Автомобильный термометр - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника контрольная работа

Разработка малогабаритного автомобильного термометра на базе микроконтроллера и требования к нему. Проектирование функциональной схемы, работа измерителя. Выбор элементной базы. Схема включения усилителя. Архитектура и элементы микроконтроллера.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1. Разработка функциональной схемы. Работа измерителя
2. Обоснование и выбор элементной базы
3. Архитектура и основные элементы микроконтроллера
Целью данного курсового проекта является разработка малогабаритного автомобильного термометра на базе микроконтроллера. Устройство должно отвечать следующим требованиям:
- диапазон измеряемых температур от -40 до +60 градусов Цельсия
- индикация - жидкокристаллический цифровой индикатор
- разрешающая способность 0,5 градусов Цельсия
- тип чувствительного элемента - терморезистор
- питание термометра - 12 В постоянного тока
Как понятно из названия, автомобильные термометры используется в транспортных средствах для измерения и индикации температуры окружающей среды. Подобные устройства должны обладать небольшими габаритами, выводить информацию в удобной цифровой форме на ЖК или светодиодный дисплей и питаться от автомобильной сети 12 В.
1. Разработка функциональной схемы. Работа измерителя
Рисунок 2.1 - Функциональная схема измерительного устройства (Д - датчик температуры (терморезистор), У - усилитель, МК - микроконтроллер, ЖК - жидкокристаллический дисплей, ИП - источник питания)
Устройство работает следующим образом: терморезистивный датчик, помещаемый снаружи автомобиля, включен в одно из плеч измерительного моста Уитстона. В исходном состоянии мост сбалансирован - сопротивления всех элементов равны 1.2 кОм, что соответствует максимальной измеряемой температуре - плюс 60 градусов Цельсия. Если температура внешней среды меняется, это влечет за собой изменение сопротивления терморезистора, и, как следствие, разбалансировку измерительного моста. Напряжение с измерительной диагонали моста подается на входы инструментального операционного усилителя, где производится их вычитание и усиление. После этого сигнал поступает на вход 10-ти битного АЦП, встроенного в микроконтроллер. Дискретизированный сигнал обрабатывается программой контроллера, которая вычисляет сопротивление терморезистора и, затем, по таблице определяет температуру.
2. Обоснование и выбор элементной базы
В качестве датчика для устройства используется NTC терморезистор B57020 производства компании Epcos. Датчик является выносным и имеет защищенный соединительный кабель. Основные технические характеристики датчика привдены в Таблице 1.
Таблица 1 - Технические характеристики B57020.
В качестве усилителя сигнала датчика для данного устройства используется прецизионный операционный усилитель AD8551 фирмы Analog Devices. Усилитель работает в дифференциальном режиме, т.е. усиливает разность напряжений на своих входах. Усилитель имеет однополярное питание, высокую точность и небольшой потребляемый ток.
Рисунок 2.2 - Схема включения усилителя
Чтобы рассчитать коэффициент усиления, оценим максимально и минимально возможное напряжение на входе усилителя по формуле
Получим Umax=0.49 В, Umin= 0В. Следовательно, коэффициент усиления следует установить равным 10.
В качестве микроконтроллера в устройстве используется микросхема AT89C51AC3 производства фирмы Atmel. Так как в данном устройстве от контроллера не требуется высокой скорости вычисления и большого объема памяти, то выбор был в первую очередь обусловлен наличием в этом контроллере достаточного количества выводов для реализации статической индикации, а так же встроенного АЦП, что позволило несколько упростить схему устройства.
Данный контроллер выполнен на архитектуре процессора Intel MCS51 и имеет 256 байт встроенного ОЗУ, 2048 байт встроенного расширенного ОЗУ, 64 кбайт
встроенной флэш-памяти, три 16-разрядных таймера-счетчика, Диапазон рабочих напряжение питания 3…5.5 В, пять портов: 32 + 4 цифровых линии ввода-вывода,
10-разрядный АЦП с 8 мультиплексированными входами. Потребляемые микроконтроллером в режиме работы ток высчитывается по формуле:
В качестве резонатора используется керамический резонатор CSTCV12.0MTJ0C4-TC частотой 12 Мгц производства компании Murata.
