Цифровое устройство на микропроцессоре 80С31ВН

ПЗ.docx

Анализ исходных данных.5
Разработка структурной схемы прибора6
Разработка электрической принципиальной схемы–9
1 Выбор и описание элементов9
2 Разработка электрической принципиальной схемы усилителей19
3 Разработка электрической принципиальной схемы прибора21
Разработка электрической принципиальной схемы источника питания23
1 Расчет потребляемой приборам мощности23
2 Выбор микросхемы стабилизатора напряжения и диодного выпрямителя24
3 Расчет и выбор конденсатора для сглаживания пульсаций25
4 Расчет действующего напряжения на вторичной обмотке трансформатора и выбор его по мощности26
5 Разработка электрической принципиальной схемы стабилизированного источника питания27
Определение системных адресов элементов МПС28
Разработка блок-схем алгоритмов работы прибора30
1 Общая блок-схема алгоритма работы прибора30
2 Блок-схемы алгоритмов работы прибора в различных режимах32
Целью курсового проектирования является приобретение навыков самостоятельного применения знаний полученных при изучении дисциплины «Электронные элементы и устройства» при разработке электрических схем приборов контроля качества и диагностики состояния объектов.
При курсовом проектировании решаются следующие основные задачи:
расширить систематизировать и закрепить теоретические знания;
выработать умение и навыки по комплексному решению технических задач связанных с модернизацией имеющихся и созданием новых контрольно-измерительных и диагностических средств;
развить навыки самостоятельной работы с научно-технической и справочной литературой.
Анализ исходных данных.
Анализ исходных данных показывает что в курсовом проекте требуется разработать цифровой прибор для измерения скорости перемещения и концентрации СО в воздухе (от 0 до 500 ммс и от 0 до 2000 мгм2) а также дискретности отсчета (1 ммс и 1 мгм2) следует что на цифровом отсчетном устройстве (ЦОУ) должно отображаться не менее четырёх цифр.
Выходные сигналы: ИП (0 – 175 мВ) – дискретный (стоит буква «Д») и (0 – 92 мВ) – аналоговый (стоит буква «А»). Они должны быть усилены с помощью масштабирующего усилителя для согласования с входными параметрами аналого-цифрового преобразователя (АЦП) тип которого задан (микросхема AD7417(I2C)).
Прибор должен быть построен на основе микропроцессорной системы реализованной на основе заданного микропроцессора 80С31ВН. В её составе должны также быть: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) емкостью 18 Кбайт оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) емкостью 4 Кбайта вспомогательные микросхемы и элементы (регистры дешифраторы индикаторы и другие) обеспечивающие её функционирование. Для уменьшения случайной составляющей погрешности результата измерения при проектировании прибора (на этапе разработки блок-схем алгоритмов и программного обеспечения) следует предусмотреть получение при выполнении измерительных операций N = 48 результатов наблюдений измеряемой величины и их статистическую обработку.
Прибор должен обеспечивать отображение результата измерения на цифровом отсчетном устройстве в течение 22 секунд что может быть реализовано с помощью разработки специальной программы вырабатывающей временной интервал заданной длительности.
Управление работой прибора в различных режимах должно осуществляться с помощью клавиатуры на которой следует предусмотреть наличие как управляющих так и цифровых клавиш необходимо наличие интерфейса RS-232 для связи с ПЭВМ.
При проектировании источника питания следует предусмотреть возможность подключения прибора как к сети с переменным напряжением 220 В (+10 -15)% так и к аккумуляторной батарее.
Разработка структурной схемы прибора
На начальном этапе проектирования прибора необходимо разработать его структурную схему. На структурной схеме прибора показываются блоки которые войдут в последующем в электрическую принципиальную схему. Структурная схема прибора применяется для изучения принципов работы при наладке регулировании контроле и ремонте.
Опишем назначение каждого элемента структурной схемы:
–Дат1 и Дат2 – измерительные преобразователи преобразуют измеряемые неэлектрические физические величины – скорости перемещения и концентрации - в электрические (напряжение).
–МП – микропроцессор который играет роль связующего звена между всеми блоками устройства.
–ОЗУ – оперативное запоминающее устройство. Выполняет функцию временного хранения данных.
–ПЗУ – постоянное запоминающее устройство служит для хранения выполняемых МП программ.
–ЭППЗУ – электрически перепрограммируемое ПЗУ применяется для записи результатов измерения обеспечивает запись информации в его ячейки в процессе работы прибора без использования специальных программирующих устройств а также длительное хранение данных после отключения источника питания.
–КЛ – клавиатура при помощи которой осуществляется ручное управление работой прибора в различных режимах.
–ПЭВМ (ПК) – персональная электрическая вычислительная машина (персональный компьютер).
–ЦУОИ – цифровое устройство отображения информации предназначенное для отображения измерительной и вспомогательной информации в форме удобной для считывания пользователем.
–RS-232 – интерфейс по которому с помощью вспомогательного кабеля подключаемого к ПК в последовательном коде осуществляется обмен данными.
–ША – шина адреса. По ней осуществляется передача сигналов от МП к внешним устройствам. Она является однонаправленной. Совокупность этих сигналов представляет собой многоразрядные двоичные числа. Эти числа являются системными адресами внешних устройств входящих в состав микропроцессорной системы (МПС).
–ШД – шина данных. Она представляет собой совокупность фиксированного числа проводников по которым осуществляется передача данных от МП к внешним устройствам и наоборот то есть она является двунаправленной. Совокупность сигналов передаётся по ШД одновременно (в параллельном коде) и представляет собой многоразрядные двоичные числа. Числа передаваемые по ШД – это информация которая обрабатывается МПС.
–ШУ – шина управления. По ней передаются сигналы синхронизирующие во времени обмен данными между МП и внешними устройствами.
–ИП – источник питания.
–ФИ – формирователь импульсов.
Рисунок 2.1 – Структурная схема прибора
Принцип работы прибора: сигналы полученный на выходах преобразователей поступают на входы МУ осуществляющих преобразование диапазона полученных сигналов на выходе датчиков в диапазон сигналов необходимых для нормальной работы АЦП. АЦП выполняет преобразование аналоговых сигналов поступающих с выхода МУ в пропорциональный цифровой двоичный код. Далее полученная с помощью АЦП измерительная информация поступает в МП который выполняет функцию управления работой всего прибора и играет роль связующего звена между всеми его блоками. Передача данных от АЦП в МП осуществляется по шине I2C. ОЗУ выполняет функцию временного хранения данных. ПЗУ служит для хранения выполняемых МП программ. Для записи результатов измерения применяется ППЗУ которое обеспечивает запись информации в его ячейки в процессе работы прибора без использования специальных программирующих устройств а также длительное хранение данных после отключения источника питания. Управление прибором осуществляется при помощи КЛ. ЦОУ предназначено для отображения измерительной и вспомогательной информации в форме удобной для считывания пользователем. Прибор с помощью вспомогательного кабеля подключается к ПК по которому в последовательном коде осуществляется обмен данными между ними через интерфейс RS232. По ША осуществляется передача сигналов от МП к внешним устройствам. Она является однонаправленной. Совокупность этих сигналов представляет собой многоразрядные двоичные числа. Эти числа являются системными адресами внешних устройств входящих в состав микропроцессорной системы (МПС). ШД представляет собой совокупность фиксированного числа проводников по которым осуществляется передача данных от МП к внешним устройствам и наоборот то есть она является двунаправленной. Совокупность сигналов передаётся по ШД одновременно (в параллельном коде) и представляет собой многоразрядные двоичные числа. Числа передаваемые по ШД – это информация которая обрабатывается МПС. По ШУ передаются сигналы синхронизирующие во времени обмен данными между МП и внешними устройствами. С помощью КЛ осуществляется ручное управление работой прибора в различных режимах.
Разработка электрической принципиальной схемы
1 Выбор и описание элементов
Микросхема КР1816ВЕ51. Микроконтроллер 80C31BH представляет собой высокопроизводительный –8разрядный КМОП микрокомпьютер. Микросхема конструктивно оформлена в 40-контактном пластиковом корпусе типа DIP.
–полная совместимость с микроконтроллерами семейства MCS-51;
–диапазон частот тактового генератора 0—12 МГц;
–трехуровневая защита программной памяти;
–128 байт внутреннего ОЗУ;
–32 программируемые линии вводавывода;
–два 16-битных таймера-счетчика;
–6 источников прерываний;
–режимы пониженного потребления питания;
–потребляемый ток – 151мА;
На рисунке 3.1.1 представлено условное обозначение микросхемы.
Рисунок 3.1.1 –Условное графическое обозначение микросхемы 80C31BH
Назначение выводов представлено в таблице 3.1.1.
Таблица 3.1.1 – Назначение выводов микросхемы 80C31BH
– разрядный двунаправленный порт Р1. каждый вывод может быть подключен максимум к 4 входам MC ТЛЛ.
Вход сигнала общего сброса(каждый вывод Р3 может быть подключен максимум к 4-м входам МС ТЛЛ)
-разрядный двунаправленный порт Р3 с дополнительными функциями
вход последовательного порта
вывод последовательного порта
вход внешнего прерывания 0
вход внешнего прерывания 1
внешний вход таймерасчетчика 0
внешний вход таймерасчетчика 1
выход стробирующего сигнала при записи во внеш. ПД
выход стробирующего сигнала при чтении из внеш. ПД
Выводы для подключения кварцевого резонатора
Вывод для подключения к источнику питания (общий вывод)
-разряжный двунаправленный порт Р2. выход старшего байта адреса А8 А15 в режиме работы с внешней памятью. Каждый вывод порта Р2 может быть подключен максимум у 4-м входам МС ТЛЛ
Сигнал разрешающий чтение из внешней памяти программ (ВПП)
Выходной сигнал разрешающий запись младшего байта адреса А 0 А7 появляющегося на выводах порта Р0 при обращении к внешней памяти во внешний регистр (входной сигнал при программировании внутр. РПЗУ)
этот вывод должен быть подключен к выводу источника UCC (+5V) если в МС имеется РПП к которой надо обращаться. Обращение к внешней памяти программ происходит автоматически если в счетчике команд формируется адрес лежащий в пределах (1000 FFFF)H. Если адрес находится в пределах (0000 .0FFF)H обращение происходит к РПП (объем 4 кб);
этот вывод должен быть подключен к общей шине (GND) если РПП не используется (или отсутствует). Обращение к внешней памяти программ в этом случае становится возможным начиная с адреса 0000H и до FFFFH.
-разрядный двунаправленный порт Р0. каждый вывод может быть подключен к 8 входам МС ТЛЛ. При работе МК с внешними устройствами на выводах порта Р0 формируется младший бат адреса А7 А0 который должен быть зафиксирован во внешнем регистре после чего через эти выводы осуществляется обмен данными между МК и выбранным внешним устройством (ячейкой памяти).
Вывод для подключения МС к источнику питания с постоянным стабилизирующим напряжением +5V.
ПЗУ K1609PP1. Основная отличительная особенность микросхем РПЗУ заключается в их способности к многократному перепрограммированию самим пользователем. Данный тип ПЗУ относится к РПЗУ с записью и стиранием электрическими сигналами (группа ЭС). Достоинством микросхем РПЗУ группы ЭС является возможность перепрограммирования без изъятия их из устройства где они работают. Другим положительным свойством микросхем данной группы является значительное число циклов перепрограммирования достигающее для большинства микросхем 10 тыс. Это их свойство в сочетании с энергонезависимостью позволяет их широко использовать в аппаратуре в качестве встроенных ПЗУ со сменяемой информацией. Основные параметры представлены в таблице 3.1.2 условное графическое обозначение – на рисунке 3.1.2.
Таблица 3.1.2 – Основные параметры ПЗУ K1609PP1
Рисунок 3.1.2 –Условное графическое обозначение микросхемы ПЗУ K1609PP1
Таблица 3.1.3 – Назначение выводов микросхемы
Разрешение по выходу
Сигнал программирования
А12 А7—А0 А10 А11 А9 А8
Таблица 3.1.4 – Режимы микросхем РПЗУ-ЭС
ОЗУ HM64256. Эта микросхема представляет собой статическое ОЗУ выполненное по КМОП технологии с организацией 32К×8бит. Условное обозначение её приведено на рисунке 3.1.3. Она размещена в 28-контактном пластиковом корпусе типа DIP.
Рисунок 3.1.3 – Условное обозначение микросхемы HM64256
–А0 А14 – адресные входы;
–D0 D7 – шина данных;
–ОЕ – вход “разрешение чтения” (активный уровень – низкий);
–WE – вход “разрешение записи” (активный уровень – низкий);
–СЕ – вход “выбор микросхемы” (активный уровень – низкий).
Микросхема КР580ИР82 – 8-разрядный D-регистр—защелка без инверсии и с тремя состояниями на выходе предназначенная для связи микропроцессора с системной шиной; обладает повышенной нагрузочной способностью.
Рисунок 3.1.4 – Условное обозначение микросхемы КР580ИР82
Таблица 3.1.5 – Назначение выводов микросхемы КР580ИР82
Функциональное назначение выводов
Разрешение передачи (управление 3-м состоянием)
Напряжение питания +5 В5%
Основные электрические параметры микросхемы:
–Выходное напряжение низкого уровня 045 В;
–Выходное напряжение высокого уровня 24 В;
–Входной ток низкого уровня 02 мА;
–Входной ток высокого уровня 50 мА;
–Ток потребления 160 мА;
–Время задержки распространения сигналов Q относительно сигнала D 30 нс;
–Время задержи распространения сигналов Q относительно сигнала STB 45 нс;
–Время задержки распространения сигналов Q при переходе их из состояния высокого низкого уровня в 3-е состояние 18 нс;
–Время задержки распространения сигналов Q при переходе их из 3-го состояния в состояние высокого низкого уровня 30 нс;
–Время перехода при выключении (включении) 20 нс;
–Входная емкость 12 пФ;
Дешифратор К514ИД4. Микросхема К555ИД7 – дешифратор 4-разрядного двоичного кода в сигналы для управления полупроводниковыми 7-сегментными цифробуквенными индикаторами на основе светодиодных структур с разъединенными анодами. Условное обозначение микросхемы представлено на рисунке 3.1.5.
