Конструкция и описание составляющих электронного блока

Конструктивно блок управления состоит из основных частей:

- модуля управления;

- модуля индикации;

- двух датчиков температуры.

Чертеж общего вида электронного блока управления двухкамерным холодильником дается в приложении. На нём представлены общий вид электронного блока, модули управления и индикации, датчик температуры, описано назначение кнопок управления.

Рассмотрим подробно основные элементы модуля управления:

Микроконтроллер. Для реализации основных функций прибора применим микроконтроллер ATmega16L производства Atmel. По своим характеристикам он больше всего подходит при относительно низкой стоимости, высокой надежности и низком энергопотреблении.

Архитектура семейства AVR в значительной мере предопределяется ее назначением - построение компактных и дешевых цифровых устройств. Все функции микроЭВМ реализуются с помощью единственной микросхемы. В состав семейства AVR входит целый ряд микросхем от самых простых микроконтроллеров до достаточно сложных. Микроконтроллеры семейства AVR позволяют выполнять как задачи управления различными устройствами, так и реализовывать отдельные узлы аналоговой схемы. Все микросхемы этого семейства работают с одной и той же системой команд, большинство из них выполняется в одинаковых корпусах с совпадающей цоколевкой (нумерация ножек для корпуса).

Ядро AVR сочетает богатый набор инструкций с 32 универсальными рабочими регистрами. Все 32 регистра непосредственно подключены к арифметико-логическому устройству (АЛУ), который позволяет указать два различных регистра в одной инструкции и выполнить ее за один цикл. Данная архитектура обладает большей эффективностью кода за счет достижения производительности в 10 раз выше по сравнению с обычными CISC-микроконтроллерами.

Микроконтроллер производится по технологии высокоплотной энергонезависимой памяти компании Atmel. Встроенная внутрисистемно программируемая флэш-память позволяет перепрограммировать память программ непосредственно внутри системы через последовательный интерфейс SPI с помощью простого программатора или с помощью автономной программы в загрузочном секторе. Загрузочная программа может использовать любой интерфейс для загрузки прикладной программы во флэш-память. Программа в загрузочном секторе продолжает работу в процессе обновления прикладной секции флэш-памяти, тем самым поддерживая двухоперационность: чтение во время записи. За счет сочетания 8-разр. RISC ЦПУ с внутрисистемно самопрограммируемой флэш-памятью в одной микросхеме ATmega128 является мощным микроконтроллером, позволяющим достичь высокой степени гибкости и эффективной стоимости.

Тактовый генератор. XTAL1 и XTAL2 являются входом и выходом, соответственно, инвертирующего усилителя, который с использованием кварцевого кристалла или керамического резонатора работает как встроенный генератор. Принципиальная схема подсоединения генератора представлена на рисунке 3.3.

Кварцевый кристалл генератора таймера подсоединяется непосредственно к выводам OSC1 и OSC2. Внешние конденсаторы не требуются. Генератор оптимизирован под часовой кварц с частотой 32, 768 кГц. Внешний тактовый сигнал, подаваемый на эти выводы, поступает на усилитель с полосой пропускания 256 кГц.

Таким образом частота внешнего сигнала должна находиться в диапазоне от 0 до 256 кГц.

 

Рисунок 3.3 - Подсоединение тактового генератора

 

Часы реального времени с последовательным интерфейсом DS1307. Это малопотребляющие полные двоично-десятичные часы-календарь, включающие 56 байтов энергонезависимой статической ОЗУ (см. рис. 5.5 ниже). Адреса и данные передаются последовательно по двухпроводной двунаправленной шине. Часы-календарь отсчитывают секунды, минуты, часы, день, дату, месяц и год. Последняя дата месяца автоматически корректируется для месяцев с количеством дней меньше 31, включая коррекцию високосного г.. Часы работают как в 24-часовом, так и в 12-часовом режимах с индикатором AM/PM. DS1307 имеет встроенную схему наблюдения за питанием, которая обнаруживает перебои питания и автоматически переключается на питание от батареи.

Характеристики:

- часы реального времени (RTC) отсчитывают секунды, минуты, часы, дату месяца, месяц, день недели и год с компенсацией високосного года, действительной до 2100 г.;

- 56-байтовое энергонезависимое ОЗУ с питанием от батареи для хранения пользовательских данных;

- двухпроводной последовательный интерфейс;

- программируемый выходной сигнал с прямоугольными импульсами (для тактирования внешних устройств);

- автоматическое обнаружение падения напряжение и схема переключения на батарею;

- потребление менее 500 нА в режиме батарейной поддержки при работающем тактовом генераторе;

- промышленный диапазон температур: от - 40 °C до + 85 °C;

- микросхема производится в 8-выводных корпусах DIP и SOIC.

Двухпроводная последовательная шина данных. DS1307 поддерживает обмен данными по протоколу I2C по двухпроводной двунаправленной шине. Устройство, которое передаёт данные на шину, является передатчиком, а устройство, принимающее данные, - приёмником. Устройство, управляющее передачей данных, называется ведущим. Устройство, которым управляет ведущий, называется ведомым. Ведущее устройство генерирует синхроимпульсы (serial clock - SCL), управляет доступом к шине и генерирует условия START и STOP. DS1307 работает на шине как ведомое устройство. Типовая конфигурация шины с использованием протокола I2C показана на рисунке 3.4.

 

Рисунок 3.4 - Типовая конфигурация двухпроводной шины

 

ЖКИ-модуль. Алфавитно-цифровой индицирующий ЖКИ-модуль является промышленным и широко применяется при производстве алфавитно-цифровых ЖКИ-модулей. Аналоги этого контроллера или совместимые с ним по интерфейсу и командному языку микросхемы, выпускают множество фирм, среди которых: Epson, Toshiba, Sanyo, Samsung, Philips. Еще большее число фирм производят ЖКИ-модули на базе данных контроллеров. Эти модули можно встретить в самых разнообразных устройствах: измерительных приборах, медицинском оборудовании, промышленнном и технологическом оборудовании, офисной технике - принтерах, телефонах, факсимильных и копировальных аппаратах.

Алфавитно-цифровые ЖКИ-модули представляют собой недорогое и удобное решение, позволяющее сэкономить время и ресурсы при разработке новых изделий, при этом обеспечивают отображение большого объема информации при хорошей различимости и низком энергопотреблении. Возможность оснащения ЖКИ-модулей задней подсветкой позволяет эксплуатировать их в условиях с пониженной или нулевой освещенностью, а исполнение с расширенным диапазоном температур (-20°С...+70°С) в сложных эксплуатационных условиях, в том числе в переносной, полевой и даже, иногда, в бортовой аппаратуре.

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: