Министерство образования РФ

Владимирский государственный университет

Муромский институт

Факультет   ФРЭКС_  

Кафедра    ЭиВТ  

КУРСОВОЙ

ПРОЕКТ

По_____________Микропроцессорные системы__________________  (наименование дисциплины)

Тема  _Микропроцессорное устройство управления регулятором____ _______________температуры_по заданному закону_______________

Руководитель

___________________ Кулигин М.Н.____

(оценка) (фамилия, инициалы)

  

(подпись) (дата)

Члены комиссии Студент  __ ЭВМт-306___   (группа)

     Абрамов А.В._____  (подпись) (Ф.И.О.) (фамилия, инициалы)

     

(подпись) (Ф.И.О.) (подпись) (дата)
Муром 2009

В данном курсовом проекте было разработано микропроцессорное устройство управления регулятором температуры по заданному закону. Была разработана схема электрическая принципиальная, подобрана элементная база, был произведен расчет мощности и разработан блок питания. Также была написана программа под эту систему.

In the given academy year project the microprocessor device of management of a regulator of temperature under the set law has been developed. The electric basic scheme has been developed, the element base was picked up, calculation of power has been made and the power unit was developed. Also has been written the program under this system.

Содержание
Введение 7

1 Анализ технического задания 9

2 Разработка структурной схемы и ее описание 17

2.1 Блок ввода и оцифровки температуры 18

2.2 Блок управления термостатом 19

2.3 Пульт управления 21

2.4 Четырёхразрядный индикатор 22

3 Выбор элементной базы и разработка схемы

электрической принципиальной 23

3.1 Проектирование схемы микропроцессорного блока 24

3.2 Проектирование блока управления и индикации 29

3.3 Проектирование блока ввода и оцифровки

показаний термодатчика 32

3.4 Выбор АЦП 33

3.5 Проектирование блока управления термостатом 36

4 Расчет потребляемой мощности и разработка

блока питания 38

5 Разработка и расчет модуля памяти 41

5.1 Модуль ОЗУ на базе микросхемы КР537РУ14Б 43

5.2. Модуль ПЗУ на базе микросхемы КР556РТ13 45

5.3 Разработка карты памяти 47

5.4 Разработка дешифратора для модуля памяти 49

5.5 Проверка согласования микросхем МПС по току 50

5.6 Проверка сопряжения по емкостным параметрам 53

---

5.7 Проверка согласования временных диаграмм МП и ЗУ 54

6 Разработка ПО на языке ассемблера 57

Заключение 58

Список литературы 59

Приложения:

Приложение А. Текст программы на языке

ассемблера МК-51 60

Приложение Б. Схема электрическая принципиальная микропроцессорного устройства управления

терморегулятором по заданному закону 66

Приложение В. Перечень элементов микропроцессорного

устройства управления терморегулятором по заданному

закону 68

Приложение Г. Схема электрическая принципиальная

модуля памяти 71

Приложение Д. Перечень элементов модуля памяти 73

Введение
Современная электронная техника представляет собой сложные системы, реализованные на базе микроэлектроники и средств вычислительной техники. Вычислительные средства являются важнейшей составной частью различных устройств радиоэлектронной аппаратуры.

Широкий спектр применения вычислительных средств во многом определяется появлением у конструкторов доступных по цене и миниатюрных по размеру микроконтроллеров и микропроцессоров.

Микроконтроллер (МК) – это программно управляемая большая интегральная схема (БИС), предназначенная для обработки цифровой информации.

Наибольший эффект от внедрения МК достигается в устройствах и системах локальной автоматики, системах измерения, контроля и других областях, в которых применяются средства цифровой обработки данных. Сравнительно низкая стоимость, малые габариты и потребляемая мощность, высокая надежность и исключительная гибкость, не свойственная другим способам обработки данных, обеспечивает приоритет МК перед другими средствами обработки данных.

Наибольший эффект применения микроконтроллеров достигается при встраиваемом варианте его использования, когда МК встраивается внутрь приборов, устройств или машин. В таком варианте использования от МК требуется не столько вычислительная производительность, сколько логическая оперативность, столь необходимая в задачах управления.
Использование МК в оборудовании позволяет повысить производительность, качество, помогает решать сложные проблемы программного регулирования

---

, существенно улучшает технико-экономические характеристики автоматизированного оборудования, повышает его «интеллект».
1 Анализ технического задания




В данном курсовом проекте требуется разработать микропроцессорную систему для управления температурой термостата.

Заданы следующие исходные данные:

• 
  Контроллер реализовать на базе ОЭВМ, тип ОЭВМ выбрать и обосновать;
  
• 
  Модуль памяти объёмом 2Кх8;
  
• 
  Требуемый закон изменения температуры в термостате (см. график на рис.1);
  
• 
  Блок управления и индикации, тип индикатора АЛС330А;
  
• 
  Для формирования временных интервалов необходимо использовать внутренние таймеры МК;
  
• 
  Тип датчика температуры и тип АЦП необходимо выбрать и обосновать.
  

Рисунок 1.1 - График изменения температуры в термостате
В данном КП требуется разработать структурную схему МПС, схему электрическую принципиальную, провести необходимые расчёты к ней и написать управляющую программу на ассемблере.
Согласно ТЗ требуется разработать систему управления температурой в термостате на основе ОЭВМ. Температура регистрируется внутри термостата датчиком температуры и сравнивается программными средствами ОЭВМ с заданным значением на рисунке 1.

