2. Техническое задание

3. Разработка электрической структурной и функциональной схемы

3.1 Схема электрическая структурная устройства

измерителя-регулятора температуры в овощехранилище

3.2 Схема электрическая функциональная устройства

измерителя-регулятора температуры в овощехранилище

4 Разработка электрической принципиальной схемы, выбор элементной базы

Напряжение питания, В …………………………………….……........220

Мощность лампы (нагревателя), Вт………………………………..…250

Шаг настройки температуры, °С...…………………………………….0,5

Напряжение питания вентилятора, В ………………………………….12

Управление и настройка устройства кнопки …………………..SB1-SB4

Отображение температуры ……………………………………….….HG1

Индикация превышения температуры ………………………………HL1

Основа устройства микроконтроллер AT89C4051P

Схема измерителя-регулятора температуры показана на рисунке 4. В данном приборе использованы следующие детали: микроконтроллер АТ89С4051, сдвоенный семиэлементный светодиодный индикатор HDSP-K121 и дат­чик температуры DS1620. Последний назван разработчиком (фирмой Dallas-Maxim) термометром-термостатом, оформлен в виде восьмивыводной мик­росхемы и способен самостоятельно поддерживать заданную температуру, формируя сигналы управления нагре­вательной или холодильной установ­кой. Нужно лишь запрограммировать его, подав соответствующие команды по трехпроводному интерфейсу — ли­ниям установки датчика в исходное состояние, синхронизации и данных. По тому же интерфейсу можно получить текущее значение температуры окру­жающей среды, прочитать необходи­мую служебную информацию.

Рис.4 – Схема электрическая принципиальная устройства

термометр – стабилизатор температуры

Микроконтроллер DD1 настраивает, а затем периодически опрашивает дат­чик ВК1, получает от него информацию о температуре и выводит ее значение на индикатор HG1 в динамическом режиме, одновременно сканируя кноп­ки SB1—SB4. Микросхема DD2 и тран­зисторы VT1, VT2 усиливают формируе­мые на относительно маломощных вы­ходах микроконтроллера сигналы уп­равления индикатором. DA1 — стабили­затор напряжения питания.

Узел из оптрона U2 и симистора VS1 управляет инфракрасной лампой-на­гревателем EL1 по сигналу, формируе­мому датчиком ВК1. Пороговые значе­ния температуры, при которых нагрева­тель должен быть включен и выключен, заранее загружены в датчик микроконт­роллером. О достижении этих значений сигнализирует двуцветный светодиод HL1. Его красное сведение означает, что температура выше верхнего предела, зеленое — ниже нижнего. Когда темпе­ратура в норме, светодиод погашен. Если с разъемом Х1 соединить вентиля­тор на 12 В постоянного тока, при превышении верхнего порога температуры он будет включаться.

4.1 Особенности микроконтроллера at89c4051p

Характеристики:

- Совместимость с MCS-51тм

- 4 Кбайт встроенной перепрограммируемой Flash памяти

- 1000 Циклов Запись/Удаление

- Трехуровневая программная защита памяти

- 128 x 8-Bit встроенного ОЗУ

- 32 программируемых портa ввода\вывода

- Два 16 битных счетчика\таймера

- Шесть источников прерываний

- Программируемый последовательный порт

- Низкое потребление в режиме ожидания и энергосберегающий режим "Power Down"

Описание:

AT89C51 - низкопотребляющий, быстродействующий 8-ми битный CMOS микроконтроллер с 4 Кбайтами Flash. При производстве микроконтроллеров (далее МК) были использованы Хай-Тэк технологии фирмы Atmel. В частности, МК изготовлены согласно промышленной рекомендации MCS-51^тм, которая распространяется и на цоколевку.

Однокристальную Flash память можно программировать как изнутри, так и извне (используя программатор).

Кстати, сама память расположена на одном кристалле с процессором, что позволило добиться максимальной производительности.

MK AT89C51 обеспечивает следующие стандартные характеристики:

4 Кбайта Flash, 128 байт RAM, 32 линии Вв./Выв., два 16-битных таймера/счетчика, пятивекторная двухуровневая архитектура прерываний, полный дуплексный последовательный порт, встроенный в кристалл генератор и часы. Кроме того, МК AT89C51 - разработка "static logic", а следовательно, работоспособен вплоть до нулевой частоты. В режиме ожидания процессор остановлен, но ОЗУ, таймер/счетчики, последовательный порт и система прерываний продолжают функционировать. Режим "Power Down" сохраняет содержимое ОЗУ, но замораживает генератор, блокирует все другие функции МК, пока не будет осуществлён аппаратный сброс ("Reset").

Описание выводов.

Vcc - Напряжение питания.

GND - Общий провод.

Port 0 - 8-битный открытый двунаправленный порт Вв./Выв. На каждый выход этого порта можно нагрузить восемь входов TTL.

