Розробка термокотролю з індикацією

1. Аналіз змісту задачі

Мікроконтролер  типу ATMEGA8535 використовується для вимірювання  температури процесу Т° у певному  об’єкті та порівняння її з номінальною  Т°_ном. Сигнал про температуру надходить до пристрою контролю у вигляді певної напруги U. Характеристика датчика описується виразами:

U (В) = Т° / (60+3m₁+m₂)            (1)

Т°_ном= 80+2m₂+m₃             (2)

Для вибору параметрів визначається номер варіанту:

W=31*3+3*1 = 96

Відповідно  до варіанту вибираються параметри:

m₁=B, m₂=7, m₃=F   тоді

Т°_ном = 80+2*7+15 = 109 °С

Порогові значення температури (10% від Т°_ном):

Т₁ = 99 °С, Т₂ = 119 °С

Мікроконтролер  працює з внутрішнім каліброваним тактовим генератором частотою 1 МГц. Задача полягає у створенні програми для мікроконтролера, яка забезпечує періодичне вимірювання напруги, перераховує її значення у температуру, підготовлює дані для виводу на індикатор та керує ним. Крім того, він порівнює отримане значення температури з номінальним Т°_ном. Якщо температура менше норми на 10%, то світиться жовтий індикатор, вкладається у межі допуску – зелений, а як на 10% більша норми – червоний. Датчик напруги (U) та світлодіоди підключені до порту А (таблиця 1):

№ варіанту	Лінії порту  А								Спільний
	8	7	6	5	4	3	2	1
96	U	Ж	З					Ч	катод

Таблиця 1

U – 8, жовтий (Ж) – 7, червоний (Ч) – 1, зелений (З) – 6.

Також сегменти світлодіодів у цифрових індикаторах  розміщуються згідно запропонованого  варіанту (таблиця 2):

№ варіанту	Сегменти								Спільний
	a	b	c	d	e	f	g	h
96	5	4	7	3	1	8	2	6	катод

Таблиця 2

В залежності від  розташування цих сегментів буде відповідне розташування образів символів в ОЗП (таблиця 3).

Символ	Сегменти
	f	c	h	a	b	d	g	e
0	1	1	0	1	1	1	0	1
1	0	1	0	0	1	0	0	0
2	0	0	0	1	1	1	1	1
3	0	1	0	1	1	1	1	0
4	1	1	0	0	1	0	1	0
5	1	1	0	1	0	1	1	0
6	1	1	0	1	0	1	1	1
7	0	1	0	1	1	0	0	0
8	1	1	0	1	1	1	1	1
9	1	1	0	1	1	1	1	0

Таблиця 3

Із виразу (1.1) знаходимо можливі значення температури:

Т°= U (В) * kʹ            (3)

де kʹ = (60+3m₁+m₂) = 100, U (В) = ΔU_кв*k,  ΔU_кв = 0,01 (В) – крок квантування, k – значення коду ADCH від 0 до 255.

Тоді

Т°= ΔU_кв*k * kʹ           (4)

Розрахуємо  декілька значень температури:

Т°₀= 0,01* 0 *100 = 0 (°С)

Т°₁= 0,01* 1 *100 = 1 (°С)

Т°₂= 0,01* 2 *100 = 2 (°С)

…

Т°₂₅₅= 0,01* 255 *100 = 255 (°С)

Ці усі 256 значень  температури розташуємо у ПЗП команд.

Додаткові вимоги: значення температури виводиться у динамічному режимі; інтервал між вимірюваннями Твим (мс) = 20 + m₁ = 20 + 11 = 31(мс).

 

 

 

2. Обґрунтування алгоритму роботи мікроконтролера

Структурну  схему алгоритму роботи мікроконтролера показано в додатку 1 .

Програма роботи мікроконтролера складається з  головної програми та підпрограм.

Головна програма (рис.1) починається зі скиду процесора (Reset), встановлення стеку (SP) та налаштування портів (згідно свого варіанту).

Рис.1 Головна программа

Далі розміщуються образи символів в ОЗП (також згідно свого варіанту) для організації  виводу значення температури на цифрові  індикатори. Після чого описуються вектори переривань: налаштовується АЦП, таймер та дозвіл переривання в  таймері, що встановлюється в регістрі ТІМСК. Далі проводиться певна початкова ініціалізація – обнуління змінних, що використовуються для визначення температури, а також встановлюється біт глобального дозволу переривань “І”. Після цього йде підпрограма Вивід, яку потрібно зациклити, щоб забезпечити динамічну індикацію.

Програма обробки  переривання від АЦП (рис.2) працює наступним чином: завантажуються дані після вимірювання з АЦП в робочий регістр, завантажуються дані (перший елемент) з ПЗП в регістр Z, після чого визначається значення температури.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2 Програма обробки переривання від АЦП

 

Підпрограма Вивід (рис. 3) здійснює виведення виміряної температури на цифрові індикатори (в port С) та засвічування відповідних знакомісць.

 
Рис. 3 Підпрограма Вивід

Підпрограма Пауза (рис. 4) також є необхідною складовою для організації динамічної індикації.

Рис. 4 Підпрограма Пауза