Программирование микроконтроллеров AVR. Учебное пособие

Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Программирование микроконтроллеров AVR. Учебное пособие.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 127 8 9 10 11 12 > Следующая >>>

ВОЗВРАТ

Чтение Um

из

ADCH

Накопление

текущих значений

ΣUm за 1 с

Обнуление

= 0

Обнуление

Um=0; Us=0;

Вычисление средних

значений напряжения

за 1

Us =ΣUm

/10

Вывод

на ЖКИ

средних значений

напряжения Us

Наращивание

числа измерений

Да

Нет

Кол-

во

измерений

НАЧАЛО

Фрагменты дополнительных кодов программы для измерения посто-

п/программы обработки прерывания АЦП

Рис. 4.4. Блок-схема алгоритма

при измерении постоянного напряжения

янного напряжения представлены ниже: фрагмент с определениями глобальных и локальных переменных (листинг 4.1.1), фрагмент п/программы обработки прерывания АЦП (листинг 4.1.2).

Листинг 4.1.1

#define c_u 2.97 // калибровочный коэффициент по напряжению unsigned char str1[16]; // строка для вывода результата на ЖК-дисплей

unsigned float Um=0, Us=0; // Um - мгн. знач. напряжения // Us - среднее значение напряжения

unsigned int ismeren=0; // количество измерений АЦП за 1

с // подпрограмма вывода данных на ЖК-дисплей

void lcd_output(void) { sprintf(str1,"U:%.1f V", Us); // составление 1-й строки

lcd_clear(); // очистка ЖК-дисплея lcd_gotoxy(0,0); // опред. позиции для вывода 1-го символа 1й строки ЖКИ lcd_puts(str1); // вывод 1-й строки

}

Листинг 4.1.2

Um+=(adc_data)*5/256; // результат при вводе с 0-го канала АЦП

ismeren++; // наращиваем счетчик количества измерений АЦП

за 1 сек if (ismeren == 10) // если количество измерений АЦП = 10,то

{

Us=Um*c_u/10; // вычисляем среднеарифметическое значение

напряжения ismeren = 0; // сброс количества измерений АЦП lcd_output(); // вывод информации на ЖК-дисплей Um=0, Us=0; // обнуление результатов измерений

} }

После успешного завершения трансляции отлаженной программы в среде Code Vision AVR можно перейти к симуляции ее работы в программной среде PROTEUS. Для этого требуется сначала подготовить файл Design-схемы, скриншот которого представлен на рис. 4.5, а затем загрузить в микроконтроллер симулятора сгенерированный при компиляции файл с расширением .cof.

Рис. 4.5. Скриншот файла Design-схемы для измерения постоянного напряжения

При правильной настройке программы показания напряжения на ЖКИ должны совпадать с показаниями вольтметра.

4.2. ПОДГОТОВКА ПРОГРАММЫ

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

При измерении постоянного тока с помощью микроконтроллера AVR следует соблюдать те же ограничения по отношению к максимальному напряжению на входе АЦП, что и в п. 4.1. В этой разработке требуется со-

ставить и рассчитать схему токоизмерительного шунта с усилителем

АБ max

∞

ВЫХ

ИСТОЧНИК

ПИТАНИЯ

DA1

ЗАР

max

0,2

0,0125 Ом.

RI= = =

напряжения для ввода аналоговой информации в АЦП.

В качестве примера рассмотрим схему измерения тока заряда стартерной

аккумуляторной батареи при максимальном токе

= 16 А (рис. 4.6).

Токовый шунт всегда включается в разрыв цепи нагрузки, в данном

примере между источником питания и аккумуляторной батареей GB1. Па- дение напряжения с шунта RШ подается на вход усилителя напряжения DA1, с выхода которого сигнал будет поступать на вход АЦП по одному из каналов мультиплексора (ADC0).

Рис. 4.6. Схема для расчета токоизмерительного шунта и усилителя

Сопротивление шунта должно быть по возможности меньшим, чтобы

не создавать большое падение напряжения при значительных токах нагрузки. В данной работе оно ограничивается значением величины падения напряжения, не превышающим 0,2 В при максимальном токе заряда.

Рассмотрим пример расчета при максимальном токе заряда I

= 16 А.

max

Согласно закону Ома сопротивление шунта RШ рассчитывается по формуле

Из справочных данных [5] выбираем токоизмерительный резистор

фирмы Bourns CRA2512 сопротивлением RШ = 0,01 Ом, внешний вид которого показан на рис. 4.7.

Ш ШШ

256 0,01 2,56 Вт.Р IR= =⋅=⋅

Ш ШШ

16 0, 01 0,16 ВU IR∆= =⋅ =⋅

АЦП

31,25,

0,16

= = =

∆

30 кОм

1 кОм

KR= = =

Рис. 4.7. Внешний вид токоизмерительного резистора CRA2512

Расчетная мощность, выделяемая на таком шунте, при максимальном токе равна

Выбранная мощность шунта должна быть РШ ≥ Р

, 3 Вт > 2,56 Вт.

Шрасч

Выбран токоизмерительный резистор типа CRA2512-FZ-R010 сопротивлением 0,01 Ом, мощностью 3 Вт.

Падение напряжения на выбранном шунте при максимальном токе должно быть меньше 0,2 В. Проверяем параметр ∆UШ.

< 0,2 В.

Рассчитываем коэффициент усиления операционного усилителя (ОУ) [6]:

значит,

≤ 31,25.

Из стандартного ряда Е24 выбираем сопротивления для усилителя:

R1 = R3 = 1 кОм – сопротивления резисторов R1 и R3;

R2 = R4 = 30 кОм – сопротивления резисторов R2 и R4.

тогда реальное напряжение на выходе ОУ и входе АЦП

АЦПвх

Калибровочный коэффициент по току c_i для записи в программу:

c_i = I

max/UАЦП

, принимаем КU = 30,

= 0,16×30 = 4,8 В.

= 16/4.8 = 3.33.

Описание работы программы. Блок-схемы алгоритмов

ВОЗВРАТ

Чтение Im

из

ADCH

Накопление

текущих значений

тока Σ

за

Обнуление

Im =

Обнуление

=0;

Is=0

;

Вычисление

среднего значения

тока за 1 с

ΣIm

Вывод

на ЖКИ

среднего значения

тока

Is за

1 с

Наращивание

числа измерений

Да

Нет

Кол-

во

измерений

НАЧАЛО

Структура программы, в которой необходимо проводить непрерывные измерения, должна быть построена по принципу бесконечного цикла с использованием прерываний, инициируемых таймером и АЦП, как и в п. 4.1. Блок-схемы алгоритма основной программы и алгоритма п/программы обработки прерывания таймера/счетчика ТС1 такие же, как и на рис. 4.2 и 4.3.

Блок-схема алгоритма п/программы обработки прерывания АЦП при измерении тока заряда аккумуляторной батареи представлена на рис. 4.8.

Рис. 4.8. Блок-схема алгоритма п/программы обработки прерывания АЦП

при измерении постоянного тока

В приведенном примере АЦП используется в 8-разрядном режиме

с выравниванием результата по левому краю, вследствие чего он считывается из старшего байта ADCH в переменную adc_data. После этого итоговый результат накапливается в течение 10 периодов в переменной Im, а затем вычисляется среднее арифметическое значение тока, которое записывается в переменную Is. Полученные после вычислений данные через 1 с выводятся на ЖКИ. Содержимое переменной Is, участвующей в процессе, в конце каждого цикла (через 1 с) должно обнуляться.

После создания шаблона программы его требуется дополнить кодами,

содержащими вычислительные и логические процедуры, необходимые для получения результата.

В этих кодах обычно назначаются имена как глобальных, так и ло-

кальных переменных и их определения, а также присутствует фрагмент п/программы обработки прерывания АЦП.

Фрагменты дополнительных кодов программы для измерения посто-

янного напряжения представлены ниже: фрагмент с определениями глобальных и локальных переменных (листинг 4.2.1), фрагмент п/программы обработки прерывания АЦП (листинг 4.2.2).

Листинг 4.2.1

#include <stdio.h> //библиотека стандартных функций вывода(sprintf)

// Alphanumeric LCD functions

#asm .equ __lcd_port=0x16 ; PORTD #endasm

#include <alcd.h>

#define c_i 3.33 // калибровочный коэффициент по току unsigned char str1[16]; // строка для вывода результата на ЖК-дисплей

float Im=0,Is=0; // Im - мгн. знач. тока unsigned int ismeren=0; // количество измерений АЦП за

1 с // подпрограмма вывода данных на ЖК-дисплей

void lcd_output(void)

{

sprintf(str1,"I=%.2fA", Is); // составление 1-й строки lcd_clear(); // очистка ЖК- дисплея lcd_gotoxy(0,0); // опред. позиции для вывода 1-го символа 1-й строки ЖКИ lcd_puts(str1); // вывод 1-й строки

}

Листинг 4.2.2

{

float adc_data; // Read the 8 most significant bits // of the AD conversion result adc_data=ADCH; Im+=(adc_data)*5/256; // результат при вводе с 1-го канала АЦП

// Select next ADC input ADMUX=(ADC_VREF_TYPE);

ismeren++; // наращиваем счетчик количества измерений АЦП за 1 с if (ismeren == 10) // если количество измерений АЦП = 10,то { Is=Im*c_i/10; // среднее арифметическое значение тока

ismeren = 0; // сброс количества измерений АЦП lcd_output(); // вывод информации на ЖК-дисплей Im=0,Is=0; // обнуление результатов измерений }

После успешного завершения трансляции отлаженной программы в среде Code Vision AVR можно перейти к симуляции ее работы в программной среде PROTEUS. Для этого требуется сначала подготовить файл Design-схемы, скриншот которого представлен на рис. 4.9, а затем загрузить в микроконтроллер симулятора сгенерированный при компиляции файл с расширением .cof.

Рис. 4.9. Скриншот файла Design-схемы для измерения

постоянного тока

При правильной настройке программы показания тока на ЖКИ должны совпадать с показаниями амперметра.

4.3. ПОДГОТОВКА ПРОГРАММЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ

ВЫХ

GB1

DA1

РАЗР

∞

ПРИ ПОСТОЯННОМ ТОКЕ

При измерении мощности во время разряда аккумуляторной батареи

следует соблюдать те же ограничения по отношению к максимальному напряжению на входе АЦП, что и в п. 4.1, а также условия, ограничивающие падение напряжения на шунте, которое не должно превышать 0,2 В при максимальном токе разряда, как в п. 4.2.

В этой разработке требуется составить и рассчитать схему делителя напряжения и схему токоизмерительного шунта с усилителем напряжения.

Токовый шунт всегда включается в разрыв цепи нагрузки, в данном примере между аккумуляторной батареей GB1 и нагрузкой (рис. 4.10). Падение напряжения с шунта RШ подается во входную цепь усилителя напряжения DA1, с выхода которого сигнал будет поступать на вход АЦП.

Рис. 4.10. Схема для расчета токоизмерительного шунта

и усилителя

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 127 8 9 10 11 12 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]