Зміст
Введення
1. Розробка функціональної схеми. Робота вимірювача
. Обгрунтування і вибір елементної бази
. 1 Датчик
. 2 Підсилювач
. 3 Мікроконтролер
. 4 ЖК індикатор
. 5 Джерело живлення
. Архітектура та основні елементи мікроконтролера
. Блок-схема програми
Висновок
Література
Введення
Метою даного курсового проекту є розробка малогабаритного автомобільного термометра на базі мікроконтролера. Пристрій повинен відповідати наступним вимогам:
діапазон вимірюваних температур від - 40 до +60 градусів Цельсія
індикація - рідкокристалічний цифровий індикатор
роздільна здатність 0,5 градусів Цельсія
тип чутливого елемента - терморезистор
харчування термометра - 12 В постійного струму
Як зрозуміло з назви, автомобільні термометри використовується в транспортних засобах для вимірювання та індикації температури навколишнього середовища. Подібні пристрої повинні володіти невеликими габаритами, виводити інформацію в зручній цифровій формі на РК або світлодіодний дисплей і харчуватися від автомобільної мережі 12 В.
1. Розробка функціональної схеми. Робота вимірювача
Малюнок 2.1 - Функціональна схема вимірювального пристрою (Д - датчик температури (терморезистор), У - підсилювач, МК - мікроконтролер, РК - рідкокристалічний дисплей, ІП - джерело живлення)
Пристрій працює наступним чином: терморезистивного датчик, що поміщається зовні автомобіля, включений в одне з плечей вимірювального моста Уитстона. У вихідному стані міст збалансований - опору всіх елементів рівні 1.2 кОм, що відповідає максимальній вимірюваної температурі - плюс 60 градусів Цельсія. Якщо температура зовнішнього середовища змінюється, це тягне за собою зміну опору терморезистора, і, як наслідок, розбалансування вимірювального моста. Напруга з вимірювальній діагоналі моста подається на входи інструментального операційного підсилювача, де проводиться їх віднімання і посилення. Після цього сигнал надходить на вхід 10-ти бітного АЦП, вбудованого в мікроконтролер. Дискретизований сигнал обробляється програмою контролера, яка обчислює опір терморезистора і, потім, за таблицею визначає температуру.
2. Обгрунтування і вибір елементної бази
2.1 Датчик
В якості датчика для пристрою використовується NTC терморезистор B57020 виробництва компанії Epcos. Датчик є виносним і має захищений з'єднувальний кабель. Основні технічні характеристики датчика прівдени в Таблиці 1.
Таблиця 1 - Технічні характеристики B57020.
Діапазон робочих температур, ° С - 40 ... + 80Максімальная потужність, мВт350Погрешность опору,% ± 2Номінальная температура, ° С0
. 2 Підсилювач
В якості підсилювача сигналу датчика для даного пристрою використовується прецизійний операційний підсилювач AD8551 фірми Analog Devices. Підсилювач працює в диференціальному режимі, тобто підсилює різницю напруг на своїх входах. Підсилювач має однополярної харчування, високу точність і невеликий споживаний струм.
Малюнок 2.2 - Схема включення підсилювача
Вихідна напруга, при цьому.
Щоб розрахувати коефіцієнт посилення, оцінимо максимально і мінімально можлива напруга на вході підсилювача за формулою
.
Отримаємо Umax=0.49 В, Umin=0В. Отже, коефіцієнт підсилення слід встановити рівним 10.
2.3 Мікроконтролер
В якості мікроконтролера в пристрої використовується мікросхема AT89C51AC3 виробництва фірми Atmel. Так як в цьому пристрої від контролера не вимагається високій швидкості обчислення і великого об'єму пам'яті, то вибір був в першу чергу обумовлений наявністю в цьому контролері достатньої кількості висновків для реалізації статичної індикації, а так само вбудованого АЦП, що дозволило дещо спростити схему пристрою.
Даний контролер виконаний на архітектурі процесора Intel MCS51 і має 256 байт вбудованого ОЗУ, 2048 байт вбудованого розширеного ОЗУ, 64 кбайт
вбудованої флеш-пам'яті, три 16-розрядних таймера-лічильника, Діапазон робочих напруга живлення 3 ... 5.5 В, п'ять портів: 32 + 4 цифрових лінії введення-виведення,
розрядний АЦП з 8 мультиплексованими входами. Споживані мікроконтролером в режимі роботи струм вираховується за формулою:
В якості резо...
