Темой данного дипломного проекта является "Разработка Универсального Электронно-Измерительного Прибора ".
Изм П предназначен для измерения и анализа аналоговых сигналов. Работа Изм П заключается в приеме и преобразовании исследуемого сигнала, передача его на персональный компьютер, где происходит обработка и отображение сигнала.
Требования, предъявляемые к Изм П следующие :
- микропроцессор PIC серии 16с7Х с постоянной и оперативной памятью ;
- цифро-аналоговый преобразовать;
- маштабные модули;
- программа-интетфейс для персонального компьютера;
- программа для микропроцессора.
Более подробно требования описаны "Техническом задании" пояснительной записки к дипломному проекту.
В соответствии с требованиями технического задания были разработаны основные блоки Изм П:
- процессорный модуль ;
- модуль АЦП для преобразования входных сигналов;
- модуль ЦАП для генерации аналогово сигнала;
- программа-интерфейс для приема, обработки и отображения исследуемых сигналов;
- программа для PIC-процессора, для приема,передачи данных и управления внешним устройством.
@ @
На плакате 1 показана структурная схема разработанного устройства, состоящая из вышеперечисленных блоков.
Основой устройства является микропроцессор PIC 16c74,
- с объемом ОЗУ 192 байт,
- с объемом ПЗУ 4Кбайта,
- и временем выполнения одной команды 200нс, при тактовой частоте 20МГц;
Основные устройства модуля АЦП :
- схема коммутации входного сигнала;
- схемы усиления и ослабления;
- АЦП (является функцией процессора);
Модуль ЦАП включает :
- схема коммутации выходного сигнала;
- схему ослабления;
- цифро-аналогово преобразователя MAX 513;
Связь между модулями осуществляется по инициативе процессорного модуля с помощью передачи управляющей команды на выбранное устройство.
@ @
Электрическая принципиальная схема приведена на 2 плакате. Ее образно можно разбить не несколько блоков :
-
A
B
C
D
E
F
G
A-схема коммутации аналогово сигнала выполнена нп РЭС54Б
B- схема ослабления входного сигнала состоящая из операционного усилителя включенниго по инвертирующей схеме с мультиплексором в обратной связи. И в зависимости от кода поданного на мультиплексор мы можем получить необходимый коефициэнт ослабления входного сигнала.
C- схема усиления входного сигнала. Здесь также в обратную связь операционного усилителя включен мультиплексор для получения необходимого коифициэнта усиления сигнала.
Затем сигнал поступает на PIC-процессор16с74, служащий для управления другими модулями.
E - ЦАП max513 выдаущий на основе принятого управляющего слова и опорного напряжения, =5В аналоговый сигнал. После этого сигнал поступает на блок ослабления сигнала D, гду управляя кодом мультеплексора можем получить нужную амплитуду выходного сигнала.
F- для измерения 2-х полярных сигналов была введена псевдо земля собранная на резисторном делителе напряжения.
@ @
На плакате 3 изображены временные диаграммы:
-
B
A
C
D
A - эта диаграмма показивает передачу данных на RS-232;
B - слудующая - передачу данных на модуль ЦАП;
C - на этой отражен формат управляющего слова для ЦАПа;
D - временные соотношения для синхроного порта
@ @
На 4 плакате изображен сборочный чертеж печатной платы.
Конструктивно Изм П предполагается выполнить в виде щупа. Все модули будут размещены на одной плате размером 134х31 мм, закрытую пластиковым корпусом и выступающим щупом, для обеспечения контакта между Изм П и исследуемой платой
При изготовлении устройства был применен метод 2-х стороннего монтажа. На первой стороне платы расположены стандартные элементы, на второй чип-элементы.
Светодиод является одновременно и индикатором наличия питания, и обеспечивает подсветку измеряемого контакта.
Связь с согласователем обеспечивается при помощи щлейфа, припаемого к зоне А.
@ @
Программа-интерфейс является средством для управления внешним устройством, визуальным контролем за текущем состоянием системы и отображением исследуемого сигнала и его параметры. Схематично программа представлена на 5 плакате.
Она состоит из следующих модулей:
- ядра программы, осуществляющего управление модулями и передачей данных из одного модуля в другой.
- графического интерфейса, для отбражения сигналов и состояния измерительной системы;
- интерфейса ввода, для ввода начальной информации и управление системой;
- расчетного модуля, для преобразования данных;
- интерфейса обмена с RS-232 осуществляющего обработку прерываний от СОМ порта и таймера, и прием начальных данных. В зависимости от текущей команда различаются и количество принимаемых байт, может быть одиночный или групповой прием. Принятые данные передаются в расчетный модуль, где нормируются, а затем поступают в графический интерфейс для отображения.
В технологической части дипломного проекта разработан технологический маршрут производства печатной платы данного устройства. Этот маршрут представлен на 6 плакате. Также были рассмотрена виды пайки и выбран метод пайки в паро-газовой фазе. Процесс пайки схематично показан на 7 плакате.
В экономической части, на основе диаграм Чекановского была проведена сегментация рынка аналогичных приборов, с целью определения более перспективного сегмента. После определения сегмента и подсчета себестоимости изделия был определен минимальный обьем продукции, чтобы достичь точки безубыточности. На 8 плакате представлена информация о сегментации и график безубыточности.
В разделе производственная и экологическая безопасность проведена оценка основных опасностей и вредностей, возникающих на участке монтажа платы ИП и проведен расчет воздухообмена на рабочем месте.
Таким образом, в результате дипломного проекта был разработан универсальный электронно-измирительный прибор, изготовлен макет платы и полностью разработано програмное обеспечение.