طراحی و ساخت یک کنترل دمای دیجیتالی تابلوهای برق
| دسته بندی | برق ، الکترونیک و مخابرات |
| بازدید ها | 3 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 7402 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 104 |
طراحی و ساخت یک کنترل دمای دیجیتالی تابلوهای برق
چکیده
هدف از انجام این پروژه طراحی و ساخت کنترل دمای دیجیتالی تابلوهای برق با استفاده از میکروکنترولر AT M32 می باشند. دستگاهی که طراحی و ساخته شده علاوه بر قسمت اتوماتیک دارای بخش است که می توان دما ، فن و هیتر را بصورت دستی تغییر وضعیت داد. تحقق این پروژه کمک شایانی به کنترل دما با دقت بالا در محل های کار ، کارخانجات و بخصوص کارخانه های جوجه کشی می باشد . طبق برنامه ای که برای این پروژه نوشته شده است دماهایی که بصورت دستی تغییر میکنند ، رنج محدودی دارند که این رنج توسط سازنده مشخص شده است.
فهرست مطالب
|
صفحه |
عنوان |
|
9 |
پیشگفتار |
|
10 |
فصل اول |
|
11 |
فصل اول: مقدمه ای بر AVR |
|
12 |
1-1میکرو کنترل های TINY AVR |
|
18 |
1-2 میکرو کنترلرهای AT90S |
|
22 |
1-3 میکروکنترلر های MEGAAVR |
|
28 |
1-4 خصوصیات داخلی MEGA 32 |
|
48 |
فصل دوم |
|
49 |
فصل دوم: برنامه Bascom و برنامه نویسی آن |
|
49 |
2-1 برنامه bascom |
|
51 |
2-2 محیط برنامه نویسی |
|
56 |
فصل سوم |
|
57 |
فصل سوم : سنسور های دما |
|
57 |
3-1 ترمومترهای شیشه ای |
|
57 |
3-2 ترمومترهای Bimetal |
|
58 |
3-3 ترمومترهای فشاری |
|
58 |
3-4 ترموکوپل |
|
59 |
3-5 اندازه گیری دما از طریق مقاومت اهمی |
|
60 |
6-3 lm 35 |
|
61 |
فصل چهارم |
|
62 |
ر فصل چهارم :طراحی و ساخت یک کنتر ل دمای دیجیتالی تابلو های برق |
|
62 |
4-1 برنامه و توضیح آن |
|
73 |
4-2 شکل مدار و توضیحاتی در مورد آن |
|
75 |
نتیجه گیری |
|
76 |
مراجع |
پیشگفتار
با ورود میکرو کنترلر ها به بازار الکترونیک و استفاده از آنها کار را بر روی بسیاری از قسمتهای الکترونیک آسان تر نمود و به خصوص در صنعت با در دست گرفتن کنترل قسمتهای مختلف یک کارگاه یا کارخانه صنعتی منجر به تولید بیشتر با کیفیت بهتر شد و افق وسیعی از کار را بر روی سازندگان قطعات الکترونیک گشود. نکته ای که در صنعت بسیار مهم به نظر می رسد اندازه گیری پارامتر هایی مثل دما ، فشار و میزان جابه جایی اجسام و ... می باشد که کار ها توسط سنسور های مختلف انجام می شود اما روز به روز بر تعداد سنسورها افزوده شده و سنسورهای بهتر با قابلیت های بیشتری به بازار عرضه می گردد و همچنین دستگاه هایی که توسط میکرو کنترلر ها ساخته می شود داری انواع مختلفی بوده و کارهای متفاوتی انجام می دهند یکی ازاین دستگاه ها دستگاه کنترل دمای تابلو و اتاقک ها می باشند که توسط میکروکنترلر ها و حتی بردهای الکترونیکی نیز ساخته می شوند.
پروژه مورد توجه و حائز اهمیت در این پایان نامه در خصوص کنترل دما تابلو های برق می باشد که می توان برای ماشینهای جوجه کشی ، محل کار ، تابلو های برق و غیره میتوان استفاده کرد.
در این پایان نامه ابتدا توضیح مختصری راجع به میکرو کنترلر های AVR آورده شده در بخش های بعد یک توضیح راجع به برنامه bascom ،انواع سنسورهای دما می خوانید و در پایان نیز شکل مدار و برنامه نوشته شده در میکرو آورده شده است.
