Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Результат поиска
Наименование:
Курсовик Особенности разработки и алгоритм программы для микроконтроллера АVR-Mega 128, выполняющую измерение температуры с помощью датчика ТМР-35 в режиме непрерывного преобразования. Синтез и описание схемы электрической принципиальной цифрового термометра.
Информация:
Тип работы: Курсовик.
Предмет: Схемотехника.
Добавлен: 11.04.2010.
Год: 2010.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
Описание (план):
28
Министерство образования и науки Украины
Харьковский национальный университет радиоэлектроники
Кафедра:
Курсовая работа
По курсу: “ Цифровые устройства и микропроцессоры”.
По теме: “Цифровой термометр на микропроцессоре AVR - MEGA 128”.
Выполнил : Проверил:
ст. гр. ЛОЭТ - 06-1 Аврунин О.Г
Нестеренко А.А.
Зач.кн. N7211109
Харьков
2009 г.
Техническое задание
Разработать программу для микроконтроллера АVR-Mega128, выполняющую измерение температуры (с помощью датчика температуры TMP-35) в режиме непрерывного преобразования (делитель частоты равен 128) и формирующую сигналы предупреждения с помощью блока светодиодов, если значение температуры выходит за рамки диапазона 300С<Т<400С.
Реферат
Пояснительная записка содержит: 29 страниц текста, 7 рисунков, список использованных материалов источников из 6 наименований.
Цель проекта - разработка программного продукта для измерения температуры на базе микроконтроллера АVR-Mega128.
В данной работе была разработана программа на базе микроконтроллера АVR-Mega128 для измерения температуры с помощью датчика ТМР-35. Измерения температуры производятся непрерывно. Выход значений за пределы измерения сопровождается световим сигналом.
Ключевые слова: ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ, МИКРОКОНТРОЛЛЕР, ЖКИ, ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР, АЛГОРИТМ РАБОТЫ.
Содержание
Список используемых сокращений
Введение
1. Структура микроконтроллера ATMega128
1.1 Назначение выводов
1.2 Организация памяти и портов ввода/вывода микроконтроллера
2. Синтез структурной схемы
3. Синтез схемы электрической принципиальной цифрового термометра
4. Разработка алгоритма работы микроконтроллера
Заключение
Список источников информации
Примечание А (Текст программы работы микроконтроллера)
Список используемых сокращений
МК - микроконтроллер;
ОЗУ - оперативное запоминающее устройство;
ПЗУ - постоянное запоминающее устройство;
ПЭВМ - персональная электронно-вычислител ная машина;
ЖКИ - жидко-кристаллический индикатор;
Д - датчик температуры.
Введение
Микроконтроллеры (МК) являються серцем многих современных устройств и приборов. Самой главной особенностью МК, с точки зрения конструктора-проекти овщика, является то, что с их помощью легче и зачастую гораздо дешевле реализовать различные схемы [1- ст. 5].
МК может управлять различными устройствами и принимать от них данные при минимуме дополнительных узлов, так как большое число переферийных схем уже имеется непосредственно на кристалле МК. Это позволяет уменьшить размеры конструкции и снизить потребление от источника питания [1- ст. 6].
AVR - это семейство 8-разрядных RISC-микроконтроллеро фирмы Atmel. Эти МК позволяют решить множество задач встроенных систем. Они отличаються от других распостраненных в наше время микроконтроллеров большей скоростью работы, большей универсальностью. Кроме того, они очень легко программируються. Их можно перепрограммировать до 1000 раз, причем непосредственно в собранной схеме [1- ст. 9].
Имеются 3 подсемейства МК AVR:
Tiny AVR- недорогие миниатюрные МК в 8-выводном исполнении;
Classic AVR- основная линия МК с производительностью отдельных модификаций до 16 MISP, FLASH- памятью программ 2…8 Кб, памятью данных EEPROM 64...512 байт, оперативной памятью данных SRAM 128…512 байт;
Mega AVR- с производительностью 4…16 MISP для сложных приложений требующих большого обьема памяти, FLASH- памятью программ до 128 Кб, памятью данных EEPROM 64...512 байт, оперативной памятью данных SRAM 2…4 байт, встроенным 10-разрядным 8-канальным АЦП, аппаратным умножителем 8х8.
Интересной особеннотью семейства МК является то, что система комманд всего семейства совместима при переносе программы со слабого на более мощный микроконтроллер [1- ст. 11].
1. Структура микроконтроллера ATMega128
В качестве ядра микроконтроллерной системы для измерения температуры в диапазоне 30-400С согласно техническому заданию был выбран AVR микроконтроллера типа ATMega128.
