Выбор и обоснование технического решения

ОТЧЕТ

По учебной практике

в рамках профессионального модуля ПМ.02 Применение микропроцессорных систем, установка и настройка периферийного оборудования

на тему:

«ПОСТРОЕНИЕ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕМЕЙСТВА ARDUINO»

«Метеостанция»

Выполнил студент группы 314-К Мостачев Дмитрий Михайлович Подпись:____________________ «28» Ноября2016 г.   Руководитель учебной практики: Логунова Е.А, преподаватель Подпись:____________________ «__» _______20__ г. Оценка:_____________________

 

 

 

Смоленск 2016

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ.. 3

1. Анализ технического задания. 4

2. Выбор и обоснование технического решения. 5

2.1 Разделение функций между аппаратной и программной частями.. 5

2.2 Структурная схема. 5

2.3 Выбор элементной базы.. 6

2.3.1 Выбор резистора. 7

2.3.2 Выбор микроконтроллера. 7

2.3.3 Выбор отладочной платы.. 11

3. Функциональная схема. 13

4. Разработка программного обеспечения. 15

4.1 Выбор среды программирования. 15

4.2 Алгоритм работы программы.. 16

4.3 Функциональная организация программы.. 17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 19

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 21

ПРИЛОЖЕНИЕ А.. 22

ПРИЛОЖЕНИЕ В. 28

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Микроконтроллеры используются во всех сферах жизнедеятельности человека, устройствах, которые окружают его. С помощью программирования микроконтроллера можно решить многие практические задачи аппаратной техники. Можно считать что микроконтроллер – это компьютер, разместившийся в одной микросхеме. Отсюда и его основные привлекательные качества: малые габариты; высокие производительность, надежность и способность быть адаптированным для выполнения самых различных задач. Микроконтроллер помимо центрального процессора содержит память и многочисленные устройства ввода/вывода: аналого-цифровые преобразователи, последовательные и параллельные каналы передачи информации, таймеры реального времени, широтно-импульсные модуляторы, генераторы программируемых импульсов и т.д. Его основное назначение – использование в системах автоматического управления, встроенных в самые различные устройства: фотоаппараты, сотовые телефоны, музыкальные центры, телевизоры, видеомагнитофоны и видеокамеры, стиральные машины, микроволновые печи, системы охранной сигнализации, системы зажигания бензиновых двигателей, электроприводы локомотивов, ядерные реакторы и многое, многое другое.

Применение МК можно разделить на два этапа: первый – программирование, когда пользователь разрабатывает программу и прошивает ее непосредственно в кристалл, и второй – согласование спроектированных исполнительных устройств с запрограммированным микроконтроллером. Значительно облегчают отладку программы на первом этапе – симулятор, который наглядно моделирует работу микропроцессора.

Целью данной работы является разработка устройства, выводящее на компьютер данные о температуре и количество секунд, прошедших с момента запуска микроконтроллера.

 

1. Анализ технического задания

 

По заданию требуется спроектировать устройство, выводящее на персональный компьютер данные о температуре и количество секунд, прошедших с момента запуска микроконтроллера. Для этого необходимо выбрать элементную базу и реализовать программную часть.

Принцип работы устройства: есть термистор, мы передаем данные об измерениях температуры на компьютер (например, для последующей обработки).

Устройство рассчитано на работу внутри помещения, исходя из этого, будет подбираться элементная база, удовлетворяющая условиям работы в помещениях.

 

 

Выбор и обоснование технического решения

 

Структурная схема

 

Для того чтобы выполнить демонстрационный вариант, демонстрирующий работу системы, в качестве основы системы мы будем использовать микроконтроллер, резистор, термистор с подключённый к персональному компьютеру.

Arduino UNO Микроконтроллер B

Резистор 10 кОм

Термистор

Y ZXtr6tiFgUk17fF9ZZDGWbqpBGGohqlS56JUtj6isGCntsYxxE1n4QclPbZ0Sf33PQNBiXpvsDir bD4fZyAa88VNjgZce6prDzMcoUoaKJm22zDNzd6BbDt8KYtqGHuHBW1k1HpkPLE60ce2jXqeRmyc i2s7Rv36EWx+AgAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAyhmOFd4AAAAJAQAADwAAAGRycy9kb3ducmV2 LnhtbEyPwU7DMBBE70j8g7VI3KiTuqJtiFMhUJE4tumF2yY2SSBeR7HTBr6e5QTH0T7NvM13s+vF 2Y6h86QhXSQgLNXedNRoOJX7uw2IEJEM9p6shi8bYFdcX+WYGX+hgz0fYyO4hEKGGtoYh0zKULfW YVj4wRLf3v3oMHIcG2lGvHC56+UySe6lw454ocXBPrW2/jxOTkPVLU/4fShfErfdq/g6lx/T27PW tzfz4wOIaOf4B8OvPqtDwU6Vn8gE0XNOV1tGNSilQDCg0vUKRKVhs1Ygi1z+/6D4AQAA//8DAFBL AQItABQABgAIAAAAIQC2gziS/gAAAOEBAAATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBl c10ueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADj9If/WAAAAlAEAAAsAAAAAAAAAAAAAAAAALwEAAF9yZWxz Ly5yZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAKnCrFUqAgAAUAQAAA4AAAAAAAAAAAAAAAAALgIAAGRycy9l Mm9Eb2MueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAMoZjhXeAAAACQEAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAAhAQAAGRy cy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPMAAACPBQAAAAA= ">

ПК

 

 

Рисунок 1 – Структурная схема для задания 1 и 2

 

Подключаемые устройства и линии	Количество выводов / наименование портов
Резистор	1(+5V)
Термистор	1(GND,А0)

Таблица 1 – Подсчет общего количества выводов микроконтроллера для задания 1 и 2

 

Таким образом, 3 порта микроконтроллера задействованы.

Назначение выводов:

· GND – земля.

· +5V – питание.

· A0 – аналоговый пин.

Выбор элементной базы

Для реализации системы будут использованы следующие радиодетали:

- Термистор.

- Резистор 10 кОм.

Выбор Резистора

Резисторы являются наиболее распространенными элементами радиоэлектронной аппаратуры и применяют для регулирования тока в электрических цепях. Резисторы могут быть постоянными, то есть обладать неизменным сопротивлением, и переменными, то есть такими, сопротивление которых в процессе работы можно изменять в определенных пределах. Резисторы выпускаются с определенными значениями сопротивлений в широком ассортименте от единиц Ом до десятков МОм. Для данной работы был выбран резистор номиналом 10 кОм, он более подходящий для тактовой кнопки.

Выбор микроконтроллера

 

Микроконтроллер должен удовлетворять ряду требований. Микроконтроллер должен быть легко доступным для приобретения, иметь не высокую цену, быть легок в освоение, иметь встроенный датчик температуры, иметь встроенный АЦП, для преобразования аналогового сигнала снимаемого с датчика температуры в цифровой, иметь низкое энергопотребление, для повышения автономности устройства. А так же для него должна быть легко доступна среда разработки.

Таким требованиям удовлетворяет микроконтроллер со сверхнизким потреблением семейства ARDUINO.

Это последняя модель Arduino Rev3, оригинальная, произведённая в Италии. Она выполнена на базе процессора ATmega328p с тактовой частотой 16 МГц, обладает памятью 32 кб и имеет 20 контролируемых контактов ввода и вывода для взаимодействия с внешним миром.

Arduino — это открытая платформа, которая позволяет собирать всевозможные электронные устройства. Arduino будет интересен креативщикам, дизайнерам, программистам и всем пытливым умам, желающим собрать собственный гэджет. Устройства могут работать как автономно, так и в связке с компьютером. Всё зависит от идеи.

Платформа состоит из аппаратной и программной частей; обе чрезвычайно гибки и просты в использовании. Для программирования используется упрощённая версия C++, известная так же как Wiring. Разработку можно вести как с использованием бесплатной среды Arduino IDE, так и с помощью произвольного C/C++ инструментария. Поддерживаются операционные системы Windows, MacOS X и Linux.

Для программирования и общения с компьютером вам понадобитсяUSB-кабель. Для автономной работы потребуется блок питания на 7,5—12 В. Если вы новичок в конструировании электроники, рекомендуем обратить внимание на готовые наборы: «Матрёшка X», «Матрёшка Y» или «Матрёшка Z».

Питание

ArduinoUno может питаться как от USB подключения, так и от внешнего источника: батарейки или обычной электрической сети. Источник определяется автоматически.