Рисунок 3.1.5 – Условное обозначение микросхемы К555ИД7
Назначение выводов: D0 – D3 – информационные входы предназначенные для приёма 4-разрядного двоичного числа; Г – вход гашения; УП – вход управления памятью; ABCDEFG –выходы подключаемые к анодам сегментов индикатора; 16 – питание; 8 – общий.
Дешифрирование входных сигналов осуществляется при установлении низких логических уровней на входах Г и УП. Сигнал высокого логического уровня поступающий на вход Г переводит все выходы дешифратора в состояния логических нулей (независимо от входной информации) при этом все сегменты индикатора гаснут.
Если в некоторый момент работы микросхемы на вход УП поступает сигнал высокого уровня а на входе Г сохраняется уровень логического нуля то информационные входы отключаются а на выходах микросхемы запоминается предыдущая информация которая сохраняется до момента снятия со входа УП напряжения высокого уровня.
Основные электрические параметры:
–Входное напряжение -03 - +55 В
–Входной ток 200 мкА
–Ток потребления при выключенных сегментах индикатора 60 мА
–Выходной ток в состоянии логической 1 при Uвых = 17 В не более 13 мА
–Напряжение питания +5 В.
Индикатор АЛ324А. Одноразрядные цифро-буквенные индикаторы с высотой цифры 75 мм из семи сегментов с децимальной точкой. Изготавливаются на основе светодиодных структур галлий—фосфор—мышьяк. Выпускаются в пластмассовом корпусе.не более 25 г.
Рисунок 3.1.6 – Условное обозначение индикатора АЛ324А
Основные параметры:
–сила света одного сегмента при I=20 мА 015 мкд;
–сила света децимальной точки при I=20 мА 005 мкд;
–постоянное прямое напряжение при I=20 мА 25 В;
–максимум спектрального распределения излучения на длине волны 065 067 мкм;
–постоянный прямой ток через один сегмент:
при Токр=70оС 75 мА;
–мощность рассеяния индикатора:
при Токр35оС 500 мВт;
при Токр=70оС 150 мВт;
–постоянное обратное напряжении 5В;
–диапазон рабочей температуры окружающей среды -60 +70оС;
АЦП AD7417. Микросхема AD7417 фирмы Analog Device представляет собой десятиразрядный АЦП.
Основные параметры его следующие:
–время преобразования 15мкс;
–количество аналоговых входов - 4;
–встроенный температурный датчик (–550С +1250С);
–встроенный индикатор превышения температурного порога;
–широкий диапазон напряжений питания (+27В +55В);
–I2C совместимый интерфейс.
Рисунок 3.1.7 – Условное обозначение микросхемы AD7417
–SDA – последовательная двунаправленная шина данных
–SCL – цифровой вход тактовых импульсов интерфейса
–OTI – выход цифрового сигнала индикатора превышения температурного порога. Выход устанавливается если результат преобразования по каналу 0 больше чем 8-битовое число хранящееся в регистре
–REF – вход внешнего опорного напряжения +25В. Чтобы использовать внутренний источник опорного напряжения необходимо соединить этот вывод с выводом
–Conv – вход цифрового сигнала начала аналого-цифрового преобразования. Если импульс больше 4мкс то его отрицательный фронт запускает цикл преобразования;
–AIN1 AIN4 – аналоговые входные каналы;
–A0 A2 – три программируемых бита адреса микросхемы для последовательного интерфейса I2C.
Кварцевый резонатор является внешним элементом встроенного в микросхему микропроцессора генератора тактовых импульсов. Схема подключения кварцевого резонатора представлена на рисунке 3.1.8.
Рисунок 3.1.8 – Схема подключения кварцевого резонатора к микросхеме КР1816ВЕ51
Кварцевый резонатор ZQ1 выбираем с частотой 11059 МГц а конденсаторы С1 и С2 по 33пФ в соответствии с рекомендациями производителя микросхем. Выводы XL1 и XL2 подсоединяются к выводам 19 и 18 микросхемы соответственно.
Микросхема AT24C16. Микросхема AT24C16 представляет собой электрически стираемое и перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ЭППЗУ) организованное в 2048 слова по 8 байт (2Кбайта).
На рисунке 3.1.9 представлено условное обозначение микросхемы.
Рисунок 3.1.9 – Условное графическое обозначение микросхемы AT24C16
Микросхема MAX232. Микросхема фирмы MAXIM. Содержит 2 приемника и 2 передатчика интерфейса RS-232С который имеет форму 25-контактного разъема типа D.
–скорость передачи информации – 116 кБс;
–напряжение питания – 5В;
–потребляемый ток – 4мА;
–количество конденсаторов – 5;
–номинальная емкость конденсаторов – 10мФ.
Условное обозначение микросхемы приведено на рисунке 3.1.8
Рисунок 3.1.8 – Условное обозначение микросхемы MAX232
–T1IN T2IN R1 OUT R2OUT – выводы подключаемые к МП;
–T1OUT T2OUT R1IN R2IN – выводы подключаемые к RS-232C;
–C1+ C1- C2+ C2- U+ U- – выводы для подключения конденсаторов;
2 Разработка электрической принципиальной схемы усилителей
После преобразования неэлектрической величины в электрическую с помощью ИП полученный полезный сигнал необходимо усилить при помощи усилителя.
Для этого используем схему неинвертирующего усилителя на основе микросхемы операционного усилителя MX9002 фирмы MAXIM с однополярным питанием от источника с напряжением плюс 5 В.
Рассчитаем усилитель DA1 представленный на рисунке 3.2.1. На его вход подается сигнал который поступает с выхода измерительного преобразователя ИП1 который преобразует скорость перемещения СО в воздухе в напряжение.
Рисунок 3.2.1 – Схема неинвертирующего усилителя DA1 на МС ОУ МХ9002
Коэффициент усиления такого усилителя описывается следующим выражением:
Для расчета коэффициента усиления определим сначала необходимое напряжение на входе АЦП. Известно что диапазон измерения равен от 0 до 500 ммс c дискретностью 1ммс а максимальное значение напряжения на выходе датчика . Исходя из этого определим максимальное число которое должно быть на выходе АЦП для измерения концентрации взвесей:
Так как АЦП AD7417(I2C) 10-разрядный то максимальное десятичное число которое может быть получено в результате преобразования аналогового сигнала в цифровой код – 1023 что соответствует максимальному входному напряжению +5В. Определим необходимое напряжение на входе АЦП которому будет соответствовать число :
Тогда коэффициент усиления с учетом (3.2.3) будет равен:
С учетом (3.2.4) и (3.2.1) рассчитаем сопротивления резисторов R2 и R1:
R2 = 1 кОм R1 = 13 кОм.
Резистор R2 выбираем подстроечным чтобы при настройке можно было точно выставить полученное значение коэффициента усиления.
Рассчитаем усилитель DA2 представленный на рисунке 3.2.2. На его вход подается сигнал который поступает с выхода датчика Дат2 который преобразует коэффициент отражения в напряжение.
Рисунок 3.2.2 – Схема неинвертирующего усилителя DA2 на МС ОУ МХ9002
Для расчета коэффициента усиления определим сначала необходимое напряжение на входе АЦП. Известно что диапазон измерения равен от 0 до 2000 мгм3 c дискретностью 1 мгм3 а максимальное значение напряжения на выходе датчика . Исходя из этого определим максимальное число которое должно быть на выходе АЦП для измерения концентрации взвесей
Так как АЦП AD7417(I2C) 8-разрядный то максимальное десятичное число которое может быть получено в результате преобразования аналогового сигнала в цифровой код – 255 что соответствует максимальному входному напряжению +5В. Определим необходимое напряжение на входе АЦП которому будет соответствовать число :
Тогда коэффициент усиления с учетом (3.2.7) будет равен:
С учетом (3.2.8) и (3.2.5) рассчитаем сопротивления резисторов R3 и R4:
R4 = 1 кОм R3 = 105 кОм.
3 Разработка электрической принципиальной схемы прибора
Электрическая принципиальная схема прибора разработана в соответствии с его структурной схемой и представлена чертеже 00.00.000 Э3.
После включения питания на вывод 9 (RST) МС DD1 подается сигнал высокого уровня после чего параметры всей МПС устанавливаются в исходное состояние. Для сброса МПС в исходное состояние во время работы прибора используется клавиша «RESET» (SB1). К выводам Х1 и Х2 МС DD1 подключен кварцевый резонатор с помощью которого формируется последовательность прямоугольных импульсов вырабатываемых встроенным в МП генератором тактовых импульсов. Она синхронизирует во времени работу всех элементов МПС. Порт Р0 в МП DD1 используется для выдачи младшего байта адреса и для обмена данными. Для того чтобы зафиксировать младший байт адреса используется МС DD2 – восьмиразрядный регистр. При подаче стробирующего импульса на вывод 11(STB) микросхемы DD2 с выхода АLE (вывод 30) МП DD1 происходит фиксация младшего байта адреса. После этого порт Р0 DD1 используется для обмена данными с внешними устройствами. На выводах DD2 формируется младший байт системной шины адреса АD0 – АD7. Старший байт шины адреса А8 – А15 начинается с выводов порта Р2 МП.
В качестве микросхем ПЗУ используются три МС К1609РР1 (DD5 DD6 DD7). На их входы поступают сигналы с системной ША. Выводы D0 D7 соединены с выводами порта Р0 МП DD1. Считывание данных происходит при подаче сигнала на выводы 20(ОЕ) МС DD5 или DD6 или DD7 который формируется на выводе 29(PSEN) МС DD1. В микросхемах DD5 DD6 DD7 хранятся программы выполняемые МПС.
В качестве микросхемы ОЗУ используется МС НМ64256 (DD4). Активизация МС ОЗУ DD4 происходит при подаче сигнала низкого уровня на вывод 20(СЕ). Чтение данных из МС DD4 осуществляется при подаче сигнала низкого уровня на её вывод 22 (OE) который формируется на выводе 17(P3.7RD) МС DD1. При записи данных в ОЗУ подается сигнал низкого уровня на вывод 27(WE) МС DD4 с вывода 16(P3.6WR) МП DD1.
Процесс преобразования аналоговых сигналов в цифровые осуществляется при помощи АЦП DA3. Для выбора режима необходимо только подать соответствующие опорные напряжения.
Преобразование аналоговых сигналов в цифровой код осуществляется поочередно с последующей записью результата преобразования в ячейки внутреннего ОЗУ. В течение всего периода преобразования результат хранится в каждой ячейке. Содержимое каждой ячейки памяти может быть считано микропроцессором. Адресные входы А0 А1 А2 определяют внутренние двоичные адреса ячеек ОЗУ.
Дискретный сигнал подается на процессор через вывод 14 (P3.4T0) предварительно усиленный операционным усилителем DA1.
Аналоговый сигнал на вход Ain0 DA3 поступает с выхода операционного усилителя DA2 который применяются для усиления полезного сигнала полученного с первичного преобразователя.
Шина I2C начинается с выводов 12(Р3.2) и 13(Р3.2) МП DD1. Удобства применения шины I2C очевидны – малое количество проводников и достаточно высокая скорость побитного обмена между МП и внешними устройствами простота аппаратной реализации линий связи. Для записи и хранения результатов измерения используется микросхема электрически перепрограммируемого ПЗУ. Управление этой микросхемой происходит по шине I2C.
Выводы порта Р1 (P1.0 P1.6) МП DD1 используются для подключения клавиатуры. Управление клавиатурой осуществляется программным путем. Клавиша «Градуировка» (SB4) используется для перевода прибора в режим градуировки. Клавиши «Измерение 1» (SB2) и «Измерение 2» (SB10) переводят прибор в режим измерения дискретной и аналоговой величины соответственно. Клавиша «Чтение» (SB3) – для вывода результатов измерений на ЦОУ. Клавиши «Вперед» (SB6) и «Назад» (SB8) – для перехода к следующему или предыдущему значению результата измерения записанного в памяти. Клавиша «Запись» (SB5) – для записи чисел в ППЗУ (используется при градуировке прибора). Клавиша «ЦИФР» (SB12) используется для переключения клавиатуры в числовой режим то есть для использования клавиш не как функциональных а для ввода цифр от 0 до 9 (соответственно клавиши SB2 – SB11).
После обработки и анализа полученной измерительной информации осуществляется вывод результата измерения на УОИ реализованное на четырёх АЛ324А которые отображаю результат в цифирном виде. Индикаторы DD13-DD16 работают под управлением дешифраторов DD9-DD12 соответственно.
Прибор подключается к компьютеру по последовательному интерфейсу RS-232 (XS3 и DD17) с использованием линий приемапередачи данных (TXDRXD).
Разработка электрической принципиальной схемы источника питания
1 Расчет потребляемой приборам мощности
Для обеспечения функционирования прибора на его питающие выводы необходимо подать напряжение +5В. Такие питающие напряжения нужны всем электронным элементам которые использованы при разработке электрической принципиальной схемы что отражено в их паспортных данных. Рассчитаем суммарный ток потребляемый прибором от источника с выходным напряжением +5В. Для этого используя паспортные данные определим ток потребляемый каждой микросхемой в отдельности. Эти данные приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Токи потребляемые микросхемами.
Логические элементы (4 шт.)
очень мал пренебрегаем
Суммарный ток будет равен:
Рассчитаем мощность потребляемую прибором ():
Так как прибор должен питаться от переменного сетевого напряжения 220В а также от автономного источника то в составе источника питания должны быть следующие элементы: понижающий трансформатор диодный выпрямитель переменного напряжения конденсатор для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения устройство стабилизирующее напряжение на нагрузке аккумуляторная батарея кнопка переключения режима питания (сетьаккумулятор) индикация состояния (светодиод).
2 Выбор микросхемы стабилизатора напряжения и диодного выпрямителя
По известным значениям максимального тока I = 1093А и напряжения U = 5 В выбираем микросхему стабилизатора напряжения DА1 К142ЕН5А для которой максимальный ток нагрузки равен 3А а выходное стабилизированное напряжение – (+5±01) В. Условное обозначение её представлено на рисунке 4.2.1:
Рисунок 4.2.1 – Условное обозначение МС К142ЕН5А
Назначение выводов МС: 1 – вход; 2 – общий; 3 – выход.
Диодный выпрямитель выбираем в виде диодной сборки КЦ410А. Его максимальный ток нагрузки равен 3А.
3 Расчет и выбор конденсатора для сглаживания пульсаций
В стабилизированных источниках питания конденсаторы устанавливаются на входных и выходных выводах микросхемы стабилизатора напряжения. Это делается для того чтобы конденсатор включаемый после диодного выпрямителя сглаживал пульсации выпрямленного напряжения а после микросхемы стабилизатора напряжения - для сглаживания пульсаций в нагрузке.
Величина ёмкостей конденсаторов С1 и С2 сглаживающих пульсации выпрямленного напряжения рассчитываются по формуле:
