Курсовая работа: Разработка системы управления аппарата по розливу воды в стаканчики
б) Atmel
Таблица 2.5 – Микроконтроллеры
| Device | Flash (Kbytes) | Mask ROM (Kbytes) | EEPROM (Kbytes) | RAM (Bytes) | F.max (MHz) | Vcc (V) | I/O Pins | 16-bit Timers | Watchdog | |
 | Atmel | |||||||||
| AT80C51RD2 | 1280 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| AT83C5103 | 12 | 512 | 16 | 2.7-5.5 | 19 | 2 | ||||
| AT83C51RB2 | 16 | 1280 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT83C51RC2 | 32 | 1280 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT83EB5114 | 4 | 256 | 24 | 3.0-3.6 | 11 | 2 | Yes | |||
| AT87C5103 | 512 | 16 | 2.7-6.0 | 19 | 2 | |||||
| AT89C1051 | 1 | 64 | 24 | 2.7-6.0 | 15 | 1 | ||||
| AT89C2051 | 2 | 128 | 24 | 2.7-6.0 | 15 | 2 | ||||
| AT89C2051x2 | 2 | 128 | 16 | 2.7-6.0 | 15 | 2 | ||||
| AT89C4051 | 4 | 128 | 24 | 2.7-6.0 | 15 | 2 | ||||
| AT89C51AC2 | 32 | 2 | 1280 | 40 | 2.7-6.0 | 34 | 3 | Yes | ||
| AT89C51AC3 | 64 | 2 | 2304 | 60 | 2.7-6.0 | 32 | 3 | Yes | ||
| AT89C51ED2 | 64 | 2 | 2048 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||
| AT89C51IC2 | 32 | 1280 | 60 | 2.7-5.5 | 34 | 3 | Yes | |||
| AT89C51ID2 | 64 | 2 | 2048 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||
| AT89C51RB2 | 16 | 1280 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89C51RC | 32 | 512 | 33 | 4.0-6.0 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89C51RC2 | 32 | 1280 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89C51RD2 | 64 | 2048 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89C55WD | 20 | 256 | 33 | 4.0-6.0 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89LP2052 | 2 | 256 | 20 | 2.4-5.5 | 15 | 2 | Yes | |||
| AT89LP4052 | 4 | 256 | 20 | 2.4-5.5 | 15 | 2 | Yes | |||
| AT89LS51 | 4 | 128 | 16 | 2.7-4.0 | 32 | 2 | Yes | |||
| AT89LS52 | 8 | 256 | 33 | 2.7-4.0 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89LS53 | 12 | 256 | 12 | 2.7-6.0 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89LS8252 | 8 | 2 | 256 | 12 | 2.7-6.0 | 32 | 3 | Yes | ||
| AT89LV55 | 20 | 256 | 12 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | ||||
| AT89S51 | 4 | 128 | 33 | 4.0-5.5 | 32 | 2 | Yes | |||
| AT89S52 | 8 | 256 | 33 | 4.0-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89S53 | 12 | 256 | 24 | 4.0-6.0 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89S8252 | 8 | 2 | 256 | 24 | 4.0-6.0 | 32 | 3 | Yes | ||
Таблица 2.5 – Микроконтроллеры (продолжение)
| AT89S8253 | 12 | 2 | 256 | 24 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||
| T89C5115 | 16 | 2 | 512 | 40 | 2.7-5.5 | 20 | 2 | Yes | ||
| TS80C31X2 | 128 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 2 | |||||
| TS80C32X2 | 256 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | |||||
| TS80C51RA2 | 512 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| TS80C51RD2 | 1280 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| TS80C52X2 | 8 | 256 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | ||||
| TS80C54X2 | 16 | 256 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| TS80C58X2 | 32 | 256 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| TS83C51RB2 | 16 | 512 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| TS83C51RC2 | 32 | 512 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| TS83C51RD2 | 64 | 1024 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| TS87C51RB2 | 512 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| TS87C51RC2 | 512 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| TS87C51RD2 | 1024 | 40 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| TS87C52X2 | 256 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | |||||
| TS87C54X2 | 256 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| TS87C58X2 | 256 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| TSC80251G2D | 1024 | 24 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| TSC83251G2D | 32 | 1024 | 24 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| TSC87251G2D | 1024 | 16 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
 | Infineon Technologies | |||||||||
| C504-L/-2R | 16 | 512 | 24 | 2.7-5.5 | 32 | 4 | Yes | |||
| C504-2E | 1028 | 20 | 2.7-5.5 | 34 | 3 | Yes | ||||
| C505A-4E | 1028 | 20 | 2.7-5.5 | 34 | 3 | Yes | ||||
| C505CA-4E/4R/2R-L/-2R | 16 | 1028 | 20 | 2.7-5.5 | 34 | 3 | Yes | |||
| C505L-4E | 512 | 20 | 2.7-5.5 | 46 | 3 | Yes | ||||
| C508-4R/-2R/-L | 32 | 16 | 1280 | 20 | 2.7-5.5 | 48 | 3 | Yes | ||
| C508-4E | 32 | 16 | 1280 | 20 | 2.7-5.5 | 48 | 3 | Yes | ||
| C509-L | 3328 | 16 | 2.7-5.5 | 64 | 5 | Yes | ||||
| C515C-L/-8R | 64 | 2304 | 10 | 2.7-5.5 | 57 | 3 | Yes | |||
| C515C-8E | 64 | 2304 | 10 | 2.7-5.5 | 57 | 3 | Yes | |||
| C515-L | 256 | 24 | 2.7-5.5 | 56 | 3 | Yes | ||||
| C517A-L | 2304 | 18 | 2.7-5.5 | 68 | 4 | Yes | ||||
| C868-1RG | 8 | 512 | 40 | 2.7-5.5 | 18 | 3 | Yes | |||
| C868-1RR | 8 | 512 | 40 | 2.7-5.5 | 18 | 3 | Yes | |||
| C868-1SG | 8 | 512 | 40 | 2.7-5.5 | 18 | 3 | Yes | |||
| C868-1SR | 8 | 512 | 40 | 2.7-5.5 | 18 | 3 | Yes | |||
| XC866 | 12 | 4 | 768 | 26,67 | 2.7-5.5 | 27 | 3 | Yes | ||
Проанализируем сколько выводов нам необходимо (таблица 2.6).
Из таблицы видно, что достаточно одного порта в/в для подключения внешних устройств. Для подсчета времени работы воспользуемся таймером, поэтому в микроконтроллере должен быть хотя бы один таймер/счетчик. Аппарат будет работать в условиях комнатной температуры, вполне достаточно иметь корпус, рассчитанный на коммерческое использование (0ºС–70ºС).
Таблица 2.6 – Анализ количества необходимого количества выходов в/в
| Устройство | Комментарий | Необходимое количество выходов в/в |
| Насос | Работает от сети, включается через реле | 1 |
| Шаговый мотор | Питаются все четыре обмотки | 4 |
| Индикатор уровня воды | Для работы светодиода | 1 |
| Датчик уровня воды | Опрос датчика | 1 |
| Всего | 7 |
Будем пользоваться микроконтроллером AtmelAT89C1051, так как прост и используется в обычном DIP корпусе, обладает 1К Flashпамяти, имеет достаточное количество выводов, работает на приемлемой частоте и напряжении, имеет 1 16-битный таймер.
3 Разработка функциональной схемы
3.1 Источник питания
Рисунок 3.1 – Источник питания
Питается аппарат от источника 220В 50Гц, с помощью внешнего источника питания получим напряжение, значение которого не превышает 12В (рисунок 3.1). Необходимо подать на стабилизатор напряжение, имеющее пульсации в пределах 10%. Для этого воспользуемся полярным конденсатором. Рассчитаем его емкость. [31-40]
Для подстраховки от возможных отклонений напряжения в сети максимальный размер пульсаций не должен превышать 2В за период. Тогда С = 5000 мкФ.
Далее напряжение подается на трехвыводной стабилизатор напряжения 7805, с выхода которого получим постоянное напряжение в 5В.
Светодиод установлен, чтобы сигнализировать о включенном питании, резистор установлен для обеспечения необходимого тока светодиода. Так как светодиод светит при 20 мА, рассчитать сопротивление резистора не сложно: по закону Ома получим R = U / I = (5-2) / 0,02 = 150 Ом.
3.2 Микроконтроллер
Как было указано выше, для работы аппарата был выбран микроконтроллер AtmelAT89C1051 [29] (рисунок 3.2).
PDIP/SOIC
Рисунок 3.2 – Назначение выводов AtmelAT89C1051
Технические характеристики:
• Совместим с MCS-51™ продуктами;
• 1Kбайт программируемой flashпамяти – рассчитанной: 1,000 запись/удаление циклов;
• 2.7Vдо 6Vрабочий диапазон;
• 0 Hz to 24 MHz;
• 64 байт SRAM;
• 15 программируемых I/Oвыходов;
• Один 16-BitТаймер/Счетчик;
• Три источника прерывания;
• Внутренний Аналоговый компаратор;
Описание:
AT89C1051 это низковольтный, высокопроизводительный CMOS 8-битный микроконтроллер с 1К байт программируемой памятью. Устройство собрано с использованием высоко плотной технологии и совместимо с индустриальным стандартом инструкций MCS-51™. Используя многослойный 8-битный CPU с памятью в монолитном чипе, делает AtmelAT89C1051 мощным микроконтроллером, обеспечивающим высокую гибкость и стоимостную эффективность решений множества ориентированных на контроль устройств.