49865 (Устройство управления электроплитой)

Содержание

Введение. Постановка задачи

1. Анализ задачи. Функциональная спецификация системы

1.1 Список функций, выполняемых системой

1.2 Описание интерфейса между системой и пользователем

2. Предварительное проектирование системы

2.1 Разбиение системы на модули

2.2 Соотношение между аппаратными и программными средствами

2.3 Построение структурной схемы аппаратной части

2.4 Описание структурной схемы

3. Проектирование аппаратных средств системы

3.1 Выбор типа микроконтроллера

3.2 Разработка принципиальной схемы системы

3.3 Описание работы системы по принципиальной схеме

4. Проектирование программного обеспечения

4.1 Разработка схемы алгоритма работы системы и программы на ассемблере

4.2 Описание алгоритма работы системы и программы

Выводы и заключение

Список литературы

Приложение

Введение. Постановка задачи

В курсовом проекте необходимо разработать устройство управления двухконфорочной электроплитой на базе микроконтроллера МС68НС11.

Требования, предъявляемые к устройству, определяются требованиями потребителей и пользователей, на которых рассчитывается проектируемое устройство. Требования могут быть получены от пользователя с целью выявления его нужд и определения того, что пользователь хочет от системы.

Необходимо получить информацию, по поводу того, что система должна делать. Для этого необходимо ответить на следующие вопросы:

1) Какие режимы работы обеспечивает устройство?

2) Какие операции выполняет электроплита?

3) При каких условиях электроплита будет работать?

4) При каких условиях электроплита будет прекращать выполнение операции?

Ответив на эти вопросы можно сделать вывод относительно того, что будут представлять собой требования пользователей.

Исходя из заданных данных на курсовой проект, можно выделить следующие функциональные действия которые должно выполнять наше устройство:

1) Обеспечивать управление путем установки комбинации уровня мощности нагревателя и времени приготовления пищи из фиксированного набора значений для каждой из конфорок.

2) Обеспечивать установку уровней мощности нагревателя и интервалов времени с помощью двух кнопок и семисегментного индикатора.

Таблица 1 – Уровни времени

Таблица 2 – Уровни мощности

3) Устройство должно быть несложным в управлении.

4) Устройство должно обеспечивать максимальное удобство пользователю (световая и звуковая сигнализация).

1. Анализ задачи. Функциональная спецификация системы

1.1 Список функций, выполняемых системой

Функциональная спецификация должна определять, какие функции должны выполняться для удовлетворения пользователей и обеспечения интерфейса между системой и окружением. Таким образом, функциональная спецификация включает два основных компонента:

1) Список функций, выполняемых системой.

2) Описание интерфейса между системой и пользователем

Так как система проектируется на основе информации, содержащейся как в требованиях пользователя, так и в функциональной спецификации, важно, чтобы функции, которые должны отображать требуемое поведение системы, были описаны достаточно подробно.

По отношению к требованиям пользователей системы управления электроплитой, функциональная спецификация должна давать ответы на следующие вопросы:

1) Какие средства необходимо предусмотреть для включения работы конфорки?

2) Какие средства необходимо предусмотреть для прекращения работы конфорки по желанию пользователя?

3) Какие средства необходимо предусмотреть для задания режима времени?

4) Какие средства необходимо предусмотреть для задания режима мощности?

5) Какие средства необходимо предусмотреть для оповещения пользователя об окончании работы?

6) Какие средства необходимо предусмотреть для оповещения пользователя о работе конфорки?

7) Какие средства необходимо предусмотреть для одновременного включения конфорок?

Ответив на эти вопросы можно перейти к составлению функциональной спецификации устройства. В рассматриваемой системе:

1) Включение конфорки будет производиться нажатием на кнопку “Старт”.

2) Для того, чтобы пользователю по желанию выключить конфорку, ему необходимо нажать на кнопку выбор конфорки “1” либо “2”,а затем на кнопку “Стоп”.

3) Установка времени работы для каждой конфорки будет осуществляться увеличением или уменьшением режима времени на единицу (режимы времени описаны в пункте «Введение. Постановка задачи» в таблице 1)

4) Установка уровня мощности для каждой конфорки будет осуществляться увеличением или уменьшением режима мощности на единицу (режимы мощности описаны в пункте «Введение. Постановка задачи» в таблице 2)

5) По окончанию работы или при нажатии кнопки “Стоп” будет срабатывать зуммер.

6) При работе конфорки будет гореть соответствующий ей световой индикатор.

7) Если пользователю необходимо включить обе конфорки, может поочередно установить режим работы и включить каждую из них.

