Контроллер управляющий работой инкубатора

Разработка структурной, функциональной и принципиальной схемы контроллера, управляющего работой инкубатора. Аналогово-цифровой преобразователь, потребляемая мощность и быстродействие системы. Алгоритмическое и программное обеспечение, листинг программы.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

ВВЕДЕНИЕ

В современном мире развитие микроэлектроники имеет большое значение из-за её широкого применение в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами. Использование микроэлектронных средств в изделиях промышленного и бытового назначения приводит к повышению надежности изделий, понижению стоимости, потребляемой мощности, габаритных размеров и позволяет многократно сократить сроки разработки.

Контроллер инкубатора предназначен для наблюдения за температурой и ее регулирования в двух отсеках. Разрабатываемая система поддерживает установленную температуру путем вырабатывания управляющих сигналов для нагревания, а также отсчитывает время, по истечении которого,осуществляет поворот ячейки яиц на 450 С. Данная система универсальна: при минимальных изменениях можно расширить или изменить диапазон температур, а при замене датчиков и перепрограммировании система может использоваться для контроля других объектов.

1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА

Проектирование любой системы начинается с разработки структурной схемы, состоящей из различных блоков и связей между ними.

Рис. 1 - Структурная схема КИ

Разрабатываемое устройство представлено на рис.1 и состоит из одиннадцати блоков, из них 4 блока (термодатчики 1 и 2 отсеков, нагрев, поворот ячейки яиц на 450) реализуются отдельно от данного проекта, описание остальных блоков приведено ниже:

МПиROM:

МП производит обработку поступающих данных, отсчитывает определенное время, по истечении которого осуществляет нагрев и поворот ячейки яиц на 450,управляет остальными устройствами системы, а блок ROM необходим для организации ВПП.

ЗТ:

Задание температуры производится пультом с 5 кнопками от 200 до 400 С, т.е.

1кн. - 200 С

2кн. - 250 С

3кн. - 300 С

4кн. - 350 С

5кн. - 400 С

ВТ:

Внутренний таймер отсчитывает ровно 1 час, после чего происходит поворот ячейки яиц на 450 С. Таймер реализованпрограммно и описан разделе «Программное обеспечение».

Индикация:

Данный блок выводит показания термометров в 1 и 2 отсеках непрерывно на двух символьных семисегментных индикаторах.

АЦП:

Данный блок необходим для перевода данных, поступающих с термометров 1 и 2 отсеков, в цифровой вид, для последующего анализа.

2. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА

Функциональную схему разрабатывают на основе структурной для каждого блока. В результате из отдельных функциональных схем составляется общая функциональная схема объекта.

Функциональная схема содержит сведения о способах реализации устройством заданных функций. По такой схеме можно определить, как осуществляются преобразования и какие для этого необходимы функциональные элементы.

(МК) и ROM:

Рис. 2

Основным элементом на данной функциональной схеме является микроконтроллер (МК) К1816ВЕ31. Т.к. данный микроконтроллер отличается от базового микроконтроллера МК-51 отсутствием ВПП, то это приводит к необходимости включения в состав проектируемой системы блока внешней памяти программ. В состав данного блока входит постоянное запоминающее устройство ROM и вспомогательный регистр фиксации адреса RG. Регистр фиксации адреса необходим в силу того, что выдаваемый через порт Р0 на системную магистраль младший байт адреса присутствует непродолжительное время. Фиксация этого байта в регистре осуществляется по спаду сигнала ALE . Выдаваемый через порт Р2 старший байт в фиксации не нуждается. Т.к. он остается неизменным на линиях порта до окончания времени выполнения текущей команды. При обращении к внешней памяти вне зависимости от конкретного значения адреса всегда формируется его полный 16-разрядный код. Выбор информации из памяти программ будет производиться по сигналу РМЕ - специальный сигнал чтения памяти программ, а информационный обмен с ВПД стробируется сигналами RD и WR. К входам BQ1, BQ2 подключен кварцевый генератор для питания МК. По заданию необходимо осуществить поддержку задаваемой температуры (включение и выключение обогревателя) и изменить положение ячейки яиц путем поворота на 450. Это реализуется программно через порты Р1.0 и Р1.1 при наличии на линии «1» или «0». Отсчет 1 часа, после которого происходит поворот ячейки, производится внутренним таймером МК (Т0, Т1) также при помощи программирования (раздел «Программное обеспечение» ).

Для сопряжения периферийных устройств используется классическая выборка. Данный вид сопряжения предусматривает подключение входов выбора микросхемы (CS) к свободным линиям портов Р2. Для организации информационного обмена на этих линиях программно сформированы соответствующие сигналы выборки. Обмен сопровождается сигналами RD и WR.

Задание температуры (ЗТ):

Рис. 3

Данный блок реализуется при помощи буфера, который имитирует пульт с 5 кнопками. МК управляет буфером данных при помощи управляющего сигнала RD - выбор чтения, с которого считывает значения температур нажатых кнопок. В нашем случае температура задается 5 кнопками от 200 до 400. Сигнал выбора буфера EZ2 определяется портом Р2.4.

Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП):

Задание предусматривает анализ значений температур с отсеков 1 и 2, осуществляемый при помощи аналого-цифрового преобразователя (АЦП), представленный на рис.4. Для контроля аналоговых параметров используем аналоговый мультиплексор. При этом входные аналоговые сигналы с термодатчиков 1 и 2 отсека подаются на мультиплексор (рис.5), а выход его связывается с АЦП. Сигнал выбора АЦП CS определяется портом Р2.3.Тактируется АЦП при помощи сигнала ALE. МК управляет АЦП при помощи управляющего сигнала RD - выбор чтения.

Рис. 4 - Условное обозначение аналогового мультплексора

Рис. 5

Индикация:

МК использует управляющий сигнал WR - выборзаписи, для обеспечения вывода значения температур по отсекам на 7-сегментные индикаторы. Для определения к какому отсеку какая температура соответствует используем сигнал выбора адреса, формируемого портами Р2.5 и Р2.6. Оба сигнала поступают на логический элемент 2-ИЛИ, а после сигнал поступает на вход синхронизации регистров, которые уже непосредственно подключены к индикаторам. Для каждого отсека используется по два 7-сегментных индикатора, для отображения десятичного значения температуры.Индикатор состоит из семи сегментов, каждый из которых может светиться в зависимости от полученного сигнала. Уровень логической единицы соответствует закрашенному сегменту. Для дальнейшей разработки необходимо каждому сегменту присвоить свое условное обозначение (рис.6). Ниже представлена таблица (табл.1.), в которой каждой цифре соответствует определенный код построений в соответствии с изображением цифр.

Рис. 6

Таблица 1 - Таблица соответствий цифр и сегментов

a	b	c	d	e	f	g	Отображаемая цифра
1	1	1	1	1	1	0
0	1	1	0	0	0	0
1	1	0	1	1	0	1
1	1	1	1	0	0	1
0	1	1	0	0	1	1
1	0	1	1	0	1	1
1	0	1	1	1	1	1
1	1	1	0	0 Другие файлы: Радиоконтроллеры семейства B41-RC. Радиомодем и управляющий контроллер в одном модуле Периферийные устройства Как известно современный компьютер - сложная система, включающая процессор (или процессоры в многопроцессорных системах), предназначенный для выполнен... Контроллеры и кнопки управления Кнопки управления: понятие, главное назначение, конструкция. Контроллер как многоступенчатый, многоцепной коммутационный аппарат с ручным управлением,... Контроллер гибкого магнитного диска КР1810ВГ72А Однокристальный контроллер гибких дисков КР1810ВГ72А, предназначенный для записи, чтения и форматирования дисков с одинарной (режим ЧМ) в формате "IВМ... Организация прерываний в ЭВМ Проектирование механизма обработки прерываний. Контроллер прерываний Intel 82C59A. Ввод-вывод по прерыванию. Программируемый контроллер интерфейса Int...