Состав аппаратных средств частично задан (тип м/с памяти, тип индикатора), а остальные компоненты схемы необходимо выбрать и обосновать. В состав блока управления, кроме четырёхразрядного индикатора, входят 2 управляющие клавиши (кнопки): «Сброс» и «Старт». С помощью индикатора будет отображаться текущая температура термостата. Кнопка «Сброс» позволяет вернуть систему в исходное состояние (в случае зависания), а сигнал от кнопки «Старт» сообщает ОЭВМ о начале цикла регулирования температуры. Сигнал от кнопки «Старт» целесообразно подать на вход запроса прерывания ОЭВМ. Это позволит упростить ПО разрабатываемой системы.

Регулирование температуры в термостате будет осуществляться с помощью коммутации нагревателя (для повышения температуры) и вентилятора (для снижения температуры), когда температура становится ниже или выше установленной законом управления.

Далее рассмотрим заданный в ТЗ закон управления. Анализ зависимости температуры от времени (рисунок 1) показывает, что цикл регулирования температуры включает 4 независимых временных интервала: ∆t

---

₁=30c, ∆t₂=20c, ∆t₃=15c, ∆t₄=15c. Скорость изменения температуры на каждом их этих интервалов различна. Согласно ТЗ для формирования временных задержек в системе управления температурой необходимо использовать внутренние таймеры МК.
Для их программирования необходимо рассчитать скорость изменения температуры на каждом участке ∆t:

V₁=(30-10)/(30-0) = 0,66°С/c

V₂=(20-30)/(50-30) = -0,5°С/c

V₃=(15-20)/(65-50) = -0,33°С/c

V₄=(15-15)/(80-65) = 0°С/c

Для управления законом регулирования температуры необходимо рассчитать частоту измерения температуры в термостате, то есть как часто система будет считывать значение температуры в термостате (шаг дискретизации). Для этого вычислим время изменения температуры на 1°С на каждом участке закона управления:
∆1=1/V1=1,5 сек;

∆2=1/V₂=2 сек;

∆3=1/V₃=3 сек;

∆4=1 сек.

Рисунок 1.2 – Частота измерения температуры в термостате




Работа МПС в данном случае сводится к выполнению следующих действий в начале каждого цикла управления длительностью t:

• 
  Определить текущее фактическое значение температуры T_тек.: выполнить с помощью АЦП аналого-цифровое преобразование выходного сигнала датчика температуры, после чего прочитать результат преобразования и поместить его в соответствующую ячейку памяти.
  
• 
  Определить (вычислить) требуемое значение температуры T_треб. для данного момента времени.
  
• 
  Вычислить разность между фактическим и требуемым значениями температуры:
  T = T_тек. – T_треб.
  
• 
  Если T < 0, включить нагреватель. Если T > 0, включить вентилятор.
  
• 
  Перейти в состояние ожидания до начала следующего цикла управления.
  

Требуемая точность регулирования температуры в задании задана и составляет Т ≤ ± 5%.

Техническое задание рекомендует использовать для микропроцессорного блока однокристальные микро-ЭВМ серии MCS-51. Организация ОЭВМ этой серии ориентирована на их применение в системах управления и регулирования. Согласно ТЗ на курсовой проект необходимо выбрать конкретный тип ОЭВМ, выбираем AT89C51.

---

Рис. 1.3.Схема электрическая принципиальная МК AT89C51
На сегодняшний день существует несколько законов управления:

• 
  Двухпозиционный закон регулирования – самый простой метод регулирования температуры: нагреватель включен, если текущая температура ниже задания, и отключен, если превышает задание. Для предотвращения «дребезга» вблизи заданного значения устанавливается гистерезис или, иначе, зона нечувствительности. Точность регулирования температуры в какой-то степени зависит от величины гистерезиса, чем он меньше, тем точнее регулирование, но тем чаще включается нагреватель. При управлении объектом по этому закону всегда присутствуют колебания температуры, амплитуда и период которых мало зависят от регулятора, а определяются конструкцией и параметрами объекта.
  

  

• 
  При трехпозиционном законе, позволяющем уменьшить колебания температуры, используется регулирующее устройство в двухпозиционном режиме, компаратор в режиме «0» и, соответственно, два выхода регулятора. Используя прямые и инверсные выходы регулирующего устройства и компаратора, а также различные соотношения между заданиями 1 и 2, можно реализовать много вариантов управления объектами, в том числе двухступенчатое регулирование, совместное использование нагревателей и охладителей и др.
  
• 
  ПИД (пропорционально интегрально дифференциальный закон) – закон регулирования обеспечивает значительно более высокую точность поддержания температуры, чем предыдущие. В этом случае регулятор учитывает величину и продолжительность отклонения, а также скорость его изменения. Качество регулирования зависит, прежде всего, от того, насколько оптимально коэффициенты ПИД –закона соответствуют свойствам объекта. Выходной сигнал регулирующего устройства может быть двух видов:
  

1. 
   аналоговый (0…5 мА или 4…20 мА), который подается на исполнительные устройства, имеющие соответствующий вход; как правило эти устройства представляют собой мощные фазоимпульсные модуляторы, позволяющие плавно изменять ток нагрузки;
   
2. 
   широтно-модулированный (ШИМ), при котором мощность, выделяемая нагревателем, пропорциональна Т_вкл / Тр, где Тр – период регулирования, Т_вкл – время включения нагрузки (см. рис.).
   

---

Смотрите также файлы

• Какой у нас на столе салат номер один Его делают и на день рождения, и на Новый Год, и просто на ужин. Ну, конечно же, салат оливье.docx

• Простой "Оливье".docx

• Количество учащихся 16 ( 1обуч на дому) Педагог Муратова л цель.docx

• Курсовая работа по дисциплине макроэкономика.docx

• Задача из пособия "Математика. Огэ 2015. 20 типовых вариантов. Рослова Л. О., Кузнецова Л. В., Шестаков А. С., Ященко И. В.".docx