3. Описание электронной схемы и ее функционирования.

3. Описание электронной схемы и ее функционирования.

Электронная схема состоит из цифрового термодатчика DS1722(DD1), микроконтроллера семейства MCS-51 80C51BH(DD2), трех интегральных схем преобразователей кодов для управления ССИ К514ИД1(DD3-DD5) и трех семисегментных индикаторов(ССИ) АЛС324А(HL1-HL3).

В начальный момент после включения питания микросхемы цифрового термодатчика и микроконтроллера находятся в неопределенном состоянии.

Для  инициализации микроконтроллера  необходимо произвести действительный сброс микросхемы. Действительный(внешний) сброс автоматически производится цепью, содержащей конденсатор C1 и резистор R1(цепь сброса при включении питания). После включения питания, цепь сброса поддерживает низкий уровень на выводе RST(Reset) в течение времини, которое зависит от емкости конденсатора и скорости с которой он заряжается. Для уверенного сброса, высокий уровень на выводе RST должен удерживаться достаточно долго, чтобы позволить осциллятору запуститься и отработать два машинных цикла для уверенного завершения процедуры сброса.

 

Включение микроконтроллера без действительного сброса может привести к выполнению команды из неопределенного адреса. Это вызвано тем, что некоторые регистры SFRs, в частности программный счетчик, могут неправильно инициализироваться.

Для инициализации термодатчика необходимо задать режим его работы.

Микросхема DS1722 по характеру измерения температуры во времени может функционировать в двух режимах: непрерывное измерение и единичное измерение, а разрешение может устанавливаться от 8 до 12 бит, предусмотрен также режим пониженного энергопотребления.

Режим работы термодатчика задается состоянием конфигурационного регистра(KONFIGURATION REGISTER), которое программируется пользователем через последовательный интерфейс(3-wire/SPI serial interface).

Т.о. после включения питания происходит инициализация микроконтроллера, который потом с помощъю универсального асинхронного последовательного порта(выводы RXD и TXD) устанавливает термодатчик в определенный режим работы(непрерывное измерение, разрешение 8 бит(по умолчанию), режим пониженного энергопотребления).

Для индикации измеренной температуры двоичный код, полученный от термодатчика, преобразуется программой микроконтроллера в двоично– десятичный(см. Описание разработанного алгоритма и программы индикации температуры) и затем через порты ввода/вывода(I/O) P0 и P2 подается на интегральные схемы преобразователей кодов для управления ССИ, которые соединены с семисегментными индикатороми.

4. Описание разработанного алгоритма и программы индикации температуры.

При использовании внешних (по отношению к МК) схем преобразователей кодов процедура индикации одного символа сводится к выдаче двоичного кода символа в соответствующий порт вывода МК.

Пусть требуется выполнить преобразования 8-битного двоичного числа в двоично-десятичное. Исходный двоичный код хранится в аккумуляторе. Результат преобразования состоит из 12 бит: младшие 4 бита – единицы, представляют собой остаток от деления исходного числа на 10; следующее 4 бита – десятки, представляют собой остаток от деления на 10 полученного частного; старшие 4 бита – сотни, являются частным от второго деления.

Пример программы преобразования 8-битного двоичного числа в двоично-десятичное для микроконтроллера семейства MCS-51:

BBD:

 

CALL DIV10

MOV R7,A

MOV A,R1

CALL DIV10

SWAP A

ORL A,R7

JMP EXIT

 

DIV10:

MOV R1,#0

SUB10:

ADD A,#(NOT(10)+1)

INC R1

JC SUB10

DEC R1

ADD A,#10

 

EXIT:

RET

 

 

В результате выполнения процедуры в младшей тетраде R1 хранятся сотни, в аккумуляторе – десятки и единицы двоично-десятичного эквивалента исходного двоичного числа.

Заключение.

В настоящем курсовом проекте был спроектирован цифровой термометр на базе микроконтроллера. В ходе работы над проектом были получены теоретические сведения об устройстве и принципах работы микроконтроллеров, их разновиднастях и областях применения,  изучены основные принцыпы построения микроконтроллерных устройств, рассмотрены ньюансы выбора модели микроконтроллера и элементной базы, разработки электронной схемы устройства. Было изучено семейство микроконтроллеров MCS-51 от Intel, их архитектура, возможности, преимущества и недостатки, основные параметры и характеристики, система команд, способы сопряжения с внешними устройствами и примеры применения. При написании программы для микроконтроллера были освоены основны программирования микроконтроллеров.

В заключение хотелось бы отметить, что развитие микроэлектроники и широкое ее применение в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из основных направлений научно –  технического прогресса. Использование микроэлектронных средств в изделиях промышленного и культурно-бытового назначения не только приводит к повышению технико-экономических показателей изделий (стоимости, надежности, потребляемой мощности, габаритных размеров ) и позволяет много кратно сократить сроки разработки и отодвинуть строки "морального старения" изделий, но и придет им принципиально новые потребительские качества (расширенные функциональные возможности, модифицируемость, адаптивность и т.д.). Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение исключительно высоких показателей эффективности при столь низкой стоимости (во многих применениях система может состоять только из одной БИС микроконтроллера), что микроконтроллерам, видимо, нет разумной альтернативной элементной базы для построения управляющих и регулирующих систем, и в будущем микроконтроллеры будут находить все большее применение. В связи с этим встает вопрос об подготовки специалистов, которые работали в данном направлении микроэлектроники.

Преобратенные в результате выполнения курсового проекта знания являются обязательными для квалифицированного инженера в современных условиях.