Устройство управления тепловым режимом компьютера - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа

Главная

Программирование, компьютеры и кибернетика
Устройство управления тепловым режимом компьютера

Проблема охлаждения в компьютере. Выбор и описание прототипов разрабатываемого устройства. Разработка структурной и принципиальной схемы. Разработка программного обеспечения, его выбор и обоснование. Моделирование работы исследуемого устройства.


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.


Пояснительная записка к курсовой работе
Устройство управления тепловым режимом компьютера
В электронике существует тенденция к уменьшению размеров устройств при одновременном увеличении возможностей. При этом большое число компонентов «втискивается» в малый объем. Наиболее яркий пример - персональные компьютеры, нотбуки. PC обладают компактными размерами, но при этом их производительность и токопотребление непрерывно растет. Другой пример - мультимедийные проекторы или телевизионные приставки (set-top box). Общее между этими устройствами, помимо малых (и продолжающих уменьшаться) размеров, это то, что количество рассеиваемого тепла не уменьшается. А зачастую даже увеличивается. В PC большое количество тепла генерируется процессором; в проекторах - источником света. Это тепло должно отводиться быстро и эффективно. Наиболее быстрый путь отвода тепла - это использование пассивных компонентов - радиаторов. Однако такой подход во многих случаях неэффективен, да и несколько дорог. Хорошей альтернативой является активное охлаждение, для чего необходим вентилятор, обеспечивающий поток воздуха вокруг компонентов и таким образом отводящий тепло.
Вентилятор, конечно, является источником шума. Еще он потребляет электроэнергию - это очень существенный фактор, если питание производится от батареи. Кроме того, вентилятор - это механический компонент системы, что не является идеальным решением с точки зрения надежности.
Управление скоростью вращения - единственный способ в значительной степени разрешить проблемы вентилятора - обеспечивает следующие преимущества:
* снижение скорости вращения вентилятора способствует уменьшению акустических шумов;
* снижение скорости вращения вентилятора способствует снижению энергопотребления;
* снижение скорости вращения вентилятора увеличивает надёжность и время наработки на отказ.
Методы управления можно классифицировать следующим образом:
1. Отсутствие управления скоростью вращения.
2. Управление включением / выключением.
4. Низкочастотная широтно-импульсная модуляция (ШИМ).
1 . Обзор литературных источников
По требованию задания по курсовому проекту нужно разработать устройство управления вентиляторами компьютера. Количество точек измерения и вентиляторов до 4 штук, регулировка скорости вращения с шагом 2% от номинальной мощности, для определения температуры используются 4 датчика с точностью 0.5 градуса. Рассмотрим несколько схем реализующих охлаждение компьютера.
1.1 Блок управления вентиляторами компьютера
Алгоритм работы устройств, управляющих охлаждением элементов системного блока компьютера [1], описания которых были опубликованы за последние несколько лет, приблизительно одинаков. Пока температура не выше допустимой, на вентиляторы поступает уменьшенное до 6,5…7 В напряжение питания.
При этом система охлаждения, хотя и работает менее эффективно, но значительно меньше шумит. Напряжение обычно снижают, включая последовательно в цепь питания вентилятора резистор или работающий в активном режиме биполярный транзистор. К сожалению, кроме своего основного назначения, этот элемент ограничивает пусковой ток двигателя вентилятора. В результате уменьшается его механический пусковой момент и, не преодолев трения покоя, крыльчатка вентилятора при включении компьютера может остаться неподвижной. Если температура превысила заданную (обычно 50°С), срабатывает пороговое устройство и напряжение питания вентиляторов увеличивается до номинального (12 В). Пока температура не снизится, система охлаждения работает интенсивнее. Однако ее максимально возможная эффективность все-таки не достигается, так как заметная часть напряжения питания падает на коммутирующем элементе - биполярном транзисторе. В предлагаемом блоке регулирование напряжения, питающего двигатели, ведется импульсным методом! В качестве коммутирующих элементов использованы полевые транзисторы с очень низким (доли ома) сопротивлением каналов в открытом состоянии. Они не ограничивают пусковой токи практически не уменьшают питающее напряжение на работающих на полную мощность вентиляторах. Схема блока управления вентиляторами компьютера изображена на рис. 1. В нем два независимых канала управления. Выход первого канала, собранного на микросхемах DA1 и DA2 и транзисторах VT1, VT2, вилка ХР1, к которой подключают вентилятор, обдувающий теплоотвод процессора. Второй канал на микросхеме DA3 и транзисторе VT3 обслуживает другие вентиляторы системного блока, которые подключают к вилке ХР2
Рисунок 1: Блок управления вентиляторами компьютера
На интегральных таймерах DA2 и DA3 собраны одинаковые генераторы импульсов частотой 10…15 Гц. Цепи зарядки и разрядки времязадающих конденсаторов С1 и С2 (соответственно первого и второго генераторов) разделены диодами VD1-VD4, что позволяет регулировать скважность генерируемых импульсов переменными резисторами R4 и R5. Импульсы поступают на затворы полевых транзисторов VT2 и VT3, каналы которых (сопротивлением в открытом состоянии не более 0,35 Ом) включены последовательно в цепи питания вентиляторов. Изменяя скважность импульсов, можно регулировать частоту вращения роторов вентиляторов в очень широких пределах при сохранении достаточно большого пускового момента. Благодаря импульсному режиму работы полевых транзисторов рассеиваемая ими мощность очень мала, что позволяет не устанавливать эти транзисторы на теплоотводы. Конденсаторы С5 и С6 сглаживают перепады импульсов, что устраняет следующие с частотой повторения импульсов хорошо слышимые щелчки в двигателях вентиляторов. В канале управления вентилятором процессора имеется дополнительный узел, включающий этот вентилятор на полную мощность, если температура теплоотвода процессора выше допустимой. Узел построен по известной схеме на ОУ DA1. Датчиком температуры служит транзистор VT1, закрепленный на теплоотводе процессора. Температуру срабатывания устанавливают подстроечным резистором R7. Сигнал с выхода ОУ DA1 логически складывается с импульсами генератора на таймере DA2 с помощью диодов VD5 и VD6, в результате чего при превышении допустимой температуры транзистор VT2 открыт постоянно и вентилятор работает на полную мощность.
Практически все устройства управления вентиляторами процессоров ПК регулируют их частоту вращения (а следовательно, и производительность), изменяя подаваемое на двигатель напряжение питания. В одних регуляторах снижение напряжения достигается уменьшением потенциала на плюсовом выводе питания вентилятора (в этом случае его минусовый вывод подключают к общему проводу), в других - увеличением потенциала на минусовом выводе (плюсовой подключают к проводу питания +12 В).
Рисунок 2: Преобразователь уровня сигнала на транзисторном оптроне
Так как выход таходатчика вентилятора выполнен на п-р-п транзисторе, включенном по схеме с открытым коллектором (эмиттер соединен с общим проводом), то в первом случае каких-либо проблем с передачей его сигнала на системную плату не возникает. Во втором случае снимать информацию с таходатчика невозможно, так как потенциал отрицательного вывода питания вентилятора изменяется в пределах 1…7 В (относительно общего провода питания компьютера), что соответствует подаваемому на вентилятор напряжению питания от 11 до 5 В (относительно провода питания компьютера +12 В).
Ситуацию можно изменить, применив простейший преобразователь уровня сигнала, собранный на транзисторном оптроне [2] (рис. 2). Поскольку выходное напряжение устройства управления изменяется от 5 до 11 В, а частота сигнала таходатчика не превышает сотен герц (при 12 000 мин-1 она равна 2x200 = 400 Гц - из-за двух магнитов в роторе), то достаточно обеспечить четкое срабатывание оптрона, и сигнал с таходатчика будет передан на системную плату.
