Навигация
4.1 Микроконтроллер
Реализация концепции RISC-архитектуры в 8-разрядных микроконтроллерах существенно расширила среду их применения. К традиционным приложениям таких микроконтроллеров (телекоммуникации, системы сбора данных, системы охраны, автоэлектроника, системы отображения информации и т. д.) сегодня прибавляются такие, где раньше использовались только более мощные 16– и 32–разрядные процессоры с функцией цифровой обработки сигналов, например, обработка видеосигналов или управление электроприводом [16].
Компания ATMEL – один из мировых лидеров в производстве широкого спектра микросхем энергонезависимой памяти, FLASH-микроконтроллеров и микросхем программируемой логики, взяла старт по разработке RISC-микроконтроллеров в середине 90-х годов, используя все свои технические решения, накопленные к этому времени.
AVR-архитектура, объединяет мощный гарвардский RISC-процессор с раздельным доступом к памяти программ и данных, 32 регистра общего назначения, каждый из которых может работать как регистр- аккумулятор, и развитую систему команд фиксированной 16-бит длины. Большинство команд выполняются за один машинный такт с одновременным исполнением текущей и выборкой следующей команды. 32 регистра общего назначения образуют регистровый файл быстрого доступа, где каждый регистр напрямую связан с АЛУ. За один такт из регистрового файла выбираются два операнда, выполняется операция, и результат возвращается в регистровый файл. Все микроконтроллеры AVR имеют встроенную память программ с возможностью внутрисхемного программирования через последовательный интерфейс [17].
Для целей управления микроконтроллеры AVR делает привлекательным их хорошо развитая периферия, которая включает в себя: таймеры–счётчики, широтно-импульсные модуляторы, поддержку внешних прерываний, аналоговые компараторы, встроенный АЦП, параллельные порты ввода и вывода, интерфейсы, сторожевой таймер и устройство сброса по включению питания. Компания ATMEL предлагает бесплатную программную среду AVR-studio для отладки программ в режиме симуляции на программном отладчике, а также для работы непосредственно с внутрисхемным эмулятором.
Все эти качества превращают AVR-микроконтроллеры в мощный инструмент для построения современных, высокопроизводительных и экономичных контроллеров различного назначения.
В рамках единой базовой архитектуры AVR-микроконтроллеры подразделяются на три подсемейства:
- Classic AVR основная линия микроконтроллеров с производительностью отдельных модификаций до 16 MIPS;
- Mega AVR для сложных приложений, требующих большого объема памяти;
- tiny AVR низкостоимостные микроконтроллеры в 8-выводном исполнении [17].
Для выбора конкретного микроконтроллера из всего модельного ряда AVR проанализируем техническое задание и структурную схему. Микроконтроллер должен содержать: таймер; не менее 11 линий ввода-вывода.
Исходя из выше сказанного, и из стремления уменьшиться стоимость изделия, можно заключить, что в данной схеме подходящим для использования является микроконтроллер семейства Classic AVR, AT90S2313. Расположение его выводов изображено на рис. 6:
Рис. 6 Расположение выводов микроконтроллера AT90S2313
Перечислим его основные свойства:
- AVR® - высокая производительность и RISC архитектура с низким энергопотреблением
- 118 мощных инструкций - большинство из них выполняются за один такт
- 2 Кбайт Flash- памяти с поддержкой внутрисистемного программирования SPI- последовательный интерфейс для загрузки программного кода Ресурс: 1000 циклов записи/стирания
- 128 байта EEPROM: Ресурс: 100 000 циклов запись/ стирание
- Рабочие регистры общего назначения 32 х 8
- 15 программируемых линий I/O
- - питание VCC: от 2.7 В до 6.0 В;
- Полностью статический режим работы: От 0 до 10 МГц, при питании от 4.0 В до 6.0 В От 0 до 4 МГц, при питании от 2.7 В до 6.0 В
- Производительность, вплоть до 10 MIPS при 10 МГц
- Один 8-ми разрядный таймер/счетчик с отдельным предварительным делителем частоты
- Один 16-ти разрядный таймер/счетчик с отдельным предварительным делителем частоты с режимами сравнения и захвата
- Полнодуплексный UART
- Выбираемые 8, 9, или 10-ти разрядные режимы широтно-импульсной модуляции (ШИМ)
- Внешние и внутренние источники прерывания
- Программируемый следящий таймер с встроенным тактовым генератором
- Встроенный аналоговый компаратор
- Экономичные режимы ожидания и пониженного энергопотребления
- Программируемая блокировка для безопасности программного обеспечения
- 20 выводов
4.2 Канал 1
В данной части системы, отвечающей за пространственное положение кресла, главную роль играет микропроцессор. Сам Канал 1 представляет собой набор ключевых элементов. Первый ключ подключает дальнейшую часть схемы к питанию. В качестве такого ключа может использоваться оптореле, схема которого приведена рис. 7:
Рис. 7 Оптореле
Здесь Упр – управляющий сигнал с микроконтроллера, Вх – вход, т.е. напряжение питания, Вых – выход, точка подключения к дальнейшей части схемы. Через этот ключ в схему поступает «плюс» питания. «Минус» питания подключен постоянно. Использование оптореле удобно в смысле безопасности микроконтроллера, так как оно обеспечивает гальваническую развязку микроконтроллера со схемой.
