Разработка и отладка аппаратных средств

1.1.2 Разработка и отладка аппаратных средств

После разработки структуры аппаратных и программных средств дальнейшая работа над контроллером может быть распараллелена. Разработка аппаратных средств включает в себя разработку общей принципиальной схемы, разводку топологии плат, монтаж макета и его автономную отладку. На этапе ввода принципиальной схемы и разработки топологии используются, как правило, распространенные системы проектирования типа "ACCEL EDA" или "OrCad".

1.1.3 Разработка и отладка программного обеспечения

Содержание этапов разработки программного обеспечения, его трансляции и отладки на моделях существенно зависит от используемых системных средств. В настоящее время ресурсы 8-разрядных МК достаточны для поддержки программирования на языках высокого уровня. Это позволяет использовать все преимущества структурного программирования, разрабатывать программное обеспечение с использованием раздельно транслируемых модулей. Одновременно продолжают широко использоваться языки низкого уровня типа ассемблера, особенно при необходимости обеспечения контролируемых интервалов времени. Задачи предварительной обработки данных часто требуют использования вычислений с плавающей точкой, трансцендентных функций.

В настоящее время самым мощным средством разработки программного обеспечения для МК являются интегрированные среды разработки, имеющие в своем составе менеджер проектов, текстовый редактор и симулятор, а также допускающие подключение компиляторов языков высокого уровня типа Паскаль или Си. При этом необходимо иметь в виду, что архитектура многих 8-разрядных МК вследствие малого количества ресурсов, страничного распределения памяти, неудобной индексной адресации и некоторых других архитектурных ограничений не обеспечивает компилятору возможности генерировать эффективный код.

1.2 Астрономические часы

Астрономические часы не отличаются ни по своему назначению, ни по устройству от обыкновенных часов. От них только требуется чрезвычайно правильный ход, для достижения которого астрономические часы снабжаются приспособлениями, слишком дорогими для применения их к обыкновенным часам.

Одно из главных приспособлений состоит в компенсации влияний температуры. Обыкновенные часы, карманные или стенные, спешат при понижении температуры и отстают при повышении её. В часах с маятником устраивается так называемый компенсационный маятник, в часах с пружиной или хронометрах так называемые chappement.

Иногда под названием астрономических часов понимают также сложные инструменты, которые, указывая час дня, кроме того, дают течение планет и луны, приливы и отливы, подвижные праздники, различные явления неба, в особенности затмения солнца и луны, високосные года и т. п., посредством особых механических приспособлений. Построение таких часов требует большого механического искусства и немало астрономических познаний; наиболее замечательные часы такого рода изготовил Дасиподий в XV-м веке для Страсбургского собора. Мастер Швильге в Страсбурге переделал их заново, и в этом новом виде они до сих пор находятся в соборе. Другие, несколько более простые часы подобного рода находятся в Майнце.

Однако практическая польза подобных сложных инструментов весьма ограничена и не окупает затраченного на изготовление их громадного труда: для астронома удобнее справиться относительно небесных явлений в эфемеридах.

Астрономические часы Федченко (АЧФ) - Высокоточные электронно-механические вычисления часы, завершившие эволюцию маятниковых приборов времени. Погрешность составляет 0,0002-0,0003 секунды в сутки, что на порядок ниже, чем у часов английского ученого В.Шорта, сделанных в 20-х г. 19 в., которыми долгое время оснащались обсерватории мира. Точность достигнута за счет подвеса маятника на специальном трехпружинном подвесе (изобретение Ф.М.Федченко), который обеспечивает изохронные (не зависящие от амплитуды) колебания маятника. Часы Федченко вплоть до 1970-80 гг. выполняли функции хранителей времени - работали в обсерваториях, на космодромах, аэропортах, телецентрах страны.

Была попытка разработать высокоточные электронные астрономические часы, но в связи с высокой стоимостью и рядом непотребных функций они не нашли широкого применения.

РАЗДЕЛ 2. РАЗРАБОТКА МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ АСТРОНОМИЧЕСКИХ ЧАСОВ

2.1 Постановка задачи

Требуется разработать схему многофункциональны астрономических часов.

Разработка устройства велась с учётом следующих требований:

- простота схемы (минимальное количество компонентов);

- функциональная насыщенность, многообразие регулируемых параметров;

- устойчивость к изменениям напряжения и температуры, долговечность;

- отсутствие нагрева компонентов;

- низкое энергопотребление.

