Курсовая работа на тему Устройство управления системой измерения веса

Введение

В настоящее время встроенные компьютерные системы получают все большее распространение из-за их высокого качества и надежности, а так же простоты обработки информации.

Микроконтроллеры являются ядром многих современных устройств и приборов, в том числе и бытовых. Главной особенностью микроконтроллеров является то, что с их помощью легче и зачастую гораздо дешевле реализовать различные схемы.

Одними из самых популярных микроконтроллеров на сегодняшний день являются микроконтроллеры фирмы Atmel. Они основаны на новой RISC-архитектуре, которая была разработана с использованием достижений полупроводниковой микроэлектроники и возможностей программного обеспечения 1990-х годов. Созданные в результате микроконтроллеры имеют самое высокое соотношение производительность/потребление энергии, доступное на рынке 8-разрядных микроконтроллеров.

Языки программирования высокого уровня быстро становятся стандартным методом программирования для встроенных микроконтроллеров из-за уменьшения времени разработки и упрощенной поддержки сопровождения. Архитектура микроконтроллеров фирмы Atmel была разработана совместно с экспертами языка Си, чтобы гарантировать, что аппаратные средства и программное обеспечивают получение высокоэффективного кода.

В данном курсовом проекте разрабатывается устройство управления системой измерения веса, построенном на микроконтроллере ATmega16 фирмы Atmel.


1. Анализ поставленной задачи

Система измерения веса построена на весовом индикаторе WE2108, который является измерительным усилителем для подключения 4х датчиков веса. Сигнал датчиков веса усиливается и преобразуется прибором в цифровую форму и отображается на встроенном дисплее. Управление системой в целом осуществляется микроконтроллером ATmega16, который принимает от WE2108 сигнал превышения заданного уровня срабатывания и выдает соответствующие сигналы управления задвижками бункера и транспортером.

Структурная схема системы приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Структурная схема системы

Работа системы заключается в следующем: в бункере находится груз (например, песок), который необходимо отсыпать дозированными порциями. Тележка заезжает на платформу, на которой установлены весовые датчики. Прибор WE2108 позволяет задать функцию тарирования, при выполнении которой запоминается текущее значение массы тележки и это значение вычитается из последующих значений веса. Т.е., если платформа с весовыми датчиками нагружена только пустой тележкой, то прибор показывает нулевое значение. При нажатии кнопки Пуск микроконтроллер ATmega16 выдает сигнал включения транспортера, а после выдержки времени в 5 секунд на открытие бункера. Тележка начинает наполняться грузом. Как только вес тележки с грузом достигнет заданного, WE2108 выдает сигнал о превышении установленного веса. ATmega16 получает этот сигнал, закрывает бункер и после выдержки времени в 5 секунд останавливает транспортер.

Предложенный для решения задачи микроконтроллер ATmega16 обладает следующими характеристиками:

напряжение питания+5 V

размер памяти программ 16 К

размер EEPROM512 В

размер внутренней SRAM1 К

порты ввода/вывода4x8 bit

четыре таймера счетчика

программируемый последовательный УСАПП

Этих свойств микроконтроллера вполне достаточно для обеспечения управления задвижками бункера и временем работы транспортера.


2. Проектирование принципиальной схемы устройства

2.1 Схема включения микроконтроллера

Микроконтроллер AVR типа ATmega16 имеет напряжение питания +5 V, которое подводится к выводу VCC. Так как питание всего нашего устройства +10 V, то питание к микроконтроллеру должно подводится через понижающий импульсный стабилизатор. Кроме этого, микроконтроллер имеет еще два вывода для питания порта А (или АЦП), один из которых (AVCC) должен быть подключен к напряжению питания даже если порт А не используется. Если используется АЦП, то это питание должно подключатся через фильтр низких частот. Второй вывод (AREF) используется для подачи напряжения смещения на АЦП.

В нашем устройстве АЦП не используется, поэтому к выводам VCC и AVCC можно подключить предварительно стабилизированное питание +5 V от стабилизатора, а вывод AREF подключить к общей шине земли.

Рис.2.1 Условное обозначение ATmega16

2.2 Формирование тактовых импульсов

Тактовые импульсы для работы микроконтроллера можно формировать с помощью либо встроенного генератора импульсов, либо подключая внешний генератор. Внешний генератор в данном случае не является приемлемым выбором, так как для получения импульсов заданной частоты для него нужна отдельная схема деления. Внутренний генератор, хотя и обладает меньшей стабильностью, по сравнению с внешним генератором (но стабильность можно повысить, подключив кварцевый резонатор), имеет встроенный делитель тактовой частоты. Предварительный делитель позволяет делить тактовую частоту на 8, 64, 256 и 1024. Выбор коэффициента деления тактовой частоты задается битами CS02, CS01, CS00 регистра управления т/сч0 TCCR0 или битами CS12, CS11, CS10 регистра управления т/сч1. Для данной схемы выбран коэффициент деления 1024, обеспечивающий максимальную задержку.