Рисунок 3: Узел управления вентилятором на компараторе К554САЗ
Преобразователь включают в разрыв сигнального провода таходатчика между вентилятором и системной платой. Резистор R1 подбирают таким образом, чтобы оптрон надежно срабатывал от подаваемого на его светодиод напряжения (5…11 В) и при этом протекающий через него ток не превышал допустимого значения. Вместо АОТ123А допустимо применение любого другого транзисторного оптрона (или диодного с добавлением транзистора, работающего в ключевом режиме).
В некоторых случаях возможна доработка узла управления вентилятором, исключающая необходимость применения преобразователя уровня. Собирается оно на компараторе К554САЗ (КР554САЗ или LM311), работающем в линейном режиме (как ОУ). Вентилятор включен между плюсовым проводом питания и выходом компаратора с открытым коллектором (вывод 9), а выход с открытым эмиттером (вывод 2) соединен с общим проводом. Если вентилятор оснащен таходатчиком, то необходим преобразователь уровня его сигнала.
Однако компаратор К554САЗ позволяет использовать для управления нагрузкой и выход с открытым эмиттером. Для этого вывод 9 соединяют с плюсовым проводом источника питания, нагрузку включают между выводом 2 и общим проводом, а выход таходатчика подключают к разъему системной платы ПК. При этом неинвертирующий вход компаратора становится инвертирующим, а инвертирующий - неинвертирующим.
Принципиальная схема такого варианта устройства управления вентилятором изображена на рис. 3 (в скобках указаны номера выводов компараторов в восьмивыводном корпусе). Вследствие инвертирования входов компаратора цепь ООС R8C2 включена между выводами 3 и 2. Изменены номиналы резисторов R4 и R6, что обусловлено применением стабилитрона с другим напряжением стабилизации и транзистора серии КТ816 вместо КТ814.
Резистор R5 «отвечает» за смещение регулировочной характеристики, a R8 - за ее наклон. Сопротивление последнего - 0,1…1 МОм (чем оно больше, тем при более низкой температуре радиатора будет достигаться максимальная частота вращения вентилятора). Температура радиатора, при которой частота вращения становится максимальной, должна быть на 5…10°С ниже критической, когда уже нарушается стабильность процессора и системы в целом.
Резисторы R4 и R6 подбирают таким образом, чтобы при нормальной температуре (+25…30°С) напряжение на эмиттере транзистора VT1 находилось в интервале напряжений на верхнем и нижнем (по схеме) выводах подстроенного резистора R5. В заключение этим резистором добиваются вращения вентилятора с минимальной частотой при температуре радиатора +25…30°С.
Необходимо отметить, что из-за особенностей выбранной схемы включения компаратора максимальное напряжение на его выходе не превышает 9,8 В. Поэтому вентилятор следует взять с запасом по производительности.
1.3 Блок управления вентиляторами компьютера на Atmega48
Характеристики блока управления вентиляторами компьютера на контроллере Atmega48 [3]:
- регулировка выходного напряжения от 0 до практически 12 В ступеньками, 128 ступенек регулировки;
- регулятор выполнен по схеме ШИМ, поэтому в нем ничего не греется (по крайней мере так, чтобы было нужно ставить радиаторы);
- частота ШИМ 31250 Гц - ультразвуковой диапазон - поэтому работает бесшумно, никаких щелчков нет;
- после включения реобаса (компьютера) в течение 10 секунд происходит раскрутка вентиляторов на максимальном напряжении (12 вольт), одновременно происходит замер максимальной скорости вращения крыльчаток вентиляторов;
- после раскрутки напряжение в каналах устанавливается таким, каким оно было при последней регулировке и реобас переходит в рабочий режим;
- измерения скорости вращения крыльчаток вентиляторов происходит циклически, через 2 секунды выбирается очередной канал, измеряется скорость, результаты измерения выводятся на экран в виде абсолютного значения (в оборотах в минуту) и в виде процента от максимальной скорости;
- канал можно выключить, доведя уровень выходного напряжения до 0, при этом он не будет опрашиваться, а на экран выводится сообщение «выключен».
