Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний університет водного господарства та природокористування

Кафедра електротехніки і автоматики

Розрахунково-графічна робота

З дисципліни: “ Програмування мікроконтролерів”

Рівне - 2011

Вступ

Аналіз та розробка структурної схеми пристрою

Оскільки пристрій містить лише два вхідних аналогових сигнали, причому вимоги до точності вимірювання не наведені, виберемо мікроконтролер з вбудованим 10-розрядним АЦП та мінімум 1-м каналом вимірювання. Для реалізації даного пристрою доцільно використовувати мікроконтролери старшого сімейства РІС18, оскільки вони по вартості є рівними мікроконтролерам молодших сімейств, а можливості по модернізації пристрою в них більші.

Окрім того, мікроконтролери РІС18 рекомендуються компанією Microchip як базові для розробок і для них є доступні засоби розробки. Вихід регулятора - один дискретний сигнал. Для управління РКІ необхідно мінімум 7 ліній вводу/виводу (4 - дані, 3 - управління). Вхідні сигнали - 1 аналоговий вхід. Отже мінімальна кількість виводів мікроконтролера - 9.

Для живлення пристрою використовується постійної напруга 12 В, тому для живлення внутрішньої схеми пристрою використаємо компенсаційний інтегральний стабілізатор напруги.

Обгрунтування та вибір мікропроцесорних засобів та інших елементів схемотехніки

Виходячи з технічного завдання, аналізу задачі та розробленої структурної схеми виберемо мікроконтролер РІС18F1320, який має слідуючі технічні характеристики:

- кількість виводів - 18;

- 4096 слів пам'яті програм,256 байт ОЗП,256 байт ЕЕРROM;

- 1 багатофункціональний ШІМ-модуль;

- 4 таймери, WDT-таймер;

- AUSART-інтерфейс;

- внутрішній RC-генератор (від 32 кГц до 8 МГц);

- швидкодія до 10 MIPS;

- стандартний та розширений температурний діапазон.

З технічних характеристик вибраного мікроконтролера видно, що він повністю відповідає вимогам поставленим до пристрою, а також забезпечує достатній запас по модернізації програмної частини пристрою. Для тактування мікроконтролера використаємо внутрішній генератор - це спростить схему, звільнить виводи та збільшить надійність. Мікроконтролер виберемо в DIP18 корпусі - це дозволить легко змінювати прошивку, або замінювати його на сумісні по виводах.

Для відображення інформації використаємо знакосинтезуючий рідкокристалічний індикатор з відображенням 2-ох рядків по 16 символів. Оскільки пристрій може експлуатуватися в промислових умовах з недостатньою освітленістю, то виберемо індикатор з вбудованою світлодіодною підсвіткою та розширеним температурним діапазоном. На основі вищенаведених вимог вибираємо індикатор фірми Ampire марки AC162BGJLY84H-AR, які має наступні характеристики:

- габарити 80x36x14.5 мм;

- розмір символа 2.95x5.55 мм;

- 2x16 символів;

- 4-,8-бітний інтерфейс;

- контролер КS0066 фірми Samsung (аналог HD44780 фірми Hitachi);

- температурний діапазон - 20…+70С.

Для забезпечення живлення пристрою використаємо блок живлення із прямою трансформаторною схемою пониження напруги, двопівперіодним випрямлячем та компенсаційним стабілізатором напруги типу 7805.

Розробка принципової електричної схеми пристрою

Принципову електричну схему виконуємо згідно з структурною схемою наведеною на рис.1, та з врахуванням особливостей окремих елементів схеми. Під'єднання всіх вхідних та вихідних елементів пристрою, РКІ, службових пристроїв виконуємо з врахуванням можливостей конфігурації та настроювання портів вводу /виводу мікроконтролера та його периферійних пристроїв, РКІ та на основі детального аналізу технічної документації.

Рис.2 Принципова електрична схема

Конденсатори С1 - С5 вибираються згідно рекомендованої літератури по MAX232CPE. Резистор R1 обмеження струму світло діода транзисторної оптопари DA2 РС121 фірми Shar вибираємо з умови забезпечення максимально можливого струму одного виводу мікроконтролера (20мА) при напрузі його живлення 5В та струму надійного спрацювання оптрона, що визначається з характеристик наведених в документації на оптрон - 10 мА.

