- •Уточнение технического задания
- •Разработка структурной схемы
- •Выбор и обоснование элементной базы
- •Выбор расходомера
- •Выбор беспроводного интерфейса передачи данных
- •Выбор оптрона
- •Выбор микроконтроллера
- •Выбор преобразователей напряжения
- •Разработка функциональной схемы
- •Схема питания
- •Схема включения микроконтроллера
- •Схема сопряжения с интерфейсом передачи данных
- •Схема сопряжения с датчиками
- •Разработка алгоритма
- •Разработка программы
- •Спецификация протокола передачи
- •Получение значения счетчика поданного топлива
- •Получение значения счетчика возвращенного топлива
- •Получение значения разности счетчиков топлива
Инв. № подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата
Министерство образования и науки РФ Балтийский государственный технический университет
«Военмех» им. Д.Ф. Устинова
СОГЛАСОВАНО |
|
УТВЕРЖДАЮ |
||||||||||||
Преподаватель |
|
Преподаватель |
||||||||||||
|
|
|
|
Кононов О.А. |
|
|
|
|
|
Кононов О.А. |
||||
“ |
|
” |
|
“ |
|
” |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине «Микропроцессорные средства»
УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ТОПЛИВА
Выполнил студент группы И493
Ковалев В.С.
“ ”
СПб, 2013
Инв. № подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата
РЕФЕРАТ
Данная пояснительная записка состоит из 44 страниц, на которых, помимо основного текста, размещены 6 таблиц, 18 рисунков, 2 приложения. При написании использовано 11 источников, среди которых как книги, так и электронные ресурсы.
Ключевые слова: устройство, измерение, расход, датчик, микроконтроллер, порт, передача, протокол, схема, алгоритм.
Цель: проектирование устройства, осуществляющего измерение расхода топлива.
Результат: в ходе выполнения работы проведен анализ требований к прибору, выбрана элементная база, составлена функциональная схема, разработан алгоритм работы устройства, на основе которого написана программа.
|
|
|
|
|
Устройство измерения расхода |
|||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
топлива |
|
|
|
|
|
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Курсовой проект |
|
|
|
|
|
Разраб. |
Ковалев В.С. |
|
|
Лит. |
Лист |
Листов |
||||
Пров. |
Кононов О.А. |
|
|
по дисциплине |
|
|
|
2 |
44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«Микропроцессорные |
|
|
|
|
|
Н. контр. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
средства» |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Утв. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Копировал |
|
|
|
|
Формат А4 |
Инв. № подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата
СОДЕРЖАНИЕ
Введение |
5 |
||
1 |
Уточнение технического задания |
6 |
|
2 |
Разработка структурной схемы |
7 |
|
3 |
Выбор и обоснование элементной базы |
8 |
|
|
3.1 |
Выбор расходомера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
8 |
|
3.2 |
Выбор преобразователя интерфейса UART<->RS232 . . . . . . . |
11 |
|
3.3 |
Выбор беспроводного интерфейса передачи данных . . . . . . . . |
12 |
|
3.4 |
Выбор оптрона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
14 |
|
3.5 |
Выбор микроконтроллера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
16 |
|
3.6 |
Выбор преобразователей напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . |
20 |
4 |
Разработка функциональной схемы |
23 |
|
|
4.1 |
Схема питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
23 |
|
4.2 |
Схема включения микроконтроллера . . . . . . . . . . . . . . . . |
24 |
|
4.3 |
Схема сопряжения с интерфейсом передачи данных . . . . . . . . |
25 |
|
4.4 |
Схема сопряжения с датчиками . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
26 |
5 |
Разработка алгоритма |
28 |
|
6 |
Разработка программы |
30 |
|
7 |
Спецификация протокола передачи |
32 |
7.1Получение значения счетчика поданного топлива . . . . . . . . . 33
7.2 Получение значения счетчика возвращенного топлива . . . . . . 34
7.3Получение значения разности счетчиков топлива . . . . . . . . . 34
Заключение |
35 |
Список использованных источников |
36 |
Приложение А Исходный текст программы |
38 |
|
|
|
|
|
Устройство измерения расхода |
Лист |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
топлива |
3 |
|
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
|||
|
Копировал |
Формат А4 |
Инв. № подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата
Приложение Б Функциональная схема |
44 |
|
|
|
|
|
Устройство измерения расхода |
Лист |
|
|
|
|
|
||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
топлива |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Копировал |
Формат А4 |
Инв. № подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата
ВВЕДЕНИЕ
За последние 4 года цена на топливо в России увеличилась на 69%[1]. Рост цен на топливо заставляет организации, занимающимися перевозками пассажиров и грузов, увеличивать цены на свои услуги, что в свою очередь вызывает рост цен на другие товары и услуги.
