ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. УСТРОЙСТВО ПРИБОРА И ПРИНЦИП РАБОТЫ 7
1.1. Внутреннее устройство ATmega8 9
1.2. Сдвиговый регистр 14
1.3. Датчик температуры ds 18b20 17
1.4. Интерфейс 1-wire 22
Глава 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА 28
2.1. Разработка семисегментной ячейки табло 28
2.2. Изготовление печатных плат 31
2.3. Работа с датчиком ds18b20 35
2.4. Тестирование 37
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 38
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 39
ПРИЛОЖЕНИЕ А 40
В настоящее время микроконтроллеры широко используются в промышленности и в быту. Массовость этих электронных устройств объясняется удешевлением их производства и простотой изготовления с нынешними технологиями, а также их универсальностью, перепрограммированием и компактными размерами. Одним из самых распространенных способов применения микроконтроллеров является использование их в качестве устройства управления. Благодаря микроконтроллерам, человечеству стала доступна высокотехнологичная автоматизация производства.
На сегодняшний день доля российских государственных компаний в ВВП страны составляет около 50 процентов (а по некоторым оценкам, доходит до 75-80 процентов), при этом организация производства в самих компаниях не всегда соответствует экономическим и технологическим реалиям. Для развития российского экономического потенциала эффективность госкомпаний необходимо повышать. В первую очередь необходимо реформировать внутренние IT-процессы с внедрением соответствующих автоматизированных систем различного уровня, адаптированных под современные реалии [1].
Автоматизация позволяет предприятиям повышать объемы изготовляемой продукции, выполнять даже технологически сложные задания за более короткий срок, сокращать сырьевые расходы, справляться с задачами, недоступными человеческим рукам. Суть автоматизации производства - это передача функций управления и контроля от человека к оборудованию [2].
На данный момент на микроконтроллерах осуществляется управление на всех роботизированных производствах, что способствует большому спросу на специалистов в этой области. Микроконтроллер (МК) - это микропроцессор с интегрированными в микросхему устройствами ввода- вывода, памятью, таймерами и другими периферийными устройствами. Он способен генерировать импульсы согласно программе, записанной в его память, т.е. быть источником цифрового сигнала. Также микроконтроллер способен считывать по определенным протоколам и записывать в память данные с внешних устройств. Одной из его важнейших функций является обработка и преобразование данных. Многие микроконтроллеры имеют встроенный аналогово-цифровой преобразователь, это означает, что он способен считывать аналоговые сигналы и преобразовать их в цифровые данные. Также в микроконтроллере используется процессор с ограниченным набором инструкций и команд (RISK), являющийся сравнительно быстрым устройством по отношению к микропроцессорам с полным набором инструкций и команд (CISK).
В системе управления технологической установкой снятие текущих показаний некоторой величины - температуры, влажности, давления, уровня жидкости, напряжения, тока и т.д. осуществляется с помощью датчиков - устройств и механизмов, предназначенных для преобразования сигнала внешнего воздействия в форму, понятную системе управления [3]. В таких системах сигналы с датчиков поступают в микроконтроллер, где они обрабатываются в соответствии с заданной программой.
В этой связи изучение принципов работы микроконтроллеров, датчиков и приобретения практических навыков работы с ними является актуальным для молодого специалиста в сфере автоматизации технологических процессов.
В ходе дипломного проекта был выбран 8-битный микроконтроллер Atmega8, семейства AVR, так как это одна из наиболее удачных 8-разрядных микроконтроллерных платформ корпорации Atmel. Было спроектировано устройство измерения температуры с удобным выводом на светодиодное табло с минимальным количеством цифровых каналов и максимальной оптимизацией.
Целью данной работы является изучение принципа работы микропроцессорных устройств на примере создания цифрового табло с использованием датчиков температуры. В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи:
1. Анализ научно-технической информации.
2. Разработка технологической части прибора.
3. Изготовление прототипа прибора.
4. Написание рабочей программы.
5. Отладка готового прибора.
В ходе работы был изучен принцип работы микроконтроллера, датчика температуры, сдвигового регистра, протокол 1-wire. Написана программа для вывода показаний температуры с нескольких датчиков ds18b20. Приобретены навыки низкоуровневого программирования микроконтроллера семейства AVR. Разработана схема табло, и изготовлены 4 модуля ячеек. Разработана и изготовлена плата управления на основе микроконтроллера. Проведены отладка и испытания работы устройства.