1.1 Назначение выводов
На рис.1.1 изображен корпус и приведено назначение выводов микроконтроллера. В скобках указана альтернативная функция вывода.
Рис.1.1. Вид корпуса и обозначение выводов микроконтроллера ATmega128.
Микроконтроллер ATmega128 включает следующие функциональные блоки: - 8-разрядное арифметическо-логиче кое устройство ( АЛУ );
- внутреннюю флэш-память программ объемом 128 Кбайт с возможностью внутрисистемного программирования через последовательный интерфейс;
- 32 регистра общего назначения;
- внутреннюю EEPROM память данных объемом 4 Кбайт;
- внутреннее ОЗУ данных объемом 4 Кбайт;
- 6 параллельных 8-разрядных портов;
- 4 программируемых таймера-счетчика;
- 10-разрядный 8-канальный АЦП и аналоговый компаратор;
- последовательные интерфейсы UART0, UART0, TWI и SPI;
- блоки прерывания и управления (включая сторожевой таймер).
Port A (PA7..PA). 8-разрядный двунаправленный порт. К выводам порта могут быть подключены встроенные нагрузочные резисторы (отдельно к каждому разряду). Выходные буферы обеспечивают ток 20 мА и способность прямо управлять светодиодным индикатором. При использовании выводов порта в качестве входов и установке внешнего сигнала в низкое состояние, ток будет вытекать только при подключенных встроенных нагрузочных резисторах. Порт А при наличии внешней памяти данных используется для организации мультиплексируемой шины адреса/данных.
Port B (PB7..PB0). 8-разрядный двунаправленный порт со встроенными нагрузочными резисторами. Выходные буферы обеспечивают ток 20 мА. При использовании выводов порта в качестве входов и установке внешнего сигнала в низкое состояние, ток будет вытекать только при подключенных встроенных нагрузочных резисторах. Порт В используется также при реализации специальных функций.
Port C (PC7..PC0). Порт С является 8-разрядным выходным портом. Выходные буферы обеспечивают ток 20 мА. Порт C при наличии внешней памяти данных используется для организации шины адреса.
Port D (PD7..PD0). 8-разрядный двунаправленный порт со встроенными нагрузочными резисторами. Выходные буферы обеспечивают ток 20 мА. При использовании выводов порта в качестве входов и установке внешнего сигнала в низкое состояние, ток будет вытекать только при подключенных встроенных нагрузочных резисторах. Порт D используется также при реализации специальных функций.
Port Е (PЕ7..PЕ0). 8-разрядный двунаправленный порт со встроенными нагрузочными резисторами. Выходные буферы обеспечивают ток 20 мА. При использовании выводов порта в качестве входов и установке внешнего сигнала в низкое состояние, вытекающий через них ток обеспечивается только при подключенных встроенных нагрузочных резисторах. Порт E используется также при реализации специальных функций.
Port F (PF7..PF0). 8-разрядный входной порт. Входы порта используются также как аналоговые входы аналого-цифрового преобразователя.
#RESET. Вход сброса. Для выполнения сброса необходимо удерживать низкий уровень на входе более 50 нс.
XTAL1, XTAL2. Вход и выход инвертирующего усилителя генератора тактовой частоты.
TOSC1, TOSC2. Вход и выход инвертирующего усилителя генератора таймера/счетчика.
#WR, #RD. Стробы записи и чтения внешней памяти данных.
ALE. Строб разрешения фиксации адреса внешней памяти. Строб ALE используется для фиксации младшего байта адреса с выводов AD0-AD7 в защелке адреса в течение первого цикла обращения. В течение второго цикла обращения выводы AD0-AD7 используются для передачи данных.
AVCC. Напряжение питания аналого-цифрового преобразователя. Вывод подсоединяется к VCC через низкочастотный фильтр.
AREF. Вход опорного напряжения для аналого-цифрового преобразователя. На этот вывод подается напряжение в диапазоне между AGND и AVCC.
AGND. Это вывод должен быть подсоединен к отдельной аналоговой земле, если она есть на плате. В ином случае вывод подсоединяется к общей земле.
#PEN. Вывод разрешения программирования через последовательный интерфейс. При удержании сигнала на этом выводе на низком уровне после включения питания, прибор переходит в режим программирования по последовательному каналу.
VСС, GND. Напряжение питания и земля [2-ст.7].
