Система управления на основе микроконтроллера Pic16F877A

1. Чертеж схемы микропроцессорной системы управления на основе микроконтроллера Pic16F877A, А2

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 25 листах. В проекте выполнена разработка структурной схемы микропроцессорной системы управления на основе микроконтроллера Pic16F877A.

Составлена структурная схема микропроцессорной системы управления. Для согласования сигналов при подключении датчиков применены схемы согласования. Аналоговые сигналы передаются на АЦП через аналоговые схемы согласования. Датчики, пульт управления и схема индикации подключаются через общую 8-разрядную шину. При выборе микроконтроллера учтены следующие критерии: наличие 36 входов/выходов, наличие АЦП/ЦАП с не менее чем 8 каналами, наличие модуля USART и MSSP. В результате этих требований выбран микроконтроллер PICMicro PIC16F877a.

Выполнена разработка принципиальных схем блоков чтения информации с датчиков. Рассмотрено чтение информации с датчиков. Транзисторный оптрон АОТ101АС используется в основе схемы устройства для связи с цифровым датчиком. Он служит для согласования уровня дискретного сигнала с входом микроконтроллера, который выполняет функции гальванической развязки и является ключевым элементом. Рассчитано сопротивление резистора 5,94 Ом. Принят инвертор КР1533ЛН1 микросхемы ТТЛ, стабилитрон 2С447А.

Для соединения аналогового датчика используется устройство, состоящее из трех блоков. Основной блок - гальваническая развязка (ГР), а дополнительными являются входной делитель напряжения (ДН) и выходной преобразователь уровней (ПУ).

Разработана принципиальная схема блока вывода управляющих сигналов. Для получения аналогового управляющего сигнала используется ЦАП, в качестве которого применена микросхема AD557. Описана схема подключения МК с исполнительными механизмами.

Для согласования диапазонов напряжений между микроконтроллером и исполнительными механизмами использованы следующие схемы сопряжения. Диапазон напряжения сигналов от микроконтроллера к исполнительным механизмам (ИМ) составляет от 0 до 2.5 В. В схеме сопряжения использование оптронной развязки. Рассчитан номинал резисторов, равный 310 Ом.

Проведена разработка принципиальной схемы блока последовательного канала связи. В системе управления для обмена данными с внешним устройством применен последовательный интерфейс RS422. Встроенный модуль USART в микроконтроллере выполняет функции приемопередатчика. Для обеспечения соответствия уровней сигналов интерфейсу RS422 используется преобразователь уровней MAX3160.

Сделана разработка принципиальной схемы пульта управления и схемы индикации. Описаны алгоритмы: управления микропроцессорной системы, обработки аналоговой информации, работы блока обмена информацией по последовательному каналу связи, работы блока взаимодействия с оператором, обраотки аварийных ситуаций.

Произведен расчет электрических параметров микропроцессорной системы с определением значений:

Выполнена разработка блока питания. Для работы проектируемой микропроцессорной системы управления требуется блок питания, который должен обеспечивать выходную мощность не менее 9,7 Вт. Максимальный ток на цепи +5 В должен быть не менее 386 мА, а на цепях +15 В и -15 В - не менее 254 мА. В качестве трансформатора T1 выбран унифицированный трансформатор ТПП246-127/220-50, который имеет габаритную мощность 14,5 В· А. Максимальный ток на каждой обмотке составляет 0,26 А. Чтобы увеличить максимальный ток на цепи 5 В, обмотки 11-12 и 13-14 соединены параллельно. Для стабилизации напряжений используются интегральные стабилизаторы LM7805, LM7815 и LM7915, которые рассчитаны на максимальный ток 1,5 А.

В работе спроектирована микропроцессорная система управления на основе микроконтроллера Pic16F877A с разработкой системы синхронизации микроконтроллера и применением схемы на основе резистивных делителей для приведения уровней входного сигнала с датчиков, к приемлемому уровню для обработки полученных данных.

В программе: AvtoCAD