Выбор и обоснование структурной и принципиальной схем системы управления освещением. Алгоритм работы микроконтроллера. Три основных режима: полное выключение освещения, заданные темы, диммер освещения. Алгоритм работы программы на персональном компьютере.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Федеральное агентство по образованию

Национальный Исследовательский

"Томский Политехнический Университет"

Институт - Неразрушающего Контроля

Кафедра - Промышленной и Медицинской Электроники

Направление - Электроника и Микроэлектроника

Курсовой проект

по дисциплине Микропроцессорные системы

Восьмиканальный регулятор тока с управлением от PC

Студент группы 1А71

Королёв А.В.

Научный руководитель

Пестунов Д.А.

Томск - 2011

Введение

Умный дом - понятие, применимое больше к частным квартирам и коттеджам.

Цель - автоматизировать внутренние «домашние» инженерные системы - освещение, климат, системы безопасности, мультимедийные компоненты (домашний кинотеатр и др.).

Однако такую же систему можно реализовать и для других помещений, не только для дома. Например, создать умную лабораторию, цех, офис др.

Одной из важнейших систем такого проекта является система освещения, т.к. практически в любом помещении, где работают люди, необходим свет. Поэтому в данной работе рассмотрим один из множества вариантов создания системы регулирования освещения.

Задание

Спроектировать систему управления освещением, состоящую из восьми ламп, на PIC16F877 контроллере, с возможность регулирования яркостью освещения и изменением режимов освещения с PC.

Выбор и обоснование структурной схемы

Для того чтобы выбрать структурную схему, необходимо знать, из каких функциональных блоков будет состоять конечный прибор.

Поэтому, так как требуется создать систему освещения, то соответственно необходимы источники освещения - на структурной схеме это блок «источники освещения», в последствии это будут светодиодные лампы (так же возможно использование любых других ламп). Так же необходимо управляющее устройство, которое будет обрабатывать и исполнять необходимые операции, такие как выбор режима работы системы освещения и осуществление регулирования яркостью освещения - для этих целей нам необходим «микроконтроллер». Что бы осуществить управление всей системой необходимо программное приложение, которое облегчит понимание предназначения тех или иных настроек системы и визуализирует процесс работы системы - для этих целей нам необходимо программное приложение выполненное на PC. Помимо этого, для работы всех этих устройств необходимо питание, подводимое ко всей схеме - на структурной схеме это блок «питание».

Размещено на

Рис.1 Структурная схема.

Выбор и обоснование принципиальной схемы

Рис.2. Принципиальная схема.

Для реализации проекта нам необходимо организовать связь микроконтроллера PIC16F877 c PC, для этого будем использовать стандарт RS-232 и интерфейсную микросхему MAX232, схема подключения приведена на рисунке 2. Так же необходимо подать питание на микроконтроллер и микросхему MAX232, для этого необходимо подсоединить выводы питания к микросхемам, как показано выше. Для управления силовыми ключами (для реализации системы освещения) будем использовать PORT B микроконтроллера, настроенный на вывод. Силовые ключи необходимы для коммутации ламп с источником питания.

Алгоритм работы микроконтроллера

Размещено на

Как видно из алгоритма программы, в начале идет инициализация микроконтроллера, т.е. задание необходимых настроек для корректной работы, таких как настройка портов на ввод/вывод, установка коэффициента предделителя, настройка таймеров, задание исходных данных, которые будут необходимы для работы программы и др.

Затем следует проверка установки бита принятых данных, если этот бит сброшен, значит новых данных нет, и программа продолжает работать в предыдущем режиме, если же бит установлен («1»), то переходим к следующему шагу работы программы.

Считываем полученные данные, поступившие с com-порта и уже записанные в регистр приема данных. Для сохранения этих данных производим их запись в заранее выбранную ячейку памяти.

После этого начинаем обработку полученных(уже сохраненных) данных, на выходе имеем: номер выбранного режима работы или выбранной заранее заданной темы освящения.

По полученным данным осуществляем переход к выбранному режиму/теме.

