Разработка структурной схемы.

Рассмотрим структурную схему многоканального микропроцессорного устройства измерения и стабилизации температуры подробнее.

В состав аналоговой части входят:

0. генератор тока, осуществляющий питание первичных датчиков температуры;

1. блок дешифраторов, управляющий подачей тока на один из датчиков или на опорное сопротивление;

2. блок мультиплексоров выбирает, какой из сигналов будет поступать на вход усилителя;

3. усилитель – усиливает сигнал и передает его на АЦП однокристальной микроЭВМ.

   Состав цифровой части:

4. ОМЭВМ – управляет процессом измерений, выполняет аналого-цифровое преобразование, вычисляет температуру и передает ее в блок регистров для отображения на индикаторе, управляет исполнительными устройствами, сохраняет параметры работы в памяти;

5. Блок сдвиговых регистров, под руководством ОМЭВМ, осуществляет передачу данных для отображения на индикаторах и управляет исполнительными устройствами;

6. Индикаторы высвечивают информацию, полученную от регистров;

7. Исполнительные устройства предназначены для регулирования температуры (ИУ – внешние, в схеме лишь вырабатываются сигналы для их активизации);

8. Реле осуществляет отключение контролируемого устройства в аварийной ситуации;

9. Клавиатура позволяет оператору изменять режим работы устройства;

10. Электрически перепрограммируемое ПЗУ предназначено для хранения температур стабилизации и диапазонов ее изменения для каждого канала, а также других необходимых параметров работы;

11. Интерфейс RS232 позволяет связываться с персональным компьютером.

Разобьем устройство на три платы:

1. плата измерения (в нее войдут все аналоговые элементы, кроме реле и блока питания);

2. основная плата (ОМЭВМ, память, интерфейс, регистр, а также блок питания и реле);

3. плата индикации (светодиодные индикаторы, регистры, клавиатура).

Плата индикации будет являться передней панелью устройства.

Выбор элементной базы. Микропроцессор.

В качестве микропроцессора выбран микроконтроллер фирмы Microchip PIC14000. Определяющим моментом при выборе этого микроконтроллера явилось наличие в нем встроенного АЦП. Наличие аналого-цифрового преобразователя позволяет исключить из структуры устройства преобразователь напряжение-частота. Кратко опишем возможности этого микроконтроллера.

Общее описание.

PIC14000 – дешевый, быстродействующий, изготовленный по КМОП-технологии, полностью статический, восьми разрядный микроконтроллер для обработки аналого-цифровых сигналов с промышленной калибровкой. С его использованием возможны аналого-цифровые преобразования с высоким разрешением (от 10 до 16 разрядов), обеспечение последовательного интерфейса и работа при низком энергопотреблении.

PIC14000 разработан на базе высокоэффективного микропроцессора PIC16C74. В нем используется RISC-подобная гарвардская архитектура центрального процессора с раздельными шинами: команд (14-разрядной) и данных (8-разрядной). Шина команд, построенная по двухступенчатой схеме, позволяет всем командам выполняться за один цикл, исключая команды ветвления, требующие два цикла. Общее количество команд 35; имеется большой набор вспомогательных регистров.

Микроконтроллеры PIC 16/17 обычно обеспечивают двукратное уменьшение общей длины программы и четырехкратное увеличение быстродействия по сравнению с другими восьми разрядными микроконтроллерами.