Разработка системы управления аппарата по розливу воды в стаканчики - Курсовая работа

Курсовой проект по курсу «Микропроцессорные средства» ставит задачей познакомить с азами проектирования устройств, с применением микроконтроллера и написания для него программного обеспечения. Проведено описание работы, которая была проведена в ходе конструирования, электронная схема аппарата, в которой показано взаимодействие с остальными исполнительными устройствами, описан ход конструирования схемы.Проведем анализ поставленной задачи.[1-7] Данный аппарат состоит из множества частей, помимо системы управления на электронной плате, устройство имеет движущийся поднос с шестью стаканчиками, электромотор, приводящий его в движение, закрытый бак для воды на 2 литра, трубки для налива воды, насос, с помощью которого качается вода; запускать аппарат будем кнопкой «ПУСК».Пользователь устанавливает на поднос пустые стаканчики, включает аппарат, при этом начинает светить красный индикатор. Если воды достаточно, платформа начнет движение и передвинет стаканчик под кран; далее аппарат наполнит стаканчик водой и после некоторой паузы передвинет платформу, чтобы наполнить следующий стаканчик и так далее, пока все они не будут заполнены.Необходимо заметить, что стаканчики стоят на подвижном подносе. Поднос будет вращаться с некоторой скоростью, заданной эмпирическим путем с помощью электродвигателя, установленного в нижней части подноса. При плавном ускорении и плавном замедлении стаканчики сохранят устойчивость на подносе, и будут двигаться до целевого положения за меньшее время.Чтобы проверить уровень воды в баке воспользуемся оптическим датчиком. Уровень воды проверяется с помощью светодиода и фотодиода, который установлен на трубке на уровне минимального объема воды. В этой трубке находиться легкий поплавок, когда уровень воды мал, он перекрывает фотодиод и тем самым информирует о недостаточном объеме воды.Вода льется из тонкого шланга присоединенного через насос к баку с водой.Условия роботы будут нормальными, то есть аппарат работает в среде с комнатной температуры, нормальным давлением и влажностью.При осуществлении конструирования аппарата, выделим основные компоненты, необходимые для реализации задачи: а) электромотор, для вращения подноса со стаканчиками; б) водяной насос, с помощью которого нальем воды;Воспользуемся шаговым мотором.[8-17] Они позволяют на заданном шаге вращать ротор в нужное положение, благодаря подаче сигнала на ту или иную катушку возбуждения. В зависимости от угла, который мы хотим получить необходимо, задать количество шагов. Изучив характеристики шаговых моторов, предлагаемые как нашими производителями, так и зарубежными, я пришел к выводу воспользоваться шаговым мотором российского производства НПФ «Электроприбор»[13]; рассмотрим серии FL20STH и FL28STH (рисунок 2.1). Рисунок 2.1 - Вид шагового мотора серии FL20STH (справа), FL28STH (слева) Таблица 2.1 - Технические характеристики моторовВыберем, обычный небольшой водяной насос [8, 9, 12, 18, 19, 20], с помощью шлангов будем закачивать воду в стаканчики. Рассмотрим несколько моделей насосов.Рассмотрим некоторые виды электромагнитных реле [21] (таблица 2.4). Таблица 2.4 - Электромагнитные релеСуществует очень много производителей микроконтроллеров [22-30]. Их продукция различается качеством, ценой, а также, самое главное, техническими характеристиками, такими как: производительность микроконтроллера, потребляемое напряжение и ток, количество выводов, таймеров, объем памяти и так далее. Рассмотрим некоторых производителей, продукция, которых наиболее доступна на рынке [27, 29](таблица 2.5): а) Infineon Technologies б) Atmel Device Flash (Kbytes) Mask ROM (Kbytes) EEPROM (Kbytes) RAM (Bytes) F.max (MHZ) Vcc (V) I/O Pins 16-bit Timers Watchdog Для подсчета времени работы воспользуемся таймером, поэтому в микроконтроллере должен быть хотя бы один таймер/счетчик.Питается аппарат от источника 220В 50Гц, с помощью внешнего источника питания получим напряжение, значение которого не превышает 12В (рисунок 3.1). Необходимо подать на стабилизатор напряжение, имеющее пульсации в пределах 10%. Для подстраховки от возможных отклонений напряжения в сети максимальный размер пульсаций не должен превышать 2В за период.Используя многослойный 8-битный CPU с памятью в монолитном чипе, делает Atmel AT89C1051 мощным микроконтроллером, обеспечивающим высокую гибкость и стоимостную эффективность решений множества ориентированных на контроль устройств. 19 Р1.7 используется для подачи напряжения на одну из обмоток шагового мотора 18 Р1.6 используется для подачи напряжения на одну из обмоток шагового мотора 17 Р1.5 используется для подачи напряжения на одну из обмоток шагового мотора 16 Р1.4 используется для подачи напряжения на одну из обмоток шагового мотораИспользуем осциллятор с частотой 24 МГЦ (рисунок 3.3).Схема проверки воды в баке состоит из излучающего фотоны светодиода и принимающего фотодиода [31-41] (рисунок 3.4). Фотодиод находиться на трубке, соединенный с баком. Он установлен на уровне соответствующий минимальному уровню воды.Индикатор представляет с

Содержание

Введение

1. Анализ задачи

1.1 Принцип работы

1.2 Платформа

1.3 Проверка уровня воды в баке

1.4 Наполнение стаканчика водой

1.5 Условия работы

2. Выбор и обоснование элементной базы

2.1 Электромотор

2.2 Водяной насос

2.3 Электромагнитное реле

2.4 Микроконтроллер

3. Разработка функциональной схемы

3.1 Источник питания

3.2 Микроконтроллер

3.3 Тактовый генератор

3.4 Проверка уровня воды

3.5 Индикатор уровня воды

3.6 Схема управления шаговым двигателем

3.7 Схема управления насосом

4. Алгоритм работы

4.1 Описание блок схемы

4.2 Описание хода разработки программного обеспечения

Заключение

Список использованных источников

Приложения

Курсовой проект по курсу «Микропроцессорные средства» ставит задачей познакомить с азами проектирования устройств, с применением микроконтроллера и написания для него программного обеспечения.

В этой пояснительной записке приводится описание процесса конструирования аппарата по розливу воды в стаканчики. Данный аппарат содержит микроконтроллер с программой, мотор для закачки воды, установка для подачи стаканчиков.

Проведено описание работы, которая была проведена в ходе конструирования, электронная схема аппарата, в которой показано взаимодействие с остальными исполнительными устройствами, описан ход конструирования схемы.

Написание программного обеспечения является одной из основных частей проекта. Приводится блок-схема алгоритма программы, описан ход написания.

К записке прилагаются плакаты с изображением электронной схемы и с блок-схемой алгоритма микропрограммы.