Проектирование контроллера опорно-поворотного устройства антенны. Структура микроконтроллера. Функциональная и принципиальная схема устройства. Выбор транзисторной сборки, двигателя, дисплея, источника питания. Алгоритм работы устройства, моделирование.
Аннотация к работе
Микроконтроллеры уверенно и, по-видимому, навсегда завоевали место в нашей жизни. Найти хоть одно электронное изделие, не имеющее микроконтроллеров, практически невозможно. Разнообразные элементы схем в видеомагнитофонах, DVD - плеерах, телевизорах и микроволновых печах, автоматических дверях, системах управления лифтами, промышленных системах управления, измерительных устройствах, устройствах регулирования и, естественно, в транспорте стали чем-то само собой разумеющимся.Самой главной особенностью микроконтроллеров, с точки зрения конструктора-проектировщика, является то, что с их помощью легче и зачастую гораздо дешевле реализовать различные схемы. Из рисунка видно, что микроконтроллер может управлять различными устройствами и принимать от них данные при минимуме дополнительных узлов, так как большое число периферийных схем уже имеется непосредственно на кристалле микроконтроллера. Для сравнения: при использовании традиционных микропроцессоров приходится все необходимые схемы сопряжения с другими устройствами реализовывать на дополнительных компонентах, что увеличивает массу, размеры и потребление электроэнергии. Давайте рассмотрим типичные схемы, присутствующие в микроконтроллерах. Здесь хранятся коды команд, последовательность которых формирует программу для микроконтроллера.Шаговый двигатель внешне практически ничем не отличается от двигателей других типов. Достоинства шагового двигателя: 1. угол поворота ротора определяется числом импульсов, которые поданы на двигатель 2. двигатель обеспечивает полный момент в режиме остановки (если обмотки запитаны) Существуют три основных типа шаговых двигателей: · двигатели с переменным магнитным сопротивлением Средние выводы обмоток могут быть объединены внутри двигателя, поэтому такой двигатель может иметь 5 или 6 выводов (рис.На основе изложенного выше материала разработаем алгоритм функционирования контроллера опорно-поворотного устройства антенны и выделим необходимые функциональные узлы. Управление и контроль ОПУ осуществляется с помошью: · Жидкокристаллического индикатора - для отображения угла поворота измеряемой антенны и отображения текущего режима работы; · Светодиод «Led_step» отображает управление двигателем; Наиболее важной особенностью шагового двигателя является то, что на каждый импульс управления ротор поворачивается на фиксированный угол, значение которого в градусах называется шагом. Двигатель вращается по часовой стрелке (вправо) при управляющей последовательности 1001=9 > 0011=3 > 1100=6 > 1000=C > 1001=9 > …, направление против часовой стрелки (влево) реализуется при обратной последовательности ..1001=9 > 1000=С > 0110=6 > 0011=3 > 1001=9... шаговый двигатель осуществляет 25 шагов на градус, таким образом, для осуществления полного поворота на 360? двигателю необходимо произвести 9000 шагов.В составе устройства используется микроконтроллер ATMEGA 8535, обладающий необходимым количеством портов ввода/вывода и прерываний. Для отображения информации используется жидкокристаллический индикатор LM016L, который содержит 2 строки по 16 символов, встроенный знакогенеретор.В составе устройства будем использовать микроконтроллер ATMEGA8535, обладающий необходимым количеством портов вводы/вывода и прерываний. Некоторые отличительные особенности: · высокая производительность при малом потреблении; · развитая RISC архитектура;Электродвигатель ДШИ-200 предназначен для отработки дискретных углов перемещений. Двигатели серии ДШИ отличаются от выпускаемых серийно шаговых двигателей высокими точностными и динамическими характеристиками, а также возможностью осуществления электрической редукции. Небольшие габаритные размеры и универсальность крепления обеспечивают легкость и удобство их компоновки в специальном технологическом оборудовании для радиотехнической, электронной, приборостроительной и других отраслей промышленности. Выбранный двигатель не сможет обеспечить достаточной точности при повороте антенны, т.е. за полный оборот он совершает 200 шагов, поэтому необходимо поставить редуктор с передаточным числом 45, т.е. получим 45*200=9000 шагов на оборот, т.е. Для того, чтобы согласовать уровни сигналов на выходе порта микроконтроллера с уровнями сигнала управления двигателя необходимо использовать мощные транзисторные ключи на основе транзисторов КТ972А.Для отображения информации используется дисплей LM016L.В качестве источника питания выбрана схема на основе стабилизатора напряжения положительной полярности L7805CV. 4.4 - Стабилизированный источник питания Руководствуясь документацией на интегральный стабилизатор напряжения L7805CV, были подобраны номиналы и типы конденсаторов: С3, С6 - конденсаторы для поверхностного монтажа (SMD) номиналом 0,1 МКФ, С4, С5 - электролитические ЧИП конденсаторы номиналом 10 МКФ.При включении контроллера происходит инициализация прерываний INT0, INT1, INT2 по спадающему фронту, инициализация порта PORTC управления двигателем, инициализация ЖКИ. Обработка нажатий клавиш происходит при помощи прерыва