Пристрій для збору інформації

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Вказівки до виконання курсового проекту

1.1 Розробка структурної схеми проектованого пристрою

інформація датчик підсилювач перетворювач

В загальному випадку проектований пристрій, призначений для контролю і збору інформації, а також для керування об'єктами можна представити спрощеною структурною схемою.

1.2 Датчики

Датчик - це елемент, який перетворює контрольовану або регульовану величину в вихідний сигнал, придатний для подальшої обробки.

Датчики реагують на різні види дій. Основою для класифікації датчиків часто використовується принцип їх роботи, яка у свою чергу, може базуватися на фізичних або хімічних явищах і властивостях.

Розглянемо основні види і типів датчиків.

Датчики температури.

Серед всього різноманіття датчиків, датчик температури є найпоширенішим і відрізняється своєю різноманітністю. У таблиці 2 приведені деякі типи температурних датчиків та їх переваги та недоліки.

Датчики температури

Види датчиків	Типи датчиків	Діапазон величин опору, Ом	Діапазон робочих температур, 0С	Переваги	Недоліки
Дротяні терморезистори	ТСМ			Лінійна характеристика	Великі габарити, велика постійна часу
	ТСМ
	ТСП
	ТСП
Терморезистори	ММТ-1	1000 - 220000	- 60 … + 125	Малі габарити, мають велику чутливість до змін температури, досить мала постійна часу (1 -115с).	Нелінійні характеристики, складність калібрування пристрою.
	КМТ-1	22000-1000000	- 60 … + 180
	ИМТ- 4	1000 - 220000	- 60 … + 125
	СТ1-17	330 - 22000	- 60 … + 100
	СТ1-18	1500 - 2200000	- 60 … + 100
	СТ1-19	3300 - 2200000	- 60 … + 300
	B57 45-K	1000 - 330000	- 60 … + 300
	B57 2020-M	16330 ± 1000	- 60 … + 200
	B57 703-M	10000 ± 200	- 60 … + 160
	B57 820-M	220 ± 11	- 40 … + 125
	B59 100-C	27 - 100000	- 30 … + 180
	B59 1710-A	? 1000	+ 90… + 130
	B59 55-M	100 - 750	+ 60 … + 190
	B59 801-D	80 - 130	+ 40 … + 140
Напівпровідникові інтегральні датчики	LM135		- 50 … + 150	Лінійна характеристика, ТКН - 10мВ/0К	Додаткове джерело живлення
	LM235		- 50… + 100
	LM335		- 40 … + 100

В57 - NTC терморезистори (Negative Temperature Coefficient), зменшують свій опір з збільшенням температури.

В59 - PTC терморезистори (Positive Temperature Coefficient), збільшують свій опір з збільшенням температури.

Датчики струму і напруги.

Особливе місце займає група датчиків, так або інакше пов'язаних з виміром струму або напруги. До останнього часу для вирішення вказаних завдань в основному використовувалися класичні датчики у вигляді шунтів, трансформаторів струму і магнітних підсилювачів. Кожен з цієї групи датчиків має свої переваги і ряд недоліків.

Так, наприклад, шунт (низькоомний резистор) відрізняється простотою виконання, проте не забезпечує гальванічної розв'язки від шини з струмом. Трансформатор струму має, як правило, гранично низьку ціну, проте не здатний вимірювати постійний струм. Магнітний підсилювач обмежується виміром лише пульсуючих струмів.

Всі перераховані недоліки усунені в конструкціях наступного покоління датчиків, що отримали назву датчиків виміру струму і напруги, характеристики яких приведені в таблиці.

Датчики виміру струму і напруги

Види датчиків	Типи датчиків	Діапазон вимір. величин В, (А)	Чутливість, В/АТ	Вихідний сигнал, В, (мА)	Переваги
Датчики напруги	ДНХ-50	0 … 50	0.5…1.2	(50)	Лінійна характеристика, невеликі габарити
	ДНХ-100	10 …100	1.3 …1.9	(50)
	ДНХ - 500	50 … 500	1.5 … 2.2	(50)
	KSY 14	0 …140	150 … 230	5
Датчики струму	ДИТ - 40	0 … 40	1.2 … 2.1	10
	ДИТ-80	0 … 80	2.2 … 2.9	3
	ДИТ-500	0 … 500	4.2 … 5.1	5
	ДТХ-50	0 … 50	0.2 … 0.5	(25)
	ДТХ-100	0 … 100	0.8 … 1.4	(50)
	ДТХ-200	0 … 200	169 … 2.8	(100)
	MAX 471	0 … 3	1.6 … 1.7	36

Мікросхема MAX 471 компанії MAXIM створена для контролю змін сили струму.