فصل اول
مقدمه ای بر AVR
فصل اول : مقدمه ای بر AVR
در این فصل هدف بر این است که یک توضیح کلی در مورد AVR کفته شود
یکی از جدید ترین میکروکنترلر های قوی عرضه شده به بازار الکترونیک متغلق به شرکت ATMEL به نام میکروکنترلرهای AVR می باشد این میکرو کنترلر هشت بیتی به علت وجود کامپایلر های قوی به زبان سطح بالا مورد استقبال فراوانی قرار گرفت یادگیری و استفاده از این میکروکنترلر بسیار ساده می باشد و دامنه استفاده آن بسیار وسیع می باشد
از جمله مزیت های آن حافظه بالاتر نسبت به میکروکنترلر های قبلی و وجود دستورات وسیع میباشد و همچنین بر خلاف زبان های سطح بالا که کدهای بیشتری را نسبت به زبان اسمبلی تولید میکردند تولید کدهارا به مینیمم رسانده و با ایجاد تحولی عظیم در معماری میکروکنترلر ها عملیات را تنها در یک سیکل ماشین انجام می دهد و از 32 رجیستر همه منظوره استفاده می کند که این خود باعث شده که 4 تا 12 بار سریعتر از میکروکنترل های قبلی باشد و دارای حافظه کم مصرف غیرفرار نیز می باشند که و با به کار بردن تکنولوژی شرکت ATMEL حافظه های FLASH وEEPROM در داخل مدار قابل برنامه ریزی هستند
اکثر میکرو کنترلر ها کلاک اسیلاتور به سیستم را را با نسبت 4/1 یا 12/1 تقسیم می کنند که خود باعث کاهش سرعت می شود امادر AVR کلاک اسیلاتور با کلاک داخلی سیستم یکی می شود و هیچ تقسیم کننده ای در داخل AVR وجود ندارد و بنابراین اختلاف فاز کلاک وجود ندارد.
تا قبل از به وجود آمدن AVR ها بیشترین توجه به زبان اسمبلی می شد و توجه خیلی کمی در مورد برنامه نویسی میکروکنترل ها به زبان های سطح بالا می شد.
هدف ATMEL طراحی و معماری میکروکنترل هایی بود که هم برای زبان اسمبلی و هم زبان های سطح بالا مفید باشند به طور مثال در برنامه نویسی C و BASIC می توان یک متغیر محلی به جای متغیر سراسری در داخل زیر برنامه تعریف کرد که در این صورت در زمان اجرای یک زیر برنامه مکانی از حافظه RAM برای متغییر اشغال می شود در صورتی که اگر متغییری به عنوان متغییر سراسری تعریف شود در تمام وقت مکانی از حافظه FLASH را اشغال می کند.
همچنین برای دسترسی سریعتر به منغییرهای محلی و کاهش کد نیاز به افزایش رجیسترهای همه منظوره است AVR ها دارای 32 رجیستر هستند که مستقیم به LOGIC ALU منصل شده اند و تنها در یککلاک سیکل به این واحد دسترسی پیدا می کنند. سه جفت از این از این رجیستر ها می توانند به عنوان رجیستر 16 بیتی استفاده شوند.
میکرو کنترلر های AVR به سه نوع AT90S , TINY AVR و MEGAAVR تقسیم بندی شده اند .