Платформа может работать при наличии напряжения от 6 до 20 В. Однако при напряжении менее 7 В работа может быть неустойчивой, а напряжение более 12 В может привести к перегреву и повреждению. Поэтому рекомендуемый диапазон: 7−12 В.

На Arduino доступны следующие контакты для доступа к питанию:

o Vin предоставляет тот же вольтаж, что используется для питания платформы. При подключении через USB будет равен 5 В.

o 5V предоставляет 5 В вне зависимости от входного напряжения. На этом напряжении работает процессор. Максимальный допустимый ток, получаемый с этого контакта — 800 мА.

o 3.3V предоставляет 3,3 В. Максимальный допустимый ток, получаемый с этого контакта — 50 мА.

o GND — земля.

Память

Платформа оснащена 32 кб flash-памяти, 2 кб из которых отведено под так называемый bootloader. Он позволяет прошивать Arduino с обычного компьютера через USB. Эта память постоянна и не предназначена для изменения по ходу работы устройства. Её предназначение — хранение программы и сопутствующих статичных ресурсов.

Также имеется 2 кб SRAM-памяти, которые используются для хранения временных данных вроде переменных программы. По сути, это оперативная память платформы. SRAM-память очищается при обесточивании.

Ещё имеется 1 кб EEPROM-памяти для долговременного хранения данных. По своему назначению это аналог жёсткого диска для Arduino.

Ввод / вывод

На платформе расположены 14 контактов (pins), которые могут быть использованы для цифрового ввода и вывода. Какую роль исполняет каждый контакт, зависит от вашей программы. Все они работают с напряжением 5 В, и рассчитаны на ток до 40 мА. Также каждый контакт имеет встроенный, но отключённый по умолчанию резистор на 20 - 50 кОм. Некоторые контакты обладают дополнительными ролями:

o Serial: 0-й и 1-й. Используются для приёма и передачи данных по USB.

o Внешнее прерывание: 2-й и 3-й. Эти контакты могут быть настроены так, что они будут провоцировать вызов заданной функции при изменении входного сигнала.

o PWM: 3-й, 5-й, 6-й, 9-й, 10-й и 11-й. Могут являться выходами сширотно-импульсной модуляцией (pulse-widthmodulation) с 256 градациями.

o LED: 13-й. К этому контакту подключен встроенный в плату светодиод. Если на контакт выводится 5 В, светодиод зажигается; при нуле — светодиод гаснет.

Помимо контактов цифрового ввода/вывода на Arduino имеется 6 контактов аналогового ввода, каждый из которых предоставляет разрешение в 1024 градации. По умолчанию значение меряется между землёй и 5 В, однако возможно изменить верхнюю границу, подав напряжение требуемой величины на специальный контакт AREF.

Кроме этого на плате имеется входной контакт Reset. Его установка в логический ноль приводит к сбросу процессора. Это аналог кнопки Reset обычного компьютера.

Взаимодействие

ArduinoUno обладает несколькими способами общения с другими Arduino, микроконтроллерами и обычными компьютерами. Платформа позволяет установить последовательное (Serial UART TTL) соединение через контакты 0 (RX) и 1 (TX). Установленный на платформе чип ATmega16U2 транслирует это соединение через USB: на компьютере становится доступен виртуальный COM-порт. Программная часть Arduino включает утилиту, которая позволяет обмениваться текстовыми сообщениями по этому каналу.

Встроенные в плату светодиоды RX и TX светятся, когда идёт передача данных между чипом ATmega162U и USB компьютера.

Отдельная библиотека позволяет организовать последовательное соединение с использованием любых других контактов, не ограничиваясь штатными 0-м и 1-м.

С помощью отдельных плат расширения становится возможной организация других способов взаимодействия, таких как ethernet-сеть, радиоканал, Wi-Fi.

Защита USB

ArduinoUno обладает предохранителем, защищающим USB-порты вашего компьютера от перенапряжения и коротких замыканий. Хотя большинство компьютеров обладают собственными средствами защиты, предохранитель даёт дополнительную уверенность. Он разрывает соединение, если на USB-порт подаётся более 500 мА, и восстанавливает его после нормализации ситуации.

Габариты

Размер платы составляет 6,9 × 5,3 см. Гнёзда для внешнего питания и USB выступают на пару миллиметров за обозначенные границы. На плате предусмотрены места для крепления на шурупы или винты. Расстояние между контактами составляет 0,1″ (2,54 мм), но в случае 7-го и 8-го контакта — расстояние: 0,16″.

Рисунок 2 – Электрическая схема микроконтроллера Arduino UNO

Выбор отладочной платы

 

Выбирать отладочную плату будем с учетом выбранного микроконтроллера. Отладочная плата должна быть легко доступна для покупки. Так же для наиболее удобной демонстрации отладочная плата должна иметь возможность подключения к компьютеру.

В нашем случае обойдемся макетной платой.

На этой доске доступно 830 контактов. Четыре пары рельс по бокам предназначены для подключения питания и земли. Между ними — 126 групп соединённых между собой контактов.

Рисунок 3 – Внешний вид отладочной платы

 

Контакты можно соединять проводами с зачищенными концами, но значительно удобнее воспользоваться подготовленным набором перемычек или соединительными проводами.

После создания прототипа устройства, чтобы привести его в цельный вид, обратите так же внимание на breadboardmini и ProtoShield.

По бокам breadboard’а расположены пазы, которые позволяют сцепить несколько макетных досок для увеличения рабочей площади. Основание доски сделано из самоклеящегося материала: если оторвать защитную плёнку, breadboard можно таким образом закрепить в вашем устройстве.

Функциональная схема

 

 

Рисунок 4 – Функциональная схема

Принципиальная схема

 

Рисунок 5 – Принципиальная схема

 

 

На рисунке 6 представлена функциональная схема устройства.

Термистор подключается к микроконтроллеру.

На плату загружается скетч и передаются данные об измерениях температуры на персональный компьютер.

 

Рисунок 6 – Схема подключения термистора к Arduino

Алгоритм работы программы

 

Основной алгоритм работы представлен на рисунке 6.

Начало

Объявление макроопределений и переменных

 

Объявлениепттап

 

Инициализация

Рабочий цикл

Датчик передает значение на микроконтроллер

Микроконтроллер отправляет данные температуры в компьютер

 

Рисунок 7 - Алгоритм работы программы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Микроконтроллер — это устройство наподобие микропроцессора. Отличие заключается в том, что память, цифровые и аналоговые входы/выходы и т.д. у микроконтроллера интегрированы в одном единственном чипе так, что микроконтроллерное устройство зачастую состоит из небольшого количества компонентов.

Микроконтроллеры отличаются в первую очередь по ширине внутренней шины данных (по количеству бит шины данных): 4-х, 8-ми, 16-ти и 32-х битные. Это количество бит можно интерпретировать как размер (длину) данных, которые микропроцессор может обработать в одной команде. Самое большое число, которое можно закодировать 8-ю битами (одним байтом), равно 255. Таким образом, 8-битный микроконтроллер, например, за один вызов команды сложения может обрабатывать только числа меньше или равные 255. Для обработки б о льших чисел необходимо исполнить команду сложения б о льшее количество раз, что, конечно же, увеличивает время сложения чисел. Микроконтроллер, как и любой другой процессор, нуждается в задании такта. Максимальная тактовая частота процессор различается от 1МГц у старых контроллеров до 100МГц у дорогих 32-х битных микроконтроллеров. Однако эта частота еще ни что не говорит о действительной скорости микропроцессора. Так, например, у большинства 8051-микроконтроллеров частота делится на 12; получается, что микроконтроллер с частотой 24МГц работает в действительности с частотой 2МГц. Например, если для одной команды этот микроконтроллер требует двух тактов, то получается, что за секунду может быть обработан «всего» 1 миллион таких команд. В то же время микроконтроллер с частотой 8МГц без внутреннего деления частоты, которому требуется для такой же команды всего один такт, может за секунду обработать 8 миллионов команд.

В процессе выполнения данной работы были выполнены все поставленные задачи, были приобретены навыки работы с микроконтроллерами семейства Arduino и управлением ими, работа с термистором.

Так же получены навыки при написании программы на языке С семейства Arduino.

Результаты работы представлены на рисунке ниже.

 

Рисунок 8- Задание 1

Рисунок 8.1- Задание 2

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Текст программы

Основной скетч

#include <math.h>

int minute = 1;

int mil;

 

// Параметр конкретного типа термистора (из datasheet):

#define TERMIST_B 4300

 

#define VIN 5.0

 

void setup()

{

// мы хотим передавать информацию на компьютер через USB, а

// точнее через последовательный (англ. serial) порт.

// Для этого необходимо начать (англ. begin) передачу, указав

// скорость. 9600 бит в секунду — традиционная скорость.

// Функция «begin» не является глобальной, она принадлежит

// объекту с именем «Serial». Объекты — это «продвинутые»

// переменные, которые обладают собственными функциями,

// к которым обращаются через символ точки.

Serial.begin(9600);

// передаём заголовок нашей таблицы в текстовом виде, иначе

// говоря печатаем строку (англ. print line). Символы «\t» —

// это специальная последовательность, которая заменяется на

// знак табуляции (англ. tab): 8-кратный выровненный пробел

Serial.println("Minute\tMeteostantion\tTemperature\tMillis");

}

 

void loop()

{

// вычисляем температуру в °С с помощью магической формулы.

// Используем при этом не целые числа, а вещественные. Их ещё

// называют числами с плавающей (англ. float) точкой. В

// выражениях с вещественными числами обязательно нужно явно

// указывать дробную часть у всех констант. Иначе дробная

// часть результата будет отброшена

mil=millis();

float voltage = analogRead(A0) * VIN / 1024.0;

float r1 = voltage / (VIN - voltage);

 

 

float temperature = 1./(1./(TERMIST_B)*log(r1)+1./(25. + 273.)) - 273;

// печатаем текущую минуту и температуру, разделяя их табом.

// println переводит курсор на новую строку, а print — нет

Serial.print(minute);

Serial.print("\t");

Serial.print("\t");

Serial.print("\t");

Serial.print(temperature);

Serial.print("\t");

Serial.print("\t");

Serial.println(mil);

 

delay(5000); // засыпаем на минуту

++minute; // увеличиваем значение минуты на 1

// откройте окно Serial Monitor в среде Arduino, оставьте на

// сутки, скопируйте данные в Excel, чтобы построить графики

}

Задания 1

include <math.h>

int minute = 1;

int mil;

 

// Параметр конкретного типа термистора (из datasheet):

#define TERMIST_B 4300

 

#define VIN 5.0

 

void setup()

{

// мы хотим передавать информацию на компьютер через USB, а

// точнее через последовательный (англ. serial) порт.

// Для этого необходимо начать (англ. begin) передачу, указав

// скорость. 9600 бит в секунду — традиционная скорость.

// Функция «begin» не является глобальной, она принадлежит

// объекту с именем «Serial». Объекты — это «продвинутые»

// переменные, которые обладают собственными функциями,

// к которым обращаются через символ точки.

Serial.begin(9600);

// передаём заголовок нашей таблицы в текстовом виде, иначе

// говоря печатаем строку (англ. print line). Символы «\t» —

// это специальная последовательность, которая заменяется на

// знак табуляции (англ. tab): 8-кратный выровненный пробел

Serial.println("Minute\tMeteostantion\tTemperature\tMillis");

}

 

void loop()

{

// вычисляем температуру в °С с помощью магической формулы.

// Используем при этом не целые числа, а вещественные. Их ещё

// называют числами с плавающей (англ. float) точкой. В

// выражениях с вещественными числами обязательно нужно явно

// указывать дробную часть у всех констант. Иначе дробная

// часть результата будет отброшена

mil=millis();

float voltage = analogRead(A0) * VIN / 1024.0;

float r1 = voltage / (VIN - voltage);

 

 

float temperature = 1./(1./(TERMIST_B)*log(r1)+1./(25. + 273.)) - 273;

// печатаем текущую минуту и температуру, разделяя их табом.

// println переводит курсор на новую строку, а print — нет

Serial.print(minute);

Serial.print("\t");

Serial.print("\t");

Serial.print("\t");

Serial.print(temperature);

Serial.print("\t");

Serial.print("\t");

Serial.println(mil);

 

delay(5000); // засыпаем на минуту

++minute; // увеличиваем значение минуты на 1

 

// откройте окно Serial Monitor в среде Arduino, оставьте на

// сутки, скопируйте данные в Excel, чтобы построить графики

}

Задания 2

include <math.h>

int minute = 1;

int mil;

 

// Параметр конкретного типа термистора (из datasheet):

#define TERMIST_B 4300

 

#define VIN 5.0

 

void setup()

{

// мы хотим передавать информацию на компьютер через USB, а

// точнее через последовательный (англ. serial) порт.

