147143 (594269), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Схема электрическая структурная представлена на чертеже АКВТ.230101.ДП00.10Э1.
Маршрутный компьютер-тестер состоит из следующих компонентов: микроконтроллер; интерфейс подключения к К-линии; пульт управления; дисплей; ПЗУ.
МКТ подключается к системе электрооборудования автомобиля в соответствии со схемой включения предусмотренной для бортового компьютера.
3 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ МКТ
3.1 Выбор элементной базы и разработка схемы электрической принципиальной МКТ
Задание для дипломного проектирования предусматривает создание МКТ, представленного на схеме электрической структурной АКВТ.230101.ДП00.10Э1.
Для того, чтобы МКТ обеспечивал выполнение своих рабочих функций с необходимыми параметрами, используются в качестве элементной базы интегральные микросхемы (ИМС) и дискретные элементы.
В настоящее время существуют несколько вариантов логик цифровых микросхем: транзисторно-транзисторная логика ТТЛ, металл-окисел-проводник МОП и эммиторно-связная логика ЭСЛ.
Отметим, что микросхемы МОП разрабатывали после внедрения в аппаратуру первых серий ТТЛ, поэтому во многом копировали их структуру. Большое распространение получили микросхемы КМОП – комплиментарные полевые транзисторы со структурой МОП. Микросхемы КМОП почти не потребляют электроэнергию от источника питания во время ожидания. При обработке сигналов ток потребления микросхем тем выше, чем выше быстродействие схемы.
Микросхемы ТТЛ также как и КМОП отвечают таким требованиям, как минимальное потребление энергии, но КМОП имеют наименьшие габариты и вес. Микросхемы логики КМОП целесообразно использовать в бортовых условиях работы.
ЭСЛ – это самая быстродействующая логика, но является самой спорной. Потребителей отпугивает очень большая рассеиваемая мощность.
Основным требованием к блоку является обеспечение минимального потребления электроэнергии, высокая надежность и минимальные габаритные размеры.
Маршрутный компьютер тестер рассчитан на бортовые условия эксплуатации, что следует учитывать при выборе элементной базы.
Выбор микроконтроллера:
В качестве микроконтроллера выбираем микроконтроллер AT89S53, 8-ми разрядный микроконтроллер с Flash памятью объемом 12 Кбайт семейства AT89S.
Использование микроконтроллеров АТ89 позволяет получить более высокие результаты при создании микроконтроллерных систем в плане снижения энергопотребления (за счет полностью статической структуры) и сокращения аппаратных затрат.
AT89S53 наиболее подходит к разрабатываемому блоку и сочетает в себе все функции ранее разработанных МК семейства AT89S. Поддерживает пословную и постраничную запись, используемую при программировании, а так же и побайтную запись, что очень важно при программировании.
Микроконтроллеры серии АТ89, изготовлены по КМОП (CMOS) технологии.
Основные преимущества перед другими моделями:
1) Совместимость с ИС семейства MCS 51
2) 12 Кбайт внутрисистемно-программируемой загружаемой Flash памяти:
3) Последовательный SPI- совместимый интерфейс для загрузки программ
4) Ресурс: 1000 циклов записи/ стирания
5) Напряжение питания от 4 В до 6 В
6) Полностатический режим работы: от 0 Гц до 24 МГц
7) Трехуровневая защита программирования памяти
8) Встроенная 256 х 8 бит RAM
9) 32 программируемые линии I/O
10) Три 16 – ти разрядных таймера/ счетчика
11) 9 источников прерывания
12) Программируемый последовательный канал UART
13) Последовательный SPI – совместимый интерфейс
14) Экономичные режимы ожидания (Idle) и отключения (Power – down)
15) Пробуждение из режима отключения (Power Down) по прерыванию
16) Программируемый следящий таймер
17) Двойной указатель данных
18) Флаг отключения питания
Описание:
AT89S53 представляет собой экономичный, высокопроизводительный, 8-ми разрядный CMOS микроконтроллер с, загружаемой, программируемой и стираемой ROM памятью объемом 12 Кбайт. Производится с применением технологии энергонезависимой памяти с высокой плотностью размещения, разработанной корпорацией Atmel, и имеет совместимость с, широко используемым, стандартным набором инструкций, и расположением выводов стандарта 80С51. Наличие встроенной Flash памяти с поддержкой функции загрузки позволяет производить внутрисистемное перепрограммирование программного кода посредством последовательного SPI – интерфейса, или с помощью стандартного программатора энергонезависимой памяти. Благодаря объединению универсального, 8-ми разрядного CPU и загружаемой Flash памяти на одном кристалле, микроконтроллер Atmel AT89S53 имеет высокую производительность, гибкость в применении, и конкурентоспособную себестоимость для широкого спектра встраиваемых систем управления.
Загружаемая Flash память имеет возможность изменения одного байта за раз, а обращение к ней производится посредством последовательного SPI интерфейса. Удержание активного уровня сигнала инициализации RESET принудительно переводит шину SPI в режим последовательного программирующего интерфейса и обеспечивает возможность записи, или чтения программной памяти, в случае, если бит 2 блокировки (Lock bit 2) не был активирован.
Рисунок 3.1 – Конфигурация выводов
Выбираем тип корпуса TQFP.
Рисунок 3.2 – Парамерты корпуса TQFP
Более подробная информация о микросхеме находиться в Datasheets производителя.
Выбор ПЗУ:
Задание для дипломного проектирования предусматривает использование ПЗУ для хранения констант заведомо известных показаний. Для хранения заведомо известных показаний потребуется память не менее 64кб.
