Проектування мікропроцесорної метеостанції - Дипломная работа

Чим більше в ній було датчиків, які могли відслідковувати зміни і повідомляти про них у центр, тим точніше був прогноз. Тисячу років тому ніяких метеостанцій, звичайно, не було, однак спостереження за погодою вже велися. Побутові метеостанції при доступній ціні для звичайних людей, дозволяють збирати інформацію про вологість, температуру та інші параметри навколишнього середовища, однак з невеликою точністю і вірогідністю вимірювань.Підстава для розробки, призначення і область застосування u Підстава для розробки: завдання на дипломне проектування. u Призначення: автоматизована система вимірювання метеоданих. u Область застосування: в промисловості та в домашніх умовах. Технічні параметри системи u Частота вимірювані: постійне вимірювання. u Діапазон вимірювання температури повітря: від-55 ° C до 125 °C із точністю 0.5 ° C. u Діапазон вимірювання вологості від 0 до 100% RH із точністю. u Діапазон вимірювання тиску 15-115 КПА із точністю. u Кількість датчиків: 3.Чутливість такого термометра знаходиться в зворотній залежності від площі поперечного перерізу капіляра й у прямій - від обсягу резервуара і від різниці коефіцієнтів розширення даної рідини і скла. Крім того, помилки можуть виникати в результаті неправильного зчитування показань або через розміщення термометра в місці, де температура не відповідає щирій температурі повітря в околицях метеостанції. Повертають термометр у робочий стан, перекидаючи резервуаром нагору, щоб штифт знову прийшов у зіткнення зі спиртом. Ртуть видавлюється через це звуження під час підвищення температури, а при зниженні звуження перешкоджає її відтокові в резервуар. Земна атмосфера, що простирається на сотні кілометрів вгору, натискає на поверхню Землі, барометр і служить для виміру цього тиску.2.2.1) має анімований дисплей (змінює колір з червоного (сонячно) до білого (дощ), індикація зовнішньої температури, внутрішньої температури і вологості, тиску. Для вимірювання температури на вулиці застосовується виносний бездротовою датчик (одночасно можна використовувати до пяти датчиків). Для вимірювання температури і вологості на вулиці застосовується виносний бездротовою датчик (одночасно можна використовувати до трьох датчиків). Виносний датчик передає інформацію про температуру і вологість на радіочастоті 433 Mhz. Живлення: станція 2 батарейками 1,5 «АА», датчик 2 батарейками 1,5 «АА» Виносний датчик передає інформацію про температуру і вологість на радіочастоті 433 Mhz.Підхід до вибору блоків, з яких складається структурна схема здійснювався на основі сучасних, модернізованих та ефективних мікроелектронних компонентів.Мікроконтролер крім центрального процесора (ЦП) містить память і численні пристрої введення/виводу: аналого-цифрові перетворювачі, послідовні і паралельні канали передачі інформації, таймери реального часу, широтно-імпульсні модулятори (ШІМ), генератори програмованих імпульсів і т.д. Вбудовані системи управління стали настільки масовим явищем, що фактично сформувалася нова галузь економіки, яка отримала назву Embedded Systems (вбудовані системи). У них всі необхідні ресурси (память, пристрої введення-виведення і т.д.) розташовуються на одному кристалі з процесорним ядром (Рис. Всі ці можливості значно збільшують гнучкість застосування МК і роблять простішим процес розробки систем на і основі. Вони застосовуються в системах, де потрібен великий обсяг памяті і відносне не велика кількість пристроїв (портів) введення/виведення.Це обумовлено наступними перевагами електричних вимірювань: електричні величини зручно передавати на відстань, причому передача здійснюється з високою швидкістю; електричні величини універсальні в тому сенсі, що будь-які інші величини можуть бути перетворені в електричні та навпаки, вони точно перетворюють в цифровий код і дозволяють досягти високої точності, чутливості і швидкодії засобів вимірювань. Всі термодатчики, за винятком зібраних на ІС, мають нелінійну залежність вихідною сигналу від температури. Ці датчики являють собою стабілітрони, у яких напруга стабілізації залежить від температури з коефіцієнтом 10 МВ/°K. Матеріал, з якого виготовляється такий датчик, повинен володіти високим температурним коефіцієнтом опору, по можливості лінійною залежністю опору від температури, хорошою відтворюваністю властивостей інертності до впливів навколишнього середовища. Недоліком міді є невелике її питомий опір і легка окислюваність при високих температурах, внаслідок чого кінцевий межа застосування мідних термометрів опору обмежується температурою 1800C.Принцип дії таких датчиків заснований на залежності діелектричної проникливості сорбенту від кількості вологи, яка в ньому знаходиться. Шар сорбенту знаходиться між двома пласкими електродами, що утворюють конденсатор. Сорбційно-ємкісні датчики мають практично лінійну залежність „вологість-ємкість”. Сучасні датчики такого типу мають діапазон вимірювання вологості від 0 до 100%, лінійність у цьому діапазоні 1%. У датчиків цього типу при зміні вологості змінюється опір сорбенту (чергування шарів пори

Зміст

Вступ

1. Технічне завдання

2. Аналіз існуючих систем

2.1 Метеорологічні прилади

2.2 Існуючі метеостанції

3. Розробка структурної схеми

3.1 Обґрунтування вузлів структурної схеми

3.1.1 Вибір мікроконтролера

3.1.2 Датчики температури

3.1.3 Датчики вологості

3.1.4 Датчики тиску

3.1.5 Огляд символьних індикаторів

3.2 Алгоритм

3.3 Пояснення роботи алгоритму програми

4. Розробка електричної принципової схеми мікропроцесорної метеостанції

4.1 Вибір елементної бази

4.1.1 Мікроконтролер

4.1.2 Датчик відносної вологості

4.1.3 Датчик атмосферного тиску

4.1.4 Датчик температури

4.1.5 Вибір пристрою відображення інформації

4.2 Опис роботи схеми

4.3 Розробка програми

5. Розрахунок надійності

5.1 Дані для розрахунку

5.2 Розрахунок надійності для автоматизованої системи вимірювання метеоданих

6. Конструкторське оформлення

6.1 Монтаж друкованих плат

6.2 Складання друкованих плат

6.3 Паяння друкованих плат

Висновки

Додатки