📄Работа №52272
Тема: РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
физика
Объем:
71 листов
Год:
2016
Просмотров:
345
4750
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 4
1. МИКРОКОНТРОЛЛЕР СЕМЕЙСТВА AVR ATMEGA168A 5
1.1. Архитектура ядра AVR 5
1.1.1. Структура памяти 5
1.1.2. Память программ 6
1.1.3. Статическое ОЗУ 9
1.1.4. Регистры общего назначения 10
1.1.5. Регистры ввода/вывода 11
1.1.6. Энергонезависимая память данных EEPROM 13
1.2. Обзор периферийных устройств 14
1.3. Аналого-цифровой преобразователь 14
1.3.1. Функционирование модуля АЦП 15
1.3.2. Результат преобразования 22
1.3.3. Параметры АЦП 23
1.4. 8-разрядные таймеры-счетчики T0 и T2 24
1.4.1. Управление тактовым сигналом 24
1.4.2. Режим работы «сброс при совпадении» 25
1.5. 16-разрядный таймер-счетчик T1 27
1.6. Двухпроводный последовательный интерфейс TWI 29
1.6.1. Принципы обмена данными по шине TWI 29
1.6.2. Формат адресного пакета 31
1.6.3. Формат адресного пакета 32
1.6.4. Обзор модуля TWI 33
2. СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ И ПРОГРАММИРОВАНИЯ 44
2.1. Отладочная плата Arduino Nano 44
2.2. Средства разработки 45
2.3. Программирование МК ATmega168A 46
2.3.1. Программирование МК через интерфейс SPI 46
2.3.2. Программирование МК через последовательный асинхронный
порт 48
3. ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ДИСПЛЕЙ LCD1602 50
3.1. Основные характеристики 50
3.2. Интерфейс обмена данными 51
3.3. Адаптер интерфейса I2C для дисплея на основе контроллера HD44780
55
3.4. Библиотека lcd_HD44780 58
4. РАЗРАБОТКА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА 60
4.1. Структурная схема макета прибора 60
4.2. Измерение напряжения 61
4.3. Исследование характеристики преобразования АЦП 63
4.4. Измерение частоты 66
4.5. Оценка точности измерения частоты 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 74
1. МИКРОКОНТРОЛЛЕР СЕМЕЙСТВА AVR ATMEGA168A 5
1.1. Архитектура ядра AVR 5
1.1.1. Структура памяти 5
1.1.2. Память программ 6
1.1.3. Статическое ОЗУ 9
1.1.4. Регистры общего назначения 10
1.1.5. Регистры ввода/вывода 11
1.1.6. Энергонезависимая память данных EEPROM 13
1.2. Обзор периферийных устройств 14
1.3. Аналого-цифровой преобразователь 14
1.3.1. Функционирование модуля АЦП 15
1.3.2. Результат преобразования 22
1.3.3. Параметры АЦП 23
1.4. 8-разрядные таймеры-счетчики T0 и T2 24
1.4.1. Управление тактовым сигналом 24
1.4.2. Режим работы «сброс при совпадении» 25
1.5. 16-разрядный таймер-счетчик T1 27
1.6. Двухпроводный последовательный интерфейс TWI 29
1.6.1. Принципы обмена данными по шине TWI 29
1.6.2. Формат адресного пакета 31
1.6.3. Формат адресного пакета 32
1.6.4. Обзор модуля TWI 33
2. СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ И ПРОГРАММИРОВАНИЯ 44
2.1. Отладочная плата Arduino Nano 44
2.2. Средства разработки 45
2.3. Программирование МК ATmega168A 46
2.3.1. Программирование МК через интерфейс SPI 46
2.3.2. Программирование МК через последовательный асинхронный
порт 48
3. ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ДИСПЛЕЙ LCD1602 50
3.1. Основные характеристики 50
3.2. Интерфейс обмена данными 51
3.3. Адаптер интерфейса I2C для дисплея на основе контроллера HD44780
55
3.4. Библиотека lcd_HD44780 58
4. РАЗРАБОТКА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА 60
4.1. Структурная схема макета прибора 60
4.2. Измерение напряжения 61
4.3. Исследование характеристики преобразования АЦП 63
4.4. Измерение частоты 66
4.5. Оценка точности измерения частоты 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 74
📖 Введение
С развитием и широким распространением однокристальных ЭВМ, чаще именуемых микроконтроллерами (МК), появляется возможность сравнительно быстрой разработки цифровых измерительных приборов различного назначения и класса точности. Например, даже на базе самых простых моделей распространенных МК семейства AVR фирмы Atmel можно создать вольтметр со встроенным в МК 10-разрядным АЦП. Задача отображения измеряемой величины также легко решается, например, с применением распространенных знакосинтезирующих
жидкокристаллических (ЖК) дисплеев, на основе контроллера Hitachi HD44780. Многие МК имеют развитые таймеры-счетчики, с помощью которых становится также легко реализуемым низкочастотный частотомер, пригодный для учебных задач или радиолюбительской практики.
