Разработка программируемого термостабилизатора
2.3 Выбор элементной базы
В дипломном проекте был выбран однокристальный 8-разрядный Flash CMOS микроконтроллер PIC16F84А.
PIC16F84А - это 8-pазpядные микpоконтpоллеpы с RISC аpхитектуpой, пpоизводимые фирмой Microchip Technology. Это семейство микpоконтpоллеpов отличается низкой ценой, низким энеpгопотpеблением и высокой скоpостью. Микpоконтpоллеpы имеют встpоенное ЭППЗУ пpогpаммы, ОЗУ данных и выпускаются в 18 и 28 выводных коpпусах.
Микpоконтpоллеpы семейства PIC имеют очень эффективную систему команд, состоящую всего из 35 инстpукций. Все инстpукции выполняются за один цикл, за исключением условных пеpеходов и команд, изменяющих пpогpаммный счетчик, котоpые выполняются за 2 цикла. Один цикл выполнения инстpукции состоит из 4 пеpиодов тактовой частоты.
Таким образом, пpи частоте 4 МГц, вpемя выполнения инстpукции составляет 1 мксек. Каждая инстpукция состоит из 14 бит, делящихся на код опеpации и опеpанд.
Обзор характеристик микроконтроллера PIC16F84А представлен в таблице 2.3.1.
№ |
Характеристики |
|
1 |
Имеет только 33 простых команды |
|
2 |
Все команды выполняются за один цикл(200ns), кроме команд перехода- 2 цикла |
|
3 |
Рабочая частота 0Гц - 20МГц(200 нс цикл команды) |
|
4 |
12- битовые команды |
|
5 |
8- битовые данные |
|
6 |
512 - 2К х 12 программной памяти на кристалле EPROM |
|
7 |
25 - 72 х 8 регистров общего использования |
|
8 |
7 специальных аппаратных регистров SFR |
|
9 |
Двухуровневый аппаратный стек |
|
10 |
Прямая, косвенная и относительная адресация данных и команд |
|
11 |
12 - 20 линий ввода-вывода с индивидуальной настройкой |
|
12 |
8 - битный таймер/счетчик RTCC с 8-битным программируемым предварительным делителем |
|
13 |
Автоматический сброс при включении |
|
14 |
Таймер запуска генератора |
|
15 |
Watchdog таймер WDT с собственным встроенным генератором, обеспечивающим повышенную надежность |
|
16 |
EPROM бит секретности для защиты кода |
|
17 |
Экономичный режим SLEEP |
|
18 |
Программируемые EPROM биты для установки режима возбуждения встроенного генератора |
|
19 |
RC генератор : RC |
|
20 |
Обычный кварцевый резонатор : XT |
|
21 |
Высокочастотный кварцевый резонатор : HS |
|
22 |
Экономичный низкочастотный кристалл : LP |
|
23 |
Экономичная высокоскоростная КМОП EPROM технология |
|
24 |
Статический принцип в архитектуре |
|
25 |
Широкий диапазон напряжений питания: - коммерческие: 2,0 в до 5.5 в - промышленные: 2,0 в до 5.5 в |
|
26 |
Низкое потребление: -20mA типично для 6В, 20МГц -2mА типично для 5В, 4МГц -15мкА типично для 3В, -32КГц мкА типично для SLEEP режима при 3В, 0 - 70 С |
Таблица 2.3.1 - Обзор характеристик микроконтроллера PIC16F84А
Устройство отличается от известных измерителей температуры на DS1820 возможностью одновременной регулировки температуры в двух точках с точностью ±0,5° в интервале температур от -10 до +85 °С, малым временем реагирования 11,4 мс по сравнению с 1 с у прототипов.
Микроконтроллерный термометрический датчик DS1820 рассчитан на измерение температуры от -55 до +125 °С, но на границах предела точность измерения ухудшается до +2 °С. Управление нагревателями выполняется по принципу цифрового компаратора.
На однорядном ЖК-дисплее индикатора можно одновременно наблюдать текущую температуру в двух точках, температуру в различных точках и ее установленное значение. Прием данных, их обработка и выдача на индикатор выполняются микроконтроллером PIC16F84A.
На рисунке 2.4.1 предоставлена информация о расположения выводов микроконтроллера
Рисунок 2.4.1 - Расположение выводов микроконтроллера
Работа с терморегулятором сводится к установке температуры регулирования для обоих датчиков. При включении устройства на дисплее появится значение температуры первого и второго датчика с указанием стрелочкой (>) номера датчика. Нажатием кнопки «Режим» на дисплее последовательно будут появляться изображения, левые цифры показывают текущую температуру соответствующих датчиков, а правые цифры -- установленные значения температур. При включении режимов работы микроконтроллер переходит в режим установки. В этом режиме под устанавливаемым разрядом появляется мигающий курсор. Кнопкой «Разряд» перемещают курсор по разрядам, а кнопкой «Установка» устанавливают необходимое значение температуры.
При установке нет ограничения по максимуму и минимуму, поэтому необходимо быть внимательным. Можно установить знак минус и не дождаться включения нагревателя, и наоборот, установить температуру регулирования более +125° и не дождаться выключения нагревателя. Во время установки сравнение температур не прекращается, поэтому нагреватели в это время желательно отключить. Поскольку установленные значения запоминаются в энергонезависимой памяти, то нагреватели можно подключить при выключенном напряжении.
При индикации и установке температур для 100 в разряде десятков будет индикация двоеточия (:), для 110 -- точка с запятой (;), для 120 -- обратная стрелка (<).
Технические характеристики используемых оптронов MOC3043 представлены в таблице 2.3.2
Характеристики |
|
Температура хранения-55 +150C |
|
Рабочая температура-40 +100C |
|
ВХОДНОЙ ДИОД: -Прямой ток 50mA -Обратное напряжение 6V -Рассеяние мощности 120 мВт |
|
ВЫХОДНОЙ ФОТО ДВУСТОРОННИЙ ТИРИСТОРНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ: -Негосударственное выходное напряжение терминала 400V -Прямой ток (Пик) 1A -Рассеяние мощности 150 мВт |
|
РАССЕЯНИЕ МОЩНОСТИ: -Рассеяние Суммарной мощности 250 мВт |
Таблица 2.3.2 - Технические характеристики оптронов MOC3043
Технические характеристики используемого ЖКИ DV-16100-S2FBLY-H/R22 представлены в таблице 2.3.3
Характеристики |
Значение |
|
Количество Символов |
16 ґ 1 |
|
Точка размеры(мм) |
0.55 0.75ґ |
|
Точка расстояние(мм) |
0.08 |
|
Высота Символов(мм) |
3.07ґ 6.56 |
|
Размеры модуля (Горизонтальная ґ Вертикальная ґ Толщина, мм) |
80.0ґ 36.0ґ 14.5max |
|
Область просмотра (По горизонтали ґ Вертикаль, мм) |
65.0ґ 14.0 |
|
Активная область (Горизонтальная ґ Вертикальная, мм) |
59.62ґ 6.56 |
Таблица 2.3.3 - Технические характеристики ЖКИ DV-16100-S2FBLY-H/R22
Технические характеристики используемых микроконтроллерных термометрических датчиков представлены в таблице 2.3.4
Параметры |
Характеристики |
Примечание |
|
Интерфейс |
1-wire |
требует только одного вывода порта для связи |
|
Питание |
-от 3.0 до 5.5 В |
Может получать питание от линии данных. |
|
Измерение температуры от |
-55 C до° +125°C (-67°F до +257°F) |
||
Точность |
±0.5°С от -10°C до +85 C° |
||
Разрешающая способность |
9-бит |
||
Время преобразования |
750 мс |
||
Каждое устройство имеет уникальный 64-битный серийный код который хранится в бортовой ROM |