Конструкция датчика температуры на основе микропроцессорного комплекта MCS-51

1. Чертеж функциональной схемы микропроцессорной системы, А1, с алгоритмами выполнения программы и обработки прерываний
2. Принципиальная электрическая схема микропроцессорной системы, А1

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 38 листах.

В проекте выполнена разработка датчика температуры на основе микропроцессорного комплекта MCS-51, предназначенного для снятия мгновенных значений температуры, высчитывания среднесуточных значений и вывода предупреждения при повышении диапазона температур.

Выполнена разработка функциональной схемы системы. Применяемый датчик является терморезистором. Принцип работы этого устройства заключается в том, что электрическое сопротивление проводника увеличивается с повышением температуры из-за того, что у всех проводников и полупроводников имеется температурный коэффициент сопротивления. В качестве датчика применен резистор с переменным в зависимости от температуры сопротивлением. Каждому терморезистору соответствует своя таблица сопротивлений. В работе используется делитель напряжения. Для снятия значений напряжения применен аналогово-цифровой преобразователь.

Проведена разработка аппаратной части системы. Применен 8-разрядный КМОП микроконтроллер типа AT89C51. Он содержит Flash-память для программ 4 Кбайта, ОЗУ 128 байт, программируемые линии ввода/вывода - 32, 16-разрядные таймеры/счетчики событий - два, UART для полнодуплексной связи, пять векторных двухуровневых прерываний, встроенный генератор тактовой частоты и схему генерации тактовых сигналов.

Составлена структурная схема контроллера с описанием его блоков: упрощенной схемы прерываний, блока регистров специальных функций, таймеры контроллера.

Описана организация памяти микропроцессорной системы. Память данных включает в себя внешнюю и внутреннюю память. Каждая из них имеет свое собственное адресное пространство, так как доступ к ним выполняется посредством различных команд. Работа с внешней памятью данных осуществляется с помощью специальных команд MOVX, не влияющих на внутреннюю память данных микроконтроллера. В архитектуре MCS-51 пространство адресов внутренней памяти данных объединяет все внутренние доступные ресурсы. Все ячейки внутренней ОЗУ данных могут быть адресованы с использованием прямой и косвенной адресации.

Выполнен выбор и расчет элементов сопряжения. Принят терморезистор типа МЛТ – 0.25, АЦП - 12-ти разрядный параллельного действия модели AD1674.

Выбран индикатор модели MPX4-CA – с общим катодом. Номинальный ток диодов 12 мА. Рассчитано сопротивление 4,2 кОм. Выбран резистор МЛТ- 0.25 – 4.3 кОм.

Выбраны кнопки фирмы Omron серии B3F-60. Для включения микропроцессорного устройства применен микротумблер MTS-101-F1.

Для стабильного запуска микроконтроллера к выходам кварцевого резонатора подключены конденсаторы емкостью 30пФ. Устранение помех обеспечивается конденсаторами емкостью 0.1 мкФ.

Приведено описание электрической принципиальной схемы.

Выполнена разработка программного обеспечения системы. В системе команд АТ89С51 содержится 111 базовых команд. Они условно разделены на пять групп: арифметических операций, передачи данных, логических операций, передачи управления и операций с битами.

Описан общий алгоритм работы системы. Программа запускается в замкнутом цикле, который известен как рабочий цикл устройства. После активации кнопки "Start", таймер настраивается на режим 1 с временем 50 мс, разрешением прерываний от таймера T0, а также от источников int0 и int1. Затем происходит инициализация, включающая установку портов в первоначальное состояние. Далее начинается процесс работы с АЦП, где снимаются значения, поступающие с АЦП. После этого данные обрабатываются в соответствии с таблицей сопротивлений терморезистора PT100-2, и обработанные данные сохраняются в память контроллера. Затем мгновенные значения температуры вычисляются путем сопоставления данных с аналого-цифровым преобразователем с данными, сохраненными в специальной строковой константе. Затем проверяются нажатые кнопки: если swittch=0, то данные проверяются на соответствие граничным условиям. Если полученные значения не превышают номинальных значений, программа вызывает подпрограмму для подготовки вывода этих данных на экран с сенсорным интерфейсом. Затем значения температуры выводятся на экран. Если значения превышают или не соответствуют запланированным значениям, выводится сообщение об ошибке "erro". Если кнопка SB3 (переключатель=5) была нажата, то программа вызывает подпрограмму для вычисления среднесуточной температуры, далее значения готовятся для вывода на ССИ и выводятся на него. После вывода на ССИ программа возвращается к работе с АЦП и продолжает выполнение цикла, описанного выше. Таким образом, программа зацикливается.

Разработан текст программы на языке С и отлажен в среде PV32.

Расчетно-пояснительная записка Word: 38 страниц

В программе: AvtoCAD