// Для этого необходимо начать (англ. begin) передачу, указав

// скорость. 9600 бит в секунду — традиционная скорость.

// Функция «begin» не является глобальной, она принадлежит

// объекту с именем «Serial». Объекты — это «продвинутые»

// переменные, которые обладают собственными функциями,

// к которым обращаются через символ точки.

Serial.begin(9600);

// передаём заголовок нашей таблицы в текстовом виде, иначе

// говоря печатаем строку (англ. print line). Символы «\t» —

// это специальная последовательность, которая заменяется на

// знак табуляции (англ. tab): 8-кратный выровненный пробел

Serial.println("Minute\tMeteostantion\tTemperature\tMillis");

}

 

void loop()

{

// вычисляем температуру в °С с помощью магической формулы.

// Используем при этом не целые числа, а вещественные. Их ещё

// называют числами с плавающей (англ. float) точкой. В

// выражениях с вещественными числами обязательно нужно явно

// указывать дробную часть у всех констант. Иначе дробная

// часть результата будет отброшена

mil=millis();

float voltage = analogRead(A0) * VIN / 1024.0;

float r1 = voltage / (VIN - voltage);

 

 

float temperature = 1./(1./(TERMIST_B)*log(r1)+1./(25. + 273.)) - 273;

// печатаем текущую минуту и температуру, разделяя их табом.

// println переводит курсор на новую строку, а print — нет

Serial.print(minute);

Serial.print("\t");

Serial.print("\t");

Serial.print("\t");

Serial.print(temperature);

Serial.print("\t");

Serial.print("\t");

Serial.println(mil);

 

delay(5000); // засыпаем на минуту

++minute; // увеличиваем значение минуты на 1

 

// откройте окно Serial Monitor в среде Arduino, оставьте на

// сутки, скопируйте данные в Excel, чтобы построить графики

}

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Наименование изделия

Термистор. Определяет температуру окружающей среды.

Область применения

В цепях и схемах температурной стабилизации системы резисторных усилителей.

Основание для разработки

1. Учебный план по специальности 230113.

2. Учебная практика по МДК.02.01 Микропроцессорные системы в рамках ПМ.02 Применение микропроцессорных систем, установка и настройка периферийного оборудования.

Источники разработки

1. Индивидуальное задание на учебную практику.

5. Технические требования

5.1 Состав продукции и требования к конструктивному устройству

1. Микроконтроллер, термистор, резистор

2. Габаритные размеры, мм, 15

Показатели назначения

1. Микроконтроллер: ATmega328

2. Разрядность: 8 бит

3. Напряжение питания: 5 В

4. Входное напряжение (рекомендуемое): 7-12 В

5. Входное напряжение (предельное): 6-20 В

6. Цифровые выводы I/0: 14 линий (6 из них - ШИМ)

7. Аналоговые входы: 6 (АЦП)

8. Максимальный ток на выводе I/0: 20 мА (для каждого вывода)

9. Максимальный ток на выводе 3,3V: 50 мА

10. Flash-память: 32 Кб (из них 0.5 Кб используются под загрузчик)

11. SRAM-память: 2 Кб

12. EEPROM-память: 1 Кб

13. Тактовая частота: 16 МГц

14. Длина: 68,6 мм

15. Ширина: 53,4 мм

16. Вес: 25 г.

Требования к надежности

Наработка на отказ ≤1000 ч. измерений при вероятности отказа ≤0,9.

5.4 Требования к уровню стандартизации ≤60%

Требования к технологичности

Блок должен соответствовать требованиям технологичности в условиях мелкосерийного производства.

Требования безопасности

ГОСТ Р 52084-2003. Приборы электрические бытовые. Общие технические условия.

Условия эксплуатации

1. Комнатная температура 25 ^оС, +-3 ^оС.

2. Относительная влажность окружающего воздуха, от 30% до 60%.

5.8 Эстетические и эргономические требования

1. Устройство не должно быть повреждено, не должно быть люфтов в конструкции и внешних дефектов.

2. Данное устройство не должно доставлять неудобств и с ним должно быть удобно работать продолжительное время.

Требования к маркировке и упаковке

1. Поставляемые электротовары должны быть новыми (не бывшими в употреблении). Требования к маркировке - ГОСТ Р 51121-97.

