Пристрій для вимірювання опору та ємності з автоматичним вибором меж вимірювання. Курсова робота з Мікропроцесори у радіотехнічних системах . Робота № 523475

Перехід до торгівельного партнера Binance

Пристрій для вимірювання опору та ємності з автоматичним вибором меж вимірювання

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

ІТРЕ

Факультет:

Не вказано

Кафедра:

Кафедра РЕПС

Інформація про роботу

Рік:

2005

Тип роботи:

Курсова робота

Предмет:

Мікропроцесори у радіотехнічних системах

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Міністерство освіти і науки України Національний університет “Львівська політехніка” ІТРЕ Кафедра РЕПС Курсова робота з дисципліни : “Мікропроцесори у радіотехнічних системах ” на тему: „Пристрій для вимірювання опору та ємності з автоматичним вибором меж вимірювання” №0104054 Львів 2005 Зміст Технічне завдання 3 Вступ 4 Опис методу 5 Опис електричної схеми 8 Опис програмної частини 9 Висновок 10 Список літератури 11 Додатки: Алгоритм роботи програми Лістинг програми Схема електрична принципова Перелік елементів Технічне завдання. Розробити на базі мікроконтроллера МК-51 пристрій для вимірювання опору на діапазонах 1 кОм, 10 кОм та ємності на діапазоні 1 мкФ, 10 мкФ з автоматичним вибором меж вимірювання без використання АЦП. Індикатор 4-розрядний, семисегментний. 2. Вступ Сучасний рівень автоматизації в промисловості значною мірою забезпечуєься застосуванням систем програмного керування на базі мікропроцесорних обчислювальних пристроїв. Тому спеціалісти, які експлуатують та проектують системи автоматичного керування , повинні володіти відповідними знаннями не тільки для програмування мікропроцесорних обчислювальних пристроїв, але і для побудови та функціонування мікропроцесорних систем, мати навики роботи з ними для використання під час проектування та експлуатації систем програмного керування найрізноманітнішими пристроями та механізмами.Адже сфери використання мікропроцесорних пристроїв та систем надзвичайно різноманітні. Це універсальні обчислювальні пристрої - комп'ютери та калькулятори, а поза тим – системи керування електроприводами промислових механізмівта установок, робототехніка, системи контролю та сигналізації, електропобутова техніка, електричні системи та комплекси транспортних засобів тощо. Створення МП призвело до появи принципово нових напрямків у створенні і застосуванні цифрової обчислювальної техніки : вмонтоване керування складним обладнанням і приладами, багатопроцесорні системи, персональні комп`ютери тощо. Мікропроцесорна система представляє собою систему обробки інформації та керування, реалізовану на основі сучасної елементної бази і принципу програмного керування. Для побудови мікропроцесорної системи потрібний обмежений набір апаратних ресурсів, а реалізація функцій системи покладається на програмне забезпечення. Таким чином, мікропроцесорні системи - це цифрові системи обробки інформації і керування, функціональні можливості яких визначаються програмним забезпечення, а взаємозв’язок з зовнішнім середовищем забезпечується зовнішніми пристроями. 1. Опис методу Для вимірювання опору ми будемо використовувати інтегруючу RC–ланку (мал.1). При подачі одиничного стрибка на таку ланку в ній протікає перехідний процес, який описується рівнянням: Uc(t) = Uж (1 – e-t/τ) (1) При цьому перехідний процес матиме вигляд, показаний на мал.2: Мал.1. Інтегруюча RC-ланка Мал.2. Перехідний процес в інтегруючій RC-ланці Величину вимірюваної ємності ми будемо визначати з часу заряду ємності до певного рівня Uоп. Необхідну залежність ми можемо вивести з рівняння (1): Uоп/Uж = 1 – e -t/τ → - t/τ = ln (1 - Uоп/Uж) , де τ =RC – стала часу RC-ланки, Uоп – опорна напруга, до якої ми будемо заряджати конденсатор. Так як логарифм від відношення напруг є величина незмінна, його можна порахувати наперед і записати, як константу „k”: k = – ln (1 - Uоп/Uж) τ = t / k → C = t / k R Для найбільш ефективного вимірювання напруга Uc повинна знаходитись на рівні біля 2/3 від Uж. Виберемо напругу Uоп такою, щоб константа „k” була рівна 1: – ln (1 - Uоп/Uж) = 1 → Uоп = Uж (1 – 1/e) C = t / R і відповідно R=t/C Напругу живлення вибираємо 5В (напруга живлення мікроконтролера), при цьому Uоп = 2.71В. Порахуємо значення ємності конденсатора для кожного діапазону вимірювання: τ max = 10мс = 0.01с Ємність: Для діапазону 1кОм : С4 = = = Для діапазону 10кОм : С5 = = = Опір: Для діапазону 1 мкФ: R3 = Для діапазону 10 мкФ: R4 = Порахуємо похибку вимірювання в кожному діапазоні: Для діапазону 1 кОм : ΔR1 = Rmax / Nmax = 1000 / 1∙104 = 0,1 (Ом) δ R1 = (ΔR1 / Rmax) ∙ 100 % = 1∙10-1 ∙100 % /1000 = 1∙ 10-2 % Для діапазону 10 кОм : ΔR2 = Rmax / Nmax = 10000/ 1∙104 = 1 (Ом) δ R2 = (ΔR2 / Rmax) ∙ 100 % = 1∙100 % / 10000 = 1∙ 10-2 % Для діапазону 1 мкФ: ΔС1 = Сmax / Nmax = 1∙10-6 / 1∙104 = 1∙10-10 (Ф) δ С1 = (ΔС1 / Сmax) ∙ 100 % = 1∙10-10 ∙100 % /1∙10-6 = 1∙ 10-2 % Для діапазону 1 мкФ: ΔС1 = Сmax / Nmax = 10∙10-6 / 1∙104 = 1∙10-9 (Ф) δ С1 = (ΔС1 / Сmax) ∙ 100 % = 1∙10-9 ∙100 % /10∙10-6 = 1∙ 10-2 % Схема працює наступним чином. Опір Rx чи Сx, що необхідно виміряти , вмикається до клем згідно схеми, при цьому на транзистор подається логічна одиниця, яка його відкриває, після чого відбувається заряд конденсатора. Після заряду конденсатора до напруги Uоп спрацьовує компаратор і на вхід P1.0 поступає сигнал за яким ми зупиняємо таймер/лічильник. Значення опору чи ємності буде визначатися числом в таймері/лічильнику та виводиться на індикатор, а діапазон вимірювання індикується за допомогою світлодіодів. Якщо заряд конденсатора не відбувся, програмно відкривається наступний транзистор і все повторюється знову. Польові транзистори VT1 і VT6 служать для розряду конденсаторів при подачі на них напруги, що відповідає логічній одиниці. 2. Опис електричної схеми Проектований вимірювач опору живиться від джерела постійної напруги +5В. Технічним завданням нам задано серію мікроконтролерів MK51. При виборі конкретної моделі мікроконтролера будемо керуватись такими вимогами: вибраний мікроконтролер повинен мати внутрішню пам’ять; повинен мати достатню кількість портів вводу-виводу; наявність 16-розрядного таймера-лічильника; об’єм оперативної пам’яті не є суттєвим; по можливості мати низьке енергоспоживання. Описаним вище вимогам найбільше задовільняє мікроконтролер КР1816ВЕ51. Для контролю рівня заряду конденсатора використаємо компаратор DA1, на один вхід якого ми подаємо напругу конденсатора, а на інший опорну напругу Uоп, яка задається стабілітроном VD1 і точніше виставляється резистивним подільником R11. Для зменшення впливу вхідного опору компаратора на заряд конденсатора необхідно вибрати компаратор з високим вхідним опором, наприклад LM219D вхідний опір якого складає 10 МОм. Точність вимірювання опору напряму залежить від точності взірцевих конденсаторів і резисторів, тому їх слід вибирати термостабільними і високоточними з якомога меншим допуском на розкид параметрів Вихід компаратора DA1 під’єднується до входу P1.0 мікроконтролера і при заряді конденсатора до напруги Uоп переключається в стан логічної „1” і програмно ми зупиняємо таймер і зберігаємо результат. Відображення результатів (номер виміряного резистора і його значення) здійснюється на чотирьохрозрядному семисегментному індикаторі з динамічною індикацією. 