Містить в одному корпусі резистор з опором близько 0.035 Ом і декілька операційних підсилювачів, включених за оригінальною схемою. Напруга живлення мікросхеми 3 - 36 В, при струмі живлення менше 100 мкА. Напрям вимірюваного струму може бути довільним. На рис. показана одна з можливих схем включення мікросхеми MAX 471.

Світлодіод VD1 служить для індикації знаку вимірюваного струму, а резистор R1 обмежує струм свічення світлодіода. Резистором R2 здійснюється калібрування датчика струму, так при R2 = 2 кОм - вихідний сигнал пропорційний 1В/1А.

Резистор R1 можна розрахувати по формулі:

(1)

де U_дж - напруга живлення датчика, В;

U_vd - падіння напруги світлодіоді, В;

I_vd - струм свічення світлодіода, А.

Лінійні датчики магнітного потоку.

Сфера використання датчиків магнітного потоку досить велика, як і різноманітність датчиків. Лінійні датчики магнітного потоку можна розділити на декілька груп по внутрішній структурі і сферам застосування. Нижче приведені типи і деякі характеристики різних типів датчиків.

Магніторезистори

Типи датчиків	Діапазон робочих температур, 0С	Структура	Особливості	Використання
FP 210 D/L	- 40 … + 140	Диф. полуміст	Висока чутливість, високий дозволяюча спроможність, оптимізовані для вживання в системах із зубчастими колесами.	Датчики кутового положення, швидкості обертання, подовжнього переміщення, лінійного положення
FP 212 D/L	- 40 … + 140	Диф. полумост
FP 410 L	- 40 … + 175	2 диф. полумоста
FP 410 D/L	- 40 … + 175	Диф. полумост
FP 420 L	- 40 … + 175	2 диф. полумоста
FP 425 L	- 40 … + 175	Диф. полумост

Датчики Холла

Типи датчиків	Діапазон робочих температур, 0С	Лінійність	Чутливість, В/АТ	Особливості	Використання
KSY 13	- 40 … + 150	± 2%	190 … 290	Висока лінійність, широкий температурний діапазон, для поверхневого монтажу, зверхплаский корпус 0.7 мм.	Вимір пересувань, безконтактні потенціометри, датчики струму в моторах постійного струму
KSY 14	- 40 … + 175	± 2%	190 … 260
KSY 16	- 40 … + 150	± 2%	190 … 260
KSY 44	- 40 … + 175	± 2%	150 … 230
KSY 46	- 40 … + 150	± 2%	150 … 230

GMR (Giant Magneto Resistors) магніторезистори - покращені магніторезистори, побудовані як багатошарові структури магнітних (Fe, Co) і немагнітних (Cu) матеріалів. Величина опору GMR чутлива лише до напряму sin/cos магнітного поля і нечутлива до його напруженості.

1.3 Вхідний підсилювач

При виборі схеми вхідного підсилювача необхідно враховувати основну вимогу, що пред'являється до нього: забезпечення високого вхідного опору каскаду, необхідного для узгодження підсилювача з джерелом сигналу.

Величину вхідного опору вхідного підсилювача визначають з умови:

R_вх.п. > (5…10) R_д, (2)

де R_вх.п - вхідний опір вхідного каскаду, Ом;

R_д - внутрішній опір джерела сигналу (датчика), Ом.

Вибираючи схему вхідного каскаду, слід орієнтуватися на відомі дані. Так схема із загальним емітером (ОЕ) має R_вх.= 10³…10⁴ Ом, схема із загальним колектором (ОК) - R_вх.=10⁴…10⁵ Ом, диференціальний підсилювач на біполярних транзисторах - R_вх.=10³…10⁴ Ом, підсилювальний каскад на польовому транзисторі - R_вх.=10⁵…10⁷ Ом, операційний підсилювач - R_вх.=10⁶…10⁸ Ом. При цьому потрібно враховувати зниження або підвищення R_вх. за рахунок введення зворотних зв'язків.

Установка диференціального каскаду або операційного підсилювача на вході підсилювача дає ряд переваг, а саме:

1. Підвищення температурної стабільності вхідного підсилювача

2. Спрощення підключення зворотного зв'язку (див. рис. 4)

3. Підвищення вхідного опору

При розрахунку диференціального каскаду необхідно повністю використовувати підсилювальні властивості транзистора. Це досягається вибором струму спокою, більшим або рівним, чим струм I_к.min (струм колектора, необхідний для забезпечення максимуму коефіцієнта підсилення по струму h_21е). I_к.min визначають з довідкових даних вибраного транзистора.

Операційний підсилювач призначений для виконання математичних операцій: додавання, віднімання, множення, логарифмування і ін. Крім того, ОУ використовують в різних електронних схемах, як аналогової, так і імпульсної дії. Це пояснюється його дешевизною, надійністю і хорошими електричними параметрами. ОУ майже завжди використовується з глибоким негативним зворотним зв'язком. Він має інверсний і прямий входи, вихід, виводи, для підключення джерел живлення і загального проводу, а також виводи для підключення пасивних ланцюгів, що коректують АЧХ ОУ.

У інвертуючому підсилювачі вхідний сигнал подається на інвертуючий вхід ОУ відносно загального проводу, що при цьому неінвертуючий вхід підключений до загального проводу через резистор R3 = R1|| R2. Підсилювач охоплений паралельним негативним зворотним зв'язком по напрузі за допомогою резисторів R1 і R2.

У неінвертуючому підсилювачі сигнал подають на неінвертуючий вхід ОУ, а інвертуючий вхід підключають до входу резисторного дільника ООС, створеного резисторами R1 і R2.

У схемі диференціюючого підсилювача вхідний сигнал подається на обидва входу ОУ. Причому на інвертуючий вхід подається також сигнал негативного зворотного зв'язку, що знімається з виходу резисторного дільника R1, R4. У даній схемі зазвичай R1 = R2 і R3 = R4.

Тоді для схеми зображеною на рис. 4, а - коефіцієнт посилення по напрузі і вхідний опір підсилювача охопленого зворотним зв'язком можуть бути розраховані по формулах:

=; ; (4)

=;

; (5)

=; ; (6)

де Кu_ОС, Кu_ОУ - коефіцієнт посилення ОУ із зворотнім і без зворотного зв'язку;

Rвх_ОС, Rвх_ОУ - вхідні опори ОУ із зворотнім і без зворотного зв'язку.

Залежно від вибраного типу датчика і аналого-цифрового перетворювача, тобто їх вихідних і вхідних параметрів, вибирають одну з схем вхідного підсилювача і розраховують номінали елементів.

Вибір операційного підсилювача проводиться по таких основних параметрах, як: Uвих m - вихідна напруга, позитивна і негативна напівхвилі повинні бути рівними;

Uвх m - вхідна напруга, повинно бути якомога більше (?5В);

Uп - напруга живлення, повинно бути біполярним і вищи 6В;

I вих m - максимальний струм виходу, повинен бути більше 3 мА;

Rвих min - мінімальний опір навантаження, вказується, якщо немає I вих m, і повинно бути менше 4 кОм;

Rвх - вхідний опір, повинен бути більше 100 кОм;

f₁ - частота одиничного посилення, повинна бути багато більш ніж f_гр вибраного датчика.

Типи операційних підсилювачів

Тип ОУ	Uж, В	Uвих m, В	I вих m, мА (Rн min, Ом)	КU	Uвх m, В	Rвх, кОм	f1, МГц
К140УД6А	± 15	± 12	(1000)	70?103	±10	2000	3
К140УД7А	± 15	± 10.5	(2000)	50?103	±5	400	0.8
К140УД8Б	± 15	± 10	(2000)	20?103	±10	100	1
К140УД11	± 15	± 12	6	50?103	±5	100	300
К140УД12	± 3	± 2	3	25?103	±2	50	2
К140УД17	± 15	± 10	6	3?103	±5	100	10
К140УД25	± 15	± 12	6	3?103	±5	100	10
К140УД27	± 15	± 12	10	10?103	±5	100	1
К544УД1А	± 15	± 10	(2000)	120?103	±10	10?106	1
К544УД2А	± 15	± 10	(2000)	20?103	±10	1?105	500
К553УД1Б	± 15	± 10	(2000)	25?103	±5	25?103	15
К553УД2	± 15	± 10	(2000)	20?103	±5	300	20

Операційний підсилювач можна вибрати також на сайті [19].

1.4 Аналогово-цифрові перетворювачі

В даний час в МПС використовують наступні типи АЦП:

- АЦП на основі перетворювачів «напруга-частота». До даного типу відносять АЦП з дельта - сигма - модуляцією;

- АЦП «часово-імпульсні» з одноразовою і подвійною інтеграцією сигналу, вони перетворять вимірювану напругу в часовий інтервал;

- АЦП послідовного рахунку і послідовних наближень. Вони будуються на основі ЦАП;

- АЦП паралельного перетворення, даний тип швидкодіючий, але малорозрядний.

Вибір АЦП для МПС здійснюють на основі наступних характеристик:

1) похибка перетворення

(7)

2) час перетворення - інтервал часу між подачею сигналу на вхід АЦП і появою стійкого коду на виході;

3) апертурний час - інтервал часу, в перебігу якого неможливо точно сказати до якого з моментів часу відноситься отримане вимірювання (похибка вимірювання сигналу в часі).

Для інтегральних АЦП важливими є:

4) інтерфейс передачі отриманих даних в мікроконтролер:

5) наявність вбудованого джерела опорної напруги, пристрій вибірки і зберігання величини вхідної напруги (ПВЗ).

Детально розглянуто програмно - апаратну реалізацію основних типів АЦП в [13, с. 66]. Вибрати АЦП можна з таблиці, в якій приведені декілька типів аналогово-цифрових перетворювачів.

Типи аналогово-цифрових перетворювачів

Тип АЦП	Uж, В	Uоп, В	Uвх.m, В	Число розрядів	Метод перетворення	Швидкодія, мкс	Вихід
HS9582	+5	Зовн. 1 - 5	0 - Uоп	6	М	0.07	Z, 6 р
ADC0844	+5	Зовн. 1 - 5	0 - Uоп	8	ПП	40	Z, 8 р
ADC0831	+5	Зовн. 1 - 5	0 - Uоп	8	ПП	32	-, П

1.5 Пристрій вводу даних

Для взаємодії з оператором в МПС використовують клавіатури для введення інформації. Якщо кількість кнопок клавіатури, що підключається до мікроконтролера >5, то підключення кнопок організовують у вигляді матриці:

Таке включення дозволяє економити число необхідних ліній портів введення-висновку для підключення кнопок.

Опитування (сканування) матричної клавіатури здійснюють таким чином:

1) На лінії порту P0, які програмуються на вивід, послідовно видають двійкові коди, що містять 0 тільки в одному розряді:

2) Перемикання двійкових кодів здійснюють через короткі інтервали часу: 20ч40 мкс. Після кожного перемикання здійснюється зчитування 3 ліній порту P1, які програмуються на введення. Якщо в рядку, в якому була натиснута кнопка, був виданий «0», то нульовий рівень буде переданий у відповідний стовпець і введений через порт P1. За інформацією портів P0 і P1 можна судити про натиснуту кнопку. На вихідні лінії порту Р0 встановлюються діоди VD1., VD4 необхідні для захисту ліній порту P0 від к.з. при одночасному натисненні кнопок в одному стовпці. При введенні інформації з порту P1 необхідно усунути брязкіт контактного датчика, який виникає при комутації контакту різних контактних пристроїв (кнопок, перемикачів, контактів реле) в перший момент часу виникає перехідною процес. Це явище при комутації контакту називають брязкотом.

Час дії брязкоту лежить в діапазоні від 1 до 30 мкс і залежить від конструкції контакту. Для усунення впливу брязкоту використовують два типи способів:

* апаратні способи

* програмні способи.

Апаратні способи реалізуються у вигляді наступних типів схем:

* схеми тригерів;

* схеми на основі RC ланцюжків;

* схеми на основі лічильників або зсувних регістрів.

В програмних способах усунення впливу брязкоту контактів виділяють два основні способи:

- спосіб N-кратного зчитування;

- спосіб тимчасової затримки.

Час t_з часової затримки вибирають з співвідношення:

t_З = (2МN+2) Т_МЦ; (8)

де N - число зчитувань;

Т_МЦ - час машинного циклу мікроконтролера.

Величину числа зчитувань N вибираються так, щоб:

t_З = (4Т_МЦ+t_З)МN ? t_бряз. (9)

де t_бряз - величина часу брязкоту контактів.

1.6 Блок індикації

Для індикації алфавітної і цифрової інформації в МПС, як правило використовують семисегментні і матричні світлодіодні, газорозрядні або рідинно-кристалічні індикатори.

Світлодіодні індикатори

Світлодіодний семисегментний індикатор (див. рис. 9) складається з сукупності світлодіодів, включених по схемі із загальним анодом або катодом,

У матричних індикаторах символ, що виводиться, синтезується з окремих дрібних сегментів, утворених, як правило, в матриці 5Ч7,6Ч8,9Ч12.

Можливі два основні способи підключення індикаторів:

- у режимі статичної індикації

- у режимі динамічної індикації.

У режимі статичної індикації для підключення кожного сегменту індикатора використовується окрема лінія порту виводу.

Динамічна індикація - це метод відображення цілісної картини через швидке послідовне відображення окремих елементів цієї картини. Причому, «цілісність» сприйняття виходить завдяки інерційності людського зору.

