Диплом (1229732), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

- разрядность АЛУ (хотя чем больше разрядность, тем производительнее МК, как правило, МК с большей разрядностью имеют стоимость большую, чем МК с меньшей разрядностью, поэтому выбирать контроллер необходимо из соображений «необходимой достаточности»);

- количество интерфейсных модулей, и наличие специализированных модулей (для управления аналоговыми устройствами потребуется ШИМ-контроллер, для получения аналоговой информации потребуется АЦП).

- электрические параметры (напряжение питания, потребляемые токи, уров уровни напряжений логических «0» и «1»);

- объем оперативной памяти и памяти программ (код исполняемой программы должен умещаться в МК, необходимо предусмотреть дополнительное пространство памяти для модификации и доработки программы);

- стоимость МК (имеющие приблизительно равные параметры, но выпущенные различными фирмами, существенно различаются в цене).

Наиболее распространенными и доступными микроконтроллерами среднего класса, оптимальными в отношении «цена/качество», являются МК Корпорации Atmel – производитель с мировым именем в сфере электронных компонентов, которые характеризуются:

- высокой производительностью; высокоскоростная 8-битная архитектура RISC позволяет выполнять до 5 млн. операций в секунду;

- электрически перепрограммируемой памятью;

- минимальным энергопотреблением;

- минимальным размером корпуса;

- комплектацией хорошо подобранными, дополнительными интерфейсными модулями.

- 8 и 32-х разрядные микроконтроллеры AVR. Сегодня 32-х разрядные микроконтроллеры используются и для тех приложений, где вполне хватило бы 8-разрядной микросхемы. Но, поскольку цены на эти элементы практически не отличаются, разработчики, используя 32-разрядные устройства, могут позволить запас производительности, полезный при будущей модернизации приложений;

- микроконтроллеры с архитектурой ARM. Ядро ARM в основе содержит идеологию RISC архитектуры: ограниченный набор команд, активное использование регистров, ограниченный доступ к памяти. Система команд 32-разрядных ARM включает инструкции обращения к аппаратному сопроцессору, что позволяет разработчикам расширить возможности базовой архитектуры, добавляя свои сопроцессоры в случае необходимости;

- микроконтроллеры MCU Wireless Atmel, ориентированные на средства беспроводной связи по протоколам ZigBee® и IPv6/6LoWPAN.
- микроконтроллеры 8051 с функциями: 2 интерфейса UART, сторожевой таймер, схема обнаружения сбоев питания, PCA, SPI и внутрисхемный отладчик, идеально подходящие для управлении входами/выходами, питанием, двигателями.

2.5 Выбор передающего устройства

При выборе пульта дистанционного управления необходимо учитывать, что обязательным условием является его работа по протоколу RC-5. Необходимо также, чтобы число генерируемых кодовых посылок было не менее 21. Необходимо помнить, что наличие, к примеру, 40 кнопок управления не гарантирует, что пульт может подавать 40 различных команд. Многие кнопки на современных ПДУ продублированы, и хоть и имеют различные подписи, внутри пульта электрически соединены параллельно (например «-/--» и «<=» в пульте RC6).

В продаже имеется множество универсальных ПДУ, в которых возможен выбор адреса управляемого устройства. Например, пульты серии RC6-2…RC6-5, широко используемые совместно с телевизором «HORIZONT» шестого поколения, изменяют адрес устройства с «0» на «5» при нажатии совместно с кнопками управления клавиши «VCR». Данное обстоятельство позволяет использовать пульты из серии RC6-2…RC6-5, имеющие 42 кнопки и формирующие 40 команд управления, как для управления описанным устройством, так и для других устройств, исключая взаимное влияние.

Идеальным вариантом является последующая переделка ПДУ, которая позволит изменить предаваемый адрес или переключить данное устройство. Поскольку возможно программирование включения выходов от различных пультов дистанционного управления (например, управление выходами 1…10 от одного ПДУ, а управление выходами 11…15 и сервисными функциями от ПДУ с другим системным адресом), при этом каждый из пультов управляет только «своими» выходами, этой возможностью также не стоит пренебрегать. Как вариант возможно использование одного ПДУ с небольшим количеством кнопок, но переключаемым системным адресом (обычно для этих целей в импортных пультах дистанционного управления используется клавиша «Shift»). В случае отсутствия переключателя его можно установить самостоятельно.

Основываясь на изысканиях выбрал передающее устройство по протоколу RC-5. Самое дешёвое и простое, с достаточным количеством команд- пульт от телевизора "Горизонт" RC-6-5.(Рисунок 2.9)

Рисунок 2.8 – Фотография пульта от телевизора

2.6 Выбор приёмного устройства

Для приёма кодированного ИК сигнала от пульта RC-6-5 необходимо применить приёмник работающий на частоте 36 кГц. Который может соединяться с блоком по проводам марки NETLAN EC-UU004-5E-PVC-BL или другим типа "витая пара", остальные свободные пары используются для подключения звукового сигнала(бипера). Фотоприёмников на 36 кГц большое количество(ILMS 5360, TSOP1736, TSOP34836, SPS-443-4 и др.). Но самым недорогим и доступным оказался приёмник ILMS 5360, производства фирмы Белмикросистемы "Интеграл" республики Беларусь. Эта микросхема представляет собой фотодиод и предусилитель в одном корпусе. Имеет внутренний полосовой фильтр для выделения поднесущей (PCM) частоты 36 кГц. Материал корпуса защищает от воздействия дневного света. Специальный экран защищает от внешних воздействий электрических полей.

Рисунок 2.9 - Структурная схема приёмника

Напряжение питания микросхемы 5 В и она имеет ТТЛ и КМОП совместимость.

Таблица 2.1 - Основные технические характеристики ILMS 5360

При подключении подобных устройств возникают проблемы с подавлением помех от устройств питания 5 В. Поэтому микросхему необходимо подключать в соответствии с рисунком 2.11.

Рисунок 2.10 – Схема соединения микросхемы ILMS 5360.

2.7 Выбор микросхемы

После проведения анализа микропроцессоров, пришёл к выводу, что микросхема ATmega8 фирмы Atmel пригодна для выполнения данной задачи, так как она имеет отличительные особенности:

- 8-разрядный высокопроизводительный AVR микроконтроллер с малым потреблением;

- прогрессивную RISC архитектуру (130 высокопроизводительных команд, большинство команд выполняется за один тактовый цикл 8-разрядных рабочих регистра общего назначения).

- энергонезависимую память программ и данных(8 Кбайт внутрисистемно программируемой Flash памяти (In-System Self-Programmable Flash)). Обеспечивает 1000 циклов стирания/записи. Дополнительный сектор загрузочных кодов с независимыми битами блокировки. Обеспечен режим одновременного чтения/записи (Read-While-Write) 512 байт EEPROM. Обеспечивает 100000 циклов стирания/записи. 1 Кбайт встроенной SRAM. Программируемая блокировка, обеспечивающая защиту программных средств пользователя;

- встроенная периферия (Два 8-разрядных таймера/счетчика с отдельным предварительным делителем, один с режимом сравнения, один 16-разрядный таймер/счетчик с отдельным предварительным делителем и режимами захвата и сравнения. Счетчик реального времени с отдельным генератором. Три канала PWM. 8-канальный аналого-цифровой преобразователь (в корпусах TQFP и MLF). 6 каналов с 10-разрядной точностью. 2 канала с 8-разрядной точностью. 6-канальный аналого-цифровой преобразователь (в корпусе PDIP) . 4 канала с 10-разрядной точностью. 2 канала с 8-разрядной точностью. Байт-ориентированный 2-проводный последовательный интерфейс. Программируемый последовательный USART. Последовательный интерфейс SPI (ведущий/ведомый). Программируемый сторожевой таймер с отдельным встроенным генератором. Встроенный аналоговый компаратор;

- специальные микроконтроллерные функции (Сброс по подаче питания и программируемый детектор кратковременного снижения напряжения питания. Встроенный калиброванный RC-генератор. Внутренние и внешние источники прерываний. Пять режимов пониженного потребления: Idle, Power-save, Power-down, Standby и снижения шумов ADC);

- выводы I/O и корпуса на 23 программируемые линии ввода/вывода и 28-выводной корпус PDIP, 32-выводной корпус TQFP и 32-выводной корпус MLF;

- рабочие напряжения 2,7 - 5,5 В (ATmega8L) 4,5 - 5,5 В (ATmega8);

- рабочую частоту 0 - 8 МГц (ATmega8L) 0 - 16 МГц (ATmega8).

Рисунок 2.11 – Сканированная копия выводов микросхемы ATmega8

Программа написана и скомпилирована в среде AVR Studio на ассемблере. Затем при помощи программатора установлена в память микропроцессора. Часть программного кода и скомпилированный в HEX формат код.

Рисунок 2.12 - Блок-схема микросхемы ATmega8

При программировании Fuse-биты контроллера необходимо выставлять в соответствии с рисунком 2.13

Рисунок 2.13 Вид опции ЭВМ «Установка Fuse-бит».

