Техническое задание на курсовой проект «баскетбольные часы»

Разрабатываемые часы предназначены для выполнения судейских функций при проведении баскетбольного матча и должны обеспечивать:

— обратный отсчет времени, начиная с 10 минут;

— обратный отсчет времени 24 сек.

Часы должны иметь одно цифровое табло обратного отсчета времени и цифровое табло для обратного отсчета 24 секунд.

Часы должны обеспечивать следующие режимы работы:

— при нажатии кнопки НАЧАЛО часы должны начинать обратный отсчет 10-ти минут;

— при нажатии кнопки СТОП часы должны прекратить все отсчеты времени;

— при нажатии кнопки ПУСК отсчеты времени должны быть продолжены;

— отсчет времени 24 секунд должен начинаться при нажатии одной из клавиш АТАКА (по одной для каждой команды;

— по истечении общего времени или времени атаки часы должны формировать звуковой сигнал.

Напряжение питания — сеть 220В 50 Гц.

В процессе курсового проектирования необходимо:

— разработать электрическую схему и выбрать электроэлементы;

— разработать программное обеспечение.

Документы, предъявляемые к защите курсового проекта:

— пояснительная записка;

— схема электрическая принципиальная устройства;

— перечень элементов;

— блок схема алгоритма работы программы и текст программы (входят в пояснительную записку).

Внимание!

Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы №3505, цена оригинала 1000 рублей. Оформлена в программе Microsoft Word.

Оплата. Контакты.

АННОТАЦИЯ

В данном курсовом проекте разработана схема электрическая принципиальная таймера с использованием микроконтроллера PIC16F72, для которого составлена управляющая программа. Напряжение питания 5В.

Рассчитан источник питания на трансформаторе с выходным напряжением 5В. Обоснован выбор элементов схемы. Подобраны реальные элементы, пользуясь справочной литературой.

Содержание

Введение 5

Описание работы часов-таймера 6

Выбор элементной базы 7

Расчет и выбор элементов схемы 7

Расчет и выбор элементов блока питания 8

Текст управляющей программы 10

Заключение 13

Литература 14

Приложения

Блок-схема алгоритма работы программы

Схема электрическая принципиальная “Баскетбольных часов”

Перечень элементов

Введение

Таймер – прибор производственно-технического, военного или бытового назначения, в заданный момент времени выдающий определённый сигнал, либо включающий — выключающий какое либо оборудование через своё устройство коммутации электроцепи. Большей частью под таймерами подразумеваются устройства, отмеряющие заданный интервал времени с момента запуска (вручную или электрическим импульсом) с секундомером обратного отсчёта, вместе с тем, существуют таймеры, момент срабатывания которых задаётся установкой необходимого времени суток (так называемые таймеры реального времени), в этом случае таймер имеет в своём составе часы или устройство хранения времени, простейшим таймером такого рода является будильник. Таймеры, имеющие достаточную точность и предназначенные для установки длительности каких-либо процессов в промышленном производстве, на транспорте, в связи, научных исследованиях аттестуются в качестве средств измерений. Некоторые виды таймеров имеют программное устройство для обеспечения срабатывания в разные моменты времени, с выдачей сигналов по разным каналам, например, для включения в определённой последовательности разных бытовых приборов.

Целью этого курсового проекта является разработка принципиальной электрической схемы часов-таймера, применяемых при проведении баскетбольных матчей, программного обеспечения, а так же подборка элементов и закрепление теоретических знаний на практике.

Описание работы часов-таймера

Таймер питается от сети (~220В/50Гц), через блок питания, который имеет на выходе постоянное напряжение. Основным элементом, который будет выполнять отсчет времени является микроконтроллер. Микроконтроллер будет также управлять выводом значений на индикаторы и формировать сигнал окончания времени, подаваемый на зуммер. При включении питания будет происходить сброс контроллера, на индикаторы №1 и №2 будут выводиться значения 10 минут и 24 секунды, соответственно. Включение непосредственно отсчета времени осуществляется нажатием кнопки “НАЧАЛО» – начинается отсчет времени одного периода. При нажатии кнопки “АТАКА” начинается отсчет 24 секунд, по истечении этого времени на соответствующем индикаторе будут гореть нули и произойдет подача звукового сигнала длительностью 4 секунды. При повторном нажатии на кнопку “АТАКА” отсчет 24 секунд начнется заново и все последующие действия повторятся. При нажатии кнопки “СТОП” отсчеты времени прекращаются и на индикаторах остаются последние значения времен. При нажатии кнопки “ПУСК” все отсчеты возобновляются с момента остановки. При истечении основного времени – 10 минут все отсчеты прекращаются, на индикаторах горят нули и подается звуковой сигнал длительностью 8 секунд. При повторном нажатии кнопки “НАЧАЛО” таймер перейдет в начальное состояние и начнется отсчет времени нового периода – 10 минут.

Выбор элементной базы

Расчет и выбор элементов схемы

Главным элементом часов будет выступать микроконтроллер. Отсчет времени, вывод данных на индикацию и опрос нажатия кнопок будет проводиться во время прерывания TMR0 по переполнению. Необходимо чтобы в контроллере присутствовал TMR0 – 8-ми битный таймер,

8+6=14 – выводы для подключения индикаторов, 4 вывода для подключения кнопок, 1 вывод для подключения зуммера сирены, 2 вывода для подключения резонатора, 2 вывода для питания, 1 вывод сброса.

Итого: 14+4+1+2+2+1=24 выводов. Выбираем наиболее подходящий контроллер – PIC16F72 с 28 выводами.

В качестве индикаторов будем использовать семисегментные светодиодные индикаторы. Для засветки каждого сегмента необходимо подать на него ток величиной 20 мА, то есть суммарно, если горят все сегменты необходим ток 140 мА. Контроллер не может обеспечить такой ток, поэтому коммутировать индикаторы будем при помощи транзисторных ключей. Сирена потребляет 80мА, поэтому ее тоже подключим через транзисторный ключ.

Резисторы R10-R15 выбираются такими, чтобы при подаче напряжения с контроллера происходило открытие транзистора и выхода его в насыщение. У транзистора:

U_см=1.2В; U_нас=0.7В; ß=100

Необходимо обеспечить Iк = 140 мА, тогда ток базы:

I_б=I_к⁄ß= (140 мА)⁄100=1.4 мА

Тогда резисторы выбираем:

R10= ((5-U_см ))/I_б =(5 В-1.2 В)/(1.4 мА)=2.714 Ком; выбираем 2.7 Ком

Резистор R1 выбираем таким, чтобы при подаче напряжения с контроллера происходило открытие транзистора и выхода его в насыщение, транзистор берем такой же как и для индикаторов.

Необходимо обеспечить Iк = 80 мА, тогда ток базы:

I_б=I_к⁄ß= (80 мА)⁄100=0.8 мА

Тогда резистор выбираем:

R1= ((5-U_см ))/I_б =(5 В-1.2 В)/(0.8 мА)=4.75 Ком

Резисторы R2-R9 нужны для того, чтобы не сгорели индикаторы и защиты входа контроллера.

Ток нужно ограничить до величины 20 мА.

R2= ((5 В-0.4 В-2.5 В))/(20 мА)=105 Ом; выбираем 106 Ом (2,5 В падает на диодах индикатора).

Расчет и выбор элементов блока питания

Вся система использует постоянное напряжение 5 В, поэтому необходимо преобразование из 220 В переменного.

Рассчитаем ток потребления системы:

I_потр=I_микр+I_инд+I_зум=7мА+140мА+80мА=227мА

Принимаем I_потр=250мА

На выходе ИВЭП нужно получить 5В и 250мА.

Выбираю стабилизатор напряжения L78M05ABV с характеристиками:

U_вых=5В; I_вых=0.5А; U_(пад.)=2В; U_(вх.макс.)=35В

Значит минимальное напряжение на входе стабилизатора должно составлять:

U_мин=5В+2В=7В

Трансформатор выбираю HAHN BVEI3821189 с характеристиками:

P=4.5ВА; U_(перв.обм.)=230В; U_(вт.обм.)=9В; I_(макс.)=500мА

Учитывая выходные параметры трансформатора и входные параметры стабилизатора необходимо подобрать выпрямительный диодный мост.

Выбираю диодный мост GOOD-ARK Electronics DF005 с характеристиками:

U_(обр.)=50В; I_(макс.)=1А

Рассчитаем фильтр для частичного удаления пульсаций на входе стабилизатора напряжения. Он состоит из конденсатора С3.

С3= P/(2×U_a×f×∆U) , где P-мощность, Ua-амплитудное значение выпрямленного напряжения, f-частота питающей сети, △U – пульсация напряжения.

С3= (5В×250мА)/(2×9В×√2×50Гц×5В)=196мкФ

Конденсатор С4 выбираю равным 0.1мкФ.

Управляющая программа

F=(F_(ген )⁄4)/32=(4.096МГц⁄4)/32=32КГц

Для отсчета времени необходимо было организовать переполнение TMR0 через каждые 5мс. Для этого нужно занести в него 96.

1/F×160=1/32КГц×160=5мс

#include <pic.h>

//ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ ПЕРЕМЕННЫХ

unsigned char time_sec=0; //1 секунда

unsigned char time_24sec=24; //24 секунды

unsigned int time_10min=600; //10 минут

unsigned char time; //Для мигания точки

unsigned int zumer_0; //Ожидание для зуммера №0

unsigned int zumer_1; //Ожидание для зуммера №1

char const CIFR[11]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x40}; //Коды цифр

char const ANOD[6]={0x1,0x2,0x4,0x8,0x10,0x20}; //Коды управления анодами «1»

unsigned char RAZ[6]; //Массив для записи цифр, которые нужно вывести на индикаторы

unsigned char N_RAZ=0; //Переменная для переключения анодов

//Переменные — флаги

bit flag_0; //Отсчет 5мс

bit flag_1; //Отсчет 10 минут

 

PORTC=(PORTC-0x80);

}

N_RAZ++; //Инкремент счетчика разрядов

if(N_RAZ>5) //Если номер разряда 6 то…

{

N_RAZ=0; //Обнуление счетчика разрядов

}

}

}

Заключение

В ходе курсового проекта были изучены основные методы расчета электрических цепей, получены представления о современной элементной базе и о способах компоновки электрических цепей, получены навыки поиска научно-технической литературы и работы с ней. Изучены методы написания управляющей программы для микроконтроллера на языке СИ, работы в программной среде MPLAB IDE и отладки программы с помощью встроенных средств(MPLAB SIM и т.д.)

В результате курсового проекта были созданы “баскетбольные часы”: рассчитаны элементы, написана программа, рассчитан блок питания.

Список литературы:

Яценков В.С. Микроконтроллеры MICROCHIP.Практическое руководство – М.:”Горячая линия-Телеком”, 2002.

Предко М. Справочник по PIC-микроконтроллерам-М.: ДМК Пресс, 2002, OОО “Издательский дом”Додэка-XXI”, 2002.

Кёниг А. и Кёниг М. Полное руководство по PIC-микроконтроллерам -Киев.: “МК-Пресс”, 2007.