Разработка алгоритма работы устройства

4.  Разработка алгоритма работы устройства

Алгоритм работы программы микроконтроллера показан на рис. 6.

Рис. 6. Алгоритм работы программы «терморегулятор для аквариума»

После пуска и инициализации регистров микроконтроллера выполняется самая продолжительная инициализация ЖК-дисплея. Далее проверяется состояние флага установки. Если установки нет, то на индикацию выводятся значения регистров текущего режима. Если идет установка, то проверяется флаг курсора. Если флаг курсора установлен, то индицируется курсор. При установке индикация курсора и значений регистров индикации выполняется поочередно.

После индикации программа переходит к инициализации и считыванию температуры с первого датчика DS1820. Микроконтроллер принимает девять бит информации с кодом знака температуры в девятом бите и значением десятых долей температуры в первом бите. Если девятый бит равен единице, то знак измеренной температуры отрицательный. При единичном первом бите десятые равны пятерке. Двоичное значение принятой температуры сравнивается с установленной температурой. Если измеренная температура больше установленной, то выключается управляющий выход. В противном случае выход включается. Для отрицательных установок при понижении температуры управляющий выход включается. Далее двоичное значение температуры перекодируется в двоично-десятиричный код для индикации (на рис. 6 не показано).

Аналогично первому выполняются считывание температуры из второго датчика и установка второго управляющего выхода. Поскольку вывод на индикацию занимает довольно много времени (8 мс), то он выполняется после шести циклов считывания температуры через 68 мс. Когда счетчик циклов будет равен нулю, проверяется состояние кнопок управления и по установленному режиму заполняются регистры индикации. После этого цикл индикации и измерения температуры повторяется. Цикл измерения температуры и установка управляющих выходов обоих датчиков выполняются за 11,4 мс/Таким образом, управление каждым нагревателем будет выполняться минимум один раз за период сетевого напряжения.

5. Ассемблирование

Для ассемблирования используется макpоассемблеp MPASM, он содеpжит все необходимые нам возможности. MPASM входит в пакет программ Microchip MPLAB фирмы Microchip Technology.

Листинг программы и объектный файл представлен в Приложении А.

6. Программирование микроконтроллера

После ассемблирования имеется объектный файл EXAMPLE.HEX, котоpый должен быть записан в микpосхему. Запись осуществляется пpи помощи пpогpамматоpа и пpогpаммы Pic-prog. Микросхему микроконтроллера вставляется в панель программатора. Программатор подключается к порту LPT1. Необходимо запустить программу Pic_prog.exe. Подать питание на программатор. Выполнить команду 'ЗАПИСАТЬ / ПАМЯТЬ ПРОГРАММ'.

В течение следующих нескольких секунд будит выполняться процесс программирования, а затем проверка правильности записанных в микроконтроллер данных.

Коды прошивок микроконтроллера представлены в Приложении Б.

7. Описание функциональных узлов МПС

В проектируемом устройстве можно выделить следующие функциональные блоки:

1.  Микроконтроллерный термометрический датчик DS1820 – первый;

2.  Микроконтроллерный термометрический датчик DS1820 – второй;

3.  Блок управления (три кнопки и выключатель питания);

4.  Жидкокристаллический индикатор;

5.  Стабилизатор напряжения;

6.  Кварцевый резонатор;

7.  Силовой блок-первый;

8.  Силовой блок-второй;

9.  Микроконтроллер.

Каждый блок выполняет свою функцию и имеет взаимосвязь с другими блоками системы.

 

8. Описание выбора элементной базы и работы принципиальной

схемы

Схема терморегулятора показана на рис.7 (Приложение В) . Резистором R8 устанавливают необходимую контрастность изображения индикатора. Все блоки устройства включены по стандартной схеме.

Работа с терморегулятором сводится к установке температуры регулирования для обоих датчиков. При включении устройства на дисплее появится значение температуры первого и второго датчика с указанием стрелочкой (>) номера датчика рис. 8. Нажатием кнопки «Режим» на дисплее последовательно будут появляться изображения, аналогичные показанным на рис. 9—12. На рис. 9, 10 левые цифры показывают текущую температуру соответствующих датчиков, а правые цифры — установленные значения температур. При включении режимов работы, показанных на рис. 11, 12, микроконтроллер переходит в режим установки. В этом режиме под устанавливаемым разрядом появляется мигающий курсор (на рисунках под знаком плюс). Кнопкой «Разряд» перемещают курсор по разрядам, а кнопкой «Установка» устанавливают необходимое значение температуры.

При установке нет ограничения по максимуму и минимуму, поэтому необходимо быть внимательным. Можно установить знак минус и не дождаться включения нагревателя, и наоборот, установить температуру регулирования более +125° и не дождаться выключения нагревателя. Во время установки сравнение температур не прекращается, поэтому нагреватели в это время желательно отключить. Поскольку установленные значения запоминаются в энергонезависимой памяти, то нагреватели можно подключить при выключенном напряжении.

При индикации и установке температур для 100 в разряде десятков будет индикация двоеточия (:), для 110 — точка с запятой (;), для 120 — обратная стрелка (<).

Рис. 7. Принципиальная схема регулятора температуры в Accel EDA

Рис.8

Рис.9

Рис.10

Рис.11

Рис.12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения курсовой работы был спроектирован микроконтроллерный регулятор температуры, позволяющий автоматизировать работу регулирования температуры в контролируемом объекте. Были рассмотрены несколько случаев реализации микроконтроллерного регулятора, таким образом можно говорить о некоторой универсальности спроектированного прибора.

Использование в работе микроконтроллера и оптронной технологии дает основание полагать, что спроектированный прибор найдет широкое применение.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Белов А.В. Микроконтроллеры АVR в радиолюбительской практике – СП-б, Наука и техника, 2007 – 352с.

2. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах / В.В. Сташин [ и др.]. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 224 с.

3. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры Microchip: практическое руководство/А.В.Евстифеев. – М.: Горячая линия – Телеком, 2002. – 296 с.

4. Кравченко А.В. 10 практических устройств на AVR-микроконтроллерах. Книга 1 – М., Додэка –ХХ1, МК-Пресс, 2008 – 224с.

5.Трамперт В. Измерение, управление и регулирование с помощью АVR-микроконтроллеров: Пер. с нем – К., МК-Пресс, 2006 – 208с.

6. Мортон Дж. Микроконтроллеры АVR. Вводный курс /Пер. с англ. – М., Додэка –ХХ1, 2006 – 272с.

7. Техническая документация на микроконтроллеры PIC16F84А компании Microchip Technology Incorporated . ООО «Микро -Чип», Москва, 2002.-184 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Листинг программы и объектный файл

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Коды прошивок микроконтролллера

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Схема электрическая принципиальная терморегулятора аквариума