Індикатори зазвичай розташовують в місцях, зручних для проглядання інформації, що відображається на них. Решта цифрової схеми може розташовуватися на інших друкованих платах. При збільшенні кількості індикаторів збільшується кількість провідників між платою індикаторів і цифровою платою. Це приводить до певних незручностей розробки конструкції і експлуатації апаратури. Ця ж причина приводить до збільшення її вартості.

Кількість з'єднувальних провідників можна зменшити, якщо примусити індикатори працювати в імпульсному режимі. Людське око володіє інерційністю і якщо примусити індикатори відображати інформацію по черзі з чималою швидкістю, то людині здаватиметься, що всі індикатори відображають свою інформацію безперервно. В результаті можна по одних і тих же провідниках по черзі передавати інформацію, що відображається. Звичайна достатньо частоти оновлення інформації 50 Гц, але краще збільшити цю частоту до 100 Гц.

Кожен розряд короткочасно підключається до свого входу комутатора. Генератор служить для завдання швидкості оновлення інформації на індикаторах. Двійковий лічильник послідовно формує чотири стани схеми, а дешифратор через ключі забезпечує почергову подачу живлення на семисегментні індикатори.

В результаті, коли комутатор подає двійково-десятковий код з входу A на входи семисегментного дешифратора, то цей код відображається на індикаторі HL1. Коли комутатор подає на входи семисегментного дешифратора двійково-десятковий код з входу B, то цей код відображається на індикаторі HL2, і так далі, по циклу.

Швидкість оновлення інформації в розглянутій схемі буде в чотири рази менше частоти генератора. Тобто для того, щоб отримати частоту мерехтіння індикаторів 100 Гц, потрібна частота генератора 400 Гц.

У скільки ж разів в результаті зменшилась кількість з'єднувальних провідників? Якщо на платі індикації залишити тільки індикатори, то для їх роботи буде потрібно 7 інформаційних сигналів для сегментів і чотири комутуючі сигнали. Всього 11 провідників. У статичній схемі індикації було б потрібно 7Ч4=28 провідників.

Розрахунок струм, що протікає через кожен сегмент світлодіодного індикатора при його свіченні проводять, користуючись еквівалентною схемою протікання струму по одному з сегментів індикатора.

Для нормальної роботи світлодіода потрібний струм від 3 до 10 мА. Задамося мінімальним струмом світлодіода 3 мА. Проте при імпульсному режимі роботи яскравість свічення індикатора падає в N разів, де коефіцієнт N рівний скважності імпульсів струму, що подаються на цей індикатор.

Для збереження яскравість свічення потрібно збільшити величину імпульсного струму, що протікає через сегмент, в N разів. Для восьмирозрядного індикатора коефіцієнт N рівний восьми. Якщо був вибраний статичний струм через світлодіод, рівний 3 мА, для збереження тієї ж яскравості свічення світлодіода у восьмирозрядному індикаторі буде потрібно імпульсний струм:

I_{сег дин} = I_{сег стат}ЧN = 3мАЧ8 = 24мА (10)

де I_{сег дин} - імпульсний струм сегмента;

I_{сег стат} - статичний струм сегмента.

Такий струм зможуть забезпечити тільки деякі серії цифрових мікросхем. Для більшості ж серій мікросхем буде потрібно підсилювачі, виконані на транзисторних ключах. Тепер визначимо струм, який протікатиме через ключ, що комутує живлення на окремі розряди восьмирозрядного блоку індикації. Через ключ може протікати струм будь-якого сегменту індикатора. При відображенні цифри 8 потрібно буде запалити всі сім сегментів індикатора, тому імпульсний струм, що протікає у цей момент через ключ, можна обчислити наступним чином:

I_кл = I_{сег дин}ЧN_сег = 24мАЧ7 = 168мА. (11)

Переваги і недоліки динамічної індикації. Безперечною гідністю динамічної індикації є мала кількість з'єднувальних провідників, що робить її незамінною в деяких випадках, таких як робота з матричними індикаторами.

Як недолік слід привести наявність великих імпульсних струмів, а оскільки будь-який провідник є антенним, то динамічна індикація служить могутнім джерелом перешкод. Ще одним шляхом розповсюдження перешкод є джерело живлення.

В зв'язку з тим, що фронти у комутуючих імпульсів дуже короткі, тому їх гармонійні складові перекривають діапазон радіочастот аж до ультракоротких хвиль.

Отже, застосування динамічної індикації дозволяє мінімізувати кількість з'єднувальних провідників між цифровим пристроєм і індикатором, але є при цьому могутнім джерелом перешкод, тому потрібно прийняти всі заходи по придушенню перешкод.