2.2 Разработка структурной схемы устройства и функциональной спецификации

Рассмотрим структуру разрабатываемого устройства (Рис. 2.1).

Функциональная спецификация:

1.  Входы:

а. 16 кнопок управления и регулировки часами;

b. Источник бесперебойного стабильного электропитания часов.

Рисунок 2.1 – Структурная схема многофункциональных астрономических часов

2.  Выходы:

а. Двухрядный шестнадцатиразрядный ЖК индикатор;

b. Звуковой излучатель.

3.  Функции:

а. 16 таймеров;

b. Таймеры могут показывать Земное, Марсианское, Юпитерское, сидерическое время, Лунных фаз, времени перемещения большого красного пятна Юпитера и т.д. Одновременное отображение 24 часового и Юлианского времен на десятичном дисплее.

с. Выполнение функций будильника;

d. Осуществление бесперебойного электропитания для осуществления стабильности хода часов (должен иметь встроенный источник питания).

2.3 Аппаратные средства микроконтроллеров серии PIC16F877A

Общее описание:

PIC16F877A 8-разрядные КМОП микроконтроллеры с Flash памятью.

Основные характеристики:

Высокопроизводительный RISC-процессор:

Всего 35 простых для изучения инструкции

Все инструкции исполняются за один такт (200 нс), кроме инструкций перехода, выполняемых за два такта; минимальная длительность такта 200 нс

14 битовые команды

8 - битовые данные

Вход внешних прерываний

8-уровневый аппаратный стек

Прямой, косвенный и относительный режимы адресации для данных и инструкций

Периферия:

22 линий ввода/вывода с индивидуальным контролем направления

Сильноточные схемы портов ввода/вывода:

25 мА макс. вытек. ток

25 мА макс. втек. ток

Timer0: 8-разрядный таймер/счетчик

Timer1: 16-разрядный таймер/счетчик

Timer2: 8-разрядный таймер/счетчик

2 ШИМ модуля

Последовательные интерфейсы

3-проводный SPI

I2C Master и Slave режимы

USART (с поддержкой адреса)

5 каналов 10-битного АЦП

2 аналоговых компаратора

Интегрированный программируемый источник опорного напряжения

Особенности микроконтроллера:

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 самопрограммирования

Программируемая защита кода

Похожие работы

Разработка стратегии развития бизнес-инкубаторов (на примере Новошахтинского зонального бизнес-инкубатора)

Скачать

119495

7

3

... примерно 350 обращений в год; – за время работы ОБЦ созданы 32 новых рабочих места, вновь созданы 2 фирмы и 2 подразделения в действующих фирмах. [19.C.96]. 2. Методические основы разработки стратегии развития бизнес-инкубатора 2.1 Цели, задачи и особенности подготовительного этапа разработки стратегии развития Цель разработки стратегии – сформулировать и предложить конкретные ...

Социально-культурный сервис и туризм (ГОСы 2003г.)

Скачать

446015

2

0

... нац-й культуры, изучение спектра проблем общественного сознания. ü  Материальные вопросы, наличие эк-ких предпосылок для решения возникших проблем.13. Современные проблемы в развитии социально-культурного сервиса и туризма. В РФ необходимо создание тур. комплекса, обеспечивающего, с одной стороны широкими возможностями для удовлетворения потребностей росс. и иностр. граждан в тур. услугах, ...

Обнаружение и борьба с хищениями электроэнергии

Скачать

159064

10

14

... энергосистемы. Таким образом, сложившаяся ситуация способствует хищениям электроэнергии, так как не позволяется эффективно с ними бороться. В настоящее время энергосбыт ведет активную работу по обнаружению и борьбе с хищениями электроэнергии. Контролеры энергосбыта производят осмотр приборов учета каждого бытового потребителя не реже одного раза в год. Планируется увеличить количество осмотров до ...

Разработка автоматизированной системы управления электроснабжением КС "Ухтинская"

Скачать

167649

57

1

... сигналами времени. Ядро предлагает интерфейс для программирования приложения с целью получения функций в виде отдельных программ. 1.2 Разработка автоматизированной системы управления электроснабжением КС «Ухтинская» 1.2.1 Цель создания АСУ-ЭС Целью разработки является создание интегрированной АСУ ТП, объединяющей в единое целое АСУ электрической и теплотехнической частей электростанции, ...