Информационни технологии & Интернет

За реализирането на електронен омметър е необходимо подходящо устройство, което да преобразува електрическото съпротивление в друга подходяща величина (напр. напрежение). В последствие тя се измерва и показанието се визуализира в цифров вид на 3 разрядна 7-сегментна светодиодна индикация. При използването на микропроцесор се постига опростяване на схемата, простота при работа с уреда, възможност за вграждането му в по-сложни системи.
Функцията на преобразуване е линейна и правопропорционална на измерваното съпротивление. Тъй като усилвателя е инвертиращ, за да се получи положително изходно напрежение е необходимо опорното напрежение да е отрицателно.
Блокът за отчитане на стойността е реализиран с течнокристална индикация (LCD – Liquid Crystal Display). Пораиди ниската си косумация те са получили широко разпространение. Структурата на LCD индикатора се състои от две стъклени пластини, между които е разположено органично съединение. Вътрешната повърхност на едната пластина е покрита с проводящ материал, който електрически е изведен като общ електорд. Върху другата пластина са нанесени проводящи зони във форма на индициращи елементи и всяка зона е изведена електрически като отделен електрод. Прилагайки напрежение между даден електрод и общия електрод, индикаторният елемнт става контрастен по отношение на окръжаващия фон. При отсъствие на напрежение, течните кристали са прозрачни за светлината. Управлението на LCD индикацията става чрез блок за упражление, най- често това е CMOS интегрална схема. Такава е 32-сегментната CMOS интегрална схема на фирмата Microchip AY0438.

За да може уреда да се свързва с други устройства е необходимо у-во, което да осъществява връзката. В нашия случай това е серийния интерфейс RS-485. Това е индустриален интерфейс от диференциален тип. Скоростта на обмен на информация е 10 Mbit/s. Чрез него могат да се свързват до 32 устройства с обща дължина на свързващите проводници до 1300м.
Чрез сигнал <DIR> се избира режим на предаване или режим на приемане. Сигнал <RE> се използва за да се разбере дали линията не е заета от друго устройство и дали може да се заеме от съответното. Това се налага за да се избегне конфликт между отделните устройства в системата. През <TxD> се изпращат данните, а през <RxD> те се приемат.

Избор на микропроцесор

Серията 8031/51 предлага разнообразие от микропроцесори по отношение на вида на вътрешната памет EPROM, ROM, EEPROM. Обем на RAM паметта, вид на корпуса и др.От всички представители на тази серия е избран микропроцесора 80C51. Той има вградена 4К bytes ROM. В тази памет се записва управляващата програма, като по този начин не се налага използването на външна памет. Микропроцесора е изработен по CMOS технология с което се постига ниска консумация и има възможност за батерийно захранване. Микропроцесора разполага също така и с вграден интерфейсен адаптер.
Регистри и портове на микроконтролера 80C51:

ACC – Акумулатор

B REGISTER – Регистър използван най-вече при операциите умножение и деление
PSW – Program Status Word – Регистър, съдържащ информация за статуса на програмата
STACK POINTER – Стеков указател – сочи към следващата инструкция в стека, която следва да се изпълни. Преди изпълнение на инструкцията PUSH, този указател се инкрементира
DATA POINTER – Състои се от дваг байта и може да съхранява 16 битов адрес. Може да се разглежда и като два 8 битови регистъра.
Port 0 – двупосочен входно-изходен порт с отворен дрейн. Имат записани единици на тях и могат да се използват като високоимпедансни входове.
Port 1 – еднопосочен – само входен порт, който е 8 битов.
Port 2 – двупосочен входно-изходен, 8 битов порт с вътрешни pullup резистори. При записана единица на тях се конфигурират като входове.
Port 3 – двупосочен входно-изходен, 8 битов порт с вътрешни pullup резистори. При записана единица на тях се конфигурират като входове.
RxD – сериен входен порт
TxD – сериен изходен порт
INT0 – външно прекъсване
INT1 – външно прекъсване
Т0 – външен вход Timer 0
T1 – външен вход Timer 1
WR – външен строб за запис
RD – външен строб за четене
RST – ресетен вход. При активно ниво установява всичко в начално състояние.
XTAL 1 – вход към инвертиращия вход на усилвателя на осцилатора и вход към вътрешната генераторна верига
XTAL 2 – изход от инвертиращия усилвател на осцилатора