Рисунок 4: Схема блока управления вентиляторами компьютера на контроллере Atmega48
Микроконтроллер DD1 формирует 4 ШИМ сигнала для управления P-канальными MOSFET ключами DA1, DA2. Для тактирования микроконтроллера использован внутренний генератор 8 МГц, это позволило освободить пару выводов (для возможного в дальнейшем подключения датчиков температуры) и удешевить схему. Информация о работе каналов регулирования выводится на двухстрочный ЖК индикатор HL1, информация в индикатор передается по четырехбитной шине. Кнопки S1-S3 управляют работой реобаса, конденсаторы С2-С4, включенные параллельно кнопкам, предназначены для подавления дребезга, используются внутренние подтягивающие резисторы на выводах микроконтроллера, к которым подключены кнопки. Цепочка R9, C5 и внутренний подтягивающий резистор микроконтроллера выполняют функцию согласования уровней напряжения и, одновременно, функцию фильтра низкой частоты, подавляющего до определенной степени короткие импульсные помехи в тахосигнале вентилятора. Для облегчения поиска радиоэлементов, согласование уровней напряжения микроконтроллера и MOSFET ключей выполнено иначе, чем в предыдущей схеме: вместо микросхемы согласования уровней 74F07, использована другая схема питания (стабилизатор отрицательного напряжения DA3), в результате чего выводы Vcc микроконтроллера и Vdd индикатора подключены к напряжению +12 В, а выводы GND микроконтроллера и Vss индикатора подключены к напряжению +7 В (выходу стабилизатора DA3). Напряжения приведены по отношению к общему проводу (корпусу) питания компьютера.
2 . Выбор и описание прототипов разрабатываемого устройства
В качестве прототипа приведем устройство «Автомат регулирования скорости вращения вентиляторов и контроля температуры в пяти точках» [4]. Конструкция предназначена для автоматического плавного регулирования скорости вращения вентиляторов в персональном компьютере. Позволяет контролировать температуру в пяти точках (процессор, блок питания, видеокарта и т.п.) и выводить полученное значение температуры на двухстрочный знакосинтезирующий ЖКИ. Пользователь может задать отдельно для каждого канала: температуру выключения вентилятора, температуру, при которой обороты вентилятора будут максимальны (максимальная температура) и температуру, при превышении которой срабатывает звуковой сигнал.
Устройство собрано на микроконтроллере фирмы Microchip PIC16F876 (должен подойти и PIC16F876А, но я не проверял). В качестве датчиков температуры используются цифровые датчики DS18B20, точность измерения температуры 0,1 С. Микроконтроллер изменяет частоту вращения вентиляторов, используя широтно-импульсную модуляцию. В качестве ключей управления вентиляторами используются мощные p-канальные МОП транзисторы IRF9Z34N. Для более полного открывания и исключения повреждения МК выходные транзисторы подключены к микроконтроллеру через маломощные n-канальные МОП транзисторы 2N7000.
Рисунок 5: Автомат регулирования скорости вращения вентиляторов и контроля температуры в пяти точках схема принципиальная
После подачи питания на микроконтроллер запускается тактовый генератор МК и начинает работать управляющая программа. Через секунду после включения происходит инициализация знакосинтезирующего ЖКИ, для надежного запуска двигателей вентиляторов на выходах RB0-RB4 выставляется высокий уровень, происходит запуск вентиляторов полным напряжением питания 12В. Затем на индикаторе появляется название устройства, в это время МК дает команду на преобразование температурным датчикам. Примерно через полторы секунды появляется значение измеренной температуры, затем МК, исходя из измеренной температуры и значений максимальной температуры, вычисляет период ШИМ и подает на соответствующий выход вычисленную последовательность импульсов. Устройство начинает работать в рабочем режиме.