Вибирати світлодіодні індикатори потрібно у відповідності до вимог завдання курсового проекту. Світлодіодні індикатори представлені як одно розрядними типу АЛ305А, так і багаторозрядними індикаторами АЛС318, АЛС311, ИВЛ 1-7/5 (16 цифрових знаків). Компанія Kingbright Electronic (www.kingbrightusa.com) та інші випускають різноманітні світлодіоди та світлодіодні індикатори, інформацію про які можна знайти на фірмових сайтах цих компаній.

Рідинно-кристалічні індикатори (РКІ)

Рідкокристалічні індикаторні панелі призначені для виведення як символьної, так і графічної інформації.

Символьні РКІ як правило вбудованого контролера не мають, тому організовувати вивід інформації на такі індикатори потрібно за допомогою спеціальних мікросхем LCD Drivers, які можуть мати до 66 ліній портів виводу. Компанія Microchip Technology Inc (www.microchip.com) випускає велику кількість мікросхем LCD PIC^® Microcontrollers, призначених для роботи з символьними РКІ, наприклад PIC16C925, PIC16C926, PIC16F913, PIC18F63J90 та інші.

Зображення в графічних РКІ синтезується окремими крапками. Кожний графічний РКІ включає:

– матричний РК індикатор;

– контролер виведення інформації, що реалізовує режим динамічної індикації.

Наявність контролера дозволяє здійснити виведення інформації в динамічному режимі без участі центрального процесора.

Приведемо деякі типи символьних РК індикаторів

Основні параметри

· тип: семисегментний

· розміри модуля, мм: 55.9 x 76.2

· розміри видимої області, мм: 50.8 x 65.0

· режим управління: Static

· загальна кількість виводів: 10

· опис сегментів: 1DIG

· виробник: INTECH

Основні параметри

· тип: семисегментний

· розміри модуля, мм: 69.8 x 38.1

· розміри видимої області, мм: 62.2 x 22.9

· режим управління: Static

· загальна кількість виводів: 40

· опис сегментів: 4DIG 3DP 1COL

· виробник: INTECH

Простими графічними РК панелями є символьні 1-, 2-, 4-х рядкові панелі з числом символів в рядку до 40.

До таких панелей відносяться РКІ, наприклад, SUNLIKE (Bolymin, www.bolymin.com.tw), WINSTAR та інші.

Основні параметри

· тип: символьний (знакосинтезуючий)

· кількість символів: 8 x 2 рядки

· розміри модуля, мм: 58.0 x 32.0

· розміри видимої області, мм: 38.0 x 16.0 (діагональ: 1.6 ? = 4.1 см)

· розмір точки, мм: 0.56 x 0.66

· тип контролера: S6B0066U

· виробник: WINSTAR

Підключаються РКІ панелі до м/к пайкою, перелік контактів та їх значення приведено в таблиці.

Інтерфейс РКІ панелі

№ контакту	Позначення	Рівень сигналу	Функція
1	Vss	0V	Загальний
2	Vdd	5,0V	Напруга живлення схем логіки РКІ
3	Vo	(Variable)	Контрастність зображення РКІ
4	RS	H/L	H (Високий) - Дані, L (Низький) Команди управління
5	R/W	H/L	H (Високий) - Читання з РКІ, L (Низький) - Запис в РКІ
6	E	H, H>L	Сигнал вибору кристалу РКІ
7	DB0	H/L	Біт даних 0
8	DB1	H/L	Біт даних 1
9	DB2	H/L	Біт даних 2
10	DB3	H/L	Біт даних 3
11	DB4	H/L	Біт даних 4
12	DB5	H/L	Біт даних 5
13	DB6	H/L	Біт даних 6
14	DB7	H/L	Біт даних 7

Якщо в РКІ панелі є 15 (+) і 16 (-) контакти, звичайно через них подається напруга для живлення внутрішньої підсвітки дисплею.

Детальну інформацію про характеристики можна отримати на сайтах фірм, що виробляють РКІ панелі та з файлу BC0801A series VER01.pdf.

2. Вибір мікроконтролера

Вибір мікроконтролера PICmicro проводять у відповідності до завдання на курсове проектування. Необхідно визначити кількість ліній портів вводу - виводу, які будуть задіяні для обробки вхідної інформації (датчиків, кнопкової клавіатури і т.п.), для виводу - на різні пристрої відображення інформації, об'єкти керування, об'єми програмної пам'яті та пам'яті даних, потрібну швидкодію та точність обробки даних.

Ввод аналогових сигналів вимагатиме використання АЦП, окремих мікросхем або вбудованих у мікроконтролери PICmicro, наприклад PIC16F873A - PIC16F877A.