Так как в устройстве требуется выводить всего три цифры и знак, в качестве устройства индикации удобно взять 3.5-символьный семисегментный ЖК индикатор фирмы Futurlec с общим анодом. Устройство работает от напряжении 5 В и имеет очень маленький потребляемый ток (максимум 25 мкА).
Индикатор подключен напрямую к микроконтроллеру в режиме статической индикации.
Напряжение питания схемы - 12 В постоянного тока. Все токопотребляющие элементы имеют рабочее напряжение 5 В, поэтому в качестве DC-DC преобразователя можно использовать стабилизатор напряжения LM78M05 фирмы Fairchild Semiconductor. Он выдает стабилизированные 5 В при входном напряжении от 7 до 20 В и силе тока на выходе 350 мА.
Рассчитаем токопотребление нашей схемы:
Из расчета видно, что источник питания обеспечивает достаточный ток для питания устройства.
3. Архитектура и основные элементы микроконтроллера
термометр микроконтроллер измеритель
Рисунок 3.1 - Структурная схема микроконтроллеров семейства MCS-51
Архитектура семейства MСS-51 в значительной мере предопределяет ее назначение - это построение компактных и дешевых цифровых устройств . Все функции микроконтроллера реализуются с помощью единственной микросхемы. В состав семейства MCS-51 входит ряд микросхем от самых простых микроконтроллеров до достаточно сложных. Микроконтроллеры семейства МС8-51 позволяют выполнять как задачи управления различными устройствами, так и реализовывать простейшие алгоритмы цифровой обработки сигналов. Все микросхемы этого семейства работают с одной и той же системой команд. Большинство микросхем выполняется в одинаковых корпусах с совпадающей цоколевкой (схемой расположения выводов). Это позволяет использовать для разработанного устройства микросхемы разных фирм-производителей (таких как Intel, Dallas, Atmel, Philips и т. д.) без переделки принципиальной схемы устройства и программы.
Структурная схема микроконтроллера представлена на рисунке 3.1 и состоит из следующих основных функциональных узлов:
- блока последовательного интерфейса и прерываний;
- программного счетчика, памяти данных и памяти программ.
Двусторонний обмен данными между элементами внутренней структуры
микроконтроллера осуществляется с помощью внутренней 8-разрядной I шины данных.
По такой схеме построены практически все представители семейства МСS-51. Различные микросхемы этого семейства различаются только регистрами специального назначения (в том числе и количеством портов). Система команд всех контроллеров семейства МСЗ-51 содержит 111 базовых команд длиной 1, 2 или 3 байта и не изменяется при переходе от одной микросхемы к другой. Это обеспечивает прекрасную переносимость программ с одной микросхемы на другую. Рассмотрим подробнее назначение каждого блока.
Блок управления и синхронизации предназначен для выработки синхронизирующих и управляющих сигналов, обеспечивающих координацию совместной работы блоков микроконтроллера во всех допустимых режимах его работы. В состав блока управления входят:
- устройство формирования временных интервалов;
- регистр управления потреблением электроэнергии;
- дешифратор команд, логика управления микроконтроллером.
Устройство формирования временных интервалов предназначено для формирования и выдачи внутренних синхросигналов фаз, тактов и циклов. Количество машинных циклов определяет продолжительность выполнения команд. Практически все команды микроконтроллера выполняются за один или два машинных цикла, кроме команд умножения и деления, продолжительность выполнения которых составляет четыре машинных цикла. Обозначим частоту задающего генератора через Fг. Тогда длительность машинного цикла равна 12/Fг или составляет 12 периодов сигнала задающего генератора. Логика ввода-вывода предназначена для приема и выдачи сигналов, обеспечивающих обмен информацией с внешними устройствами через порты ввода-вывода РО-РЗ.
Регистр команд предназначен для записи и хранения 8-разрядного кода операции выполняемой команды. С помощью дешифратора команд и логики управления микроконтроллера он преобразуется в микропрограмму выполнения заданной команды.
Регистр управления потреблением (PCON) позволяет останавливать микроконтроллер для уменьшения потребления электроэнергии и уменьшена уровня помех. Еще большего уменьшения потребления электроэнергии и уменьшения помех можно добиться, остановив задающий генератор микроконтроллера при помощи переключения битов регистра управления потреблением PCON. В вариантах микросхемы, изготовленных по технологии n-МОП (серия 1816 или иностранных микросхем, в названии 1 вторых в середине отсутствует буква «с»), регистр управления потреблением PCON содержит только один бит, управляющий скоростью передачи последовательного порта SMOD, а биты управления потреблением электроэнергии отсутствуют.
Арифметико-логический блок (АЛБ) представляет собой параллельное
8-разрядное устройство, обеспечивающее выполнение арифметических и логических операций. АЛБ состоит из:
- регистров временного хранения ТМР1 и ТМР2;
- арифметико-логического устройства;
- дополнительного регистра (регистра В);
- регистра состояния программ (Р8\У).
Регистры временного хранения -- это 8-разрядные регистры, предназначенные для приема и хранения операндов на время выполнения операций над ними. Регистры временного хранения программно не доступны, ими управляет только микропрограмма выполнения команд.
ПЗУ констант обеспечивает выработку корректирующего кода при дво-1чно- десятичном представлении данных или кода маски при битовых операциях и констант.
Арифметико-логическое устройство представляет собой схему комбинационного типа с последовательным переносом, предназначенную для выполнения арифметических операций сложения, вычитания и логических операций «И», «ИЛИ», суммирования по модулю 2 и инвертирования.
Регистр В -- восьмиразрядный регистр, используемый во время операций умножения и деления. Для других инструкций он может рассматриваться как дополнительный регистр внутренней памяти микроконтроллера.
Аккумулятор -- 8-разрядный регистр, предназначенный для приема и хранения результата, полученного при выполнении арифметико-логических операций или операций сдвига
Блок последовательного интерфейса и прерываний предназначен для
Организации последовательного ввода-вывода информации и организации
Прерываний выполнения программы. В состав этого блока входят:
- приемопередатчик последовательного порта;
- логика обработки флагов прерываний.
Счетчик команд предназначен для формирования текущего 16-разрядного адреса внутренней или внешней памяти программ. В состав счетчика команд входят 16-разрядный буфер счетчика команд, регистр счетчика команд и схема инкремента (увеличения содержимого на 1).
Память данных предназначена для временного хранения информации, используемой в процессе выполнения программы.
Порты РО, Р1, Р2, РЗ являются квазидвунаправленными портами ввода-1 вывода и предназначены для обеспечения обмена информацией между микроконтроллером и внешними устройствами, образуя 32 линии ввода-вывода.
Регистр состояния программы (PSW) предназначен для хранения информации о состоянии АЛУ при выполнении программы.
Память программ предназначена для хранения программного кода и представляет собой постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). В разных микросхемах применяются масочные, стираемые ультрафиолетовым излучением или FLASH ПЗУ.
Регистр указателя данных (DPTR) предназначен для формирования 16-разрядного адреса внешней памяти данных или памяти программ при считывании таблиц констант.
Указатель стека (SP) представляет собой 8-разрядный регистр, предназначенный для организации особой области памяти данных (стека), в которой хранятся адреса возврата из подпрограмм, переменные и содержимое внутренних регистров микроконтроллера (в том числе регистры PSW и аккумулятор).
В результате курсовой работы был разработан малогабаритный автомобильный термометр на базе микроконтроллера, отвечающий следующим требованиям:
- диапазон измеряемых температур от -40 до +60 градусов Цельсия
- индикация - жидкокристаллический цифровой индикатор
- разрешающая способность 0,5 градусов Цельсия
- тип чувствительного элемента - терморезистор
- питание термометра - 12 В постоянного тока
1. Аш Ж. с соавторами. Датчики измерительных систем. -М., 2010. -480 с.
2. Микушин А. Занимательно о микроконтроллерах -СПб., 2009. 424 с.
3. Фрунзе А. Микроконтроллеры? Это же просто! -М., 2012. 336с.
Принцип работы электрических термометров, преимущества использования. Структурная схема устройства, выбор элементной базы, средств индикации. Выбор микроконтроллера, разработка функциональной схемы устройства. Блок-схема алгоритма работы термометра. курсовая работа [3,6 M], добавлен 23.05.2012
Построение структурной, функциональной и принципиальной схем электронного термометра на основе микроконтороллера, выбор элементной базы, оптимальной для реализации поставленных задач по диапазону характеристик, алгоритм работы системы и программный код. курсовая работа [2,4 M], добавлен 27.12.2009
Проектирование цифрового термометра с возможностью отображения температуры на ЖК индикаторе. Аналитический обзор цифрового термометра. Схема включения микропроцессора, формирования тактовых импульсов. Разработка программного обеспечения микроконтроллера. курсовая работа [671,4 K], добавлен 19.12.2010
Функциональная спецификация и структурная схема электронных автомобильных часов-термометра-вольтметра. Разработка алгоритма работы и принципиальной электрической схемы. Получение прошивки программы для памяти микроконтроллера в результате ассеблирования. курсовая работа [2,0 M], добавлен 26.12.2009
Функциональная спецификация и структурная схема автомобильных вольтметра-термометра-часов. Описание ресурсов микроконтроллера, назначение выводов микросхемы. Ассемблирование и разработка алгоритма работы, коды кнопок и описание команд управления. курсовая работа [2,0 M], добавлен 27.12.2009
Описание структурной и функциональной схем электронных часов, выбор элементной базы. Разработка счетчика времени с системой управления на базе микроконтроллера. Экономический расчет затрат на проектирование, разработку и сборку макета электронных часов. дипломная работа [223,5 K], добавлен 26.07.2015
Роль микроконтроллерных технологий в развитии микроэлектроники. Алгоритм разработки микропроцессорной системы термометр-часы на базе микроконтроллера PIC16F84A. Разработка схемы электрической принципиальной устройства и программы для микроконтроллера. курсовая работа [584,1 K], добавлен 19.03.2012
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Автомобильный термометр контрольная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат Оздоровительной Физической Культуры
Реферат по теме Крокодилы
Курсовая работа: Финансовая отчетность и анализ ее основных показателей
Реферат по теме Портрет в поэме Н.В. Гоголя "Мертвые души"
Доклад: Карл Великий
Досрочный Вариант По Русскому Сочинение 2022
Контрольная работа по теме Дифференцирование. Интегрирование
Как Писать И Оформлять Эссе
Дано Эссе
Эссе Эстафета Поколений Эстафета Памяти И Славы
Сочинение по теме Камю А. - Тот, кто никого не любил
Реферат Роль Семьи В Физическом Воспитании Детей
Контрольная Работа 8 Кл
Дипломная работа: Анализ финансовой устойчивости и кредитоспособности организации
Доклад по теме Життя людини за межами рідної планети
Курсовая работа по теме Управление процессом найма персонала на предприятии ООО 'Гефест-Строй'
Учебное пособие: Рішення в менеджменті
Реферат: Как руководить без конфликта. Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение На Тему Осень На Татарском Языке
Левитан Осенний День Сокольники Сочинение Деревья
Основы судебно-экспертной деятельности в Российской Федерации - Государство и право реферат
Уголовно-процессуальные меры обеспечения безопасности участников уголовного судопроизводства - Государство и право реферат
Государственная политика в сфере регулирования физической культуры и спорта в Челябинской области - Государство и право курсовая работа