Компьютерная система контроля параметров культурно-оздоровительного комплекса - Курсовая работа

Сегодня невозможно найти какую-либо сферу деятельности, где не применялись бы какие-либо специализированные приборы, устройства для измерений параметров окружающей среды либо вычислительная техника. Это является результатом развития отрасли в целом и технологий в частности, внедрение которых позволило наладить массовый выпуск дешевых и высококачественных базовых элементов, таких как усилители сигналов, логические элементы, преобразователи напряжения, триггеры, счетчики импульсов, регистры, сумматоры и т. д. В связи с широким выбором интегральных схем, параметры которых известны из технических условий, изменились задачи, стоящие перед разработчиками электронной аппаратуры. Это касается и современных систем управления, контроля параметров окружающей среды и любых других устройств, одной из функций которых является сбор, анализ и хранение информации, поступающих из «внешнего мира». Основная проблема, которую разработчик должен решить - задача правильной стыковки устройств, воспринимающих информацию из внешнего мира, а именно датчиков различного типа, с персональным компьютером и выдача полученной информации пользователю в наиболее удобной для него форме.Среди основных требований, предъявляемых к разрабатываемому устройству, можно выделить следующие параметры: поддержка температуры в диапазоне от 0 до 35 градусов по Цельсию. Данный диапазон температур обусловлен тем фактом, что устройство будет работать в помещении, температура в котором не должна опускаться ниже 0 и маловероятно, что поднимется выше 35 градусов;В состав структурной схемы, в соответствии с исходными данными, должны входить следующие блоки: датчики первичной информации; Так как разрабатываемое устройство предназначено для сбора и анализа информации, требуемые параметры мы будем получать от датчиков температуры, влажности, освещенности и давления. Далее полученный сигнал требуется пропустить через усилитель, чтобы выровнять его по требуемому уровню. Далее сигнал поступает в аналоговый коммутатор, где с помощью счетчика и дешифратора выбирается сигнал, который будет пропущен на выход. Полученный сигнал проходит через АЦП и оттуда выходит на COM-порт.Как видно из содержания предыдущего раздела, в устройстве применяются датчики температуры, давления, освещенности, влажности, расхода воды, усилители, АЦП, аналоговый коммутатор, генератор тактовых импульсов и узел сопряжения. Обоснуем выбор каждого из них.Датчика температуры, выпускаемые современной промышленностью, приведены в таблице 1. Прецизионный темп. датчик Прецизионный темп. датчик Как видно из таблицы 1, достаточными параметрами и характеристиками обладает датчик LM335A, так как он обладает достаточно большим диапазоном работы температур при достаточно маленьком разбросе, приходящемся на один градус Цельсия. Условно-графическое обозначение датчика приведено на рис.2.Датчики давления, выпускаемые современной промышленностью, представлены в таблице 2. Как видно из таблицы, достаточными параметрами и характеристиками обладает датчик MPX 2200А компании Motorola. Диапазон изменения напряжения составляет от 0 МВ при нулевом давлении до 40 МВ при максимально допустимом значении. График изменения напряжения от давления представляет собой линейную функцию. Условно-графическое обозначение, взятое из официальной документации, приведено на рис.4.Датчики влажности, выпускаемые современной промышленностью, представлены в таблице 3. Из представленных в таблице 3 датчиков выберем - HIH-3602-A, т.к. он обладает достаточными параметрами для данного курсового проекта. Через поры в верхнем электроде и благодаря конструктивной негерметичности корпуса датчика достигается равновесное содержание воды в окружающем воздухе и межэлектродном пространстве. Слой термореактивного полимера, покрывающий пористый платиновый электрод сверху, служит хорошей защитой чувствительного элемента от загрязнения пылью, маслами. Датчик формирует линейно изменяющийся сигнал по напряжению, прямо пропорциональный напряжению питания и относительной влажности воздуха: IMG_af620904-7c12-4813-ab4c-35f8eaac186a гдеДатчики освещенности, выпускаемые современной промышленностью, представлены в таблице 4. IDARK (тип.) НА tr (тип.) мкс tf (тип.) мкс Из представленных в данной таблице датчиков, выберем BPW 34, т.к. он обладает достаточными характеристиками, достаточно большой чувствительностью к длине волны ( Условно-графическое обозначение приведено на рис.Аналого-цифровые преобразователи, выпускаемые современной промышленностью, представлены в таблице 5. Среди требований, предъявляемых для данного узла можно выделить следующее: минимальная мощность, достаточно быстрое преобразование сигнала, выдача следующего бита в полученном двоичном коде по сигналу на определенный порт АЦП. Из представленных в таблице 6 устройств выберем TLC 549 от компании Texas Instruments. Данный АЦП обладает достаточно большим диапазоном питающего напряжения, что является его существенным плюсом, однако, из недостатков следует отметить сравнительно большую потребляемую мощно

