Испытатель элементов питания

ПРИЛОЖЕНИЕ Б управляющая программа.docx

Управляющая программа
;********************Тестер элементов питания*************************************
;* Микроконтроллер ATtiny13A RC - генератор 48 МГц
;* Частота преобразования АЦП - 75 кГц
;* Main: Главная программа
;* SPI_prog: Передача данных в регистр 74HC164
;* Measure_BAT: Измерение напряжения тестируемого элемента питания
;* Cap_Bat: Емкость элемента в процентах
;* DIV42: Подпрограмма деления
;* Volt_L: Извлечение констант сравнения напряжения
;* Cons_VoltL: Таблица констант сравнения напряжения
;* Divide10: Делим сумму на десять вычисляем среднее
;* Wait_2: Задержка на 20 с
;* Wait_02: Задержка на 02 с
;* Fuses CKSEL=01 BODLEVEL=01
;* Перечисленные ячейки запрограммированы в них записан 0.
;****************************************************************************
.include "tn13def.inc
;*****Регистровые переменные*****
.defm0 = r1 ; Регистры пп деления
.deft1 = r16 ; Временный рабочий регистр
.deft2 = r17 ; Временный рабочий регистр
.defCnt = r19 ; Счетчик
.defOutput = r20 ; Регистр досрочного выхода
.defCompL = r21 ; Регистр сравнения младший байт
.defCompH = r22 ; Регистр сравнения старший байт
.defsp Регистр данных
.deft Формирование временного интервала
;*****Описания битов переменных*****
.equ ADSM = 0b11001110 ; ADENADSCADATEADIFADIEADPS2=1ADPS1=1ADPS0=0
.equ ADMX = 0b01000010 ; REFS0=1Vref=11VADC2-измерение напряжения элемента
.equ mos Данные на 74HC164
.equ c Тактирование 74HC164
.org 9 ; Адрес вектора прерывания ADC Complete
ld SE=0 (запрет "спящего" режима) SM1=1SM0=1
out MCUCRt1 ; "Спящий" режим = шумоподавление АЦП
In Инициализация микроконтроллера
out sp Инициализируем стек
outPORTBt1 ; PB0-кнопка SB1PB1-выход Error (LED9)
ld PB2-выход mosi PB3-выход clk PB4- ADC2 измерениеoutDDRBt1
ld Настройка мультиплексора и входного канала
ld Загрузка счетного регистра T0
ld Счет таймера на частоте CK1024 = 46875 Hz
ld Зажигание светодиодов
cb Зажигание красного светодиода
rcall Wa Задержка на 10 с
se Разрешение прерываний
Ma Главная программа
ld Гашение светодиодов
sb Гашение красного светодиода
Читаем состояние кнопки SB1
sbrc t10 ; Пропускаем следующую команду если 0
rca Измерение напряжения тестируемого элемента питания
ld Загружаем интервал времени
out TCNT0t1 ; Инициализируем TC0
ld Загружаем битовую позицию флага TOV0
out TIFR0t1 ; Сбрасываем флаг TOV0
ld 37 обращений к таймеру
Извлекаем содержимое регистра TIFR
sbrs Пропускаем следующую команду если произошло переполнение таймера
rjmp Wa Дальше ожидаем переполнения
brne Wa 37 проходов = 20 с
ld 18 обращений к таймеру
brne Wa 18 проходов = 10 с
ld 4 обращения к таймеру
brne Wa 4 проходав = 02 с
SPI_prog: ; Передача данных в регистр 74HC164
ld Передаем байт данных
lsl sp Логический сдвиг данных влево
brcc low_mos Переход если C=0
sb В регистр выдвигаем 1
rjmp clk_h Переход формирование тактового импульса
cb В регистр выдвигаем 0
sb Нарастающий фронт clk
cb Ниспадающий фронт clk
dec Cnt ; Декремент счетчика битов
brne SPI_prog1 ; Следующий бит если Cnt не равно 0
sb Исходное состояние MOSI=1
Measure_BAT: ; Измерение напряжения тестируемого элемента питания
rcall Wa Задержка на время "дребезга" контактов SB1
ld Настройка АЦП на режим одиночных преобразований
ld Разрешаем "спящий" режим
s Режим шумоподавления АЦП
Младший байт АЦ-преобразования
Старший байт АЦ-преобразования
add m4CompL ; Сложение результата измерения
rcall Wa Задержка на 02 с
Инкремент счетчика числа измерений
cp Если равно 10 выход из подпрограммы измерения
rjmp MB0 ; Продолжаем измерения
D Делим сумму на десять вычисляем среднее
ld Загружаем делитель
rca В подпрограмму деления
mov CompLm4 ; Копируем результат в регистры сравнения
rca Емкость элемента в процентах
rca Передача данных в регистр 74HC164
cp Если емкость элемента =20% выход без задержки
rcall Wa Задержка на 20 с
Cap_Bat: ; Емкость элемента в процентах
br Переход если содержание CompH меньше 3
rca Извлечение констант сравнения напряжения
cp CompLr0 ; Сравнение измеренного значения напряжения с константами
brsh CB1 ; Переходесли содержание CompL больше или равно содержанию r0
CB1: ; Блок сопоставления данных
ld Емкость элемента 100%
ld Емкость элемента 85%