Имеется 3 основных перехода:

1)«Полное выключение освещения»:

Подает на порт вывода все нули, т.е. гасим лампы и непрерывно осуществляем проверку бита получения данных, если бит не устанавливается, то продолжаем проверку, если же бит установился в единицу, то переходим к шагу считывания данных и записи их в заранее выбранную ячейку памяти.

2)«Заданные темы»:

В микроконтроллере уже заложены данные о нескольких темах, с выбранным уровнем яркости освящения и номерами ламп которые должны быть включены. В соответствии с полученными данными выбирается одна из тем и осуществляется переход к ней. Затем осуществляется обработка заранее заданных параметров темы и настройка микроконтроллера на работы в выбранной теме. Запуска темы в работы микроконтроллера осуществляем проверку бита получения данных, если бит не устанавливается, то продолжаем работу в заданном режиме и в каждом цикле осуществляем проверку, если же бит установился в единицу, то переходим к шагу считывания данных и записи их в заранее выбранную ячейку памяти.

3)«Диммер освящения»:

В этом режиме все лампы включены, и регулируется уровень яркости освящения. Для осуществления режима «Диммер» нам необходимо из полученных данных выделить информацию о степени яркости, которая хранится в старших 4х битах полученных данных. После определения степени яркости осуществляется настройка микроконтроллера на новый режим работы, в котором все лампы включены и имеют яркость свечения, заданную пользователем. В каждом цикле работы микроконтроллера осуществляем проверку бита получения данных, если бит не устанавливается, то продолжаем работу в заданном режиме, если же бит установился в единицу, то переходим к шагу считывания данных и записи их в заранее выбранную ячейку памяти.

Алгоритм работы программы на PC

Размещено на

При включении программы происходит проверка подключения программы к com-порту компьютера, при отсутствии соединения выдается сообщение об ошибке, а при подключении, сообщение об удачном соединении.

При нажатии на 1 из кнопок осуществляется визуальное отображение выбранной темы, а так же отсылаются данных на com-порт, которые определяют режим работы микроконтроллера.

Если выбрана тема «ON», то при изменении положения курсора на полосе прокрутки изменяется степень освящения, так же происходит отображение текущей степени освящения.

Заключение

В ходе данной работы, была спроектирована система управления освещения, состоящая из восьми светодиодных ламп, с функцией управления регулирования уровнем освещения (диммером), так же была написана программа для микроконтроллера PIC16F877, реализующая управление системой освещения с PC, и возможностью регулирования уровня яркости освещения. Данная программа была проверена и отлажена в симуляторе MPLAB-ICD. Так же проведено испытание работоспособности проекта на эмуляционной плате MPLAB-ICD header с микроконтроллером PIC16F877-20/P и демонстрационной плате комплекта MPLAB-ICD.

На основе данной работы можно спроектировать освящение «умного дома» в любом помещении, так же возможно увеличение количества ламп освещения, уровней регулирования яркости, создание регулирования системы освещения для различных зон, так же возможно создание «интеллектуального» освещения, регулирование которого будет происходить автоматически в зависимости от уровня естественного света и т.д.

Список литературы

1. Курс лекций по МПТ. Преподаватель Г.С. Воробьева. 2010 год.

2. http://www.microchip.ru/d-sheets/30292.htm:pic16f877

3. http://www.microchip.com

4. http://ww1.microchip.com

5. http://ru.wikipedia.org/

6. http://monitor.net.ru

7. http://www.pcports.ru/articles/pic8.php

8. http://www.pcports.ru/articles/pic9.php

9. http://www.delphisources.ru/pages/faq/base/about_port.html

10. http://www.askdev.ru/pascal-delphi/2675/Delphi-Com-port-Component/

Приложение №1

Текст программы для PIC16F877

list p=16f877

include "p16f877.inc"

org 0

nop

goto start

org 0x04

RETFIE

org 0x50

start

banksel PORTC

clrf PORTC

banksel PORTB

clrf PORTB

banksel TRISC

movlw b'11000000'

movwf TRISC

movlw B'10000000'

movwf OP...