Синтез на блокова схема

Измервания резистор се включва в специални клеми на измервателния преобразувател, който подава на аналогово-цифровия преубразувател напрежение пропорционално на Rx. Аналгово-цифровия преобразувател преобразува алоговата величина (напрежението) в цифров код, който се подава на микроконторлера. Микроконторлера изчислява стойността на резистора Rx и подава показанията на течно-кристалната индикация. На неговия дисплей се изписва стойността на измервания резистор. Микроконторлера управлява и измервателния преобразувател, като така се осъществява автоматична смяна на подобхватите. Чрез индустриалния интерфейс RS-485 има възможност да се осъществи комуникация с други устройства.

Синтез на принципната схема

80C51 Работи при захранващо напрежение Vcc=5V. В близост до микропроцесора е монтиран филтриращ кондензатор за филтрация на смущенията внесени при работата CMOS логиката в микропроцесора, защото тази логика е бърза и силно шумяща. Към вход ЕА се определя дали инструкциите се извличат от външна програмна памет. В случая това не е обходимо и активното ниво, вход ЕА е към маса. Бутонът S1 се използва за ръчно нулиране на микроконторлера. Работната честота се определя от външен кварцов кристал с честота f=11.0592MHz. Той се свързва между XTAL1 и XTAL2. Стойностите на останалите елементи на генератора се препоръчват от фирмата производител. В използваната схема кварцовия кристал работи на честотата на паралелния резонанс. Сигнал RESET / вътрешно установяване / на микроконтролера се изработва върешно при подаване на захранвашто напрежение с помоща на кондензатор C=10µF и R1=8.2kΏ препоръчани от производителя.
За управление на течно-кристалната индикация се използва AY0438 Driver. Самия дисплеи може да се свърже външно посредством конектора J1. Подходящ дисплей е Т392001 на фирмата SEIKO, който е 32- изводен 4 символен.

Синтез на измервателния преобразувател

За постигане на точност 0.5% са необходими поне 200 дискретни стойности на изхода на Аналогово-цифров преобразувател. По схема зададена от производителя , на вход VIN HI и VIN LO на аналогo-цифровия преобразувател се подава напреженито от ОУ така че, Аналогово-цифровия преобразувател работи от 0mV до 255mV при 1mV/LSB.
За точна донастройка на подобхватите се използват последователно свързани резистор и потенциометър с такива стойности, че да може да се получи изчислената стойност в съответния обхват. При така изчислените стойности на резисторите се използва пълния обхват на Аналогово-цифровия преобразувател.
За автоматичната смяна на подобхватите се използват Logic level MOS транзистори IRLML2402 с вътрешно съпротивление RDS=0.25. То е много малко и няма да доведе до грешка при измерването. Максималния ток протичащ през транзисторите е :

А максималния ток на транзистора е ID MAX=0.95A.
MOS транзисторите се управляват с напрежение и затова могат да се включат непосредствена към изводите на микропроцесора.

Сходни статии:

1. Интерфейсни микропроцесорни устройства Интерфейсните устройства осъществяват връзката между микропроцесора и широк кръг от външни, периферни устройства. Те са необходими компоненти за една действаща микропроцесорна система. Входните периферни устройства внасят данни в микропроцесора, изходните...
2. Микропроцесор Intel I80386 Микропроцесор Intel I80386 е първият 32-разреден микропроцесор от фамилията Интел. Той беше обявен през 1985г. Преализиран чрез CHMOS III технология с норми 1, 5 микрометри и съдържа над 275 000...
3. Памет и процесор Организация на памет. Описание на интерфейса между паметта и процесора. Паметта изглежда като матрица, където броят на редовете определя броят различни адреси от паметта, а броят на колоните определя броят...
4. Ядрото на микропроцесора Още първите изчислителни машини, конструирани отначало с електронно-вакуумни лампи, а след това и с дискретни полупроводникови елементи – диоди и транзистори, са имали основно ядро – Централен Процесор (Central Processor...
5. Мрежови атаки и сигурност на системите за електронен бизнес Съдържание: Атаки към компютърните мрежи, база на електронния бизнес. Влияние на злонамерените програми и хакерските атаки върху електронния онлайн бизнес в Интернет. Разработване на информационен Web сайт за сигурността на...