Микроконтроллер AT89C51 имеет совмещенную шину адреса и данных. Поэтому для выделения младшего байта адреса необходимо использовать внешний регистр, запись информации в который будет происходить по стробу адреса внешней памяти ALE.

Для обслуживания прерываний в микроконтроллере имеется два входа на запрос прерывания INT0 и INT1.

Для связи разрабатываемой МПС с внешними устройствами возможно применение отдельных регистров с соответствующими дешифраторами адресов.

Назначение выводов портов сведем в таблицу 1.
Таблица 1 – Назначение портов ОЭВМ

Порт	Назначение
Р0 [7:0]	Младший байт шины адреса / шина данных
Р2 [7:0]	Старший байт шины адреса
P1.0-P1.3	Вывод символа на индикатор
P1.4,P1.5	Управление индикатором
P3.4	Включение / выключение вентилятора
P3.5	Включение / выключение нагревателя
P3.0	Включение / выключение АЦП
P3.1	Управление шинным формирователем
P3.2	Ввод сигнала от кнопки «Пуск»
P3.3	Ввод сигнала от АЦП «Готовность данных»
Р3.6	Сигнал RD
Р3.7	Сигнал WR

Схема микропроцессорного блока приведена на рисунке 3.2.



Рисунок 3.2 – Схема микропроцессорного блока




3.2 Проектирование блока управления и индикации
Пульт управления в разрабатываемой системе имеет лишь две кнопки: «Сброс», осуществляющая перезапуск МПС, и «Пуск», нажатие которой сигнализирует о начале очередного цикла работы системы. Кнопка «Сброс» подключается через супервизор питания на вход RST. Кнопка «Пуск» подключается ткже через супервизор питания к входу порта Р3.2 микроконтроллера.

---

Схема кнопки «Сброс» и «Пуск» приведены на рисунках 3.3 и 3.4 соответственно.



Рисунок 3.3 – Кнопка «Сброс»



Рисунок 3.4 – Кнопка «Пуск»
Теперь рассмотрим блок индикации. В данном курсовом проекте будем применять схему с динамической индикацией, что позволит значительно сократить аппаратную часть при незначительном усложнении программной части. Динамический принцип организации интерфейса семисегментного индикатора (ССИ) предполагает наличие двух портов вывода.




Через один порт должно выводиться данные, формирующие высвечиваемый символ, а через другой – данные о том, какой разряд индикатора должен быть подсвечен. Но при использовании специальных микросхем (дешифратора кодов ССИ) и при условии, что в курсовом проекте используются четыре микросхемы ССИ, можно обойтись одним портом вывода (4 разряда- для определения символа, которым загорится микросхема ССИ, 2 - для выбора подсвечиваемого разряда). Два разряда будут подключено непосредственно без управления. В качестве порта вывода применим порт P1 микроконтроллера.

В качестве преобразователей двоично-десятичного кода в семиэлементный будем использовать микросхему дешифратора К514ИД2, так как тип индикатора с общим катодом.



Рисунок 3.5 – Микросхема К514ИД2
На входы D1-D4 подается двоичная комбинация, определяющая код символа, который необходимо отобразить.

В качестве индикаторов будем использовать четыре МС АЛС330А. Микросхема АЛС330А представляет собой одноразрядный семи сегментный индикатор на светоизлучающих диодах, включенных по схеме с общим анодом.

Параметры ИМС АЛС330А приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Параметры ИМС АЛС330А

Цвет свечения	красный
Прямой ток на элементе Iпр	10 мА
Прямое напряжение на элементе Uпр	2,2 В
Схема включения	ОК

---

МС К514ИД2 обеспечивает выходной ток для всех диодов 10 мА. Прямой ток индикатора 10 мА. Поставим ограничительные резисторы между выходами микросхемы дешифратора и катодами индикатора. В принципе, можно обойтись без ограничительных резисторов, так как элементы согласованы по нагрузочной способности.

Для отображения температуры отведем два первых семисегментных индикатора, а на остальные два подадим такую комбинацию нулей и единиц, чтобы они постоянно отображали знак температуры °С. Схема блока индикации приведена на рисунке 3.6.


Рисунок 3.6 – Блок индикации




3.3 Проектирование блока ввода и оцифровки показаний термодатчика
В термостате будет использоваться датчик AD22100K. Основные параметры датчика:

• 
  Температурный диапазон от 0 до 100 ºС;
  
• 
  Типовая погрешность при 25ºC ± 5 %
  
• 
  U_out = (U +/ 5B) * [ 1,375B + (22,5 mB/ºC) * T_A]
  

Для питания данного термодатчика следует выбрать высокостабильный источник опорного напряжения с U_вых = 5 В.

Исходя из максимального значения температуры термостата согласно заданию, вычислим максимальное выходное напряжение термодатчика:

Uout_max = 1375 mB + 22,5 mB/ºC * 25 ºC = 2050 mB = 2,05 B




3.4 Выбор АЦП
В качестве АЦП выбираем К1113ПВ1. Микросхемы представляют собой функционально законченный 10-разрядный АЦП, сопрягаемый с микропроцессором. Обеспечивает преобразование как однополярного напряжения (вывод 15 соединяется с выводом 16) в диапазоне 0...9,95 В, так и биполярного напряжения в диапазоне -4,975...+4,975 В в параллельный двоичный код. В состав ИС входят ЦАП, компаратор напряжения регистр последовательного приближения (РПП), источник опорного напряжения (ИОН), генератор тактовых импульсов (ГТИ), выходной буферный регистр с тремя состояниями, схемы управления. Выходные каскады с тремя состояниями позволяют считывать результат преобразования непосредственно на шину данных микропроцессора. По уровням входных и выходных логических сигналов сопрягаются с ТТЛ схемами. В ИС выходной ток ЦАП сравнивается с током входного резистора от источника сигнала и формируется логический сигнал РПП. Стабилизация разрядных токов ЦАП осуществляется встроенным ИОН. Тактирование РПП обеспечивается импульсами встроенного ГТИ с частотой следования 300...400 кГц. Установка РПП в исходное состояние и запуск его в режим преобразования производится по внешнему сигналу "гашение и преобразование". По окончанию преобразования АЦП вырабатывает сигнал "готовность данных" и информация из РПП поступает на цифровые входы через каскады с тремя состояниями. Условно графическое обозначение К1113ПВ1 показано на рисунке 3.7.

---

Рисунок 3.7 – Микросхема К1113ПВ1. Условно графическое обозначение.
Первый и второй выходы АЦП задействованы не будут. Остальные выходы подключим к шинному формирователю.

Так как U_REF данного АЦП = 10,24В, сигнал от термодатчика следует усилить для обеспечения минимальной погрешности. Требуемый коэффициент усиления найдем из частного U_REF и Uout_max:

K = U_REF / Uout_max = 10,24 / 1,9375 = 4.99

Округлим полученный результат до 5. Данное число и будем использовать в качестве коэффициента усиления.

В качестве шинного формирователя будем использовать восьмиканальный формирователь с тремя состояниями на выходе и асимметричным управлением АП6.

Схема блока ввода и оцифровки температуры показана на рисунке 3.8.


АП6


Рисунок 3.8 – Блок ввода и оцифровки температуры.




U_вх.АЦП = К * ( 1,375В + К_т * Т_А)

Т_А = (U_вх.АЦП – К * 1,375В) / К * 22,5 мВ/ºС

U_вх.АЦП = N * U_REF / (2ⁿ - 1), где N – двоичный эквивалент входного напряжения АЦП.

U_вх.АЦП = N * 10240 / 255 = N * 40,157

Т_А = (N * 40,157 мВ – К * 1375 мВ) / (К * 22,5 мВ/ºС) = 0,35695* N - 61,1

Т_А ≈ 0,4 * N – 61

Для усиления сигнала построим усилитель с помощью операционного усилителя К140УД17.



Рисунок 3.9 – Усилитель сигнала температурного датчика
Необходимый нам коэффициент усиления равен 5. Исходя из формулы k=1+R3/R2 рассчитаем необходимые номиналы резисторов. Примем R1=1кОм, тогда R3=4кОм. Для сопоставления двоичным кодам с выхода АЦП определенным значениям температуры, необходимо зашить в ПЗУ таблицу соответствия.


Рисунок 3.10 – Схема блока ввода и оцифровки

---

3.5 Проектирование блока управления термостатом
В курсовом проекте блок управления термостатом состоит из вентилятора, нагревателя и электронных схем, с помощью которых можно будет программно включать и выключать вентилятор и нагреватель для изменения температуры по заданному закону.

В данном случае достаточно применить мощный ключ, управляемый одним из битов порта микроконтроллера.

Так как термостат представляет собой закрытый объем, в котором осуществляется регулирование температуры, то можно сделать вывод, что охлаждение с помощью вентилятора будет протекать интенсивнее, если предусмотреть в закрытом объеме регулируемые жалюзи. Для управления ими можно назначить еще один из битов порта микроконтроллера, но в нашем случае привяжем их к управлению вентилятором. Когда мы подаем команду включить вентилятор, происходит его включение и открывание жалюзи, а по команде выключить вентилятор происходит его выключение и закрывание жалюзи.

Для управления нагревателем назначим бит Р3.5, а для управления вентилятором бит Р3.4. схема блока управления термостатом приведена на рисунке 3.11.



Рисунок 3.11 – Схема управления термостатом



На схеме оптопара U2 коммутирует контакты нагревателя к сети переменного тока, а оптопара U1 коммутирует контакты вентилятора к сети переменного тока, а также коммутирует контакты механизма открывания жалюзи.
4 Расчет потребляемой мощности и разработка блока питания
Для расчета потребляемой мощности достаточно просуммировать потребляемую мощность всех компонентов, входящих в состав схемы. Результаты расчета приведены в таблице. При расчете использованы максимальные напряжения питания, повышенные на 5%. В расчете не учитывается потребляемая мощность усилителей, связывающий МПС с внешними устройствами, поскольку их типы не заданы.

Компонент	Число	Напряжение питания, В	Потребляемый ток одной ИМС, мА	Потребляемая мощность, мВт
КР155ЛН6	2	5	40	400
КР1554ИР23	2	5	8	80
КР1554АП6	2	5	8	80
КР572ПВ3	1	5	2,5	12,5
AT89C51	1	5	75	393,75
К514ИД2	1	5	65	325
К1113ПВ1	1	5	10	50
Всего				1341,25

---

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