Микропроцессорное устройство управления электронными весами (47605)

Посмотреть архив целиком

Федеральное Агентство по образованию


ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)


Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)







МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫМИ ВЕСАМИ


Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Микропроцессорные устройства и системы»


ЗФ КП. ХХХХХХ.008 ПЗ





Студент группы

Руководитель проекта

профессор кафедры ПрЭ

А.В.Шарапов


2008


Федеральное Агентство по образованию

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)

ЗАДАНИЕ


на курсовое проектирование по дисциплине

«Микропроцессорные устройства и системы»


студенту ____________________________________

группа ________________ факультет _______ ЗФ ________

Тема проекта: Микропроцессорное устройство управления

электронными весами ________________________________

Исходные данные к проекту: Фиксируются вес и стоимость расфасованной порции продукта ____________________________

Содержание пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов): ______________________________________

выбор микроконтроллера, обоснование функциональной схемы,

разработка полной принципиальной схемы устройства с перечнем

элементов и листинга управляющей программы

Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей и схем):

схема электрическая принципиальная – 1 лист

Дата выдачи задания: __________________________________

Руководитель профессор кафедры ПрЭ _______ А.В.Шарапов

Задание принял к исполнению ____________________


СОДЕРЖАНИЕ


1 Введение ...................................................................................................4

2 Конкретизация технического задания ...................................................4

3 Разработка функциональной схемы .......................................................4

4 Разработка схемы алгоритма прикладной программы .........................5

5 Разработка принципиальной схемы .......................................................7

6 Разработка управляющей программы ....................................................9

7 Заключение .............................................................................................10

Список использованных источников ......................................................11

Приложение А. Листинг управляющей программы ..............................12

ЗФ КП. ХХХХХХ.008 Э3 Плата микроконтроллера. Схема электрическая принципиальная……………......................................................19

ЗФ КП.ХХХХХХ.008 ПЭ3 Плата микроконтроллера. Перечень элементов..............................................................................................................20


1 ВВЕДЕНИЕ


Применение микропроцессорных средств позволяет строить универсальные устройства управления электронными весами, легко перестраиваемые на различные режимы его работы.

Анализ технического задания показывает, что проектируемое устройство должно выполнять две основные задачи:

а) позволять вводить цену продукта с клавиатуры;

б) обрабатывать и выводить значение цены, веса и стоимости расфасованного продукта;

При проектировании принято, что вес товара не превышает 1кг, а цена за килограмм и стоимость – 99р. 99коп..



2 КОНКРЕТИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ


Для электронных весов потребуются следующие внешние устройства:

- клавиатура с цифрами 0-9 и клавишей ввода, т.е. всего десять клавиш;

- 2 семисегментных индикаторов: 4 отображают вес с точностью до грамма, по 4 для отображения цены и стоимости товара.

- усилитель сигнала с датчика веса и АЦП для оцифровки данных.

При использовании микропроцессорного комплекта серии К580 устройство управления весами кроме центрального процессора (пять микросхем) должно включать в себя параллельный интерфейс, программируемый таймер, ПЗУ для хранения прикладной программы и ОЗУ для организации стека.

Предпочтительнее использование однокристальных микроконтроллеров, где все перечисленные устройства реализованы в одной микросхеме и требуется лишь один источник питания. Наиболее оптимальное решение получается при применении микроконтроллеров Atmel AVR с гибкой и развитой системой команд и множеством вспомогательных функций, среди которых присутствуют 8- и 16-разрядные таймеры и 10-разрядные АЦП. Кроме того, эти контроллеры изготовлены по технологии КМОП, что обеспечивает экономичное потребление тока.


3 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ


На рисунке 3.1 приведена функциональная схема устройства управления электроннымим весами, выполненного на однокристальном микроконтроллере Atmega16.

