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

Текст из файла

^ABSTRACTION

The study and development of devices for digital and microprocessor technology requires a qualitatively new approach to the organization of the educational process, in which, given the importance of the tasks set by JSCo Russian Railways, special attention must be paid. A high-school graduate must meet the same high standards. In the light of the new requirements for the training of highly qualified specialists, the engineer in the process of studying at the university should fully master the amount of knowledge necessary for further production activities for independent through design and manufacture of electronic devices based on microcontrollers.

содержание

ВВЕДЕНИЕ 8

1 АНАЛИЗ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ЧАСТОТЫ СИГНАЛА 11

1.1 Переменный электрический ток и его частота 11

1.2 Вибрационный частотомер 13

1.3 Выпрямительный частотомер 14

1.3 Электромагнитный частотомер 16

1.4 Электродинамический частотомер 17

1.5 Цифровой частотомер 19

1.6 Анализ средств измерения 20

2 МИКРОКОНТРОЛЛЕР PIC18F452 22

2.1 Историческая часть 22

2.2 Генераторы синхроимпульсов 23

2.3 Сторожевой таймер WDT 24

2.4 Порты ввода/вывода 24

2.5 Прерывания 26

2.6 Таймеры/счетчики 27

2.7 Семисегментные индикаторы 28

2.8 Динамическая индикация 29

3 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ 32

3.1 Алгоритм основной функции 32

3.2 Алгоритмы прерывания 33

4 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ РАБОТЫ ЧАСТОТОМЕРА 38

4.1 Введение в систему разработки MPLAB IDE 38

4.2 Комментарии 39

4.3 Объявления 39

4.4 Подключение библиотек 40

4.5 Настройка порта C для вывода на экран 40

4.6 Настройка параметров микроконтроллера 40

4.7 Ввод переменных для подсчета частоты и вывода на динамическую индикацию результата 41

4.8 Настройка прерывания высокого уровня 42

4.9 Функция обработки прерывания 42

4.10 Главная функция 46

5 МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ЧАСТОТОМЕРА В ПРОГРАММЕ PROTEUS 48

5.1 Введение в систему Proteus 8.0 48

5.2 Разработка частотомера в программе Proteus 8.0 49

6 ПОСТРОЕНИЕ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ 54

6.1 Трассировка печатной платы 54

6.2 Разработка печатной платы 54

7 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РАЗРАБОТКИ ОБУЧАЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ ДЛЯ СТУДЕНТОВ 56

8 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА ПРИ РАБОТЕ С ЭЛЕКТРОПРИБОРАМИ 64

8.1 Технология работ, выполняемых в компьютерном классе 64

8.2 Основные причины электротравматизма при работе в компьютерном классе и воздействие электрического тока на человека 66

8.3 Оказание первой помощи при электротравмах 73

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 77

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………...78

ПРИЛОЖЕНИЕ А……………………………………………………………....77

ПРИЛОЖЕНИЕ Б………………………………………………………….…...83

ПРИЛОЖЕНИЕ В…………………………………………………………..…..84

ВВЕДЕНИЕ

Холдингом «Российские железные дороги» разработана программа совершенствования отрасли на период 2016-2020 годов. Одним из важных направлений – является осуществление проекта «Цифровая железная дорога». Целью проекта является усиление результативности работы железнодорожного транспорта за счет применения в организации перевозочного процесса современных цифровых технологий.

Выполнение принятой программы совершенствования возможно только за счет труда работников инженерных специальностей, которые занимаются цифровыми управляющими системами. Данная программа развития отрасли ставит перед железнодорожными ВУЗами задачи в усовершенствовании процесса обучения, требующие изучения студентами дисциплин, взаимосвязанных с цифровыми технологиями.