1-1میکرو کنترل های TINY AVR
به طورکلی و نمونه می توان به چند تا از میکروکنترلر های معروف AVR اشاره کرد که عبارتند از ATTINY 10 , 11 , 12 , 15L , 26 , 26L , 28L , 28
شکل 1
برخی از خصوصیات ATTINY 10,11,12
- کارآیی بالا و توان مصرفی کم
- دارای 90 دستورالعمل با کارآیی بالا که اکثرا تنها در ی
- ک سیکل اجرا می شوند
- 8*32 رجیستر کاربردی
- سرعتی تا 8 مگاهرتز
- یک کیلوبایت حافظه FLASH داخلی قابل برنامه ریزی و پایداری آن تا 1000 بار خواندن و نوشتن
- 64 بایت حافظه EEPROM داخلی قابل برنامه ریزی و پایداری آن تا 100000 بار نوشتن و پاک کردن
- قفل برنامه FLASH و حافظه EEPROM
- یک تایمر-کانتر 8 بیتی
- یک مقایسه گر آنالوگ داخلی
- وقفه در اثر تغییر وضعیت پایه
- منابع وقفه داخلی و خارجی
- ارتباط سریال SPI در ATTINY 12
- قابل انتخاب بودن اسیلاتور داخلی برای ATTINY 12
- در حالت فعال 2.2 میلی آمپر و در بیکاری 5/ میلی آمپر
- ولتاژ عملیاتی 1.5 تا 5.5 ولت برای ATTINY 12
- فرکانس کاری تا 8 مگاهرتز
این سری از AVR ها همگی 8 پایه بوده و کمترین تعداد پایه را در AVR ها دارا می باشند.
اما فیوز بیت های این خانواده که در ATTINY 11 برابر 5 فیوز بیت و در ATTINY 12 دارای 8 فیوز بیت می باشند
فیوز بیت ها بیت های قابل برنامه ریزی هستند که با پاک شدن میکرو تاثیری نمی بینند و در واقع تعیین کننده برخی از شرایط کاری میکرو می باشند پیشنهاد می شود جهت آشنایی بیشتر با این فیوز بیت ها به کتاب هایی که در زمینه میکرو کنترلر های avr توشتهشده است مراجعه شود اما برای اطلاع بیشتر برنامه ریزی این فیوز بیت ها در برتامه ای مثل BASCOM کاری بسیار راحت می باشد که در موقع توضیح این برنامه توضیح داده خواهد شد.
ATTINY 15L
شکل 2
خصوصیات این AVR هم دقیقا مثل ATTINY های قبلی است اما دارای تغییراتی و فرق های جزئی می باشد که عبارتند از:
- دو تایمرـ کانتر 8 بیتی
- 4 کانال مبدل آنالوگ به دیجیتال و یک کانال تفاضلی آنالوگ به دیجیتال با کنترل گین X 20
- مدار POWER-ON RESET
- اسیلاتور داخلی کالیبره شده 6/1 مگاهرتزی وقابل تنظیم
- خروجی PWM ,8 بیتی با فرکانس 150 کیلو هرتز
- عملکرد کاملا ثابت
- توان مصرفی در حالت فعال 3 میلی آمپر و در حالت بیکاری 1 میلی امپر
- ولتاژ عملیاتی 2.7 تا 5.5 ولت
- 6 خط ورودی خروجی قابل برنامه ریزی
- دارای 6 فیوز بیت می باشد.
ATTINY 26
دارای خصوصیاتی است که با میکرو های قبلی تا حدودی فرق میکند که در زیر به بعضی از آنها اشاره می کنیم .
- دارای 118 دستورالعمل با کارآیی بالا که اکثرا در یک سیکل اجرا می شوند.
- سرعتی تا 16 مگاهرتز
- 2 کیلو حافظه FLASH قابل برنامه ریزی و پایداری آن تا 1000 بار نوشتن و پاک کردن
- 128 بایت حافظه SRAM
- 128 بایت حافظه EEPROM و پایداری آن تا 100000 بار خواندن و نوشتن
- ایجاد وقفه با تغییر وضعیت بر روی 11 پایه
- یک تایمر ـکانتر 8 بیتی
- یم تایمر ـ کاتنتر 8 بیتی پر سرعت
- دوخروجی PWM فرکانس بالا
- 11 آنالوگ ADC با کنترل گین X1 تا X20 و 8 کانال شیز تفاضلی
- یک مقایسه گر آنالوگ داخلی
- دارای اسیلاتور داخلی
- ولتاژ کاری 2.7 تا 5.5 ولیت برای ATTINY 26L و 4.5 تا 5.5 ولت برای
- فرکانس کاری 8 مگاهرتز برای ATTINY 26L و 16 مگاهرتز برای ATTINY26
- در دو نوع بسته بندی و20 پایه در حالت PDIP و 32 پایه در MLF که 12 پایه آن بدون مصرف است.