При записи лог.1 в порт 0, контакты порта могут быть использованы как высокоимпедансные входы. Помимо этого, Порт 0 может быть сконфигурирован как мультиплексируемый младший адрес либо шина данных, во время обращений ко внешней программе или памяти данных. В этом режиме Порт 0 использует внутреннее напряжение.

Также, во время программирования Flash на Порт 0 поступают байты кода. Он же их и выводит во время веритификации программы. Напряжение программирования UPP, кстати сказать, требуется и при веритификации данных.

Port l - двунаправленный порт ввода/вывода на 8 битов со внутренним напряжением питания.Выходной буфер Порта 1 может быть нагружен на четыре входа/выхода TTL. При записи лог.1 в порт 1, контакты порта могут быть использованы как входы.

Так как Порт 1 использует внутреннее напряжение питания, уровень потребляемого тока (IIL) извне будет минимален.

Также, при программировании Flash на Порт 1 поступают младшие биты адреса. Тоже сомое происходит и во время веритификации.

Port 2 - двунаправленный порт ввода/вывода на 8 битов со внутренним напряжением питания.Выходной буфер Порта 2 может быть нагружен на четыре входа/выхода TTL. При записи лог.1 в порт 2, контакты порта могут быть использованы как входы.

Так как Порт 2 использует внутреннее напряжение питания, уровень потребляемого тока (IIL) извне будет минимален.

Порт 2 выдает старший байт адреса во время выборки из внешней памяти программ и во время доступов ко внешней памяти данных, которые используют 16-битные адреса (MOVX DPTR). В этом случае, при лог.1, более высокое потребление тока от внутреннего источника.

В время доступов ко внешней памяти данных, которые используют 8-битные адреса (MOVX @ Rl), Порт 2 выдает содержимое Специального Функционального Регистра P2.

Порт 2 также принимает старшие биты адреса и некоторые управляют сигналам во время программирования Flash и во время проверки. Порт 3

Порт 3 - 8-битный двунаправленный порт Вв./Выв.

Выходы Порта 3 могут быть нагружены на четыре входа TTL.

При записи лог.1 в порт 3, контакты порта могут быть использованы как входы.

Port 3 - также обеспечивает выполнение различных специализированных функций AT89C51 как указано ниже:

№ Порта	Альтернативная функция
P3.0	RXD (Принимаемые данные последовательного порта)
P3.1	TXD (Передаваемые данные последовательного порта)
P3.2	INT(Внешнее прерывание 0)
P3.3	INT1(Внешнее прерывание 1)
P3.4	Т0 (внешний вход таймера 0)
P3.5	T1 (внешний вход таймера 1)
P3.6	WR (Внешний строб записи)
P3.7	RD (Внешний строб чтения)

Порт 3 выполняет функции некоторых управляющих сигналов для программирования Flash и для веритификации программирования.

RST - Вход сброса (Reset). Чтобы cбросить устройство, необходимо подать сигнал лог.1 на время двух машинных тактов. В это время генератор сбросит устройство.

Address Latch Enable - разрешение блокировки адреса. Защелкивает импульсом младший байт адреса на время доступа ко внешней памяти.

Этот контакт, также является входом импульса во время программирования

Flash - Нормальный ALE сигнал должен быть выдан при постоянном показателе - 1/6 частоты генератора, и может быть использован для внешней синхронизации.

Примечание: тем не менее, один импульс ALE должен быть пропущен во время каждого доступа ко внешней памяти данных.

Если необходимо, ALE управление может быть заблокировано установкой бита 0 в позиции SFR 8EH. С установленным битом, ALE активно только во время команд MOVX или MOVC. В противном случае - высокий уровень сигнала на контакте.

Установка cигнала ALE не даст эффекта, если МК в режиме внешнего выполнения.

Program Store ENable - строб чтения для внешней памяти программ.

Когда AT89C51 выполняет программный код из внешней памяти, активизируется каждый второй машинный цикл, за исключением тех случаев, когда два сигнала проскакивают во время каждого доступа к внешней памяти данных.

/VPP

External Access enable - разрешение внешнего доступа.

Чтобы выбирать код из внешних программных позиций памяти, находящихся в диапазоне от 0000H до FFFFH, необходимо закоротить этот контакт на общий провод (GND).

Примечание: тем не менее, если первый бит замка запрограммирован, заперт непосредственно на сбросе.

необходимо замкнуть на VPP, если нужно выполнить внутреннее программирование. Этот контакт, также должен быть замкнут на VPP во время программирования Flash.

VPP=+12 В.

XTAL1 - Инвертированный вход усилителя генератора и вход на внутренние часы.

XTAL2 - Инвертированный выход усилителя генератора

Таблица 4.1

Параметр	Значение
Максимальное рабочее напряжение	6,6
Максимальный выходной ток	25
Напряжение между любым выводом и GND	-1,0 to +7,0
Температура окружающей среды	-55 + 125
Температура хранения	-65 +150

Структурная схема микроконтроллера AT89C2051 показана на рисунке 2.

Рис 4.1.1 – структурная схема микроконтроллера AT89C2051