где – ток нагрузки А;
– напряжение пульсаций В;
– частота переменного напряжения в сети Гц.
Рассчитаем ёмкость конденсатора :
Выбираем стандартный конденсатор с емкостью 2200мкФ и рабочим напряжением не менее 16 В.
Конденсатор С2 выполняет функцию фильтра подавляющего импульсные помехи возникающие в результате переходных процессов в цифровых микросхемах и распространяющиеся по цепям питания. Такого рода помехи могут приводить к ложному срабатыванию логических элементов и сбою в работе цифрового блока прибора. Ёмкость конденсатора С2 подбирается экспериментально при изготовлении прибора и выполнении регулировочных работ и обычно находится в пределах от 001 до 0047 мкФ. При необходимости таких конденсаторов может быть установлено несколько по одному возле каждой цифровой микросхемы.
4 Расчет действующего напряжения на вторичной обмотке трансформатора и выбор его по мощности
Рассчитаем действующие значения напряжений на вторичных обмотках трансформатора по следующей формуле:
где – выходное стабилизированное напряжение микросхемы
– входное напряжение микросхемы
– напряжение пульсаций на входе
– прямое падение напряжения на выпрямителе VD1 равное 1В;
К – коэффициент учитывающий понижение сетевого напряжения на заданную величину (минус 15 %).
Разность значений и для МС КР142ЕН5А равна 25 В.
Далее рассчитаем мощность трансформатора. Для этого необходимо просуммировать рассчитанные выше мощности в нагрузке и учесть мощность потребляемую микросхемой DA1. Для МС К142ЕН5А мА. Тогда А.
Суммарная мощность будет равна:
S = Uд2I =82 1193 = 97826 Вт. (4.4.3)
5 Разработка электрической принципиальной схемы стабилизированного источника питания
Электрическая принципиальная схема стабилизированного источника питания изображена на чертеже 00.00.001 ЭЗ.
Переменное сетевое напряжение 220 В понижается трансформатором ТU1 до напряжения ~82 В затем выпрямляется диодной сборкой VD1 КЦ410А. Конденсаторы С1 и C2 сглаживают пульсацию выпрямленного напряжения. Далее выпрямленное напряжение подается на микросхемы стабилизатора напряжения DA1 и стабилитрон VD2. В данной схеме предусмотрено автономное питание от аккумулятора GB1. Переход на автономное питание производится нажатием кнопки SB2. В качестве автономного источника питания может быть использован например аккумулятор «ЛИКГП-10». Он имеет следующие параметры:
–номинальное напряжение – 12В;
–электрическая ёмкость – 10Ач;
–габариты – 565мм325мм82мм.
Определение системных адресов элементов МПС
Системные адреса элементов входящих в состав МПС определяются по схеме электрической принципиальной прибора (см. чертёж 00.00.000 Э3). При этом учитываются не только сигналы поступающие на адресные входы микросхем но и сигналы обеспечивающие их переход в активное состояние а также особенности МП (имеется в нём или нет внутреннее ПЗУ используется ли оно).
В качестве внешнего ПЗУ используется три МС K1609PP1 (DD5 DD6 DD7). Каждая имеет объем памяти 8 Кбайт. Из параметров микроконтроллера 80C31BH следует что внутри МС не используется внутреннее ПЗУ. Адресное пространство для ячеек МС КМ1609РР1 (DD5) будет начинаться с адреса 0000h. Запишем адреса первой и последней её ячеек в двоичной и шестнадцатеричной формах (таблица 5.1).
Таблица 5.1 – Адресное пространство микросхем ПЗУ
В качестве ОЗУ используется МС HM64256 (DD4). Эта микросхема обладает объемом памяти 32 Кбайта. Двоичные и шестнадцатеричные адреса первой и последней ячеек этой микросхемы отражены в таблице 5.2.
Таблица 5.2 – Адресное пространство микросхемы ОЗУ
Определим адрес датчика АЦП К572ПВ4 (DA3) для UА – аналоговая величина (см. электрическая принципиальная схема прибора которая представлена на чертеже 00.00.000 Э3) и запишем в таблицу 5.3.
Таблица 5.3 – Адрес датчика К572ПВ4
Системные адреса элементов связанные в МПС шиной I2C определяются схемой подключения их адресных входов к выводам источника питания. Адрес МС ЭППЗУ DD3 в шине I2C – 0000h.
Разработка блок-схем алгоритмов работы прибора
1 Общая блок-схема алгоритма работы прибора
В соответствии с заданием проектируемый прибор должен обеспечивать выполнение не только измерительных функций но и переводиться в режим градуировки. Выбор требуемого режима работы осуществляется с помощью клавиш SB1 – SB10 (чертёж 00.00.000 Э3) которые для удобства пользования прибором маркируются специальными символами и надписями (рисунок 6.1.1). Прибор переходит в рабочий режим работы после подачи на него питающих напряжений от сети или от автономного источника. При этом все параметры устанавливаются в исходное состояние и начинает выполняться основная программа переводящая прибор в режим ожидания.
Рисунок 6.1.1 – Внешний вид электронного блока проектируемого прибора
Далее нажатие одной определенной клавиши (или нескольких клавиш в заданной последовательности) заставляет микропроцессор переключиться на выполнение соответствующей подпрограммы (рисунок 6.1.2).
Рисунок 6.1.2 – Общая блок-схема алгоритма работы прибора
На данной блок-схеме показаны основные режимы работы прибора. Блок 1 – включение питания после чего все элементы прибора подготавливаются к работе. Блок 2 – при нажатии клавиши «Градуировка» микропроцессор переходит в режим градуировки прибора и из ПЗУ вызывается соответствующая подпрограмма(блок 3). Блок 4 – при нажатии клавиши «Измерение1» или «Измерение2» МП переключается в режим измерения уровня сыпучего материала или влажности и из ПЗУ вызывается подпрограмма для этого режима (блок 5). Блок 6 – обеспечивает требуемый интервал между измерениями. Блок 7 – выключение прибора при завершении работы с ним.
2 Блок-схемы алгоритмов работы прибора в различных режимах
Чтобы проектируемый прибор – рабочее средство измерения (РСИ) - стал измерительным необходимо предусмотреть разработку специального программного обеспечения обеспечивающего выполнение градуировочных операций. Сущность их заключается в передаче РСИ единицы измеряемой физической величины от образцового средства измерения (ОСИ). Это может быть сделано путем одновременного воздействия измеряемой величиной Х на РСИ и ОСИ (рисунок 6.2.1).
Рисунок 6.2.1 – Градуировка РСИ с использованием ОСИ
При этом на их ЦОУ появятся числа Nр и Nо соответственно причем Nо будет действительным значением Х. Выполнив несколько таких экспериментов по полученным числовым значениям Nр1 Nр2 Nо1 = Х1 и Nо2 = Х2 может быть построена графическая зависимость Nр = f(Х) которая и будет являться градуировочной характеристикой РСИ (рисунок 6.2.2).
Рисунок 6.2.2 – Градуировочная характеристика РСИ
Если зависимость Nр = f(Х) линейная то можно записать математическое выражение для градуировочной характеристики которое будет представлять собой уравнение прямой проходящей через две точки А и В с известными координатами. Тогда нахождение неизвестной измеряемой величины Хi может быть осуществлено путем решения уравнения:
где Nрi – числовое значение полученное с помощью РСИ при воздействии на него искомой величиной Хi. Координаты точек и – величины известные которые определяются при градуировке РСИ и записываются в его ППЗУ. Блок-схема алгоритма работы прибора в режиме градуировки показана на рисунке 6.2.3.
Рисунок 6.2.3 – Блок-схема алгоритма работы прибора в режиме градуировки
Блок 1 – с помощью этого блока задается количество точек необходимое для проведения поверки. Блок 2 – осуществляется цикл т.е. постепенное уменьшение значения количества точек пока это значение не станет равным нулю. После того как значение числа точек станет равным нулю осуществляется выход из подпрограммы. Блок 3 – на рабочее средство измерения (РСИ) и образцовое средство измерения (ОСИ) воздействуют некоторой входной величиной . Блок 4 – при воздействии на РСИ величиной на выходе АЦП формируется некоторое число. Значение этого числа и соответствующего ему значения ОСИ записывают при нажатии клавиши «Запись» в ПЗУ формируя тем самым базу координат. Соответствующее значение показания ОСИ при воздействии на него величиной вводится при помощи клавиатуры.
Выражение (6.2.1) справедливо для линейной функции преобразования РСИ. Однако в большинстве случаев функция преобразования РСИ является нелинейной. Поэтому определение координат двух точек при его градуировке оказывается недостаточным. При градуировке РСИ с нелинейной функцией преобразования необходимо определить координаты возможно большего числа точек в диапазоне измерения величины Х и записать их значения в его ППЗУ.
Нелинейная функция преобразования может быть аппроксимирована набором прямолинейных отрезков каждый из которых описывается выражением аналогичным (6.2.1) (рисунок 6.2.4).
Координаты двух соседних точек позволяют составить уравнение отрезка соединяющего эти точки.
Для отрезка АВ с учетом (6.1) уравнение прямой запишется в виде:
Рисунок 6.2.4 – Градуировочная характеристика РСИ с нелинейной функцией преобразования
Алгоритм вычисления величины Х при нелинейной зависимости Nр = f(Х) будет отличаться выполнением дополнительных операций связанных с определением координат двух соседних точек между числовыми значениями которых окажется измеряемая величина. Определение двух ближайших координат и осуществляется путем сравнения полученного РСИ числа и значений зафиксированных в его ППЗУ при градуировке. Для числовых значений и в ППЗУ хранятся также соответствующие им числовые значения и . Тогда измеряемая величина Х может быть определена с помощью выражения:
Блок-схема алгоритма вычисления измеряемой величины Х с использованием выражения (6.2.5) приведена на рисунке 6.2.5. Этот алгоритм реализуется в процессе работы прибора в режиме измерения блок-схема которого имеет следующий вид (рисунок 6.2.6):
Рисунок 6.2.5 – Блок - схема алгоритма вычисления измеряемой величины Х
Рисунок 6.2.6 – Блок-схема алгоритма работы прибора в режиме измерения
В блоке 1 происходит предварительная запись числа наблюдений n=48 в ячейку ОЗУ. В специально зарезервированных ячейках ОЗУ будет храниться суммарный результат всех выполненных наблюдений поэтому эти ячейки перед началом выполнения подпрограммы необходимо обнулить. В блоке 2 происходит считывание данных из АЦП. Полученное двоичное число обрабатывается в блоке 3 в соответствии с функцией преобразования для получения результата наблюдения контролируемой величины. Затем полученный результат суммируется с результатом (блок 4) после чего количество наблюдений измеряемой величины n уменьшается на 1 (блок 5). В блоке 6 делается проверка количества выполненных наблюдений. Если наблюдений выполнено меньше заданного числа n то выполнение блоков 2-5 повторяется заново. После выполнения n=48 наблюдений в блоке 7 определяется результат измерения Х путем вычисления среднего арифметического 48 наблюдений (делится n). Полученный результат выводится на индикаторы (блок 8). ЦОУ отображает величину Х в течение заданного временного интервала (22 секунд).
В ходе выполнения курсового проекта сделано следующее:
)на основе анализа исходных данных разработана структурная схема прибора;
)в соответствии со структурной схемой осуществлен подбор электронных элементов и разработана электрическая принципиальная схема прибора;
)сделан расчёт и выбор элементов для источника питания разработана его электрическая принципиальная схема обеспечивающая питание прибора как от сетевого переменного напряжения 220 В так и от автономного источника (аккумуляторной батареи);
)на основании электрической принципиальной схемы определены системные адреса элементов микропроцессорной системы;
)разработана общая блок-схема алгоритма работы прибора;
)разработана блок-схема алгоритма работы прибора в режиме градуировки обеспечивающая заданную точность прибора в процессе измерений;
)разработана блок-схема алгоритма работы прибора в режиме измерения;
)разработана блок-схема алгоритма определения числового значения измеряемой величины с использованием функции преобразования;
)разработана блок-схема алгоритма статистической обработки результатов наблюдений получения результата измерения и вывода его на цифровое отсчётное устройство в соответствии с заданным режимом;
)составлены перечни элементов в соответствии с электрическими принципиальными схемами прибора и источника питания;
Таким образом в результате выполнения данного курсового проекта был разработан цифровой прибор на основе микропроцессора 80С31ВН для измерения скорости перемещения и концентрации СО в воздухе. Индикация результата представляется на индикаторах АЛ342А. Прибор питается от напряжения 220В с частотой 50Гц.
Благодаря применению микропроцессора возможна коррекция погрешностей при использовании внутренних программных ресурсов прибора. Прибор имеет большие возможности в измерительной технике так как заменой программного обеспечения и датчика можно перестроить прибор для измерения любой другой физической величины. В целом микропроцессорная техника развивается крайне интенсивно и с появлением новых более современных микропроцессоров становится возможным создание современных средств измерения различных физических величин.
)Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем. Справочное пособие Под редакцией В.А. Шахнова М.: Энергоиздат 1992.
)Конспект лекций по микропроцессорной технике Под редакцией Афанасьева А.А. Могилев 2002.
)Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. Справочное пособие Под ред. С. В. Якубовского: 2-е изд.-М.: Радио и связь1985. – 43 гс.:ил.
)Гусев В. Г. Гусев Ю. В. Электроника: Учебное пособие для приборостроит. спец. узлов. – 2 – е изд. переработанное и дополненное – М.: Высшая школа. 1998 – 304 с.:ил.
)Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. – 2-е изд. переработанное и дополненное Л.: Энергоиздат. Ленинград. отд – ние 1998 – 304 с.: ил.
)Федорков Б. Г. Микросхемы ЦАП и АЦП : функционирование параметры применение. – М.: Энергоиздат 1990 – 320 с.: ил.
)Хоровиц П. Хил У. Искусство схемотехники. В 3-х томах . – М. : Мир 1993.
)Цифровые интегральные микросхемы: СправочникМ.И.Богданович И. Н. Грель С.А.Дубин и др. – 2 – е изд. перераб. и доп. – Мн.: Беларусь Полымя. 1996. – 605 с. :ил.
)Электроника: Справочная книгаЮ. А. Быстров В. М. Великсон и др.: Под ред. Ю. А. Быстрова – СПб.:Энергоатомиздат. Санкт – Петербургское отделение.1996 – 544 с.:ил.

Фрагмент - MAX232.frw

Фрагмент - CPU.frw

Рамка1.cdw

Цифровой прибор для измерения скорости
перемещения и концентрации СО в воздухе
Пояснительная записка
ГУВПО Белорусско-Российский университет

Фрагмент - Структурная схема.frw

Фрагмент - AD.frw

Титульник.docx

Министерство образования Республики Беларусь
Министерство образования и науки Российской Федерации
ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра "Физические методы контроля
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине
«Разработка цифрового прибора на микропроцессоре 80С31ВН для измерения скорости перемещения и концентрации СО в воздухе»
Проект выполнил: студент группы МПК-081
Руководитель проекта: Карпенко А.В.

Фрагмент - EEPROM.frw

Источник питания.cdw

Электрическая принципиальная схема.cdw

Цифровой прибор для измерения скорости
перемещения и концентрации СО в воздухе
Схема электрическая принципиальная
ГУВПО Белорусско-Российский университет

Элементы ПЦУ.doc

Элементная база к курсовому проекту по дисциплине
ЭЛЕКТРОНИКА И МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА
Микропроцессоры серии MCS-51 4
Микросхемы аппаратной поддержки микропроцессора 15
Микроконтроллер АТ89С51 представляет собой высокопроизводительный –8разрядный КМОП микрокомпьютер. Микросхема конструктивно оформлена в 40-контактном пластиковом корпусе типа DIP.
-- полная совместимость с микроконтроллерами семейства MCS-51;
-- перепрограммируемое запоминающее устройство на 4 кбайта с возможностью программирования “в системе”;
-- диапазон частот тактового генератора 0—24 МГц;
-- трехуровневая защита программной памяти;
-- 128 байт внутреннего ОЗУ;
-- 32 программируемых линии вводавывода;
-- два 16-битных таймера-счетчика;
-- 6 источников прерываний;
-- режимы пониженного потребления питания.
Условное обозначение микросхемы.
Все остальные микросхемы данной группы имеют тоже условное изображение. Различие их составляют лишь некоторые основные характеристики.
Отечеств. микросхема
Зарубежн. микросхема
Основная отличительная особенность микросхем РПЗУ заключается в их способности к многократному перепрограммированию самим пользователем. Всю номенклатуру выпускаемых микросхем РПЗУ можно разделить на две группы: РПЗУ с записью и стиранием электрическими сигналами (группа ЭС) и РПЗУ с записью электрическими сигналами и стиранием ультрафиолетовым излучением (группа УФ).
РПЗУ с записью электрическими сигналами и стиранием УФ излучением (группа УФ):
РПЗУ с записью и стиранием электрическими сигналами (группа ЭС):
Назначение выводов микросхемы:
Разрешение по выходу
Сигнал программирования
А12 А7—А0 А10 А11 А9 А8
Режимы микросхем РПЗУ-ЭС
При эксплуатации микросхем РПЗУ необходимо обеспечить требуемый порядок включения и выключения напряжений питания и программирования: при включении вначале подают 5В затем –12В и последним напряжение программирования при выключении последовательность меняется на обратную. Можно все три напряжения включать и выключать одновременно.
Достоинством микросхем РПЗУ группы ЭС является возможность перепрограммирования без изъятия их из устройства где они работают. Другим положительным свойством микросхем данной группы является значительное число циклов перепрограммирования достигающее для большинства микросхем 10 тыс. Это их свойство в сочетании с энергонезависимотью позволяет их широко использовать в аппаратуре в качестве встроенных ПЗУ со сменяемой информацией.
Режимы микросхемы РПЗУ-УФ
К100(РФ2) циклов 25 циклов (РФ5)
В устройстве и режимах работы микросхем РПЗУ-УФ много общего с микросхемами группы ЭС. Исключение составляет режим стирания для реализации которого необходим источник УФ излучения.
Микросхема АТ24С16 представляет собой электрически стираемое и программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) объемом 8 кбайт.
Условно обозначение микросхемы:
Назначение выводов микросхемы приведено в таблице:
Управление микросхемой осуществляется по последовательному I2C интерфейсу. Микросхема имеет 7-битный идентификатор старшие 4 бита которого равны 1010. Конфигурация младших трех битов задается путем соединения выводов А2 А0 к Vсс или к GND.
Любое обращение по шине I2C начинается с цикла посылки идентификатора устройства.
Цикл посылки адреса устройства
Операция записи в ППЗУ начинается с записи двух байт адреса (старший байт потом младший байт) следующий за циклом посылки идентификатора устройства. Запись каждого байта заканчивается битом подтверждения от ППЗУ (АСК). Затем следует операция записи байта данных. После этого записывающее устройство должно остановить передачу установкой стоп-состояния. Далее ППЗУ начинает внутренний цикл записи.
Существует три операции чтения: чтение по текущему адресу чтение по определенному адресу последовательное чтение.
Внутренний регистр адреса сохраняет адрес последней операции чтениязаписи все время пока включено питание микросхемы. Таким образом чтение по текущему адресу осуществляется в простом цикле чтение данных. Читающее устройство должно сгенерировать стоп-состояние в конце цикла чтения.
Чтобы осуществить чтение по определенному адресу необходимо этот адрес установить. Читающее устройство инициирует цикл записи и записывает два байта адреса в ППЗУ. После этого устройство генерирует стартсостояние и инициирует цикл чтения по текущему адресу.
Если после чтения байта данных читающее устройство выставит бит подтверждения то ППЗУ инкрементирует адрес и снова выстанвит байт данных по этому адресу. Таким образом можно осуществлять последовательное чтение. Если читающее устройство сгенерирует стоп-состояние или не ответит битом подтверждения то ППЗУ прекращает выдачу данных.
Если вывод WP микросхемы ППЗУ подключить у цепи питания то все операции записи будут запрещены. Если этот вывод не подключен ни к какой цепи либо подключен к цепи земля то микросхема функционирует в стандартном режиме -- запись разрешена.
Основные параметры микросхемы:
Напряжение питания 45-55 В
Потребляемый ток . .3 мА
Максимальная тактовая частота . 1000 кГц
Максимальная длительность цикла записи . 10 мс
Минимальное число циклов записи .. 100000
Минимальный срок хранения информации . ..40 лет
Эта микросхема представляет собой статическое ОЗУ выполненное по КМОП технологии с организацией 32К×8бит. Условное обозначение её приведено на рисунке. Она размещена в 28-контактном пластиковом корпусе типа DIP.
А0 А14 – адресные входы;
D0 D7 – шина данных;
ОЕ – вход “разрешение чтения” (активный уровень – низкий);
WE – вход “разрешение записи” (активный уровень – низкий);
СЕ – вход “выбор микросхемы” (активный уровень – низкий).
Вывод предназначенный для записи 8-разрядного двоичного числа в ячейку с номером выставленным на адресных входах
Вывод на который поступает сигнал разрешающий считывание 8-разрядного двоичного числа в ячейку с номером выставленным на адресных входах
Двунаправленные информационные выходы
Основные характеристики микросхемы:
-- информационная емкость .. .. .. 2 кб
-- время выборки сигнала не более 220 нс
-- напряжение питания .. +5 В
-- потребляемая мощность:
в режиме обращения ..370 мВт
при Ucc=525 В 525 мВт
-- диапазон температур -10--+70 С
Таблица истинности микросхемы:
данные в прямом коде
Микросхема К537РУ17 состоит из накопителя выполненного на КМОП-элементах памяти формирователей адреса строк и столбцов дешифратора строк на 8 входа и 256 выходов дешифратора столбцов на 4 входа и 16 выходов предназначенных для выбора одного 8-разрядного слова из накопителя.
Условное обозначение:
Сигнал записи—считывания
-- информационная емкость .. 8 кб
-- время выборки сигнала не более 200 нс
в режиме обращения ..470 мВт
при Uсс=2 В ..11 мВт
-- выходной ток .5 мА
Микросхемы аппаратной поддержки
МС КР580ВИ53—трехканальное программируемое устройство (таймер-- ПТ) предназначено для организации работы МПС в режиме реального времени.
Таймер реализован в виде трех независимых 16-разрядных каналов с общей схемой управления. Каждый канал может работать в шести режимах. Программирование режимов работы каналов осуществляется индивидуально и в произвольном порядке путем ввода управляющих слов в регистры режимов каналов а в счетчики – запрограммированного числа байтов.
Управляющее слово определяет режим работы канала тип счета (двоичный или двоично-десятичный) формат чисел (одно- или двухбайтовый).
Обмен информацией с микропроцессором осуществляется по 8-разрядному двунаправленному каналу данных.
Максимальное значение счета: в двоичном коде 216; в двоично-десятичном коде 104.
Частота синхронизации каналов 0—25 МГц.
Функциональное назначение выводов
Синхронизация каналов 0-2
Сигналы каналов 012 соответственно
Напряжение питания 5 В5%
Для приведения каждого канала таймера в исходное состояние соответствующее выбранному режиму и для загрузки его информацией о величине счета центральный процессор должен выдать в таймер некоторый набор управляющих лов и операндов. Формат управляющего слова показан на рисунке.
Так как микросхема не имеет аппаратного вывода “Начальная установка” то в ней предусмотрен внутренний программный сброс отдельно по каналам. Сигнал внутреннего сброса формируется при записи управляющего слова в регистр режима выбранного канала он переводится в один из 6 основных режимов работы: режим 0 (прерывание терминального счета); режим 1 (ждущий мультивибратор); режим 2 (генератор импульсный); режим 3 (генератор меандра); режим 4 (одиночный программно формируемый стробирующий сигнал); режим 5 (одиночный аппаратно стробирующий сигнал).
Режимы работы каналов таймера программируется с помощью простых операций ввода-вывода.
Направление и вид информации
Канал данныхПТ (занесение управляющего слова в канал 01 и 2)
Нет операций Канал данных ПТ в высокоомном состоянии
Канал данныхПТ (загрузка счетчика канала 0)
Канал данныхПТ (загрузка счетчика канала 1)
Канал данныхПТ (загрузка счетчика канала 2)
ПТканал данных (чтение показаний счетчика канала 0)
ПТканал данных (чтение показаний счетчика канала 1)
ПТканал данных (чтение показаний счетчика канала 2)
Запрет. Канал данных ПТ в высокоомном состоянии
Функциональное назначение сигнала СЕ во всех режимах работы приведено в таблице.
Напряжение низкого уровня
Напряжение высокого уровня
Немедленно устанавливает на выходе канала напряжение высокого уровня
Запускает счетчик для выполнения счета сначала.
На выходе канала устанавливается напряжение низкого уровня со следующего такта
Запускает счетчик для выполнения счета сначала
Чтение информации из таймера возможно в виде показаний счетчиков и осуществляется двумя способами: путем выполнения обычной операции чтения или ввода специальной команды и последующего чтения (чтение “на лету”).
При первом способе чтения для обеспечения стабильных показаний (считывается текущая информация) работа счетчика должна быть приостановлена путем подачи на вход СЕ напряжения низкого уровня (режимы 0 2 и 4). Или блокированием сигналов С.
Второй способ чтения заключается в том что программист может считывать содержимое счетчика не прерывая процесса счета посредством операции записи определенного управляющего слова. В управляющем слове разряды D5=0 D4=0 указывают что производится операция защелкивания; разряды D7 D6 служат адресом для выбора канала; состояние разрядов D3—D0 безразлично.
Содержимое счетчика при втором способе чтения извлекается в следующем порядке: операция записи “защелкивает” текущее значение счета; первая операция чтения извлекает содержимое младшего байта; вторая операция чтения извлекает содержимое старшего байта.
Микросхема КР580ВВ55 программируемого периферийного параллельного адаптера (ППА) предназначена для применения в качестве универсального элемента ввода-вывода обеспечивающего обмен данными в параллельном формате. Микросхема размещена в 40-контактном пластиковом корпусе типа DIP.
Условное обозначение ППА показано на рисунке.
+Назначение выводов приведено в таблице.
ППА включает три программно-доступных 8-разрядных порта ввода-вывода (РА РВ РС) и 7-разрядный регистр управляющего слова РУС содержимое которого определяет направление передачи и функциональное назначение 24 двунаправленных трехстабильных линий ввода-вывода т.е. конфигурацию и режимы работы портов. Порты Ра и РВ предназначены для обмена байтами данных с системными устройствами а порт РС как правило -- для обмена интерфейсными сигналами управления. Порт РС в наличие от портов РА и РВ программно доступен при операциях записи данных не только как элемент в целом но и поразрядно т.е. с независимой адресацией каждого отдельного разряда PCi (i=01 7) а в операциях выбора режима – как два полупорта: старший – РСН младший – PCL или их части.
Два разряда адреса определяют выбор одного из трех портов или регистра.
Адресация портов и регистра в микросхеме КР580ВВ55:
При начальной установке вход RESET адаптера необходимо подать сигнал сброса этот сигнал устанавливает ППА в исходное состояние при котором содержимое всех портов и регистра РУС обнуляется а линии ввода-вывода устанавливаются в состояние ввода. После этого ППА доступен для программирования.
Программирование ППА или его настройка осуществляется с помощью операции записи управляющего слова (РУС) в регистр РУС. Возможны два типа настройки ППА.
Настройка разрядов – поразрядное программирование состояний порта РС: сброс в нуль или установка в единицу каждого отдельно адресуемого разряда PCi независимо от состояний других разрядов РС.
Поразрядное программирование порта РС:
Настройка режимов – программирование портов РА РВ РС на один из двух возможных режимов или их комбинацию: 0 – режим простого однонаправленного обмена; 1—режим стробируемого двунаправленного обмена.
В режиме 0 порты РА РВ и полупорты РСН PCL могут быть настроены на любую из 16 возможных конфигураций однонаправленного ввода или вывода.
Обмен данными реализуется по командам ввода-вывода синхронными или асинхронными способами. Синхронный или безусловный обмен предполагает безусловную готовность системного устройства выдать или принять данные за строго фиксированный интервал времени. Такой обмен используется только для быстрых и полностью определенных процессов. Асинхронный или условный обмен предполагает что готовность устройства к обмену появляется через произвольный интервал времени после подачи команды начала обмена. Поэтому такой обмен выполняется в два этапа: вначале устанавливается факт готовности устройства у обмену а затем производится сам обмен данными.
