|
|
Факультет радиоэлектроники, телекоммуникаций и мультимедийных технологийСтр 1 из 3Следующая ⇒ Факультет радиоэлектроники, телекоммуникаций и мультимедийных технологий Курсовой проект По дисциплине: «ЦУиМП» На тему: «Разработка и проектирование устройства измерения давления на микроконтроллере»
Выполнила студентка 4 курса гр. Р-351 Кадилова Д.З. Проверил: ст.пр. Семиляк А. И.
Махачкала 2016
Содержание
Выбор типа микроконтроллера, выбор элементной базы
Все сложнейшие электронные приборы, без которых также сложно себе представить современного человека содержат микроконтроллеры. Микроконтроллер содержит в себе все устройства, необходимые для реализации цифровой системы управления: 1. Процессор 2. Тактовый генератор 3. Память данных и программ 4. Порты ввода-вывода. Эти элементы соединены внутренней магистралью. При помощи портов ввода-вывода микроконтроллер взаимодействует с внешней средой. Современные микроконтроллеры имеют систему прерываний, а так же разного рода встроенную периферию, например таймеры, ЦАП, АЦП, компараторы и др. Одними из популярнейших микроконтроллеров являются микроконтроллеры AVR фирмы Atmel. Микроконтроллеры AVR обретают все большую известность и популярность в мире. Во многом это обусловлено хорошим соотношением цена/быстродействие/энергопотребление. И тем не менее на рынке присутствует нехватка недорогих и простых устройств на микроконтроллерах AVR. Основным направлением научно-технического прогресса является именно развитие микроэлектроники, а также применение микропроцессоров в промышленном производстве и управления самыми разнообразными объектами и процессами. Использование микроконтроллеров в изделиях приводит к решение сразу двух проблем, первая – это повышение технико-экономических показателей, а именно: 1. Стоимости 2. Качество 3. Потребляемой мощности 4. Габаритных размеров. И вторая это – уменьшение времени разработки, ибо микропроцессоры крайне универсальны и адаптивны. При использовании микроконтроллеров в системах автоматического управления (САУ) самоуправление достигает больших значений эффективности. Микроконтроллеры представляют собой эффективное средство автоматизации разнообразных объектов и процессов. В настоящее время в рамках единой базовой архитектуры микроконтроллеры AVR подразделяются на несколько семейств: - Tiny AVR; - Mega AVR; Выбор элементной базы.
В качестве дисплея выводящего информацию на экран был выбран жидкокристаллический экран, выбор остановился на LCD 1602, с 16 выводами. Во-первых, потому что доступно для пользования, низкая цена, наличие готовых библиотек под Arduino и наконец, за наличие нескольких модификаций, которые в том числе идут с различными подсветками. Выглядит он следующим образом:
Рисунок. Жидкокристаллический (LCD) 1602 Для использования только двух аналоговых выходов, LCD дисплей был подключен к отладочному модулю «Arduino» через конвертор i2C. Рисунок Конвертор i2C ADXL335 Датчик атмосферного давления был выбран BMP085. И этот датчик был выбран только потому что в программе Fritzing другого датчика не нашла, он легкодоступен, подключение к отладочному модулю «Arduino» несложное и просто потому что этот датчик самый доступный для покупки. А вот собственно, и сам датчик давления:
Рисунок Barometric BMP085 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Характеристики процессора
Подавляющее большинство основных характеристик процессора микроконтроллеров линейки Mega такие же, что и микроконтроллеров других линеек Classic и Tiny: v полностью статическая архитектура; минимальная тактовая частота- равна нулю; v АЛУ подключено непосредственно к регистрам обшего назначения; v большинство команд выполняются за один машинный цикл; v многоуровневая система прерываний; поддержка очереди прерываний. Процессор микроконтроллеров семейства Mega имеет ряд свойств, присущих именно этому семейcтву: ü наибольшее число источников прерываний (до 27 источников, из них до 8 внешних); ü наличие программного стека во всех моделях семейства; ü имеется аппаратный умножитель.
