РПЗ (804524)
Текст из файла
1АННОТАЦИЯВрамкахструктурная,курсовойработыфункциональнаяибылиразработаныпринципиальнаяэлектрическаясхемыконтроллерауправления сервомотором. Был описан принцип работы устройства.Спроектированатопологияпечатнойплатыустройства.Проведеномоделирование работы устройства на макетной плате, разработка топологииплат в САПР EasyEDA.
Проведено экспериментальное исследование макетаустройства, включая проверку правильности работы.Ключевые слова : микроконтроллер, стабилизатор напряжения, контроллер,сервомотор.ANNOTATIONWithin the framework of the course work, an electrical structural, functional andcircuit diagram of a servomotor controller was developed.
The principle of thedevice operation was described. The topology of the printed circuit board of thedevice is designed. Simulation of the device operation on the breadboard,development of the board topology in the EasyEDA CAD system. An experimentalstudy of the device layout including validation of the work was carried out.Key words: microcontroller, voltage regulator, controller, servomotor.2СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СОКРАЩЕНИЙ ИТЕРМИНОВВВЕДЕНИЕ1. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙСХЕМЫ УСТРОЙСТВА2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА3.
РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ4. РАЗРАБОТКА СБОРОЧНОГО ЧЕРТЕЖА5. ПРОШИВКА МИКРОКОНТРОЛЛЕРА6. ЛИСТИНГ ПРОГРАММЫСПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ345681011131517СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СОКРАЩЕНИЙ ИТЕРМИНОВКМО — компонент, монтируемый в отверстияПП — печатная платаСАПР — система автоматизированного проектированияШИМ — широтно-импульсная модуляция4ВВЕДЕНИЕЦелью работы является разработка системы управления сервомотором.Управление периферией производится с помощью микроконтроллераAttiny25-20PU[5] с тактовой частотой 8 МГц.
По умолчанию движоксервомотора TowerPro SG90 9G (Mini)[4] находится в нулевом положении,перпендикулярно оси корпуса. При длительном нажатии на какую-либо изкнопокуправленияпроисходитотклонениедвижкасервомоторавсоответствующую сторону (вправо на 60° или влево на -60°), покаудерживается эта кнопка. При двойном быстром нажатии на кнопкууправления движок отклоняется в соответствующую сторону и остается втаком положении до тех пор, пока кнопка снова не будет нажата.В рамках работы решаются следующие задачи:разработка электрической структурной и принципиальной схем;разработка алгоритма работы устройства;разработка топологии печатной платы устройства;Моделирование устройства на макетной платеизготовление платы устройства;сборка устройства;экспериментальное исследование устройства.51.
РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫУСТРОЙСТВАСтруктурная схема была разработана в среде Splan 7.0 по ГОСТ 2.702201 и представлена на рис. 1.Рисунок 1: Структурная схема устройстваУстройство содержит в себе 5 ключевых структурных частей:стабилизатор напряжения, светодиодная индикация, кнопки управления,микроконтроллер, транзисторный ключ. На вход (с блока питания) подаетсяпостоянное напряжения 12В. Эти 12В идут на вход стабилизаторанапряжения, откуда с выхода через сглаживающие фильтры получаютсястабильные 5В, идущие на питание микроконтроллера и необходимойобвязки. При нажатии на кнопку управления микроконтроллер производитпрограммную проверку на дребезг, после чего генерирует сигнал ШИМ навыходнеобходимойчастоты,которыйидетналогическийвходсервопривода, заставляя его отклониться в тут или иную сторону.Параллельно с этим подается разрешающий сигнал на транзисторный ключ,который переводит светодиодную индикацию в рабочий режим.6На основании структурной схемы была разработана функциональнаясхема по ГОСТ 2.702-201.
Разработка осуществлялась в среде Splan 7.0 ипредставлена на рис 2.Рисунок 2: Функциональная схема устройстваВЫВОДВ данном разделе была рассмотрена электрическая структурная ифункциональная схемы устройства.72. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВАПринципиальная схема устройства была разработана в в среде Splan 7.0по ГОСТ 2.113-75 и представлена на рис.
3.Рисунок 3: Принципиальная схема устройстваНа вход подаётся постоянное напряжение 12В. Конденсаторы С1, С2предназначены для сглаживания скачков напряжения по обеим сторонамстабилизатора напряжения, причем их необходимо расположить как можноближе к ножкам микросхемы DA1, согласно схеме. Биполярные PNPтранзисторы VT1 и VT2 работают в ключевом режиме. Для устраненияброска тока в цепи базы транзисторов установлены токоограничивающиерезисторы R3, R4.
Для ограничения тока через переход эмиттер-коллектортранзисторов VT1 и VT2 используются резисторы R1, R2. Они же служаттокоограничивающимидляпитаниятрехцветногосветодиодаHL1.Номиналы конденсаторов взяты, исходя из рекомендаций производителя.Резисторы рассчитаны, исходя из даташита[6].8Ток через светодиод задан меньше рекомендуемого производителемоптимального для максимальной яркости свечения значения.