В первой строке индикатора отображается температура первого канала постоянно в виде SENS1=xx.xxxC и если датчик не подключен или неисправен, то отображается SENS1. К первому каналу целесообразно подключать процессор. Во второй строчке отображаются последовательно друг за другом значения температуры каналов 2-4 в виде SENSn=xx.xxxC, где n=2..4. Если датчик отключен, его имя и значение не отображается, напряжение на выходе такого канала без датчика =+12 В (т.е. выходной транзистор открыт). Сюда можно подключить вентилятор, обороты которого регулировать не надо или ничего не подключать.
В прошивке (по умолчанию) заданы следующие настройки для каждого из каналов:
максимальная температура T max - 80 С (при которой обороты вентилятора максимальны, т.е. транзистор открыт полностью);
температура отключения вентилятора T off - 20 C;
температура тревоги T alarm - 100 C (звучит зуммер BA1).
Пользователь может изменить настройки, войдя в меню настройки:
Для этого необходимо нажать и удерживать кнопку SB1. Кнопками SB2 и SB3 производится увеличение и уменьшение отображаемого значения. Переход к следующему значению происходит по нажатию SB1. После просмотра и корректировки введенные значения сохраняются в энергонезависимой памяти МК и считываются при последующем включении. Во время нахождения в меню температура с датчиков не считывается и подпрограмма расчета ШИМ работает с последним считанным значением температуры. Корректировка температуры возможна только в области положительных температур. Кроме того, значение максимальной температуры T max можно установить 255 С, это сделано, чтобы иметь возможность более плавно регулировать обороты вращения вентилятора. Здесь надо учесть, что если во время работы вентилятор будет останавливаться, не следует устанавливать слишком маленькое значение T max, так как вентилятор может и не стартовать после остановки. Режим старт-стоп вентилятора необходимо подбирать экспериментально. Отдельное слово о выборе вентиляторов. Чем больше размер вентилятора, тем больший воздушный поток он может создать при меньшем количестве оборотов. В обычном компьютере самые горячие места это видеокарта и процессор. На рисунке мой вентилятор, охлаждающий процессор.
Питание вентилятора подключено к разъему X8, т.е. красные и черные провода, а желтый провод подключен к гнезду FAN CPU на материнской плате в штатном включении. Таким образом, можно увидеть число оборотов в BIOS. Некоторые материнские платы, в частности ASUS, вообще не запустятся без датчика вращения вентилятора.
Основным отличием проектируемого устройства от рассмотренного прототипа является способ отображения текущей температуры в выбранной точке и мощности соответствующего вентилятора. За счет использования матричных светодиодных индикаторов достигается большая наглядность отображаемой информации и независимость от освещенности помещения.
3 . Разработка структурной схемы устройства
Основными элементами в устройстве управления тепловым режимом компьютера будут являться вентиляторы, которые и будут производить охлаждение в выбранных точках, управление ими будет осуществляться путем изменения их питающего напряжения с помощью управляющих ключей. Регулировку напряжением на базе транзистора будет осуществлять микропроцессор из блока устройства управления (УУ), подавая ШИМ сигнал со скважностью, зависящей от температуры в соответствующей точке. ШИМ сигнал отфильтровывается и сглаживается фильтром низких частот, выполненным на RC цепи.
Устройство управления производит опрос и настройку датчиков температуры по интерфейсу 1-wire, с точностью до 0,5 С. При достижении в какой-либо из точек измерения температуры 45 С, производится запуск соответствующего вентилятора (его мощность устанавливается на уровне 2% от максимальной), далее при увеличении температуры на каждые 0,5 С, мощность вентилятора растет на 2%, и так до 70 С.