В режиме 0 может быть реализован синхронный или асинхронный программно-управляемый обмен причем во втором случае данные сопровождаются сигналами управления (квитирования) значения которых непрерывно контролируются программой управления обменом.
При операции ввода данные периферийного устройства через соответствующий порт ППА по сигналу RD передаются на шину данных а в операции вывода – с шины данных и далее по сигналу WR на выход соответствующего порта. В интервале между командами обращения к ППА состояния линий выводов ортов не изменяются а возможные изменения состояний линий ввода не воспринимаются МП системой до очередной команды чтения ППА. Режим 0 используется для ввода относительно медленно меняющихся данных.
В режиме 1 порты РА и РВ могут быть настроены на любую из четырех возможных конфигураций однонаправленного стробируемого ввода или вывода. При этом в отличие от режима 0 два разряда полупорта РСН и полупорт PCL однозначно настраиваются для каждой указанной конфигурации на ввод и вывод сигналов управления обменом а два оставшихся разряда полупорта РСН могут быть настроены на простой ввод или вывод для обмена одно- или двухразрядными или данными. Если порт РА настроен на вывод свободно программируемыми разрядами полупорта РСН являются РС5 РС;; если на вывод -- РС7 РС:. При настройке порта РА на вывод разряд РС7 используется для вывода на ПУ сигнала ГПД – готовность к передаче (значение сигнала ГПД=0 свидетельствует о готовности данных порта передаче в ПУ) разряд РС6 – для ввода от ПУ сигнала ППД – подтверждение передачи (значение сигнала ППД=0 свидетельствует что данные приняты ПУ) а разряд РС3 – для вывода сигнала ЗПР – запрос прерывания ( значение сигнала ППР=1 воспринимается как запрос прерывания). При настройке порта РА на ввод разряд РС555 используется для вывода сигнала ППР – подтверждение приема (значение сигнала ППР=1 свидетельствует что данные приняты) разряд РС4 для ввода от ПУ сигнала СТР – строб (по значению сигнала СТР=0 данные заносятся в порт ввода ППА) а разряд РС3—для вывода в сигнал ЗПР.
В режиме 1 реализуется асинхронный обмен данными с использованием сигналов квинтирования причем в отличие от режима 0 с асинхронным обменом в данном режиме сигналы управления формируются аппаратно поэтому отпадает необходимость в программном контроле за их состоянием и появляется возможность асинхронного обмена по прерываниям.
Микросхема КР580ИР82
Микросхема КР580ИР82 – 8-разрядный D-регистр—защелка без инверсии и с тремя состояниями на выходе предназначенная для связи микропроцессора с системной шиной; обладает повышенной нагрузочной способностью.
Условное обозначение приведено на рисунке.
Назначение выводов приведено в таблице.
Разрешение передачи (управление 3-м состоянием)
Напряжение питания +5 В5%
В зависимости от состояния стробирующего сигнала STB микросхемы могут работать в двух режимах: в режиме шинного формирователя и в режиме хранения.
При высоком уровне сигнала STB и низком сигнала ОЕ микросхема работает в режиме шинного формирователя: информация на выходах Q повторяется по отношению к выходной информации D. При переходе сигнала STB из состояния высокого уровня происходит “защелкивание” предаваемой информации во внутреннем триггере и она сохраняется до тех пор пока на входе STB присутствует напряжение низкого уровня. В течение этого времени изменение информации на входах D не влияет на состояние выходов Q. При переходе сигнала STB вновь в состояние высокого уровня состояние выходов приводится в соответствие с информационными входами D.
При переходе сигнала ОЕ в состояние высокого уровня выходы Q переходят в 3—е состояние независимо от входных сигналов STB и D. При возвращении сигнала ОЕ в состояние низкого уровня выходы Q переходят в состояние соответствующее внутренним триггерам.
Основные электрические параметры микросхемы:
Выходное напряжение низкого уровня .045 В
Выходное напряжение высокого уровня . 24 В
Входной ток низкого уровня .. 02 мА
Входной ток высокого уровня 50 мА
Ток потребления 160 мА
Время задержки распространения сигналов Q относительно сигнала D . 30 нс
Время задержи распространения сигналов Q относительно сигнала STB .45 нс
Время задержки распространения сигналов Q при переходе их из состояния высокого низкого уровня в 3-е состояние 18 нс
Время задержки распространения сигналов Q при переходе их из 3-го состояния в состояние высокого низкого уровня .. ..30 нс
Время перехода при выключении (включении) .. . . .20 нс
Входная емкость . ..12 пФ
Микросхемы КР1533ИР22 и КР1533ИР23 – это восьмиразрядные регистры на D-триггерах. Причем КР1533ИР22 построен на D-триггерах с потенциальным С-входом а КР1533ИР23 – с динамическим С-входом.
Условное обозначение микросхем КР1533ИР22 и КР1533ИР23.
Состояния регистра КР1533ИР22 приведено в таблице.
Разрешение и считывание из регистра
Защелкивание и считывание из регистра
Защелкивание в регистр разрыв выходов
Состояния регистра КР1533ИР23 приведено в таблице.
Загрузка и считывание
Загрузка регистра и разрыв выходов
Регистры снабжены выходными буферными усилителями имеющими третье z-состояние которое можно установить с помощью вывода разрешения ЕО если подать на него напряжение высокого уровня. Выходные буферные усилители обладают высокой нагрузочной способностью.
Если на входе РЕ действует высокий уровень напряжения то данные от входов D0 D7 отображаются на выходах Q0 Q7.
Если на вход РЕ подать напряжение низкого уровня разрешается запись в триггеры нового 8-разрядного ода.
Если на вход ЕО подано напряжение низкого уровня то данные из D-триггеров регистра пройдут на выходы Q0 Q7.
Буферный вход РЕ а ля регистра КР1533ИР23 вход С имеют гистерезис 400 мВ что повышает помехоустойчивость при переключении.
Основные электрические параметры для микросхемы КР1533ИР22.
Выходное напряжение 04-24 В
Входной ток ..-02-+002 мА
Ток потребления ..27 мА
Время задержки регистра .26 нс
Основные электрические параметры для микросхемы КР1533ИР23.
Ток потребления 31 мА
Время задержки регистра . .19 нс
Условное обозначение данных микросхем и их основные характеристики идентичны вышерассмотренным КР1533ИР22(23). Исключение составляют электрические параметры.
Основные электрические параметры для микросхемы КР555ИР22.
Выходное напряжение 05-24 В
Входной ток ..-04-+002 мА
Ток потребления 40 мА
Время задержки регистра . .40 нс
Ток потребления 45 мА
Условное обозначение микросхемы:
Микросхема К155ИД4 – двойной дешифратор—мультиплексор. Микросхема имеет два адресных входа А0 и А1 которые служат для одновременного управления выходными состояниями дешифратора. В дешифраторе имеется отдельный стробирующий вход и а также информационные входы и инверсный .
Состояние дешифратора:
Разрешение или данные
Основные электрические параметры:
Входной ток ..-16-+004 мА
Время задержки . .32 нс
Условное обозначение данной микросхемы и ее основные характеристики идентичны вышерассмотренной К155ИД4. Исключение составляют электрические параметры.
Выходное напряжение ..04-25 В
Входной ток -02-+002 мА
Ток потребления 7 мА
Время задержки . .28 нс
Микросхема К155ИД10 – двоично-десятичный дешифратор.
Этот дешифратор преобразует двоичный код поступающий на входы А0в сигнал низкого уровня появляющийся на десятичном выходе 0 9.
Если десятичный эквивалент входного кода превышает 9 то на всех выходах 0 9 появляется напряжения высокого уровня.
Ток потребления 70 мА
Время задержки . .50 нс
Условное обозначение данной микросхемы и ее основные характеристики идентичны вышерассмотренной К155ИД10. Исключение составляют электрические параметры.
Выходное напряжение ..04-30 В
Входной ток -04-+002 мА
Ток потребления 13 мА
Микросхема К555ИД7 – двоично—десятичный дешифратор—мультиплексор преобразующий трехразрядный код А0 А2 в напряжение низкого уровня появляющееся на одном из восьми выходов 0 7.
Он имеет трехвходовый логический элемент разрешения позволяющий соединить параллельно три микросхемы К555ИД7 и получить дешифратор с 24 выходами.
Состояние дешифратора К555ИД7:
Выходное напряжение 048-29 В
Входной ток -036-+002 мА
Ток потребления 10 мА
Время задержки . .41 нс
Условное обозначение данной микросхемы и ее основные характеристики идентичны вышерассмотренной К555ИД7. Исключение составляют электрические параметры.
Выходное напряжение .05-25 В
Входной ток -004-+002 мА
Ток потребления 8 мА
Время задержки . .30 нс
Одноразрядные цифро-буквенные индикаторы с высотой цифры 75 мм из семи сегментов с децимальной точкой. Изготавливаются на основе светодиодных структур галлий—фосфор—мышьяк. Выпускаются в пластмассовом корпусе.не более 25 г.
Основные параметры:
сила света одного сегмента при I=20 мА . 015 мкд
сила света децимальной точки при I=20 мА 005 мкд
постоянное прямое напряжение при I=20 мА ..25 В
максимум спектрального распределения излучения на длине волны 065-067 мкм
постоянный прямой ток через один сегмент:
при Токр35оС . ..25 мА
Мощность рассеяния индикатора:
при Токр35оС . ..500 мВт
при Токр=70оС .. .150 мВт
постоянное обратное напряжении ..5В
диапазон рабочей температуры окружающей среды . .-60-+70оС
Условное обозначение индикатора АЛС324А:
Условное обозначение индикатора АЛС324Б:
Одноразрядные цифро-буквенные индикаторы с высотой цифры 11мм из семи сегментов. Изготавливаются на основе светодиодных структур галлий—фосфор—мышьяк. Выпускаются в пластмассовом корпусе.не более 25 г.
сила света одного сегмента при I=20 мА . 02 мкд
цвет свечения .красный
сила света децимальной точки при I=20 мА 01 мкд
постоянное прямое напряжение при I=20 мА ..2 В
постоянный или средний прямой ток через один сегмент:
при Токр35оС . ..400 мВт
при Токр=70оС .. .90 мВт
Условное обозначение индикаторов группы АЛС333(АБ) идентично условному обозначению индикаторов группы АЛС324.
Представляет собой жидкокристаллический символьный индикатор (ЖКИ) имеющий 2 строки по 16 символов. Индикатор работает под управлением встроенного контроллера. Условное обозначение микросхемы приведено на рисунке.
Условное обозначение МС ЦОУ WM-C1602N
Contrast – вход для регулировки контрастности изображения символов на индикаторе;
RS – вход выбора регистра: «0» - регистр команд; «1» - регистр данных;
RW – выбор режима записи или чтения;
E – вход разрешения чтениязаписи;
DB0 DB7 – выводы для передачи данных.
В одном корпусе 4 семисегментных светодиодных индикатора.
Условное обозначение микросхемы СС56-21EWA:
максимальная длина волны .627 нм
сила света одного сегмента при I=10 мА . 1900-6400 лм
цвет свечения ..красный
постоянное прямое напряжение при I=20 мА . .2-2.5 В
максимум спектрального распределения излучения на длине волны 45 нм
мощность рассеяния индикатора 105 мВт
постоянное обратное напряжении . ..5В
максимальный прямой ток .. .160 мА
диапазон рабочей температуры окружающей среды .-40-+85оС
В одном корпусе располагаются 3 семисегментных светодиодных индикатора. Условное обозначении микросхемы ТОТ-3361АН-1N приведено на рисунке.
Прямой номинальный ток – 10 мА прямое напряжение (при номинальном токе) – 2 В.
Микросхема АЦП AD7417
Микросхема AD7417 фирмы Analog Device представляет собой десятиразрядный АЦП.
Основные параметры его следующие:
- время преобразования 15мкс;
- количество аналоговых входов - 4;
- встроенный температурный датчик (–550С +1250С);
- встроенный индикатор превышения температурного порога;
- широкий диапазон напряжений питания (+27В +55В);
- I2C совместимый интерфейс.
Условное обозначение микросхемы приведено на рисунке.
SDA – последовательная двунаправленная шина данных
SCL – цифровой вход тактовых импульсов интерфейса
OTI – выход цифрового сигнала индикатора превышения температурного порога. Выход устанавливается если результат преобразования по каналу 0 больше чем 8-битовое число хранящееся в регистре
REF – вход внешнего опорного напряжения +25В. Чтобы использовать внутренний источник опорного напряжения необходимо соединить этот вывод с выводом
Conv – вход цифрового сигнала начала аналого-цифрового преобразования. Если импульс больше 4мкс то его отрицательный фронт запускает цикл преобразования;
AIN1 AIN4 – аналоговые входные каналы;
A0 A2 – три программируемых бита адреса микросхемы для последовательного интерфейса I2C.
Микросхема К572ПВ3 – микросхема работающая в составе микропроцессорной системы.
Вход для подачи опорного напряжения
Информационные выходы
Нулевой сигнал на выводе CS осуществляет запуск преобразователя при условии что предварительно был осуществлен его сброс. Сброс АЦП в нулевое состояние осуществляется переходом сигнала из 0 в 1 на входе RD. Если CS=0 то переход из 0 в 1 сигнала на входе RD осуществляет сброс и запуск преобразователя. Если CS=1 то переход из 0 в 1 на RD вызовет только сброс а запуск произойдет при переходе сигнала CS из 1 в 0.
В процессе преобразования сигнал на выходе BU=0. выводы N – выходы на которых появляются после преобразования аналогового сигнала в цифровой код восьмиразрядное двоичное число причем на 4 выводе формируется младший разряд а на 15 – старший.
Если CS=0 RD=0 BU=1 то это свидетельствует о том что преобразование аналогового сигнала в цифровой завершено. Если такого сочетания нет то информационные выходы отключены от шины данных микропроцессорной системы.
Диапазон преобразования:
-- в десятичной форме ..0 255
-- в двоичной форме 00000000 11111111
Ток потребления 4 мА
Напряжение питания . +5В
Опорное напряжение -10 В
Время преобразования ..75 мкс
Входы для подачи опорных напряжений
Вход тактовых импульсов
Вход управления при обращении к ОЗУ АЦП
Выходной сигнал информирующий о начале преобразования
Для выбора режима необходимо только подать соответствующие опорные напряжения. Аналоговые сигналы могут подаваться одновременно по 8-ми входам AI0 AI7 или по одному входу AI.
Преобразование аналоговых сигналов в цифровой код осуществляется поочередно с последующей записью результата преобразования в ячейки внутреннего ОЗУ. В течение всего периода преобразования результат хранится в каждой ячейке. Содержимое каждой ячейки памяти может быть считано микропроцессором. Для этого подаются сигналы на адресные входы А0 А1 А2 на вход ALE и CS. Адресные входы определяют внутренние двоичные адреса ячеек ОЗУ.
Максимальная частота преобразования ..5 МГц
Ток потребления .400 мкА
Может работать в следующих режимах:
-- однополярный положительный (Uвх= 0 25 В при Ur1=+25 В и Ur2=0В);
-- однополярный отрицательный (Uвх=-25 0В при Ur1=0 В и Ur2=-25В);
-- биполярный (Uвх= -125 +125 В при Ur1=+125 В и Ur2=-125В);

Спецификация - Источник питания.cdw

Стабилизированный источник питания
ГУВПО Белорусско-Российский университет
Диодная сборка КЦ410А
К50-35 - 2200мкФ - 16В
Аккумулятор «ЛИКГП-10»
Переключатель-кнопка с фиксацией положения
Трансформатор ТП115-8

Фрагмент - Прибор.frw

Фрагмент - ROM.frw

Блок-схемы прибора.cdw

наблюдений n. Обнуление
результата измерения Х
Суммирование полученного
результата измерения с Х
Определение результата
Определение двух ближайщих
Задание количества точек М
для проведения градуировки
Воздействие на ОСИ и РСИ
соответствующего ему значения
при нажатии клавиши "Запись
Цифровой прибор для измерения скорости
перемещения и концентрации СО в воздухе
Блок-схемы алгоритмов работы прибора
ГУВПО Белорусско-Российский университет
Вызов подпрограммы задержки
Алгоритм работы прибора
Алгоритм режима измерения
Алгоритм режима градуировки
Алгоритм функции преобразования

Фрагмент - RAM.frw

Фрагмент - RG.frw

ЭиМПТ(МУКП).DOC

Министерство образования Республики Беларусь
Министерство образования и науки Российской Федерации
ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра "Физические методы контроля
ЭЛЕКТРОНИКА И МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА
Методические указания к курсовому проектированию
для студентов специальности 20 01 02
Приборы и методы контроля качества и диагностики
УДК 621.317.7: 621.328.049.77
Рекомендовано к опубликованию
учебно-методическим управлением
комиссией методического совета
ГУВПО «Белорусско-Российский университет»
Одобрено кафедрой «Физические методы контроля» «12» февраля 2005 г. протокол № 6
Составитель канд. техн. наук доц. А.А.Афанасьев
Рецензент д-р физ.-мат. наук проф. В. И. Борисов
Методические указания разработаны в соответствии с рабочей программой по дисциплине "Электроника и микропроцессорная техника" для студентов специальности 20 01 02 "Приборы и методы контроля качества и диагностики". Рассмотрены вопросы проектирования и расчета схем электронных устройств для приборов контроля качества и диагностики состояния объектов приведены примеры расчета и выбора элементной базы разработки схем справочная информация и рекомендации по оформлению пояснительной записки и чертежей. Методические указания могут быть использованы также при дипломном проектировании студентами специальности 20 01 02 .
ЭЛЕКТРОНИКА И ИМИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА
Ответственный за выпуск С.С. Сергеев
Технический редактор А.Т. Червинская
Компьютерная верстка Н.П. Полевничая
Подписано в печать . Формат 60х84 116. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать трафаретная. Усл. печ. л. . Уч.-изд. л. . Тираж экз. Заказ №
Издатель и полиграфическое исполнение
Государственное учреждение высшего профессионального образования
Белорусско-Российский университет
2005 г. Могилев пр. Мира 43
© ГУВПО «Белорусско-Российский
1 Цель и задачи курсового проектирования4
2 Тематика курсовых проектов и исходные данные4
3 Структура объём и содержание курсового проекта4
4 Порядок выполнения проекта5
5 Оформление проекта6
Указания к разработке и примеры выполнения отдельных частей проекта7
1 Пример исходных данных в задании7
2 Пример анализа исходных данных8
3 Пример разработки структурной схемы прибора9
4 Пример разработки электрической принципиальной схемы прибора10
4.1 Выбор и описание элементов10
4.2 Разработка электрической принципиальной схемы усилителя16
4.3 Разработка электрической принципиальной схемы прибора17
5 Пример разработки электрической принципиальной схемы источника питания19
6 Пример определения системных адресов элементов МПС23
7 Пример разработки блок-схем алгоритмов работы прибора24
8 Пример составления выводов по результатам проектирования32
9 Пример оформления списка использованных источников32
1 Цель и задачи курсового проектирования
Целью курсового проектирования является приобретение навыков самостоятельного применения знаний полученных при изучении дисциплины «Электронные элементы и устройства» при разработке электрических схем приборов контроля качества и диагностики состояния объектов.
При курсовом проектировании решаются следующие основные задачи:
)расширить систематизировать и закрепить теоретические знания;
) выработать умение и навыки по комплексному решению технических задач связанных с модернизацией имеющихся и созданием новых контрольно-измерительных и диагностических средств;
) развить навыки самостоятельной работы с научно-технической и справочной литературой.
2 Тематика курсовых проектов и исходные данные
Тематика курсовых проектов ориентирована на создание новых перспективных многофункциональных и высокопроизводительных приборов для измерения одной или нескольких физических величин с использованием современной элементной базы новых технологий по обработке преобразованию хранению передаче и представлению измерительной информации.
Исходными данными для выполнения курсового проекта являются следующие:
) перечень измеряемых физических величин с указанием количественного диапазона и единиц измерения;
) вид и диапазон изменения выходного сигнала измерительного преобразователя ;
) рекомендуемый для использования перечень основных электронных элементов;
) режимы работы прибора;
) указания по обработке и отображению измерительной информации.
3 Структура объём и содержание курсового проекта
Курсовой проект должен состоять из графической части и пояснительной записки. В графическую часть должны быть включены: структурная схема прибора электрическая принципиальная схема прибора электрическая принципиальная схема источника питания блок-схемы алгоритмов работы прибора в различных режимах.
Пояснительная записка должна содержать конкретный материал по выбору и обоснованию принимаемых решений содержащий где это необходимо расчеты графики таблицы краткую справочную информацию. Её примерное содержание должно быть следующим:
) анализ исходных данных;
) разработка структурной схемы прибора и описание его работы;
) разработка электрической принципиальной схемы прибора и описание его работы;
) разработка электрической принципиальной схемы источника питания и описание его работы;
) разработка алгоритмов работы прибора в различных режимах;
) выводы по результатам проектирования;
) список использованных источников;
4 Порядок выполнения проекта
При выполнении курсового проекта рекомендуется следующий порядок работы.
Производится анализ исходных данных на курсовой проект. Прежде всего следует выяснить какие физические величины надо измерять в каком диапазоне какие сигналы формируются на выходах измерительных преобразователей (аналоговые или дискретные) в каком диапазоне они изменяются. Если выходной сигнал измерительного преобразователя (ИП) аналоговый то потребуется его преобразование в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) после чего станет возможной дальнейшая обработка измерительной информации с помощью микропроцессорной системы построенной на основе рекомендованной в задании элементной базы. Далее надо изучить электрические параметры АЦП и для согласования выходного сигнала ИП с входом АЦП предусмотреть в проектируемом приборе масштабирующий усилитель (МУ). Если на выходе ИП под воздействием измеряемой физической величины формируются дискретные сигналы (импульсы) то их также надо усилить до уровней обеспечивающих надёжное срабатывание цифровых электронных устройств.
По справочной литературе изучаются основные параметры и характеристики рекомендованной в задании элементной базы назначение их выводов схемы включения и особенности работы при совместном использовании в составе микропроцессорных систем. В соответствии с поставленной задачей выделяются структурные элементы в проектируемом приборе разрабатывается структурная схема и по ней описывается принцип работы прибора.
На основе разработанной структурной схемы и рекомендованных электронных элементов разрабатывается электрическая принципиальная схема прибора описывается принцип его работы по этой схеме.
По электрическим параметрам использованных электронных элементов определяются исходные данные (напряжения и токи) для проектирования электрической принципиальной схемы источника питания.
Далее разрабатываются и описываются блок-схемы алгоритмов работы прибора в различных режимах обеспечивающие его настройку градуировку выполнение измерений обработку результатов их хранение передачу в другие устройства отображение в удобной для пользователя форме на основании которых в дальнейшем разрабатывается программное обеспечение.
На заключительном этапе по результатам проделанной работы делаются выводы.
5 Оформление проекта
Построение пояснительной записки изложение ее текста а также оформление иллюстраций и приложений должны соответствовать ГОСТ 2.105-95.
Пояснительная записка выполняется в рукописном или печатном варианте на листах белой бумаги формата А4 со стандартными рамками.
Изложение записки должно быть кратким и выполнено понятным техническим языком. В тексте записки не должно быть общих фраз общих рекомендаций не допускается сокращение слов (кроме общепринятых) а терминология должна соответствовать принятой в учебниках и стандартах. Расчетные формулы должны записываться в индексной форме с полной экспликацией и сквозной или пораздельной нумерацией. Все используемые в работе значения величин должны быть выражены в единицах СИ согласно ГОСТ 8.417-2002.
Список использованных источников должен содержать лишь те источники которые использованы при выполнении проекта и на которые есть ссылки в тексте пояснительной записки. Оформление его должно соответствовать принятым правилам.
В приложение необходимо включать спецификации чертежей курсового проекта распечатки программных продуктов таблицы графики алгоритмы и другие материалы по каким-либо причинам не включенные в основную часть пояснительной записки.
Все графические материалы проекта должны соответствовать требованиям ЕСКД и данным указаниям. Чертежи выполняются карандашом на ватмане либо с использованием специальных технических средств если графическая часть проекта выполнялась в электронном варианте. Использование ксерокопий при оформлении пояснительной записки и чертежей не допускается.
Перед окончательным оформлением проекта на бумажных носителях его целесообразно представить руководителю на проверку в электронном варианте если таковой имеется.
Выполненный и правильно оформленный курсовой проект сдается руководителю на проверку не позднее чем за десять дней до установленного срока защиты и после проверки может быть представлен к защите. Проект должен быть подписан автором нормоконтролером и руководителем.
Защита проекта производится перед комиссией в составе двух-трех преподавателей кафедры. Студент в течение 8-10 минут должен доложить о поставленной перед ним задаче о принятых в проекте решениях и полученных результатах произвести их анализ и защиту.
При оценке проекта учитываются: качество его содержания качество оформления пояснительной записки и чертежей четкость сообщения и ответы на вопросы.
Указания к разработке и примеры выполнения отдельных частей проекта
1 Пример исходных данных в задании
Пример исходных данных и рекомендуемой элементной базы к курсовому проекту приведен в таблицах 2.1 и 2.2.
Таблица 2.1 - Исходные данные к курсовому проекту
Предел до-пускаемой относитель-ной основной погрешноти
Диапа-зон изме-рения
Диск-рет-ность отсче-
Выход-ной сигнал ИП мВ
Число наблю-дений изме-ряемой вели-чииы
Время отобра-жения резуль-тата измере-ния на индика-торах с
Прозрачность жидкости %
Таблица 2.2 - Элементная база к курсовому проекту
Дополнительными исходными данными могут быть следующие. Например дополнительно в задании указывается что прибор должен питаться как от сетевого переменного напряжения 220 В (минус 15 – плюс 10 %) так и от автономного источника работать в режимах градуировки и измерения. Результаты измерений должны храниться в электрически перепрограммируемом «в системе» постоянном запоминающем устройстве и выводиться на цифровое отсчетное устройство прибора по запросу с клавиатуры а также перезаписываться из прибора в персональный компьютер через последовательный интерфейс RS232.
2 Пример анализа исходных данных
Анализ исходных данных показывает что в курсовом проекте требуется разработать цифровой прибор для измерения прозрачности жидких сред. Из заданных диапазона измерений (от 0 до 100 %) и дискретности отсчета (05 %) следует что на цифровом отсчетном устройстве (ЦОУ) должно отображаться не менее четырёх цифр (три до запятой и одна после запятой).
Выходной сигнал ИП (0 – 280 мВ) - аналоговый (в таблице 2.1 стоит буква «А») и он должен быть усилен с помощью масштабирующего усилителя для согласования с входными параметрами аналого-цифрового преобразователя (АЦП) тип которого задан (микросхема AD7417).
Прибор должен быть построен на основе микропроцессорной системы реализованной на основе заданного микропроцессора АТ89С51. В её составе должны также быть: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) емкостью 16 Кбайт оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) емкостью 32 Кбайта вспомогательные микросхемы и элементы (регистры дешифраторы индикаторы и другие) обеспечивающие её функционирование. (Часть вспомогательных элементов для обязательного использования в проекте указана в исходных данных остальные при необходимости следует выбрать самостоятельно).
Для уменьшения случайной составляющей погрешности результата измерения при проектировании прибора (на этапе разработки блок-схем алгоритмов и программного обеспечения) следует предусмотреть получение при выполнении измерительных операций «n=30» результатов наблюдений измеряемой величины (см. таблицу 2.1) и их статистическую обработку.
Прибор должен обеспечивать отображение результата измерения на цифровом отсчетном устройстве в течение 30 секунд что может быть реализовано с помощью разработки специальной программы вырабатывающей временной интервал заданной длительности.
Управление работой прибора в различных режимах должно осуществляться с помощью клавиатуры на которой следует предусмотреть наличие как управляющих так и цифровых клавиш.
При проектировании источника питания следует предусмотреть возможность подключения прибора как к сети с переменным напряжением 220 В так и к аккумуляторной батарее.
3 Пример разработки структурной схемы прибора
Основными структурными элементами проектируемого прибора будут следующие: микропроцессор (МП) оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) цифровое отсчетное устройство (ЦОУ) электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) измерительный преобразователь (ИП) масштабирующий усилитель (МУ) клавиатура (КЛ). Электрическая связь между перечисленными элементами осуществляется посредством совокупности проводников объединенных по функциональному назначению и называемых шинами адреса (ША) данных (ШД) и управления (ШУ). Передача данных между отдельными элементами может осуществляться также в последовательном коде по двухпроводной шине I2C.
Структурная схема прибора на которой отображены перечисленные выше элементы а также связи между ними показана на рисунке 2.1. На этом рисунке отдельным блоком показан также персональный компьютер (ПК) на который должны при необходимости перезаписываться данные с прибора через последовательный интерфейс RS232.
Рисунок 2.1 – Структурная схема прибора
Опишем назначение каждого элемента структурной схемы. ИП преобразует измеряемую неэлектрическую физическую величину - прозрачность жидкой среды - в электрическую (напряжение). Сигнал полученный на выходе этого преобразователя поступает на вход МУ осуществляющего преобразование диапазона полученного сигнала на выходе ИП в диапазон сигналов необходимых для нормальной работы АЦП. АЦП выполняет преобразование аналогового сигнала поступающего с выхода МУ в пропорциональный цифровой двоичный код. Далее полученная с помощью АЦП измерительная информация поступает в МП который выполняет функцию управления работой всего прибора и играет роль связующего звена между всеми его блоками. Передача данных от АЦП в МП осуществляется по шине I2C.
ОЗУ выполняет функцию временного хранения данных. ПЗУ служит для хранения выполняемых МП программ. Для записи результатов измерения применяется ППЗУ которое обеспечивает запись информации в его ячейки в процессе работы прибора без использования специальных программирующих устройств а также длительное хранение данных после отключения источника питания. Управление прибором осуществляется при помощи КЛ. ЦОУ предназначено для отображения измерительной и вспомогательной информации в форме удобной для считывания пользователем. Прибор с помощью вспомогательного кабеля подключается к ПК по которому в последовательном коде осуществляется обмен данными между ними через интерфейс RS232.
По ША осуществляется передача сигналов от МП к внешним устройствам. Она является однонаправленной. Совокупность этих сигналов представляет собой многоразрядные двоичные числа. Эти числа являются системными адресами внешних устройств входящих в состав микропроцессорной системы (МПС).
ШД представляет собой совокупность фиксированного числа проводников по которым осуществляется передача данных от МП к внешним устройствам и наоборот то есть она является двунаправленной. Совокупность сигналов передаётся по ШД одновременно (в параллельном коде) и представляет собой многоразрядные двоичные числа. Числа передаваемые по ШД – это информация которая обрабатывается МПС.
По ШУ передаются сигналы синхронизирующие во времени обмен данными между МП и внешними устройствами.
С помощью КЛ осуществляется ручное управление работой прибора в различных режимах.
4 Пример разработки электрической принципиальной схемы прибора
4.1 Выбор и описание элементов.
Микросхема AT89C51. Данная микросхема представляет собой высокопроизводительный 8-разрядный КМОП микроконтроллер фирмы ATMEL.
- полная совместимость с микроконтроллерами семейства MCS-51;
- перепрограммируемое запоминающее устройство на 4 Кбайта с возможностью программирования «в системе»;
- диапазон частот тактового генератора (0 – 24) МГц;
- трехуровневая защита памяти программ;
- 128 байт внутреннего ОЗУ;
- 32 программируемые линии вводавывода;
- два 16-битные таймерасчетчика;
- шесть источников прерываний;
- режимы пониженного потребления питания.
Условное графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 – Условное обозначение микросхемы МП AT89С51
Назначение выводов микросхемы AT89С51:
P1.0–P1.7 – восьмиразрядный двунаправленный порт P1. Каждый вывод этого порта может быть подключен максимум к четырем выводам микросхем (МС) ТТЛ;
RST – вход сигнала общего сброса;
EA – сигнал блокировки работы с внутренним ПЗУ;
Р3.0–Р3.7 – двунаправленный восьмиразрядный порт Р3 выводы которого имеют следующие дополнительные функции:
Р3.2 (INT0) – вход внешнего прерывания 0;
Р3.3 (INT1) – вход внешнего прерывания 1;
Р3.4 (T0) – вход таймерасчетчика 0;
Р3.5 (T1) – вход таймерасчетчика 1;
Р3.6 (WR) – выход сигнала для синхронизации записи данных выводимых из МП во внешнее устройство;
Р3.7 (RD) – выход сигнала для синхронизации чтения данных и пересылки их из внешнего устройства в МП;
P2.0–P2.7 – восьмиразрядный двунаправленный порт P2 на этих выводах формируется старший байт адреса (А8-А15);
P0.0–P0.7 – восьмиразрядный двунаправленный порт P0 каждый вывод этого порта может быть подключен максимум к восьми выводам МС ТТЛ. На выводах этого порта появляются выходные сигналы младшего байта адреса который должен быть зафиксирован во внешнем регистре после чего через этот порт осуществляется обмен данными между МП и внешними устройствами.
PSEN – выходной сигнал разрешающий работу внешнего ПЗУ;
ALE – выходной сигнал разрешающий фиксацию младшего байта адреса во внешнем регистре;
VCC и GND – выводы для подключения к источнику питания;
X1 X2 – выводы для подключения кварцевого резонатора.
Кварцевый резонатор является внешним элементом встроенного в микросхему микропроцессора генератора тактовых импульсов. Схема подключения кварцевого резонатора представлена на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 – Схема подключения кварцевого резонатора к микросхеме АТ89С51
Кварцевый резонатор ZQ1 выбираем с частотой 11059 МГц а конденсаторы С1 и С2 по 33пФ в соответствии с рекомендациями производителя микросхем АТ89С51. Выводы X1 и X2 подсоединяются к выводам 19 и 18 микросхемы соответственно.
Микросхема АЦП AD7417. Микросхема AD7417 фирмы Analog Device представляет собой десятиразрядный АЦП.
Основные параметры его следующие:
- время преобразования 15мкс;
- количество аналоговых входов - 4;
- встроенный температурный датчик (минус 55 – плюс 125 0С);
- встроенный индикатор превышения температурного порога;
- широкий диапазон напряжений питания (плюс 27В – минус 55 В);
- I2C совместимый интерфейс.
Условное обозначение микросхемы приведено на рисунке 2.4. Микросхема размещена в 16-контактном пластиковом корпусе типа SOIC.
Рисунок 2.4 – Условное обозначение МС АЦП AD7417
VСС – питание плюс 5 В;
SDA – последовательная двунаправленная шина данных
SCL – цифровой вход тактовых импульсов интерфейса
OTI – выход цифрового сигнала индикатора превышения температурного порога. Выход устанавливается если результат преобразования по каналу 0 больше чем 8-битовое число хранящееся в регистре
REF – вход внешнего опорного напряжения плюс 25 В. Чтобы использовать внутренний источник опорного напряжения необходимо соединить этот вывод с выводом
Conv – вход цифрового сигнала начала аналого-цифрового преобразования. Если импульс больше 4 мкс то его отрицательный фронт запускает цикл преобразования;
AIN1 AIN4 – аналоговые входные каналы;
A0 A2 – три программируемых бита адреса микросхемы для последовательного интерфейса I2C.
Микросхема WM-C1602N. Представляет собой жидкокристаллический символьный индикатор (ЖКИ) имеющий 2 строки по 16 символов. Индикатор работает под управлением встроенного контроллера. Условное обозначение микросхемы приведено на рисунке 2.5.
Рисунок 2.5 – Условное обозначение МС ЦОУ WM-C1602N
VCC – питание плюс 5 В;
Contrast – вход для регулировки контрастности изображения символов на индикаторе;
RS – вход выбора регистра: «0» - регистр команд; «1» - регистр данных;
RW – выбор режима записи или чтения;
E – вход разрешения чтениязаписи;
DB0 DB7 – выводы для передачи данных.
Микросхема НМ64256. Эта микросхема представляет собой статическое ОЗУ выполненное по КМОП технологии с организацией 32 К×8 бит. Условное обозначение её приведено на рисунке 2.6. Она размещена в 28-контактном пластиковом корпусе типа DIP.
Рисунок 2.6– Условное обозначение МС ОЗУ НМ64526
VCC – питание плюс 5 B;
А0 А14 – адресные входы;
D0 D7 – шина данных;
ОЕ – вход “разрешение чтения” (активный уровень – низкий);
WE – вход “разрешение записи” (активный уровень – низкий);
СЕ – вход “выбор микросхемы” (активный уровень – низкий).
Микросхема М27128А. Выполняет функцию ПЗУ. Микросхема является перепрограммируемым ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием. Она предназначена для длительного хранения данных как во включенном так и при отключенном состоянии прибора. Данная микросхема обладает расширенными возможностями и емкостью доступной памяти 16 Кбайт. Условное обозначение её представлено на рисунке 2.7.
Рисунок 2.7 – Условное обозначение МС ПЗУ М27128А
Назначение выводов микросхемы:
А0 А13 – адресные входы;
D0 D7 – выходы данных;
RD – вход разрешения считывания;
CS – выбор микросхемы;
PGM – вывод на который подается последовательность прямоугольных импульсов длительностью 1 мс в режиме записи. В режиме считывания этот вывод подключается к выводу 28 (VCC).
Upr – при чтении подается плюс 5 В при перепрограммировании плюс 125 В.
Микросхема КР1533ИР22. Она представляет собой 8-разрядный регистр памяти с Z состоянием. Может быть использована для временного хранения младшего байта адреса. Микросхема размещена в 20-контактном пластиковом корпусе типа DIP.
Условное обозначение микросхемы приведено на рисунке 2.8.
Рисунок 2.8 – Условное обозначение МС регистра КР1533ИР22
D0 D7 – входная шина данных;
Q0 Q7 – выходная шина данных с Z состоянием;
LE – вход активизации микросхемы.
OE – разрешение выхода (высокий логический уровень сигнала на входе OЕ переводит выходную шину данных в Z состояние).
Микросхема К555ЛЕ1. Содержит 4 логические элемента 2ИЛИ-НЕ. Условное обозначение её приведено на рисунке 2.9. Микросхема размещена в 14-контактном пластиковом корпусе DIP.
Рисунок 2.9 – Условное обозначение МС К555ЛЕ1
Микросхема AT24C16. Представляет собой электрически стираемое и перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ЭППЗУ) имеющее организацию 2048 слов по 8 байт (2 Кбайта). Условное обозначение микросхемы приведено на рисунке 2.10.
Рисунок 2.10 –Условное обозначение МС ЭППЗУ AT24C16
4.2 Разработка электрической принципиальной схемы усилителя
После преобразования неэлектрической величины в электрическую с помощью ИП полученный полезный сигнал необходимо усилить при помощи усилителя.
Для этого используем схему неинвертирующего усилителя представленную на рисунке 2.11 на основе микросхемы операционного усилителя MX9002 фирмы MAXIM с однополярным питанием от источника с напряжением плюс 5 В.
Рисунок 2.11 – Схема неинвертирующего усилителя на МС ОУ МХ9002
Коэффициент усиления такого усилителя описывается следующим выражением:
Ку = 1 + R14 R13. (2.1)
Для расчета коэффициента усиления определим сначала необходимое напряжение на входе АЦП. Известно что предел измерения равен от 0 до 100 % с дискретностью 05 % а максимальное значение напряжения на выходе датчика . Исходя из этого определим максимальное число которое должно быть на выходе АЦП для измерения прозрачности: . Так как АЦП AD7417 10-разрядный то максимальное десятичное число которое может быть получено в результате преобразования аналогового сигнала в цифровой код – 1023 что соответствует максимальному входному напряжению плюс 25 В. Определим необходимое напряжение на входе АЦП которому будет соответствовать число :
Тогда коэффициент усиления с учетом (2.2) будет равен:
С учетом (2.3) и (2.1) рассчитаем сопротивления резисторов R13 и R14:
R13 = 2 кОм R14 = 3 кОм.
Резистор R13 выбираем подстроечным чтобы при настройке можно было точно выставить полученное значение коэффициента усиления.
4.3 Разработка электрической принципиальной схемы прибора
Электрическая принципиальная схема прибора разработана в соответствии с его структурной схемой и представлена на рисунке 2.12.
После включения питания на вывод 9 (RST) МС DD2 подается сигнал высокого уровня после чего параметры всей МПС устанавливаются в исходное состояние. Для сброса МПС в исходное состояние во время работы прибора используется клавиша «RESET» (SB1). К выводам Х1 и Х2 МС DD2 подключен кварцевый резонатор с помощью которого формируется последовательность прямоугольных импульсов вырабатываемых встроенным в МП генератором тактовых импульсов. Она синхронизирует во времени работу всех элементов МПС. Порт Р0 в МП DD2 используется для выдачи младшего байта адреса и для обмена данными. Для того чтобы зафиксировать младший байт адреса используется МС DD7 – восьмиразрядный регистр. При подаче стробирующего импульса на вывод 11(LE) микросхемы DD7 с выхода АLE (вывод 30) МП DD2 происходит фиксация младшего байта адреса. После этого порт Р0 DD2 используется для обмена данными с внешними устройствами. На выводах DD7 формируется младший байт системной шины адреса А0 – А7. Старший байт шины адреса А8 – А15 начинается с выводов порта Р2 МП. В качестве микросхемы ПЗУ используется микросхема DD8. На ее адресные входы А0-А15 поступают сигналы с системной ША. Выводы D0 D7 соединены с выводами порта Р0 МП DD2. Считывание данных происходит при подаче сигнала на вывод 22(RD) МС DD8 который формируется на выводе 29(PSEN) МС DD2. В микросхеме DD8 хранятся программы выполняемые МПС.
Рисунок 2.12 - Электрическая принципиальная схема прибора
Активизация МС ОЗУ DD6 происходит при подаче сигнала низкого уровня на вывод 20(СЕ). Чтение данных из МС DD6 осуществляется при подаче сигнала низкого уровня на её вывод 22(OE) который формируется на выводе 17(P3.7RD) МС DD2. При записи данных в ОЗУ подается сигнал низкого уровня на вывод 27(WE) МС DD6 с вывода 16(P3.6WR) МП DD2. Процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой начинается при поступлении на вывод 15(Conv) АЦП (DA2) импульса длительностью более 4 мкс. Этот импульс формируется программно на выводе 8(P1.7) МС DD2. Если же импульс не подается то преобразование происходит непрерывно. АЦП DA2 преобразует аналоговый сигнал поступающий на вход Ain1(вывод 7) в двоичное число и записывает его в ячейку внутреннего ОЗУ АЦП DA2. Передача данных в МП DD2 осуществляется по шине I2C (проводники SDA и SCL). Сигнал на вход Ain1 DA2 поступает с выхода операционного усилителя DA1 который применяется для усиления полезного сигнала полученного с первичного преобразователя.. Шина I2C начинается с выводов 14(Р3.4) и 15(Р3.5) МП DD2. Для управления шиной I2C применяются выходные каскады с открытым коллектором поэтому линии SDA и SCL должны быть подтянуты к источнику питания плюс 5 В через резисторы R2 и R6 (сопротивлением 1 10 кОм). Удобства применения шины I2C очевидны – малое количество проводников и достаточно высокая скорость побитного обмена между МП и внешними устройствами простота аппаратной реализации линий связи. Для записи и хранения результатов измерения используется микросхема электрически перепрограммируемого ПЗУ DD4. Управление этой микросхемой происходит по шине I2C. Выводы порта Р1 (P1.0 P1.6) МП DD2 используются для подключения клавиатуры. Управление клавиатурой осуществляется программным путем. Клавиша «Градуировка»(SB4) используется для перевода прибора в режим градуировки. Клавиша «Измерение»(SB2) переводит прибор в режим измерения. Клавиша «Чтение»(SB3) – для вывода результатов измерений на ЦОУ. Клавиши «Вперед»(SB6) и «Назад»(SB8) – для перехода к следующему или предыдущему значению результата измерения записанного в памяти. Клавиша «Запись»(SB5) – для записи чисел в ППЗУ (используется при градуировке прибора). Клавиша «ЦИФР»(SB12) используется для переключения клавиатуры в числовой режим то есть для использования клавиш не как функциональных а для ввода цифр от 0 до 9 (соответственно клавиши SB2 – SB11).
После обработки и анализа полученной измерительной информации осуществляется вывод результата измерения на ЦОУ реализованное на МС ЖКИ HG1. Для управления символьным ЖКИ HG1 используется регистр DD3. При настройке прибора выставляется контрастность ЖКИ при помощи подстроечного резистора R2. Прибор подключается к компьютеру по последовательному интерфейсу RS232 (XS3) с использованием линий приемапередачи данных (TXDRXD) а также управляющих линий RTS и CTS.
5 Пример разработки электрической принципиальной схемы источника питания
5.1 Расчет потребляемой прибором мощности.
Для обеспечения функционирования прибора на его питающие выводы необходимо подать напряжение плюс 5 В. Такие питающие напряжения нужны всем электронным элементам которые использованы при разработке электрической принципиальной схемы. Это отражено в соответствующей справочной литературе. Рассчитаем суммарный ток потребляемый прибором от источника с выходным напряжением плюс 5 В. Для этого используя справочники по электронным элементам определим ток потребляемый каждой микросхемой в отдельности. Эти данные приведены в таблице 2.3.
Суммарный ток будет равен:
Рассчитаем мощность потребляемую прибором
Таблица 2.3 – Токи потребляемые микросхемами
Так как прибор должен питаться от переменного сетевого напряжения 220 В а также от автономного источника то в составе источника питания должны быть следующие элементы: понижающий трансформатор диодный выпрямитель переменного напряжения конденсатор для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения устройство стабилизирующее напряжение на нагрузке аккумуляторная батарея. Функциональная схема такого источника питания имеет следующий вид (рисунок 2.13):
Рисунок 2.13 – Электрическая функциональная схема источника питания
5.2 Выбор микросхемы стабилизатора напряжения и диодного выпрямителя. По известным значениям максимального тока I = 0.2 А и напряжения U = 5 В выбираем микросхему стабилизатора напряжения DA1 КР142ЕН5А для которой максимальный ток нагрузки равен 3 А а выходное стабилизированное напряжение – (+ 5 ± 01) В. Условное обозначение её представлено на рисунке 2.14.
– вход; 2 – общий; 3 – выход.
Рисунок 2.14 – Условное обозначение МС КР142ЕН5А.
В качестве диодного выпрямителя VD1 выбираем диодную сборку КЦ412А. Её максимальный ток равен 1А.
5.3 Расчет и выбор конденсатора для сглаживания пульсаций. В стабилизированных источниках питания конденсаторы устанавливаются на входных и выходных выводах микросхемы стабилизатора напряжения. Это делается для того чтобы конденсатор включаемый после диодного выпрямителя сглаживал пульсации выпрямленного напряжения а после микросхемы стабилизатора напряжения - для сглаживания пульсаций в нагрузке. Величина емкости конденсатора С1 сглаживающего пульсации выпрямленного напряжения рассчитывается по формуле:
где – ток нагрузки А;
– напряжение пульсаций В;
– частота переменного напряжения в сети Гц.
Рассчитаем емкость конденсатора :
Выбираем стандартный конденсатор с емкостью 4700мкФ и рабочим напряжением не менее 16 В.
Конденсатор С2 выполняет функцию фильтра подавляющего импульсные помехи возникающие в результате переходных процессов в цифровых микросхемах и распространяющиеся по цепям питания. Такого рода помехи могут приводить к ложному срабатыванию логических элементов и сбою в работе цифрового блока прибора. Ёмкость конденсатора С2 подбирается экспериментально при изготовлении прибора и выполнении регулировочных работ и обычно находится в пределах от 001 до 0 047 мкФ. При необходимости таких конденсаторов может быть установлено несколько по одному возле каждой цифровой микросхемы.
5.4 Расчет действующего напряжения на вторичной обмотке трансформатора и выбор его по мощности. Рассчитаем действующее значение напряжения на вторичной обмотке по следующей формуле:
где – выходное стабилизированное напряжение микросхемы
– входное напряжение микросхемы
– напряжение пульсаций на входе
– прямое падение напряжения на выпрямителе VD1 равное 1 В;
К – коэффициент учитывающий понижение сетевого напряжения на заданную величину (минус 15 %).
Разность значений и для МС КР142ЕН5А равна 25 В.
Uд2 = (5 + 25 + 05 + 2 1) 115 141 = 82 В. (2.9)
Далее рассчитаем мощность трансформатора. Для этого необходимо просуммировать рассчитанную выше мощность в нагрузке и учесть мощность потребляемую микросхемой DA1. Для микросхемы КР142ЕН5А мА. Тогда мА.
Суммарная мощность будет равна:
S = Uд2 I =82 021 = 172 Вт.(2.10)
5.5 Разработка электрической принципиальной схемы стабилизированного источника питания. Электрическая принципиальная схема стабилизированного источника питания изображена на рисунке 2.15.Переменное сетевое напряжение 220 В понижается трансформатором ТU1 до напряжения ~71 В затем выпрямляется диодной сборкой VD1 КЦ412А. Конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Далее выпрямленное напряжение подается на микросхему стабилизатора напряжения DA1. В данной схеме предусмотрено автономное питание от аккумулятора GB1. Переход на автономное питание производится нажатием кнопки SB2. В качестве автономного источника питания может быть использован например элемент питания типа «Крона».
Рисунок 2.15 – Электрическая принципиальная схема источника питания
6 Пример определения системных адресов элементов МПС
Системные адреса элементов входящих в состав МПС определяются по схеме электрической принципиальной прибора (см. рисунок 2.12). При этом учитываются не только сигналы поступающие на адресные входы микросхем но и сигналы обеспечивающие их переход в активное состояние а также особенности МП (имеется в нём или нет внутреннее ПЗУ используется ли оно).
В качестве внешнего ПЗУ используется МС M27128A. Она имеет объем памяти 16 Кбайт. Из схемы включения МС МП AT89C51 следует что используется её внутреннее ПЗУ объемом 4 Кбайта (её вывод EA(31) подключён к выводу плюс 5 В). Поэтому адресное пространство для ячеек МС M27128A будет начинаться с адреса 1000h. Запишем адреса первой и последней её ячеек в двоичной и шестнадцатеричной формах (таблица 2.4). Следовательно адресное пространство рассматриваемой микросхемы лежит в диапазоне от 1000h до 4FFFh.
Таблица 2.4 – Адресное пространство МС ПЗУ M27128A
В качестве ОЗУ используется МС HM64256. Эта микросхема обладает объемом памяти 32 Кбайта. Двоичные и шестнадцатеричные адреса первой и последней ячеек этой микросхемы отражены в таблице 2.5. Адресное пространство её находится в пределах от 0000h до 7FFFh.
Таблица 2.5 – Адресное пространство МС ОЗУ HM64256
Адрес регистра DD3 через который осуществляется управление работой ЖКИ – 8000h.
Системные адреса элементов связанные в МПС шиной I2C определяются схемой подключения их адресных входов к выводам источника питания. Адрес МС АЦП DA2 в шине I2C – 000h. Адрес МС ЭППЗУ DD4 в шине I2C – 001h.
7 Пример разработки блок-схем алгоритмов работы прибора
7.1 Общая блок-схема алгоритма работы прибора. В соответствии с заданием проектируемый прибор должен обеспечивать выполнение не только измерительных функций но и переводиться в режим градуировки. Выбор требуемого режима работы осуществляется с помощью клавиш SB2 – SB10 (рисунок 2.12) которые для удобства пользования прибором маркируются специальными символами и надписями (рисунок 2.16). Прибор переходит в рабочий режим работы после подачи на него питающих напряжений от сети или от автономного источника. При этом все параметры устанавливаются в исходное состояние и начинает выполняться основная программа переводящая прибор в режим ожидания. Далее нажатие одной определенной клавиши (или
Рисунок 2.16 – Внешний вид электронного блока проектируемого прибора
нескольких клавиш в заданной последовательности) заставляет микропроцессор переключиться на выполнение соответствующей подпрограммы (рисунок 2.17).
На данной блок-схеме показаны основные режимы работы прибора. Блок 1 – включение питания (с помощью тумблера SB1 или SB2) после чего все элементы прибора подготавливаются к работе. Блок 2 – при нажатии клавиши «Градуировка» микропроцессор переходит в режим градуировки прибора и из ПЗУ вызывается соответствующая подпрограмма (блок 3). Блок 4 – при нажатии клавиши «Измерение» микропроцессор переключается в режим измерения и из ПЗУ вызывается подпрограмма для этого режима (блок 5). Блок 6 – обеспечивает требуемый временной интервал в течение которого на ЦОУ будет отображаться измерительная информация. Блок 7 – выключение прибора при завершении работы с ним.
Рисунок 2.17 – Общая блок-схема алгоритма работы прибора
7.2 Блок-схемы алгоритмов работы прибора в различных режимах. Чтобы проектируемый прибор – рабочее средство измерения (РСИ) - стал измерительным необходимо предусмотреть разработку специального программного обеспечения обеспечивающего выполнение градуировочных операций. Сущность их заключается в передаче РСИ единицы измеряемой физической величины от образцового средства измерения (ОСИ). Это может быть сделано путем одновременного воздействия измеряемой величиной Х на РСИ и ОСИ (рисунок 2.18).
Рисунок 2.18 – Градуировка РСИ с использованием ОСИ
При этом на их ЦОУ появятся числа Nр и Nо соответственно причем Nо будет действительным значением Х. Выполнив несколько таких экспериментов по полученным числовым значениям Nр1 Nр2 Nо1 = Х1 и Nо2 = Х2 может быть построена графическая зависимость Nр = f(Х) которая и будет являться градуировочной характеристикой РСИ (рисунок 2.19).
Рисунок 2.19 – Градуировочная характеристика РСИ
Если зависимость Nр = f(Х) линейная то можно записать математическое выражение для градуировочной характеристики которое будет представлять собой уравнение прямой проходящей через две точки А и В с известными координатами. Тогда нахождение неизвестной измеряемой величины Хi может быть осуществлено путем решения уравнения:
где Nрi – числовое значение полученное с помощью РСИ при воздействии на него искомой величиной Хi.
Координаты точек и – величины известные которые определяются при градуировке РСИ и записываются в его ППЗУ. Блок-схема алгоритма работы прибора в режиме градуировки показана на рисунке 2.20.
Рисунок 2.20 – Блок-схема алгоритма работы прибора в режиме градуировки
Выражение (2.11) справедливо для линейной функции преобразования РСИ. Однако в большинстве случаев функция преобразования РСИ является нелинейной. Поэтому определение координат двух точек при его градуировке оказывается недостаточным.
При градуировке РСИ с нелинейной функцией преобразования необходимо определить координаты возможно большего числа точек в диапазоне измерения величины Х и записать их значения в его ППЗУ.
Нелинейная функция преобразования может быть аппроксимирована набором прямолинейных отрезков каждый из которых описывается выражением аналогичным (2.11) (рисунок 2.21).
Координаты двух соседних точек позволяют составить уравнение отрезка соединяющего эти точки.
Для отрезка АВ с учетом (2.11) уравнение прямой запишется в виде:
Рисунок 2.21 – Градуировочная характеристика РСИ с нелинейной функцией преобразования
Алгоритм вычисления величины Х при нелинейной зависимости Nр = f(Х) будет отличаться выполнением дополнительных операций связанных с определением координат двух соседних точек между числовыми значениями которых окажется измеряемая величина. Определение двух ближайших координат и осуществляется путем сравнения полученного РСИ числа и значений зафиксированных в его ППЗУ при градуировке. Для числовых значений и в ППЗУ хранятся также соответствующие им числовые значения и . Тогда измеряемая величина Х может быть определена с помощью выражения:
Блок-схема алгоритма вычисления измеряемой величины Х с использованием выражения (2.15) приведена на рисунке 2.22. Этот алгоритм реализуется в процессе работы прибора в режиме измерения блок-схема которого имеет следующий вид (рисунок 2.23):
Рисунок 2.22 – Блок - схема алгоритма вычисления измеряемой величины Х
В блоке 1 происходит предварительная запись числа наблюдений n=30 в ячейку ОЗУ. В специально зарезервированных ячейках ОЗУ будет храниться суммарный результат всех выполненных наблюдений поэтому эти ячейки перед началом выполнения подпрограммы необходимо обнулить.
В блоке 2 происходит считывание данных из АЦП. Полученное двоичное число обрабатывается в блоке 3 в соответствии с функцией преобразования для получения результата наблюдения контролируемой величины. Затем полученный результат суммируется с результатом (блок 4) после чего количество наблюдений измеряемой величины n уменьшается на 1 (блок 5). В блоке 6 делается проверка количества выполненных наблюдений. Если наблюдений выполнено меньше заданного числа n то выполнение блоков 2-5 повторяется заново.
После выполнения n=30 наблюдений в блоке 7 определяется результат измерения Х путем вычисления среднего арифметического 30 наблюдений (делится n). Полученный результат выводится на ЖКИ (блок 8). ЦОУ отображает величину Х в течение заданного временного интервала (30 секунд).
Рисунок 2.23 – Блок-схема алгоритма работы прибора в режиме измерения
8 Пример составления выводов по результатам проектирования
В ходе выполнения курсового проекта сделано следующее:
) на основе анализа исходных данных разработана структурная схема прибора;
) в соответствии со структурной схемой осуществлен подбор электронных элементов и разработана электрическая принципиальная схема прибора;
) разработана функциональная схема источника питания сделан расчёт и выбор элементов для него разработана электрическая принципиальная схема обеспечивающая его питание как от сетевого переменного напряжения 220 В так и от автономного источника (аккумуляторной батареи);
) на основании электрической принципиальной схемы определены системные адреса элементов микропроцессорной системы;
) разработана общая блок-схема алгоритма работы прибора;
) разработана блок-схема алгоритма работы прибора в режиме градуировки обеспечивающая заданную точность прибора в процессе измерений;
) разработана блок-схема алгоритма работы прибора в режиме измерения;
) разработана математическая модель функции преобразования выходного сигнала измерительного прибора в результат измерения в стандартных единицах контролируемой физической величины;
) разработана блок-схема алгоритма определения числового значения измеряемой величины с использованием функции преобразования;
) разработана блок-схема алгоритма статистической обработки результатов наблюдений получения результата измерения и вывода его на цифровое отсчётное устройство в соответствии с заданным режимом;
) составлены перечни элементов в соответствии с электрическими принципиальными схемами прибора и источника питания;
) разработаны и отлажены на стенде СУ-51 элементы программного обеспечения проектируемого прибора.
9 Пример оформления списка использованных источников
Цифровые интегральные микросхемы: Справ. М.И. Богданович И.Н. Грель В.А. Прохоренко В.В. Шалимо. – Мн.: Беларусь 1991. – 493 с.: ил.
Иванов В.И. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: Справ. В.И. Иванов А.И. Аксенов А.М. Юшин. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат 1988. – 448 с.: ил.
Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. – 2-е изд. перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат 1988. – 304 с.: ил.
Федорков Б.Г. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование параметры применение Б.Г. Федорков В.А. Телец. – М.: Энергоатомиздат 1990. – 320 с.: ил.
Рекус Г.Г. Сборник задач и упражнений по электротехнике и основам электроники: Учеб. пособие для неэлектротехн. спец. вузов Г.Г. Рекус А.И. Белоусов.– 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Высш. шк. – 2001. – 416 с.
Электронные элементы и устройства: Метод. указания к практ. занятиям. Ч. 1 Сост. А.А.Афанасьев В.Ф.Гоголинский В.В.Писарик А.В.Карпенко. - Могилёв: БРУ 2003. – 32 с.: ил.
Электронные элементы и устройства: Метод. указания к практ. занятиям. Ч. 2 Сост. А.А.Афанасьев В.Ф.Гоголинский В.В.Писарик А.В.Карпенко. - Могилёв: БРУ 2005. – 31 с.: ил.
Электронные элементы и устройства: Метод. указания к курсовому проектированию Сост. А.А.Афанасьев. – Могилёв: БРУ 2005. – 40 с.: ил.
Сташин В.В. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах В.В.Сташин А.В.Урусов О.Ф.Мологонцева. – М.: Энергоатомиздат 1990. – 224 с.
Однокристальные микроЭВМ: Справ. – М.: МИКАП 1994. – 400 с.:ил.
Хоровиц П. Искусство схемотехники П. Хоровиц У. Хилл. - М.: Мир 1993. – Т.1 – 3.
Аналоговая электроника на операционных усилителях А.Дж.Пейтон В.Волш. – М.: БИНОМ 1994. – 352 с.: ил.
Ткаченко Ф.А. Техническая электроника: Учеб. пособие. – Мн.: Дизайн ПРО 2002. – 368 с.: ил.
Титульный лист пояснительной записки
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине
«Электронные элементы и устройства»
Пример разработки элементов программного обеспечения на языке программирования С для проектируемого прибора
Подпрограмма для работы с ЖКИ:
#define JKI_E (1 3) enable
#define JKI_RS (1 1) register select
void JKI_pause(void)
for (tmp1=0;tmp1++); 0.7ms
void JKI_write4(unsigned char command) to RK
JKI = (command) JKI_E; enable
void JKI_write8(unsigned char command8)
JKI_write4(command8 & 0 h
void JKI_write_char(unsigned char s_code) to RD
JKI_write4((s_code & 0 h
void JKI_write_str(unsigned char str[])
JKI_write8(0 vikl jki
JKI_write8(0 ustanovka vvoda
JKI_write8(0 vkl jki & kursor none
for (tmp2=0;tmp2++); 1.64 ms
void JKI_goto(unsigned char X unsigned char Y)
if (Y != 0) X = X + 0
Подпрограмма для работы с клавиатурой
unsigned char read_key(void)
If (P1^4) return(2);
If (P1^5) return(6);
If (P1^6) return(10);
If (P1^4) return(3);
If (P1^5) return(7);
If (P1^6) return(11);
If (P1^4) return(4);
If (P1^5) return(8);
If (P1^6) return(12);
If (P1^4) return(5);
If (P1^5) return(9);
If ( (!P1^4) & (!P1^5) & (!P1^6) )
Подпрограмма для работы с шиной I2C
void period025 (void) Четверть периода SCL около 25 мкс
for( tmp_1 = 0; tmp_1 3; tmp_1++);
void period05 (void) Пол периода SCL
void I2C_INIT(void) Инициализация I2C-шины
void I2C_START(void) Переход в состояние "СТАРТ
void I2C_STOP(void) Переход в состояние "СТОП
unsigned char I2C_send_byte(unsigned char I2C_byte) передать байт по I2C шине
for (counter = 0; counter 8; counter++) Перебор битов
Установка линии SDA соответственно
e крайнему левому биту передаваемого байта
I2C_byte = (unsigned char) ((I2C_byte 1) & 0
if (SDA == 1) Анализ бита подтверждения
ack_ok = 1; Если бит подтверждения получен
функция возвращает 1 иначе 0
unsigned char I2C_receive_byte( unsigned char need_ack) принимает байт по I2C-шине.
Если требуется выдать подтверждение после принятия
uns байта то need_ack должна содержать ненулевое значение
for (counter = 0; counter 8; counter++) Перебор принимаемых битов
I2C_data = I2C _data 1; Формирование байта в соответствии
if (SDA != 0) с принятыми по SDA линии битами
SDA = 0; Формирование
SCL = 1; бита подтверждения
SDA = 1; Переход в состояние шина свободна
return( Функция возвращает принятый байт
Подпрограмма для работы с АЦП
unsigned char adc_init(void)
I2C_send_byte(0 0101 001 0 Указываем что сейчас будет указан номер регистра с
которым будет производиться дальнейшая работа
if (I2C_send_byte(0x01)) Выбираем регистр управления
I2C_send_stop(); Если все в порядке возвращаем 1
I2C_send_stop(); иначе возвращаем 0
void adc_select_channel(unsigned char channel)
I2C_send_byte(0 выбираем АЦП
I2C_send_byte(0 Указываем номер регистра (выбираем регистр управления)
I2C_send_byte( (uns и записываем в него номер канала
I2C_send_byte(0 выбираем регистр показаний АЦП
adc_ad7417_select_channel
unsigned int adc_read (void)
I2C_send_byte(0 читать из регистра АПЦ.
adc_data = I2C_receive_byte(0 чтение сначала старшего
tmp = I2C_receive_byte(0 затем младшего байта
adc_data = (uns формирование 10-битного числа
Подпрограмма для работы с ППЗУ
unsigned char EEPROM_write_byte(unsigned int eeprom_address unsigned char eeprom_data)
Запись в eeprom байта eeprom_data по адресу eeprom_address
I2C_send_byte(0 Посылаем управляющее слово
I2C_send_byte( (uns Посылаем старший байт адреса
if (I2C_send_byte( (unsigned char)(eeprom_address & 0xFF))) Посылаем младший байт адреса
Если нет бита подтверждения
return(0); возвращаем 0
if (I2C_send_byte(eeprom_data)) Посылаем данные
I2C_send_stop(); Если все успешно то
for (tmp = 0 ; tmp 200; tmp ++) формируем задержку около 10 мс
return (1); и возвращаем 1
return(0); иначе возвращаем 0
unsigned char EEPROM_read_byte(unsigned int eeprom_address)
чтение байта из микросхемы eeprom по адресу eeprom_address
I2C_send_byte( (unsigned char) ( eeprom_address >> 0 Посылаем старший байт адреса
if (!I2C_send_byte( (unsigned char) (eeprom_address & 0xFF ) ))Посылаем младший байт адреса
eeprom_data = I2C_receive_byte(0 Принимаем данные и не формируем бит подтверждения
I2C_send_stop(); (цикл чтения одного байта по определенному адресу)
return ( eeprom_data); Функция возвращает принятый байт

Э3.1.cdw

Спецификация - Прибор.cdw

ГУВПО Белорусско-Российский университет
Цифровой прибор для измерения скорости
перемещения и концентрации СО в воздухе
К50-16 - 10мкФ - 10В
К50-16 - 10мкФ - 16В

Фрагмент - Алгоритм 2.frw

Фрагмент - Алгоритм 1.frw

Фрагмент - DA2.frw

Фрагмент - H7S.frw

Структурная схема.cdw

Цифровой прибор для измерения скорости
перемещения и концентрации СО в воздухе
ГУВПО Белорусско-Российский университет

Фрагмент - DA1.frw

Фрагмент - DC.frw

Фрагмент - Алгоритм 3.frw

Задание количества точек М
для проведения градуировки
Воздействие на ОСИ и РСИ
соответствующего ему значения
при нажатии клавиши "Запись
Алгоритм режима градуировки

Фрагмент - Алгоритм 4.frw

наблюдений n. Обнуление
результата измерения Х
Суммирование полученного
результата измерения с Х
Определение результата
Алгоритм режима измерения