Вивід інформації на конкретні пристрої її відображення теж вимагатиме відповідного вибору контролера. Вивід даних на символьні семисегментні РКІ індикатори потребуватиме вибору контролерів з вбудованими LCD драйверами, наприклад PIC16C925, PIC16C926, PIC16F913, PIC18F63J90

Згідно з алгоритмом програми, за допомогою якої будуть вирішуватися завдання курсового проектування, потрібно визначити загальний об'єм програмної пам'яті, пам'яті даних і на основі вибрати мікроконтролер.

Швидкодію обробки даних визначить максимальна тактова частота роботи мікроконтролера, яка може коливатися в межах від десятків кГц до десятків МГц. Точність визначення часових інтервалів вхідних величин, які необхідно виміряти за завданням, залежатиме від вибору способу синхронізації мікроконтролера - RC-генератор даватиме найменшу точність виміру при найнижчій максимальній частоті, XT-, HS-генератори - найвищу точність виміру і вищу частоту роботи.

Детальна інформація про мікроконтролери PICmicro можна знайти на сайті [14] та сайті [15].

Вибір елементів електронних схем

Вибір резисторів

Початковими даними для вибору резистора служать: розрахований опір і розрахункова потужність резистора.

Резистор вибирають в наступному порядку:

1) Визначають найближчий стандартний номінал резистора з ряду.

2) З ряду потужностей: 0,125; 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10,0 Вт вибирають потужність резистора.

3) По довіднику вибирають стандартний резистор.

Приклад: «В результаті розрахунку по отриманим величинам R5=17585,5 Ом; PR5=0,356 Вт вибираємо резистор МЛТ - 0,5 Вт - 18 кОм 10%».

Стандартні ряди номіналів резисторів і конденсаторів

Індекс ряду	Номінальне значення (одиниці, десятки сотні Ом, кОм, МОм, пФ нФ, мкФ)	Допустиме відхилення від номінального значення%
Е6	1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8	20
Е12	1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8 1.2 1.8 2.7 3.9 5.6 8.2	10
Е24	1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1	5

Вибір конденсаторів

Початковими даними для вибору конденсатора служать: розрахункова ємність, розрахункова напруга, максимальна частота струму (напруга), призначення (розділовий конденсатор, конденсатор фільтру змінного струму, конденсатор фільтру постійного струму і ін.)

Конденсатор вибирають в наступному порядку:

1) По стандартних рядах вибирають найближчий номінал конденсатора.

2) Задаються допустимим значенням напруги конденсатора в 1,2-1,5 разів більше, чим U_{c max.}

3) По максимальній частоті і характеру режиму роботи вибирають тип конденсатора. З урахуванням залежності допустимої напруги конденсатора від частоти вибирають напругу конденсатора з даних для вибраного типу.

4) За наслідками попередніх пунктів вибирають стандартний конденсатор.

Вибір діодів

Початковими даними для вибору діода служать: максимальний струм, середній струм, максимальна напруга, частота протікаючого струму. Параметри діода слідує вибирати із запасом (15-20)%.

Приклад.

Максимальний струм діода складає Iдmax=300 мА. Максимальне зворотне напруга Uвmax= 30 В. Середній струм діода

Iдср = (10)

Якщо частота проходження імпульсів струму через діод f=100 Гц, з довідника вибираємо діод Д229В з параметрами:

Iдоп.ср. =0,4 А; Uвmax=100 В; fmax= 1кГц.

3. Вимоги до оформлення курсового проекту

Розрахунково-пояснювальна записка до курсової роботи виконується на аркушах формату А4 (шириною 210 і довжиною 297 мм). Заповнюється одна сторона листа. Сторінки пояснювальної записки нумеруються арабськими цифрами без крапки, номер розташовують у правом нижньому куті кутового штампа. Відстань від тексту до границь листа: зверху - 15 мм, ліворуч - 30 мм, праворуч - 10 мм, знизу - не менше 20 мм. Текст пишуть чорнилом одного кольору. При оформленні пояснювальної записки на персональному комп'ютері використовуйте текстові процесори Mіcrosoft Word (шрифт - «Tіmes New Roman», 14 пт). У цьому випадку малюнки також варто виконувати на комп'ютері.

Титульний лист і лист технічного завдання включаються загальну нумерацію, але номери на них не ставляться. Текст основної частини поділяється на розділи, підрозділи, пункти і підпункти. У текстовій частині допускаються тільки загальноприйняті скорочення. Заголовки розділів пишуться симетрично текстові прописними буквами. Заголовки підрозділів, пунктів і підпунктів пишуться малими літерами. Перенос слів у заголовках не допускається. Крапка наприкінці заголовка не ставиться. Кожен розділ варто починати з нового листа. Введення, список літератури і висновок не нумеруються. Розділи повинні мати порядкову нумерацію в межах усієї пояснювальної записки і позначатися арабськими цифрами з крапкою наприкінці. Номер підрозділу складається з номера розділу і підрозділу, розділених крапкою, наприклад: «2.3» (третій підрозділ другого розділу). Номер пункту включає 3 цифри: номер розділу, номер підрозділу і номер пункту, наприклад: «2.3.2».

