СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №4/2012

● 4 й разряд (индикатор НG4.2) отоб ражает единицы градусов в режимах измерения температуры и единицы минут в режиме «таймер»; ● 5 й разряд (индикатор НG5) отобра жает символ « ° С» в режимах измере ния температуры. Элемент №1 индикатора HG2 вклю чен при работе в режиме «температу ра 1», элемент № 2 индикатора HG2 включен при работе в режиме «темпе ратура 2» и соответственно элемент №3 – при работе в режиме «температу ра 3». Неоновая лампа Н1 сигнализи рует о состоянии нагрузки, которую подключают к устройству через соеди нитель Х3. Таймер с обратным отсчётом време ни позволяет задавать интервал вре мени от 1 до 9999 мин с дискретностью 1 мин. Предусмотрена подача звуко вого сигнала длительностью 60 с час тотой повторения 1 Гц при обнуле нии времени таймера. После нажатия кнопки S1 (С) включается нагрузка и начинается обратный отсчёт времени. Точка h индикатора HG3.2 мигает с час тотой 1 Гц. При повторном нажатии кнопки S1 (С) нагрузка выключается, и обратный отсчёт времени прекраща ется. Основные узлы замка и термометра идентичны. Устройство выполнено на микроконтроллерах DD1 и DD2, рабо чая частота которых (11,0592 МГц) за даётся кварцевыми резонаторами ZQ1 и ZQ2 соответственно. Порты РD микроконтроллеров управляют дина мической индикацией. Динамичес кая индикация термометра реализо вана на транзисторах VT1 – VT5, сдво енных семисегментных индикаторах HG3, HG4 и одинарном цифровом ин дикаторе HG5. Коды для включения индикаторов поступают в порт PС микроконтроллера DD2. Для функци онирования клавиатуры задейство ван вывод 19 (PD5) микроконтролле ра DD2. Элементы шкального инди катора HG2 подключены к выводам порта РВ микроконтроллера DD2. Аналогичным образом выполнена ди намическая индикация замка (тран зисторы VT12 – VT16, сдвоенные семисегментные индикаторы HG6, HG7 и одинарный цифровой индика тор HG8). После подачи питания на выводах 9 микроконтроллеров через цепи R6С3 и R8С6 формируются сигналы систем ного аппаратного сброса. На дисплее замка появляется код 0000. Элемент №1 индикатора HG1 включен; индика тор HG8 отображает символ «З». Пьезоэлектрический излучатель ВА1 включается с вывода 4 микро контроллера DD1. Канал управления нагрузкой собран на базе твердотель ного реле U1, которое управляется с вывода 5 (PB4) микроконтроллера DD2. Неоновая лампа Н1 позволяет визуально контролировать состоя ние нагрузки, подключенной к со единителю Х3. Измерение температуры реализова но с помощью микросхем термодат чиков К1019ЕМ1, которые имеют ли нейную зависимость выходного на пряжения от температуры. В таблице приведены основные технические ха рактеристики датчиков. Канал измерения температуры № 1 собран на микросхеме DA1. Что бы полностью реализовать возмож ности данной ИС, она питается от ге нератора тока (VT6, VT7), который обеспечивает I пит = 1 мА. Ток устанав ливается подбором номинала резис тора R23. Начальное значение сопро тивления (в килоомах) можно рас считать по формуле R = U пит – 1,7 (В). Выходное напряжение с DA1 посту пает на вывод 40 (РА0) микрокон троллера DD2 (вход АЦП канала №1). Каналы измерения температуры№ 2 и № 3 работают аналогичным обра зом; выходные напряжения поступа ют на выводы 39 (РА1) и 38 (PA2) микроконтроллера DD2. Датчики температуры DA2, DA3 подключают ся к плате через соединители Х4 и Х6 соответственно. Источник внешнего опорного напряжения выполнен на микросхеме DA4 КР142ЕН19. Опор ное напряжение устанавливается при помощи R56. Десятиразрядный АЦП, встроенный в микроконтроллер ATMEGA8535, поз воляет считывать входные напряже ния, находящиеся в диапазоне от 0 до уровня напряжения опорного источ ника, и может работать как с внешним, так и с внутренним (2,56 В) источни ком опорного напряжения. Значение выходного кода АЦП соответствует формуле: А = ( U вх / U ref ) × 2 N , (1) где А – величина напряжения в двоич ном коде; U вх – напряжение на входе АЦП; U ref – напряжение источника опорного напряжения; N – разряд ность АЦП. Для более полного использования измеряемого температурного диапа зона, упрощения формулы согласова ния рабочего диапазона и двоичного числа с выхода АЦП и исключения процедуры калибровки каналов изме рения температурыиспользован внеш ний опорный источник с напряже нием 4 В, которое соответствует вы ходному напряжению датчика при температуре 125 ° C. Для согласования рабочего диапазо на температур и двоичного числа с вы хода АЦП в программу заложена фор мула: Y = 0,5 X – 366, где Х – двоичное десятиразрядное чис ло, поступающее с АЦП. Следует отметить, что термодатчики К1019ЕМ1 – довольно инерционные. Поэтому на дисплей по каждому кана лу измерения выводится текущий от счёт АЦП без накопления и усредне ния, что упрощает программу. Программное обеспечение замка и термометра было разработано в среде AVR Studio. В программе замка исполь зуются два прерывания: Reset и преры вание таймера Т0, обработчик которо го начинается с метки TIM0. При пере ходе на метку Reset инициализируются стек, таймер, порты, а также флаги и переменные, используемые в програм ме. Таймер Т0 генерирует прерывания по переполнению (в регистре TIMSK установлен бит TOIE0). Коэффици ент предварительного деления такто вой частоты таймера установлен рав ПРАКТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 48 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2012 Основные параметры датчика температуры К1019ЕМ1 Параметры Значение Ток питания, мА 1 Диапазон допустимого тока питания, мА 0,5…1,5 Рабочий диапазон температур, °С –45…125 Выходное напряжение при токе питания 1 мА, мВ: –45°С 25°С 125°С 2232…2332 2952…3012 3932…4032 © СТА-ПРЕСС