ld Емкость элемента 70%
ld Емкость элемента 55%
ld Емкость элемента 40%
ld Емкость элемента 25%
ld Емкость элемента 10%
ld Емкость элемента 0%
br Переход если содержание CompH меньше 2
br Переход если содержание CompL меньше 7F (10 V)
brsh CB3 ; Переходесли содержание CompL больше или равно содержанию r0
CB3: ; Блок сопоставления данных
ld Напряжение на элементе меньше 1 вольта
DIV42: ; Подпрограмма деления
DCLK42: ; Делимое в m7:m6:m5:m4
mov t2m4 ; Результат в m5:m4
Vo Извлечение констант сравнения напряжения
ld Загружаем в указатель Z
ld адрес начала таблицы кодов
add z Следующая константа из таблицы
Cons_Vo Таблица констант сравнения напряжения
.db A339 ; 150V 133V
.db 14FB ; 127V 123V
.db E2CA ; 119V 115V
.db B17F ; 111V 103V

Вступление.docx

Самая качественная база чертежей проектов 3d моделей и бесплатных уроков по программам Компас-3D AutoCAD SolidWorks MasterCam
Ознакомьтесь с разделами сайта прямо сейчас:
Категория с бесплатными чертежами проектами и 3D
Проекты производства работ
Чертежи автомобильных кранов
Чертежи мостовых кранов
Чертежи подвесных кранов
oАвтоматизация электроника
oАрхитектурные чертежи. Многоэтажные дома и здания
oАрхитектурные. Общественные здания
oАрхитектурные. Промышленные здания и сооружения
oАвтомобили грузовики уборочная техника
oБетономешалки мешалки и растворосмесители
oБлоки AutoCAD библиотеки элементов
oВентиляция кондиционирование
oВодоснабжение водоотведение канализация
oГидроприводы гидравлика гидроцилиндры
oДеревянные конструкции
oДробилки мельницы сепараторы
oЖелезнодорожные вагоны поезда путевые машины
oЖивотноводство сельское хозяйство растеневодство
oИнженерная графика начертательная геометрия
oКонвейеры перегружатели транспортеры
oКорабли судостроение
oЛесная промышленность
oМашиностроительные чертежи
oМетрология стандартизация допуски и посадки
oОборудование для пищевого производства
oПневмоприводы расчеты пневматики
oПогрузка логистика транспортировка склад
oПожарная безопасность сигнализация
oПроектирование предприятий участков цехов
oПроизводство кирпича блоков бетона панелей
oРедукторы и приводы детали машин
oРекламные щиты световые буквы
oСнегоуборочная техника
oСтроительная техника машины
oСтроительство технология монтажа
oСтроительство ЖБК металлоконструкции
oТехнология машиностроения. Изготовление и восстано
oТуннели метро станции шахты
oХолодильное оборудование
oШколы и детские сады
oЭлектрические схемы проекты
oНа украинском. Двигатели
oНа украинском. Краны грузоподъемные
oНа украинском. Разное
oНа украинском. Строительная и автомобильная техник
o3d модели Solidworks
oУроки по сметному делу
oУроки по черчению инженерной графике и начертател
o3d модели домов. квартир сооружений

ПРИЛОЖЕНИЕ А перечень элементов.docx

КМ-5б-50В-1мкФ-±20%
КМ-5б-50В-100мкФ-±5%
К53-14-50В-1000мкФ-±20%
КП.ЭСПУ в АП.0347138.01.ПЭ3

начало 5.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
«ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»
Специальность 2-53 01 31
«Техническое обслуживание
технологического оборудования
и средств робототехники
в автоматизированном производстве»
Специализация 2-53 01 31 01
«Эксплуатация и наладка электронных
систем управления в АП»
на тему: «Разработка принципиальной электрической схемы и исследование принципа работы устройства испытателя элементов питания выполненного на базе микроконтроллера ATtiny13»
по дисциплине: «Электронные системы программного управления в АП»
проектаЕ. И. Гнедько
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Специальность (направление специальности) 2-53 01 31 «Техническое
обслуживание технологического оборудования и средств робототехники
Учебная дисциплина Электронные системы программного управления в АП
Учащийся Радовня Анатолий Викторович
(фамилия имя отчество)
Тема курсового проекта
Разработка принципиальной электрической схемы
и исследование принципа работы устройства испытателя элементов питания
выполненного на базе микроконтроллера ATtiny13
Структура проекта (работы) включает:
1 Пояснительную записку (ПЗ) выполненную на листах в соответствии с заданием на КП и стандартов ЕСКД ЕСТД и УО ГГМК
2 Графическую часть выполненную на листах формата А1 в соответствии со стандартами ЕСКД ЕСТД и УО ГГМК.
