Разработка и описание работы устройства на PIC-контроллере (стр. 1 из 5)
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТРУКТУРНОЙ
2. СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ
3. ОПИСАНИЕ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ
3.1 Резисторы
3.2 Конденсаторы
3.3 Резонатор
3.4 Светодиодный индикатор АЛ304Г
3.5 Диоды
3.6 Микросхемы
3.6.1 Микроконтроллер PIC16F84
3.6.2 Микросхема КР142ЕН5А
4. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКРОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ВЫБРАННОГО УСТРОЙСТВА
5. АЛГОРИТМ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
7. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Введение
Однокристальные микроконтроллеры стремительно занимают ведущее место в электронной аппаратуре. И если каких-нибудь десять лет назад они могли быть использованы при проектировании только профессионалами — слишком много требовалось дорогостоящих средств для их программирования, — то сегодня «однокристалки» используют даже радиолюбители.
Именно микроконтроллер сегодня формирует облик бытовой аудиотехники, видеотехники, средств связи. С передних панелей радиоприемников, магнитол, телевизоров исчезли шкальные индикаторы, ручки настройки, ползунковые регуляторы, переключатели. Их заменили жидкокристаллические табло и кнопки. Десятки разнообразных микросхем, составляющих электронное «нутро» аппаратуры, должны согласованно функционировать, обеспечивая наилучшие технические характеристики и удобство эксплуатации. Решая задачу сопряжения цифровых устройств, разработчики компьютерной техники связали их между собой посредством шин, а способы передачи информации назвали протоколами и стандартизировали их основные принципы. Каждое устройство было снабжено интерфейсом, посредством которого стало возможным подключать его к шине.
Если говорить об аналоговой технике, то специализированные аналоговые микросхемы испокон веков имели уникальные собственные выводы для подключения элементов, с помощью которых устанавливались их рабочие режимы или осуществлялись регулировки в процессе эксплуатации. Объединять эти выводы с целью выполнения универсальной регулировки не представлялось возможным. Современные микросхемы, предназначенные для использования в новой аппаратуре, снабжены цифровым интерфейсом, «спрятали» настроечные выводы внутрь микросборок, а управлять их режимами программно.
Осуществлять управление одной микросхемой очень просто, для этого даже не всегда нужен внешний цифровой интерфейс. А если микросхем несколько, если они должны взаимодействовать друг с другом, обмениваться информацией? Решая эти вопросы, разработчики перспективных микросхем пришли к мысли о необходимости введения общей шины и протокола обмена информацией по ней. Известные по компьютерной технике шины оказались здесь совершенно негодными в силу своей сложности.
Для этих целей фирмой Philips была разработана шина Inter-Integrated Circuit Bus (сокращенно I2С). Принадлежа к классу шин с последовательным способом передачи данных, отличаясь чрезвычайной простотой реализации, шина стала быстро развиваться. Сегодня и другие фирмы, оценившие по достоинству возможности шины, поддерживают ее своей продукцией.
Темой данного курсового проекта, является разработка «Термометра» на основе микроконтроллера.
1 Составление схемы электрической структурной
На основании анализа схемы электрической принципиальной были выделены основные функциональные элементы, и разработана схема электрическая структурная, представленная на рисунке 1.1
Рисунок 1.1 - Схема электрическая структурная
Схема электрическая структурная содержит: микроконтроллер, контакты прерывателя, переключатель пределов, светодиодный индикатор, генератор тактовой частоты и источник питания.
Этот тахометр предназначен для использования при регулировке холостого хода карбюраторов двигателей внутреннего сгорания. Его можно применять и для контроля частоты вращения вала автомобильных или лодочных двигателей во время движения.
Тахометр имеет три разряда индикации с пределом измерения от 60 мин"1 до 7800 мин-1. Погрешность измерения на пределе 1 секунда равна 30 мин-1, а на пределе 3 секунды — 10 мин-1. Нижний предел ограничен погрешностью измерения, а верхний — количеством прерываний между индикацией. Из-за чего индикация разрядов становится прерывистой.
2 Составление схемы электрической функциональной
Схема электрическая функциональная представлена на рисунке 2.1
Рисунок 2.1 - Схема электрическая функциональная
3 Описание элементной базы
3.1 Резисторы
(номиналы см. принципиальную схему)
R3-R10 – резисторы С2-23 не проволочные постоянного сопротивления, мощностью 0,125Вт с номинальными сопротивлениями R3-R9 430 Ом, R2 10 кОм с допуском ±10%. R1- не проволочный постоянного сопротивления, мощностью 0,5 Вт с номинальным сопротивлением 34 кОм.
3.2 Конденсаторы
С1 и С2 – конденсаторы К10-17 керамические не полярные постоянной емкости с группой по ТКЕ – Н90, с номинальным напряжением 25В, номинальной емкостью 30 пФ с допуском ±10%. C3 – 0,01 мкФ.
3.3 Резонатор
ZQ – кварцевый резонатор, работающий на частоте параллельного резонанса 32768 Гц.
