Разработка микропроцессорной системы на базе микроконтроллера для терморегулятора аквариума - Курсовая работа

Целью данной работы явилась разработка прибора, предназначенного для автоматического регулирования температуры. Главная особенность терморегуляторов - простота схем при существенно более широких, чем у распространенных аналоговых, функциональных возможностях, отсутствие необходимости регулировки и настройки при изготовлении и эксплуатации. Но наиболее существенным достоинством таких регуляторов является их исключительно простая модификация, - на основе практически одинаковых схемных и конструктивных решениях, могут быть построены регуляторы для самых различных применений, что резко упрощает их разработку, а, следовательно, и стоимость. Регуляторы температуры, или, как их еще называют, терморегуляторы, предназначены для поддержания заданной температуры жидкости (например, фотораствора, воды в аквариуме, воды в системе электрического водяного отопления), воздуха в теплице, в жилом помещении и пр. Существуют терморегуляторы со скачкообразным изменением мощности, при нагрузке которых нагревательный элемент отключается, как только температура датчика достигает определенного значения, и выключается при понижении температуры до ее заданного значения.Устройство отличается от известных измерителей температуры на DS1820 возможностью одновременной регулировки температуры в двух точках с точностью ±0,5° в интервале температур от-10 до 85 °С, малым временем реагирования 11,4 мс по сравнению с 1 с у прототипов. Устройство предназначено для работы с нагревателями и может быть использовано, например, для регулировки температуры в инкубаторе (выводной и инкубационный), аквариумах (видовой и нерестовый), в овощехранилищах в зимнее время или просто как измеритель температуры в доме и на улице. Микроконтроллерный термометрический датчик DS1820 рассчитан на измерение температуры от-55 до 125 °С, но на границах предела точность измерения ухудшается до 2 °С. Управление нагревателями выполняется по принципу цифрового компаратора. На однорядном ЖК-дисплее индикатора можно одновременно наблюдать текущую температуру в двух точках, температуру в различных точках и ее установленное значение.После определения входов и выходов устройства разработана структурная схема устройства. Структурная схема регулятора температуры для аквариума показана на Рис.Микроконтроллеры имеют встроенное ЭППЗУ программы, ОЗУ данных и выпускаются в 18 и 28 выводных корпусах. Все инструкции выполняются за один цикл, за исключением условных переходов и команд, изменяющих программный счетчик, которые выполняются за 2 цикла. Каждая инструкция состоит из 14 бит, делящихся на код операции и операнд (возможна манипуляция с регистрами, ячейками памяти и непосредственными данными). В традиционной же Фон-Неймановской архитектуре команды и данные передаются через одну разделяемую или мультиплексируемую шину, тем самым ограничивая возможности конвейеризации, внутренние физические и логические компоненты, из которых состоит PIC16FXX аналогичны любому другому микроконтроллеру Гарвардская архитектура и большая разрядность команды позволяют сделать код для PIC значительно более компактным, чем для других микроконтроллеров и существенно повысить скорость выполнения программ. Низкая цена, экономичность, быстродействие, простота использования и гибкость ввода/вывода делает серию PIC16F84A привлекательной даже в тех областях, где ранее не применялись микроконтроллеры.После пуска и инициализации регистров микроконтроллера выполняется самая продолжительная инициализация ЖК-дисплея. Если установки нет, то на индикацию выводятся значения регистров текущего режима. При установке индикация курсора и значений регистров индикации выполняется поочередно. После индикации программа переходит к инициализации и считыванию температуры с первого датчика DS1820. Микроконтроллер принимает девять бит информации с кодом знака температуры в девятом бите и значением десятых долей температуры в первом бите.MPASM входит в пакет программ Microchip MPLAB фирмы Microchip Technology .После ассемблирования имеется объектный файл EXAMPLE.HEX, который должен быть записан в микросхему. Запись осуществляется при помощи программатора и программы Pic-prog . Микросхему микроконтроллера вставляется в панель программатора.В проектируемом устройстве можно выделить следующие функциональные блоки: 1. Микроконтроллерный термометрический датчик DS1820 - первый; Микроконтроллерный термометрический датчик DS1820 - второй;Схема терморегулятора показана на рис.7 (Приложение В) . Работа с терморегулятором сводится к установке температуры регулирования для обоих датчиков. При включении устройства на дисплее появится значение температуры первого и второго датчика с указанием стрелочкой (>) номера датчика рис. Нажатием кнопки «Режим» на дисплее последовательно будут появляться изображения, аналогичные показанным на рис. Кнопкой «Разряд» перемещают курсор по разрядам, а кнопкой «Установка» устанавливают необходимое значение температуры.В результате выполнения курсовой работы был спроектирован микроконтроллерный регулятор тем

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Описание объекта и функциональная спецификация

2. Описание структуры системы

3. Описание ресурсов МК PIC16F84А 4. Разработка алгоритма работы устройства

5. Ассемблирование

6. Программирование микроконтроллера

7. Описание функциональных узлов МПС

8. Описание выбора элементной базы и работы принципиальной схемы

Заключение

Список литературы

Приложение А. Листинг программы и объектный файл

Приложение Б. Коды прошивок микроконтроллера

Приложение В. Схема принципиальная электрическая