2.3 Схема сброса

Схема сброса должна формировать импульс логического нуля для подачи его на инверсный вывод сброса микроконтроллера RESET. Это импульс должен формироваться, например, при нажатии на кнопку сброса устройства или при переключении ключа.

Для такой схемы подходит включение транзистора, показанное на рисунке 2.2. Когда ключ открыт, транзистор находится в закрытом состоянии и на вход RESETAVR поступает сигнал логической единицы. Когда ключ замыкается, транзистор открывается и на вход сброса устройства поступает сигнал логического нуля.

Рис. 2.3 Схема формирования импульса сброса


2.4 Схема стабилизатора напряжения

В качестве стабилизатора напряжения в нашем устройстве используется импульсный понижающий стабилизатор LM2574, который обладает следующими характеристиками:

входное напряжение - до 60 V (для HV версий)

выходное напряжение - 3.3 V, 5 V, 12 V, 15V

выходной ток - 0.5 А

Схема включения стабилизатора для преобразования +10 V - +5 V приведена на рисунке 2.4.

Рис. 2.4 - Схема включения стабилизатора напряжения LM2574

2.5 Входные и выходные устройства

Входными устройствами в данном проекте являются весовой индикатор WE2108, который имеет вывод превышения заданного уровня срабатывания и датчики положения заслонки бункера (открыт/закрыт). На выводе превышения заданного уровня срабатывания формируется уровень лог. 0, когда превышен заданный вес, предварительно занесенный в память прибора WE2108.

Весовой индикатор WE2108 является измерительным усилителем для подключения 4х датчиков веса. Сигнал датчиков веса усиливается и преобразуется прибором в цифровую форму и отображается на встроенном дисплее. WE2108 является полностью самостоятельным устройством со встроенным микропроцессором и позволяет выполнять широкий спектр задач связанных с измерением веса. Допустимое напряжение питания для прибора составляет от +10В до +35В постоянного тока.

Выходные устройства сигналы управления задвижками бункера и транспортером выдаваемые через порты микроконтроллера ATmega16. Также предусмотрена индикация количества отгрузок на 4х разрядном 7-ми сегментном индикаторе.


3. Разработка программного обеспечения микроконтроллера

3.1 Разработка алгоритма программы

Программа должна выполнять следующие функции:

обработка нажатия кнопки Пуск;

управление заслонками бункера и работой транспортера;

обработку сигнала превышения заданного веса;

выдачу количества отгрузок на 4х разрядный 7-ми сегментный индикатор.

Выполнение этих операций происходит по следующему алгоритму:

Рис. 3.1 Алгоритм программы.


3.2 Проектирование функций микроконтроллера

Процедура инициализации микроконтроллера должна состоять из процедур или операторов инициализации всех узлов самого микроконтроллера и всех периферийных устройств, и установить все начальные значения для их регистров..

Порт А работает на вывод данных, а порт С работает на прием сигналов. Поэтому при их настройке необходимо в соответствующие биты регистров DDRx, которые управляют направлением передачи данных, записать значение 0 или 1, тем самым, настроив их выводы на прием или передачу данных.

3.2.1 Инициализация таймера/счетчика0

8-разрядный таймер/счетчик может получать импульсы тактовой частоты СК с предварительного делителя (СК/8, СК/64, СК/8256, СК/1024), импульсы с внешнего вывода или быть остановлен соответствующими установками регистра TCCR0. Флаг переполнения таймера находится в регистре TIFR. Разрешение и запрещение прерываний от таймера управляется регистром TIMSK.

SREG регистр состояния

7

Похожие рефераты:

