Главная страница
Навигация по странице:

  • 1.2.1. Анализ микроконтроллеров 8 1.2.2. Анализ часов реального времени 14 1.2.3. Анализ жидкокристаллических дисплеев 21

  • ГЛАВА 1. МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ КАК СРЕДСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫМИ ЧАСАМИ

    		•

    РАЗРАБОТКА ЧАСОВ С МИКРОПРОЦЕССОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ. Разработка часов с микропроцессорным управлением


    Скачать 1.11 Mb.
    НазваниеРазработка часов с микропроцессорным управлением
    Дата06.02.2022
    Размер1.11 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаРАЗРАБОТКА ЧАСОВ С МИКРОПРОЦЕССОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ.docx
    ТипДиплом
    #353003
    страница1 из 4
      1   2   3   4

    ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

    на тему

    Разработка часов с микропроцессорным управлением
    Специальность 09.02.01 Компьютерные системы и комплексы

    базовой подготовки

    СОДЕРЖАНИЕ


    СОДЕРЖАНИЕ 0

    ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 1

    ВВЕДЕНИЕ 2

    ГЛАВА 1. МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ КАК СРЕДСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫМИ ЧАСАМИ 5

    1.1. Анализ существующих решений на рынке 6

    1.2. Выбор элементной базы электронных часов 8

    1.2.1. Анализ микроконтроллеров 8

    1.2.2. Анализ часов реального времени 14

    1.2.3. Анализ жидкокристаллических дисплеев 21

    1.3 Выбор программного обеспечения для проектирования 27

    ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЧАСОВ НА БАЗЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА 29

    2.2. Разработка принципиальной схемы электронных часов 29

    2.3. Разработка программного кода 30

    2.3. Моделирование электронных часов в среде разработки Proteus 37

    2.4. Разработка печатной платы 38

    ГЛАВА 3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДЕРЕНИЯ ПРОЕКТА 41

    ГЛАВА 4. ОХРАНА ТРУДА И БЕЗОПАСНОСТИ ВО ВРЕМЯ РАБОТ 45

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48

    ПРИЛОЖЕНИЕ 51


    ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ


    МС – Микросхема

    ПЦС – Принципиальная схема

    УГО – Условно-графическое изображение

    ВД – Временная диаграмма

    МК – Микроконтроллер

    ПК – Персональный компьютер

    ТТЛ – Транзисторно-транзисторная логика

    МПС – Микропроцессорная система

    ОЗУ – Оперативное запоминающее устройство

    ШИМ – Широтно –импульсная модуляция

    АЛУ – Арифметико - логическое устройство


    ВВЕДЕНИЕ


    На сегодняшний день сложно представить себе мир без вычислительной техники. Чудо технологического прогресса пронизывает паутинами передач каждый уголок нашей планеты. Вступив в 20 век и миновав рамки индустриального общества, человек столкнулся с формированием нового этапа жизни, в котором усилилась потребность в высококвалифицированных специалистах в связи с автоматизацией и механизацией производства и улучшением качества жизни из-за экономического подъема, вызванного технологическими инновациями на рынке труда.

    Но вместе с этим мир столкнулся с двумя величайшими и ужаснейшими войнами, подтолкнувших ученых на разработку инновационной техники под государственным руководством. Таким образом, как бы парадоксально это не звучало, война стала мощнейшим двигателем прогресса в большинстве исследовательских научных сфер, но нас интересует развитие такой области как история формирования первых электронно-вычислительных машин.

    Согласно общепринятой методике, их историю можно поделить на несколько поколений, где первым считаются ламповые компьютеры, вторым – транзисторные, третьим – компьютеры на интегральных схемах, а четвертым – с использованием микропроцессоров. С ростом технологий то, что раньше весило тонны и умещалось в огромных комнатах - удалось поместить при помощи микросхем на одной печатной плате, благодаря изобретению интеграции электронных компонентов в монолитный полупроводниковый кристалл. Данная методика стала называться полупроводниковой интегральной архитектурой. Позже идеи микросхем дошли и до преобразования центральных процессоров, в результате чего были созданы первые микропроцессоры.

    Однако микропроцессоры были лишь частью общей системы, задачи которой были сравнимы по функционалу с человеческим мозгом. Тогда возникла идея поместить в один кристалл функции процессора и его периферийных устройств, таких как оперативная и постоянная память, порты ввода и вывода, аналого-цифровые преобразователи и т.д. Таким образом, на рынке появился микроконтроллер – компьютер, помещенный в однокристальную микросхему, способный на относительно простые и сложные задачи.

    Данное решение оказалось экономически крайне успешным в связи широкими возможностями устройства и на данный момент используется в качестве управления в большинстве бытовой и промышленной техники.

