Разработка контроллера сбора информации и передачи по GSM-каналу - Курсовая работа

Основные требования, которые потребители предъявляют к управляющим блокам приборов можно сформулировать следующим образом: низкая стоимость, высокая надежность, высокая степень миниатюризации, малое энергопотребление, работоспособность в жестких условиях эксплуатации; В отличие от универсальных компьютеров к управляющим контроллерам, как правило, не предъявляются высокие требования к производительности и программной совместимости. Выполнение всех этих довольно противоречивых условий одновременно затруднительно, поэтому развитие и совершенствование техники пошло по пути специализации и в настоящее время количество различных моделей управляющих микроконтроллеров чрезвычайно велико. Они могут иметь разную разрядность, в системе команд для обращения к ним предусмотрены различные команды и т.д. интеграция в одном корпусе микросхемы (на одном кристалле) практически всех блоков, характерных для полнофункционального компьютера - процессора, ПЗУ, ОЗУ, устройств ввода-вывода, тактового генератора, контроллера прерываний и т.д.ЖКИ - специализированный жидкокристаллический дисплей, необходимый для отображения параметров работы системы, введенных пользователем. Для опроса комплекса из 256 контактных датчиков решено использовать матричную систему опроса. Для обеспечения опторазвязки с ключевыми элементами используется транзисторная оптопара АОТ101АС. Для указания какой сканируется столбец используется коммутатор КП16 обеспечивающий выбор контролируемого столбца, а для контроля строки используется буферный регистр на который выдается управляющий сигнал (DD7, DD8). Для сбора аналоговой информации используется четыре нормирующих усилителя (НУ) на четырех канальной ОУ К1420УД2, обеспечивающей за счет резисторов обратной связи требуемый коэффициент усиления.К микроконтроллеру необходимо подключить 4 датчика температуры, ЖКИ, многоканальный коммутатор для съема цифровых данных, GSM-модуль, АЦП. Для реализации МПС были выбраны 3 контроллера: МК AT89S52, AVR Atmega8 и PIC16F628. Таймеры/счетчики 2(8 разрядов) 1(16 разрядов) 1(8 разрядов) 3(16 разрядов) МК ATMEGA8 имеет следующие отличительные особенности: - 8ми-разрядный высокопроизводительный AVR микроконтроллер с малым потреблением RISC архитектура; Как видно из приведенных технических характеристик контроллер имеет высокую производительность достаточную программную память и необходимые АЦП и порты.Для выполнения моего курсового задания необходима точность /-1, а эти датчики сертифицированы как измерительные приборы и обеспечивают точность до 0.1. 2.Далее линия отпускается и через некоторое время не более 60мкс она закорачивается самим датчиком это как сигнал готовности к обмену. После того, как мастер обнаружил ответ, он может передать датчику одну из команд. 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. Так как на линии подключено 4 термометра, то можно выполнить запуск измерения температуры сразу для всех термометров и чтобы исключить обмен номерами передаем команду пропустить передачу номера 0XCC.Протокол 1-WIRE определяет структуру сообщений, которая используется и распознается устройствами, подключенными к однопроводному интерфейсу. Он описывает способ запроса устройством (ведущим) доступа к другим устройствам (ведомым) и способ ответа на запросы. Обмен сообщениями по 1 WIRE начинается с инициализирующей последовательности, состоящей из импульса сброса, передаваемой ведущим и ответным импульсом присутствия. Команды для работы с датчиками: CCH - пропустить передачу кода, работать безадресно;Затем контроллер переходит в режим автоматического опроса и выполняет сканирование матричного поля датчиков с выводом информации в ОЗУ и одновременно формируется первая часть SMS-сообщения. Следующим этапом выполняется оцифровка температуры и съем показателей по аналоговым каналам. В случае нажатия первой клавиши «-» уменьшается частота опроса, при нажатии второй клавиши « » частота увеличивается кратно одной секунде.В начале программы идет объявление необходимых переменных, массивов, флагов, привязка к портам. Затем идет процедура для задержки на 5мкс. После идет процедура UART, в которой отрабатывается отправка и получение SMS-сообщений с использованием GSM-модуля SIM300. В главной процедуре MAIN сначала идет инициализация параметров: задание режимов таймера, установка периода опроса, разрешение прерываний, задание начального адреса ОЗУ.Поставленная задача была реализована, разработана функциональная схема. После анализа функциональной схемы, рассмотрения множества разработок и отдельных электронных узлов, была разработана схема контроллера, обеспечивающего реализацию комплекса сбора информации, который реализует поставленную задачу на аппаратном уровне.

Содержание

Техническое задание

Введение

1. Разработка функциональной схемы

2. Разработка принципиальной схемы

2.1 Выбор управляющего микроконтроллера

2.2 Выбор электронных элементов

3.Описание используемых интерфейсов

4. Разработка программы управления

4.1 Общий алгоритм работы

4.2 Описание работы программы

Заключение

Список литературы

микроконтроллер информация управляющий

Общие особенности управляющих микроконтроллеров

Основные требования, которые потребители предъявляют к управляющим блокам приборов можно сформулировать следующим образом: низкая стоимость, высокая надежность, высокая степень миниатюризации, малое энергопотребление, работоспособность в жестких условиях эксплуатации;

достаточная производительность для выполнения всех требуемых функций.

В отличие от универсальных компьютеров к управляющим контроллерам, как правило, не предъявляются высокие требования к производительности и программной совместимости.

Выполнение всех этих довольно противоречивых условий одновременно затруднительно, поэтому развитие и совершенствование техники пошло по пути специализации и в настоящее время количество различных моделей управляющих микроконтроллеров чрезвычайно велико.

Однако можно выделить некоторые черты архитектуры и системы команд, общие для всех современных микроконтроллеров, это: так называемая Гарвардская архитектура - то есть раздельные области памяти для хранения команд (программы) и данных. Они могут иметь разную разрядность, в системе команд для обращения к ним предусмотрены различные команды и т.д. интеграция в одном корпусе микросхемы (на одном кристалле) практически всех блоков, характерных для полнофункционального компьютера - процессора, ПЗУ, ОЗУ, устройств ввода-вывода, тактового генератора, контроллера прерываний и т.д. Поэтому в русскоязычной литературе подобные устройства часто называются однокристальные ЭВМ (ОЭВМ).

Микроконтроллеры обычно классифицируют по разрядности обрабатываемых чисел: четырехразрядные - самые простые и дешевые;

восьмиразрядные - наиболее многочисленная группа (оптимальное сочетание цены и возможностей), к этой группе относятся микроконтроллеры серии MCS-51 (Intel) и совместимые с ними, PIC (Microchip), HC68 (Motorola), Z8 (Zilog) и др.;

шестнадцатиразрядные - MCS-96 (intel) и др. - более высокопроизводительные но более дорогостоящие;

тридцатидвухразрядные - обычно являющиеся модификациями универсальных микропроцессоров, например 180186 или I386EX.

1.

Поставленная задача была реализована, разработана функциональная схема. После анализа функциональной схемы, рассмотрения множества разработок и отдельных электронных узлов, была разработана схема контроллера, обеспечивающего реализацию комплекса сбора информации, который реализует поставленную задачу на аппаратном уровне. При схемотехнической реализации блока был произведен выбор наиболее оптимального контроллера для решения задачи.

Вторым этапом реализации проекта стало написание программной части, которая обеспечивает управление оборудованием по заданному алгоритму. Для реализации функций обмена с температурными датчиками был изучен протокол 1-Wire, который и был далее реализован в виде части программного кода. Также было выполнено описание программы и представлен ее код.

Результат проекта представлен в виде отчета имеющего два приложения: листинг программы и принципиальная схема.