Содержание

Введение

1. Обзор литературы

2. Обоснование выбора структурной схемы устройства

2.1 Основные требования, предъявляемые к проектируемому устройству

2.2 Состав структурной схемы

3. Обоснование выбора узлов функциональной схемы

3.1 Датчик температуры

3.2 Датчик давления

3.3 Датчик влажности

3.4 Датчик освещенности

3.5 Усилитель входного сигнала

3.6 Аналого-цифровой преобразователь

3.7 Аналоговый коммутатор

3.8 Счетчик

4. Разработка принципиальной схемы

Заключение

Литература

Приложение компьютерный проектируемый функциональный контроль

Значительные изменения во многих областях науки и техники обусловлены развитием электроники. В настоящее время разрабатывается и выпускается огромное количество устройств, микросхем и микроконтроллеров. Сегодня невозможно найти какую-либо сферу деятельности, где не применялись бы какие-либо специализированные приборы, устройства для измерений параметров окружающей среды либо вычислительная техника. И тенденция развития такова, что доля подобного типа устройств (особенно построенной на базе цифровой схемотехники) непрерывно будет увеличиваться. Это является результатом развития отрасли в целом и технологий в частности, внедрение которых позволило наладить массовый выпуск дешевых и высококачественных базовых элементов, таких как усилители сигналов, логические элементы, преобразователи напряжения, триггеры, счетчики импульсов, регистры, сумматоры и т. д.

В связи с широким выбором интегральных схем, параметры которых известны из технических условий, изменились задачи, стоящие перед разработчиками электронной аппаратуры. Если раньше значительная часть времени уходила на расчеты параметров отдельных каскадов, решение вопросов перегрева, питания элементов и т. д., то в настоящее время требуется скорее учитывать взаимное согласование микросхем.

Стремительные темпы компьютеризации всех сторон человеческой деятельности и массовость их применения привели к тому, что сегодня ЭВМ, и, прежде всего персональные компьютеры, стали непременным атрибутом самых различных комплексов. Это касается и современных систем управления, контроля параметров окружающей среды и любых других устройств, одной из функций которых является сбор, анализ и хранение информации, поступающих из «внешнего мира».

Сегодня практически все системы такого рода оснащены персональными компьютерами как центрами сбора и анализа информации, а в последствии и принятия решения. Это обусловлено в первую очередь тем, что вычислительные машины данного типа в последнее время получили массовое распространение и относительно просты в программировании и настройке, по сравнению со специализированными системами. Основная проблема, которую разработчик должен решить - задача правильной стыковки устройств, воспринимающих информацию из внешнего мира, а именно датчиков различного типа, с персональным компьютером и выдача полученной информации пользователю в наиболее удобной для него форме.

Дополнительные трудности, встающие перед разработчиками, заключаются в том, что датчики имеют разнородные выходы и работают, как правило, в аналоговом режиме. Соответственно, для подключения к вычислительному оборудованию необходимо использовать специальные схемы преобразования сигналов в цифровую форму и кодировку их требуемым разработчику образом, до того как сигнал поступит в ЭВМ.

Совершенствование полупроводниковой технологии позволило также расширить сферу применения датчиков и повысить их точность, быстродействие, надежность и долговечность. Массовый характер производства датчиков способствует снижению цены, что также является немаловажным фактором, способствующим их внедрению в практику.

Изза широкого распространения устройств измерения и актуальности проблемы их сопряжения с ЭВМ была выбрана тема курсового проекта «Компьютерная система контроля параметров культурно-оздоровительного комплекса».

Основной задачей будет являться построение системы автоматического контроля таких параметров окружающей среды, как температура, влажность, освещенность и атмосферное давление. Следует отметить, что поиск полностью готового решения не дал никакого результата. Но удалось найти отдельные функциональные узлы, позволяющие решить поставленную задачу. В ходе выполнения проекта будет проведен анализ узлов и предложен способ их сопряжения с целью получения требуемого устройства.