Проблема роста цен на топливо делает актуальной задачу сокращения потерь топлива из-за утечек, нецелевого расхода и несанкционированного отбора. Поставленная задача может быть решена применением совокупности технических, организационных и административных мер.
По данным компании Omnicomm потери компаний, занимающимися перевозками, на топливе доходят до 25%, а для предприятий, эксплуатирующих спецтехнику, потери вырастают до 80 %[2].
В данном проекте решена техническая задача, состоящая в разработке устройства, осуществляющего постоянный и точный подсчет расхода топлива в автотранспорте.
Разрабатываемое устройство ведет постоянный подсчет за объемом топлива, проходящим в шлангах подачи и возврата, и отправляет полученные данные устройству анализа данных по интерфейсу RS-232 или по беспроводному каналу связи.
Основные компоненты устройства являются серийно выпускаемыми изделиями: датчик расхода топлива, микроконтроллер общего назначения, модуль Bluetooth. Такое решение имеет два основных преимущества:
а) надежность компонентов гарантируется их производителями;
б) в устройстве отсутствуют оригинальные компоненты, трудные в производстве.
|
|
|
|
|
Устройство измерения расхода |
Лист |
|
|
|
|
|
||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
топлива |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Копировал |
Формат А4 |
Инв. № подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата
1УТОЧНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
В данном разделе осуществляется анализ задачи разработки устройства измерения расхода топлива для системы контроля расхода топлива с использованием микроконтроллера. Основной целью анализа является выработка требований для устройства.
Рассмотрим специфику данной задачи. Устройство должно измерять расход топлива автотранспорта, то есть должен преобразовывать объем в цифровой сигнал. Предполагается, что датчики расходомеры подают электрический импульс при прохождении через него некоторого объема (порции) топлива. Поэтому в устройстве должен присутствовать счетчик импульсов, чтобы можно было определить, сколько порций топлива прошло через датчик. Так как в автомобиле содержатся шланги подачи и возврата топлива, то таких счетчиков должно быть два.
Предполагается, что в системе будет бортовой персональный компьютер (ПК), который через определенные интервалы времени будет опрашивать устройств с целью получения количества порций израсходованного топлива. Поэтому в устройстве должен присутствовать двунаправленный интерфейс передачи данных.
Устройство предполагает установку его на автотранспорт, поэтому оно должно работать температурном диапозоне -40 C до 85 C, быть устойчивым к вибрациям и находиться в корпусе, который защищает его от пыли и влаги.
Устройство должно работать от бортовой сети автомобиля, в которой довольно много помех и шумов, что сказывается на непостоянном напряжении в ней. Поэтому в устройстве должна быть схема питания, которая позволяет вырабатывать стабильное напряжение, подходяшее для питания микроконтроллера и других электронных устройств.
|
|
|
|
|
Устройство измерения расхода |
Лист |
|
|
|
|
|
||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
топлива |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Копировал |
Формат А4 |
Инв. № подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата
2 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ
Устройство должно включать в себя:
–датчик расхода поданного топлива;
–датчик расхода возвращенного топлива;
–микроконтроллер (МК);
–интерфейс для передачи данных на ПК.
Взаимодействие элементов показано на рисунке 1
Рисунок 1 – Структурная схема устройства
|
|
|
|
|
Устройство измерения расхода |
Лист |
|
|
|
|
|
||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
топлива |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Копировал |
Формат А4 |