1.2 Организация памяти и портов ввода/вывода микроконтроллера
Микроконтроллеры AVR имеют раздельные пространства адресов памяти программ и данных (гарвардская архитектура). Организация памяти МК ATMega128 показана на рис. 1.2.
Рис.1.2. Организация памяти микроконтроллера ?ATmega128
Высокие характеристики семейства AVR обеспечиваются следующими особенностями архитектуры:
* В качестве памяти программ используется внутренняя флэш-память. Она организована в виде массива 16-разрядных ячеек и может загружаться программатором, либо через порт SPI;
* 16-разрядные память программ и шина команд вместе с одноуровневым конвейером позволяют выполнить большинство инструкций за один такт синхрогенератора (50 нс при частоте FOSC=20 МГц);
* память данных имеет 8-разрядную организацию. Младшие 32 адреса пространства занимают регистры общего назначения, далее следуют 64 адреса регистров ввода-вывода, затем внутреннее ОЗУ данных объемом до 4096 ячеек. Возможно применение внешнего ОЗУ данных объемом до 60 Кбайт;
* внутренняя энергонезависимая память типа EEPROM объемом до 4 Кбайт представляет собой самостоятельную матрицу, обращение к которой осуществляется через специальные регистры ввода-вывода.
Рис.1.3. Регистры общего назначения микроконтроллера ATmega128
Как видно из рис. 1.2 и 1.3, 32 регистра общего назначения (РОН) включены в сквозное адресное пространство ОЗУ данных и занимают младшие адреса. Хотя физически регистры выделены из памяти данных, такая организация обеспечивает гибкость в работе. Регистры общего назначения прямо связаны с АЛУ. Каждый из регистров способен работать как аккумулятор. Большинство команд выполняются за один такт, при этом из регистров файла могут быть выбраны два операнда, выполнена операция и результат возвращен в регистровый файл. Старшие шесть регистров могут использоваться как три 16-разрядных регистра, и выполнять роль, например, указателей при косвенной адресации.
Следующие 64 адреса за регистрами общего назначения занимают регистры ввода-вывода (регистры управления/состояния и данных). В этой области сгруппированы все регистры данных, управления и статуса внутренних программируемых блоков ввода-вывода. При использовании команд IN и OUT используются адреса ввода-вывода с $00 по $3F. Но к регистрам ввода-вывода можно обращаться и как к ячейкам внутреннего ОЗУ. При этом к непосредственному адресу ввода-вывода прибавляется $20. Адрес регистра как ячейки ОЗУ приводится далее в круглых скобках. Регистры ввода-вывода с $00 ($20) по $1F ($3F) имеют программно доступные биты. Обращение к ним осуществляется командами SBI и CBI, а проверка состояния - командами SBIS и SBIC [2-ст.9].
2. Синтез структурной схемы
Структурная схема для цифрового термометра приведена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 - структурная схема цифрового термометра
На рисунке 2.1 показано:
ЖКИ - жидко-кристаллический индикатор;
МК - микроконтроллер;
Д- цифровой датчик температуры;
RS232С - последовательный интерфейс.
Микроконтроллер выполняет две основные функции:
производит опрос датчика температуры и сохраняет в ОЗУ значения температуры, полученные от датчика в каждом цикле опроса температуры;
по требованию компьютера, микроконтроллер отсылает в компьютер значения температуры из ОЗУ от датчика температуры.
Измеренная температура не только сохраняется, но и выводится на жидкокристаллический экран (ЖКИ). Графические возможности экрана позволяют отображать не только цифровые значения температуры, но и отображать изменения температуры во времени в виде графиков. Также микроконтроллер может сохранять не одно значение температуры, а несколько (до 20 значений).
Если значение температуры выходит за диапазон 30-400С, то микроконтроллер формирует предупреждающий сигнал с помощью светодиодов.
Кнопка производит сброс, если измеренные значения температуры выходят за значения 30-400С.
При необходимости измеренные значения температуры можно ввести на экран компьютер с помощью последовательного интерфейса RS232С.
3. Синтез схемы электрической принципиальной цифрового термометра
В данном проекте разработан цифровой термометр с использованием микроконтроллера AVR ATMEGA128. Схема устройства представлена на чертеже ЛОЕТ.06-1.09Э3. Перечень элементов -ЛОЕТ.06-1.09 ПЭ3.