Для индикации режима работы устройства будет использоваться блок индикации (БИ) представляющий собой табло из набора светодиодных матричных индикаторов. Для полноты восприятия информации понадобится 10 светодиодных матричных индикаторов: 2 для отображения символа вентилятора и его номера, 3 для вывода мощности соответствующего вентилятора (0 - 100%); 2 для отображения датчика температуры и его номера, и еще 3 для индикации температуры датчика с точностью до 0,5 С. Способ индикации текста на табло динамический, т.е. в определенные моменты времени будет индицироваться один из рядов светодиодов, позиции зажженных столбцов светодиодов будут определяться регистрами сдвига, подключенными по одному каждому из знакомест. Между собой регистры сдвига подключаются последовательно, выход предыдущего на вход последующего, ко входу первого подключен управляющий вывод микропроцессора, к каждому из регистров параллельно подключен тактовый сигнал заведенный от второго управляющего вывода микропроцессора. Контроль над формированием текста на табло блока индикации производится управляющим устройством. Блок УУ будет попеременно зажигать каждый из рядов и в то же время заносить нужную информацию в регистры сдвига, таким образом формируя текст на табло. Для просмотра режима работы каждого вентилятора предусмотрена кнопка переключения табло, при нажатии которой на табло будет выводиться информация по следующему датчику и вентилятору.
В состав проектируемого устройства войдут следующие блоки:
4 . Разработка принципиальной схемы устройства
Согласно со структурной схемой разработаем принципиальную схему.
В качестве управляющего устройства выберем микроконтроллер фирмы AVR. Для уточнения модели, нужно определиться с каким количеством выводов должен быть корпус микросхемы, так же важно подобрать модель с достаточным объемом памяти программ, превышающей объем разработанной программы минимум на 25%, с учетом на возможную доработку и усовершенствование. Так же данный микроконтроллер должен иметь модуль ШИМ и возможность прерывания по таймеру для реализации управления вентиляторами. Так как для работы с внешними устройствами задействовано 24 вывода, то выберем микроконтроллер ATmega16, он имеет 32 линии ввода / вывода, что больше чем у ATmega8 (23) и меньше чем у других моделей (ATmega162 - 35), так же у него достаточный объем памяти программ (16 кбайт при объеме разработанной программы 2,8 кбайт), и есть модуль ШИМ и таймеры [5].
Краткие характеристики микропроцессора ATmega16:
32 8-разрядных рабочих регистра общего назначения
Производительность приближается к 16 MIPS (при тактовой частоте 16 МГц)
16 Кбайт внутрисистемно программируемой Flash памяти (In-System Self-Programmable Flash)
Обеспечивает 1000 циклов стирания / записи
Обеспечивает 100000 циклов стирания / записи
Два 8-разрядных таймера / счетчика с отдельным предварительным делителем, один с режимом сравнения
Один 16-разрядный таймер / счетчик с отдельным предварительным делителем и режимами захвата и сравнения
Счетчик реального времени с отдельным генератором
8-канальный 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь
Байт-ориентированный 2-проводный последовательный интерфейс
Программируемый последовательный USART
Последовательный интерфейс SPI (ведущий / ведомый)
Встроенный калиброванный RC-генератор
Внутренние и внешние источники прерываний
32 программируемые линии ввода / вывода
40-выводной корпус PDIP и 44-выводной корпус TQFP
Для изначального функционирования микроконтроллера к его выводам VCC, AVCC, GND нужно подключить питание, кварцевый резонатор ZQ1 нужно подключить к выводам XTAL1, XTAL2 и через конденсаторы С5, С6 на землю, так же вывод RESET должен быть подтянут к питанию. К выводам PC0 - PC3 микроконтроллера подключаются выводы данных DQ датчиков температуры DD13 - DD16, а так же подтягивающие резисторы R12-R15 к питанию 5 В. Так как максимальное потребление тока одной светодиодной матрицы 30 мА [8], а в устройстве используется 10 таких матриц HG1-HG10, то общее потребление составит около 300 мА, а для управления включением одного ряда потребуется не менее 30 мА, максимальный ток через один вывод микропроцессора составляет 7 мА, следовательно, для управления включения рядов табло нужно подключить 10 транзисторных ключей VT5-VT11. Резисторы R5-R11 служат для ограничения напряжения подаваемого на базу транзисторных ключей с выводов микропроцессора. Для включения нужных рядов светодиодных матриц используются сдвиговые регистры DD3-DD13 (74LS164 [8]).