Эти ответы содержат информацию, необходимую для определения функциональной спецификации. Представим эту спецификацию в форме, удобной для последующих ссылок и для использования на последующих этапах проектирования. Если распределить спецификацию по категориям входы, выходы, функции, то можно представить функциональную спецификацию в виде:

Функциональная спецификация устройство управления электроплитой:

1) Входы

а) Кнопка “Старт”.

б) Кнопка “Стоп”.

в) Кнопка “Время”.

г) Кнопка “Мощность”.

д) Кнопка “+”.

е) Кнопка “–”.

ж) Кнопка выбор конфорки “1”

з) Кнопка выбор конфорки “2”

2) Выходы

а) Две световых сигнализации (конфорка включена).

б) Звуковой сигнал (окончание работы).

в) Цифровой индикатор (индикация мощности и времени).

г) Уровень мощности.

д) Включение/выключение уровня мощности.

3) Функции.

а) Выбор конфорки. Проверка кнопки “1”, “2”, в соответствии с этим будет работать выход уровень мощности 1 либо 2.

б) Установка времени. Считывается состояния с кнопок “Установка времени”, “+”, “–” и в соответствии с этим высвечивается на световом индикаторе.

в) Установка мощности. Считывается состояния с кнопок “Установка мощности”, “+”, “–” и тоже высвечивается на световом индикаторе.

г) Пуск конфорки. Считывается состояние с кнопки “Старт” и в соответствии с этим происходит включение конфорки, а также соответствующего ей светового индикатора.

д) Окончание работы. Когда заканчивается установленное время работы конфорки, происходит включение зуммера (в течение 2 с) и выключение соответствующего светового индикатора.

е) Принудительная остановка. Считывается состояния с кнопок “1” либо “2” и с кнопки “Стоп” в соответствии с этим происходит выключение выбранной конфорки, световой сигнализации и включение зуммера на 2 с.

1.2 Описание интерфейса между системой и пользователем

В разрабатываемом устройстве взаимодействие между системой и пользователем осуществляется с помощью кнопок, светодиодных индикаторов, звуковой сигнализации (рисунок 1.2).

Учёт человеческих факторов при проектировании должен приводить к простоте системы и легкости ее использования. Эти цели достигаются посредством проектирования надлежащего системного интерфейса.

Внешний вид панели управления представлен на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 – Внешний вид панели управления

На панели изображены: семисегментный индикатор, который располагается в верхней части панели, также кнопки выбора конфорки, под ними – световые индикаторы конфорок, в нижней части панели располагаются все остальные кнопки, необходимые для управления электроплитой: старт, стоп, время, мощность, +, -.

Алгоритм управления электроплитой: в первую очередь пользователь выбирает конфорку, на которой будет готовить, (с помощью кнопки выбор конфорки “1” либо “2”), затем устанавливает время и мощность подогрева (помощью кнопок “Время”, “Мощность”, “+”, “–”), которые будут отображаться на цифровом индикаторе, после этого пользователь нажимает кнопку “Старт”, загорается соответствующий световой индикатор, на семисегментном индикаторе отображаются выбранные режимы времени и мощности, начнется процесс приготовления. Пользователь в любой момент может выключить электроплиту нажатием кнопок “1” либо “2”,а затем “Стоп”. По окончании работы выключаются светодиоды, семисегментный индикатор, включается зуммер. Если пользователю необходимо включить обе конфорки, он устанавливает режим работы конфорки и включает каждую из них поочередно.

Рисунок 1.2 – Интерфейс между системой и пользователе

2. Предварительное проектирование системы

2.1 Разбиение системы на модули

На основе функциональной спецификации определяем набор модулей, реализующих выполняемые в системе функции. Этот набор составляет первый уровень проектирования системы. После разбиения системы на модули отделяем аппаратные модули от программных. В результате этого строим модульную структуру аппаратных средств устройства, которую оформляем в виде электрической структурной схемы.

Общая модульная структура аппаратных средств устройства управления двухконфорочной электроплитой представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Общая модульная структура аппаратных средств микропроцессорной системы

Основу аппаратных средств устройства составляет управляющая микро ЭВМ, которая включает:

1) Процессорный модуль предназначен для обработки информации и управления электроплитой.

2) Модуль ГТИ (генератор тактовых импульсов) предназначен для формирования в системе периодических тактовых импульсов, по которым происходит общая синхронизация работы системы.

3) Модуль памяти предназначен для хранения информации.

4) Модуль интерфейса ввода и модуль интерфейса вывода содержит компоненты, необходимые для связи процессорного модуля с другими модулями устройства.

5) Модуль преобразования входного сигнала и модуль преобразования выходного сигнала предназначен для обмена входными и выходными сигналами с внешним окружением (кнопки, устройства световой и звуковой сигнализации).

6) Модуль таймера предназначен для управления таймером.