В нынешнее время использование в учебном процессе компьютерных технологий открывает новые возможности в организации процесса обучения. Так, например, с помощью программного пакета Proteus фирмы Labcenter Electronics можно промоделировать работу устройств, выполненных на базе микроконтроллеров PIC. При этом разработка программного кода осуществляется в среде MPLAB. Микроконтроллер представлен в компьютере как виртуальный прибор, а работа выполненного на его основе устройства отображается на экране компьютера.

Новые требования к подготовке специалистов для отрасли требуют принципиально нового подхода к изучению цифровой микропроцессорной техники.

Изучение и разработка устройств цифровой и микропроцессорной техники требует качественно нового подхода к организации учебного процесса, в котором этому направлению, с учетом важности поставленных компанией ОАО «РЖД» задач, должно уделяться особое внимание. Таким же высоким требования должен соответствовать выпускник высшей школы. В свете новых требований по подготовке специалистов высшей квалификации, инженер в процессе обучения в ВУЗе должен в полной мере овладеть объемом знаний, необходимых в дальнейшей производственной деятельности для самостоятельного сквозного проектирования и изготовления электронных устройств, выполненных на базе микроконтроллеров. Для этого он должен изучить интегрированную среду разработки MPLAB, которая содержит все программные инструментальные средства, необходимые для написания программы проекта, ее тестирование и пошаговую проверку работы программы на имитаторе. Отлаженная программа с помощью программатора заносится в память микроконтроллера. После этого запрограммированный и готовый к работе микроконтроллер устанавливается в разрабатываемое электронное устройство.

Для приобретения опыта программирования в качестве базового выбран микроконтроллер семейства PIC18F452, включающий в себя полный набор периферийных устройств (АЦП, таймеры, порты ввода-вывода и др.), позволяющий осуществлять его программирование на языке высокого уровня Си.

С целью обучения студентов работе на реальных объектах микропроцессорной техники все лабораторные работы выполняются на физических модулях, на которых устанавливаются микроконтроллер и изготовленные панели объектов управления. При этом приведенные в пособии файлы программ сохранились без изменения, поскольку в учебном комплексе модули изготовлены таким образом, что в них полностью повторены схемы соединения с внешними объектами управления. Тематика лабораторных работ охватывает широкий круг практических приложений, требующихся при создании будущим инженером самостоятельного проекта и включает в себя:

- управление портами ввода-вывода;

- формирование задержек времени;

- работа с программами прерывания;

- работа с таймерами;

- аналого-цифровое преобразование и др.

Разработанные и изготовленные панели объектов управления в полной мере обеспечивают выполнение лабораторных работ. Полученные во время выполнения работы файлы программ могут быть успешно использованы в дальнейшем при разработке различных устройств на микроконтроллерах.

Целью данного дипломного проекта является создание лабораторной работы по дисциплине «Основы микропроцессорной техники», которая поможет студентам освоить таймеры-счётчики, прерывания, динамическую индикацию, программные пакеты Proteus и Mplab. Приобретенные в ВУЗе знания позволят подготовить квалифицированного инженера, отвечающего новым требованиям инновационного развития отрасли.

1 АНАЛИЗ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ЧАСТОТЫ СИГНАЛА

1.1 Переменный электрический ток и его частота

Переменный ток имеет ряд важных характеристик, влияющих на его физические свойства. Одним из таких параметров является частота переменного тока. Если говорить с точки зрения физики, то частота – это некая величина, обратная периоду колебания тока. Если проще – то это количество полных циклов изменения ЭДС, произошедших за одну секунду. Период рассчитывается по формуле

, (1.1)

где t – время, сек.;

N – число колебаний.

