Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Архив4 / Proshin_polnostyu_ves_kursach / курсовой Прошин Е.М..docx
Скачиваний:
23
Добавлен:
07.08.2013
Размер:
1.8 Mб
Скачать

Разработка и расчет принципиальной схемы.

Принципиальная схема приведена в приложеии1.

Микроконтроллер.

В системе используется микроконтроллер PIC18F4455 - микроконтроллер со встроенной Flash-памятью и полноскоростным USB-интерфейсом. Три последовательных порта - FS-USB (12 Мбит/сек), I2C, SPI (до 10 Мбит/сек), и асинхронный последовательный порт EUSART. Микросхема содержит 10-канальный 10-разрядный АЦП, два аналоговых компаратора, два 10-разрядных контроллера ШИМ, три 16-разрядных и один 8-разрядный таймер, сторожевой таймер, детектор напряжения и схему сброса по провалам питания. Производительность PIC18F4455 достигает 12 MIPS. В основе микроконтроллера лежит технология Enhanced FLASH (1 000 000 циклов перезаписи, 40 лет гарантированного хранения), что позволяет использовать их в устройствах, эксплуатируемых в жестких условиях и требующих периодического обмена информацией с ПК.

Коммутатор

Для изменения тока , создаваемого источником U0 используется микросхема MAX338 фирмы MAXIM.

MAX338 – аналоговый мультиплексор с 8 входами приведенными к одному выходу, контролируется трех битным кодом. Может использоваться как для мультиплексирования, так и для демультиплексирования. Питание от двух источников от ±4.5V до ±20V.

Программируемый цифровой прецизионный делитель напряжения

В качестве делителя напряжения беру микросхему MAXIM - MAX5420.

Отличительные особенности:

1)Четыре конфигурации деления для неинвертирующих усилителей с программируемым усилением (PGA)

2)AV = 1, 2, 4 и 8

3)Прецизионное отношение деления (0,025%, 0,09% или 0,5%), гарантированное в диапазоне температур от -40°C до 85°C

4)Встроенный согласующий резистор компенсации тока смещения ОУ (MAX5421)

5)Однополярное (5 В) и двуполярное напряжение питания (±5 В)

6)Малое потребление: 3 мкА

7)2-проводный параллельный интерфейс, совместимый с CMOS/TTL логикой

8)Малогабаритные 8- и 10-выводные корпуса µMAX

Основные параметры:

●Количество уровней – 4

●R полное,кОм – 15

●Точность,% - 0,03

●Максимальное потребление в режиме Idle, мкА – 6

Компаратор

В системе используется компаратор ADCMP343 фирмы Analog Devices. ADCMP343 имеет низкое энергопотребление и высокую точность. Работает в диапазоне напряжений питания  от 1,7 В до 5,5 В.Хорошо подходит для систем мониторинга напряжения и портативных устройств.

ЦАП

В системе используется ЦАП производства MAXIM – МАХ7545.

МАХ7545 это 12-битный CMOS ЦАП с внутренней памятью данных.Входные данные загружаются как единственное 12-битное слово и запоминаются под контролем активно-низкого CS и активно-низких входов WR.MX7545 работает с +5V или +15V электропитанием. При питании +5V цифровые входы - +5V TTL и CMOS совместимы с высоким напряжением.Максим MX7545 использует тонкопленочные резисторы, что линеаризует ошибки(± ¼ LSB).Цифровые входы разработаны с улучшенной защитой от электростатических повреждений и могут выдержать более 6000 V.

Назначение выводов

DB0 – DB11 – цифровой вход ЦАП.

OUT1 – аналоговый выход ЦАП

AGND – аналоговая «земля»

DGND – цифровая «земля»

Vref – вход опорного напряжения

–вход напряжения питания

–вывод сопротивления обратной связи

–вход разрешения записи кода

–вход разрешения выдачи напряжения на OUT1.

Рекомендуемая схема включения:

ПЛИС

В системе используется ПЛИС EPM570Z семейства MAX II  фирмы Altera.

ПЛИС семейства MAX II являются энергонезависимым (конфигурация хранится в блоке конфигурационной Flash-памяти) и готовы к работе сразу после включения питания. Микросхемы этого семейства поддерживают режим внутрисхемного программирования по JTAG-интерфейсу.

Энергопотребление ПЛИС MAX II снижено в 10 раз по сравнению с ПЛИС предыдущих поколений.

Архитектура семейства MAX II объединяющая различные узлы (массив программируемой логики, пользовательскую Flash-память, встроенный RC-генератор, встроенный линейный регулятор напряжения) позволяет снизить общую стоимость разрабатываемой системы.

Семейство MAX II включает в себя два подсемейства, отличительной особенностью которых является отсутствие встроенного линейного регулятора напряжения.

ЖК дисплей

Жидкокристаллический модуль MT–10S1 состоит из БИС контроллера управления и ЖК панели. Модуль выпускается со светодиодной подсветкой. Внешний вид приведен ниже. Модуль позволяет отображать 1 строку из 10 символов. Символы отображаются в матрице 5х8 точек. Между символами имеются интервалы шириной в одну отображаемую точку.

Каждому отображаемому на ЖКИ символу соответствует его код в ячейке ОЗУ модуля. Модуль содержит два вида памяти — кодов отображаемых символов и пользовательского знакогенератора, а также логику для управления ЖК панелью.