Разработка комбинированного измерительного прибора на базе МК позволит получить большой опыт по схемотехнике цифровых интерфейсов и программированию МК. Результаты разработки могут быть применены в учебном практикуме по микроконтроллерам и измерительным приборам.
Цель работы: разработка измерительного прибора на основе AVR- микроконтроллера (МК) для измерения напряжения и частоты.
Поставленная цель потребовала решения следующих задач:
1) изучить архитектуру 8-разрядных микроконтроллеров семейства AVR на примере отладочной платы Arduino Nano с МК ATmega168A;
2) изучить среду разработки CodeBlocks, компилятор avr-gcc, библиотеку языка Си avr-libc, а также средство загрузки микропрограммы avrdude;
3) разработать библиотеку для управления ЖК дисплеем по последовательному интерфейсу I2C;
4) разработать подпрограмму для измерения напряжения на основе встроенного в МК АЦП;
5) разработать подпрограмму для измерения частоты на основе встроенных в МК таймеров и счетчиков.
жидкокристаллических (ЖК) дисплеев, на основе контроллера Hitachi HD44780. Многие МК имеют развитые таймеры-счетчики, с помощью которых становится также легко реализуемым низкочастотный частотомер, пригодный для учебных задач или радиолюбительской практики.
Разработка комбинированного измерительного прибора на базе МК позволит получить большой опыт по схемотехнике цифровых интерфейсов и программированию МК. Результаты разработки могут быть применены в учебном практикуме по микроконтроллерам и измерительным приборам.
Цель работы: разработка измерительного прибора на основе AVR- микроконтроллера (МК) для измерения напряжения и частоты.
Поставленная цель потребовала решения следующих задач:
1) изучить архитектуру 8-разрядных микроконтроллеров семейства AVR на примере отладочной платы Arduino Nano с МК ATmega168A;
2) изучить среду разработки CodeBlocks, компилятор avr-gcc, библиотеку языка Си avr-libc, а также средство загрузки микропрограммы avrdude;
3) разработать библиотеку для управления ЖК дисплеем по последовательному интерфейсу I2C;
4) разработать подпрограмму для измерения напряжения на основе встроенного в МК АЦП;
5) разработать подпрограмму для измерения частоты на основе встроенных в МК таймеров и счетчиков.
✅ Заключение
1. Изучена архитектура 8-разрядного AVR-микроконтроллера ATmega168A (МК), а также средства разработки: отладочная плата Arduino Nano, компилятор avr-gcc, библиотека языка Си avr-libc, средство загрузки микропрограммы avrdude, среда разработки CodeBlocks.
2. Разработана библиотека для управления жидко-кристаллическим дисплеем типа HD44780 по двухпроводному интерфейсу TWI (I2C) через адаптер PCF8574. Функции работы с модулем TWI в режиме ведущего (без использования прерываний) выделены в виде отдельной вспомогательной библиотеки.
3. Разработана подпрограмма для измерения напряжения на основе встроенного в МК аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Диапазон измеряемого напряжения составляет 0..1000 мВ. Разрядность преобразования — 10 бит.
4. Разработана подпрограмма для измерения частоты. Для подсчета подаваемых импульсов используется счетчик таймера T1, для выдержки интервала измерения 1000 мс — таймер T2. Диапазон измеряемой частоты составляет 1..2 000 000 Гц.
2. Разработана библиотека для управления жидко-кристаллическим дисплеем типа HD44780 по двухпроводному интерфейсу TWI (I2C) через адаптер PCF8574. Функции работы с модулем TWI в режиме ведущего (без использования прерываний) выделены в виде отдельной вспомогательной библиотеки.
3. Разработана подпрограмма для измерения напряжения на основе встроенного в МК аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Диапазон измеряемого напряжения составляет 0..1000 мВ. Разрядность преобразования — 10 бит.
4. Разработана подпрограмма для измерения частоты. Для подсчета подаваемых импульсов используется счетчик таймера T1, для выдержки интервала измерения 1000 мс — таймер T2. Диапазон измеряемой частоты составляет 1..2 000 000 Гц.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.