Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
1.Проведение итоговой аттестации выпускников и результаты окончания учебного года. Объективность оценивания уровня ЗУН учащихся (сравнительный анализ ...полностью>>
'Документ'
Настоящая публичная оферта является предложением ТОО “G-INTERCOM” (далее – Компания) заключить Соглашение о предоставлении услуги определения координа...полностью>>
'Программа дисциплины'
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»Программа дисциплины «Организация кредитования в банке» для специальности 080100.62...полностью>>
'Отчет'
о результатах по теме: «Изучение цитотоксического и противовирусного действия фуллерен-(трис-аминокапроновой кислоты) гидрат и трисамина (1:1) в культ...полностью>>

Главная > Курсовой проект

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По курсу: «Цифровые устройства и микропроцессоры”

По теме: “Цифровой термометр на МК AVR Mega 128”

Техническое задание

Разработать программу для микроконтроллера АVR Mega 128, выполняющую измерение температуры (с помощью датчика температуры TMP-35) в режиме непрерывного преобразования (делитель частоты равен 128) и формирующую сигналы предупреждения с помощью блока светодиодов, если значение температуры выходит за рамки диапазона 300С<Т<400С.

Реферат

Пояснительная записка содержит: 29 страниц текста, 7 рисунков, список использованных материалов источников из 6 наименований.

Цель проекта – разработка программного продукта для измерения температуры на базе микроконтроллера АVR Mega 128.

В данной работе была разработана программа на базе микроконтроллера АVR Mega 128 для измерения температуры с помощью датчика ТМР-35. Измерения температуры производятся непрерывно. Выход значений за пределы измерения сопровождается световым сигналом.

Ключевые слова: ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ, МИКРОКОНТРОЛЛЕР, ЖКИ, ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР, АЛГОРИТМ РАБОТЫ.

СОДЕРЖАНИЕ

Список используемых сокращений

Введение

1. Структура микроконтроллера ATMega128

1.1. Назначение выводов

1.2. Организация памяти и портов ввода/вывода микроконтроллера

2. Синтез структурной схемы

3. Синтез схемы электрической принципиальной цифрового термометра

4. Разработка алгоритма работы микроконтроллера

Выводы

Список источников

Примечание А (Текст программы работы микроконтроллера)

Список сокращений

МК – микроконтроллер;

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство;

ПЗУ – постоянное запоминающее устройство;

ПЭВМ – персональная электронно-вычислительная машина;

ЖКИ - жидко-кристаллический индикатор;

Д – датчик температуры.

Введение

Микроконтроллеры (МК) являются сердцем многих современных устройств и приборов. Самой главной особенностью МК, с точки зрения конструктора-проектировщика, является то, что с их помощью легче и зачастую гораздо дешевле реализовать различные схемы [1- ст. 5].

МК может управлять различными устройствами и принимать от них данные при минимуме дополнительных узлов, так как большое число переферийных схем уже имеется непосредственно на кристалле МК. Это позволяет уменьшить размеры конструкции и снизить потребление от источника питания [1- ст. 6].

AVR - это семейство 8-разрядных RISC-микроконтроллеров фирмы Atmel. Эти МК позволяют решить множество задач встроенных систем. Они отличаються от других распостраненных в наше время микроконтроллеров большей скоростью работы, большей универсальностью. Кроме того, они очень легко программируються. Их можно перепрограммировать до 1000 раз, причем непосредственно в собранной схеме [1- ст. 9].

Имеются 3 подсемейства МК AVR:

Tiny AVR- недорогие миниатюрные МК в 8-выводном исполнении;

Classic AVR- основная линия МК с производительностью отдельных модификаций до 16 MISP, FLASH- памятью программ 2…8 Кб, памятью данных EEPROM 64...512 байт, оперативной памятью данных SRAM 128…512 байт;

Mega AVR- с производительностью 4…16 MISP для сложных приложений требующих большого обьема памяти, FLASH- памятью программ до 128 Кб, памятью данных EEPROM 64...512 байт, оперативной памятью данных SRAM 2…4 байт, встроенным 10-разрядным 8-канальным АЦП, аппаратным умножителем 8х8.

Интересной особеннотью семейства МК является то, что система комманд всего семейства совместима при переносе программы со слабого на более мощный микроконтроллер [1- ст. 11].

1. Структура микроконтроллера ATMega128

В качестве ядра микроконтроллерной системы для измерения температуры в диапазоне 30-400С согласно техническому заданию был выбран AVR микроконтроллера типа ATMega128.

1.1. Назначение выводов

На рис.1.1 изображен корпус и приведено назначение выводов микроконтроллера. В скобках указана альтернативная функция вывода.

Рис. 1.1. Вид корпуса и обозначение выводов микроконтроллера ATmega128

Микроконтроллер ATmega128 включает следующие функциональные блоки: - 8-разрядное арифметическо-логическое устройство (АЛУ );

- внутреннюю флэш-память программ объемом 128 Кбайт с возможностью внутрисистемного программирования через последовательный интерфейс;

- 32 регистра общего назначения;

- внутреннюю EEPROM память данных объемом 4 Кбайт;

- внутреннее ОЗУ данных объемом 4 Кбайт;

- 6 параллельных 8-разрядных портов;

- 4 программируемых таймера-счетчика;

- 10-разрядный 8-канальный АЦП и аналоговый компаратор;

- последовательные интерфейсы UART0, UART0, TWI и SPI;

- блоки прерывания и управления (включая сторожевой таймер).

Port A (PA7..PA). 8-разрядный двунаправленный порт. К выводам порта могут быть подключены встроенные нагрузочные резисторы (отдельно к каждому разряду). Выходные буферы обеспечивают ток 20 мА и способность прямо управлять светодиодным индикатором. При использовании выводов порта в качестве входов и установке внешнего сигнала в низкое состояние, ток будет вытекать только при подключенных встроенных нагрузочных резисторах. Порт А при наличии внешней памяти данных используется для организации мультиплексируемой шины адреса/данных.

Port B (PB7..PB0). 8-разрядный двунаправленный порт со встроенными нагрузочными резисторами. Выходные буферы обеспечивают ток 20 мА. При использовании выводов порта в качестве входов и установке внешнего сигнала в низкое состояние, ток будет вытекать только при подключенных встроенных нагрузочных резисторах. Порт В используется также при реализации специальных функций.

Port C (PC7..PC0). Порт С является 8-разрядным выходным портом. Выходные буферы обеспечивают ток 20 мА. Порт C при наличии внешней памяти данных используется для организации шины адреса.

Port D (PD7..PD0). 8-разрядный двунаправленный порт со встроенными нагрузочными резисторами. Выходные буферы обеспечивают ток 20 мА. При использовании выводов порта в качестве входов и установке внешнего сигнала в низкое состояние, ток будет вытекать только при подключенных встроенных нагрузочных резисторах. Порт D используется также при реализации специальных функций.

Port Е (PЕ7..PЕ0). 8-разрядный двунаправленный порт со встроенными нагрузочными резисторами. Выходные буферы обеспечивают ток 20 мА. При использовании выводов порта в качестве входов и установке внешнего сигнала в низкое состояние, вытекающий через них ток обеспечивается только при подключенных встроенных нагрузочных резисторах. Порт E используется также при реализации специальных функций.

Port F (PF7..PF0). 8-разрядный входной порт. Входы порта используются также как аналоговые входы аналого-цифрового преобразователя.

#RESET. Вход сброса. Для выполнения сброса необходимо удерживать низкий уровень на входе более 50 нс.

XTAL1, XTAL2. Вход и выход инвертирующего усилителя генератора тактовой частоты.

TOSC1, TOSC2. Вход и выход инвертирующего усилителя генератора таймера/счетчика.

#WR, #RD. Стробы записи и чтения внешней памяти данных.

ALE. Строб разрешения фиксации адреса внешней памяти. Строб ALE используется для фиксации младшего байта адреса с выводов AD0-AD7 в защелке адреса в течение первого цикла обращения. В течение второго цикла обращения выводы AD0-AD7 используются для передачи данных.

AVCC. Напряжение питания аналого-цифрового преобразователя. Вывод подсоединяется к VCC через низкочастотный фильтр.

AREF. Вход опорного напряжения для аналого-цифрового преобразователя. На этот вывод подается напряжение в диапазоне между AGND и AVCC.

AGND. Это вывод должен быть подсоединен к отдельной аналоговой земле, если она есть на плате. В ином случае вывод подсоединяется к общей земле.

#PEN. Вывод разрешения программирования через последовательный интерфейс. При удержании сигнала на этом выводе на низком уровне после включения питания, прибор переходит в режим программирования по последовательному каналу.

VСС, GND. Напряжение питания и земля [2-ст.7].