Для переключения режимов работы управляющего устройства используются кнопка SB1 подключенная к выводу PB3 микроконтроллера, и используется для переключения окна, в котором отображаются параметры скорости вращения вентиляторов MA1 - MA4, и температуры с датчиков температуры DD13 - DD16. Выводы микроконтроллера PB3 - PB7 используют внутренние подтягивающие резисторы.
Управление скоростью вращения вентиляторов производиться через выводы PA0 - PA3, на которых формируются ШИМ сигналы с регулируемой скважностью, через фильтры нижних частот представляющие собой RC - цепи (R1 и C1, R2 и C2, R3 и C3, R4 и C5), выделяются постоянные составляющие ШИМ сигналов, которые регулирует силу тока на транзисторах VT1, VT2, VT3, VT4 и соответственно напряжение питание на вентиляторах MA1, MA2, MA3, MA4.
74LS164 - 8-ми разрядный сдвиговый регистр с последовательным входом и параллельным выходом. Последовательные данные вводятся через элемент И с двумя входами. В микросхеме предусмотрен вывод сброса (MR), если установить его в низкий уровень, регистр обнулится, работа вывода сброса не зависит от тактового сигнала.
Частота тактового сигнала до 35 МГц;
Последовательная шина входных данных;
Полная синхронизация передаваемых данных;
Напряжение питания от 3,5В до 5,5В;
Для контроля температуры будем использовать цифровой термометр DS18B20. Этот цифровой термометр обменивается данными по 1-Wire шине и при этом может быть как единственным устройством на линии, так и работать в группе. Все процессы на шине управляются центральным микропроцессором. Диапазон измерений от -55С до +125С и точность 0.5С. В дополнение, DS18B20 может питаться напряжением линии данных, при отсутствии внешнего источника питания. Каждый DS18B20 имеет уникальный 64-битный последовательный код, который позволяет, общаться с множеством датчиков DS18B20 установленных на одной шине. Такой принцип позволят использовать один микропроцессор, чтобы контролировать множество датчиков DS18B20, распределенных по большому участку.
Рисунок 10: Температурный датчик DS18B20
На рисунке 11 показана блок-схема DS18B20 - 64-битовый ROM запоминает уникальный последовательный код прибора. Оперативная память содержит 2-байтовый температурный регистр, который хранит значение температуры по окончанию температурного преобразования, два однобайтовых регистра температуры контроля температуры (триггерной схемы TH и TL), и регистр конфигурации. Регистр конфигурации позволяет пользователю устанавливать разрешающую способность цифрового преобразователя температуры к 9, 10, 11, или 12 битам, это и влияет на время конвертирования температуры. TH, TL и регистры конфигурации энергонезависимы (EEPROM), таким образом, они сохранят данные, когда прибор - выключен.
DS18B20 использует исключительно 1-Wire протокол - при этом формируется соединение, которое осуществляет коммуникацию на шине, используя всего один управляющий сигнал. Шина должна быть подключена к источнику питания через подтягивающий резистор, так как все устройства связаны с шиной, используют соединение через Z-состояния или вход открытого стока. Используя эту шину микропроцессор (устройство управления) идентифицирует и обращается к датчикам температуры, используя 64-битовый код прибора. Поскольку каждый прибор имеет уникальный код, число приборов, к которым можно обратиться на одной шине, фактически неограниченно.
Другая особенность DS18B20 - способность работать без внешнего питания. Эта возможность предоставляется через подтягивающий резистор. Высокий сигнал шины заряжает внутренний конденсатор (CPP), который питает прибор, когда на шине низкий уровень. Этот метод носит название «Паразитное питание». При этом максимальная измеряемая температура составляет + 100°C. Для расширения диапазона температур до + 125°C необходимо использовать внешнее питание.