2. Требования к упаковке - ГОСТ 17527-2003.

Требования к транспортированию и хранению

1. Условия транспортирования должны соответствовать требованиям ГОСТ 15150-69.

2. Отапливаемые (или охлаждаемые) и вентилируемые склады в любых климатических районах.

Экономические показатели.

1. Индекс доходности 2,91.

2. Лимитная цена, руб. 1134.

3. Точка безубыточности, ед. 65.

4. Срок окупаемости, лет 1.

Этапы разработки.

1. Электрическая схема узла микропроцессора 22.11.16.

2. Проектирование печатной платы узла микропроцессора 22.11.16.

3. Проектирование и расчет источника питания 22.11.16.

4. Проектирование платы печатной источника питания 23.11.16.

5. Разработка конструктивного исполнения блока 25.11.16.

6. Написание пояснительной записки 26.11.16.

 

ОТЧЕТ

По учебной практике

в рамках профессионального модуля ПМ.02 Применение микропроцессорных систем, установка и настройка периферийного оборудования

на тему:

«ПОСТРОЕНИЕ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕМЕЙСТВА ARDUINO»

«Метеостанция»

Выполнил студент группы 314-К Мостачев Дмитрий Михайлович Подпись:____________________ «28» Ноября2016 г.   Руководитель учебной практики: Логунова Е.А, преподаватель Подпись:____________________ «__» _______20__ г. Оценка:_____________________

 

 

 

Смоленск 2016

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ.. 3

1. Анализ технического задания. 4

2. Выбор и обоснование технического решения. 5

2.1 Разделение функций между аппаратной и программной частями.. 5

2.2 Структурная схема. 5

2.3 Выбор элементной базы.. 6

2.3.1 Выбор резистора. 7

2.3.2 Выбор микроконтроллера. 7

2.3.3 Выбор отладочной платы.. 11

3. Функциональная схема. 13

4. Разработка программного обеспечения. 15

4.1 Выбор среды программирования. 15

4.2 Алгоритм работы программы.. 16

4.3 Функциональная организация программы.. 17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 19

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 21

ПРИЛОЖЕНИЕ А.. 22

ПРИЛОЖЕНИЕ В. 28

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Микроконтроллеры используются во всех сферах жизнедеятельности человека, устройствах, которые окружают его. С помощью программирования микроконтроллера можно решить многие практические задачи аппаратной техники. Можно считать что микроконтроллер – это компьютер, разместившийся в одной микросхеме. Отсюда и его основные привлекательные качества: малые габариты; высокие производительность, надежность и способность быть адаптированным для выполнения самых различных задач. Микроконтроллер помимо центрального процессора содержит память и многочисленные устройства ввода/вывода: аналого-цифровые преобразователи, последовательные и параллельные каналы передачи информации, таймеры реального времени, широтно-импульсные модуляторы, генераторы программируемых импульсов и т.д. Его основное назначение – использование в системах автоматического управления, встроенных в самые различные устройства: фотоаппараты, сотовые телефоны, музыкальные центры, телевизоры, видеомагнитофоны и видеокамеры, стиральные машины, микроволновые печи, системы охранной сигнализации, системы зажигания бензиновых двигателей, электроприводы локомотивов, ядерные реакторы и многое, многое другое.

Применение МК можно разделить на два этапа: первый – программирование, когда пользователь разрабатывает программу и прошивает ее непосредственно в кристалл, и второй – согласование спроектированных исполнительных устройств с запрограммированным микроконтроллером. Значительно облегчают отладку программы на первом этапе – симулятор, который наглядно моделирует работу микропроцессора.

Целью данной работы является разработка устройства, выводящее на компьютер данные о температуре и количество секунд, прошедших с момента запуска микроконтроллера.

 

1. Анализ технического задания

 

По заданию требуется спроектировать устройство, выводящее на персональный компьютер данные о температуре и количество секунд, прошедших с момента запуска микроконтроллера. Для этого необходимо выбрать элементную базу и реализовать программную часть.

Принцип работы устройства: есть термистор, мы передаем данные об измерениях температуры на компьютер (например, для последующей обработки).

Устройство рассчитано на работу внутри помещения, исходя из этого, будет подбираться элементная база, удовлетворяющая условиям работы в помещениях.

 

 

Выбор и обоснование технического решения