Министерство образования и науки Челябинской области

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования (ССУЗ)

«Коркинский горно-строительный техникум»

Регулятор освещения с сенсорным управлением

Пояснительная записка к курсовому проекту по МДК «Микропроцессорные системы»

КГСТ 230113.51.МДК.02.01.17 ПЗ

Нормоконтролёр Руководитель проекта

_____Е.А. Журавлёва _____О.П. Габбасова

«__» _________ 2014 «__» _________ 2014

Разработал студент группы КСК-11

_____И.А. Лысак «__» _________ 2014

Содержание

Введение……..…………………………………………...……......5

1 Общая часть……..…………………………………………...…6

1.1 Общие сведения о микропроцессорной системе....…...6

1.2 Архитектура микроконтроллера………………………...7

1.3 Программирование микроконтроллера ATtiny 2313………………………………………………………………………..10

2 Специальная часть……….……..……………………………11

2.1 Принцип работы схемы……..……………………………..11

3 Понятие о надёжности системы………………………....14

3.1 Основные понятия надёжности...................................14

3.2 Расчёт надёжности………………………………………..15

Заключение……………………………………………………….20

Литература……………………………………………………...21

Введение

Современный этап развития научно-технического прогресса характеризуется широким применением электроники и микроэлектроники во всех сферах жизни и деятельности человека. Важную роль при этом сыграло появление и быстрое совершенствование интегральных микросхем – основной элементной базы современной электроники. Интегральные микросхемы применяются в вычислительных машинах и комплексах, в электронных устройствах автоматики, цифровых измерительных приборах, аппаратуре связи и передачи данных, медицинской и бытовой аппаратуре, в приборах и оборудовании для научных исследований и т.д.

Микрокомпьютер, в отличие от других компонентов, не обладает фиксированным набором функциональных характеристик. Его характеристики определяются в процессе проектирования системы с помощью программирования. Практически неограниченный диапазон программируемых функциональных возможностей микрокомпьютера придает этому компоненту особое значение.

Целью курсовой работы является:

• проектирование электрической принципиальной схемы сенсорного регулятора освещения на базе микроконтроллера ATiny2313;

• программирование микроконтроллера;

• расчет электрической принципиальной цепи микроконтроллера;

• расчет надежности системы.

1 Общая часть

1.1 Общие сведения о микроконтроллерах AVR

Микроконтроллер - компьютер на одной микросхеме. Предназначен для управления различными электронными устройствами и осуществления взаимодействия между ними в соответствии с заложенной в микроконтроллер программой. В отличие от микропроцессоров, используемых в персональных компьютерах, микроконтроллеры содержат встроенные дополнительные устройства. Эти устройства выполняют свои задачи под управлением микропроцессорного ядра микроконтроллера.

С развитием микроэлектроники микроконтроллеры AVR получили широкое распространение в нашей жизни. Это устройства, в которых объединены процессор и периферийное оборудование. Такое объединение позволяет уменьшить массу стоимость и энергопотребление проектируемого устройства.

Типичный современный микроконтроллер имеет следующие встроенные схемы. Перечислим их.

Центральное процессорное устройство (ЦПУ), часть цифрового компьютера, которая управляет всеми операциями. В большинстве современных компьютеров ЦПУ состоит из одной Сложной интегральной схемы выполненной в виде чипа, носящего название микропроцессора. ЦПУ содержит также контуры временного хранения, в которых хранятся команды и данные, арифметико-логическое устройство (АЛУ) для выполнения расчетов и управляющий узел, который организует выполнение операций.

Память программ используется для хранения так называемой прошивки. Прошивка представляет из себя набор инструкций (команды и операнды) в машинных кодах, понятных контроллеру, в соответствии с которыми контроллер выполняет требуемую последовательность действий.

Микропроцессор - это обрабатывающее и управляющее устройство, выполненное с использованием технологии БИС (часто на одном кристалле) и обладающее способностью выполнять под программным управлением обработку информации, включая ввод и вывод информации, арифметические и логические операции и принятие решений.

Микропроцессорная БИС - интегральная микросхема, выполняющая функцию МП или его части (БИС с процессорной организацией, разработанная для построения микропроцессорных систем).

Микропроцессорный комплект (МПК) - совокупность микропроцессорных и других интегральных микросхем, совместимых по конструктивно-технологическому исполнению и предназначенных для совместного применения при построении МП, микро-ЭВМ и других средств вычислительной техники.

Контроллер - это микро-ЭВМ с небольшими вычислительными ресурсами, обедненной периферией и упрощенной системой команд ориентированная не на производство вычислений, а на выполнение процедур логического управления различным оборудованием. Контроллеры часто применяют в качестве встраиваемых в различные станки, машины, технологические процессы.

Микроконтроллер - это микропроцессорное устройство ориентированное не на производство вычислений, а на реализацию заданной функции управления.

Микро-ЭВМ - это вычислительная или управляющая система выполненная на основе одного или нескольких МП содержащая БИС постоянной и оперативной памяти, БИС управления вводом и выводом информации и оснащенная необходимым периферийным оборудованием (дисплей, печатающее устройство, накопители на магнитных дисках и т. п.).

Мини-ЭВМ (малая ЭВМ) - малогабаритные ЭВМ общего применения малой или средней производительности используемые главным образом для решения несложных инженерно-технических задач. Специализированные мини-ЭВМ используются в системах автоматического управления.

Микропроцессорная система (МП-система) - специализированная информационная или управляющая система, построенная на основе микропроцессорных средств, т. е. набора микропроцессорных схем.

1.2 Архитектура микроконтроллера ATtiny2313

Рисунок 1 - Расположение выводов ATtiny2313

Ttiny2313 - низко потребляющий 8 битный КМОП микроконтроллер с AVR RISC архитектурой. Выполняя команды за один цикл, ATtiny2313 достигает производительности 1 MIPS при частоте задающего генератора 1 МГц, что позволяет разработчику оптимизировать отношение потребления к производительности.

AVR ядро объединяет богатую систему команд и 32 рабочих регистра общего назначения. Все 32 регистра непосредственно связаны с арифметико-логическим устройством (АЛУ), что позволяет получить доступ к двум независимым регистрам при выполнении одной команды. В результате эта архитектура позволяет обеспечить в десятки раз большую производительность, чем стандартная CISC архитектура.

Прибор изготовлен по высокоплотной энергонезависимой технологии изготовления памяти компании Atmel. Встроенная ISP Flash позволяет перепрограммировать память программы в системе через последовательный SPI интерфейс или обычным программатором энергонезависимой памяти. Объединив в одном кристалле 8- битное RISC ядро с самопрограммирующейся в системе Flash памятью, ATtiny2313 стал мощным микроконтроллером, который дает большую гибкость разработчика микропроцессорных систем.

ATtiny2313 поддерживается различными программными средствами и интегрированными средствами разработки, такими как компиляторы C, макроассемблеры, программные отладчики/симуляторы, внутрисхемные эмуляторы и ознакомительные наборы. Блок схема ATtiny2313 приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Блок схема ATtiny2313