Соответствие содержания курсового проекта заданию (да нет другое)
Соответствие оформления курсового проекта (работы) требованиям
государственных стандартов и стандарта предприятия УО ГГМК (да нет)
Выводы и предложения в проекте (работе) (обоснованы необоснованны)
Практическая ценность курсового проекта (работы)
Положительные стороны проекта
Вывод и оценка проекта
Курсовой проект допущен к защите не допущен к защите
(ненужное зачеркнуть)
КП.ЭСПУвАП.0347138.ПЗ
Пояснительная записка
КП.ЭСПУвАП.0347138.ПЭ3
КП.ЭСПУвАП.0347138.Д
Управляющая программа
КП.ЭСПУвАП.0347138.01.Э3
КП.ЭСПУвАП.0347138.02.Д
Блок-схема алгоритма
КП.ЭСПУвАП.0347138.ВП
УО «ГГМК» гр. ТОС-31

Курсовая с содержанием.docx

1 Назначение и область применения проектируемого устройства
КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
1 Разработка алгоритма работы проектируемого устройства
2 Разработка и описание структурной (функциональной) схемы проектируемого устройства
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ
1 Исследование и обоснование выбора элементной базы для разрабатываемой принципиальной электрической схемы устройства
2 Разработка и описание принципиальной электрической схемы проектируемого устройства
3 Разработка (схемы подключения) монтажной схемы печатной платы проектируемого устройства
1 Расчёт надёжности разработанной принципиальной электрической схемы устройства
ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
1 Описать мероприятия по технике безопасности при изготовлении разрабатываемого устройства
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А – Перечень элементов
ПРИЛОЖЕНИЕ Б – Управляющая программа
Применение микропроцессорных систем практически во всех электрических устройствах - важнейшая черта технической инфраструктуры современного общества. Электроэнергетика промышленность транспорт системы связи существенно зависят от компьютерных систем управления. Микропроцессорные системы встраиваются в измерительные приборы электрические аппараты осветительные установки и д.р.
На сегодняшний день довольно широко развита техника использующая микроконтроллеры. Они используются во всех сферах жизнедеятельности человека устройствах которые окружают его. Это обусловлено простотой подключения и большими функциональными возможностями. С помощью программирования микроконтроллера можно решить многие практические задачи аппаратной техники. На основе практического примера можно оценить преимущественные характеристики использования микроконтроллеров необходимости их внедрения в различные устройства.
Можно считать что микроконтроллер - это компьютер разместившийся в одной микросхеме. Отсюда и его основные привлекательные качества: малые габариты высокие производительность надежность и способность быть адаптированным для выполнения самых различных задач.
Микроконтроллер помимо центрального процессора (ЦП) содержит память и многочисленные устройства вводавывода: аналого-цифровые преобразователи последовательные и параллельные каналы передачи информации таймеры реального времени широтно-импульсные модуляторы (ШИМ) генераторы программируемых импульсов и т.д. Его основное назначение –использование в системах автоматического управления встроенных в самые различные устройства: кредитные карточки фотоаппараты сотовые телефоны музыкальные центры телевизоры видеомагнитофоны и видеокамеры стиральные машины микроволновые печи системы охранной сигнализации системы зажигания бензиновых двигателей электроприводы локомотивов ядерные реакторы и многое многое другое. Встраиваемые системы управления стали настолько массовым явлением что фактически сформировалась новая отрасль экономики получившая название EmbeddedSystems (встраиваемые системы).
В данной работе рассмотрим испытатель элементов питания работающий на контроллере ATtiny13.
На сегодняшний день на прилавках магазинов можно увидеть огромное количество видов батареек типоразмеров AA и AAA от разных производителей. При таком ассортименте ни на однойбатарейке покупатель не найдет информации о томкакое количество энергии онаспособна отдать. Вместо этого на каждой из них красуется надпись типа «Плюс» «Super» «Ultra» и пр. при этом цены на них очень разные. Многие люди при покупках в магазинах сравнивают товары по соотношению цена-киллограм или цена-литр. В случае с батарейками такогокритерия нет. Это и стало причиной разработки данного прибора измеряющего емкости батареек который позволил сравнить их по одному из важных параметров.
Основными преимуществами является доступность и простота изготовления.
Для упрощения диалога между обслуживающим персоналом и техникой разрабатываются электронные системы программного управления для которого в свою очередь нужен особый обслуживающий персонал который бы смог в случаи отказа или появления ошибки отремонтировать наладить и ввести в строй систем управления.
Испытатель элементов питания – прибор производственно-технического или бытового назначения отображающий емкость элементов питания типа АА ААА C и D.
Испытатель измеряет остаточную ёмкость гальванического элемента питания на момент измерения в процентах от номинальной.
Ёмкость элемента — это количество электричества которое он может отдать в нагрузку. При разрядке неизменным током I её значение в ампер-часах равно разрядному току умноженному на длительность разрядки элемента до заранее оговорённого минимального напряжения. При разрядке на постоянное сопротивление нагрузки ток с течением времени снижается вследствие уменьшения напряжения элемента. Основная задача при проверке состояния любого элемента питания – выяснить обладает ли он достаточной емкостью может ли обеспечить заявленные производителем характеристики в течение необходимого времени. Однако непосредственно средствами измерения определяются только несколько основных параметров – напряжение сила тока.
Испытатель элементов питания изображен на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Испытатель элементов питания
Также существуют тестеры и анализаторы аккумуляторных батарей - это приборы для измерений и мониторинга ёмкостисопротивления и напряжения в аккумуляторных батареях.
В процессе эксплуатации источников питания рекомендуется периодически контролировать их электрическую емкость измеряемую в ампер-часах (Ач). Для того что бы измерить ёмкость какого-нибудь аккумулятора обычно поступают так: подключают к этому аккумулятору резистор определённого номинала который разряжает этот аккумулятор и записывая величины тока протекающего через резистор и напряжение на нём дожидаются полной разрядки аккумулятора. По полученным данным строится график разряда из которого и выясняют ёмкость. Проблема только в том что по мере снижения напряжения на аккумуляторе ток через резистор так же будет уменьшаться так что данные придётся интегрировать во времени поэтому точность такого способа измерения ёмкости аккумулятора оставляет желать лучшего. Моё устройство обеспечивает более точное измерение.
На рисунке 1.2 приведена экспериментально снятая кривая разрядки щелочного элемента "Energizer" типоразмера АА на резистор сопротивлением 15 Ом.
Рисунок 1.2 – График разрядки элемента питания
Нарисунке 1.3 полученная путём графического интегрирования этой кривой зависимость остаточной ёмкости элемента от его напряжения. Ёмкость свежего неразряженного элемента получилась равной 2 А·ч.
Рисунок 1.3 – Зависимость остаточной ёмкости элемента от его напряжения
Однотипные испытатели применяются в различных областях таких как производство самих гальванических элементов в бытовых приборах работающих на источниках питания данного типа измерительных приборах которые работают на данных гальванических элементах а также широко используются в радиоэлектронике и цифровой микропроцессорной технике в качестве элементов контроля.
Мой прибор достаточно простой в использовании и изготовлении имеет относительно небольшую стоимость что является значительным преимуществом. Данное устройство облегчает подбор рабочих элементов питания так как есть возможность определения полной разрядки гальванического элемента.
КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
Блок-схема алгоритма работы испытателя элементов питания представлена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 – Блок-схема алгоритма работы испытателя элементов питания
Алгоритм работы испытателя элементов питания заключается в следующем:
Включение непосредственно самого электронного устройства;
После включения питания все светодиоды вспыхивают на 2 с после их гашения прибор готов к работе;
Кнопка SВ1 служит для запуска подпрограммы измерения и подключает отрицательный вывод проверяемого элемента к общему проводу;
На время измерения (до появления на индикаторе значения ёмкости проверяемого элемента) кнопку необходимо удерживать нажатой;
При проверке производятся десять измерений напряжения элемента с паузами между ними 02 с. Затем программа вычисляет среднее значение результата которое и сравнивает с хранящимися в памяти константами. Для правильных показаний прибора делитель напряжения на подстроечном резисторе должен быть отрегулирован так чтобы напряжение на его подвижном контакте (на входе АЦП микроконтроллера) было равно 1 В при напряжении на проверяемом элементе 15 В;
Отображение на индикаторе результата измерения;
Выключение испытателя элементов питания.
Переключатель SА2 на три положения служит для выбора резистора задающего ток нагрузки в зависимости от типоразмера проверяемого элемента питания. Начальные токи разрядки следующие: АА AAA — 100 мА С — 250 мА D — 400 мА.
Подстроечным резистором R1 калибруют прибор. Порядок действий при этом следующий. К испытателю подключают свежий гальванический элемент Gxнапряжением 15 В. При переключателе SA2 в положении "АА AAA" и нажатой кнопке SB1 вращением движка подстроечного резистора R1 на входе РВ4 микроконтроллера устанавливают напряжение 1 В относительно вывода 4 микроконтроллера.
Структурная схема испытателя элементов состоит их следующих функциональных блоков:
ИП – Источник питания гальванический элемент типа АА напряжением 15В;
МК – Микроконтроллер ATt
ВР – Переключатель выбора режима измерения;
КН – Кнопка начала измерения;
РС – Регистр сдвига;
БИ – Блок индикации.
Структурная схема испытателя элементов питания изображена на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 – Структурная схема испытателя элементов питания
ИП – предназначен для питания схемы прибора
МК – выполняет основную функцию устройства согласно установленной программе.
ВР – переключает режимы измерения при помощи тумблера в зависимости от выбранного элемента питания .
КН – выполняет подключение цепи испытуемого элемента питания к цепи микроконтроллера чем начинает измерение емкости гальванического элемента.
РС – по данным микроконтроллера запоминает определенное количество информации
БИ – отображает информацию которая поступает с регистра сдвига т. е. отображает результат измерения.
Основой испытателя элементов питания является микроконтроллер ATtiny13 регистр сдвига 74НС164 а также другие элементы.
Питание прибора производится от гальванического источника питания типа АА.
Все элементы используемые для проектного устройства указаны в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Элементная база испытателя элементов питания
Наименование элементов
Количество элементов
HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 HL6 HL7 HL8
Подстрочный резистор
R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15
Описание микроконтроллера.
ATtiny13 - низкопотребляющий 8-ми битный КМОП микроконтроллер с AVR RISC архитектурой. Выполняя команды за один цикл ATtiny13 достигает производительности 1 MIPS при частоте задающего генератора 1 МГц что позволяет разработчику оптимизировать отношение потребления к производительности.
AVR ядро объединяет богатую систему команд и 32 рабочих регистра общего назначения. Все 32 регистра непосредственно связаны с арифметико-логическим устройством (АЛУ) что позволяет получить доступ к двум независимым регистрам при выполнении одной команды. В результате эта архитектура позволяет обеспечить в десятки раз большую производительность чем стандартная CISC архитектура.
ATtiny13 имеет следующие характеристики: 1 КБ внутрисистемно программируемой Flash память программы 64 байтную EEPROM память данных 64 байтное SRAM (статическое ОЗУ) 6 линий ввода - вывода общего применения 32 рабочих регистра общего назначения 8 битный таймерсчетчик со схемой сравнения внутренние и внешние источники прерывания 4 канальный 10 битный АЦП программируемый сторожевой таймер со встроенным генератором и три программно инициализируемых режима пониженного потребления. В режиме Idle останавливается ядро но ОЗУ таймерсчетчик АЦП аналоговый компаратор и система прерываний продолжают функционировать. В режиме Power-down регистры сохраняют свое значение но генератор останавливается блокируя все функции прибора до следующего прерывания или аппаратного сброса. В режиме ADC Noise Reduction останавливается вычислительное ядро и все модули ввода-вывода за исключением АЦП что позволяет минимизировать шумы при выполнении преобразования.
Прибор изготовлен по высокоплотной энергонезависимой технологии изготовления памяти компании Atmel. Встроенная ISP Flash позволяет перепрограммировать память программы в системе через последовательный SPI интерфейс программой-загрузчиком выполняемой в AVR ядре или обычным программатором энергонезависимой памяти.
ATtiny13 поддерживается различными программными средствами и интегрированными средствами разработки такими как компиляторы C макроассемблеры программные отладчикисимуляторы внутрисхемные эмуляторы и ознакомительные наборы.
Отличительные особенности:
Высококачественный низкопотребляющий 8-ми битный AVR микроконтроллер.
Передовая RISC архитектура:
а) 120 команд большинство которых выполняется за один тактовый цикл;
б) 32 8 битных рабочих регистра общего применения;
в) Полностью статическая архитектура.
Энергонезависимая память программ и данных:
а) 1 КБ внутрисистемно программируемой F
б) 64 байта внутрисистемно программируемой EEPROM памяти данных способной выдержать 100 000 циклов записистирания;
в) 64 байта встроенной SRAM памяти (статическое ОЗУ);
г) Программируемая защита от считывания самопрограммируемой Flash памяти программы и EEPROM памяти данных.
