Разработка модуля ввода аналогового сигнала на базе микроконтроллера MCS51

Кафедра

Систем Управления и Информатики

Группа

4145

Модуль ввода аналогового сигнала на базе микроконтроллера

Автор    курсового проекта

(подпись)

(фамилия, и.о.)

Руководитель

Бойков В.И.

(подпись)

(фамилия, и.о.)

“

“

20

г.Санкт-Петербург,                    20

г.

Курсовой проект выполнен с оценкой

Дата защиты “

“

20

г.

Содержание

Введение ………………………………………………………………………………………………4

1 Разработка функциональной схемы. Работа измерителя…………………………………………5

2 Обоснование и выбор элементной базы…………………………………………………………...6

2.1 Усилитель с цифровой регулировкой коэффициента усиления …………………….………...6

2.2 USB- UART …………………………………………………………………………………….....7

2.3 Микроконтроллер…………………………………………………………………………………8

3 Архитектура и основные элементы микроконтроллера…………………………………………..9

3.1 Арифметико-логическое устройство…………………………………………………………….9

3.2 Организация памяти………………………………………………………………….…………..10

3.3 Регистры специальных функций………………………………………………………….……..10

3.4 Устройство управления и синхронизации……………………………………...........................10

3.5 Таймеры/счетчики………………………………………………………………………………...10

3.6 Последовательный порт………………………………………………………………………….11

3.7 Назначение выводов микроконтроллера ADuC841……………………………………………..11

4 Блок-схема программы………………………………………………………………………………13

Заключение……………………………………………………………………………………………..14

Литература……………………………………………………………………………………………...15

КСУИ.324445.001ПЗ

Изм

Лист

№ док

Подпись

Дата

Разработал

Модуль ввода аналогового сигнала на базе микроконтроллера.

Пояснительная записка.

Литера

Лист

Листов

Проверил

Бойков

3

15

СПбГУИТМО

Н.Контроль

Утвердил

    Введение

В данном курсовом проекте требуется разработать модуль ввода аналогового сигнала на базе микроконтроллера, отвечающий следующим требованиям:

-диапазон входных напряжений 0-4 В постоянного тока

-количество поддиапазонов – 8

-разрешение – 10 дв. Разрядов

-режимы – Пуск, Остановка, Выбор диапазона

-микроконтроллер - MCS51

-связь с компьютером – USB 2.0

- питание от порта USB.

Модуль ввода аналогового сигнала используется для ввода и преобразования в цифровой код аналоговых сигналов.

КСУИ.324445.001ПЗ

Лист

4

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

1 Разработка функциональной схемы. Работа измерителя

На рисунке 1 показана функциональная схема разработанного измерителя перемещения на емкостном датчике.

Рисунок 1-Функциональная схема модуля ввода аналогового сигнала

( PGA- программируемый коэффициент усиления, АЦП- аналого-цифровой преобразователь,

 МК- микроконтроллер, USB- универсальная последовательная шина, предназначенная для периферийных устройств)

Данное устройство работает следующим образом.

С помощью USB разъема устройство подключается к компьютеру. Элементы устройства получают питание также через USB интерфейс Начальный запуск микроконтроллера микросхемы ADuC841 обеспечивает RC цепь (R3 и C7), формирующая сигнал начального сброса (вход RST микросхемы) при подключении устройства к USB порту компьютера. Микроконтроллер начинает выполнять  программу, зашитую в ПЗУ. Микроконтроллер микросхемы постоянно ожидает прерывания по входу RxD UARTа.

После запуска прикладной программы на ПК устанавливаем режим «выбор диапазона». ПК через USB интерфейс передает в устройство 8 битное слово, соответствующее выбранному диапазону измерений. Когда это слово, дополненное стартовым и стоповым битами, поступает на вход RxD микроконтроллера,  последний переходит на подпрограмму обработки прерывания. Полученное  8 битное слово, после преобразования в параллельный код, за счет программы, зашитой в ПЗУ микроконтроллера, воспринимается им как адрес ячейки памяти, в которую записана подпрограмма установки определенного коэффициента усиления. МК выставляет на выводах  Р2.0, Р2.1, Р2.2 трехразрядный параллельный код, управляющий микросхемой AD8369 (входы bit0, bit1,bit2). В соответствии с ТЗ необходимо иметь 8 диапазонов измерения напряжения, следовательно достаточно иметь 8 8-ми битных слов с тремя значащими разрядами. После этого МК возвращается в режим ожидания следующих прерываний.

По команде «пуск» преобразуется входного напряжение в цифровую последовательность и передается на выход Tx.

Питание элементов осуществляется через встроенный стабилизатор USB.

КСУИ.324445.001ПЗ

Лист

5

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

  2 Обоснование и выбор элементной базы

2.1 Усилитель с цифровой регулировкой коэффициента усиления

В качестве усилителя в данном устройстве используется усилитель цифровой регулировкой коэффициента усиления AD8369, технические характеристики которого