Известно, что переменный ток заставляет электроны двигаться в проводнике сначала в одну сторону, потом - в обратную. Полный путь «туда-обратно» они совершают за некий промежуток времени, называемый периодом переменного тока. Частота же является количеством таких колебаний за 1 секунду. В качестве единицы измерения частоты во всем мире принят 1 Гц (в честь немецкого ученого Г. Герца), который соответствует 1 периоду колебания за 1 секунду. Частота рассчитывается по формуле

. (1.2)

В нашей стране стандартной считается частота тока в 50 Гц. Это значит, что синусоида тока движется в течение 1 секунды 50 раз в одном направлении, и 50 – в обратном, 100 раз проходя через нулевое значение. Получается, что обычная лампа накаливания, включенная в сеть с такой частотой, будет затухать и вспыхивать примерно 100 раз за секунду, однако мы этого не замечаем в силу особенностей своего зрения. Период электрического тока представлен на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Период колебаний электрического тока

Для измерения частоты переменного тока применяют приборы, называемые частотомерами. Частотомеры используют несколько основных способов измерения, а именно:

- метод дискретного счета;

- резонансный метод измерения частот;

- метод сравнения частот.

Метод дискретного счета основывается на подсчете импульсов необходимой частоты за конкретный промежуток времени. Его наиболее часто используют цифровые частотомеры, и именно благодаря этому простому методу можно получить довольно точные данные.

Метод перезаряда конденсатора тоже не несет в себе сложных вычислений. В этом случае среднее значение силы тока перезаряда пропорционально соотносится с частотой, и измеряется при помощи магнитоэлектрического амперметра. Шкала прибора, в таком случае, градуируется в Герцах. Погрешность подобных частотомеров находится в пределах 2 %, и поэтому такие измерения вполне пригодны для бытового использования.

Резонансный способ измерения базируется на электрическом резонансе, возникающем в контуре с подстраиваемыми элементами. Частота, которую необходимо измерить, определяется по специальной шкале самого механизма подстройки. Такой метод дает очень низкую погрешность, однако применяется только для частот больше 50 кГц.

Метод сравнения частот применяется в осциллографах, и основан на смешении эталонной частоты с измеряемой. При этом возникают биения определенной частоты. Когда же частота этих биений достигает нуля, то измеряемая частота становится равной эталонной. Далее, по полученной на экране фигуре с применением формул можно рассчитать искомую частоту электрического тока.

1.2 Вибрационный частотомер

Вибрационный частотомер – измерительный прибор, состоящий из обмотки электромагнита, якоря электромагнита, укрепленного на основании частотомера и ряда металлических пластинок, настроенных каждая на определенную частоту собственного периода колебаний. Схема устройства и шкала измерения данного прибора представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Схема устройства и шкала измерения: 1 – обмотка электромагнита; 2 – якорь электромагнита; 3 – основание частотомера; 4 – пружинящие крепления; 5 – пластины

Принцип работы данного частотомера основывается на использовании механического резонанса. По обмотке электромагнита протекает переменный ток, вызывающий силу притяжения якоря к электромагниту.

Сила притяжения то увеличивается, то уменьшается, два раза за период, достигая наибольшего значения. Металлические пластинки под воздействием этой силы испытывают вынужденные колебания, частота которых равна удвоенной частоте переменного тока. Пластинки подбираются с различной частотой собственных колебаний, и та из них, собственная частота которой совпадает с частотой вынужденных колебаний, будет колебаться со значительно большей амплитудой, чем другие пластинки.

На шкале прибора около каждой пластинки указана частота переменного тока, при которой резонирует пластинка. Таким образом, по пластинке, колеблющейся с большей амплитудой, можно определить частоту переменного тока.

Частотомер включается в сеть так же, как вольтметр. На его шкале указывается номинальное напряжение, на которое он рассчитан.

1.3 Выпрямительный частотомер

Схема выпрямительного частотомера показана на рисунке 1.3. В приборе реализованы две параллельные ветви.

Рисунок 1.3 – Схема выпрямительного частотомера

Первая ветвь состоит из реактивной катушки с индуктивностью L₁, конденсатора емкостью C₁, настроенных на резонанс при частоте 65 Гц, и двухполупериодного выпрямителя.

Вторая ветвь состоит из активного сопротивления r₂ и второго двухполупериодного выпрямителя.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР