Лист
						23
Изм.	Лист	N документа	Подпись	Дата

Введение

В последние годы намечается устойчивый интерес к различного рода цифровой аппаратуре, которая применяется как в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами, так и в изделиях культурно-бытового назначения. Это обуславливается тем, что устройства с цифровой обработкой сигнала обладают большим быстродействием и большой точностью.

Преобразованный в цифровой код аналоговый сигнал далее может поступать на вход системы, содержащей микропроцессор или микроконтроллер. Это выгодно и с той точки зрения, что отпадает необходимость использования аналогово-цифрового преобразователя в системе.

Микропроцессоры в данное время получили широкое распространение, имеют невысокую стоимость и являются достаточно универсальными устройствами, так как существует возможность их перепрограммирования.

Современные медицинские приборы и аппаратура оснащены большим количеством информационно-указательных приборов и сигнальных ламп, предназначенных для контроля работоспособности их основных систем. Однако получаемая с их помощью визуальная информация, с одной стороны, требует отвлечения внимания , а с другой - не достаточно удобна и не всегда может быть вовремя замечена. Это особенно важно для автолюбителей с небольшим водительским стажем, а последствия данной проблемы могут быть весьма серьезны. Например, не вовремя замеченные показания указателя температуры двигателя о перегреве могут привести к выходу его из строя и, как следствие, к большим финансовым затратам. Не менее неприятными могут оказаться и незамеченные отказы других узлов автомобиля, таких как тормозная и смазочная системы, генератор, задние сигнальные фонари и т.д. Поэтому актуальным является создание бортовой системы контроля (БСК) с выдачей информации об обнаруженных неисправностях в речевой форме. Целью данного курсового проекта является разработка такой системы на основе микроконтроллера КР1816ВЕ35.

1 Техническое задание

Описываемый контроллер предназначен для применения в медицинских приборах и аппаратуре, для съема и обсчета медицинских кривых, а также в системах автоматизированного научного эксперимента и АСУ ТП.

Технические характеристики описываемого контроллера представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Технические характеристики контроллера

Параметр	Значение
ОЗУ	4 Кбайт
РПЗУ	32 Кбайт
Число разрядов
АЦП	10
ЦАП	9
Число аналоговых входов	8
Число аналоговых выходов	8
Время преобразования по одному каналу	200 мкс
Потребляемая мощность	14 Вт
Формат плат	Е2

2 Описание электрической принципиальной схемы ук

Устройство состоит из двух узлов: процессорного блока и блока контроля исправности ламп в задних фонарях.

Процессорный блок, электрическая принципиальная схема которого представлена в Приложении А, реализован на базе однокристальной микроЭВМ КР1816ВЕ35 (DD9). Микросхема DD7 выполняет функции формирователя шины адреса, а DD8 - внешней памяти программ. Порт P1 ОМЭВМ используется для формирования старших адресов «речевого» ПЗУ DD12, в котором содержится оцифрованная и определенным образом сжатая речевая информация. Младшие разряды порта P2 ОМЭВМ используются для адресации ПЗУ программ DD8, а старшие разряды этого порта совместно с ИС DD10 и DD11 - для выбора внешних устройств: ПЗУ речи DD12, коммутатора входных данных DD3,DD4 и регистра звукового тракта DD5. На микросхеме DD7 выполнен генератор импульсов частотой 7 кГц, использующихся в качестве тактовых при выводе речи.

Интерфейсная часть схемы, обеспечивающая сопряжение коммутатора данных DD3, DD4 с системой электрооборудования автомобиля и приведение входных сигналов к ТТЛ-уровням, реализована на ИС DD1, DD2 и DA1. При этом операционные усилители DA1.1, DA1.2 осуществляют сравнение сигнала датчика температуры с уставками, задаваемыми резисторами R18 и R24, на микросхеме DD2 реализован формирователь импульсов нормированной длительности из входных импульсов зажигания, а элементы ИС DD1 работают как преобразователи уровня и пороговые элементы.

Перемычка FB используется для выбора режима передачи в БСК информации от датчика отказа тормозной системы. Указанное на схеме положение перемычки соответствует комплектации автомобиля датчиком, работающим на замыкание на массу автомобиля. Если в системе электрооборудования установлен датчик, осуществляющий при утечке в тормозной системе замыкание на цепь питания, перемычка должна быть переведена в противоположное состояние.

Звуковой тракт устройства включает в себя цифро-аналоговый преобразователь на ИС DA2, фильтр Баттерворта 2 порядка с частотой среза 3 кГц на операционном усилителе DA3, и усилитель низкой частоты DA4.

