Анализ варианта построения прибора:
Возможны три варианта реализации:
- Использование готовых промышленных устройств, которые могут быть приспособлены для построения имитатора.
- Доработка имеющихся промышленных имитаторов, предназначенных для других целей.
- Самостоятельная разработка прибора с использованием имеющихся в продаже блоков.
Третий вариант наиболее подходящий, т.к. это обеспечит построение прибора в соответствии с техническими требованиями. Кроме того, на этапе проектирования могут быть заложены дополнительные возможностей, отсутствующие в сформулированном задании, но необходимые в будущем.
Рисунок 2. Основные элементы устройства.
Формирование выходного импульса:
Два способа:
- Использование ЦАП, в этом случае с микропроцессора на соответствующую микросхему поступает по последовательному или параллельному интерфейсу N-значное двоичное число с определенной периодичностью.
-Генерация импульсов с изменяющейся скважностью. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) является одним из видов непрерывной импульсной модуляции, при котором ширина импульса пропорциональна значению модулирующего сигнала.
Выбор аппаратной платформы:
Архитектура Flash-микроконтроллеров AVR 8-bit RISC является одной из самых удачных на мировом рынке микроконтроллеров. Наличие трех типов памяти на кристалле, высокая производительность, низкое энергопотребление, отличная адаптивность к языкам программирования высокого уровня (С/С++), разнообразные периферийные модули, широкий диапазон напряжений питания и совместимость кристаллов семейства "снизу вверх".
Семейство микроконтроллеров AVR поддержано полноценным, профессиональным и доступным набором средств поддержки разработок - как аппаратных, так и программных. AVR обеспечивается также квалифицированной технической поддержкой специалистов корпорации Atmel.
Выбор макетной платы:
Рисунок 3. Макетная плата HISTAR AVR 8535
Изделие отечественного разработчика, компании Аверос [4] : HISTAR AVR 8535 - предназначено для разработки устройств промышленной автоматики.
-На плате собрано микропроцессорное ядро с необходимой периферией.
- Имеется интерфейс для подключения ЖКИ индикатора.
- Контроллер имеет возможность связи с другими контроллерами и ПК по RS232 или по “токовой петле”.
- Контроллер представляет собой печатную плату размером 100 х 110мм.
- С установленными по краям разъемами входов/выходов под “винт” и штыревыми разъемами для подключения периферийных устройств и внутрисхемного программирования.
Индикатор и клавиатура:
Использован ЖКИ индикатор на базе контроллера HD44780, для подключения которого в выбранной плате имеется периферия.
Рисунок 4. Выбранные для реализации прибора дисплей и клавиатура.
Стандарты ЖКИ-модулей (символов х строк): 8 х 2, 16 х 1, 16 х 2, 16 х 4, 20 х 1, 20 х 2, 20 х 4, 24 х 2, 40 х 2, 40 х 4. Был выбран дисплей 16 х 2.
Принципиальная схема
Прибор реализован на основе изделия компании Аверос [4]: HISTAR AVR 8535 - промышленного контроллера, предназначенного для разработки устройств промышленной автоматики.
Рисунок 5 Принципиальная монтажная схема HISTAR AVR 8535.
Для формирования выходного сигнала использованы узлы производства Симонова [1]:
Делитель напряжения, позволяющий реализовать моделирование выходного напряжения разной полярности.
Выходной каскад имитатора.