После первого ключа в схеме идет инвертор, управляемый микроконтроллером. В качестве инвертора используется реле, у которого через нормально замкнутые контакты двигатели подключены в «прямом» направлении («прямое» направление выбрано условно). Следовательно, если необходимо что бы двигатели двигались в «прямом» направлении необходимо что бы питание реле было отключено, т.е. на линии микроконтроллера отвечающей за этот элемент был «0». Принципиальная схема инвертора изображена на рис.8.
Рис. 8 Принципиальная схема инвертора
Здесь К1 – реле, Вх – вход данной части схемы, где «+» – выход предыдущего звена; Вых и Упр имеют тоже значение что и в предыдущей схеме. Значение символа «*» будет рассмотрено дальше. Как уже говорилось выше, применение инвертора связано с необходимостью менять направление вращения двигателей. Изменять направление движения можно, используя механические схемы. Однако такой способ будет более громоздким и дорогостоящим, а следовательно – нецелесообразным.
Дальше по схеме идут ключевые элементы, отвечающие за подключение нужного двигателя к схеме. Эта часть схемы необходима для подключения конкретного двигателя к питанию. Выбор двигателя осуществляется микроконтроллером, в соответствии с пришедшим сигналом с панели управления. Схема такого набора ключевых элементов приведена на рис. 9.
Рис. 9 Схема выходных ключевых элементов
Приведенная схема представляет собой набор оптореле.
В схеме на рис. 8 один из выходных контактов был обозначен символом «*». Именно этот контакт подключается к входу схемы на рис. 9. Такое подключение позволит полностью отключить двигатель от питания в пассивном режиме, что может предостеречь, от различного рода случайностей.
Общая схема Канала 1 приведена на рис. 10.
Рис. 10 Принципиальная схема Канала1
5 экономическое обоснование проекта
Целью данного проекта является создание системы управляющей положением кресла водителя. Кресло, оснащенное синтезируемой системой, более удобно в использовании, не требует физических затрат при эксплуатации, более комфортабельно, что делает его привлекательней в глазах потребителя.
Данная разработка обладает большим потенциалом для дальнейшего развития и усовершенствования, что является важным показателем с экономической точки зрения, так как новые технологии притыгивают потребителя, а в данном случае это возможно без значительных изменений, а, следовательно, значительных дополнительных инвестиций. Таким образом, работа является актуальной, потому что позволит, как уже говорилось раньше, позволит повысить безопасность на дорогах, а так же должна заинтересовать потребителя, следствием чего является высокая покупаемость изделия.
Похожие работы
... также с ним сталкиваются, но не всегда, а вот только 8% опрошенных никогда под него не попадали, но у них все впереди. Данное исследование позволяет сделать вывод, что Закон Мерфи действует в современной системе управления, но только не во всех случаях. Поэтому основное различие между законами мерфологии и «настоящих» наук, то есть тех, которые, если так можно сказать, «окупаются», кроется в их ...
... строк расходной накладной Рис.3.3. Экранная форма редактора списков сотрудников Рис 3.4. Экранная форма редактора классификаторов товаров 3.1 Алгоритм функционирования информационной системы складского терминала Функционирование ИС осуществляется согласно структурному алгоритму, построенному исходя из требований, предъявляемых к выполняемым программой функциям (разделы 1.3 и ...
... изменений Далее будет предложен и рассмотрен вариант усовершенствования системы охлаждения рассматриваемого в данной работе двигателя ЗМЗ-406 автомобилей ГАЗ 2705, 3221 «ГАЗЕЛЬ». Описание целей и элементов доработки системы охлаждения двигателя ЗМЗ-406 по пунктам приведены ниже. Основные элементы системы и режимы работы приведены на рис. 20…24. 1. Вместо вентилятора и гидронасоса с ...
... их труда. Однако на всех уровнях управления они в определенной мере используют и выполняют все четыре функции управления: планирования, организации, мотивации и контроля. 1.2. Методы управления организацией. Реализация функций и принципов управления осуществляется путем применения различных методов. Методы управления - это совокупность приемов и способов воздействия на ...
0 комментариев