Описание схемы устройства
Прибор осуществляет измерения путём заряда конденсатора до уровня примерно равного VCC, последующего разряда его через опорный резистор с одновременным подсчётом внутренних тактов до того момента, пока на входе CIN не появится лог. «0». Далее конденсатор снова заряжается до значения, близкого к VCC и разряжается через термистор, при этом также подсчитываются тактовые импульсы. Неизвестное сопротивление резистора вычисляется как отношение числа тактов при разряде конденсатора термистором к числу тактов при разряде через опорный резистор и последующим домножением на известное значение сопротивления опорного резистора. Программа вычисляет сопротивле-ние термистора, переводит это значение в температуру, переводит её в градусы Цельсия и отображает значение на ЖКИ.
К выводам 50,51 МК подключен датчик температуры ТМР 35, представленная на рисунке 3.1
Рисунок 3.1- Микросхема TMP35
ТМР35 обеспечивает выходное напряжение, линейно изменяющееся пропорционально температуре по шкале Цельсия. TMP35 не требует внешней калибровки обеспечивая типичную точность +/-10C при +250C и +/-20C в диапазоне -400C к +1250C. Низкое выходное сопротивление TMP35 и линейность выводного напряжения и отсутствие необходимости точной калибровки упрощает его подключение к электрической схеме терморегулятора, Аналого-цифровым преобразователя. Устройства питается по двухпроводной линии от источника напряжением от 2.7 V к 5.5 V. Питающий ток имеет величину значительно ниже 50мка, обеспечивая очень низкий саморазогрев -- меньше чем 0.10C в невозмущенной атмосфере. Кроме того, заложена функция отключения обеспечивающая снижение питающего тока до величины меньше чем 0.5мка. TMP35 работает при температуре от 100C до 1250C [3]. Резисторы R12 и R13 ограничивают ток, проходящий через датчик.
К выводам 14 и 15 (PB4, PB5) микроконтроллера с помощью ограничиваю-щих резисторов R2 ? R4 подсоединяется выводами CLK и DI ЖКИ, выполненный на микросхеме НТ1611. Через ограничивающие резисторы R6, R6 к выводу VDD подводится напряжение питания от источника.
Жидкокристаллический индикатор показан на рисунке 3.2
Рисунок 3.2- Микросхема НТ1611
Если измеренные значения температуры выходят за заданные пределы, то загораютя светодиоды VD1, VD2. R9,R10 ограничивают ток, проходящий через светодиоды.
К выводым 2, 3 (РЕ0,РЕ1) микроконтроллера присоединяется микросхема MAX232C, которая позволяет производить обмен информацией с компьютером через последовательный интерфейс RS232C. Для этого задействованы выводы T1IN, T1OUT, R1IN, R1OUT. В соответствии с описанием микросхемы к выводам C1+, C1- и C2+, C2- подключаются конденсаторы С3, С4 емкостью 0,1 мкФ. Такие же конденсаторы С1, С2 для создания необходимых уровней питания подключаются к ножке 2 (Vs+) и к шине питания; к ножке 6 (Vs-) и к земле [1]. Устройство можно подключить к компьютеру с помощью разъема XР1.
Условное графическое обозначение микросхемы MAX232C показан на рисунке 3.3.
Рисунок 3.3 - УГО ADM202_SO16
Микросхема ADM202_SO16 позволяет осуществлять связь по интерфейсу RS232C одновременно с двумя устройствами.
Для формирования правильного импульса сброса в момент включения питания к выводу (RESET) микроконтроллера подключена RC-цепочка (R11,C9). Эта цепь используется для задержки запуска микроконтроллера при включении питания, что нужно для его правильного запуска, а также для ручного перезапуска микроконтроллера нажатием на кнопку SВ1 . Цепь сброса по включению питания обеспечивает запрет включения процессора до тех пор, пока напряжение питания не достигнет безопасного уровня. После того, как напряжение питания достигнет уровня включения, процессор не включается до тех пор, пока встроенный таймер не обработает несколько периодов сторожевого таймера. Внешний сброс обрабатывается по низкому уровню на выходе RESET. Вывод должен удерживаться в низком состоянии, по крайней мере, два периода тактовой частоты. После снятия сигнала 0 с вывода RESET через некоторое время микроконтороллер запускается. Кроме того, для информирования пользователя о рабочем режиме подключается светодиод VD3. Этот светодиод мигает зеленым цветом, когда производится чтение значений температуры из датчика. В остальное время светодиод не горит. Так как чтение значений температуры происходит непрерывно, кроме случаев прерывания вызванных для связи с компьютером, то светодиод мигает с периодом 0,8 мс. И перестает мигать в момент обмена информацией с компъютером [1].
К выводам 23 (XTA/L1) и 24 (XTA/L1) МК подсо и т.д.................