1.2 Организация памяти и портов ввода/вывода микроконтроллера

Микроконтроллеры AVR имеют раздельные пространства адресов памяти программ и данных (гарвардская архитектура). Организация памяти МК ATMega128 показана на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Организация памяти микроконтроллера ATmega128

Высокие характеристики семейства AVR обеспечиваются следующими особенностями архитектуры:

• В качестве памяти программ используется внутренняя флэш-память. Она организована в виде массива 16-разрядных ячеек и может загружаться программатором, либо через порт SPI;

• 16-разрядные память программ и шина команд вместе с одноуровневым конвейером позволяют выполнить большинство инструкций за один такт синхрогенератора (50 нс при частоте FOSC=20 МГц);

• память данных имеет 8-разрядную организацию. Младшие 32 адреса пространства занимают регистры общего назначения, далее следуют 64 адреса регистров ввода-вывода, затем внутреннее ОЗУ данных объемом до 4096 ячеек. Возможно применение внешнего ОЗУ данных объемом до 60 Кбайт;

• внутренняя энергонезависимая память типа EEPROM объемом до 4 Кбайт представляет собой самостоятельную матрицу, обращение к которой осуществляется через специальные регистры ввода-вывода.

Рис. 1.3. Регистры общего назначения микроконтроллера ATmega128

Как видно из рис. 1.2 и 1.3, 32 регистра общего назначения (РОН) включены в сквозное адресное пространство ОЗУ данных и занимают младшие адреса. Хотя физически регистры выделены из памяти данных, такая организация обеспечивает гибкость в работе. Регистры общего назначения прямо связаны с АЛУ. Каждый из регистров способен работать как аккумулятор. Большинство команд выполняются за один такт, при этом из регистров файла могут быть выбраны два операнда, выполнена операция и результат возвращен в регистровый файл. Старшие шесть регистров могут использоваться как три 16-разрядных регистра, и выполнять роль, например, указателей при косвенной адресации.

Следующие 64 адреса за регистрами общего назначения занимают регистры ввода-вывода (регистры управления/состояния и данных). В этой области сгруппированы все регистры данных, управления и статуса внутренних программируемых блоков ввода-вывода. При использовании команд IN и OUT используются адреса ввода-вывода с $00 по $3F. Но к регистрам ввода-вывода можно обращаться и как к ячейкам внутреннего ОЗУ. При этом к непосредственному адресу ввода-вывода прибавляется $20. Адрес регистра как ячейки ОЗУ приводится далее в круглых скобках. Регистры ввода-вывода с $00 ($20) по $1F ($3F) имеют программно доступные биты. Обращение к ним осуществляется командами SBI и CBI, а проверка состояния – командами SBIS и SBIC [2-ст.9].

2. Синтез структурной схемы

Структурная схема для цифрового термометра приведена на рисунке 2.1.

Рис. 2.1. Структурная схема цифрового термометра

На рисунке 2.1 показано:

ЖКИ – жидко-кристаллический индикатор;

МК – микроконтроллер;

Д– цифровой датчик температуры;

RS232С – последовательный интерфейс.

Микроконтроллер выполняет две основные функции:

производит опрос датчика температуры и сохраняет в ОЗУ значения температуры, полученные от датчика в каждом цикле опроса температуры;

по требованию компьютера, микроконтроллер отсылает в компьютер значения температуры из ОЗУ от датчика температуры.

Измеренная температура не только сохраняется, но и выводится на жидкокристаллический экран (ЖКИ). Графические возможности экрана позволяют отображать не только цифровые значения температуры, но и отображать изменения температуры во времени в виде графиков. Также микроконтроллер может сохранять не одно значение температуры, а несколько (до 20 значений).

Если значение температуры выходит за диапазон 30-400С, то микроконтроллер формирует предупреждающий сигнал с помощью светодиодов.

Кнопка производит сброс, если измеренные значения температуры выходят за значения 30-400С.

При необходимости измеренные значения температуры можно ввести на экран компьютер с помощью последовательного интерфейса RS232С.



Похожие документы:

  1. Уроки американского менеджмента

    Урок
    ... курсовую ... на сверхприбыль нефтяных компаний, учреждения крупного федерального проекта по ... микропроцессоры ... на деле применяются эти методы (эта тема достойна отдельного курса ... на определенном уровне. Термометр ... Цифровая ... программируемое устройство для ...
  2. Методические указания и планы семинаров по дисциплине «История науки и техники»

    Методические указания
    ... по курсу ... курсовых, выпускной аттестационной и других работ; - тема ... на год издания книги и статьи. При наличии нескольких изданий по теме ... цифровая ... термометр, термодинамика, термометрия ... Объяснить планетарное устройство. 5. ... на основе микропроцессора ...

Другие похожие документы..