- دارای دو بایت فیوز بیت می باشد
طراحی و ساخت سیستم ضبط و پخش سیگنال با میکروکنترلر AVRو کارت حافظه ی MMC
| دسته بندی | کامپیوتر و IT |
| بازدید ها | 1 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 1052 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 65 |
طراحی و ساخت سیستم ضبط و پخش سیگنال با میکروکنترلر AVRو کارت حافظه ی MMC
مقدمه:
در این پروژه سعی بر این است که علاوه بر آشنایی با میکروکنترلر AVRو محیط نرم افزاری (labview) سخت افزار،به گونه ای طراحی شود که با دریافت سیگنال آنالوگ ورودی (صوت) از میکروفن ، از طریق واحدADC میکرو این سیگنال به دیجیتال تبدیل شود و با توجه به برنامهای که در داخل میکرو تعبیه شده است،این اطلاعات به داخل MMC ریخته شده ومیکرو با دریافت فرمان از کامپیوتر به صورت ارتباط سریال دستور پخش را دریافت میکند و از طریق واحد تایمر/ کانترکه در مد PWM کار میکند,اطلاعات ذخیره شده در MMC را با آشکار سازی موج PWM توسط یک انتگرال گیر،باز سازی و به آنالوگ تبدیل میکند و این سیگنال آنالوگ بوسیله یک سری مدارات مورد نیاز برای پخش از طریق یک هدفن پخش میگردد.
فصل اول :
نگاهی اجمالی به میکروکنترلرها
بخش اول : میکروکنترلرها
سیر تکاملی میکروکنترلرها :
اولین میکروکنترلرها در اواسط دهه 1970 ساخته شدند. این میکروکنترلرها در ابتدا پردازندههای ماشین حساب بودند که دارای حافظه برنامه کوچکی از نوع ROM ، حافظ داده از نوعRAM وتعدادی درگاه ورودی وخروجی بودند.
با توسعه فناوری سیلیکون ، میکرو کنترلرهای 8 بیتی قویتری ساخته شدند . در این میکروکنترلرها علاوه بر بهینه شدن دستورالعمل ها، تایمر /شمارنده روی تراشه، امکانات وقفه و کنترل بهینه شده خطوط ورودی وخروجی نیز به آن اضافه شده است. حافظه موجود بر روی تراشه هنوز هم محدود میباشد و دربسیاری موارد کافی نیست .یکی از پیشرفتهای قابل توجه در آن زمان، قابلیت استفاده از حافظه EPROM قابل پاک شدن با اشعه ماورا بنفش، روی تراشه بود این قابلیت، زمان طراحی و پیاده سازی محصول را بطور محسوسی کاهش داد و نیز برای اولین بار امکان استفاده از میکروکنترلرها را در کاربردهایی که حجم تولید پایینی دارند، فراهم ساخت.
خانواده 8051 در اوایل دهه 1980 توسط شرکت اینتل معرفی گردید . از آن زمان تاکنون 8051 یکی از محبوبترین میکروکنترلرها بوده و بسیاری از شرکتها دیگر نیز به تولید آن اقدام کردهاند . در حال حاضر مدلهای مختلفی از 8051 وجود دارد که در بسیاری از آنها امکاناتی نظیر مبدل آنالوگ به دیجیتال حجم نسبتاً بزرگ از حافظه برنامه و حافظه داده،مدولاتور عرض پالس(PWM) در خروجیها که امکان پاک کردن و برنامه ریزی مجدد آن توسط سیگنالهای الکتریکی وجود دارد،تعبیه شده است.
میکروکنترلرها اکنون به سمت 16 بیتی شدن در حرکت هستند . میکروکنترلر های 16 بیتی، پردازندههایی با کارایی بالا (نظیر پردازش سیگنالهای دیجیتال ) میباشند که در کنترل فرایندهای بلادرنگ و در مواردی که حجم زیادی از عملیات محاسباتی مورد نیاز است، به کار برده میشوند.
بسیاری از میکروکنترلرهای 16 بیتی، امکاناتی نظیر حجم زیاد حافظه برنامه و حافظه داده، مبدل های آنالوگ به دیجیتال چند کانالی، تعداد زیادی درگاهI/O ، چندین درگاه سریال، عملکردهای بسیار سریع ریاضی و منطقی و مجموعه دستورالعملهای بسیار قدرتمند با قابلیت پردازش سیگنال را دارا میباشند .