Схеми, малюнки, таблиці варто поміщати після першого згадування про них або на наступній сторінці. Ілюстрації нумерують у межах ПЗ арабськими цифрами. Позначення ілюстрації, якщо їх більше однієї, складається зі слова «Рис.» і порядкового номера ілюстрації, наприклад: Рис. 2. У конці позначення крапку не ставлять. Ілюстрація повинна мати найменування і при необхідності пояснювальні дані.

Значення символів і числових коефіцієнтів, що входять у формули, повинні бути приведені безпосередньо під формулою. Значення кожного символу приводять з нового рядка в тій послідовності, у якій вони приведені у формулі. Перший рядок розшифровки повинен починатися зі слова «де» без двокрапки після нього. Формула пишеться симетрично текстові. До і після написання формули варто пропустити чистий рядок. Усі формули нумерують арабськими цифрами без крапки у межах розділу. Номер формули вказують з правої сторони листа на рівні формули в круглих дужках.

Усі таблиці, якщо їх у документі більш однієї, нумерують в межах ПЗ арабськими цифрами. Над лівим верхнім кутом таблиці поміщають напис з вказівкою номера: «Таблиця 2». При наявності заголовку напис «Таблиця…» пишуть вище заголовку. Якщо в ПЗ тільки одна таблиця, то номер їй не привласнюють і слово» Таблиця " не пишуть. На всі таблиці повинні бути посилання в тексті.

При посиланні в тексті на літературне джерело приводиться його порядковий номер, виділений квадратними дужками.

Графічна частина виконується у відповідності до вимог ГОСТ 2.701-84, ГОСТ 2.710-81, ГОСТ 2.723-68, ГОСТ 2.727-68, ГОСТ 2.728-74, ГОСТ 2.730-73 ГОСТ 2.743-82, ГОСТ 2.755-84. Правила і порядок виконання графічної частини також приведено в [11, 12]

4. Порядок і контроль виконання курсового проекту

Курсовий проект виконується в порядку, встановленому керівником проекту і в термін, вказаний в календарному плані.

Контроль виконання здійснюється на практичних заняттях по чорнових запискам студента.

За тиждень до захисту студент повинен здати курсовий проект на перевірку керівнику.

Рекомендована література

1. Гостев В.И Системы управления с цифровыми регуляторами: справочник. - К.: Техника, 1990.

2. Каган Б.М., Сташин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

3. Коу Б. Теория и проектирование цифровых систем управления - М.: Машиностроение, 1986.

4. Романенко В.Д. Методи автоматизації прогресивних технологій. - К.: Вища школа, 1995.

5. Солодовников В.В., Коньков В.Г. и др. Микропроцессорные автоматические системы регулирования. Основы теории и элементы. Учебное пособие. - М.: Высшая школа, 1991.

6. Бродин В.Б., Шагурин М.И. Микроконтроллеры: архитектура, программирование, интерфейс. Справочник. - М.: Издательство ЭКОМ, 1999

7. Бойко Н.П., Стеклов В.К. Системы автоматического управления на базе Микро-ЭВМ. К.: Техника, 1989.

8. Майоров В.Г., Гаврилов А.И. Практический курс программирования микропроцессорных систем. - М.: Машиностроение, 1989.

9. Зубчук В.И., Сигорский В.П., Шкуро А.Н. Справочник по цифровой схемотехнике. - К.: Техніка, 1990.

10. Стеклов В.К. Проектування систем автоматичного керування. - К.: Вища школа, 1995.

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

12. Клюев А.С., Глазов Б.В. и др. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 464 с.:ил.

13. Електронний підручник, файл Курс лекций по микроконтроллерам.pdf

14. www.microchip.com - сайт компанії Microchip Technology Inc

15. www.microchip.com.ua - сайт компанії ООО «ГАММА», офіційного представника компанії Microchip Technology Inc в Україні

16. www.microchip.ru - сайт російської компанії ООО «Микро-Чип», офіційного представника компанії Microchip Technology Inc.

17. www.bolymin.com.tw - сайт компанії Bolymin Inc, виробника LCD Module

18. www.kingbrightusa.com - сайт компанії Kingbright Electronic, виробника LED Module.

Размещено на Allbest.ru