2.8 Выбор обвязки и других элементов схемы

В сборке схемы применены простые детали которые можно найти в любом радиоэлектронном магазине по достаточно низкой цене.

Номиналы деталей указаны на схеме. Для понижения напряжения использовали трансформатор ТА-220/12-50-1,25.Напряжение выпрямляется мостом BR3010, можно применить любой другой с аналогичными параметрами или диодную сборку.

Питание 12 вольт подаётся на реле типа NJR-3FF-S-Z производства КНР, их можно заменить на любые другие, имеющие контакты на 10 ампер при 50 вольт постоянного напряжения и на стабилизатор напряжения LM 78L05, который можно заменить на аналогичный с напряжением стабилизации 5 вольт. Однако следует учесть, что применение стабилизаторов большей мощности нецелесообразно.

Обмотки реле обязательно должны быть зашунтированы диодами, в нашем случае-1N4007. Стабилитрон VD18 КС151А служит для защиты микропроцессора от импульсных помех, которые могут возникнуть в соединительных проводах при их значительной длине. Его можно не использовать если длина проводов небольшая.

Управляющий импульс с выводов микроконтроллера(ножки 5,6,11-19,23-27) через ограничивающее ток сопротивление R1-R15 номиналом 1 КОм(+_5 %) подаётся на базу транзисторов КТ972Б или других аналогичных. Транзисторы работают в режиме ключа, подключая "минус" к обмотке реле, поэтому дополнительные радиаторы не нужны. Транзистор VT16 подключает питание бипера со встроенным генератором. Приёмников и звуковых сигналов можно расположить неограниченное количество в паралель основному. Свободные пары можно использовать по их прямому назначению (LAN 100Mb/s., телефон и т.п.) а также для подключения ручного пульта . Экран кабеля для уменьшения помех необходимо соединить с устройством заземления. Общий провод схемы также необходимо заземлить. Для подключения устройства к компьютеру в схеме предусмотрен интерфейс RS232 (COM-порт), соответствующий драйвер-преобразователь уровней - MAX232N (DD2) программа для настроек. Если это не нужно то микросхему max 232 можно не ставить и не использовать.

2.9 Включение и первая настройка блока

При включении питания микроконтроллер настраивает порты ввода-вывода и инициализирует встроенные устройства в соответствии с микропрограммой, после чего проверяет нажата ли кнопка «Выключить все» на клавиатуре. Поэтому даже без использования ручного пульта необходимо зашунтировать выводы XS18(28 ножку микросхемы соединить с "минусом").

Если нажатие будет зафиксировано то контроллер подаст два длинных звуковых сигнала и прейдёт в режим обучения командам ПДУ(пульта дистанционного управления, дистанционное управление и настройка может производится при помощи любого пульта дистанционного управления, работающего по протоколу RC-5. Мы использовали пульт управления телевизором "Горизонт").

В противном случае раздастся один длинный (500 мс.) и три коротких (по 100 мс.) звуковых сигнала и устройство перейдёт в рабочий режим при котором выполняется управление нагрузками. Однако следует учесть, что при первом включении память микропроцессора не содержит кодов команд ДУ и необходимо произвести "обучение" устройства. Если этого не сделать, то при любом нажатии на кнопки ПДУ или клавиатуры управления будет подан звуковой сигнал ошибки (один сигнал средней длительности и три коротких), свидетельствующий о приёме неверной команды. После программирования команд пульта дистанционного управления необходимо через системное меню произвести сброс настроек по умолчанию. Если сброс не произвести то возможны сбои в работе устройства.

После настройки ПДУ, блок позволяет имитировать ввод пятнадцати неисправностей цепей управления в разрыв которых он установлен, а также короткое замыкание в этих участках. При этом можно использовать как нормально замкнутые, так и нормально разомкнутые контакты. Устройство имеет в своём функционале отключаемый таймер автоматического выключения реле(реле могут использоваться любые, рассчитанные на напряжение питания 12 вольт и соответствующую силу тока во вторичной цепи) по истечении заданного времени при отсутствии принимаемых команд с пульта дистанционного управления(диапазон устанавливаемого в меню времени автоматического выключения нагрузок от 1 минуты до 999 минут с шагом в 1 минуту).

Если будет использоваться ручной пульт, то микроконтроллер определяет номер нажатой клавиши по уровню поступающего на вход PС5 напряжения при помощи программной перекодировки напряжения в код нажатой кнопки. Если будет нажато несколько кнопок одновременно то, как видно из схемы клавиатуры, большим приоритетом обладает кнопка с меньшим номером команды.

Назначение кнопок ручного управления:

Характеристики

Список файлов ВКР