ОПИСАНИЕ ОТЛАДОЧНОГО МОДУЛЯ
Общие сведения Arduino — аппаратная вычислительная платформа, состоящая из двух основных компонентов: плата ввода-вывода и среда разработки на языке Processing/Wiring. Arduino удобна для разработки электронных устройств как для новичков, так и для профессионалов. Эта платформа пользуется огромной популярностью во всем мире из-за простого языка программирования, открытой архитектуры и программного кода. Особенность данной платформы является то что она программируется без использования программаторов через USB. С помощью Arduino компьютер может выйти за рамки виртуального мира в физический, благодаря множеству датчиков которые можно подключить к плате. Датчики могут получать информацию об окружающей среде, а также управлять различными исполнительными устройствами. Может взаимодействовать и с программным обеспечением на компьютере (например, Flash, Processing, MaxMSP).
Плата Arduino состоит из микроконтроллера и элементов обвязки для программирования и интеграции с другими схемами. На многих платах так же имеется линейный стабилизатор напряжения. Тактирование осуществляется на частоте 16 или 8 МГц кварцевым резонатором (прибор, в котором пьезокристаллический эффект и явление механического резонанса используется для построения высокодобротного (свойство колебательной системы, определяющее полосу резонанса и показывающее, во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за один период колебаний) резонансного элемента электронной схемы). В микроконтроллер предварительно прошивается загрузчик (программа, отвечающая за загрузку исполнительных файлов и запуск новых процессов) BootLoader, поэтому внешний программатор не нужен. Плата Arduino содержит инвертирующую схему для конвертирования уровней сигналов RS-232 (Recommended Standart 232, физический уровень для асинхронного интерфейса) в уровни ТТЛ (Транзисторно-транзисторная логика-разновидность цифровых логических микросхем, построенных на основе биполярных транзисторов (трёхэлектродный полупроводниковый прибор) и резисторов.), и наоборот.
Заключение.
В связи с высокими ценами на профессиональное и полупрофессиональное оборудование. Необходимость в недорогом и простом устройстве для обучения работе с программными средами для микроконтроллеров AVR является довольно значимой. В данной работе было разработано устройство измерения давления на отладочном модуле Arduino Uno и датчике давления. Также существует возможность усложнения всякими датчиками температуры, измерения высоты относительно уровня моря, измерения влажности воздуха и другими подобными датчиками. При модернизации скейтча и подключения к Arduino Uno + Raspberry Pi 2 и изменении ЖКИ на матричную панель, появляется возможность вывода видео на экран матричной панели, так же можно при изменении скейтча поиграть в несколько простых игр. В процессе выполнения курсового проекта были рассмотрены практические примеры подключения микроконтроллеров и их программирование. Применение микроконтроллеров в технике очень актуально. Так как они существенно ускоряют работу поставленной им задачи. Отсюда и важность их изучения и применения в устройствах.
Приложения
Исходный код программы (скейтч) включен в библиотеки. Ссылка на скачивание первой библиотеки: https://github.com/adafruit/RGB-matrix-Panel распаковать архив и переименовать распакованную папку на «RGBmatrixPanel» Ссылка на скачивание второй библиотеки: https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library распаковать архив и переименовать распакованную папку на «Adafruit_GFX»
Подробное описание матричной RGB панели 32х32: https://cdn-learn.adafruit.com/downloads/pdf/32x16-32x32-rgb-led-matrix.pdf
Факультет радиоэлектроники, телекоммуникаций и мультимедийных технологий Курсовой проект По дисциплине: «ЦУиМП» На тему: «Разработка и проектирование устройства измерения давления на микроконтроллере»
Выполнила студентка 4 курса гр. Р-351 Кадилова Д.З. Проверил: ст.пр. Семиляк А. И.
Махачкала 2016
Содержание
  ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...  Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...  Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...  Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
Введение………………………………………………………3