Характеристики периферии:
а) Один 8- разрядный таймерсчетчик с отдельным предделителем и два ШИМ канала;
б) 4 канальный 10 битный АЦП со встроенным ИОН;
в) Программируемый сторожевой таймер со встроенным генератором;
г) Встроенный аналоговый компаратор.
Специальные характеристики микроконтроллера:
а) Встроенный отладчик
б) Внутрисистемное программирование через SPI порт;
в) Внешние и внутренние источники прерывания;
г) Режимы пониженного потребления Idle ADC No
д) Усовершенствованная схема формирования сброса при включении;
е) Программируемая схема обнаружения кратковременных пропаданий питания;
ё) Встроенный откалиброванный генератор.
Порты ввода - вывода и корпусное исполнение:
а) 8 выводные PDIP и SOIC корпуса: 6 программируемых линий ввода-вывода.
Диапазон напряжения питания:
Индустриальный рабочий температурный диапазон
а) Активный режим – 290 мкА при частоте 1 МГц и напряжении питания 1.8 В;
б) Режим пониженного потребления – 0.5 мкА при напряжении питания 1.8 В.
Блок-схема микроконтроллера ATtiny13 представлена на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 – Блок-схема микроконтроллера ATtiny13
Расположение выводов микроконтроллера ATtiny13 приведено на рисунке 3.3.
Рисунок 3.3 – Цокалевка микроконтроллера ATtiny13
Также в данном приборе используется регистр сдвига 74НС164
Сдвиговый регистр - это набор последовательно соединённых триггеров (обычно их 8 штук). В отличии от стандартных регистров сдвиговые поддерживают функцию сдвига вправо и влево. (т. е. переписывание данных с каждого предыдущего триггера на следующий по счёту).
Распиновка сдвигового регистра 74НС164 представлена на рисунке 3.4.
Рисунок 3.4 – Распиновка сдвигового регистра 74НС164
Принципиальная схема испытателя элементов питания представлена на рисунке 3.5.
Сдвиговый регистр 74НС164 (DD2) коммутирует светодиоды НL1—НL8 индикатора красный светодиод НL9 подключён к выходу РВ1 микроконтроллера. При включении питания все светодиоды вспыхивают на 2 с после их гашения прибор готов к работе. Кнопка SВ1 служит для запуска подпрограммы измерения и подключает отрицательный вывод проверяемого элемента к общему проводу. На время измерения (до появления на индикаторе значения ёмкости проверяемого элемента) кнопку необходимо удерживать нажатой. Переключатель SА2 на три положения служит для выбора резистора задающего ток нагрузки в зависимости от типоразмера проверяемого элемента питания. Начальные токи разрядки следующие: АА AAA — 100 мА С — 250 мА D — 400 мА.
Подстроечным резистором R1 калибруют прибор. Порядок действий при этом следующий. К испытателю подключают свежий гальванический элемент Gx напряжением 15 В. При переключателе SA2 в положении "АА AAA" и нажатой кнопке SB1 вращением движка подстроечного резистора R1 на входе РВ4 микроконтроллера устанавливают напряжение 1 В относительно вывода 4 микроконтроллера.
В исходном состоянии кнопки SB1 контакт 3 разъёма ХР1 соединён с общим проводом что при программировании микроконтроллера вызывает сбой или выход из строя программатора. Во избежание этого на время программирования необходимо отключить провод от контакта 1 кнопки SB1 или удерживать эту кнопку нажатой пока программирование не будет завершено.
Как показала практика светодиод HL9 подключённый через резистор R15 к контакту 6 разъёма ХР1 на правильную работу программатора STK500 не влияет.
Питается испытатель от двух гальванических элементов G1 и G2 типоразмера АА. Выключатель питания SA1 имеет три положения (два из них "Вкл.") и включён между элементами питания. Вполне допустимо использование другого источника питания со стабилизированным напряжением до 5 В и обычным выключателем.
Рисунок 3.5 – Принципиальная схема испытателя элементов питания
3 Разработка (схемы подключения) монтажной схемы печатной платы
проектируемого устройства
Печатная плата испытателя элементов питания представлена на рисунке 3.6.
Рисунок 3.6 – Печатная плата испытателя элементов питания
Расположение элементов на печатной плате представлено на рисунке 3.7.
Рисунок 3.7 – Расположение элементов на печатной плате
На монтажной плате указаны дорожки и размещения элементов на плате. Так же на монтажной плате может указываться номинал элементов (если такой имеется) и УГО элементов. После лужения монтажной схемы на печатную плату по «рисунку» сначала создается дорожка которая будет соединять все элементы между собой после чего идет пайка всех элементов. Как правило пайка элементов идет поочередно и все элементы располагаются уже в заранее намеченные места. При пайке элементов необходимо что бы они «соединялись» с дорожкой иначе все элементы будут фактически бесполезно припаяны и само оборудования не будет работать. Или будет работать не корректно.
РАСЧЁТ НАДЁЖНОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОГО УСТРОЙСТВА
В данном разделе курсового проекта необходимо провести расчет показателей надежности разработанной электрической принципиальной схемы заданного устройства. К основным показателям надежности относятся:
– интенсивность отказов устройства;
T0 – средняя наработка на отказ;
Р (t3) – вероятность безотказной работы на заданное время t3 (примем
Tγ – процентная наработка до отказа (примем γ=90%)
Пользуясь перечнем элементов и технической документацией на них составим таблицу со всеми электрическими и эксплуатационными характеристиками необходимыми для расчета эксплуатационной интенсивности отказов элементов. Расчет будем проводить приближенно без учета поправочных коэффициентов. Предположим что устройство работает в нормальном режиме в лабораторных условиях. Все исходные данные и результаты расчетов сведем в таблицу 4.1.
Пользуясь справочными данными находим для каждого элемента схемы базовую интенсивность отказа. Данные заносим в таблицу 4.1.
Таблица 4.1 – Исходные данные для расчёта
Позиционное обозначение
Базовая интенсивность отказов λб х10-6 1ч
Резистор подстроечный
Конденсатор электролит.
Конденсатор керимичес.
Окончание таблицы 4.1
Переключатель кнопочн.
В нашем случае учёт электрического режима температуры окружающей среды и других факторов влияющих на эксплуатационную безотказность устройства выполняется приближенно с помощью обобщенного коэффициента КЭ.ОБ. Значение этого коэффициента зависит от типа устройства и условий его эксплуатации. Так как предполагается что разрабатываемое устройство будет работать в лабораторных условиях то КЭ.ОБ = 1.Тогда суммарная интенсивность отказов определяется по формуле (4.1)
гдесреднегрупповое значение интенсивности отказов
j-ой группы (находится по справочнику);
к – число сформированных групп однотипных элементов;
количество элементов в j-ой группе.
=(00231+0023+00349+0044
+01791+01732+00221+0161+012)10-6=187510-6 1ч
Далее определим среднюю наработку до отказа.
Средняя наработка до отказа Т0 – это математическое ожидание наработки устройства до первого отказа (может быть определена по потоку отказов).
Средняя наработка до отказа рассчитывается по формуле (4.2)
Определим вероятность безотказной работы устройства. Вероятность безотказной работы Р(tЗ) представляет собой вероятность того что в пределах заданного промежутка времени отказ системы не возникнет. В курсовом проекте необходимо рассчитать вероятность безотказной работы для промежутка времени tз = 5000 часов. Вероятность безотказной работы рассчитывается по формуле (4.3)
Рассчитаем гамма - процентную наработку на отказ. Гамма - процентная наработка до отказа – это наработка в течение которой отказ в изделии не возникнет с вероятностью γ выраженной в процентах.
В курсовом проекте необходимо рассчитать в течение какого времени в разрабатываемом устройстве отказ не наступит с вероятностью 90%. Гамма -процентную наработку находят по формуле (4.4)
ТГ = -05333 = 005619ч
Результаты расчетов сведем в таблицу 4.2.
Таблица 4.2 – Результаты расчетов
Итоговая интенсивность отказов изделия
Период для которого необходимо рассчитать Р(t)
Средняя наработка на отказ
Вероятность безотказной работы в течение указанного периода
Процентная наработка до отказа
Из расчетов видно что устройство является высоконадежным т.к. вероятность безотказной работы в течение периода 5000 часов составляет 99%.
Изготовление печатных плат непосредственно связано с применением различного рода химикатов которые при попадании на кожу могут вызывать ожоги. Эти вещества кроме того являются ядовитыми. Поэтому работать с ними нужно с повышенной осторожностью соблюдая правила по технике безопасности. При удалении защитного слоя краски после травления обычно пользуются растворителями (ацетон бензин). Эти вещества являются летучими и легковоспламеняемыми. Неаккуратное обращение с ними может привести к пожару или отравлению.
Настоящая инструкция разработана на основании требований гл.7.4 ДНАОП 5.2.30-1.08-96 “Правила безопасности при работах на телефонно-телеграфных станциях”;
К работе по пайке допускаются лица старше 18 лет прошедшие обучение безопасным приемам труда имеющим квалификационную группу по электробезопасности не ниже
Работники проходят предварительный при приеме на работу медицинский осмотр и периодические медосмотры один раз в два года;
Работники обеспечиваются бесплатно специальной одеждой
(хлопчатобумажными халатами).
Требования безопасности перед началом работ:
Перед началом работ работник обязан надеть специальную одежду осмотреть рабочее место убрать посторонние предметы;
До начала паяльных работ необходимо включить вентиляционную установку.
Требования безопасности во время работы:
Пайку сплавами содержащими свинец необходимо проводить в выделенных помещениях. Стены оконные рамы отопительные принадлежности воздухопроводы должны быть гладкими и покрыты
масляной краской светлых тонов;
Рабочие поверхности столов должны быть покрыты пластиком. Использовать настольное стекло запрещается. Поверхность ящиков для хранения инструментов должна покрываться легко моющимися материалами а изнутри окрашиваться масляной краской;
Использующиеся сплавы и флюсы должны помещаться в тару исключающую загрязнение рабочих поверхностей свинцом;
Рабочие места должны быть оборудованы местными вытяжными устройствами обеспечивающими скорость движения воздуха непосредственно на месте пайки не менее 06 мс;
Паяльники находящиеся в рабочем состоянии всегда должны быть в зоне действия вытяжной вентиляции;
Для электропитания паяльников и переносных ламп в помещении должны быть установлены на стене розетки напряжением 42В переменного тока;
Ветошь применяемая при чистке и пайке оборудования а также при уборке рабочих мест необходимо собираться в бачки с крышками. Повторное применение использованной ветоши запрещается;
Хранение какой-либо одежды или личных вещей в помещении выделенном для пайки запрещается. Хранение рабочей и какой-либо иной одежды в гардеробе должно быть раздельным;
Перед приемом пищи и курением работники обязаны мыть руки и полоскать рот водой;
Запрещается употребление и хранение еды воды для питья а также курение в помещениях где производится пайка.
Данный курсовой проект состоит из пяти основных разделов.
В первом разделе было словесно описано назначение и область применения разрабатываемого прибора также перечислены некоторые из достоинств испытателя элементов питания и его основные параметры.
Во втором разделе уделялось внимание разработке схемы алгоритма работы и структурной схемы проектируемого устройства. Были описаны основные составляющие и их функции.
Название третьего раздела говорит само за себя т. е. в нем производилось исследование элементов используемых в испытателе элементов питания также разрабатывалась принципиальная электрическая схема и монтажная схема печатной платы.
В четвертой части выполнялся расчет надежности разрабатываемого прибора.
Пятый раздел состоит из основных требований по технике безопасности и охране труда при работе с основными монтажными инструментами.
Было разработано устройство на микроконтроллере ATtiny13 по полученным знаниям на курсе «Электронные системы программного управления в автоматизированном производстве».
При проектировании устройства была выбрана элементная база микроконтроллер сдвиговый регистр и подключенные к нему светодиоды для вывода результатов.
При разработке курсового проекта были получены навыки по созданию принципиальных и функциональных схем монтажных плат и разработки программы для работы микроконтроллера. Так же был запрограммирован сам микроконтроллер по созданной программе для этого был использован программатор и специальная программа на ПК.
Фактически навыки полученные при создании курсового проекта были полезны как для начинающего монтажника так и для людей уже занимающиеся монтажными работами. В практике полученные знания будут очень полезны т.к. все этапы курсового проекта используются при паяльных работах (создание монтажных плат сборка в целом самого устройства создания рабочих программ для микроконтроллера и др.).
Бродин В. Б. Калинин А. В.Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики.—М.: ЭКОМ 2002.—ISBN 5-7163-0089-8.
Жан М. Рабаи Ананта Чандракасан Боривож Николич. Цифровые интегральные схемы. Методология проектирования = Digital Integrated Circuits. — 2-е изд. — М.: Вильямс 2007. — ISBN 0-13-090996-3.
Микушин А. Занимательно о микроконтроллерах. — М.: БХВ-Петербург 2006. — ISBN 5-94157-571-8.
Новиков Ю. В. Скоробогатов П. К. Основы микропроцессорной техники. Курс лекций. — М.: Интернет-университет информационных технологий 2003. — ISBN 5-7163-0089-8.
Половко А. М. Основы теории надежности — М.: Наука 1964. – 446 с.
Тестер для элементов питания ("За рубежом"). — Радио 1991 № 6 с. 86.
Трамперт В. AVR-RISC микроконтроллеры. — Киев: "МК-Пресс" 2006.