Дипломная работа - Программно-аппаратный комплекс для измерения температуры

Подождите немного. Документ загружается.

• Интегрированный программируемый источник опорного

напряжения

Таблица 2.2.2 Основные параметры

Ядро PIC16

F,МГц 20

Flash,кБ 8

RAM,кБ 0.365

EEPROM,кБ 0.25

I/O (макс.),шт. 22

8 бит 2,шт

16 бит 1,шт

Каналов ШИМ,шт 2

RTC Нет

UART,шт 1

SPI,шт 1

I2C,шт 1

Разрядов АЦП,бит 10

Каналов АЦП,шт 5

Аналоговый компаратор,шт 2

Особенности микроконтроллера:

• Сброс при включении питания (POR)

• Таймер включения питания (PWRT) и таймер запуска

генератора (OST)

• Сброс по снижению напряжения питания (BOR)

• Сторожевой таймер (WDT) с собственным встроенным

RC-генератором для повышения надежности работы

• Режим экономии энергии (SLEEP)

• Выбор источника тактового сигнала

• Программирование на плате через последовательный

порт (ICSPT) (с использованием двух выводов)

• Отладка на плате через последовательный порт (ICD)

(с использованием двух выводов)

• Возможность самопрограммирования

• Программируемая защита кода

• 1000 циклов записи/стирания FLASH памяти программы

• 100 000 циклов записи/стирания памяти данных ЭСППЗУ

• Период хранения данных ЭСППЗУ > 40 лет

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис 2.2.6 Принципиальная схема АЦП на микроконтроллере

PIC16F876A

Модуль цифро-аналогового преобразователя (ЦАП)

осуществляет преобразование цифрового кода измеряемого

сигнала, получаемого от модуля управления через

оптронную гальваническую развязку в унифицированный

токовый сигнал 4..20mA, 0..20mA, 0..5mA. Модуль имеет

два канала с независимой установкой диапазонов

выходного тока для каждого канала и гальванической

развязкой между каналами.

Конструктивно модуль выполнен на базе

микроконтроллеров PIC16F628A-I/SO. PIC16F628A-это

высокопроизводительные 8-разрядные КМОП

микроконтроллеры с Flash памятью, изготовленные по

нановаттной интегральной технологии

Рис 2.2.7 Модуль ЦАП (вид с обеих сторон)

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис 2.2.8 Блок-схема микроконтроллера PIC16F628A-I/SO

Основные характеристики:

Характеристика RISC ядра:

• Тактовая частота от DC до 20МГц

• Поддержка прерываний

• 8-уровневый аппаратный стек

• Прямая, косвенная и относительная адресация

• 35 однословных команд

• все команды выполняются за один машинный цикл,

кроме команд ветвления и условия с истинным

результатом

Особенности микроконтроллеров:

• Внешний и внутренний режимы тактового генератора

• Прецизионный внутренний генератор 4МГц,

нестабильность +/- 1%

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• Энергосберегающий внутренний генератор 37кГц

• Режим внешнего генератора для подключения

кварцевого или керамического резонатора

• Режим энергосбережения SLEEP

• Программируемые подтягивающие резисторы на входах

PORTB

• Сторожевой таймер WDT с отдельным генератором

• Режим низковольтного программирования

• Программирование на плате через последовательный

порт (ICSP) (с использованием двух выводов)

• Защита кода программы

• Сброс по снижению напряжения питания BOR

• Сброс по включению питания POR

• Таймер включения питания PWRT и таймер запуска

генератора OST

• Широкий диапазон напряжения питания от 2.0В до 5.5В

Высокая выносливость ячеек FLASH/EEPROM

• 100 000 циклов стирания /записи FLASH памяти

программ

• 1 000 000 циклов стирания /записи EEPROM памяти

данных

• Период хранения данных FLASH/EEPROM памяти > 100

лет

Таблица 2.2.3 Основные характеристики

Ядро PIC16

F,МГц 20

Flash,кБ 2

RAM,кБ 0.225

EEPROM,кБ 0.125

I/O (макс.),шт. 16

8 бит 2шт

16 бит 1шт

Каналов ШИМ,шт 1

RTC Нет

Аналоговый компаратор,шт 2

Микроконтроллер PIC16F628A-I/SO в модуле ЦАП

работает в качестве контроллера ШИМ (широтно-импульсной

модуляции). ШИМ это метод задания аналогового сигнала

цифровым методом, то есть из цифрового выхода, дающего

только нули и единицы получить какие то плавно

меняющиеся величины. В нашем случае это унифицированный

сигнал 4..20mA. При ШИМ мы выдаём на выход сигнал

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

состоящий из высоких и низких уровней, то есть нулей и

единиц. А затем это все пропускается через

интегрирующую цепочку. В результате интегрирования на

выходе будет величина напряжения, равная площади под

импульсами. Меня скважность (отношение длительности

периода к длительности импульса) можно плавно менять

эту площадь, а значит и напряжение на выходе. Таким

образом, если на выходе ШИМ сплошные 1, то на выходе

интегрирующей цепочки будет напряжение высокого уровня,

а если на выходе ШИМ нули, то на выходе интегрирующей

цепочки будет ноль.

