Угличский индустриально-педагогический колледж

Разработка системы контроля температуры

выполнил студент 24 группы

Войтович Тарас

Содержание

1. Введение (стр. 3)

2. Техническое задание (стр. 4)

3. Основной раздел (стр. 5-7)

4. Экономический раздел (стр. 8-9)

5. Технологический раздел (стр. 10-12)

6. Экологический раздел (стр. 13-14)

7. Вывод (стр. 15)

Введение

Анализ имеющихся данных показывает, что все большие развитие получают системы автоматического контроля и управления. На сегодняшний день использование автоматизированных систем физических параметров получает развитие в различных отраслях деятельности человека. Автоматизированные системы контроля обеспечивают контроль всех возможных физических параметров, оказывающих влияние на человека и его окружение ( температура, давление, скорости движения жидкости и газа, активной кислотности).

Системы автоматического контроля обеспечивают контроль физических параметров с заданной точностью в широком диапазоне имеющихся параметров. При этом в связи с развитием вычислительных комплексов существует задача не только получать контролируемые данные, но и передавать их на вычислительные комплексы с целью дальнейшей обработки.

Цель работы: разработка системы контроля температуры.

Разработка такого комплекса позволит в режиме реального времени отслеживать изменение температуры в широком диапазоне, протоколировать её с целью дальнейшей статистической обработки, а также осуществлять управление контролем температуры.

Техническое задание

1. Подключение к персональному компьютеру через RS-232;

2. Один датчик температуры;

3. Один датчик контроля температуры;

4. Защита переполюсовки датчика температуры.

Основной раздел

Принцип работы электрической схемы:

1. В зависимости от температуры, воздействующей на датчик, он выдаёт напряжение до 9В включительно.

2. После чего в нормирующем усилителе поступившее на вход 3 напряжение преобразуется и на выходе входит в диапазон от 0 до +5В ( постоянное напряжение).

3. Поступившее напряжение на вход 5 аналого-цифрового преобразователя, на выходе которого получается двоичный код, который идёт в микроконтроллер.

4. Двоичный код, пришедший с аналого-цифрового преобразователя, обрабатывается микроконтроллером, на входе появляется двоичный код с зашифрованной в нём температурой, который отправляется в буфер.

5. В буфере сигнал преобразуется для защиты центрального процессора, после чего сигнал оправляется на порт (RS 232).

Аналого-цифровые преобразователи.

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) являются устройствами, которые принимают входные аналоговые сигналы и генерируют соответствующие им цифровые сигналы, пригодные для обработки микропроцессорами и другими цифровыми устройствами.

Принципиально не исключена возможность непосредственного преобразования различных физических величин в цифровую форму, однако эту задачу удаётся решить лишь в редких случаях из-за сложности таких преобразователей. Поэтому в настоящее время наиболее рациональным признается способ преобразования различных по физической природе величин сначала в функционально связанные с ними электрические, а затем уже с помощью преобразователей напряжение-код - в цифровые. Именно эти преобразователи имеют обычно в виду, когда говорят об АЦП.

Процедура аналого-цифрового преобразования непрерывных сигналов, которую реализуют с помощью АЦП, представляет собой преобразование непрерывной функции времени U(t), описывающей исходный сигнал, в последовательность чисел отнесённых к некоторым фиксированным моментам времени. Эту процедуру можно разделить на две самостоятельные операции. Первая из них называется дискретизацией и состоит в преобразовании непрерывной функции времени U(t) в непрерывную последовательность. Вторая называется квантованием и состоит в преобразовании непрерывной последовательности в дискретную последовательность.

Расчёт сигнала:

1. .

2. .

3. .

4. 

Микроконтроллер

(АТ90S2313).

Особенности:

1. Представляет собой 20выводной МК с двумя двунаправленными портами: 1 порт – 7 битовый, 2- 8 битовый.

2. Существует необходимость осуществлять сброс при включении питания.

