Роль микроконтроллерных технологий в развитии микроэлектроники. Алгоритм разработки микропроцессорной системы термометр-часы на базе микроконтроллера PIC16F84A. Разработка схемы электрической принципиальной устройства и программы для микроконтроллера.
Аннотация к работе
Современную микроэлектронику трудно представить без такой важной составляющей, как микроконтроллеры. Одно и то же устройство, которое раньше собиралось на традиционных элементах, будучи собрано с применением микроконтроллеров, становится проще, не требует регулировки и меньше по размерам. Однокристальные (однокорпусные) микроконтроллеры представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие в себя следующие составные части: микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой.Настоящее техническое задание устанавливает технические требования, порядок разработки и приемки опытных образцов системы термометр-часы. Основанием для разработки является задание по курсовому проекту по учебной дисциплине «Микропроцессоры и микропроцессорные системы» на тему: «Разработка термометра-часов, на базе микроконтроллера». Разрабатываемое устройство, предназначенно для измерения температуры в доме и на улице по двум термодатчикам, имеющее функции часов. Предлагаемое устройство должно измерять температуру в двух точках и индицировать ее на 16-разрядном ЖК-дисплее вместе с показаниями часов. Датчиком температуры в устройстве служит микросхема DS1820, которая измеряет температуру в диапазоне-55... 125°С.В результате анализа технического задания будут выявлены функции, которые должен выполнять термометр-часы, и сформулированы требования, предъявляемые к программной и аппаратной его части.В домашних условиях устройство может быть использовано, например, для измерения температуры в общей камере холодильника и его морозильном отделении или температуры процессора компьютера и в корпусе.Первый вариант: устройство исполняется на основе диодов, транзисторов и резисторов. Второй вариант: устройство исполняется на основе микропроцессора.Основной частью микропроцессорной системы сбора и обработки информации является однокристальный микроконтроллер, который, собственно и выполняет основные функции сбора и обработки данных. Для выполнения этих функций возьмем микроконтроллер PIC16F84, т.к. он имеет достаточное быстродействие, небольшую стоимость и подходящее энергопотребление. Отличается тем, что имеет внутреннее 1К х 14 бит EEPROM для программ, 8-битовые данные и 64 байт EEPROM памяти данных. Все команды состоят из одного слова (14 бит шириной) и исполняются за один цикл (1 мкс при 4 МГЦ), кроме команд перехода, которые исполняются за два цикла (2 мск).Был выбран датчик температуры DS1820 - Цифровой термометр с однопроводным интерфейсом в стандарте MICROLAN, диапазон измеряемых температур от минус 218 до 318 К. Результирующее значение температуры считывается из прибора как девятиразрядное слово. Узел 1-Wire-интерфейса прибора организован таким образом, что существует теоретическая возможность адресации неограниченного количества подобных устройств на одной однопроводной линии. Термометр имеет индивидуальный 64-разрядный регистрационный номер (групповой код 010H) и обеспечивает возможность работы без внешнего источника питания, только за счет паразитного питания однопроводной линии.Структурная схема изделия весьма проста, и изображена на рисунке 1. Установка происходит при помощи кнопок управления.В проектируемом устройстве можно выделить следующие функциональные блоки: панель управления, содержащая три кнопки; жидкокристалический индикатор, на котором воспроизводится информация (дата, время, температура); термодатчики, благодаря которым производится измерение температуры; стабилизатор напряжения, служит для подачи стабильного напряжения на микроконтроллере; источник питания, состоящий из внутреннего источника и внешнего.Элементы резервного питания можно составить из трех элементов типа ААА. Средний потребляемый ток от элементов питания в текущем режиме не превышает 3 МА. Выбор элементной базы основан на выборе элементов согласующихся с микроконтроллером. Основными элементами схемы являются ьермодатчики, которые хорошо согласуются с микроконтроллером. Термодатчики DS1820 имеют следующие технические характеристики: - Индивидуальный 64-битный идентификационный номер;Если установки нет, то на дисплей выводятся значения регистров индикации данного режима. Вывод на индикацию значений регистров индикации и курсора выполняется поочередно с установкой и сбросом флага курсора. Если в текущем режиме необходима температура в доме, то инициализируется и выполняется измерение температуры датчиком для дома, в противном случае измеряется температура на улице. Позже значения этих регистров в зависимости от выбранного режима будут переписаны в регистры индикации. Алгоритм работы программы измерения температуры в режимах “дом” и “улица” одинаков, поэтому достаточно рассмотреть его один раз (рис.Датчик температуры DD1 предназначен для измерения температуры на улице, a DD2 - в доме. Датчики подключают к плате через стандартные разъемы от звуковой аппаратуры X1 и Х2. Если термометр будет устанавливаться в автомобиле, вывод К светодиодной подсветки индикатора (на рис.Назначе
План
Содержание
Введение
1 Техническое задание
2 Техническое предложение
2.1 Анализ технического задания
2.1.1 Описание объекта управления
2.1.2 Обзор возможных вариантов разрабатываемой системы
2.2 Выбор комплектующих изделий
2.2.1 Выбор микропроцессора
2.2.2 Выбор датчиков
3 Разработка структурной схемы и алгоритма работы системы
3.1 Структурная схема
3.2 Описание функциональных узлов МПС и алгоритма их взаимодействия
3.3 Описание выбора элементной базы и работы принципиальной схемы
3.4 Описание алгоритма работы
4 Разработка электрической принципиальной схемы системы
5 Работа с устройством
6 Моделирование схемы
Заключение
Список литературы
Приложение А Текст программы
Введение
Современную микроэлектронику трудно представить без такой важной составляющей, как микроконтроллеры. Микроконтроллеры незаметно завоевали весь мир. Микроконтроллерные технологии очень эффективны. Одно и то же устройство, которое раньше собиралось на традиционных элементах, будучи собрано с применением микроконтроллеров, становится проще, не требует регулировки и меньше по размерам. С применением микроконтроллеров появляются практически безграничные возможности по добавлению новых потребительских функций и возможностей к уже существующим устройствам. Для этого достаточно просто изменить программу.
Однокристальные (однокорпусные) микроконтроллеры представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие в себя следующие составные части: микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой.
Мировая промышленность выпускает огромную номенклатуру микроконтроллеров. По области применения их можно разделить на два класса: специализированные, предназначенные для применения в какой-либо одной конкретной области (контроллер для телевизора, контроллер для модема, контроллер для компьютерной мышки ) и универсальные, которые не имеют конкретной специализации и могут применяться в самых различных областях микроэлектроники, с помощью которых можно создать как любое из перечисленных выше устройств, так и принципиально новое устройство.
Цель курсового проекта - разработка микропроцессорной системы термометр-часы на базе микроконтроллера PIC16F84A.