Содержание

Введение

1. Структурный синтез контроллера

2. Разработка принципиальной схемы

Обработка входных сигналов:

Контактные датчики

Аналоговый сигнал - напряжение

Датчик освещенности

Обработка выходных сигналов:

Электромагнит

Транзисторный модуль

Гальваническая развязка сигналов

Начальный сброс микропроцессора

Питание схемы

3. Разработка программного обеспечения

4. Конструирование контроллера

5. Перечень элементов принципиальной схемы

Введение.

В данном курсовом проекте поставлена задача разработать некий промышленный контроллер для работы в условиях производства. Задача может быть выполнена на микропроцессоре с гибкой программируемой логикой, а также на дискретных элементах с жесткой логикой.

Реализация на микропроцессоре обладает весомыми преимуществами. Гибкая логика, возможность легкой модернизации контроллера, перспективность.

Программируемая логика реализована на микропроцессоре типа МК-51 фирмы ATMEL – AT89C51, который благодаря встроенной FLASH памяти, обладает возможностью электрического перепрограммирования, а значит быстрой модернизации управляющей программы.

Наличие микропроцессора в современных контроллерах позволяет создавать сложные, гибкие, компактные и надежные системы управления с централизованным управлением и диагностикой.

1. Структурный синтез цифрового автомата

Обозначим структуру проектируемого микроконтроллера.

1) Управляющий логический блок на основе микропроцессора.

2) Блок сбора информации и преобразования ее в вид, требуемый для обработки микропроцессором.

3) Блок гальванической развязки входных сигналов и сигналов, поступающих на микропроцессор.

4) Блок связи с исполнительными устройствами (включающий гальваническую развязку) для преобразования выходных сигналов микропроцессора в мощные сигналы управления.

5) Блок начального сброса микропроцессора.

6) Блок индикации входных и выходных сигналов.

7) Блок электропитания контроллера.

2. Разработка принципиальной схемы.

1. Управляющий логический блок.

В качестве основы для контроллера выбран популярный микропроцессор типа MK-51 от фирмы Atmel – AT89C51.

Его основные преимущества перед подобными процессорами иных фирм:

1. Полностью совместим с семейством МК-51.

2. 4 кб встроенной перепрограммируемой Flash памяти (включая перепрограммирование непосредственно на плате по протоколу SPI) при не менее 103 циклов перезаписи.

3. Работа на частотах от 0 до 40 МГц.

4. 128х8 бит ОЗУ.

5. 32 программируемых линии портов ввода/вывода.

6. Два 16-битных таймера счетчика

7. Шесть источников прерываний

8. Программируемый последовательный канал совместимый с RS-232-S.

2. Блок сбора информации и преобразования ее в вид, пригодный для обработки микропроцессором.

Входная информация и выходная информация проходит через внешний разъем типа РШ2Н-2-16.

В таблице 1 приведен список и условное обозначение входных и выходных сигналов из задания.

Табл. 1.

Далее сигнал поступает на делительный мост из резисторов, формирующий нужный уровень сигнала, подаваемый на схему из двух компараторов. На не инвертирующий вход компаратора подается измеряемая величина напряжения, а на инвертирующий – величина опорного напряжения, при достижении которой значение логического сигнала на выходе компаратора меняется на противоположное. Срабатывание при нужном значении освещенности регулируется подстроечными резисторы марки РП1 – 48 10КОм±10%.

Компаратор LM29000.

Его электрические характеристики:

Максимальный потребляемый ток 2 мА.

Напряжение смещения 1 мВ.

Корпус DIP-14.

Для организации высокостабильного опорного напряжения выбраны специализированная микросхема LM4130 фирмы National Semiconductor.

Выходное опорное напряжение 4.096 В

Погрешность выходного напряжения 0.05%

Температурный коэффициент нестабильности 3*10-6/оС

Минимальное входное напряжение 5 В

Потребляемый ток 1 мА

Максимальный выходной ток 30-50 мА

Изменение выходного напряжения (при Iвых=30 50 мА) 0.05%

По такой же схеме организован прием и формирование логических сигналов UA на микропроцессор.

3. Блок гальванической развязки входных сигналов и сигналов, поступающих на микропроцессор.

Входные величины поступают из внешней (для контроллера) среды, что говорит о возможном наличии помех различных типов. Так же необходимо предусмотреть возможность неправильной полярности подключения датчиков. Поэтому возникла необходимость в гальванической развязке сигналов.