Источник питания БСК выполнен на интегральном стабилизаторе DA5, формирующем напряжение +5 В.

Блок контроля исправности ламп в задних фонарях, показанный на рисунке 1, состоит из трех идентичных каналов, различающихся между собой только параметрами обмоток датчиков тока LD в зависимости от мощности контролируемых ламп.

Рисунок 1 - Блок контроля исправности ламп в задних фонарях

Учитывая параллельность соединения одноименных ламп, для независимости контроля каждой из них схема электрооборудования автомобиля дорабатывается путем введения диодной развязки ламп с помощью VD1, VD3. После такой доработки узел обеспечивает контроль работоспособности обеих ламп как во включенном, так и в выключенном состоянии. До тех пор, пока напряжение на лампы не подано, элементы R1, VD2, LD1 и R3, VD4, LD2 совместно с нитями накала соответствующих ламп образуют делители напряжения. Так как сопротивления нитей ламп очень малы, падение напряжения на них незначительно, транзисторы VT1 и VT2 закрыты и на выходе узла присутствует логическая «1». В случае обрыва цепи любой из ламп соответствующий транзистор открывается и на выходе узла формируется логический «0» - признак отказа лампы. Во включенном состоянии ламп, т.е. когда на них подается напряжение от бортовой сети, контроль их работоспособности осуществляется с помощью датчиков тока. Датчики представляют собой герконы KD с намотанными на них обмотками LD. Последние включены последовательно с контролируемыми лампами, поэтому при протекании по ним тока контакты герконов замыкаются, шунтируя базаэмиттерные переходы транзисторов. Транзисторы VT1, VT2 находятся в закрытом состоянии, а выход узла – в состоянии логической «1». При отказе любой из ламп ток по обмотке соответствующего датчика не протекает, контакты геркона размыкаются, открывается соответствующий транзистор, и состояние на выходе узла меняется на противоположное.

Подключение БСК к электрооборудованию автомобиля осуществляется в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема подключения БСК к электрооборудованию автомобиля

После подачи на устройство напряжения питания при включении зажигания, начинается сканирование задействованных в системе штатных датчиков автомобиля и выходов блока контроля работоспособности ламп. Если в течение 5 секунд ни на одной из входных линий БСК не будет зафиксирован признак отказа, сканирование датчиков прерывается и устройство переходит к выдаче фразы «Счастливого пути», выбирая необходимую оцифрованную информацию из ПЗУ речи, после чего опять возвращается к опросу датчиков. В случае возникновения в процессе последующей эксплуатации автомобиля на одной или нескольких входных линиях БСК признака отказа, устройство аналогичным образом выдаст соответствующую фразу сигнализации. При этом для обеспечения надежности работы устройства и защиты от ложных срабатываний, активный уровень на входных линиях БСК воспринимается как признак отказа только в том случае, если он присутствует на линии непрерывно в течение 3 секунд.

В большинстве случаев программой предусмотрен двойной повтор фразы для повышения надежности ее восприятия. Кроме того, с этой же целью каждую фразу предваряет тональный звуковой сигнал, привлекающий внимание водителя и готовящий его к приему информации.

Пользователь имеет возможность устанавливать не полный комплект фраз сигнализации, а только те из них, которые считает необходимыми. Поскольку активным уровнем в системе является логический «0», для этого достаточно просто не подключать соответствующие входы БСК к датчикам автомобиля. Например, при отсутствии необходимости контроля положения воздушной заслонки карбюратора, необходимо оставить неподключенным контакт LID. Имеется также возможность не выдавать фразу «Счастливого пути» при запуске двигателя. Для этого необходимо разомкнуть перемычку между контактами CALL и CG.

Перед началом эксплуатации БСК необходимо осуществить настройку тактовой частоты и громкости вывода речевых сигналов, а также пороги срабатывания входных компараторов.

В качестве элементов настройки используются:

R18 - настройка на температуру, при которой выдается фраза "Закрыта воздушная заслонка";

R24 - настройка на температуру для выдачи фразы "Перегрев двигателя";

R11 - настройка на напряжение срабатывания для фразы "Нет зарядки аккумулятора";

R13 - настройка на напряжение срабатывания для фразы "Отказ регулятора напряжения";

R33 - регулировка тактовой частоты выдачи речи;

R43 - регулировка уровня громкости.

Конструктивно устройство выполнено в виде двух блоков: блока БСК, размещаемого в салоне автомобиля под приборной панелью, и блока контроля работоспособности ламп, устанавливаемого в районе задних фонарей.