В качестве ПЗУ выбираем память AT24C64, 65536 битная серийная электрически стираемая и программируемая память только для чтения (EEPROM), организованная как 8192 слова по 8 бит каждое той же фирмы производителя, что и микроконтроллер, производства компании Atmel.
Выбираем тип корпуса PDIP.
Рисунок 3.3 – Конфигурация выводов
Рисунок 3.4 – Параметры корпуса PDIP
Выбор интерфейс для подключения к диагностической линии автомобиля:
В качестве микросхемы выполняющей функцию интерфейса для подключения к диагностической линии автомобиля выбираем ИМС МС33290, производства компании Моторола.
ИМС МС33290 - интерфейс подключения к диагностической линии автомобиля. Является последовательным интерфейсом связи, предназначенным для обеспечения двунаправленной полудуплексной связи взаимодействия с автомобильной диагностической системой управления. Предназначен для взаимодействия устройств на основе микроконтроллеров и электронного блока управления через специальный ISO K-линию.
Рисунок 3.3 – Конфигурация выводов
Рисунок 3.4 – Параметры корпуса
Выбор микросхемы часов реального времени.
В качестве ИМС выполняющей функцию часов выбираем микросхему M41T56.
M41T56 - серийные часы реального времени.
Особенности:
1) 32KHz кварцевый генератор
2) Последовательный интерфейс.
3) 5V ± 10% питающего напряжения
4) Батарея питания 450nA (TYP на 3V)
Выбор микросхемы формирования входного сигнала произвольной формы в цифровые сигналы.
Для реализации функции формирования входного сигнала произвольной формы в цифровые сигналы выбираем микросхему SN7413 - два триггера Шмитта с элементом 4И-НЕ на входе.
Выбор ЖК-индикатора
Для отображения информации необходим двухстрочный 16-ти символьный русифицированный ЖК-индикатор со светодиодной подсветкой. Данный индикатор может быть любой фирмы изготовителя, главное соблюсти следующие требования: - контроллер ЖКИ- русифицированный, 2 строки 16 символов.
Главное при выборе учесть совместимость ЖК-индикатора с микроконтроллером. Кроме Data Vision испытывались индикаторы фирм PowerTips, Wintec, Bolymin и ещё неизвестных производителей, работоспособность прибора не нарушалась. Индикатор - самый дорогой компонент МКТ.
Выбираем индикатор MT-16S2D-2YLG.
MT-16S2D-2YLG ЖКИ индикатор 2 строки 16 символов англо-русский, с подсветкой.
3.2 Описание принципа работы и настройка МКТ
Схема электрическая принципиальная представлена на чертеже АКВТ.230101.ДП00.10Э3.
Схема питания МКТ питается от бортовой сети автомобиля, в которой возможны значительные броски питания и помехи. Для исключения неблагоприятных факторов предназначен ряд дополнительных элементов. Для защиты схемы от «переполюсовки» служит диод (VD1). Данный диод с прямым током не менее 300 mA. Для защиты схемы от бросков по питанию служат специальные автомобильные варисторы R5 и R17
Интерфейс подключения к диагностической линии автомобиля (k-line) выполнен на специализированной микросхеме МС33290, которая может быть заменена на МС33199 или L9243, Si9243.
Биполярные транзисторы - любые маломощные n-p-n, микросхему часов DD1 M41T56 можно заменить на DS1307, пьезоизлучатель ВА1 - обязательно со встроенным генератором.
Загрузка программы в микроконтроллер. Микроконтроллер программируется через параллельный порт (LPT). Схема подключения микроконтроллера (через разъем X1) к LPT порту компьютера приведена в самой программе программирования. Необходимо учесть, что максимальная длина кабеля, соединяющего микроконтроллер с компьютером не должна превышать 20-30 см.
Настройка МКТ
В первую очередь необходимо:
- проверить отсутствие замыкания по питанию (между линиями +5В и GND). При отсутствии замыкания подается напряжение питания (12В) и необходимо убедиться в наличии +5В во всех точках схемы, куда +5В должны приходить.
- формирование сигнала "Сброс". При включении питания на выводе 9 RSТ микроконтроллера (МК) DD5 должна кратковременно появляться логическая "1", а затем все время держаться уровень логического нуля.
- работа внутреннего генератора МК. На выводах 18 и 19 МК должен быть синус частотой 12 мГц, а на выводе 30 (ALE) должен быть меандр с частотой 2 мГц.
- правильность адресации к памяти программ. На выводе 29 (PME) МК должен быть уровень логической "1". Если на выводе PME присутствует постоянная генерация - то контроллер работает с внешней памятью программ – необходимо убедится в наличии уровня логической "1" на выводе 31 (DEMA) МК. Если на выводе PME периодически появляются пачки импульсов - происходит выход программы за пределы внутренней памяти программ, чего не должно быть. Скорее всего, микроконтроллер "чистый" или неверно запрограммирована программа.
После старта программа инициализирует последовательный порт и системный таймер (что никак не отражается на выводах МК), а затем инициализирует ЖКИ: на порт P2 микроконтроллера выставляются команды, сопровождаемые импульсами единичной полярности на вход E ЖКИ. После записи каждой команды МК переводит все линии порта P2 в единичное состояние и начинать опрашивать готовность ЖКИ, выдавая импульсы единичной полярности на вход Е ЖКИ. Если по какой-либо причине индикатор не выставляет флаг готовности, программа зацикливается на опросе готовности ЖКИ.
После инициализации экран ЖКИ должен очиститься и на него выводится, какой либо текст. Вывод текста аналогичен программированию ЖКИ. Если на дисплее горят черные квадраты, то необходимо отрегулировать яркость свечения индикатора потенциометром R4. При очищенном экране черных квадратов не должно быть видно (или они должны быть еле заметны).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
