Аннотация

В данной работе разработана схема простейшего спидометра для велосипеда, которую можно собрать буквально из нескольких элементов: микроконтроллер, 4-разрядный индикатор, резисторы, транзисторы. В работе будет рассмотрена практическая реализация на доступных компонентах.

Содержание

1. Введение 4

2. Разработка структурной блок схемы системы управления 5

3. Разработка блок схемы системы управления 7

4. Разработка электрической схемы. 8

5. Алгоритм работы программы микроконтроллера 10

6. Программа микроконтроллера 13

Заключение 16

Список литературы 17

Приложение А. Технические и электрические характеристики микроконтроллера PIC16F873A

Приложение Б. Технические характеристики индикатора CA04-41SRWA

Приложение В. Электрические характеристики герконового реле РЭС81 РС4.569.790-01

Внимание!

Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы №3480, цена оригинала 1000 рублей. Оформлена в программе Microsoft Word.

Оплата. Контакты.

1. Введение

В данной работе разработана схема простейшего спидометра для велосипеда, показана разница реализации на аналоговых элементах, интегральных логических элементах, на микропроцессоре типа PIC.

В ходе работы я убедилась, что реализация спидометра на микроконтроллере будет более соответствовать требованиям ТЗ к тому же его можно собрать буквально из нескольких элементов: микроконтроллер, 4-разрядный индикатор, резисторы, транзисторы. Далее в работе будет рассмотрена практическая реализация на доступных компонентах.

2. Разработка структурной блок схемы системы управления

Рисунок 1. Структурная схема системы

Данная схема содержит следующие узлы.

Задатчик (З) – идея или мысль сгенерированная (сформированный) объектом (О) системы (велосипедистом).

Устройство обработки информации (УОИ) – содержит микроконтроллер (PIC16F873А)

Исполнительный орган (ИО) – индикатор, воспроизводит данные с УОИ

Объект (О) – в данной системе это является человек (велосипедист).

Устройство управления (УУ) – набор клавиш необходимых для воспроизведение желаемой информации.

Разберем работу структурной схемы.

Велосипедист видя значения на индикаторе (ИО), ставит перед собой задачу (задатчик), увеличить или уменьшить скорость движения (т.е. быстрее или медленнее крутить педали велосипеда). Вследствие чего

изменённые сигналы с датчика, поступают на УОИ, где данный сигнал преобразуется, анализируется и визуализируется на ИО и вновь фиксируются велосипедистом. Таким образом из данной структурной блок схемы видно, что имеем систему автоматизированного управления (АСУ) по замкнутому циклу т.е. систему автоматической стабилизации.

Построим функциональную блок схему системы, которая дает более подробное представление о работе системы.

3. Разработка блок схемы системы управления

В соответствии с требованиями технического задания и на основании структурной схемы рисунка 1 разработана функциональная схема системы, представленная на рисунке 2. В состав функциональной схемы входят следующие устройства.

Датчик – электромагнитный датчик перемещения, устанавливается на контролируемый объект, предназначен для преобразования перемещения в измеряемую величину.

Устройство обработки информации – микроконтроллер (PIC16F873А) предназначено для обработки, по специальному алгоритму сигнала поступившего с датчика.

Импульсы с датчика поступают на выход УОИ которого данные импульсы имеют период следования равный t. Время t рассчитывается по прерыванию от датчика.

Устройство Управления. Предназначено для управления «Спидометром», и ввода информации. Данным устройством является клавиатура т.е. при нажатии клавиши должна обрабатываться соответствующая информация.

Индикатор предназначен для визуализации измеряемой величины и восприятию ее велосипедистом в стандартные метрические единицы.

4. Разработка электрической схемы.

Спидометр возможно реализовать на аналоговых элементах, на интегральных логических элементах, на микропроцессоре или МК типа PIC.

Реализация системы на аналоговых элементах не берется в рассмотрение из-за низкой точности из-за разбегов допусков на элементы, дрейфа в следствии изменения параметров компонентов.

Реализация системы на интегральных логических элементах неприемлема. В случаи изготовления прибор будет иметь большую номенклатуру логических интегральных микросхем, следовательно, надежность данной системы относительно небольшая и данная система будет иметь значительные габариты, что затруднит крепление к рулю велосипеда и будет создавать неудобство во время движения. Согласно требованиям, «Спидометр» будет реализован на микропроцессоре типа PIC.

Из всего семейства микроконтроллеров мною был отобран контроллер фирмы MICROCHIP, а точнее контроллеры семейства PIC16F873А, данный контроллер более всего подходит для решения данной задачи. Технические характеристики данного микроконтроллера приведены в Приложении А. Тактовую частоту контроллеров задает кварцевый резонатор ZQ1 (с частотой 4 МГц).

Рассмотрим систему собранную на микроконтроллере PIC16F873А и индикатора CA04-41SRWA.

Для визуализации информации в данной системе из всей номенклатуры индикаторов мной был отобран четырёхразрядный цифровой индикатор CA04-41SRWA, который предназначен для отображения входной информации в карманной электронной аппаратуре с автономным питанием. Технические характеристики индикатора приведены в Приложении Б.

На микроконтроллер через канал RB0 ввода/вывода порта В подается сигнал

с датчика.

Герконовые реле – магнитоуправляемый элемент. Магнитное поле воздействует на чувствительные, к нему, контакты заключенные в герметичный корпус (геркон). Данный датчик относится к электромеханическим преобразователям. Я выбрала герконовое реле: РЭС81 РС4.569.790-01. Электрические характеристики данного реле приведены в Приложении В.

Недостатки данного датчика заключаются в дребезге контактов, многократное повторение сигнала при единичном воздействии, окисление, замыкании и износостойкость контактов.

Аппаратный интерфейс пользователя состоит из 2 кнопок порта В подается сигнал на «ножки» RС1 и RС2. «Кнопки» RС1, RС2 малогабаритные мембранные кнопки без фиксации в нажатом положении.

Программное управление осуществляется с помощью системы команд.

5. Алгоритм работы программы микроконтроллера

Алгоритм работы программы микроконтроллера приведен на рисунке 2. Алгоритм работы можно разделить, до прерывания от датчика, и после. До прерывания настраивается система, происходит инициализация портов и прерываний. После прерывания МК начинает их обрабатывать.

После активизации системы, происходит ее настройка и опрос датчика. При поступлении сигнала с датчика микроконтроллер начинает обрабатывать математическую программу, обеспечивающую непосредственную работу системы.

Программа управления драйвером (цифровым индикатором) формирует управляющие команды и сегменты данных для передачи на индикатор драйвер и дальнейшего преобразования и визуализации.

Перечень электронных элементов входящих в состав предлагаемой системы представлены в Таблице 1. Перечень включает в себя все необходимые компоненты.

Рисунок 2 Блок схема алгоритма работы программы МК.

6. Программа микроконтроллера

#include <pic.h>

/* L=Количество переключений геркона за 100 метров – 1

длина окружности колеса = = 1метр, и 1 магнит – L=99 ¬ */

const char L=99;

const char DIG[11]={ 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0xff};

const char LED[4]={0x1, 0x2, 0x4, 0x8};

char INF[4]={0xA, 0xA, 0xA, 0xA};

char N=0;

TMR1L=0;

TMR1ON=1;

P=0;

M=0;

while (RC2)

for (unsigned int i=0; i<300; i++);

}

}

}

Заключение

В рамках настоящей курсовой работы была проведена разработка системы измерения скорости и расстояния на велосипед. В процессе разработки системы получены практические навыки по формированию технических требований к системам управления, по разработке структурных, функциональных и электрических схем, подбору научно-технической информации, выбору элементов электронного блока, разработке ТЗ на создание систем управления.

Список литературы

1. «Микроконтроллеры MicroChip», Яценков В.С. Практическое руководство. – 2-е изд. испр. и дополн. – М.: Горячая линия–Телеком, 2005. – 280 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Технические и электронные характеристики микроконтроллера PIC16F873А

• Сброс при включении питания (POR).

• Таймер включения питания (PWRT) и таймер запуска генератора (OST).

• Сброс по снижению напряжения питания (BOR).

• Сторожевой таймер (WDT) с собственным встроенным RC-генератором для повышения надежности работы.

• Режим экономии энергии (SLEEP).

• Выбор источника тактового сигнала.

• Программирование на плате через последовательный порт (ICSPT) (с использованием двух выводов).

• Отладка на плате через последовательный порт (ICD) (с использованием двух выводов).

• Возможность само программирования.

• Программируемая защита кода.

• 1000 циклов записи/стирания FLASH памяти программы.

• 100 000 циклов записи/стирания памяти данных ЭСППЗУ.

• Период хранения данных ЭСППЗУ > 40 лет.

• 14 битовые команды.

• 8 — битовые данные.

• Вход внешних прерываний.

• 8-уровневый аппаратный стек.

• Прямой, косвенный и относительный режимы адресации для данных и инструкций.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Технические характеристики индикатора CA04-41SRWA

Цвет свечения: красный.

Длина волны, нм: 640.

При токе Iпр., мА: 10.

Количество сегментов: 7.

Количество разрядов: 4.

Высота знака, мм: 10.

Максимальное прямое напряжение, В: 2.5.

Максимальное обратное напряжение, В: 5.

Максимальный прямой ток, мА: 30.

Максимальный импульсный прямой ток, мА: 155.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Электрические характеристики герконового реле

РЭС81 РС4.569.790-01

Время срабатывания, мс − 2,5.

Время отпускания, мс − 0,5.

Рабочее напряжение, В − 3,6…5,5.

Напряжение срабатывания, В − 2,3.

Напряжение отпускания, В − 0,25.

Коммутации цепей − 100 КГц.

Частота срабатывания, Гц − 10…25.

Число коммутационных циклов − 1,6х105…4х106.

Напряжение на разомкнутых контактах, В − 30…60.

Контактное сопротивление, Ом − 0,25.

Масса, гр. − 30.

Допустимое температурное воздействие в пределах − 60…+700 С.

Число контактов − 1 геркон.

Ток питания обмотки постоянный.