Разработка устройства идентификации близлежащих объектов для автомобиля (стр. 2 из 8)

Конденсатор C3 обеспечивает фильтрацию питания и дожжен быть расположен как можно ближе к выводам питания. Его величину выбираем из типовой схемы подключения выводов микропроцессора MSP430F413: С3=0,1 мкФ.

1.3.2 Выбор элементной базы

Микропроцессор главным элементом устройства. Для работы устройства я выбрал микроконтроллер MSP430F413 ( DА1), т. к. он имеет такие встроенные периферийные устройства, как аналоговый компаратор Comparator_A, 16-битный таймер Timer_A с аппаратными регистрами захвата-сравнения, базовый таймер Basic Timer1 и драйвер ЖКИ, что значительно упрощает разработку устройства и обеспечивает однокристальное решение. Средний потребляемый ток этого микроконтроллера составляет примерно 2,1 мкА с учётом постоянно включенного ЖКИ. Это стало возможным благодаря использованию преимуществ функций ультранизкого потребления MSP430. Основное время MSP430F413 находится в режиме пониженного энергопотребления LPM3, при котором ресурсы ЦПУ используются всего лишь на 5,6 %. Микропроцессор принадлежит фирме Texas Instruments.

Параметры ядра:

· Тип ядра: MSP430

· Разрядность ядра: 16bit

· Тактовая частота ядра: 8MHz

· Производительность: 8MIPS

· Сторожевой таймер: есть

· Траб: -40...85°C

· Тип корпуса: QFN-64

Параметры памяти:

· Объем Flash-памяти: 8kB

· Объем RAM-памяти: 256B

Параметры питания:

· Контроллер падения напряжения: есть

· Супервизор питания: есть

· Напряжение питания ядра: 1.8...3.6В

· Напряжение питания: 1.8...3.6В

· Ток потребления в активном режиме: 0.2мкА(1 МГц, 2.2 В)

· Дежурный режим: 0.7 мкАРежим выключения (поддержание ОЗУ): 0.1 мкА

Параметры аналоговой части:

· Аналоговый компаратор: 1шт.

Параметры периферии:

· Встроенный драйвер LCD для 96 сегментов / Контроллер TFT: LCD 4x24

Параметры таймеров:

· 16-битный таймер: 2шт.

Отличительные особенности:

-Пять режимов понижения потребления

-Выход из дежурного режима не более 6 мкс

-Встроенная схема автоподстройки частоты ( FLL)

-16-разрядная RISC-архитектура, время выполнения инструкции 125 нс

-16-разрядный таймер (Timer_A) с тремя регистрами захвата_фронтов/сравнения

-Встроенный внутрисхемный последовательный программатор, программирование не требует внешнего напряжения, возможность настройки

степени защиты программы специальными программируемыми битами

-Сектор начальной загрузки во флэш-памяти

Серия фирмы Texas Instruments MSP430 – семейство микроконтроллеров со сверхмалым потреблением энергии, состоящие из нескольких устройств с различной конфигурацией периферийных модулей для различной области применения. Микроконтроллер разработан для применения в автономных батарейных системах для продления срока их службы. За счет 16-разрядной RISC архитектуры, 16-разрядных регистров интегрированных в ЦПУ и стабильности генератора MSP430 достигает максимальной эффективности кода. Генератор с цифровым управлением обеспечивает быстрый выход из экономичных режимов за время не более 6 мкс. Серия микроконтроллеров MSP430x41x конфигурируется одним 16-разрядным таймером, компаратором, 96 сегментным драйвером и 48 линиями ввода-вывода.

К типичной области применения относятся контролирующие системы, которые фиксируют аналоговые сигналы, преобразуют их в цифровой код и после обработки отображают или передают главной системе. Совместное применение компаратора и таймера делает данные устройства идеальными для промышленных измерений, счетчиков, портативных измерительных устройств и т.

RISC-архитектура RISC(Reduced Instruction Set Computer) - архитектура процессора с сокращенным набором команд. Наиболее важные отличительные особенности RISC архитектуры: архитектура регистр-регистр, простые способы адресации, простые команды и большой регистровый файл. Микроконтроллер MSP430 имеет 27 основных инструкций и 24 дополнительных инструкции, что значительно упрощает процесс генерации команд. Отсутствуют специальные команды обращения к аккумулятору, памяти или к периферийным устройствам. Это существенно повышает эффективность работы процессора. Ядро процессора - 16-битовое RISC ALU и шестнадцать 16-битовых регистров. Четыре регистра выполняют функции программного счетчика (PC), регистра статуса (SR), указателя стека (SP) и регистра констант (CG). Остальные двенадцать 16-битовых регистра - полностью в распоряжении пользователя. Регистры общего назначения используются для хранения переменных, указателей и для операций с данными. Процессор обращается к этим регистрам непосредственно, что содействует высокой эффективности работы микроконтроллера MSP430. Время выполнения команд 1-4 машинных цикла (1-4 мксек).

Режимы энергосбережения

Для эффективного использования энергии батареи семейство микроконтроллеров MSP430 использует пять режимов энергосбережения: LPM0, LPM1, LPM2, LPM3 и LMP4. На рисунке 2 показаны три основных режима энергосбережения LPM из пяти(Low Power Mode). Ток, потребляемый микроконтроллером MSP430, в нормальном (рабочем) режиме составляет 250 - 400 mкA. Процессор (CPU) и все встроенные периферийные устройства работают в обычном режиме. Основная особенность семейства микроконтроллеров MSP430 заключается в том, что периферия ( модуль ЖКИ, АЦП, таймеры, порты I/O ) может работать автономно, т.е. независимо от процессора. Поэтому, если в течение некоторого промежутка времени CPU не используется, его выключают командой "CPU Off". Потребляемый от батареи ток снижается до 30 mкA (режим LPM0). Допустим, что отпала необходимость в системной частоте (MCLK), которая используется для CPU, АЦП и таймеров. Включаем режим LPM3 - ток, потребляемый от батареи, снижается до 0,8 mкA. Возврат из энергосберегающих режимов LPM0-LPM3 в рабочий режим происходит по внутреннему прерыванию, которое генерируют периферийные модули. Возврат из режима LPM4 (все выключено) возможен только по внешнему прерыванию. Режимы управления потребляемой мощностью переключаются программно. Переходы из любого режима энергосбережения (LPM0-4) в рабочий режим происходят за 6 mксек. Развитая система прерываний ( 15 векторов ) позволяет оперативно управлять работой микроконтроллера, минимизируя время "холостой" работы CPU. Все периферийные устройства имеют индивидуальные вектора прерывания.

1.3.3 Описание принципа действия

Принцип действия светодиодной информационной панели рассмотрим на основе принципиальной схемы.

Рисунок 1.3.2.2 - Принцип действия светодиодной информационной панели

Цепь выходного драйвера раскачки излучателя запитана непосредственно 12-ю вольтами и обеспечивает на выходе размах сигнала 18 В . Это напряжение получается при помощи мостовой схемы на 4-х инверторах К561ЛН2 (DD2.1-DD2.6). Один из инверторов вращает фазу сигнала на 180° для одного из плеч драйвера, на второе плечо поступает неинвертированный сигнал. При таком построении драйвера на выходе обеспечивается размах сигнала 18 В , необходимый для излучателя. По два инвертора соединены в параллель для удвоения выходного тока.

На рисунке 1.3.2.3 представлена а на рисунке 1.3.2.4 - её условное графическое обозначение.