Модуль позволяет:

• модуль имеет программно-переключаемые две страницы встроенного знакогенератора (алфавиты: русский, украинский, белорусский, казахский и английский;

• работать как по 8-ми, так и по 4-х битной шине данных (задается при инициализации);

• принимать команды с шины данных;

• записывать данные в ОЗУ с шины данных;

• читать данные из ОЗУ на шину данных;

• читать статус состояния на шину данных;

• запоминать до 8-ми изображений символов, задаваемых пользователем;

• выводить мигающий (или не мигающий) курсор двух типов;

• управлять подсветкой.

Модуль управляется по параллельному 4-х или 8-ми битному интерфейсу.

Перед началом работы модуля необходимо произвести начальную установку. Управление контрастностью. При напряжении питания модуля 5В контрастность модуля зависит от напряжения питания ЖК панели (ULCD) и температуры. Управление контрастностью производится внешним резистором. При поставке модуля контрастность настроена на Ucc=5B, поэтому при напряжении питания модуля 5В, контакт 3(Uo) необходимо объединить с контактом 1(GND). При температурах ниже 0°С регулировка контрастности необходима.

MT–10S1-3 - это наиболее простой и дешёвый ЖК - модуль, производимый в России.

Назначение внешних выводов

Последовательный интерфейс RS-232

Результат измерения выводится на ЭВМ с помощью стандартного последовательного интерфейса RS-232. Данный интерфейс получил широкое распространение ввиду его надежности и простоты реализации. В большинстве микроконтроллеров есть встроенные средства, обеспечивающие связь и другими устройствами на основе данного интерфейса. Обычно используется протокол 8-N-1 – 8-разрядные данные, без бита четности, один стоповый бит. Проверка на четность не проводится , так как современные компьютеры позволяют осуществлять достаточно надежную передачу данных.

 Согласно стандарту RS-232, сигнал (последовательность битов) передается

напряжением. Передатчик и приемник являются несимметричными: сигнал передается относительно общего провода (в отличие от симметричной передачи протоколов RS-485 или RS-422). Логическому нулю на входе приемника соответствует диапазон +3…+12 В, а логической единице – диапазон -12…-3 В. Диапазон -3…+3 В – зона нечувствительности, обеспечивающая гистерезис приемника (передатчика). Уровни сигнала на выходе должны быть в диапазоне -12…-5 В для представления логической единицы и +5…+12 В для представления логического нуля. Иллюстрация уровней представлена на рис. 2. Необходимо отметить, что интерфейс не обеспечивает гальванической развязки устройств. Подключение и отключение интерфейсных кабелей устройств с независимым питанием должно производиться при отключенном питании.

Со стороны ПК интерфейс RS-232 может быть реализован с помощью 9-и или 25-контактных разъемов типа D-sub, обозначаемых соответственно как DB9 и DB25 . Наибольшее распространение имел разъем DB25, поскольку он позволял использовать все имеющиеся варианты RS-232. Стандартом предусмотрена возможность синхронной передачи данных, что могло потребовать использование дополнительных контактов, однако на практике такой способ передачи используется редко. Для асинхронной же передачи, подразумеваемой под RS-232 по умолчанию, хватает возможностей более миниатюрного DB9. Поэтому в настоящее время используется преимущественно он.

Для преобразования логических уровней в уровни интерфейса RS-232 используется микросхема MAX-232А фирмы MAXIM .

MAX-232A – коммуникационная интегральная схема интерфейса EIA/TIA-232 с питанием от 3В до 5.5В с возможностью передачи данных на скорости 3Мб/с, гибкой схемой трансляции логических уровней напряжения и улучшенной защитой от электрического разряда. Все выходы передатчика и входы приемника и входы приемника имеют защиту ±15КВ при разряде через воздушный зазор и ±8КВ для разряда при контакте, а также ±15КВ при касании человека. MAX-232A

Включает один приемник и один передатчик. Передатчик имеет выходной передающий каскад с малым падением напряжения, что обеспечивает полноценную производительную работу интерфейса RS-232. Схема подкачки заряда включает 4 внешних компактных конденсатора номиналом 0.1 мкФ. При отключение интерфейсного кабеля RS-232, а также при отсутствии активности на входах приемника или выходах передатчика в течении времени более 30 секунд, схема автоматически переходит в режим низкого энергопотребления.

Усилители

В системе используются прецизионные усилители OPA188, выполненные по технологии Zero-Drift. Они имеют низкое напряжение смещения 25 мкВ и дрейф 0,085 мкВ/°C, малый ток смещения 850 пА, низкий уровень шума 8,8 нВ/√Гц и =полосу пропускания 2 МГц. Напряжение питания ОУ 4,0...36 или ±2...18 В, ток покоя составляет 475 мкА. Пригодны для батарейных приборов с напряжением питания 5 В. OPAx188 имеют защиту входа от электромагнитных помех (EMI).

Питание

Для питания системы используется источник из книги Г. Шрайбера “300 схем источников питания”.

Я использую двухполярный двухполупериодный выпрямитель(стр.9 рис.106) и регулируемые стабилизаторы(стр.51 рис.109).

Расчет сумматора.

Воспользуемся стандартной схемой включения операционного усилителя:

Так как мне не нужно масштабирование, R0 = R1= R2.В данном случае удобно взять резисторы номиналом 1кОм.

Соседние файлы в папке Proshin_polnostyu_ves_kursach