Для реализации проекта понадобятся следующие устройства:

1). Микропроцессор для обработки и распределения данных, взаимодействия с интерфейсами. Был выбран микроконтроллер ATmega16, включающий в себя все необходимые выходы и опции.

2). ЖКИ экран для вывода результата измерений на экран. Был выбран дисплей HD44780 - простая, распространённая микросхема, включающая в себя все необходимые опции.

3). Кнопка "СБРОС" обрабатывающая нажатие.

4). Кнопка "УСРЕДНЕНИЕ", тип кнопки - ключ вкл/выкл.

5). Кварцевый генератор. Для тактирования МК.

Напряжение питания выбрано 5 В для всех компонентов схемы.

Принципиальная электрическая схема Пояснения к электрической схеме

На основе структурной схемы сформирована принципиальная схема устройства.

1. Конденсаторы C1, C2, C4, C5 для гашения выбросов. Большей ёмкости - для гашения выбросов на низких частотах, меньшей ёмкости - на высоких.

2. Q1 - кварцевый генератор и C6, C7 - его конденсаторы обеспечивающие частоту тактирования в 6 МГц.

3. Схема сброса: кнопка reset - BT1 и подтяжка R1, C3.

4. Кнопка усреднения BT2 и подтяжка R2, C9.

5. Выводы на ISP разъем: MOSI, MISO, SCK, RST к программатору.

6. R3 - резистор определяющий яркость подсветки ЖКИ, переменный резистор, включенный потенциометром.

7. DD1 - AD7495. АЦП.

8. DD2 - ATmega16. Микроконтроллер.

9. DD3 - HD44780. Экран.

Элементы выбраны из соответствующих таблиц номинальных значений емкости и сопротивления.

Питание осуществляется от источника напряжения 5 В.

О бщий алгоритм работы

Выше представлен алгоритм работы устройства.

Подключение дополнительных модулей и библиотек для работы с компонентами.

1. Инициализация микроконтроллера.

2. Инициализация портов:

- XTAL на вход (тактирование от внешнего источника),

- SS, MISO, SCK на вход (инициализация SPI интерфейса, инициализация АЦП),

- PC0- PC7, PD0- PD2 на выход к ЖКИ (инициализация экрана),

- PD3 Инициализация кнопки усреднения BT2.

3. Инициализация встроенного таймера.

4. Проверка:

- время измерения 100 мс истекло: обнуление таймера, далее обработка прерываний,

- время измерения 100 мс не истекло:

* Получение данных от АЦП (прерывание),

* Проверка:

+ ключ BT2 в состоянии выкл - без усреднения,

1). перевести результат в десятичную систему измерения,

2). подать код каждого символа на ЖКИ,

3). во второй строке подать ASCII код символов "Б/УСРЕД" - без усреднения.

+ ключ BT2 в состоянии вкл - усреднение х16,

1). в прерывании по АЦП наращиваем сумму из 16 сигналов,

2). сдвигаем на 4 (2^4=16), что эквивалентно делению на 16,

3). обрабатываем число до 8 разрядов,

4). перевести результат в десятичную систему измерения,

5). подать код каждого символа на ЖКИ,

6). во второй строке подать ASCII код символов "УСРЕД" - усреднение.

Усреднение

Измерение напряжения осуществляется следующим образом.

Для каждого i-го наблюдения за установленный период времени измеряют действительное значение напряжения в вольтах.

Вычисляют усредненное значение напряжения в вольтах как результат усреднения N наблюдений на интервале времени, равном 100 мс, по формуле

Число наблюдений N = 16.