Разработка блока отображения информации БРК

Будучи устройством с динамической индикацией, контроллер циклически производит обновление информации на ЖКИ. Сам ЖКИ организован как матрица, состоящая в зависимости от режима работы из 8-ми (одна строка символов 5 х 7 точек), 11-ти (одна строка символов 5 х 10 точек) или 16-ти (две строки символов 5 х 7 точек) строк по 200 сегментов (когда строка насчитывает 40 символов) в каждой. Собственный драйвер конроллера НБ44780 имеет только 40 выходов (8ЕО1...8ЕО40) и самостоятельно может поддерживать только 8-ми символьные ЖКИ. Это означает, что ЖКИ-модули форматов до 8 х 2 реализованы на одной единственной

микросхеме НБ44780, модули, имеющие большее количество символов, содержат дополнительные микросхемы драйверов, например, НБ44100, каждая из которых дополнительно предоставляет управление еще 40-ка сегментами.

Особняком стоят ЖКИ-модули формата 16 х 1. Они также реализованы с помощью одной единственной микросхемы НБ44780, но одна 16-ти символьная строка в них фактически составлена из двух 8-ми символьных. И хотя это усложняет программное управление, ведь строка оказывается логически разорванной посередине, тем не менее, экономически это оправдано, ибо позволило создать ЖКИ-модуль, содержащий всего одну микросхему. Другой вариант пространственной адресации встречается в 4-х строчных модулях. Из-за проблем разводки токоведущих дорожек, первая и вторая строки этих модулей являются таковыми как обычно, третья же является продолжением первой строки, а четвертая - второй.

У контроллера НБ44780 существует набор внутренних флагов, определяющих режимы работы различных элементов контроллера (таблица 7). В таблице 8 приведены значения управляющих флагов непосредственно после подачи на ЖКИ-модуль напряжения питания. Переопределение значений флагов производится специальными командами, записываемыми в регистр ГО, при этом комбинации старших битов определяют группу флагов или команду, а младшие содержат собственно флаги.

Подстроечный резистор R1 позволяет плавно изменять напряжение питания драйвера РКИ, что производит к изменениям угла вращения жидкостных кристаллов. Этим резистором можно отрегулировать фактическую контрасность для какого-то преимущественного угла наблюдения(сверху вниз или наоборот).

Рисунок 3.9 - Подстроечный резистор

Таблица 3.10 - Технические характеристики

3.5 Выбор тактового генератора

Так как особых требований к частоте внешнего генератора не предъявляется, то в качестве источника синхронизации можно использовать часовой кварцевый резонатор. Для того чтобы кварцевый резонатор на 20 МГц можно было использовать в качестве внешнего тактового генератора, необходимо выбрать низкочастотный кварцевый генератор путем установки конфигурационных бит CKSEL равными "1001".

Кварцевые резонаторы - устройства использующие пьезоэлектрический эффект для возбуждения электрических колебаний заданной частоты. При совпадении частоты приложенного напряжения с одной из собственных механических частот кварцевого вибратора в приборе возникает явление резонанса, приводящее к резкому увеличению проводимости. Подключение кварцевого резонатора показано на рисунке. Путем программирования конфигурационного бита пользователь может разрешить подключение встроенных конденсаторов номиналом 22 пФ к выводам XTAL1 и XTAL2. Внешние конденсаторы - 22пФ.

Рисунок 3.10 - Подключение кварцевого резонатора

Рисунок 3.11 - Кварцевый резонатор НС 49U

Таблица 3.11 - Технические характеристики резонатора НС 49U

Рисунок 3.4 - Керамический конденсатор X7R

Таблица 3.2 - Технические характеристик

3.6 Схема сопряжения с интерфейсом RS 232

К микроконтроллеру на линии порта PЕ0 и PЕ1 подсоединяем УСАПП, который содержит блоки обнаружения данных и синхронизации для управления асинхронным приемом данных. Логика обнаружения синхронизации используется для синхронизации с внутренним генератором скорости связи для обеспечения возможности ввода последовательной посылки с вывода RxD. Логика обнаружения данных осуществляет выборку и фильтрацию (ФНЧ) каждого входящего бита данных, тем самым, увеличивая помехоустойчивость приемника. Рабочий диапазон асинхронного приема определяется точностью встроенного генератора скорости связи, точностью скорости входящей посылки и размером посылки (количество бит).

MAX 232 - интерфейс передачи информации между двумя устройствами. Для обеспечения большей устойчивости к помехам информация передается по проводам с уровнями сигналов, отличающимися от стандартных на 5В. Асинхронная передача данных осуществляется с установленной скоростью при синхронизации уровнем сигнала стартового импульса.

Отличительные особенности:

- внешние конденсаторы от 0,1 мкФ до 10 мкФ;

- скорость передачи данных 120 Кбит/с;

- 2 приемника активны в режиме shutdown;

- малогабаритный корпус 28 - pin SSOP, использует на 60? меньшую площадь, чем SOIC;

- низкий потребляемый ток в режиме shutdown, 1 мкА;

- выходы приемника TTL/CMOS с тремя состояниями.