معماری داخلی میکرو کنترلرها:
ساده ترین معماری میکروکنترلر، متشکل از یک ریز پردازنده، حافظه و درگاه ورودی/خروجی است. ریز پردازنده نیز متشکل از واحد پردازش مرکزی (CPU)و واحد کنترل(CU) است.
CPUدر واقع مغز یک ریز پردازنده است و محلی است که در آنجا تمام عملیات ریاضی و منطقی ،انجام میشود. واحد کنترل ، عملیات داخلی ریزپردازنده را کنترل میکند و سیگنالهای کنترلی را به سایر بخشهای ریز پردازنده ارسال میکند تا دستورالعملهای مورد نظر انجام شوند.
حافظه بخش بسیار مهمی از یک سیستم میکروکامپیوتری است.ما میتوانیم بر اساس بکارگیری حافظه ،آن را به دو گروه دستهبندی میکنیم: حافظه برنامه و حافظه داده . حافظه برنامه ، تمام کد برنامه را ذخیره میکند .این حافظه معمولا از نوع فقط خواندنی (ROM) می باشد. انواع دیگری از حافظهها نظیرEPROM وحافظههای فلش EEPROM برای کاربردهایی که حجم تولید پایینی دارند وهمچنین هنگام پیادهسازی برنامه به کار میروند . حافظه داده از نوع حافظه خواندن/نوشتن(RAM) میباشد. در کاربردهای پیچیده که به حجم بالایی از حافظه RAM نیاز داریم ، امکان اضافه کردن تراشه های حافظه بیرونی به اغلب میکروکنترلر ها وجود دارد.
در گاههای ورودی / خروجی (I/O) به سیگنالهای دیجیتال بیرونی امکان میدهند که با میکروکنترلر ارتباط پیدا کند .درگاههای (I/O) معمولاً به صورت گروههای 8 بیتی دسته بندی میشوند و به هر گروه نیز نام خاصی اطلاق میشود به عنوان مثال ، میکروکنترلر 8051 دارای 4 درگاه ورودی / خروجی 8 بیت میباشد که P3,P2,P1,P0 نامیده میشوند. در تعدادی از میکروکنترلرها ، جهت خطوط درگاه I/O قابل برنامه ریزی میباشد . لذا بیتهای مختلف یک درگاه را می توان به صورت ورودی یا خروجی برنامهریزی نمود. در برخی دیگر از میکروکنترلرها (از جمله میکروکنترلرهای 8051) درگاههای I/O به صورت دو طرفه میباشند . هر خط از درگاه I/O این گونه میکرو کنترلرها را می توان به صورت ورودی و یا خروجی مورد استفاده قرار داد . معمولاً ، این گونه خطوط خروجی ، به همراه مقاومتهای بالا کش بیرونی به کار برده میشوند.
خانواده AVR :
میکروکنترولر AVR به منظور اجرای دستورالعملهای قدرتمند در یک سیکل کلاک (ساعت) به اندازه کافی سریع است و میتواند برای شما آزادی عملی را که احتیاج دارید به منظور بهینه سازی توان مصرفی فراهم کند . میکروکنترلر AVR بر مبنای معماری(RISC کاهش مجموعهی دستورالعملهای کامپیوتر ) پایه گذاری شده و مجموعه ای از دستورالعملها را که با 32 ثبات کار میکنند ترکیب میکند . به کارگرفتن حافظه از نوع Flash که AVR ها به طور یکسان از آن بهره میبرند از جمله مزایای آنها است.یک میکرو AVR میتواند با استفاده از یک منبع تغذیه 2.7 تا 5.5 ولتی از طریق شش پین ساده در عرض چند ثانیه برنامه ریزی شود یا Program شود.
میکروهای AVR در هرجا که باشند با 1.8 ولت تا 5.5 ولت تغذیه میشوند البته انواع توان پایین نیز وجود دارند که بهLow Power معروفند. ویژگیهایی که سبب شد، AVRها جای 8051 را بگیرند،عبارتست از:
- توان مصرفی پایین: توان مصرفی پایین آنها برای استفاده بهینه از باتری و همچنین کاربرد میکرو در وسایل سیار و سفری طراحی شده که میکروهای جدید AVR با توان مصرفی کم از شش روش اضافی در مقدار توان مصرفی ، برای انجام عملیات بهره میبرند. این میکروها تا مقدار 1.8 ولت قابل تغذیه هستند که این امر باعث طولانی تر شدن عمر باتری میشود. در میکروهای با توان پایین ، عملیات شبیه حالت Standby است یعنی میکرو میتواند تمام اعمال داخلی و جنبی را متوقف کند و کریستال خارجی را به همان وضعیت شش کلاک در هر چرخه رها کند !
- 2. حافظه ی فلش خود برنامه ریز با امکانات خاص
- 3. قابلیت دوباره برنامه ریزی کردن بدون احتیاج به اجزای خارجی
- 4. بایت کوچک که به صورت فلش سکتور بندی شده اند
- 5. داشتن مقدار متغیر در سایز بلوک بوت
- 6. خواندن به هنگام نوشتن
- 7. بسیار آسان برای استفاده
- 8. کاهش یافتن زمان برنامه ریزی
- 9. کنترل کردن برنامه ریزی به صورت سخت افزاری
10. استفاده از فیوزها و بیتهای قفل
11. ایزوله بودن نسبت به نویز که باعث کابرد آن در محیط صنعتی می شود.
راههای مختلف عمل برنامه ریزی :
ü موازی یاparallel یکی از سریعترین روشهای برنامه ریزی.
ü خود برنامه ریزی توسط هر اتصال فیزیکی.
ü برنامه ریزی توسط هر نوع واسطی از قبیل TWIو SPI و غیره، دارا بودن امنیت صد درصد در بروزرسانی و کد کردن.
ü : SPI واسطه سه سیمی محلی برای بروزرسانی سریع ، آسان و موثر در استفاده.
ü واسط JTAG : واسطه ای که تسلیم قانون IEEE 1149.1 است و میتواند به صورت NVM برنامهریزی کند یعنی هنگام قطع جریان برق دادهها از بین نروند .
AVR همچنین مجهز به امکانات دیگر مانند تایمر واچ داگ و مبدلهای ADC و PWM است.
یکی از مهمترین بخشهای AVR که کمتر در هر میکروکنترلرهای دیگر دیده میشود مقایسه کننده آنالوگ با گین 1 و 200 و ... می باشد. لازم به ذکر است که در 8051 باید از فلش(EEPROM) وADC و کریستال مولد ساعت به صورت بیرونی استفاده میکردیم اما در AVR این امکانات به صورت درونی وجود دارد .
انواع میکروهایAVR :
شرکتATMEL که شرکت اصلی تولید کننده میکروهایAVR میباشد, سه نوع میکروکنترلر AVR تولید میکند :
(1سری Tiny (2 سری AT90s (3 سریATmega
که هر سری از این میکروها ویژگیهای خاصی داشته و در مصارف خاصی کاربرد بیشتری دارند که در ذیل به توضیح مختصری پیرامون هر یک از این سریها پرداخته میشود :
سریTiny:
میکروهای این سری برای : 1- کاهش قیمت 2- صرفه جویی در وقت بهینه شدهاند ، میزان مصرف ، حجم حافظه و تعداد پایه ها در میکروهای این سری کم است.
از جمله میکروهای این سری میتوان موارد زیر را نام برد :
• AT tiny 10
• AT tiny 11
• AT tiny 12
• AT tiny 15 L
• AT tiny 26
• AT tiny 26 L
• AT tiny 28 L
سری 90s:
از نظر حجم حافظه و تعداد پین ورودی / خروجی و توان مصرفی متوسط میباشد و به آن AVR معمولی هم میگویند.چند نمونه معروف از این میکروها در زیر نام برده شده است :
• AT 90s 1200
• AT 90s 2313
• AT 90s2323/LS2323/S2343/LS2343
• AT 90s 2333/LS2333/S4433/LS4433
• AT 90s 8515
• AT 90s 8535/LS8535
جهت دریافت فایل طراحی و ساخت سیستم ضبط و پخش سیگنال با میکروکنترلر AVRو کارت حافظه ی MMC لطفا آن را خریداری نمایید