Министерство образования Российской Федерации

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н.Э. БАУМАНА

Факультет «Информатика и системы управления»

Кафедра «Компьютерные системы и сети»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

курсовой работы

МК – система (ТАЙМЕР) для включения/выключения подключенных к нему электроприборов согласно заданному расписанию

Микропроцессорные системы

2005

Реферат

РПЗ 30 с., 9 рис., 0 табл., 2 прил.

МИКРОСХЕМА, Таймер, ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС, ЧАСТОТА, МИКРОКОНТРОЛЛЕР, COM-ПОРТ, РАСПИСАНИЕ, ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ ПЕРЕДАЧА.

Объектом проектирования является разработка микроконтроллерной системы на основе AT90S8535 включения/выключения подключенных к нему электроприборов согласно заданному расписанию.

Цель работы – эскизный проект цифрового устройства ограниченной сложности.

Формирование одного из выходных сигналов происходит после совпадения текущего времени и времени в соответствующем расписании, заданном пользователем.

Устройство выполнено в виде одноплатного модуля, на который поступают сигналы из внешнего устройства через последовательный интерфейс. Формируемые выходные сигналы поступают от соответствующих выводов микроконтроллера (микроконтроллерной системы).

Материалы по курсовому проекту представлены в виде графической части и расчетно-пояснительной записки.

Задачи, решаемые в процессе проектирования: анализ альтернативных решений задачи; выбор схемотического решения и элементной базы; расчет потребляемой мощности устройства; разработка алгоритма управления и соответствующей программы микроконтроллера.

Содержание

Реферат. 2

Содержание. 3

Введение. 4

1. Анализ задания и Синтез структурно-функциональной схемы устройства. 5

1.1 Анализ требований. 5

1.2 Синтез структурно-функциональной схемы.. 6

1.2.1 Блок микроконтроллера. 7

1.2.2 Блок коммутационных реле. 8

1.2.3 Блок питания. 8

2. Синтез принципиальной схемы устройства. 10

2.1 Архитектура микроконтроллера. 10

2.2 Выбор элементной базы.. 12

2.3 Тактирование системы.. 14

2.4 Подключение цепей питания. 15

2.5 Устранение помех в цепях питания. 15

3. Расчет потребляемой мощности. 17

4. Описание алгоритмов программы.. 19

5. Отладка Программы для микроконтроллера. 23

6. Программирование МК.. 24

Заключение. 27

Список использованных источников. 28

Приложение 1. 29

Введение

Зачастую возникает ситуация, когда необходимо управлять некоторыми электроприборами не с помощью оператора, а по некоторому заранее заданному расписанию в соответствии с реальным временем. Очевидным решением этой задачи является использование таймера, на основе программируемого логического микроконтроллера. Это позволяет построить систему управления включением/выключением сразу нескольких подключенных к устройству приборов, что обеспечивает большую универсальность применения этого изделия.

Данную разработку можно использовать в качестве часов с будильником с возможностью задания нескольких расписаний, а также в качестве устройства управления различными устройствами, включение и выключение которых должны осуществляться в отсутствие оператора.

В область применения данной разработки входят все системы, в которых необходим автоматизированный запуск и выключение электрооборудования в заранее заданные моменты времени.

Разработанную микроконтроллерную систему можно представить как состоящую из двух частей:

· аппаратной части – представляющей собой коммутацию микроконтроллера, цепи блока питания и интерфейса приёма данных от внешнего устройства, обеспечивающего задание текущего времени, а также режимов работы каждого из подключенных электроприборов.

· программной части – представляющей собой программу, находящуюся в ПЗУ микроконтроллера и непосредственно выполняющую как счёт времени, так и запуск или отключение соответствующего электроприбора. Программа находится во FLASH-памяти микроконтроллера и функция изменения её пользователем не предусмотрена.

1.Анализ задания и Синтез структурно-функциональной схемы устройства

1.1 Анализ требований

Согласно техническому заданию, необходимо разработать микроконтроллерную систему (таймер), осуществляющую включение и выключение подключенных к ней электроприборов согласно заданному пользователем расписанию. Загрузку расписаний необходимо осуществлять по последовательному каналу в формате ММ-ДД-ЧЧ-мм. Максимальное количество приборов, которые можно подключить, ограничено техническим заданием десятью.