Типовая схема включения и расположение выводов представлены на рис. 3.12

Рисунок 3.12 - Схема включения RS 232

Микросхема содержит 5 конденсаторов: С7-C11- 0,1 мкФ 16В.

Для предотвращения повреждения информации в регистрах ЦПУ, I/O регистрах и в памяти данных, вследствие падения напряжения ниже установленного уровня используем схему супервизора питания.

Рисунок 3.13 - Цоколевка и подключение RS 232

Рисунок 3.14 - Габаритные размеры RS 232

Таблица 3.13 - Технические характеристики

Керамический ЧИП конденсатор 0.1 мкФ, Y5V 16В 0402, GRM155F51C104ZA01D

Таблица 3.14 - Технические характеристики

3.7 Выбор источника стабилизированного питания

Блок питания используется для стабилизированного питания микропроциссора и схемы в целом. Схема стабилизации напряжения питания микроконтроллера будет построена на базе аналоговой микросхемы 7805, которая стабилизирует напряжение питания до +5В. Само питание будет осуществляться от аккумуляторной батареи номиналом 12В. На рисунке 7 приведена схема включения стабилизированного источника питания.

Серия LM78XX трех терминальных положительных регуляторов доступна в пакете TO-220/D-PAK и с несколько установившее выходное напряжение, делающее их полезные в большем разнообразии приложений. Каждый тип применяет внутреннее текущее ограничивать, термическую остановку и безопасную защиту области, делающие это по существу неразрушимое. Если требуемое падение тепла предусмотрено, они могут доставить над выходным током 1A. Хотя разработанное первоначально как установлено напряжение регуляторов, эти устройства могут быть использованы внешними компонентами, чтобы получать регулируемое напряжение и тока.

Блок питания используется для стабилизированного питания микропроцессора и схемы в целом. Схема стабилизации напряжения питания микроконтроллера будет построена на базе аналоговой микросхемы 7805, которая стабилизирует напряжение питания до +5В. Само питание будет осуществляться от аккумуляторной батареи номиналом 12В. На рисунке 7 приведена схема включения стабилизированного источника питания.

Рисунок 3.15 - Внешний вид стабилизатора питания

Рисунок 3.16 - Подключение стабилизатора питания

Схема стабилизации напряжения питания микроконтроллера будет построена на базе аналоговой микросхемы 7805, которая стабилизирует напряжение питания +5В. На рисунке 7 приведена схема включения стабилизированного источника питания.

Рисунок 3.17 - Схема включения стабилизированного источника питания +5 В: С1 - конденсатор номиналом 0,33 мкФ X7R, 0805, ±10 %, 16 В; С2 - конденсатор номиналом 0,1 мкФ, X7R, ±10 %, 16 В ; DA1 - аналоговая микросхема LM7805 с выходным напряжением +5 В в корпусе TO-220.

Таблица 3.15 - Технические характеристики

Керамический ЧИП конденсатор 0.33 мкФ, X7R, 10%, 0805, 16В CC0805KKX7R

Рисунок 3.18 - Керамический конденсатор

Таблица 3.16 - Технические характеристики

Рисунок 3.19 - Электролитический конденсатор К50-35

Таблица 3.17 - Технические характеристики

Заключение

В данном курсовом проекте был разработан микропроцессорный блок отображения информации БРК. Чтобы достичь поставленной цели:

Ш Изучили существующие принципы измерения;

Ш Основываясь на технических требованиях, выбрали необходимый принцип;

Ш Разработали принципиальную схему микропроцессорного блока измерительного преобразователя;

Была разработана структурная и принципиальная схема устройства. Был разработан алгоритм работы устройства, что в дальнейшем позволит разработать программу микроконтроллера.

Разработанное устройство содержит малое количество элементов с высокой степенью интеграции, что делает его компактным и позволяет избежать проблем при установке. Устройство имеет простое управление и наглядную индикацию и не вызывает затруднений при эксплуатации.

Перечень ссылок

1. Митчелл Д.Ж., Смит Д. "Акваметрия" Пер. с англ./Под ред. Ф. Б. Шермана - М.: Химия, 1980. - 600 с., ил.

2. Кузнецов О.А. Автоматический контроль уровня жидких и сыпучих материалов: Учебник. - М.: ГОСИНТИ, 1962. - 49 стр.

3. Душин Е.М. Основы метрологии и электрические измерения: Учебник. - Л.: ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1987. - 480 стр.

4. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах: Учебник. - Л.: ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1988. - 303 стр.

5. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: Учебник. - М.: Мир, 1986. - 598 стр.

6. Коломбет Е.А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов: Учебник. - М.: Радио и связь, 1991. - 480 стр.

7. Профос П.И. Измерения в промышленности: Учебник. - М.: Металлургия, 1980. - 648 стр.

8. Черников В.В. Промышленные приборы и средства автоматизации: Учебник. - Л.: Машиностроение, 1987. - 847 стр.

ысота дальность микропроцессорный блок преобразователь

Размещено на Allbest.ru