5 . Разработка программного обеспечения
include «m16def.inc» // подключить библиотеку
def Temp=R16 // присвоить имя регистру r16
def C_ed=R9 // присвоить имя регистру r9
def C_dec=R10 // присвоить имя регистру r10
def C_sotn=R11 // присвоить имя регистру r11
def C_symbol=R12 // присвоить имя регистру r12
def C_nom=R13 // присвоить имя регистру r13
def T_ed=R14 // присвоить имя регистру r14
def T_dec=R15 // присвоить имя регистру r15
def T_fl=R24 // присвоить имя регистру r24
def T_symbol=R25 // присвоить имя регистру r25
def T_nom=R26 // присвоить имя регистру r25
equ RS = 5 // управляющий вывод ЖКИ прием / передача
equ RW = 6 // управляющий вывод ЖКИ чтение / запись
equ E = 7 // управляющий вывод ЖКИ строб
jmp reset // перейти к началу программы
// ********** таблица вектаров прерывания *****************************************
// *********************************************************************************
// ************** начальные установки **********************************************
ldi r19, high(RAMEND) // определить верхний адрес стека
out sph, r19 // установить верхний адрес стека
ldi r19, low(RAMEND) // определить нижний адрес стека
out spl, r19 // установить нижний адрес стека
out ddra, r16 // установить все выводы порта A как цифровые выходы
out ddrc, r16 // установить все выводы порта C как цифровые выходы
out ddrd, r16 // установить все выводы порта D как цифровые выходы
out ddrb, r16 // установить все выводы порта B как цифровые входы
out SFIOR, r16 // подключить к выходам портов подтягивающие резисторы
out pinb, r16 // установить все выводы порта B в еденичный уровень
ldi r29,0x03 // загрузить начальное значение регистра СТАТУС - okno2/cooler1
ldi r28,0x00 // сбросить счетчик шага ШИМ
// ******************* настройка прерывания по таймеру1 *********************************************
out TIMSK, r17 // разрешить прерывание по событию «совпадение B» таймера / счетчика Т1
ldi r17, (0<Устройство управления тепловым режимом компьютера курсовая работа. Программирование, компьютеры и кибернетика.
Реферат по теме Микроскопическое изучение оптических свойств кристаллов
Курсовая работа по теме Динамика основного капитала Томаровского РайПО
Курсовая работа: Разработка тепловой установки для тепловлажностной обработки бетона
Курсовая работа по теме Изучение почв и почвенного покрова хозяйства по почвенным картам учхоза 'Пригородный' Барнаульского района
Реферат по теме Обязательства по производству работ и реализации результатов творческой деятельности
Курсовая работа: Страхование и перестрахование
Курсовая работа по теме Анализ конкурентоспособности ООО 'Дизайн-принт'
Реферат: Причины и последствия распада СССР
Реферат: Авторское право для издателей
Реферат: Психоанализ и религия. Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение Моя Страна На Первый Взгляд
Темы Дипломных Работ По Банкам
Мои Достижения В Спорте Сочинение
Приносит Ли Любовь Счастье Сочинение
Комплект Для Практических Работ По Химии
Реферат На Тему Фондовые Биржи
Доклад: Мордва и татары. Причины и последствия вражды
Исправительные Учреждение Реферат
Курсовая работа по теме Аудит товарно-материальных ценостей
Курсовая работа: Проблемы адаптации студентов педагогического вуза к условиям современной школы. Скачать бесплатно и без регистрации
Разработка структурированной кабельной системы локальной вычислительной сети крупного промышленного предприятия - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа
Ландшафтное районирование (на Волгоградской области) - География и экономическая география курсовая работа
Формирование познавательного интереса младших школьников истории малой Родины на внеклассных занятиях - Педагогика дипломная работа