Контрольная работа на тему Утилиты, буфер обмена, автоформат MS Excel Доклад: Файловая система для операционной системы Windows Лабораторная работа на тему Дослідження файлової структури Курсовая работа на тему Економічні задачі лінійного програмування і методи їх вирішення Курсовая работа на тему Емпіричне дослідження програмного забезпечення Курсовая работа на тему Автоматизация системы управления холодильной установкой Курсовая работа на тему Автоматизированная система управления климатом в тепличных хозяйствах Реферат на тему Автомобильная электроника Курсовая работа на тему Анализ доходов отдела фирмы, занимающейся розничной торговлей офисной мебелью Курсовая работа на тему База данных "Магазин по продаже дисков" Курсовая работа на тему Безпровідна мережа Wi-Fi, її будування Контрольная работа на тему Компьютерная графика Реферат на тему Компьютерная графика Контрольная работа на тему Компьютерная графика Реферат на тему Компьютерная графика и решаемые ею задачи Курсовая работа на тему Компьютерная лингвистика Дипломная работа на тему Компьютерная модель СГ в координатах d, q, 0 в режиме ХХ Курсовая работа на тему Назначение и возможности 3d's МАХ 9.0 Реферат на тему Назначение и основные функции электронных таблиц Лабораторная работа на тему Настройка ОС Windows Контрольная работа на тему Методы информационных технологий в делопроизводстве Учебное пособие: Методы исследования операций Курсовая работа на тему Применение пакетов прикладных программ в экономике Контрольная работа на тему Применение программы Ехсеl для определения заработка водителей такси Курсовая работа на тему Применение симплекс-метода Курсовая работа на тему Проблемы документационного обеспечения управления и использования электронной цифровой подписи Контрольная работа на тему Проблемы защиты информации Курсовая работа на тему Проблемы защиты информации в компьютерных сетях Дипломная работа на тему Проблемы и перспективы развития федеральной целевой программы "Электронная Россия" Контрольная работа на тему Проблемы искусственного интеллекта Реферат на тему Проблемы обеспечения безопасности информации в сети интернет Курсовая работа на тему Проблемы развития информационных технологий в республике Беларусь Реферат на тему Проблемы совершенствования качества выпускаемого программного обеспечения Реферат на тему Проблемы создания искусственного интеллекта Курсовая работа на тему Проблемы социальной информатики Курсовая работа на тему Прогнозирование количественными методами Курсовая работа на тему Програма "Screen Saver" (зберігач екрану) Курсовая работа на тему Програма візуальної демонстрації пошуку елементів у масиві Курсовая работа на тему Програма для анімації музичних творів Курсовая работа на тему Програма для перегляду великих текстових файлів, розмір яких більший за 64 кілобайти Дипломная работа на тему Програма для роботи з файловою системою Курсовая работа на тему Програма для сортування даних методом піраміди Курсовая работа на тему Програма для тестування знань з дисципліни "Програмування на мові С" Курсовая работа на тему Програма емуляції роботи командного процесора операційної системи Статья: Практичний розрахунок ефективності системи електронного документообігу Курсовая работа на тему Практичні аспекти створення програмного забезпечення Лабораторная работа на тему Программа "Учет выдачи и возврата книг" Реферат на тему Проектирование информационных систем Лабораторная работа на тему Символьные вычисления Контрольная работа на тему Система управления проектами Spider Учебное пособие: Системи автоматизованого проектування Учебное пособие: Системи автоматизованого проектування Реферат на тему Системи і методи виявлення вторгнень у компютерні системи Реферат на тему Системы телеобучения Реферат на тему Системы управления базами данных Курсовая работа на тему Системы управления обучения (LMS) Контрольная работа на тему Склад робіт з організації позамашинної інформаційної бази підприємства Реферат на тему Складання сценаріїв в операційній системі LINUX Курсовая работа на тему Скріпт мова управління віконним інтерфейсом на С++ Шпаргалка: Словарь терминов и сокращений Лабораторная работа на тему Сложение и вычитание целых неотрицательных чисел в двоичном коде Реферат на тему Слои, страницы и рабочая область в CorelDraw Контрольная работа на тему События клавиатуры Курсовая работа на тему Совершенные системы контроля как функция менеджмента Лабораторная работа на тему Совершенствование информационного обеспечения организации Контрольная работа на тему Создание базы данных сотрудников в MS Access Курсовая работа на тему Создание базы данных функциональных аналогов Windows-программ для ОС Linux и разработка методики подбора ПО Реферат на тему Создание веб-документов в Word Курсовая работа на тему Создание виоролика во FLASH Учебное пособие: Создание графического интерфейса пользователя Дипломная работа на тему Создание автоматизированной системы по ведению именных накопительных счетов Курсовая работа на тему Создание автоматизированной системы управления Лабораторная работа на тему Создание анимации средствами Macromedia Flash 5 Дипломная работа на тему Создания анимированных изображений в программе Adobe ImageReady Контрольная работа на тему Составление документа о количестве населения 10 крупнейших городов РФ Реферат на тему Специальное аппаратное обеспечение ГИС Курсовая работа на тему Создание сайта на языке ASP.NET Научная работа на тему: Создание сайта об отравлении грибами Дипломная работа на тему Создание структурированного курса дистанционного обучения в среде Moodl Контрольная работа на тему Создание тематического web-сайта с использованием методов CSS и языка Java Script Курсовая работа на тему Создание теста во Flash Дипломная работа на тему Створення компютерної гри засобами Macromedia Flash Дипломная работа на тему Створення презентації в програмі PowerPoint Курсовая работа на тему Створення програми гри "Шибениця" Дипломная работа на тему Створення програми для автоматизації процесу нарахування заробітної плати Курсовая работа на тему Створення програми-органайзера Учебное пособие: Створення простої web-сторінки Курсовая работа на тему Створення синтезатора мови Курсовая работа на тему Створення системи технічого захисту інформації Учебное пособие: Технология хранения, поиска и сортировки информации Лабораторная работа на тему Табличный процессор Microsoft Office Excel. Работа с электронной таблицей как с базой данных Контрольная работа на тему Текстовий редактор MS Word Курсовая работа на тему Текстовий редактор під Windows Реферат на тему Текстові функції в редакторі електронних таблиць Лабораторная работа на тему Текстовый процессор Microsoft Office Word. Создание, редактирование и форматирование текстового документа Курсовая работа на тему Этапы производства микропроцессоров Курсовая работа на тему Этапы разработки программ. Тестирование и отладка. Документирование программ Статья: Язык обработки графов на базе JAVA Лабораторная работа на тему Дослідження побудови та діагностики комп'ютера. Характеристики процесорів Реферат на тему Игровые манипуляторы