Содержание
Введение………………………………………………...…………………….. 6
Реализация измерителя скорости……............………………………....... 7
Проектирование цифровой части устройства.......... …………………... 9
Проектирование аналоговой части устройства....................................... 15
Создание печатного узла........................................................................... 20
Заключение....................................................................................................... 22
Приложение...................................................................................................... 23
Список используемой литературы…………………………………………...28
Введение
Устройства, измеряющие скорость движущегося объекта используются для разных целей. Данный прибор создается для измерения скорости пули. Используя полученный результат можно узнать кинетическую энергию, а впоследствии КПД.
Реализовать, данное устройство, можно на микроконтроллере. Захват объекта осуществляется двумя фотоэлементами. Микроконтроллер считает пройденное время и выводит информацию на индикатор.
Точность данного устройства будет зависеть от тактовой частоты микроконтроллера и размера константы в счетчике, чем она выше, тем точнее будут измерения.
1. Реализация измерителя скорости
Мне нужно реализовать измеритель скорости в пределах от 0 до 300 м/c с точностью до 0.5 м/с. Для этого я выбрал микроконтроллер компании Atmel AVR tiny 2313. Характеристики:
Устройство будет состоять из печатной платы с М.К., вывод информации происходит на семисигментные индикаторы, а фиксирование объекта с помощью оптопар. Для универсальности, выводимой информацией будет время а не скорость, так как скорость высчитывается из расстояния между оптопарами, следовательно нужно жестко фиксировать это расстояние или потом производить перепрограммирование М.К. В случае счета времени устройство может мерить более высокие скорости без изменения программы.
В случае, когда измеренное время будет иметь более двух разрядов, на индикаторы выводится «ER», что является сигналом об ошибке. Каждое измерение будет сопровождаться звуковым сигналом с низкочастотного генератора - мультивибратора.
Программа реализует счетчик. Изначально программа в цикле ждет вектора прерывания, сигнала с первой оптопары. Далее начинается подпрограмма, которая считает количество переполнения таймера, инкриментируя переменную TIKS. Считает до тех пор пока не прейдет сигнал со второй оптопары, выходим из подпрограммы и пересчитываем значение переменной во время. Сравниваем полученное значение с 99, если больше то выводим сигнал об ошибке, нет тогда время.
Вывод информации на семисигментные индикаторы происходит по очереди, но с большой частотой не заметной человеческому глазу. Так реализуется динамическая индикация, по очереди подается логический 0 на катоды сегментов, что является землей. Коды цифр записаны в отдельном файле с константами «GaussSpeed.h».
Проектирование
Основной задачей данного курсового проекта является проектирование данного устройства в программной среде от отладки работы микроконтроллера до создания печатной платы. Для этого буду использовать программы:
Splan70
Proteus 8 Professional
Atmel Studio 6.0
Microsoft Visual C++ 6.0
Для создания принципиальной схемы использую программу Splan70. Составление программы лучше вести в программе производителя микроконтроллера: Atmel Studio 6.0. После написания провожу компиляцию и получаю бинарный код программы для выбранного М.К. «GaussSpeed.hex». Далее составляю схему устройства в Proteus 8 Professional, провожу отладку его работы, составляю печатную плату и снимаю характеристики.
Рис 1. Схема устройства созданная в среде Splan.
Для отладки работы измерителя я выбрал программную среду моделирования Proteus.
На данном этапе произвожу отладку работы микроконтроллера с семисегментными индикаторами:
Рис.2 Модель устройства в Proteus 8 Professional