Разработка микропроцессорной системы управления объектом (объект, подлежащий автоматизации – холодильник)

Содержание

Введение.................................................................................................................................. 2

1       Техническое задание на проектирование системы................................................... 3

2       Обоснование выбора элементной базы....................................................................... 4

2.1 Обоснование выбора микроконтроллера……………………………………………………………...4

2.2 Обоснование выбора преобразователей……………………………………………………………….4

3       Проектирование аппаратной части............................................................................. 5

3.1         Синхронизация микроконтроллера........................................................................ 5

3.2         Функциональная схема системы управления........................................................ 6

3.3         Подключение внешней памяти данных................................................................. 6

3.4         Разработка подсистемы ввода-вывода.................................................................... 7

3.5         Разработка схем сопряжение................................................................................... 9

3.5.1      Схема сопряжения датчиков…………………………………………………………………….10

3.5.2      Схема сопряжения последовательного интерфейса RS-232…………………………………..11

4       Разработка программного обеспечения.................................................................... 13

4.1 Алгоритм работы системы…………………………………………………………………………….13

4.2 Блок обработки цифровой информации……………………………………………………………...13

4.3 Блок обработки аналоговой информации……………………………………………………………14

4.4 Листинг программы……………………………………………………………………………………15

5       Расчет параметров системы....................................................................................... 20

5.1         Расчет электрических параметров системы........................................................ 20

5.2         Блок питания........................................................................................................... 21

5.3         Расчёт стоимости системы.................................................................................... 22

6       Разработка инструкции по эксплуатации................................................................ 23

Заключение............................................................................................................................ 24

Список использованной литературы.................................................................................. 25

Приложение А – Спецификация микропроцессорной системы управления холодильником..................................................................................................................... 26

Приложение Б – Принципиальная схема микропроцессорной системы управления холодильником..................................................................................................................... 27

Введение

Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами являются в настоящее время одним из основных направлений научно-технического прогресса.

За последние годы в микроэлектронике бурное развитие получило направление, связанное с выпуском однокристальных микроконтроллеров, которые предназначены для «интеллектуализации» оборудования различного назначения. Однокристальные (однокорпусные) микроконтроллеры представляют собой приборы, конструктивно выбранные в виде БИС и включающие в себя все составные части «голой» микроЭВМ: микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой.

В течении четырех лет, начиная с 1976г., фирмой INTEL разрабатывалось получившее широкое распространение семейство 8-и разрядных однокристальных микроконтроллеров с программным управлением iMCS-48.

Вычислительные возможности первых однокристальных микроЭВМ были исчерпаны уже к началу 80-х гг. Встала задача разработки новых микроконтроллеров, обладающих расширенными функциональными ресурсами. Среди предложенных новых архитектур однокристальных микроЭВМ следует выделить 8-и разрядную архитектуру семейства микроконтроллеров iMCS-51, предложенного фирмой INTEL в 1981г. Она удовлетворяет всем требованиям, представляемым к однокристальным микроконтроллерам, и является наиболее применяемой.

Однако к настоящему времени более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляет другой вид однокристальных контроллеров – это т.н. периферийные интерфейсные контроллеры или PIC. Они представляют собой высокопроизводительные БИС, в которые интегрированы помимо цифровых устройств (собственно микроконтроллера) также и аналоговые – это различные АЦП, компараторы, модули сравнения ШИМ и т.д. Это делает данные устройства чрезвычайно популярными у производителей «интеллектуальных» устройств.

Наиболее известным в нашей стране производителем однокристальных PIC является американская компания Microchip Technology Inc. Она производит три линейки 8-разрядных PIC.

Техническое задание на проектирование системы

В данной курсовой работе требуется разработать микропроцессорную систему            управления объектом. Микропроцессорная система принимает информацию об объекте управления от датчиков (аналоговых и цифровых), вырабатывает управляющие воздействия в соответствии с законом управления и подает их на исполнительные механизмы.

Объект, подлежащий автоматизации – холодильник.

В качестве ядра микропроцессорной системы выбран однокристальный микроконтроллер PIC.

В системе необходимо предусмотреть запись состояния через определенные промежутки времени t₁, равные 0,5 мин во внешнюю память данных и возможность подключения сервисных функций из \ памяти программ.

Внешние датчики измеряют следующие величины:

1) масса продукта – m₁, г;                                  уровень сигнала датчика – 0..10 В;

2) температура  – t₁, с;                                       уровень сигнала датчика – -10.. 50 В;

3) напряжение в сети питания – U₁, В;

4) время  работы в штатном режиме  –  t₂, мин;

5) время работы в режиме разморозки – t₃, мин;

Необходимо предусмотреть включение и отключение следующих элементов: режим охлаждения с плавной регулировкой температуры, вентилятор, подсветка, освежитель, режим разморозки.

Система должна обрабатывать следующие аварийные ситуации: опасные перепады напряжения в сети (включая отключения питания), превышение допустимого