Разработка микропроцессорной системы для управления некоторыми процессами в жилом доме, страница 3

Элементная основа разрабатываемой системы – микроконтроллер семейства PICMicro серии PIC16F873. Выбор обоснован параметрами микросхемы – МК содержит на одном кристалле все необходимые для функционирования системы устройства:

1.  аналогово-цифровые преобразователи для обработки сигналов с аналоговых датчиков;

2.  схему синхронно-асинхронного приёмо-передатчика USART для организации последовательной передачи данных;

3.  три I/O порта, которые используются для приёма информации с датчиков и управления объектами, связи с пультом управления и устройствами индикации.

4.  встроенную EEPROM память 128х8 байт для записи журнала событий.

Число выводов чипа: 28. Число используемых выводов: 19.

Элементная база периферийных устройств (схем сопряжения, индикации etc):

·  Схема синхронизации: внешний кварцевый резонатор ECS-200-S-4.

·  Схема сопряжения : операционный усилитель средней точности общего применения с напряжением питания  LM-101N.

Рисунок 2 – Операционный усилитель LM-101N

2 – инвертирующий вход;

3 – прямой вход;

6 – выход.

·  Схема сопряжения : оптрон 6N135.

Рисунок 3 – Оптрон 6N135

·  Схема индикации аварийных режимов: светодиоды АЛ336Б и АЛ336Д.

Схема звуковой сигнализации: мультивибратор со сбросом SN74122.

·  Схема приведения сигнала МК к уровню стандарта RS422: МАХ485.

3 АППАРАТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Функциональная схема системы управления

На рисунке 4 представлена функциональная схема системы управления, на которой указаны подключения к микроконтроллеру всех датчиков (и схемы сопряжения СС в необходимых случаях), внешней EEPROM памяти и согласование микроконтроллера с интерфейсом RS-442. Также на схеме показаны все входные и выходные сигналы, используемые в МПСУ.

Краткое описание функциональной схемы.

·  Датчик температуры воздуха измеряет текущую температуру. Сигнал аналоговый, изменяется в пределах . Для его приведения к уровню входного сигнала МК используется схема сопряжения , приведённая на рисунке 7. Далее сигнал  поступает на вход встроенного АЦП AN0.

·  Датчик температуры воды используется, если предварительно была подана команда на включение воды в ванной комнате. Сигнал  аналоговый , поступает на вход in-build АЦП AN1.

·  Пульт управления (схема приведена на рисунке 11) используется для включения системы, подачи бинарных сигналов «light» и «bath», а также для индикации в аварийных ситуациях.

·  Сигнал расходного типа  с датчика расхода воды уровня  подаётся на схему сопряжения  (рисунок 8) и далее – на вход таймера ТОСК1.

·  Датчик замка входной двери используется для контроля и пассивной защиты от взлома. Сигнал с этого датчика  имеет диапазон , подаётся на вход схемы сопряжения  (рисунок 9) и далее на вход RB7. В случае изменения уровня на входе выполняется программное прерывание, обработчик которого выдаёт сигнал  о возникновении аварийной ситуации.

·  Блок питания подключён на вход INT. В случае отключения питания вызывается обработчик прерывания, выставляющий ‘1’ на линию  для дальнейшей сигнализации.

·  Для сопряжения с линией передачи используется схема , приведённая на рисунке 6.

·  Сигналы , , , ,  используются для управления кондиционером, замком входной двери, освещением и объёмом подачи холодной/горячей воды. Для согласования сигнала  с входным сигналом схемы управления объёмом холодной воды используется схема сопряжения , приведённая на рисунке 10.

·  Внешний кварцевый резонатор (рисунок 5) подключается к выводам МК OSC1 и OSC2.

 

3.2 Синхронизация микроконтроллера

Тактовая частота выбранного МК PIC16F873 составляет . Поэтому для формирования тактового сигнала выбран режим HS, т. е. режим высокочастотного кварцевого резонатора. Выбор режима осуществляется битами конфигурации FOSC1:FOSC0, доступными только при программировании микроконтроллера. Режим предполагает использование внешнего кварцевого резонатора с параллельным резонансом, подключаемого к выводам OSC1 и OSC2. Схема подключения резонатора показана на рисунке 5.

Рисунок 5 – Схема синхронизации