Разработка микропроцессорной системы для измерения параметров напряжения в однофазной сети - Курсовая работа

Микропроцессорная система представляет собой частный случай электронной системы, которая предназначена для обработки входных сигналов и выдачи выходных. Внутри системы может происходить хранение и накопление сигналов (информации). Для ввода аналоговых сигналов в цифровые системы, (МПС цифровая) необходимо эти сигналы преобразовать в цифровые, используя АЦП, последовательного или последовательного принципа действия.В качестве управляющего микроконтроллера задан микроконтроллер AT89C51ED2. Микроконтроллеры семейства АТ89 фирмы Atmel представляет собой восьмиразрядные однокристальные МИКРОЭВМ с системой команд MCS-51 фирмы Intel. Микросхемы изготавливаются по КМОП (CMOS) технологии и имеют полностью статическую структуру. Данный микроконтроллер имеет следующие характеристики: · Совместимость с приборами семейства MCS-51 При тех же условиях в пассивном режиме, при котором остановлено ЦПУ, но система прерываний, ОЗУ, таймер-счетчик событий и последовательный порт остаются активными, потребление не превышает 100 МКА при напряжении питания 5 В.XTAL1 и XTAL2 - вход и выход, соответственно, инвертирующего усилителя, который может быть настроен для использования как внутренний генератор, так может и использоваться кварцевый или керамический резонатор. Чтобы управлять устройством от внешнего источника колебаний, вывод XTAL2 должен быть оставлен свободным, а на XTAL1 подается управляющий сигнал.В качестве датчика напряжения выберем датчик LV 25-P. Номинальный диапазон преобразования (рекомендуемый ) : от 10 до 500 В, при этом верхнее предельное значение преобразуемого напряжения определяется электрической прочностью изоляции датчика. Оптимальная точность измерения достигается при входном токе, равном номинальному. Величина внешнего входного резистора R1 должна выбираться такой, чтобы при номинальном уровне преобразуемого напряжениявходной ток датчика был бы равен 10 МА(см. рис. Принцип работы: преобразуемое напряжение подается на входные клеммыдатчика через внешний резистор R1, величина которого выбирается пользователем исходя из номинального входного тока датчика.В качестве дисплея выберем ЖКИ-модуль LM016Lна основе КОНТРОЛЛЕРАHD44780. Для соединения ЖКИ-модуля с управляющей системой используется параллельная синхронная шина, насчитывающая 8 или 4 (выбирается программно) линий данных DB0...DB7, линию выбора операции R/W, линию выбора регистра RS и линию стробирования/синхронизации Е. Кроме линий управляющей шины имеются две линии для подачи напряжения питания 5 В - GND и VCC, и линия для подачи напряжения питания драйвера ЖКИ - V0.После датчика напряжения поставим делитель напряжения на 100В, так как максимальное входное напряжение для АЦП составляет 5 В. Рассчитаем значения сопротивления резисторов R1 и R2. РЕЗИСТОРЫR3 и R4 примем 50 КОМ и 1 КОМ соответственно.Резистор R3после диода необходим для его корректной работы, а резистор R4 является обязательным и так же обеспечивает корректную работу АЦП (см. документацию)Программа для управлениия микропроцессорной системой должна обеспечивать работу с АЦП - считывание приходящих данных, необходимые вычисления для расчета действующего значения напряжения и частоты, а также вывод на дисплей полученных значений.Для проверки работоспособности написанной программы используем ПК, на котором установлена программа ISIS7 программного комплекса Proteus. В качестве имитации датчика напряжения будем использовать источник синусоидального сигнала.В результате выполнения данного курсового проекта была разработана микропроцессорная система для измерения параметров напряжения в однофазной сети (действующее значение напряжения и частота) и вывод полученной информации на дисплей.

Содержание

Введение

1. Выбор и описание элементной базы микропроцессорной системы

1.1 Микроконтроллер

1.2 Датчик напряжения

1.3 Аналого-цифровой преобразователь

1.4 Дисплей

2. Разработка схемы электрической принципиальной

3. Разработка алгоритма

4. Моделирование

Заключение

Приложение

Микропроцессорная система представляет собой частный случай электронной системы, которая предназначена для обработки входных сигналов и выдачи выходных. В качестве входных и выходных сигналов могут быть: · Аналоговые сигналы

· Одиночные цифровые сигналы

· Цифровые коды

· Последовательности цифровых кодов

Внутри системы может происходить хранение и накопление сигналов (информации). Для ввода аналоговых сигналов в цифровые системы, (МПС цифровая) необходимо эти сигналы преобразовать в цифровые, используя АЦП, последовательного или последовательного принципа действия. Для ввода аналоговой информации на объект управления необходимо использовать в электронной системе ЦАП.

Характерная особенность традиционной информационной системы состоит в том, что алгоритмы обработки и хранения информации в ней жестко связаны со схемотехникой, то есть изменение этих алгоритмов возможно лишь путем изменения структуры системы, замены электронных узлов, входящих в систему и связей между ними.

В результате выполнения данного курсового проекта была разработана микропроцессорная система для измерения параметров напряжения в однофазной сети (действующее значение напряжения и частота) и вывод полученной информации на дисплей.

Плюсы данной разработки в компактности, простоте реализации и доступности составляющих элементов. Минус данной системы, это устаревшей микроконтроллер 51-ой серий, так как его постепенно вытесняет AVR.