Сделано это сцелью уменьшения энергопотребления устройства, устранения излишнейнагрузки на транзисторы VT1 и VT2 (максимальная рассеиваемая мощность150 мВт согласно даташиту) и снижения яркости самого индикаторногосветодиода HL1.ВЫВОДВ данном разделе была рассмотрена электрическая принципиальнаясхема устройства и его основные принципы работы.93. РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫРазработанная печатная плата является односторонней по второмуклассу точности согласно ГОСТ Р 53429-2009. Использовалисьисключительно КМО.
Для разработки топологии печатной платыиспользовалась среда EasyEDA по ГОСТ 23752-79. Она представлена на рис.4.Рисунок 4: Топология печатной платыМатериал – стеклотекстолит фольгированный СФ1-18-1.5 по ГОСТ10316-78. Толщина фольги 18 мкм. Метод изготовления платы – химическийнегативный. Шаг координатной сетки – 0.5 мм.Габаритные размеры платы – 45 на 40 мм.
Минимальное расстояние междупроводниками составляет 0.5 мм. Ширина дорожек информационных цепей ицепей питания выдержана в пределах 0.8 мм, с целью выдержатьмаксимальный допустимый ток в 1 А (соответствует п.3 РТЗ).ВЫВОДВ данном разделе представлена разводка печатной платы, обоснованвыбор параметров и нюансов.104. РАЗРАБОТКА СБОРОЧНОГО ЧЕРТЕЖАСборочный чертёж платы был составлен в программе Autodesk Inventor2019 на основе топологии, разработанной ранее. Документ оформленсогласно ГОСТ 2.109-73 и представлен на рис.
5.1. Все КМО находятся наодной стороне платы. Проводники на чертеже не указаны.Рисунок 5.1: Сборочный чертежТребования к сборке:1. *Размеры для справок2. Монтаж выполнить согласно схеме РТ2.16.06.61.18.003 Э33. Установку КМО осуществлять согласно ГОСТ Р МЭК 61191-1-2010:- микросхема DA1 - по варианту 1- кнопки тактовые SB1-SB3 - по варианту 2- резисторы R1-R4 - по варианту 3- конденсаторы C1-C2 - по варианту 4- светодиод HL1 - по варианту 5- транзисторы VT1-VT2 - по варианту 6- вилку штыревую XP1 - по варианту 7- гнездо питания XS1 - по варианту 8114. Пайку КМО осуществлять по ГОСТ Р МЭК 61191-2-2010 припоем ПОС 61ГОСТ 21930-765. Установку выводов разъемов осуществлять по ГОСТ Р МЭК 61191-3-20106.
После сборки изделие промыть в ультразвуковой очистительной ванне соспирто-бензиновой смесью ГОСТ 18300-877. Контроль паяльных соединений производить визуально-оптическимметодом по ГОСТ 2475-818. Микросхему DD1 установить в панель XS2 согласно ключу9. Печатные проводники не показаны10. Остальные требования по ОСТ4 ГО.070.015-75Варианты установки ЭРИ показаны на рис. 5.2.Рисунок 5.2: Варианты установки ЭРИВЫВОДВ данном разделе был рассмотрен сборочный чертёж устройства,определены требования к его сборке.125.
Прошивка микроконтроллера.Алгоритм программы устройства представлен на рис. 6:Рисунок 6: Алгоритм работы программы13Прошивка микроконтроллера осуществляется программатором usbASP[7] припомощи ПО progISP версии 1.72. Для многократной перепрошивкимикроконтроллера на плате под него предусмотрена панелька XS2,обеспечивающая его беспрепятственное изъятие.ВЫВОДВ этой главе показан метод прошивки МК.14ЛИСТИНГ ПРОГРАММЫПрограммирование микроконтроллера осуществлялось с помощьюинтегрированной среды разработки программного обеспечения для AVRмикроконтроллеров CodeVisionAVR на языке программирования Си.Листинг программы приведен ниже :#define F_CPU 8000000UL#include <tiny25.h>#include <delay.h>int delay;void led_none() {PORTB.3 = 1; // При использовании PNP транзистора 0 - этоPORTB.4 = 1; // положение "вкл", 1 - "выкл"return;};void led_red() {PORTB.3 = 1;PORTB.4 = 0;return;};void led_green() {PORTB.3 = 0;PORTB.4 = 1;return;};void main(void){#pragma optsizeCLKPR=0x80;CLKPR=0x00;#ifdef _OPTIMIZE_SIZE_#pragma optsize+#endif// Input/Output Ports initialization// Port B initialization// Func5=In Func4=Out Func3=Out Func2=In Func1=Out Func0=In// State5=T State4=1 State3=1 State2=P State1=0 State0=PPORTB=0x1D;DDRB=0x1A;// Timer/Counter 0 initialization// Clock value: 7.813 kHz// Mode: Fast PWM top=OCR0A// OC0B output: Non-Inverted PWMTCCR0A=0x23; // 100011 - 77 страница даташитаTCCR0B=0x0D; // 1101 == clk/1024TCNT0=0x00;/*Длительность 1 тика с частотой 7.813 кГц равна 0.1279918ms.Для работы сервопривода продолжительность периода должна быть равна 20ms==50 Гц.1520ms/0.1279918 = 156.26 - столько тиков задает необходимую частоту.Округлим, получим величину равную 156 тикам.Переводим 156 в 16-тиричную систему, получаем 9C.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
