Принципиальная схема микроконтроллера
Принципиальная схема микроконтроллера приведена на рис. 3.
Блок микроконтроллера БМК представляет собой микроконтроллер фирмы ATMEL АТ89S8252 (соответствующий аналог КР1816ВЕ51, КР1830ВЕ51) , в который записывается программа работы микроконтроллер МК и набор транзисторов VT1-VT6, которые управляют индикацией всего реле. Микроконтроллер АТ89S8252 (микросхема D1) через собственные порты Р0-Р3 по записанной программе управляет работой микроконтроллера, а через транзисторы VT1-VT6 - индикацией реле. Для процесса обучения в блок БМК дополнительно введены модуль индикации шагового режима ИШР, блок АЦП.
Модуль индикации шагового режима ИШР представляет собой индикатор HG3 RL-5621, который индицирует номер шага в шаговом режиме работы микроконтроллера. ИШР управляется портом Р1.7-Р1.0, а выбор соответствующей цифры – транзисторами VT5-VT6.
Блок АЦП выполнен на микросхеме D2(К1113ПВ1 – функциональный аналог микросхемы AD571 фирмы ANALOG DEVICES (США)). Микросхема К1113ПВ1 представляет собой полупроводниковую БИС функционально завершенного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и предназначена для применения в электронной аппаратуре в составе блоков аналогового ввода. В данном применении микросхема выполняет функцию 10-разрядного аналого-цифрового преобразования однополярного (0 – +10,24В) входного сигнала с представлением результатов преобразования в параллельном двоичном коде. Например:
Питание микросхемы осуществляется от двух источников питания (+5В – вывод 10 МС и -15В – вывод 12 МС). Время преобразования Тпр. сигнала из аналогового в цифровой = 30мкс. Сброс АЦП происходит по значению логической «1» на входе D3/11, а запуск АЦП происходит по значению логического «0» на этом же входе. При этом загорается индикатор «ПУСК» (светодиод АЛ307 HL2). На вход D3/13 поступает входное напряжение от 0В до +10В. После запуска АЦП происходит аналого-цифровое преобразование в цифровой код, который выдается на выход АЦП через время Тпр. После окончания преобразования АЦП выдает сигнал готовности Гот. АЦП (вывод D3.17). При этом загорается индикатор «Гот. АЦП» (светодиод АЛ307 HL11) и на выходах АЦП D9-D0 устанавливаются достоверные данные, а выводы АЦП D9-D2 поступают непосредственно на входы порта Р0.7-Р0.0 микроконтроллера AT89S8252. Индикация значения АЦП D9-D2 (светодиоды АЛ307 HL3-HL10) выполнена на микросхемах К155ЛА3 (D3, D4). Управление индикацией значения АЦП D9-D2 осуществляется разрядом Р2.2.
Расчетная точность преобразования - 10,24В/1024(макс. двоичный код АЦП)=1/100В на разряд.
Рисунок 7.4 - Временная диаграмма чтения данных АЦП в МК
Таблица 7.1 Результаты преобразования напряжения в параллельный двоичный код с помощью АЦП
|
Код однополярного входного напряжения 0 - +10,24В | ||||||||||
|
Uвх., В |
Двоичные разряды | |||||||||
|
|
Ст. р. 9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
Мл. р 0 |
|
Вес разряда |
512 |
256 |
128 |
64 |
32 |
16 |
8 |
4 |
2 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1,45 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
3,59 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
10,24 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Питание микросхемы осуществляется от двух источников питания (+5В – вывод 10 МС и -15В – вывод 12 МС). Время преобразования Тпр. сигнала из аналогового в цифровой = 30мкс. Сброс АЦП происходит по значению логической «1» на входе D3/11, а запуск АЦП происходит по значению логического «0» на этом же входе. При этом загорается индикатор «ПУСК» (светодиод АЛ307 HL2). На вход D3/13 поступает входное напряжение от 0В до +10В. После запуска АЦП происходит аналого-цифровое преобразование в цифровой код, который выдается на выход АЦП через время Тпр. После окончания преобразования АЦП выдает сигнал готовности Гот. АЦП (вывод D3.17). При этом загорается индикатор «Гот. АЦП» (светодиод АЛ307 HL11) и на выходах АЦП D9-D0 устанавливаются достоверные данные, а выводы АЦП D9-D2 поступают непосредственно на входы порта Р0.7-Р0.0 микроконтроллера AT89S8252. Индикация значения АЦП D9-D2 (светодиоды АЛ307 HL3-HL10) выполнена на микросхемах К155ЛА3 (D3, D4). Управление индикацией значения АЦП D9-D2 осуществляется разрядом Р2.2.
Временная диаграмма чтения данных АЦП в МК AT89S8252 показана на рис. 4.
2.2. Блок управления БУ представляет собой набор кнопок КМ1-1 SB1-SB2, SB4 и переключателя ПМ1-1 SB3.
Кнопка SB1 «СБР» выполняет сброс микроконтроллера и повторный запуск программы работы.
Кнопка SB2 «ВП» выполняет изменение значения выбранного параметра.
Кнопка SB4 «ШАГ» выполняет пошаговую работу микроконтроллера (введена для процесса обучения).
Переключатель SB3 «ВР» устанавливает режим работы микроконтроллера «ШАГ» или «АВТ» (введен для процесса обучения). В положении включено переключателя «ВР» загорается индикатор «АВТ» HL14 (светодиод АЛ307) и реле контроля работает в автоматическом режиме по заданной программе.
В положении выключено переключателя «ВР» загорается индикатор «ШАГ» HL15 (светодиод АЛ307) и микроконтроллер работает в шаговом режиме.
2.3. Блок индикации БИ представляет собой два индикатора HG1 RL-T3620, HG2 RL-S3920, которые индицируют соответственно значение выбранного параметра и номер параметра. Сегменты индикатора HG1 управляются портом Р1.7-Р1.0, а выбор соответствующей цифры - выводами порта Р3.4-Р3.6. Cегменты индикатора HG2 управляются портом Р1.7-Р1.0 и выводом порта Р3.7. Свечение индикатора HL1 (светодиод АЛ307) указывает на отрицательное значение выбранного параметра. Индикатор HL1 управляется разрядом Р3.3.
2.4. Блок выходной (Блок реле) БР представляет собой два выходных реле JOZ-7F-ICS, которые имеют один перебрасывающийся контакт, коммутирующий 250В 8А.
Реле К1 включается при необходимости включить значение больше «Б» и реле К2 включается при необходимости включить значение меньше «М». Реле К1 управляется разрядом порта Р2.0 и транзисторами VT7-8 КТ315Г и КТ361Г соответственно. При срабатывании реле К1 включается индикатор больше «Б» (светодиод АЛ307 красного цвета) HL12.
Реле К2 управляется разрядом порта Р2.1 и транзисторами VT9-10 КТ315Г и КТ361Г соответственно. При срабатывании реле К2 включается индикатор меньше «М» (светодиод АЛ307 зеленого цвета) HL13.
2.5. Блок конденсаторов С1-С4 представляет набор конденсаторов 0,1 мкФ, который необходим для исключения помех в цифровых схемах. На схеме не приведен.
2.6. Блок питания выдает напряжения +5В, +12В и -15В. На схеме не приведен.