В связи с достаточно большим количеством семисегментных индикаторов следует использовать схему динамической индикации. Для этого информационные входы семисегментных индикаторов подключены к выходам дешифратора К514ИД1, а общий вход каждого индикатора – к выходу 4-разрядного дешифратора К1564ИД5. На вход К514ИД1 от микроконтроллера подается код символа, на вход К1564ИД5 – код активного индикатора. Каждый индикатор должен активироваться с частотой не менее 40 Гц (частота, при которой мерцание индикаторов незаметно для глаз). Для отображения информации при таком подключении потребуется один порт, в данной схеме для этих целей выделен порт PC. Поскольку у дешифратора семисегментного индикатора управление запятой не предусмотрено, то для следует выделить еще один вывод микроконтроллера, в данном случае PD7.

Клавиатуру удобно построить в виде матрицы 34, для ее сканирования потребуется один порт, в данном случае PB.

Для оцифровки сигнала датчика используется вход микроконтроллера ADC0.

Для определения веса товара с точностью до грамма при максимальном весе 1кг требуется 10-ти разрядный АЦП, встроенный в микроконтроллер.

DB CCD CNTL

RD SHIFT

WR RL

CS

A0 SL

IRQ

CLK BD

RES OB,OA


Рисунок 3.1 – Функциональная схема контроллера


4 Разработка алгоритма управляющей программы


Вне зависимости от задач, выполняемых микроконтроллером, алгоритм управляющей программы, как правило, состоит из двух частей:

- начальная загрузка регистров и значений переменных, инициализация внешних устройств;

- бесконечный цикл, в котором обычно происходит опрос внешних сигналов и обновление информации как для внутренних регистров, так и для внешних устройств.

У электронных весов должно быть два режима работы: режим взвешивания и режим редактирования цены за единицу продукции. Чтобы их различать, введен специальный байт status. При сбросе весы должны находиться в режиме редактирования, контроллер в этом режиме, ожидает ввода значения цены или ее подтверждения путем нажатия клавиши ввода. В режиме взвешивания контроллер пересчитывает значение стоимости взвешенной продукции в зависимости от веса и цены.

Для отображения чисел на экране необходима специальная подпрограмма, преобразующая число в последовательность выводимых символов.

























Рисунок 4.1 – Схема алгоритма прикладной программы


5 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ


Схема электрическая принципиальная полностью приведена в приложении.

При использовании контроллера Atmega16 фирмой-производителем рекомендовано использовать параллельно каждой паре выводов питания подсоединять помехозащищающий конденсатор емкостью не менее 1мкФ. На схеме эти конденсаторы обозначены C1 и C2, выбран тип К10-17–10В–1мкФ10%. Между линией RESET и плюсом питания подключается резистор с типовым значением 10 кОм (на схеме – R1), между линией RESET и минусом питания – конденсатор емкостью 1мкФ (на схеме – C4). Такая схема позволяет избежать ложного сброса микроконтроллера.

Параллельно линиям XTAL1 и XTAL2 подсоединяется кварцевый резонатор, частота которого для данного микроконтроллера обычно равна 16МГц. Между минусом питания и линиями XTAL1 и XTAL2 ставятся конденсаторы емкостью (20..30) пФ (на схеме – C3 и C5).

Для усиления сигнала с датчика веса следует применить измерительный усилитель. Схема такого устройства часто включает в себя несколько операционных усилителей, но может выпускаться в интегральном исполнении. В качестве измерительного усилителя выбрана микросхема INA128, которая в качестве дополнительных пассивных элементов требует только резистор для регулирования коэффициента усиления (на схеме – R2), определяемый по формуле:

, (5.1)

где K – требуемый коэффициент усиления.

Например, при K=100 рассчитанное по формуле значение RG равно 505 Ом, оно округляется до значения из ряда номиналов E6, равное 510 Ом. Лучше применять подстроечный резистор с целью калибровки коэффициента усиления.

В клавиатурной матрице опрашиваемые линии должны быть подтянуты к плюсу питания через резисторы, типовое значение которых равно 10кОм (на схеме – R4–R6).

Для отображения информации выбраны семисегментные индикаторы SA04-11 с общим анодом, каждый из которых потребляет максимальный ток 160мА, каждый сегмент потребляет ток Iсег=20мА. Сопротивление, ограничивающее ток линии PD7, рассчитывается по формуле:


Случайные файлы

Файл
125767.rtf
28705-1.rtf
186940.rtf
126015.rtf
vimir.doc




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.