Курсовой проект - Математическая модель цифрового вольтметра - файл ???????????? ??????????? ?????????? ?????????.doc

приобрести
Курсовой проект - Математическая модель цифрового вольтметра
скачать (1036.2 kb.)
Доступные файлы (7):
?? ??????.vsd
?? ?????????.vsd
?????? ???????? ??????????1.mcd
??????? ??????????.vsd
????????.docскачать
??????????.vsd
???????????? ??????????? ?????????? ?????????.doc145kb.11.12.2010 13:28скачать

???????????? ??????????? ?????????? ?????????.doc



Министерство образования и науки Российской Федерации
УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой

______________________

подпись, инициалы, фамилия

"_____"___________200__г.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту (работе) по математическому моделированию

наименование учебной дисциплины

на тему: Цифровой вольтметр

Автор проекта (работы) _________________________

подпись, дата, инициалы, фамилия

Специальность …………………………………………

шифр, наименование

Обозначение курсового проекта (работы)__________________Группа

Руководитель проекта ____________________

подпись, дата инициалы, фамилия

Проект (работа) защищен (а) ______________ Оценка________________________

дата

Члены комиссии ________________________ ______________________________

подпись, дата инициалы, фамилия

________________________ ______________________________

подпись, дата инициалы, фамилия

________________________ ______________________________

подпись, дата инициалы, фамилия


город-20..

город, год защиты

Содержание

Введение...............................................................................................................5

Постановка задачи...............................................................................................7

Разработка логической схемы............................................................................8

Логическая схема................................................................................................10

Программная реализация...................................................................................11

Заключение..........................................................................................................18

Список литературы.............................................................................................19


Введение

Внедрение микропроцессорной, и вообще цифровой, техники в устройства управления промышленными объектами требует от специалистов самого различного профиля быстрого освоения этой области знания. В процессе разработки функциональных схем цифровых устройств отчетливо выделяются два характерных этапа. На первом этапе, который можно назвать структурным проектированием, заданный неформально алгоритм разработчик представляет в виде последовательности некоторых операторов, таких, как получение результата, счет, преобразование кода, передача информации. При этом он старается использовать ограниченный набор общепринятых операторов. При использовании этих операторов, как правило, алгоритм можно представить довольно небольшим их числом. Структура алгоритма становится обозримой, понятной, легко читаемой и однозначной. На основе полученной структуры алгоритма формулируются технические требования к схемам, реализующим отдельные операторы. По техническим требованиям в качестве функциональных узлов схемы можно применить либо готовые блоки в интегральном исполнении, либо, если таких микросхем в наличии нет, синтезировать их из более простых элементов. Подобный синтез первоначально производится при помощи алгебры логики, после чего по полученным функциям строится эквивалентная схема. Понимание внутренней логики микросхемы особенно важно именно для специалистов по автоматике и промышленной электронике, поскольку цифровые микросхемы изначально создавались для выполнения строго определенных функций в составе ЭВМ. В условиях автоматики и радиотехники они часто выполняют функции, не запланированные в свое время их разработчиками, и грамотное использование микросхем в этих случаях прямо зависит от понимания логики их работы. Хорошее знание тонкостей функционирования схем узлов становится жизненно необходимым при поиске неисправностей, когда нужно определить, имеется ли неисправность в данном узле или же на его вход поступают комбинации сигналов, на которые схема узла не рассчитана. Составление тестов, а тем более разработка само проверяемых схем также требуют очень хороших знаний принципов работы узлов.
Постановка задачи

Основной принцип работы цифрового вольтметра прост — преобразование аналогового сигнала в цифровой, результат отображается в цифровом виде.

Помимо аналого-цифрового преобразователя необходимо программное и аппаратное обеспечение для отображения результата на ЖКИ, так как после преобразования сигнал имеет шестнадцатеричный вид, а для отображения на ЖК-панели он должен быть в десятичной форме.

Восьмиразрядный однократно программируемый (ОТР) микроконтроллер Holtek нового поколения со встроенным АЦП и драйвером ЖКИ. Внутренняя ОТР-память емкостью 4 К и 32 линии ввода-вывода значительно упрощают построение интерфейса с внешними устройствами, например, с клавиатурой. Возможность напрямую работать с ЖК-индикатором 19*4 обеспечивается встроенным драйвером ЖКИ. С помощью этого микроконтроллера можно управлять внешними достаточно мощными приборами (симисторами или реле).

Встроенный восьмиканальный АЦП может непосредственно контролировать внешние аналоговые сигналы (индикаторы состояния батарей, измерители тока и температуры), четырехканальным восьмиразрядным ШИМ с цифро-аналоговым преобразователем можно управлять внешними устройствами или оборудованием.

Рабочее напряжение составляет 2,2–5,5 В, что позволяет использовать этот микроконтроллер для различных устройств потребительского рынка и промышленности с индикацией на ЖК-панелях, например, в водонагревателях, печах СВЧ, цифровых камерах, автомобильных системах и т. п.