3.4 Светодиодный индикатор АЛ304Г
АЛ304А, АЛ304Б, АЛ304В, АЛ304Г
Индикаторы знакосинтезирующие, на основе соединения арсенид – фосфид –галлий, эпитаксиально – планарные [41, стр. 475 – 478]. Предназначены для отображения цифровой информации. Индикаторы имеют 7 сегментов и децимальную точку. Выпускаются в пластмассовом корпусе. Высота знака 3 мм.
Масса прибора не более 0,25 г.
Рисунок 3.1 – Структурная схема и монтажные размеры модулей
АЛ304Г: 1 – катод e; 2 – катод d; 3, 8 – анод общий; 4 – катод c; 5 – катод h; 6 –катод b; 7 – катод a; 9 – катод g; 10 – катод f.
3.5 Диоды
VD1 – стабилитрон КС147АUст. = 4,23-5,17В Iст. = 58мА, VD2 – диод КД102.
Таблица 3.1- Электрические параметры КД102
| Uоб/UимпВ/В | Iпр/IимпА/А | Uпр/IпрВ/А | Io(25)IoммкА/мкА | FmaxкГц |
| 250/250 | 0.1/2 | 1.0/0.05 | 0.1/50 | 4 |
3.6 Микросхемы
3.6.1 Микроконтроллер PIC16F84
Контроллеры PIC16F84, как и все микроконтроллеры с торговой маркой PICmicro™ основаны на развитой RISC-архитектуре. Они имеют расширенные опции ядра, восьмиуровневый стек и различные внутренние и внешние прерывания. 14-битные слова команд и 8-битные данные передаются независимо, по разделенным шинам памяти и данных. Большинство команд исполняется за один машинный цикл кроме команды переходов, которые исполняются за два цикла. Набор команд состоит из 35 инструкций с интуитивно понятной мнемоникой.
На кристалле расположены 64 байта EEPROM памяти констант с гарантированным сроком хранения данных более 40 лет при отключенном питании, до 68 байт памяти данных (рабочие регистры для хранения переменных). Кристаллы выпускаются с максимальными тактовыми частотами 4МГц и 10МГц, имеют 13 портов ввода/вывода, встроенный таймер/счетчик TMR0, сторожевой таймер WDT, экономичный режим засыпания SLEEP.
Тактовую частоту можно задавать при помощи RC-цепочки, недорогого керамического резонатора или кварцевого резонатора. Может быть подключен также внешний генератор тактовой частоты. Встроенного тактового генератора, тактирующего процессор, нет. От встроенного на кристалл RC-генератора могут тактироваться только таймер/счетчик TMR0 или сторожевой таймер, по выбору.
Варианты корпуса 18-pin DIP, SOIC.
Рисунок 3.2 - Расположение выводов PIC16F84
Таблица 3.2 - Назначение выводов PIC16F84
| Обозначение | № | Тип(I/O/P) | Тип буфера | Назначение |
| OSC1/CLKIN | 16 | I | ST/CMOS(3) | Вход для подключения кварцевого резонатора, либо RC-цепочки, либо входдля внешнего тактового генератора |
| OSC2/CLKOUT | 15 | О | - | Выход для подключения кварцевого резонатора в режиме работы с кварцем, в ре-жиме RC-генератора на выходе присутствуют импульсы с частотой 1/4 от OSC1 |
| MCLR | 4 | I/Р | ST | Сброс по низкому уровню на входе.При программировании кристалла -вход напряжения программирования |
| RA0RA1RA2RA3RA4/T0CKI | 1718123 | I/OI/OI/OI/OI/O | TTLTTLTTLTTLST | Выводы двунаправленного порта АRA4/T0CKI может быть настроен каквход импульсов для таймера-счетчикаTMR0. Выход с открытым стоком |
| RB0/INTRB1RB2RB3RB4 RB5RB6RB7 | 678910 111213 | I/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/O | TTL/ST(1)TTLTTLTTLTTLTTLTTL/ST(2)TTL/ST(2) | Выводы двунаправленного порта В. Квыводам порта могут быть программноподключены внутренние подтягивающие резисторы с Vdd.RB0/INT может быть также программнонастроен как вход внешнего прерывания.RB4…RB7 могут быть также программно настроены как входы прерывания по изменению уровня на любом из этих входов. Направление изменения задаетсяпрограммно.При программировании кристалла RB6используется как тактовый, RB7 каквход/выход данных. |
| Vss | 5 | Р | — | Общий провод |
| Vdd | 14 | Р | — | Положительное напряжение питания |
Обозначения: I - Вход, О - Выход, I/O - Вход/Выход, Р - вывод питания,
TTL - стандартный TTL вход, ST - вход с триггером Шмитта.
Примечания:
1. Триггер Шмитта на входе применяется, только если вывод сконфигурирован, как вход внешнего прерывания.
2. Триггер Шмитта на входе применяется только в режиме последовательного программирования кристалла.
3. Триггер Шмитта на входе применяется только если включен режим RC-генератора, в остальных случаях как CMOS вход.