3. Опис програмної частини Програмна частина складається з оголошення констант, головної програми ініціалізації, підпрограм обробки перериваннь від таймера-лічильника, а також службових підпрограм, що реалізують перекодування і виведення результату. В головній програмі ініціалізації в регістри загального призначення заносяться початкові значення, задається режим роботи таймерів-лічильників та заносяться початкові значення константи в регістр вибору давача і лічильника давачів, а також задається дозвіл на переривання. Лічильник Т0 рахує час заряду взірцевого конденсатора чи конденсатора ємність якого вимірюється. Для спрощення розрахунків і прискорення вимірювання виберемо максимальний час заряду конденсатора рівним 10 мс, що відповідатиме 10000 лічильним тактам таймера-лічильника. Переривання від таймера-лічильника означає, що виникло переповнення і необхідно змінити діапазон. Підпрограма обробки переривання зупиняє таймер-лічильник і робить перехід на інший діапазон вимірювань шляхом вибору іншої RC - ланки та ініціалізації лічильника . Згідно вищеприведеного опису написано програму на мові асемблера для мікроконтролера КР 1816 ВЕ 51. Лістинг програми приведений у додатку 1. При вимірюванні ємності та опору, з допомогою такого методу, буде виникати похибка, яка буде залежати від: точності взірцевої ємності в RC-ланці та її термостабільності; вхідного опору операційного підсилювача; часової затримки між заряджанням конденсатора і зупинкою лічильника; періоду лічильних імпульсів таймера-лічильника стабільністі джерела живлення. Висновок У цій курсовій роботі було розроблено пристрій для вимірювання опору та ємності з автоматичним вибором меж вимірювання на мікроконтролері МК-51 без використання аналого-цифрового перетворювача. Був запропонований метод вирішення цієї задачі, який ґрунтується на визначенні опору резистора через вимірювання часу заряду ємності інтегруючої RC-ланки до певної напруги і перерахунку цього часу на шукану величину. Були викладені математичні основи такого перерахунку і запропоновані ідеї, щодо спрощення цієї процедури. Відповідно до цього були підібрані оптимальні значення напруги живлення і опорної напруги, а також визначене значення взірцевих ємностей та опорів вимірювальних RC-ланок. На базі мікроконтроллера КР 1816 ВЕ 51 була розроблена електрична принципова схема такого вимірювача опору та ємності, яка передбачає автоматичне циклічне опитування резистивних та ємнісних давачів і виведення на дисплей значення опору чи ємності. На підставі цієї схеми і запропонованого часового методу вимірювання опору був складений алгоритм роботи такого пристрою. Цей алгоритм був реалізований на мові асемблера. Розроблений пристрій для паралельного вимірювання опору та ємності з автоматичним вибором діапазону вимірювання повністю відповідає поставленому технічному завданню. Список літератури. Самофалов, Вікторов, Кузняк „Мікропроцесори” – К. - 1989р; Лихтцындер „Микропроцесоры в радиотехнических системах” – К. – ВШ 1989г; Корячко „Микропроцесоры и микро ЕОМ в радиоелектронних средствах” – М. – ВШ, 1990г; Каган, Сташын „Основы проектирования микропроцесорных устройств автоматики” – М. – Енерго Атом Издат, 1987г; Сташын, Урусов, Мологонцева „Проектирование цифровых устройств на микроконтролерах” – М. - Енерго Атом Издат, 1990г; Конспект лекцій з курсу „Мікропроцесори в радіоелектронних пристроях”. Додаток 1. Лістинг програми. chas equ 10000 ; час затримки 10 мс. chasx equ 65535-chas org 0000 ; вектор рестарту jmp start org #0Bh ; вектор обробки переривання від таймера jmp timer org #0100h ; адреса початку програми start: mov SP, #10H ; 3-ій банк регістрів використаємо під стек anl PSW, #0EFH ; перемикання на 1-ий банк orl PSW, #08h mov P1, #0FFh ; всі розряди встановлюємо 1 mov P2, #0FFh ; mov P3, #0FFh ; mov R6, #10h ; сигнал вибору діапазону X1: mov R3,#0h mov IP, #00h ; пріоритет переривань mov IE, #00h ; заборона переривань mov TMOD, #01h ; задання режиму роботи лічильника cjne R6, #010h, mit ; вибір транзистора для розряджання конденсатора cjne R6, #020h, mit mov P1, #04h mit: mov P1, #02h mov DPTR, #chasx; ; запис у таймер mov TH0, DPL mov TL0,DPH setb ET0 ; дозвіл переривань від лічильника setb EA ; глобальний дозвіл setb TR0 ; запуск лічильника mov P1, R6 ; початок заряду X2: cjne R3, #0, X3 ; перевірка ознаки переривання mov A, P1 jz X2 mov TCON,#0h ; зупинка таймера mov R2,TL0 ; заносимо молодший розряд в R2 mov R7,TH0 ; заносимо молодший розряд в R7 call decode ; виклик підпрограми дешифрації jmp X1 X3: mov A, R6 rlc A ; зміна діапазону jc error ; підпрограма помилки mov R6, A jmp X2 error: mov P2, #0h mov P3, #0h z: jmp z Підпрограма конвертування у двійково-десяткову decode: mov A, R7 push Acc mov A, R2 push Acc anl PSW, #0E7H ; перемикання на 0-ий банк регістрів pop Acc mov R0, A pop Acc mov R1, A mov B, #5 Conv: mov R3, #0 mov R2, #0Ah push B call UDIV16 pop B mov A, R2 ; збереження залишку в стеку push Acc djnz B, Conv Wled: pop Acc ; індикація старшого розряду pop Acc anl A, #0Fh; mov P2, A pop Acc rlc A rlc A rlc A rlc A anl A, #0F0h orl P2, A pop Acc anl A, #0Fh; mov P3, A pop Acc ; індикація молодшого розряду rlc A rlc A rlc A rlc A anl A, #0F0h orl P3, A anl PSW, #0EFH ; перемикання на 1-ий банк orl PSW, #08h ret timer: mov R3, #0h reti $include (math.asm) END Додаток 2. Алгоритм. Додаток 3. Перелік елементів. Позначення Найменування Кіл-ть Примітки Батареї В1 7.5В 1 В2 5В 1 Конденсатори C1, C2 КД1-1 33нФ ±10% 2 С3 КД1-1 10мкФ ±10% 1 С4 КД77-1 10мкФ ±0,5% 1 С5 КД77-1 1мкФ ±0,5% 1 Мікросхеми DA1 TL062 1 DD2 AT89C51 1 Дисплеї HL1-HL4 7SEG-BCD 4 Резистори R1 МЛТ1-0,125 51±10% 1 R2, R4-R8 МЛТ1-0,125 1K±10% 6 R3 МЛТ1-0,125 10K±10% 1 R9 МЛТ1-0,125 8.2K±10% 1 R10 СП5-22 22 К±10% 1 МВВ 0104044 Зм Арк. №докум. Підпис Дата Виконав Гуляйгродс кий Літера Аркуш Арушів Перев. Протасевич Вимірювач 2-х опорів та ємностей У 1 2 НУ “ЛП” Перелік елементів ІТРЕ РТСзі-51 Позначення Найменування Кіл-ть Примітки Діоди VD1 КС133А 1 VD2-VD6 АЛ307Б 5 Транзистори VT1-VT6 2N6660 6 Резонатори X1 РК1-1 12MHz 1 Виконав Гуляйгродс ький Вимірювач 2-х опорів та ємностей Літера Аркуш Арушів Перев. Протасевич У 2 2

Курсова робота Мікропроцесори у радіотехнічних системах

10.04.2013 22:04-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись