКИ команды, управляющие режимами его работы. В свою очередь, ЖКИ может посылать AVR-микроконтроллеру по его запросу информацию о своем состоянии и данные из своих внутренних блоков памяти.

В качестве самого индикатора возьмем PARA Light C/A-564:

Табл. 5 Технические характеристики PARA Light C/A-564

Рисунок 4.15- Геометрические характеристики

Рисунок 4.16- Назначение выводов C/A-564

4.8 Расчет блока питания

Выбранные элементы(микросхемы) имеют следующие показатели потребления:

Таблица 5 -Электрические характеристики элементов прибора

Суммарная мощность составляет:

РУ = 1·5·5+2·0,08·15+1·0,3·1,8+1·0,5·5 = 30,44мВт (13)

В качестве источника питания возьмём 3 батарейки типа "крона" по 9В каждая: Ultra Alkaline фирмы GP.

ULTRA ALKALINE - цилиндрические элементы и батареи с улучшенной марганцево-цинковой системой и щелочным электролитом [12]

Батарейки имеют ультра высокие показатели

Не содержат кадмия и ртути - экологически чистый продукт

Обладают повышенной электрической емкостью

Батарейки идеально подходят для устройств с высоким потреблением энергии

5. Расчет статической характеристики прибора

Основной характеристикой любого преобразователя является статическая характеристика - зависимость выходной величины преобразователя от входной. К большинству преобразователей предъявляется требование высокой линейности статической характеристики.

Выпишем все формулы, использованные в проекте от входного параметра до выходного:

RT = е·у·T4

P = RT ·S

I = KP ·P

Uвх = I·R

Uвых = KU ·Uвх

Выделим прямую зависимость выходного параметра - напряжения от выходного - температуры:

Uвых = KU ·R · Kp · S · е·у·T4

Изобразим эту зависимость графически

Заключение

В данном проекте был разработан пирометрический датчик температуры с микроконтроллером, измеряющий температуру объектов в диапазоне 0ч3000єC. Структурная схема преобразователя включает в себя два основных блока - оптический и измерительный. Подобраны все необходимые элементы в соответствии с требованиями и расчетами.

Данный прибор является предельно простым, дешевым и портативным, сочетает в себе приемлемую для большинства применений точность измерения температуры (не менее 1oС) и малое время подготовки прибора для измерений.

Также была построена статическая характеристика - зависимость выходной величины преобразователя от входной. Требование высокой линейности статической характеристики было обеспечено.

Список литературы

http://www.nature.web.ru

http://www.siemens.com

http://www.ssga.ru/eossib/oep_yak/g35.htm

Газета "Энергетика и промышленность России"№ 5 (45) май 2004 года

http://www.fips.ru

http://ru.wikipedia.org/

http://www.optotechnolab.ru

http://www.rusoptika.ru/volokno.html

http://www.tkc.ru/price/spec/wires/st-upc.shtml

http://www.dilas.ru/fd/dfd1000to.php

http://www.gaw.ru

"Электроника и микропроцессорная техника": Учеб. для вузов/ В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш.шк.,2004. -790с.: ил.

Трофимова Курс физики: Учеб. Пособие для вузов. - 7-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2001. -542с.: ил.

http://www.tehnocom.ru/group.phtml

http://www.komoloff.ru/print.php

http://www.fips.ru// Шилин А.Н. Сухоруков А.М.

http://www.fips.ru// Ураксеев М.А., Киреев М.Г.

http://www.fips.ru// Ураксеев М.А., Киреев М.Г.

http://www.findpatent.ru/

Размещено на Allbest.ru