Система управления установкой для измерения влажности и давления

Реферат

Курсовой проект направлен на создание системы управления установкой для измерения влажности и давления, сочетающей в себе точность работы и доступность элементной базы.

В ходе работы над курсовым проектом были выполнены следующие пункты:

- Разработана структурная схема системы управления измерителем влажности и давления;

- Произведен выбо

р элементной базы;

- Разработана функциональная схема системы;

- Спроектирован алгоритм работы;

- Разработан фрагмент программного продукта.

Определения, обозначения и сокращения

ЖК – жидкокристаллический;

АЦП – аналогово-цифровой преобразователь;

ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь;

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство;

ИОН – источник опорного напряжения;

TIC – Time Interval Counter – счетчик временных интервалов;

SPI – Serial Peripheral Interface – последовательный периферийный интерфейс;

TSSOP – Thin Shrink Small Outline Package – вид миниатюрного корпуса;

MSOP – Mini Small Outline Package – вид миниатюрного корпуса.

Введение

Регулирование и автоматизация многих промышленных процессов требует точного и достоверного измерения влажности. Управляемые микропроцессором датчики влажности и давления представляет собой универсальное решение для измерение влажности и давления в экстремальных условиях эксплуатации. Благодаря простоте обслуживания, обширному набору функций и возможности расширения эти датчики доказывает свою надежность в различных технологических процессах. Данные приборы используются в промышленных процессах сушки, системах контроля и управления, климатических установках стерильных и складских помещений, лабораториях и др.

Потребности различных отраслей промышленности покрываются за счет семи различных типов применения. Возможно использование датчиков совместно с прочным алюминиевым корпусом со степенью защиты IP 65,коротрый обеспечивает защиту датчиков от пыли и брызг воды. Корпус также обеспечивает электромагнитную совместимость при напряженности поля до 10 В/м. По конструкции датчики различаются на модели с настенным вариантом монтажа и модели с длиной кабеля 2, 5 или 10 м, позволяющего устанавливать датчики в вентиляционных каналах или других технологических линиях. Специальные варианты сенсоров позволяют использовать датчики в вакууме и при избыточном давлении от 0 до 100 бар и рабочей температуре до 180°С. Первичные выходные значения датчиков представляют собой измерения давления и относительной влажности. Микропроцессор с помощью дополнительного программного обеспечения позволяет выполнять расчет абсолютных величин, таких как относительное давление в помещении, абсолютная влажность а (г/м³), содержание влаги х (г/кг), теплосодержание h (кДж/кг). Датчики имеют два аналоговых выхода, по которым можно в любой комбинации передавать измеренные значения. Имеется возможность масштабирования диапазона измерения и выходных сигналов в пределах заданных границ. Датчики могут оснащаться ЖК-дисплеем/ панелью управления, предназначенными для отображения измеряемых значений и выполнения различных операций, например, калибровки. Имеется также конфигурация с последовательным интерфейсом и возможность управления датчиком с компьютера, на котором установлена любая программа терминала (ОС Windows). Дополнительно вместо последовательного интерфейса датчики могут оборудоваться токовой петлей 20 мА, что позволяет подключать их к сети. Используемые сенсоры отличаются повышенной точностью, надежностью и стабильностью. Большое значение в технологических процессах имеет стойкость к загрязнениям частицами пыли и различными химическими веществами. Кроме того, с помощью дополнительной функции восстановления имеется возможность восстановления сенсора после воздействия высококонцентрированных химических веществ, которые могут повредить сенсоры. Восстановление выполняется с помощью программируемой процедуры кратковременного нагрева, во время которой с поверхности сенсора испаряются молекулы посторонних веществ.

1. Разработка структурной схемы

Структурная схема представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Структурная схема

Условные обозначения рисунка 1.1:

ДД – датчик давления;

ДВ – датчик влажности;

МК – микроконтроллер.

2. Выбор элементной базы

2.1 Выбор микроконтроллера

В данной задаче будет использоваться микроконтроллер 51 семейства от фирмы Analog Devices ADuC 812.

Общие сведения о микроконтроллере ADuC812 [1]

ADuC812 - интегральная 12-разрядная система сбора информации, включающая в себя прецизионный многоканальный АЦП с самокалибровкой, два 12-разрядных ЦАП и программируемое 8-битное микропроцессорное ядро (совместимое с 8051, MCU). MCU поддерживается внутренними 8К FLASH ЭРПЗУ программ, 640 байт ЭРПЗУ памяти данных и 256 байт статической памяти данных с произвольной выборкой (RAM).

MCU поддерживает следующие функции: сторожевой таймер, монитор питания и канал прямого доступа к памяти для АЦП. Для мультипроцессорного обмена и расширения ввода/вывода имеются 32 программируемые линии, I2C, SPI и UART интерфейсы. Для гибкого управления в приложениях с низким потреблением в MCU и аналоговой части предусмотрены 3 режима работы: нормальный, холостой и дежурный. Продукт специфицирован для +3/+5В работы в индустриальном диапазоне температур и поставляется 52-выводном пластмассовом корпусе (PQFP).

На рисунке 2.1 приводится функциональная блок схема используемого микроконтроллера.

Рисунок 2.1 – Функциональная блок схема

На рисунке 2.2 приводится внешний вид корпуса микроконтроллера ADuC812.

Рисунок 2.2 – Внешний вид корпуса ADuC812

В таблице 2.1 приведено расположение контактов контроллера ADuC812.

Таблица 2.1 – Расположение контактов ADuC812

Использование памяти данных

Память данных пользователя состоит из 640 байт, которые составляют 160 (от 00Н до 9FН) четырехбайтовых страниц, как показано на рисунке 2.3. Как и для прочей периферии, доступ к этой памяти производится через SFR регистры. Группа из 4-х регистров (EDATA1-4) используется для хранения данных четырех байт страницы из последнего обращения. EADRL используется для хранения адреса страницы, куда будет осуществляться доступ. И, наконец, ECON – 8-разрядный регистр управления, в который записывается одна из пяти команд управления доступом к памяти, допускающие различные операции чтения, записи, стирания и верификации. Блок-схема регистрового интерфейса к памяти показана на рисунке 2.4.

Рисунок 2.3 – Конфигурация FLASH/EE памяти пользователя

 Скачать реферат