Микроконтроллерный измеритель расхода топлива

Введение 5
1 Назначение, состав, область применения и принципы функционирования микроконтроллерного измерителя
расхода топлива 9
1.1 Обзор используемого дополнительного оборудования 10
1.1.1 Датчики скорости движения автомобиля 11
1.1.2 Датчики расхода топлива автомобиля 11
1.1.3 Преобразователи частота-напряжение 13
1.2 Принципы функционирования микроконтроллерного измерителя расхода топлива 15
2 Разработка микроконтроллерного измерителя расхода топлива 17
2.1 Разработка схемы электрической структурной
микроконтроллерного измерителя расхода топлива 17
2.2 Разработка схемы электрической принципиальной
микроконтроллерного измерителя расхода топлива 19
2.2.1 Выбор элементной базы 19
2.2.2 Описание схемы электрической принципиальной
микроконтроллерного измерителя расхода топлива 37
2.2.3 Расчет параметров блока индикации микроконтроллерного
измерителя расхода топлива 40
2.3 Разработка программной части микроконтроллерного
измерителя расхода топлива 41
2.3.1 Разработка алгоритма и программы 41
2.3.2 Отладка и тестирование программной части
микроконтроллерного измерителя расхода топлива 53
3 Освещение места работы инженера-разработчика 64
Заключение 68
Список использованных источников 69
Приложение А - Листинг программы микроконтроллерного измерителя расхода топлива 71
Приложение Б - Схема электрическая структурная микроконтроллерного измерителя расхода топлива 83
Приложение В - Схема электрическая принципиальная микроконтроллерного измерителя расхода топлива 85
Приложение Г - Перечень элементов 87
Приложение Д - Схемы программ 90
Приложение Е - Презентация 93

Купить

Основные требования, которые потребители предъявляют к управляющим блокам приборов можно сформулировать следующим образом:
- низкая стоимость;
- высокая надежность;
- высокая степень миниатюризации;
- малое энергопотребление;
- работоспособность в жестких условиях эксплуатации;
-достаточная производительность для выполнения всех требуемых функций.
В отличие от универсальных компьютеров к управляющим контроллерам, как правило, не предъявляются высокие требования к производительности и программной совместимости.
Выполнение всех этих довольно противоречивых условий одновременно затруднительно, поэтому развитие и совершенствование техники пошло по пути специализации и в настоящее время количество различных моделей управляющих микроконтроллеров чрезвычайно велико.
Однако можно выделить некоторые черты архитектуры и системы команд, общие для всех современных микроконтроллеров, это:
- так называемая Гарвардская архитектура - то есть раздельные области памяти для хранения команд (программы) и данных. Они могут иметь разную разрядность, в системе команд для обращения к ним предусмотрены различные команды и т.д.;
- интеграция в одном корпусе микросхемы (на одном кристалле) практически всех блоков, характерных для полнофункционального компьютера - процессора, ПЗУ, ОЗУ, устройств ввода-вывода, тактового генератора, контроллера прерываний и т.д. Поэтому в русскоязычной литературе подобные устройства часто называются однокристальные ЭВМ (ОЭВМ).
Микроконтроллеры обычно классифицируют по разрядности обрабатываемых чисел:
- четырехразрядные - самые простые и дешевые;
- восьмиразрядные - наиболее многочисленная группа (оптимальное сочетание цены и возможностей), к этой группе относятся микроконтроллеры серии MCS-51 (Intel) и совместимые с ними, PIC (MicroChip), HC68 (Motorola), Z8 (Zilog) и др.;
- шестнадцатиразрядные - MCS-96 (intel) и другие - более высокопроизводительные но более дорогостоящие;
- тридцатидвухразрядные - обычно являющиеся модификациями
универсальных микропроцессоров, например i80186 или i386EX.
Четырехразрядные микроконтроллеры являются очень простыми и дешевыми устройствами, предназначенными для замены несложных схем на "жесткой" логике в системах с невысоким быстродействием. Типичные случаи применения - часы, калькуляторы, игрушки, простые устройства управления в промышленных устройствах и бытовой технике.
Типичные характеристики четырехразрядных микроконтроллеров:
- ОЗУ - объем - 16...64 четырехразрядные ячейки;
- ПЗУ - объем - 0.5 ...1 К восьмиразрядных ячеек, тип - масочное ПЗУ (наиболее дешевое);
- система команд - количество - 30...50;
- тактовая частота - 100 КГц...1Мгц;
- периферийные устройства - 2...4 четырехразрядных параллельных порта, иногда контроллер жидкокристаллического индикатора;
- стоимость - порядка 0.1$.
Примеры четырехразрядных микроконтроллеров - отечественные серии KP145BM1405, КР145ВМ1406, КР1834 и т.д.
Одним из крупнейших производителей четырехразрядных микроконтроллеров - "Ангстрем" г. Зеленоград (и экспортер в страны Юго-Восточной Азии).
В настоящее время среди всех 8-разрядных микроконтроллеров семейство MCS-51 является несомненным чемпионом по количеству разновидностей и
количеству компаний, выпускающих его модификации. Оно получило свое название от первого представителя этого семейства - микроконтроллера 8051, выпущенного в 1980 году на базе технологии HMOS. Удачный набор периферийных устройств, возможность гибкого выбора внешней или внутренней программной памяти и приемлемая цена обеспечили этому микроконтроллеру успех на рынке. С точки зрения технологии микроконтроллер 8051 являлся для своего времени очень сложным изделием - в кристалле было использовано 128 тыс. транзисторов, что в 4 раза превышало количество транзисторов в 16- разрядном микропроцессоре 8086.
Важную роль в достижении такой высокой популярности семейства 8051 сыграла открытая политика фирмы Intel, родоначальницы архитектуры, направленная на широкое распространение лицензий на ядро 8051 среди большого количества ведущих полупроводниковых компаний мира.
В результате на сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров семейства 8051, выпускаемых почти двадцатью компаниями. Эти модификации включают в себя кристаллы с широчайшим спектром периферии: от простых 20-выводных устройств с одним таймером и 1К программной памяти до сложнейших 100-выводных кристаллов с 10-разрядными аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), массивами таймеров-счетчиков, аппаратными 16-разрядными умножителями и 64К программной памяти на кристалле. Каждый год появляются все новые варианты представителей этого семейства. Основными направлениями развития являются: увеличение быстродействия (повышение тактовой частоты и переработка архитектуры), снижение напряжения питания и потребления, увеличение объема ОЗУ и FLASH памяти на кристалле с возможностью внутрисхемного программирования, введение в состав периферии микроконтроллера сложных устройств, типа системы управления приводами, CAN и USB интерфейсов и т.п.
Все микроконтроллеры из семейства MCS51 имеют общую систему команд. Наличие дополнительного оборудования влияет только на количество регистров специального назначения.
Основными производителями клонов 51-го семейства в мире являются фирмы Philips, Siemens, Intel, Atmel, Dallas, Temic, Oki, AMD, MHS, Gold Star, Winbond, Silicon Systems и ряд других.
На территории бывшего СССР производство микроконтроллера 8051 осуществлялось в Киеве, Воронеже (1816ВЕ31/51, 1830ВЕ31/51), Минске (1834ВЕ31) и Новосибирске (1850ВЕ31).
Микроконтроллеры данного семейства выпускаются в PLCC, DIP и QFP корпусах и могут работать в следующих температурных диапазонах:
- коммерческий (0°C — +70°C);
- расширенный (-40°C — +85°С):
- для военного использования (-55°C — +125°С).
Примерами микроконтроллеров семейства MCS-51 с расширенными возможностями могут служить расширения микроконтроллеров MCS-51/52 8XC51FA, 8XC51GB, 80С152.
Данная выпускная квалификационная работа посвящена разработке микроконтроллерного измерителя расхода топлива. Разработанное устройство предназначено для измерения и выдачи на индикацию информации о расходе топлива в процессе эксплуатации автомобиля. Информация о расходе топлива выводится на семисегментный светодиодный индикатор в [мл/км], если скорость автомобиля не равна нулю, или [л/ч] в противном случае. В качестве микроконтроллера использован восьмиразрядный микроконтроллер семейства MCS51.

Купить