Контроллер управления домашней метеостанцией - Курсовая работа

Использование микроэлектронных средств в изделиях промышленного и культурно-бытового назначения приводит не только к повышению технико-экономических показателей изделия и многократно сроки разработки и отодвинуть сроки «морального старения» изделий, но придает им принципиально новые потребительские качества. За последние годы микроэлектроники бурное развитие получило направление, связанное с выпуском однокристальных микроконтроллеров (ОМК), которые предназначены для «интеллектуализации» оборудования различного назначения.ДТ1 - первый датчик температуры ДТ2 - второй датчик температурыВышеприведенная функциональная схема представляет структуру контроллера бытовой метеостанции. Схему можно представить в виде следующих блоков: МК - управляющий микроконтроллер. Он считывает информацию датчиков температуры, давления и влажности, а также посылает сигналы в ЖКИ.Микроконтроллер семейства МК-51 имеют следующие аппаратные особенности: · внутреннее ОЗУ объемом 128 байт; Микроконтроллер 8751 снабжен УФ ПЗУ объемом 4 Кбайт. Через четыре программируемых параллельных порта ввода/вывода и один последовательный порт микроконтроллер взаимодействует с внешними устройствами. 1) образует внутренняя двунаправленная 8-битная шина, которая связывает между собой основные узлы и устройства микроконтроллера: резидентную память программ (RPM), резидентную память данных (RDM), арифметико-логическое устройство (ALU), блок регистров специальных функций, устройство управления (CU) и порты ввода/вывода (P0-P3). Отличаются тем, что имеет внутреннее 1К х 14 бит EEPROM для программ, 8-битовые данные и 64 байт EEPROM памяти данных.Принцип действия датчика основан на подсчете количества импульсов, вырабатываемых генератором с низким температурным коэффициентом во временном интервале, который формируется генератором с большим температурным коэффициентом. Если счетчик достигает нуля перед тем, как заканчивается временной интервал (это означает, что температура больше-55°C), то регистр температуры, который также инициализирован значением-55°C, инкрементируется. Зависимость выходного кода от температуры приведена в таблице: Температура Выходной код (Binary) Выходной код (Hex) Байты TH и TL представляют собой температурные пороги, с которыми сравниваются 8 бит каждого измеренного значения температуры (младший бит отбрасывается). Поскольку переход из единицы в ноль менее чувствителен к емкости шины (он формируется открытым транзистором, в то время как переход из ноля в единицу формируется подтягивающим резистором), именно этот переход используют 1-проводные устройства для синхронизации с мастером.Контроллер связан с ПК , по интерфейсу com для передачи метеоданных или настройки устройства со стороны ПК. Данный контроллер для съема данных о состоянии погоды использует 4 датчика ДТ1, ДТ2 - датчики температуры выдают информацию в цифровом виде. Использование подобных датчиков продиктовано тем, что они очень удобно подключаются по однопроводной шине данных, используют самотактируемый последовательный однопроводной канал. Данный датчик вместе с датчиком влажности позволяет определять возможность возникновения дождя по повышению влажности, перепадам давления и т.д. Датчик давления был найден в цифровом виде, а датчика влажности в цифровом виде не было найдено.Изучив прототип представленный в журнале «Радио», а так же после соответствующего изменения схемы под выбранный мной контроллер и имеющиеся датчики я построил следующую программу, которая выполняет управление домашней метеостанцией и выполняет передачу данных на удаленный компьютер. Для этого я использовал специальный цифровой мост USB.COM, что упрощает написание программы т.к. используются стандартные функции последовательного обмена, встроенные в контроллер, но при этом позволяет связь через USB. Если наружный датчик не выносить на улицу, а расположить в воде, то по разности температур данная метеостанция может выполнять расчет влажности. Так как обработчик позволяет отслеживать такты времени для соблюдения нужных временных интервалов, я произвел предварительный расчет всех интервалов протокола и занес полученные значения в массив констант, что позволяет используя соответствующие циклы формировать управляющее воздействие с четкой привязкой по времени. Вывод информации на LCD выполняется также в обработчике таймера, что позволяет не ждать готовности индикатора, а выдерживать таймауты более достаточные для того чтобы успел отработать контроллер ЖК-индикатора.При реализации данного проекта мной более детально изучена архитектура контроллера 52 серии.

Оглавление

Техническое задание

Введение

1. Разработка принципиальной схемы

1.1 Обоснование выбора микроконтроллера

1.2 Выбор датчиков

1.3 Описание элементов схемы

2. Описание программы управление контроллером

Вывод

Литература

Приложение

Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из основных направлений научно-технического прогресса.

Использование микроэлектронных средств в изделиях промышленного и культурно-бытового назначения приводит не только к повышению технико-экономических показателей изделия и многократно сроки разработки и отодвинуть сроки «морального старения» изделий, но придает им принципиально новые потребительские качества.

За последние годы микроэлектроники бурное развитие получило направление, связанное с выпуском однокристальных микроконтроллеров (ОМК), которые предназначены для «интеллектуализации» оборудования различного назначения. ОМК представляет собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС, и включающие в себя все составные части «голой» МИКРОЭВМ: микропроцессор, память программы, память данных, также программированные интерфейсные схемы для связи с внешней средой. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение исключительно высоких показателей эффективности при столь низкой стоимости, что микроконтроллерам, видимо нет разумной альтернативной базы для построения управляющих и регулирующих систем. К настоящему времени более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно ОМК.

При реализации данного проекта мной более детально изучена архитектура контроллера 52 серии. Изучены два новых интерфейса: 1WARE и I2C. Сформированная схема и написанная к ней программа по моему мнению полностью реализует поставленную передо мной задачу и позволяет выполнить все необходимые функции.