Рис 2.2.9 Двоичный ШИМ-сигнал

Рис 2.2.10 Зависимость выходного напряжения от ШИМ-сигнала

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 2.2.11 Интегрирующая цепочка

После интегрирующей цепочки находятся два

операционных усилителя, которые отвечают за

стабилизацию тока и напряжения на выходе

преобразователя. Реализация такого метода

«преобразования» двоичного сигнала в аналоговый

позволила реализовать ЦАП довольно высокого качества в

ИПМ.

Модуль интерфейса служит для связи с компьютером и

позволяет использовать ИПМ в составе компьютерной сети

совместно с другими приборами. Модуль интерфейса

обеспечивает гальваническую развязку ИПМ от

компьютерной сети. Модуль интерфейса имеет два

исполнения: RS-232 и RS-485. (В нашем случае RS-232).

Рис 2.2.12 Модуль интерфейса (вид с обеих сторон)

Модуль соединений конструктивно объединяет все

модули ИПМ, имеет в своём составе винтовые клеммные

соединители для подключения к проводным линиям связи и

три реле для коммутации каналов сигнализации.

Рис 2.2.13 Модуль соединений (вид с обеих сторон)

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Перед началом работы с программой необходимо

ознакомиться с руководством по эксплуатации

НКГЖ.411531.001-05.РЭ. После этого пройти инструктаж по

технике безопасности и приступить к работе.

Для запуска программы необходимо дважды нажать

«мышью» на ярлык находящийся на рабочем столе или

выбрать этот ярлык в меню «ПУСК», в папке «Настройка

приборов сери ИПММ3».

На мониторе компьютера появится окно программы. В

данном окне с помощью меню, можно: создать новый проект

(рис.2.3.1), открыть ранее сохранённый проект

(рис.2.3.2), поменять настройки программы (рис.2.3.3),

Вызвать справку о программе (рис.2.3.4).

Рис 2.3.1 Окно программы для создания нового проекта

Рис 2.3.2 Окно программы для открытия, сохранённого проекта

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис 2.3.3 Окно программы для изменения настроек программы

Рис 2.3.4 Окно программы для вызова справки о программе

В самом начале работы с прибором ИПМ0399Ех/М3

необходимо подключить 4-pin интерфейсный кабель в

разъём находящийся на лицевой панели прибора. Второй

конец кабеля подключается к СОМ-порту компьютера.

(Желательно подключать к СОМ-порту №1). После этого

настроить связь прибора с компьютером. Для этого нужно

войти в меню «Настройка связи» программы. В этом меню

выбрать: тип прибора, номер СОМ-порта к которому

подключен прибор и скорость обмена. В нашем случае

настройки будут выглядеть таким образом: тип прибора-

«ИПМ0399Ех/М3»; СОМ-порт «СОМ1»; Скорость-«9600».

Далее нужно произвести поиск приборов. Для этого

необходимо нажать кнопку «Поиск приборов». Программа

определит наличие подключенных приборов к компьютеру.

При успешном выполнении поиска в окне адреса будут

перечислены сетевые адреса обнаруженных приборов

(рис.2.3.5)

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис 2.3.5 Поиск приборов, подключенных к компьютеру

Завершив поиск приборов необходимо проверить связь,

нажав на кнопку «Проверить связь». При успешной

проверке связи в окне «Настройка связи» появится

надпись «Связь с прибором установлена» (рис.2.3.6а).

Рис 2.3.6 Настройка связи с прибором

Если в окне «Настройка связи» появилось сообщение

«Не удалось установить связь с прибором» (рис.2.3.6б)

то нужно проверить следующие пункты:

• - подключен ли интерфейсный кабель к прибору;

• - подключен ли интерфейсный кабель к компьютеру;

• - правильность выбора СОМ-порта;

• - наличие в приборе интерфейса RS-232.

В случае установления успешной связи с прибором

нажимаем кнопку «ОК» и перед нами появляется рабочее

окно программы (рис.2.3.7). В данном окне, в строке

меню появились три новые кнопки:

закрыть проект;

считать все параметры из прибора;

записать все параметры в прибор.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

А также в правой стороне окна появились 10 кнопок для

работы с программой:

-чтение параметров из прибора;

-заводские установки;

-стереть все данные в проекте;

-загрузить данные из прибора;

-сохранить текущий проект на компьютере;

-распечатать текущий проект;

-настройка связи с прибором;

-калибровка линии связи и компенсатора;

-вызов справки о программе;

-запись данных в прибор.

Рис 2.3.7 Рабочее окно программы

Также в рабочем окне идет перечисление параметров

прибора (Таблица 2.3.1). Значение этих параметров можно

редактировать в столбце «Значение». Если прибор ранее

уже был в работе, и пришла необходимость

отредактировать некоторые из параметров, то необходимо

считать эти параметры из прибора, нажав кнопку

«Чтение». После нажатия этой кнопки программа

произведёт чтение параметров из прибора, и они будут

перечислены в столбце «Значение». После редактирования

параметров необходимо записать их в прибор. Для этого

нужно нажать кнопку «Запись».

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com