Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование микропроцессорных систем. Учебное пособие
.pdf
состоит из 4-х независимых ОУ с низким потреблением и напряжением
Характеристика
Значение
Напряжение питания
Однополярное, 3 – 30 В.
Двуполярное ±1,5 - ±15 В.
Максимальное входное напряжение
Напряжение питания
Максимальная частота усиления
1 мГц
Максимальное усиление
100 дБ
Температурный диапазон
-40 - +105 0С
Корпус
DIP-14, SO-14, TSSOP-14
Вывод
Обозначение
Назначение
1 2 3 1 OUT1
Выход ОУ 1
2 Инверсный вход ОУ 1
3
IN1
Прямой вход ОУ 1
4
VCC +
Плюс источника питания
5
IN2
Прямой вход ОУ 2
6 Инверсный вход ОУ 2
7
OUT2
Выход ОУ 2
8
OUT3
Выход ОУ 3
9 Инверсный вход ОУ 3
10
IN3
Прямой вход ОУ 3
11
VCC -
Минус источника питания
12
IN4
Прямой вход ОУ 4
13 Инверсный вход ОУ 4
14
OUT4
Выход ОУ 4
питания. Основные характеристики LM 224 представлены в таблице 24, а в
таблице 25 – назначение выводов.
Таблица 24 – Основные технические характеристики ОУ LM224
Таблица 25 – Назначение выводов ОУ LM224
61
4.2 Распределение портов микроконтроллера
Главным звеном МПС является микроконтроллер или платформа
Arduino. Необходимо распределить все модули по портам микроконтроллера.
Если выбрана Arduino, то это микроконтроллер ATmega328. У контроллеров
Arduino к большинству контактов ввода-вывода можно подключить внешние
схемы. Все контакты могут служить цифровыми входами и выходами. Часть
контактов Arduino могут также действовать в качестве аналоговых входов.
Многие из контактов работают в режиме мультиплексирования и выполняют
дополнительные функции: различные коммуникационные интерфейсы,
последовательные интерфейсы, широтно-импульсные модуляторы и внешние
прерывания. Питание всех интегральных микросхем происходит через
интерфейс USB от персонального компьютера. Возможно, электропитание
производить через внешний блок питания обеспечивающий уровень
напряжения 5 В [7].
В качестве примера таблице 26 приведено распределение портов ATmega
328 для структурной схемы рисунка 14. Схема тактирования и начального
пуска микроконтроллера ATmega 328 представлена на рисунке 22.
Рисунок 22 – Схема тактирования и начального пуска ATmega 328
62
Таблица 26 – Распределение портов учебного микропроцессорного стенда
Для обмена данными Serial используют цифровые порты ввод/вывода 0
(RX) и 1 (TX), а также USB порт. Важно учитывать, что если используется
функции Serial, то нельзя одновременно с этим использовать порты 0 и 1 для
других целей. Данный микроконтроллер CH340G необходим для обмена
63
данных с компьютером и программированием МПС. Для связи с внешним
устройством через последовательный интерфейс соедините TX порт вашего
устройства с RX портом внешнего устройства и RX порт устройства с портом
TX внешнего и соедините "землю" на устройствах. Схема подключения
микроконтроллера и USB порта показана на рисунке 23.
Рисунок 23 – Электрическая схема микроконтроллера CH340G
4.3 Источники питания микропроцессорной системы
Если в системе используется не Arduino, а другие микроконтроллеры, то
для их электропитания требуется наличия источников. При проектировании
блоков питания за основу можно взять типовые схемы. Схема блока питания
контроллера представлен на 24. Например, для МПС с датчиками контроля
температуры, дыма и пламени напряжения питания приведены в таблице 27.
64
Таблица 27 – Напряжения питания для элементов МПС
Устройство
Напряжение (В)
Датчики (тепла, дыма, пламени)
12
LCD
5
Микроконтроллер
Включение реле
12
Пожара тушащие установки
220
Вентиляторы, дымоудаления
~ 220 В
L7805CV
GND
-5В
-12В
+5В
+12В
VD1
КЦ407А
VD2
1N4740A
С1
С2
С3 С4
С5
С6
С7
Блок питания выполнен на основе промышленного трансформатора
ОСМ1-0,1 220/5-15. Переменное напряжение ±5В с выхода трансформатора
поступает на диодный мост. Конденсаторы фильтров обеспечивают сглаживание
выпрямленных напряжений до допустимых уровней пульсации. Емкость
электролитических конденсаторов C1 и C2 - 100 мкФ. Схему стабилизатора
напряжения можно собрать на ИС L7805CV, обеспечивающей +12В при
выходном токе до 3 А. Для обеспечения устойчивости схемы используются
конденсаторы С3 и С4 с номиналами 0.33 пФ и 0.1 пФ соответственно. Для
получения напряжения -10В используется стабилитрон 1N4740A. Емкость
дополнительных конденсаторов фильтров равна 0.1 мкФ.
Рисунок 24– Принципиальная схема блока питания
65
Для питания устройств вентиляции и пожаротушение необходимо
подключать реле. Основные принципы работы. В общем случае, реле
максимально тока представляет собой устройство (как правило,
электромагнитное или электронное), реагирующее на превышение
контролируемой величины во входной цепи. При превышении установленной
величины выходные контакты переключаются, и этот сигнал используется для
управления цепями сигнализации или устройствами силовой коммутации
(например, для отключения определенных нагрузок). При снижении тока ниже
установленного значения, реле тока возвращается в исходное состояние, и его
выходной сигнал обрабатывается цепями автоматики, управляющей силовыми
цепями [19].
Для заданной задачи было выбрано устройство - РТ-01E предназначено
для контроля переменного тока в диапазоне 1...6А и включается в разрыв
контролируемой цепи. Реле контролирует превышение установленного
значения тока и срабатывает без выдержки времени. Питание – от
контролируемой цепи.
Выходные контакты:1 замыкающий и 1 размыкающий. Контролируемый
ток - 1...6А, 50Гц. Особенности - питание от контролируемой цепи,
срабатывание без выдержки времени. Коммутируемое напряжение – 220V
AC/24V DC.
4.4 Электрическая принципиальная схема МПС и спецификация
В результате распределения портов микроконтроллера по компонентам
микропроцессорной системы разрабатывается электрическая схема
подключения всех модулей. На рисунке 25 отображены разъёмы МПС
подключения внешних устройств.
66
Рисунок 25 – Разъемы проектируемой МПС
Электрическая принципиальная схема проектируемой
микропроцессорной системы представлена на рисунке 26.
67
Рисунок 26 – Электрическая принципиальная электрическая МПС
Спецификация оборудования – это документ, описывающий технические
характеристики и требования к установке, настройке, эксплуатации и
обслуживанию оборудования [6]. В спецификации могут быть указаны такие
параметры, как мощность, производительность, размеры, вес, технологические
возможности, качественные характеристики материалов и компонентов,
стоимость, гарантийные условия.
Спецификация является основой для выбора, поставки и установки
оборудования, а также для сопоставления и сравнения различных вариантов
оборудования при проведении проектов и закупок, таблица 28.
68
Таблица 28 – Спецификация аппаратных средств МПС
69
4.5 Сборка и отладка аппаратных средств МПС
На основе разработанной принципиальной схемы производится сборка
микропроцессорной системы. В качестве примера рассмотрим проектирование
микропроцессорного стенда охранно-пожарной сигнализации.
Для включения объемных охранных извещателей необходимо подать
питание с блока питания на 12 Вольт. Для подключения данных датчиков к
Arduino необходимо на один контакт реле вывести «плюс» с платы, а другой
контакт реле подключить к цифровому порту и к «земле» через резистор
10кОм. Схема подключения извещателей объемных (ИО) представлена на
рисунке 27.
Рисунок 27 – Подключение объемных ИО
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]