Курсовая работа: Розробка термореле

Рисунок 1.3 – Схема розміщення виводів рідкокристалічного індикатора

Найважливішою та відмінною рисою архітектури сімейства і8051 є те, що АЛП може поряд з виконанням операцій над 8-розрядними типами даних маніпулювати однорозрядними даними. Окремі програмно-доступні біти можуть бути встановлені, скинуті або замінені їх доповненням, можуть пересилатися, перевірятися і використовуватися в логічних обчисленнях. Тоді як підтримка простих типів даних (при існуючій тенденції до збільшення довжини слова) може з першого погляду здатися кроком назад, ця якість робить МК сімейства і8051 особливо зручними для застосувань, в яких використовуються контролери. Алгоритми роботи останніх за своєю суттю припускають наявність вхідних та вихідних булевих змінних, які складно реалізувати за допомогою стандартних мікропроцесорів. Всі ці властивості в цілому називаються булевих процесором сімейства МCS-51. Завдяки такому потужному АЛП набір інструкцій МК сімейства і8051 однаково добре підходить як для застосувань управління в реальному масштабі часу, так і для алгоритмів з великим об'ємом даних.

Динамічна індикація реалізована за допомогою 5 х 7 матричного РК-дисплею - 2-напрямку на 16 символів – LM016L фірми Hitachi Semiconductor.

2 РОЗРОБКА АПАРАТНОЇ ЧАСТИНИ

2.1 Опис електричних параметрів та схем підключення основних мікросхем

У курсовій роботі вимірювання температури реалізовано за допомогою датчика DS18B20.

Технічні характеристика термодатчика:

– точність ± 0.5 ° C від -10 ° C до +85 ° C;

– розширення, що налаштовується користувачем, від 9 до 12 біт;

– дані передаються за допомогою 1-провідного послідовного інтерфейсу;

– 64-бітнийй унікальний і незмінний серійний номер;

– багатоточкове зчитування;

– робоча напруга від 3.0В до 5.5В;

– TO-92, 150mil 8-контактний SOIC, або 1.98мм x 1.37мм корпус з кульковими виводами (± 2.0 ° C).

Dallas Semiconductor у своїх термодатчиках застосовує інтерфейси SPI, 3-провідний інтерфейс (дуже схожий за логікою на SPI), I ² C і 1-проводний (MicroLan). Цифрові датчики температури Dallas Semiconductor часто містять на кристалі додаткові блоки, що дозволяють значно розширити сферу їх застосування і полегшує побудову блоків автоматики, оскільки містять готові стандартні вузли. Серед таких вузлів можна виділити термостат, статична і енергонезалежна пам'ять, вбудовані регістри критичної температури, програмовані користувачем.

Іноді, з метою економії кількості виводів, застосовується тільки гістерезисних вихід, а в датчиках, що використовують 1-провідний інтерфейс, їх немає взагалі. Ознакою того, що температура вийшла за вказані межі, є встановлення прапорів у регістрах самого термодатчика. Винятком є тільки DS1821 - у нього цифрове виведення в нормальному режимі роботи використовується як гістерезисних вихід термостата. При виробництві напівпровідникових датчиків температури неймовірно складно досягти лінійності перетворення у всьому діапазоні вимірюваних температур, який у більшості датчиків складає -55 .. +125 º С. Як видно з рис. 2.1, на краях цього діапазону спостерігається значне погіршення лінійності і наростання помилки перетворення. Для переважної більшості датчиків різних виробників, відомості, наведені в документації справедливі лише для діапазону -30 .. +110 º С. Тому доводиться застосовувати або ненапівпровідникові температурні датчики, або займатися побудовою коректувальних таблиць. Таким чином, у конструктора в залежності від поставленого перед ним завдання, є вибір, пов'язаний з побудовою коректувальною таблиці - або з її допомогою компенсувати нелінійність перетворення на краях діапазону, або обмежитися вузьким діапазоном вимірювань, але побудувати систему з роздільною здатністю, наданою цією мікросхемою, тобто порядку декількох сотих - однієї десятої частки градуса Цельсія. При цьому коректувальна таблиця заноситься безпосередньо в саму мікросхему.

Рисунок 2.1 - Залежність похибки вимірювань від температури

Призначення виводів датчика показано на рис. 2.2.

Рисунок 2.2 – Виводи датчика DS18B20

Мікросхема DS18B20 це термометр з цифровим введенням / виведенням, який працює з точністю ± 0.5 ° C. Дані зчитуються через 1-провідну послідовну шину в додатковому від 9 до 12 бітному (програмується користувачем) коді з ціною молодшого розряду від 0.5 ° C до 0.0625 ° C.

При використанні в якості термостата, DS18B20 відрізняється наявністю у внутрішній енергонезалежній пам'яті (EEPROM) програмованих користувачем уставок по перевищенню температури (TH) і зі зниження температури (TL). Внутрішній регістр прапора буде виставлений, коли уставка пересічена. Це буде виконано, коли виміряна температура більше ніж TH або менше ніж TL. Якщо термостатування не потрібно, два байти енергонезалежної пам'яті (EEPROM) зарезервовані для уставок можуть бути використані для енергонезалежного зберігання інформації загального призначення.

Кожна мікросхема DS18B20 має унікальний і незмінний 64-бітний серійний номер, який використовується як вузлова адреса датчика. Це дозволяє безлічі мікросхем DS18B20 співіснувати на одній 1-провідний шині. Мікросхема DS18B20 може бути локально запитана від 3.0 В до 5.5 В або вона може бути налаштована таким чином, щоб бути запитаною за допомогою 1-провідної лінії даних.

Принцип роботи термодатчика заснований на порівнянні частот двох внутрішніх генераторів. Один генератор видає постійну частоту незалежно від температури, а частота другого генератора змінюється в залежності від температури корпусу термодатчика. Шляхом обчислень формується вихідний код, що включає також інформацію про знак температури. Необхідна похибка вимірювань задається при ініціалізації мікроконтролерного термодатчика встановленням п’ятого та шостого біту регістра конфігурації.

Підключення термодатчика до мікроконтролера показано на рис. 2.3 шина даних повинна бути підключена до плюса живлення через резистор номіналом 4,7 кОМ., оскільки вихідний транзистор датчика має відкритий сток. При живленні датчика від шини даних вивід 3 залишається вільним.

Рисунок 2.3 – Схема підключення термодатчика

У режимі живлення від шини даних перед прийомом інформації потрібна максимальна пауза тривалістю 750 мс.