Конденсатор С10 для згладжування напруги живлення мікроконтролера виберемо виходячи з рекомендацій виробника мікроконтролера на ємність 0.1 мкФ.

Резистор R3 обмежння струму світлодіодної підсвітки та резистор R4 регулювання контрасту зображення РКІ вибираємо з рекомендацій РКІ.

Розробка блок-схеми алгоритму роботи пристрою

Оскільки, згідно завдання, пристрій не містить елементів що можуть створювати асинхронні події, то застосуємо лінійну структуру програми без використання переривань. В програмі можна виділити слідуючі задачі:

- настроювання портів вводу/ виводу мікроконтролера;

- настроювання АЦП;

- настроювання USART та переривання

- настроювання РКІ;

- вивід значення технологічного параметру на РКІ-індикатор;

Блок схема

Розробка програмного забезпечення для мікропроцесорного пристрою

Розробку програмного забезпечення для мікроконтролера PIC18F1320 будемо проводити з використанням С-компілятора Microchip C18 student Evolution в інтегрованому середовищі розробки MPLAB IDE.

Для роботи з периферійними пристроями мікроконтролера, РКІ та реалізації стандартних функцій використаєм бібліотеки, що надаються разом з компілятором. Опис використаних бібліотек приведено в документації на компілятор. Відображення виміряного значення регульованої величини та завдання регулятора РКІ буде проводитись у форматі цілого числа в діапазоні 0-1023,що відповідає діапазону 10-розрядного АЦП.

Програма роботи

#include <p18f452. h> // підключення заголовного файла МК

#include <delays. h> // підключення бібліотеки часових затримок

#include <adc. h> // підключення бібліотеки для роботи з АЦП

#include <xlcd. h> // підключення заголовного файла LCD монітора

#include <stdlib. h> // бібліотека із стандартними функціями С

#pragma config OSC = HS // установки конфігурації контроллера

#pragma config OSCS = OFF

#pragma config PWRT = ON

#pragma config BOR = ON

#pragma config BORV = 27

#pragma config WDT = OFF

#pragma config CCP2MUX = ON

#pragma config LVP = OFF

#pragma config DEBUG = OFF

void USART_isr (void);

unsigned int value;

unsigned char mybuff [16];

float k;

#pragma code InterruptVectorHigh=0x08 // вектор переривань вищого пріорітету

void InterruptVectorHigh (void)

{

_asm // вставка на мові асемблер

goto interrupt Handler High

_endasm // кінець вставки

}

void clear_mybuff (void)

{

unsigned char i;

for (i=0; i<0; i<17; i++)

mybuff [i] =0;

}

void main (void)

{

TRISA=0b11110111;

TRISB=0b00000100;

OSCCON=0^x72;

OpenUSART (USART_TX_INT_OFF&

USART_RX_INT_ON&

USART_ASYNCH_MODE&

USART_EIGHT_BTT&

USART_CONT_RX&

USART_BRGH_HIGH,103);

IPR1 bits. RCIP=1;

INTCON bits. GIEH=1;

OPEN ADC (ADC_FOSC_RC& ADC_RIGHT_JUST& ADC_12_TAD,

ADC_CHO& ADC_REF_VDD_VSS& ADC_INTOFF, ADC_ЗANA);

OPEN XLCD (FOUR_BIT&LINES_5^X7); // розрядність матриці LCD монітора

while (BusyXLCD ()); // очікування звільнення РКІ

WriteCmdXLCD (CURSOR_OFF); // вимкнення курсора

while (1) // безкінечний цикл

{

SetChanADC (ADC_CH0); // вибір каналу АЦП

Delay10TCYx (20);

ConvertADC (); // запуск перетворення

while (BusyADC ()); // очікування завершення перетворення

value=ReadADC () *k; // присвоєння виміряного значення регульованої величини

itoa (value,mybuff); // перетворення 16-бітного значення в рядок

WriteCmdXLCD (0 x80); // перехід на перший рядок PKI

putsXLCD (mybuff); // вивід рядка на екран

clear_ mybuff (); // очищення масиву

}

}

#pragma Interrupt Interrupt Handler High

void USART_isr ()

{if (INTCON bits. RCIF)

{ INTCON bits. RCIF=0;

k=Read USART () /100;

}

}

Размещено на Allbest.ru