3. Все данные записываются в регистре.

4. Обладает 32 регистрами общего назначения.

5. Позволяет получать данные как последовательно, так и параллельно.

6. Напряжение питания 5В.

Описание работы Микроконтроллера AT90S2313:

AT90S2313 является 8-ми разрядным CMOS микроконтроллером с низким энергопотреблением, основанным на усовершенствованной AVR RISC архитектуре. Благодаря выполнению высокопроизводительных инструкций за один период тактового сигнала, AT90S2313 достигает производительности, приближающейся к уровню 1 MIPS на МГц, обеспечивая разработчику возможность оптимизировать уровень энергопотребления в соответствии с необходимой вычислительной производительностью.

Ядро AVR содержит мощный набор инструкций и 32 рабочих регистра общего назначения. Все 32 регистра напрямую подключены к арифметико - логическому устройству (АЛУ), что обеспечивает доступ к двум независимым регистрам при выполнении одной инструкции за один такт. В результате, данная архитектура имеет более высокую эффективность кода, при повышении пропускной способности, вплоть до 10 раз, по сравнению со стандартными микроконтроллерами CISC.

AT90S2313 имеет: 2 Кбайт Flash - памяти с поддержкой внутрисистемного программирования, 128 байт EEPROM, 15 линий I/O общего назначения, 32 рабочих регистра общего назначения, универсальные таймеры/ счетчики с режимами сравнения, внутренние и внешние прерывания, программируемый UART последовательного типа, программируемый следящий таймер с встроенным тактовым генератором и программируемый последовательный порт SPI для загрузки программ в Flash память, а также, два программно выбираемых режима экономии энергопотребления. Режим ожидания «Idle Mode» останавливает CPU, но позволяет функционировать SRAM, таймеру/ счетчикам, SPI порту и системе прерываний. Режим экономии энергопотребления «Power Down» сохраняет значения регистров, но останавливает тактовый генератор, отключая все остальные функции микроконтроллера, вплоть до следующего внешнего прерывания, или до аппаратной инициализации.

Устройство производится с применением технологи энергонезависимой памяти с высокой плотностью размещения, разработанной в корпорации Atmel. Встроенная Flash - память с поддержкой внутрисистемного программирования обеспечивает возможность перепрограммирования программного кода в составе системы, посредством SPI последовательного интерфейса, или с помощью стандартного программатора энергонезависимой памяти. Благодаря совмещению усовершенствованного 8-ми разрядного RISC CPU с Flash- памятью с поддержкой внутрисистемного программирования на одном кристалле получился высокопроизводительный микроконтроллер AT90S2313, обеспечивающий гибкое и экономически- высокоэффективное решение для многих приложений встраиваемых систем управления.

AVR AT90S2313 поддерживается полным набором программ и пакетов для разработки, включая: компиляторы С, макроассемблеры, отладчики/ симуляторы программ, внутрисхемные эмуляторы и наборы для макетирования.

Буферный усилитель в электронике.

Буферный усилитель в электронике — усилитель, предназначенный для согласования выходного сопротивления источника сигнала с входным сопротивлением нагрузки.

Буферный усилитель напряжения понижает выходное сопротивление источника, в идеале являясь генератором напряжения с нулевым выходным сопротивлением. Выходное напряжение такого усилителя, как правило, равно входному; такие буферные усилители называют повторителями. В простейшем случае эмиттерного повторителя выходное напряжение даже несколько меньше входного.

Буферный усилитель тока, напротив, повышает выходное сопротивление относительно низкоомного источника — в идеале, до бесконечности, при этом буферный усилитель тока является генератором тока. Если выходной ток такого устройства (управляемого генератора тока) равен входному, его называют повторителем тока (в частных случаях — токовым зеркалом).

Буферные усилители и напряжения, и тока (в том числе повторители) усиливают мощность. На практике, под словосочетанием буферный усилитель чаще всего понимается именно буферный усилитель напряжения.