    Революция на рынке микросхем примерно в тот же период коснулась и с необходимостью в переходе с механических стрелочных часов на электронно- цифровые. Первые разработки были слишком зависимы от энергоснабжения вследствие использования LED-светодиодов, что не допускало автономную работу, поэтому в часах наручного использования они были достаточно быстро смещены на индикаторы с жидкокристаллическими дисплеями. В связи с этим решилась проблема автономности из-за качественно более низкого напряжения питания и потребления мощности. Однако светодиодная индикация приобрела популярность в бытовой и промышленной технике, где не так принципиально её относительно высокое энергопотребление, но важны яркость свечения и долгосрочная эксплуатация.

    Тем самым рынок поделился на автономные наручные часы личного использования и на часы, применяемые для обслуживания техники. Также неизменной популярностью пользуются настольные часы с питанием от сети переменного тока. Ознакомившись с исторической справкой возникновения микроконтроллеров и электронных часов, необходимо перейти к актуальности выполняемой работы.

    На сегодняшний день актуальность работы определяется широком спросом электронных часов в роли обязательного счетчика времени, который используется в качестве элемента управления в большинстве цифровых устройств - для более гибких настроек работы в режиме ежедневной эксплуатации.

    Основные задачи данной работы:

    1. Освоить техническую литературу и интернет ресурсы по заданной теме;

    2. Выполнить сравнение с рыночными аналогами;

    3. Спроектировать структурную схему;

    4. Спроектировать принципиальную схему;

    5. Написать программный код для микроконтроллера;

    6. Провести экономический расчет затрат на разработку;

    7. Техника безопасности внедрения проекта.

    Электронные часы, должны оповещать пользователя о настоящем времени и обеспечивать визуальное оповещение реального времени.

    Цель дипломной работы заключается в создании электронных часов.

    Предмет исследования - разработка электронных часов с использованием микроконтроллера.

    Объектом исследования является счётчик времени с системой управления на базе микроконтроллера.

    Основной задачей исследования является изучение основных принципов применения электронных часов.

    ГЛАВА 1. МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ КАК СРЕДСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫМИ ЧАСАМИ

    В ходе выполнения дипломной работы необходимо разработать электронные часы на базе микроконтроллера. Разработка устройства должна проходить с использованием микроконтроллеров, применение которых позволит расширить рабочий функционал схемы, сделать её более гибкой в настройке, а также упростить добавление новых функций в уже имеющуюся схему, то есть рассмотреть возможность дальнейшей модернизации устройства.

    Электронные часы – часы, в которых для отсчёта времени используются периодические колебания электронного генератора, преобразованные в дискретные сигналы, повторяющиеся через 1 секунду, 1 минуту, 1 час и т.д. Сигналы же выводятся на цифровое табло, показывающее текущее время, а в некоторых моделях также число, месяц, год и день недели.

    Дискретный сигнал – прерывистый сигнал, изменяющийся во времени и принимающий любое значение из списка возможных значений. Список возможных значений может быть непрерывным или квантовым. Существует путаница между понятиями дискретного и цифрового сигналов. Часто цифровой сигнал называют дискретным, потому что он состоит из дискретных (отдельных) частей, несмотря на то, что цифровой сигнал не является прерывистым сигналом. Ниже на рисунке изображена разница между сигналами.



    Рисунок 1.1 – График-сравнение аналоговых и цифровых сигналов с дискретными сигналами (рисунок с сайта Wikipedia.org)

    Основой же электронных часов является кварцевый генератор стабилизированных электрических колебаний, часто сопровождаемый микросхемой, предназначенной для вычисления времени и вывода сигналов на цифровой дисплей. Часы с питанием от сети переменного тока могут не иметь собственного генератора и использовать частоту сети.

    Кварцевый генератор – автогенератор электромагнитных колебаний, в состав которого входит кварцевый резонатор. Предназначено для получения колебаний постоянной частоты с высокой температурной и временной устойчивостью и низким уровнем фазовых шумов. Принцип работы заключается в механических колебаниях кварцевой пластины, в результате подачи внешнего напряжения. Данная деформация приводит к появлению электрического заряда на поверхности кварца. Это явление называется пьезоэлектрическим эффектом.

    Кварцевый резонатор представляет собой электромеханическое устройство, обладающее пьезоэлектрическим эффектом. Электрические параметры резонатора и его первоначальная настройка в основном определяют стабильность частоты генератора.

    Микроконтроллер – однокристальное устройство с микропроцессорным ядром, на котором присутствует относительно ограниченная оперативная, постоянная и flash-память, а также необходимая периферия.

    Исходя из полученных данных, перейдем анализу существующих решений на рынке.
      1   2   3   4

    написать администратору сайта