Задача сбора телеметрической информации с летательного аппарата и передача этой информации приемнику, где информация будет обрабатываться. Схемотехническое проектирование и программирование приемника и передатчика. Разработка программного управления.
Аннотация к работе
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "ВЫСШАЯ ШКОЛА ЭКОНОМИКИ" Московский институт электроники и математики им.А.Н. Система передачи телеметрической информации для летательных аппаратовСПТИ - система передачи телеметрической информации ISP - In-System Programming (Внутрисхемное программирование)) АЦП - аналого-цифровой преобразователь LCD - Liquidcrystal display (Жидкокристаллический дисплей)В настоящее время трудно представить себе область, где нет необходимости собирать физические параметры и состояние контролируемых объектов системы. Потребность в таких устройствах возрастает с середины XIX века, и существует постоянная потребность в поиске новых аппаратных и программных решений для телеметрических систем передачи информации. Основной проблемой изучения телеметрических систем является правильный выбор компонентов для надежной работы устройства, также необходимо правильно разработать модель печатной платы на основе выбранных компонентов.На сегодняшний день сбор телеметрической информации осуществляется везде: медицина, авиация, мониторинг центров обработки данных, IP-мониторинг, умные дома. Сам процесс передачи информации подразумевает снятие физической величины с объекта, его преобразование в электрический сигнал, передачу по каналу связь, получение сигнала с его последующей обработкой и представлением в удобном виде для конечных пользователей. В состав телеметрической информации может входить любой параметр, который можно снять об подконтрольном объекте, так, например, сегодня любой процессор снабжается датчиками температуры, как следствие эту информацию можно отслеживать на любом расстоянии предусмотренным каналом связи, что является невероятно важным для центров обработки данных, от работоспособности которых сегодня зависят все отрасли от медицины до авиации.Микроконтроллер (МК) - устройство которое объединяет в себе процессор, постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, интерфейс связи, таймер, а также любые периферийные устройства, которые можно подключить к портам ввода вывода. Микроконтроллеры появились и получили распространения благодаря появлению микропроцессоров примерно в начале 70-х годов прошлого века.С данным МК можно сочетать огромное множество датчиков и модулей расширения, сам МК при этом компактного размера и имеет большую скорость опроса подключаемых устройств. В зависимости от величины подаваемого напряжения в диапазоне от 1.8В до 5.5В данный МК может работать на частоте от 4МГЦ до 20МГЦ. Внутренний источник тактирования Atmega328p работает на частоте 8 МГЦ, но на практике им не пользуются изза неточности, чаще всего используются внешний источник тактирования на 16 - 20МГЦ. При программировании данного МК программа записывается в конец ПЗУ, для программирования используются выводы MISO, SCK, MOSI, GND, RESET, которые являются стандартными для внутрисхемного программирования (ISP). В качестве программатора будет использоваться плата Arduino Uno, удобство использования данного программатора заключается в том, что вначале программный код можно протестировать на плате Arduino после чего соединить ISP выводы программатора и самой Atmega328P и автоматически сконфигурировав фьюзы (настроечные параметры МК) целевой платы.Так как микропроцессор не может работать с аналоговыми сигналами требуется устройство, которое будет преобразовывать аналоговый сигнал в цифровой, таким устройством является аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). АЦП характеризуется несколькими параметрами главными из которых являются: частота дискретизации, разрядность АЦП, величина опорного напряжения. Частота дискретизации характеризует интервалы времени через которые будет сниматься напряжение с входного аналогового сигнала.Данная шина была разработана компанией Philips в 80-е года прошлого века и получила большое распространение изза своей простоты и функциональности. Шина I2C представляет собой низкоскоростной интерфейс для периферийных устройств к МК и использует всего 2 линии подключения. По данной шине возможно подключить до 128 устройств, в таком случае МК выступает как ведущее (Master) устройство, а подключенные к шине элементы как ведомые (Slave). У каждого ведомого устройства есть свой идентификатор, при помощи которого их можно различать друг от друга. Пропускная способность линии SDA равняется 3.6Мбит/с, данной пропускной способности достаточно для подключения различных датчиков, типов памяти, жидкокристаллических индикаторов.К самым доступным датчикам давления, которые часто используются в полетных контроллерах и в разного рода самодельных электронных устройствах можно отнести датчики компании BOSCH: BMP180. Также этот датчик способен снимать температуру, что делает его еще более подходящим и универсальным для использования в нашей работе. Работа с датчиком осуществляется при помощи интерфейса I2C описанного ранее.
План
Оглавление
Введение
Глава 1. Описание системы
1.1 Телеметрия
1.2 Микроконтроллеры
1.3 Микроконтроллер ATMEGA328P
1.3.1 АЦП микроконтроллера Atmega328P
1.4 Описание шины подключения I2C
1.5 Описание основных датчиков
1.5.1 Датчик абсолютного давления BMP180
1.5.2 Приемник и передатчик RF - 433МГЦ
1.5.3 GPS/GLONASS (Troyka-модуль)
1.5.4 Жидкокристаллический индикатор 2004А 1.6 Постановка задачи
Глава 2. Разработка СПТИ
2.1 Структура системы
2.2 Схемотехническое проектирование
2.2.1 Линии питания и сброса микроконтроллера Atmega328P
2.2.2 Кварцевый генератор
2.2.3 Получение опорного напряжения для работы микроконтроллера