Анализ требований к функциональности системы показывает, что разрабатываемая система представляет собой аппаратно-программный модуль, который является печатной платой, на которой находится микроконтроллер AtmelAT90S8535, осуществляющий счёт времени, сверку с ним загруженных расписаний и выдачу управляющих сигналов на реле включения/выключения соответствующего прибора. Программа микроконтроллера осуществляет обработку сигналов прерывания от таймера, вычисляя текущую дату и время в формате пригодном для сравнения с загруженным пользователем расписанием. При совпадении одного из загруженных расписаний с текущим временем осуществляется выдача соответствующего управляющего сигнала на один из выводов микроконтроллерной системы.

Пользователю предоставлены следующие функции:

· Корректировка даты 31->1. Это вызвано тем, что таймер считает, что каждый месяц содержит 31 день, поэтому, если в каком-либо месяце текущее число - 31-е, вместо 1-го, есть возможность простой командой это исправить.

· Установка даты-времени. Позволяет установить текущую дату и время.

· Установка расписаний. Позволяет для конкретного прибора установить дату и время его включения и выключения.

Основной режим работы микроконтроллера заключается в подсчете времени и сверки его с каждым заданным расписанием. Прерывание от таймера происходит каждую секунду, а от UART - при выборе пользователем одного из функций настройки устройства и подаче соответствующего сигнала через последовательный интерфейс.

Таким образом, при подаче на разработанное микроконтроллерное устройство питания, включается таймер и начинается счёт реального времени. Пользователю предоставляется возможность, выбрав соответствующий режим, установить или скорректировать текущую дату-время или задать расписание работы какого-либо прибора.

1.2 Синтез структурно-функциональной схемы

На рис. 1 приведена общая структурная схема функционирования программируемого логического микроконтроллера.

Рис. 1 Структурная схема программируемого логического микроконтроллера

Из рисунка 1 видно, что управление непосредственно включением и выключением электроприборов осуществляется через реле. Это позволяет осуществить управление электроприборами с питанием 220 В.

1.2.1 Блок микроконтроллера

Данный блок представлен микроконтроллером AtmelAT90S8535, на вход РD0(RXD) которого поступают внешние управляющие сигналы от согласующего устройства, посредством которых задаётся режим работы микроконтроллера и устанавливается время и расписания. Также на микроконтроллер поступает питающее напряжение от блока питания.

При совпадении текущего времени и одного из времен в одном из заданных расписаний микроконтроллер выдаёт сигнал высокого (для включения электроприбора, при совпадении текущего времени с временем включения данного прибора в расписании) или низкого (для выключения электроприбора, при совпадении текущего времени с временем выключения данного прибора в расписании) уровня с соответствующего бита порта (PA0..PA7 для приборов с 1-го по 8-й соответственно и PB0, PB1 для 9-го и 10-го приборов соответственно).

После подачи пользователем сигнала выбора режима работы микроконтроллера на последовательный интерфейс, микроконтроллер переходит в режим ожидания ввода остальных данных соответствующих данному режиму (для режимов установки времени и установки расписания) или непосредственно выполняет подпрограмму для данного режима (режим коррекции времени).

При выборе пользователем режима коррекции времени (путем подачи на UART двоичного кода 0000 0001), микроконтроллер осуществляет увеличение текущего числа на единицу, при необходимости с соответствующим изменением текущего месяца, и возвращается в обычный режим работы.

При выборе режима установки времени (путем подачи на UART двоичного кода 0000 0010), микроконтроллер переходит в режим ожидания ввода нового значения месяца. После ввода, это значение становится текущим, а микроконтроллер ожидает ввода дня. Когда будет принято и установлено значение минут, система переходит в обычный режим работы.

При выборе режима установки расписания (путем подачи на UART двоичного кода 0000 0011), микроконтроллер ожидает ввода номера прибора, для которого будет задаваться расписание. После выбора прибора пользователь должен ввести дату и время включения выбранного прибора в формате ММ-ДД-ЧЧ-мм, а затем дату и время выключения данного прибора в том же формате. После ввода система переходит в обычный режим работы.

1.2.2 Блок коммутационных реле