Разработка логической схемы

Восьмиразрядный однократно программируемый (ОТР) микроконтроллер со встроенным АЦП и драйвером ЖКИ. Внутренняя ОТР-память емкостью 4 К и 32 линии ввода-вывода значительно упрощают построение интерфейса с внешними устройствами, например, с клавиатурой. Возможность напрямую работать с ЖК-индикатором 19*4 обеспечивается встроенным драйвером ЖКИ. С помощью этого микроконтроллера можно управлять внешними достаточно мощными приборами (симисторами или реле). Встроенный восьмиканальный АЦП может непосредственно контролировать внешние аналоговые сигналы (индикаторы состояния батарей, измерители тока и температуры), четырехканальным восьмиразрядным ШИМ с цифро-аналоговым преобразователем можно управлять внешними устройствами или оборудованием. Рабочее напряжение HT46R63 составляет 2,2–5,5 .

Программа цифрового вольтметра состоит из четырех основных блоков:

выполнение АЦ-преобразования;

чтение регистра ADR;

преобразование результата измерения в десятичную форму;

отображение результата измерения на ЖК- панели.

Аналого-цифровое преобразование

Чтобы использовать АЦП микроконтроллера HT46, необходимо выполнить следующее: сконфигурировать каналы порта В установкой PCR2, PCR1 и PRC0;

выбрать канал для АЦП установкой ACS2, ACS1 и ACS0. Выбранный канал должен быть сконфигурирован;

установить бит ADCR.7 = 0>1>0 для запуска преобразования, ЕОС будет находиться в 1, пока будет идти этот процесс;

ожидать завершения 76 тактов АЦП для окончания преобразования, после чего ЕОС устанавливается в 0 (завершение процесса). Если разрешено прерывание от АЦП, то устанавливается флаг запроса на прерывание от АЦП;

считать результат преобразования в регистре ADR.

Каждое аналого-цифровое преобразование занимает 76 тактов, длительность которых задается установкой битов ADCS1 и ADCS0.




Вольтметр предназначен для индикации постоянного напряжения в диапазоне от 0 до +100В. В зависимости от входного делителя и прошивки микроконтроллера диапазоны измерений могут быть 0..+1В, 0..+10В, 0..+999В.
Применим для измерения бортового напряжения автомобилей, установки в источники питания, стенды, приборные стойки
и др. Принципиальная схема приведена на рисунке1.

Основные характеристики :
1. Напряжение питания – 8..16В
2. Потребляемый ток <50 мА
3. Входное напряжение – 0..100В
4. Дискретность отсчета – 0, 1В
5. Погрешность – 0,1В
6. Диапазон рабочих температур -10..+50С
7. Форма входного напряжения – постоянное, импульсное, синусоидальное (положительной полярности!!!)

Логическая схема



Программная реализация

На ЖК-дисплей выводится результат измерения напряжения. Экран компьютера при моделировании этого ЖКИ приведен на рис. 1, а на рис. 2 дано обозначение сегментов 7-сегментного знакоместа.



Рис. 1 Моделирование ЖКИ



Рис.2 Сегменты индикатора

Исходный код программы приведен ниже.

INCLUDE HT46R63.INC

;--------------------------------------------------

;HT46R63/HT46C63 8 bit A/D with LCD Type MCU

;An MCU-based digital voltage meter

;--------------------------------------------------

DATA. SECTION AT З0Н 'DATA' ;start of data block

CLR_MEM_COUNTER DB ? ; d e c l a r e

CLR_MEM_COUNTER register

AD_VALUE DB ? ;declare AD_VALUE register

;--------------------------------------------------

CODE. SECTION AT 0 'CODE' ;start of program block

ORG 00Н

JMP START

START:

MOV A,0FFH-30H

MOV CLR_MEM_COUNTER,A

MOV A,31H

MOV MP0,A

CLR_MEM:

CLR R0

INC MP0

DZ CLR_MEM_COUNTER

JMP CLR_MEM

MAIN:

MOV A,48H

MOV ADCR,A ;set AN0 as the only input channel

SET ADCR.7

CLR ADCR.7 ;start of A/D transformation

LOOP:

SZ ADCR.6 ;EOCB = 0, indicating the end of A/D transformation

JMP LOOP ;if EOCB = 1, then go to LOOP

CLR РАС ;set PA as OUTPUT

CLR PA ;set PA to be LOW VOLTAGE

NOP

MOV A,ADR ;read the value of ADR

MOV TBLP,A

TABRDL [36H] ;read from data base

ORG OF00H ;data base for measurement results

DC

0000H,0002H,0004H,0006H,0008H,0010H,0012H,0014H,0016H,0018H,00

20H,0022H,0024H,0025H,0027H,0029H

ORG 0F10H

DC

0031H,0033H,0035H,0037H,0039H,0041H,0043H,0045H,0047H,0049H,00

53H,0053H,0055H,0057H,0059H,0061H

ORG 0F20H

DC

0063H,0065H,0067H,0069H,0071H,0073H,0075H,0076H,0078H,0080H,00

82H,0084H,0086H,0088H,0090H,0092H

ORG 0F30H

DC

0094H,0096H,0098H,0100H,0102H,0104H,0106H,0108H,0110H,0112H,01

14H,0116H,0118H,0120H,0122H,0124H

ORG 0F40H

DC

0125H,0127H,0129H,0131H,0133H,0135H,0137H,0139H,0141H,0143H,01

45H,0147H,0149H,0151H,0153H,0155H

ORG 0F50H

DC

0157H,0159H,0161H,0163H,0165H,0167H,0169H,0171H,0173H,0175H,01

76H,0178H,0180H,0182H,0184H,0186H

ORG 0F60H

DC

0188H,0190H,0192H,0194H,0196H,0198H,0200H,0202H,0204H,0206H,02

08H,0210H,0212H,0214H,0216H,0218H

ORG OF70H

DC

0220H,0222H,0224H,0226H,0228H,0230H,0231H,0233H,0235H,0237H,02

39H,0241H,0243H,0245H,0247H,0249H

ORG 0F80H

DC

0251H,0253H,0255H,0257H,0259H,0261H,0263H,0265H,0267H,0269H,02

71H,0273H,0275H,0276H,0278H,0280H

ORG 0F90H

DC

0282H,0284H,0286H,0288H,0290H,0292H,0294H,0296H,0298H,0300H,03

02H,0304H,0306H,0308H,0310H,0312H

ORG 0FA0H

DC

0314H,0316H,0318H,0320H,0322H,0324H,0325H,0327H,0329H,0331H,03

33H,0335H,0337H,0339H,0341H,0343H

ORG 0FB0H

DC

0345H,0347H,0349H,0351H,0353H,0355H,0357H,0359H,0361H,0363H,03

65H,0367H,0369H,0371H,0373H,0375H

ORG 0FC0H

DC

0376H,0378H,0380H,0382H,0384H,0386H,0388H,0390H,0392H,0394H,03

96H,0398H,0400H,0402H,0404H,0406H

ORG 0FD0H

DC

0408H,0410H,0412H,0414H,0416H,0418H,0420H,0422H,0424H,0425H,04

27H,0429H,0431H,0433H,0435H,0437H

ORG 0FF0H

DC

0471H,0473H,0475H,0476H,0478H,0480H,0482H,0484H,0486H,0488H,04

90H,0492H,0494H,0496H,0498H,0500H

;--------------------------------------------------------------

;Data base for LCD display

;--------------------------------------------------------------

FUNC .SECTION 'CODE'

LCD PROC

MOV A,01H ;set BP to be 1

MOV BP,A

MOV A,[36H]

MOV [70H],A

MOV A,0FH

AND A,[70H]

MOV TBLP,A

TABRDL [50H] ;store the 2nd digit after decimal point into [50H]

SWAPA [70H]

AND A,0FH

MOV TBLP,A

TABRDL [51H] ;store the 1st digit after decimal point into [51H]

MOV A,TBLH

MOV [71H],A

MOV A,0FH

AND A,[71H]

MOV TBLP,A

TABRDL [52H] ;store the 1st digit before decimal point into [52H]

;--------------------------------------------------------------

;LCD Display part

;--------------------------------------------------------------

MOV A,44H ;display the 2nd digit after decimal point

MOV MP1,A

MOV A,[50H]

MOV R1,A

INC MP1

SWAPA [50H]

MOV R1,A

INC MP1

MOV A,42H ;display the 1st digit after decimal point

MOV MP1,A

MOV A,[51H]

MOV R1,A

INC MP1

SWAPA [51H]

MOV R1,A

INC MP1

MOV A,40H ;display the 1st digit before the decimal point

MOV MP1,A

MOV A,[52H]

MOV R1,A

INC MP1

SWAPA [52H]

MOV R1,A

INC MP1

MOV A,46H ;display the decimal point

MOV MP1,A

MOV A,01H

MOV R1,A

ORG 0F00H ;data base for LCD display

DC 07DH,060H,03EH,07AH,063H

ORG 0F05H

DC 05BH,05FH,070H,07FH,07BH

LCD ENDP

END

Заключение

При выполнении данной курсовой работы были проведены расчет и построение узлов и комбинационных схем.
Учитывались основные параметры влияющие на работу цифрового устройства. Был произведен синтез структурной, функциональной и электрической принципиальной схем заданного устройства, выбраны и обоснованы критерии подбора интегральных микросхем, проведена их сравнительная оценка.
Список литературы

1. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Цифровая схемотехника» на тему «Проектирование цифрового устройства».
2. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: справочник, - Москва; металлургия, 1988,-352 с.
3. Орнадский П.П. Автоматические измерения и приборы. - К.; Техника,1990 - 448с.
4. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / С.В.Якубовский, Л.И.Нильсон, В.И.Кулешова и др./ Под ред. С.В.Якубовского.-М.: Радио и связь.



Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации