МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ТЕХІЧНИЙ КОЛЕДЖ

НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ " ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"

Відділення "Інформаційних технологій"

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни "Комп'ютерна схемотехніка" на тему:

«Розробка схеми кодового замка з мелодією на мікроконтролері» »

Виконала студентка групи -31КІ Мартинюк Ростислав

№ залікової книжки

Оцінка	Балів	Дата

Керівник роботи Терехов В.В.

Львів 2020

ЗМІСТ Вступ . - 3 -

РОЗДІЛ 1. ОПИС ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ.................................................. - 4 - 1.1.Постановка задачі....................................................................................... - 4 -

1.2. Вибір елементної бази............................................................................... - 4 -

1.3. Вибір програмного середовища. .............................................................. - 8 -

РОЗДІЛ 2. ОПИС ОБ`ЄКТУ РОЗРОБКИ ......................................................- 10 -

2.1. Розробка функціональної схеми ..............................................................- 10 -

2.2. Алгоритм роботи схеми ...........................................................................- 11 -

2.3. Розробка програмного коду .....................................................................- 15 - ВИСНОВОК .......................................................................................................- 34 - СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ.............................- 35 -

ВСТУП

В даний час в мікропроцесорній техніці виділився самостійний клас інтегральних схем - мікроконтролери, які призначені для вбудовування в пристрої різного призначення.

Використання мікроконтролерів в різних виробах не тільки приводить до поліпшення всіх показників (вартість, надійність, споживана потужність, габарити) і дозволяє багаторазово скоротити терміни розробки і відсунути терміни морального старіння виробів, а й надає їм принципово нові споживчі якості: розширені функціональні можливості, модифікації, адаптивність, що визначає актуальність даної курсової роботи.

В курсовій роботі розроблено функціональну схему пристрою та здійснений докладний опис її роботи.

РОЗДІЛ 1. ОПИС ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ

1. Постановка задачі

«Розробити схему кодового замка з мелодією».

У разі правильного набору коду замок повинен включати виконуваний механізм замку (соленоїд або електромагнітну засувку). Введення коду повинен проводитися описаним вище способом ».

2. Вибір елементної бази.

Для завершення практикуму я підбирав завдання досить складне і цікаве, здатне як захопити, так і навчити працювати з ще неохопленими елементами мікроконтролера. Найзручнішим прикладом, на мій погляд, є кодовий замок. Взагалі, мікроконтролери АVR з їх вбудованою незалежною пам'яттю (ЕЕРRОМ) дають широкий простір для розробника подібних конструкцій. Пам'ять ЕЕРRОМ ідеально підходить для зберігання коду. Причому такий код завжди легко поміняти. При розробці замку мені не хотілося бути тривіальним. Тому я пропоную не зовсім звичайний замок. Уявіть собі кодовий замок, який може брати участь у ролі кодової комбінації не тільки окремо натискаються кнопки, але і будь-які їх поєднання. Наприклад, попарно натискаються кнопки, комбінації типу

«Натиснути кнопку 6 і, не відпускаючи, набрати код 257».

І взагалі, вибрати будь-яку комбінацію будь-яких кнопок в будь-якому поєднанні. Мною був розроблений такий замок. Його я і хочу запропонувати вашій увазі.

Принцип дії замка наступний: в режимі запису коду власник натискає кнопки набору коду в будь-якому порядку і в будь-яких комбінаціях. Мікроконтролер відстежує всі зміни на клавіатурі і записує їх в ОЗУ. Довжина кодової послідовності обмежена тільки розмірами ОЗУ. Сигналом до закінчення введення коду служить припинення маніпуляцій з

клавіатурою вважається, що маніпуляції закінчилися, якщо стан клавіатури не змінилося протягом контрольного проміжку часу. Я вибрала його приблизно рівним одній секунді. Відразу після закінчення процесу введення коду (після закінчення контрольного проміжку часу) мікропроцесор записує прийнятий таким чином код в ЕЕРRОМ. Код являє собою послідовність байтів, відображаючи їхні капітали клавіатури під час набору. Після того, як коди будуть записані, замок можна перевести в робочий режим. Для цього передбачений спеціальний тумблер вибору режимів.

У робочому режимі замок чекає введення коду. Для відкривання дверей необхідно повторити ті ж самі маніпуляції з кнопками, які ви робили в режимі запису. Мікроконтролер так само, як і в попередньому випадку, відстежує ці маніпуляції і записує отриманий таким чином код в ОЗУ. Після закінчення введення коду (по закінчення контрольного проміжку часу) програма переходить в режим звірки коду, що знаходиться в ОЗУ, і коду, записаного в ЕЕРІОМ. Спочатку порівнюється довжина обох кодів. потім коди звіряються побайтно. Якщо порівняння пройшло успішно, мікроконтролер подає сигнал на механізм відкривання замка.

Основні компоненти, що використовуються в пристрої:

Схема управління механізмом замка складається з транзисторного ключа VT1 і електромагнітного реле К1. Резистор R1 обмежений струм бази ключа. Діод VD1 служить для захисту від напруги самоіндукції, що виникає на котушці реле. Живлення реле здійснюється від окремого джерела +12 В (живлення мікроконтролера +5 В). Якщо в якості VT1 застосовувати транзистор КТ315, то електромагнітне реле може мати робочу напругу +12 В і робочий струм не більше 250 мА. Контакти реле повинні бути розраховані на управління виконавчим механізмом (соленоїдом).

КТ315 це малопотужний кремнієвий високочастотний біполярний транзистор з n-p-n структурою. Має комплементарний аналог КТ361 c p-n-p структурою.

Обидва цих транзистора призначалися для роботи в схемах підсилювачів як звуковий так проміжної і високої частоти.

Але завдяки тому, що характеристики цього транзистора були проривними, а вартість нижча існуючих германієвих аналогів КТ315 знайшов найширше застосування у вітчизняній електронній техніці.

Гранична частота коефіцієнта передачі струму в схемі з загальним емітером (f_гр.) - 250 МГц.

Максимально допустима постійна розсіює потужність колектора без тепловідводу (P_кmax)

Основні електричні параметри КТ315(ТО-92) при Т_{навк.сер.}=25⸰С

Параметри	Позначення	Од. вимір.	Режими вимірювання	Min	Max
Зворотній струм колектора	Iкбо	нА	UКБ = 10В, ІЕ = 0		0,5…0,6
Зворотній струм емітера	Іебо	мкА	UЕБ = 6В		3,0…50
Статичний коефіцієнт передачі струму	h21e		UКБ = 10 В, ІЕ= 1 мА	20	350
Напруга насичення колектор- емітер	UКЕ(НАС)	В	ІК= 20 мА, ІБ = 2.0 мА		0,4…0,9
Напруга насичення база-емітер	UБЄ(НАС)	В	ІК= 20 мА, ІБ = 2.0 мА		0,9…1,35
Ємність колекторного переходу КТ315Ж1 КТ315І1	СК	пФ	UКБ = 10 В , f =5 МГц		7,0 10 10
Гранична частота коефіцієнта передачі струму	FГР	МГц	UКЕ = 10 В, ІЕ = 5мА	250
Постійний часовий ланцюг зворотнього зв`язку	τК	пс	UКЕ = 10 В, ІЕ = 5мА , f =5 МГц		300…1000

\

Найбільш підходящим і доступним був обраний мікроконтролер -

ATtiny2313

ATtiny2313 - низькоспоживаючий 8 бітний КМОП мікроконтролер з AVR RISC архітектурою. Виконуючи команди за один цикл, ATtiny2313 досягає

продуктивності 1 MIPS при частоті генератора, що задає 1 МГц, що дозволяє розробнику оптимізувати ставлення споживання до продуктивності.

AVR ядро об'єднує багату систему команд і 32 робочих регістра загального призначення. Всі 32 регістра безпосередньо пов'язані з арифметико-логічним пристроєм (АЛП), що дозволяє отримати доступ до двох незалежних регістрів при виконанні однієї команди. В результаті ця архітектура дозволяє забезпечити в десятки разів більшу продуктивність, ніж стандартна CISC архітектура.

ATtiny2313 має наступні характеристики: 2 КБ програмованої в системі Flash пам'ять програми, 128 байтну EEPROM пам'ять даних, 128 байтне SRAM (статична ОЗУ), 18 ліній введення - виведення загального застосування, 32 робочих регістра загального призначення, Однопровідний інтерфейс для вбудованого відладчика, два гнучких таймера / лічильника зі схемами порівняння, внутрішні і зовнішні джерела переривання, послідовний програмований USART, універсальний послідовний інтерфейс з детектором стартового умови, програмований сторожовий таймер з вбудованим генератором і три програмно ініціалізуючі режими зберігання. У режимі Idle зупиняється ядро, але ОЗУ, таймери / лічильники і система переривань продовжують функціонувати. У режимі Power-down регістри зберігають своє значення, але генератор зупиняється, блокуючи всі функції приладу до наступного переривання або апаратного скидання. В Standby режимі задає генератор працює, в той час як інша частина приладу не діє. Це дозволяє дуже швидко запустити мікропроцесор, зберігаючи при цьому в режимі бездіяльності потужність.

Прилад виготовлений по високотісний незалежній технології виготовлення пам'яті компанії Atmel. Вбудована ISP Flash дозволяє перепрограмувати пам'ять програми в системі через послідовний SPI інтерфейс або звичайним програматором енергонезалежній пам'яті. Об'єднавши в одному кристалі 8- бітове RISC ядро з самопрограмуються в системі Flash пам'яттю, ATtiny2313 став потужним мікроконтролером, який дає велику гнучкість розробника мікропроцесорних систем.

ATtiny2313 підтримується різними програмними засобами та інтегрованими засобами розробки, такими як компілятори C, макроассемблера, програмні віддатчики / симулятори, внутрішньосхемні емулятори та ознайомчі набори

Розташування виводів ATtiny2313

Зверніть увагу, що в даній схемі одні лінії порту РВ будуть працювати як входи, а інші (зокрема лінія РВ.4) – як виходи. При розподілі висновків порту між периферійними пристроями враховувалася можливість об'єднання замку з музикальною шкатулкою. В цьому випадку скринька може управлятися однією кнопкою і служити дверним дзвінком.