Курсовая работа: расчет электронного устройства контроля и сигнализации заданного параметра

Оглавление
Введение. 2
1.Анализ технического задания на курсовой проект. 5
2.Основные характеристики микроконтроллеров фирмы Atmel семейства Mega. 13
3. Выбор основных компонентов измерителя температуры.. 17
4. Алгоритм работы программы микроконтроллера. 25
5. Разработка программного обеспечения микроконтроллера. 27
6. Моделирование. 29
7. Выводы. 35
8. Источники информации. 36
9. Приложение. 37

Введение

На текущий момент сложно вообразить даже самую простую систему управления/измерения исключая использования микропроцессоров/микроконтроллеров. Контроллеры основательно лидируют как основной вычислительный инструмент системы управления/измерения. Некоторые крупные игроки рынка микроэлектроники в каталоге выпускаемых изделий имеют собственную номенклатуру микропроцессоров/микроконтроллеров. А так же существуют компании, сосредоточенные на разработке и выпуске исключительно вычислительных чипов. Иногда производители микроэлектроники приобретают лицензию у фирм специализирующихся на разработке вычислительных ядер, в частности ARM, а интерфейсные и периферийные модули разрабатывают своими силами, привлекая пользователей специфическими особенностями и разнообразием периферийных модулей. Иные компании вкладывают ресурсы в разработку собственной архитектуры вычислительного ядра. Подобной компанией является фирма Atmel (сейчас входит в состав Microchip), запатентовавшая собственное вычислительное трактования данной аббревиатуры. Кто-то утверждает, что это Advanced Virtual RISC, другие полагают, что не обошлось здесь без Alf Egil Bogen Vegard Wollan RISC.
Отметим, что авторами данного вычислительного ядра являются студенты Норвежского университета (NTNU) из норвежского городка Тронхейма — Альф Боген (Alf-Egil Bogen), а так же Вегард Воллен (Vegard Wollen). Боген и Воллен в 1995 году предложили свою идею компании Atmel из соединенных штатов Америки, которая была известна своими чипами с Flash-памятью, убедив производить новый 8-битный RISC-микроконтроллер и снабдив его Flash-памятью для программ на одном кристалле с вычислительным ядром.
Идея получила одобрение правлением Atmel Corp., и было принято решение незамедлительно инвестировать в данную разработку. В конце 1996 года был на свет появился опытный образец микроконтроллера AT90S1200, а во второй половине 1997 г. Atmel приступила к серийному производству нового семейства микроконтроллеров, к их рекламной и технической поддержке.
Разработчик электронной аппаратуры, как правило, выбирает одну линейку микроконтроллеров используя их разработках своих устройств. При этом нарабатывается опыт работы с микроконтроллерами, а так же библиотеки работы с периферийными устройствами, благодаря чему, время, затраченное на процесс разработки конечного устройства значительно сокращается.
В России микроконтроллеры компании Microchip очень популярны благодаря невысокой цене, высокой производительности, богатой периферией, а так же доступностью средств разработки и отладки пролектов. Многие производители профессионального программного обеспечения для разработки встроенных приложений поддерживают микроконтроллеры фирмы Atmel. К таким производителям относятся, например, IAR, HPInfotech. Стоит отметить, что компания Microchip поддерживает и развивает собственную среду проектирования MicrochipStudio.

1.Анализ технического задания на курсовой проект.

Согласно техническому заданию необходимо разработать микропроцессорное устройство контроля 3-х фазного напряжения 380В
Каждая фаза должна иметь напряжение в пределах 220В+-10%, между фазами 380 В. Измерять 220В необходимо при помощи встроенного АЦП (поделить на 200 и сдвинуть на 1.5в).
Реле контроля напряжений выдают вердикт правильное/неправильное напряжение проходит через реле, если правильное - замыкаются контакты реле и включают электрическую цепь, если напряжение неправильное - не замыкаются.
Неправильное напряжение передавать нельзя: одна фаза отключилась, следует перекос фаз, и в итоге имеем неправильную частоту, что приведет к неправильной скорости вращения асинхронного двигателя.
Частота может оказаться неправильной, если сеть запитана от дизельного генератора - может крутиться слишком быстро или медленно.
Главное следить за напряжением, частотой, правильным сдвигом фаз 120 град, главное чтобы фазы не были перепутаны в порядке, иначе асинхронный двигатель будет вращаться в обратную сторону.
Питание устройства через 220В от одной из фаз, или от трех фаз через суммирование через диод (питание хотя бы от одной фазы), или через аккумулятор, или через адаптер 200В->5В запитанный через 220В от одной из фаз.








Рисунок 5. Структурная схема измерителя
При таком подходе разработчику приходится решать несколько схемотехнических задач. Решать проблему сопряжения термопары и входного усилителя, фильтрация сигнала, его оцифровка и др. Но современная элементная база позволяет решать подобные задачи более изящно , при этом на порядок сократить время разработки изделия. Современная номенклатура радиоэлектронных компонентов включает изделия, содержащие в одном корпусе все необходимые модули для получения значений температуры в цифровом виде, готовых к последующей обработке. В качестве примера рассмотрим интегральную микросхему MAX6675. Данная микросхема содержит входной усилитель, компенсатор холодного спая, аналого-цифровой преобразователь разрешением 12 Бит, внутренний источник опорного напряжения, последовательный интерфейс управления для коммуникации с внешним вычислительным устройством. Структурная схема MAX6675 приведена на рисунке