Электронный метроном с изменяемым ритмом

Номинальный ток транзистора должен быть больше в коэффициент запаса по току КЗТ=2…5 раз, чем требуемое значение номинального тока [10]:Где, – число фаз;–номинальный ток.в) анализируется коммутируемое напряжение. Максимально допустимое напряжение сток-исток выбираемого транзистора должно быть больше с коэффициентом запаса КЗН амплитуды коммутируемого напряжения UКОМ:Где, – число последовательно включенных в схеме транзисторов Коэффициент запаса по напряжению обычно выбирают в диапазоне КЗН= 3…10[10].По приложению 3 [10] выберем n-канальный mosfetтранзистор -IRF540FI,основные электрические параметры которого приведены в таблице 3.4.Таблица 3.4. Основные параметры IRF540FIМарка полевоготранзистораМаксимальноенапряжение сток-исток,BМаксимальныйток стока, AСопротивлениеканала, ОмМощность,ВтТип корпуса124356IRF540FI10015,00,07740ISOWATT220Выбор устройства индикацииДля отображения информации в имитаторе предполагается использовать LCD индикатор. При вводе информации планируется выдавать на экран индикатора название переменной – угол отклонения глиссады и её значение.Для ввода значения переменной должно быть отведено не менее четырёх символов, а название переменной может включать более восьми символов. Таким образом, целесообразно использовать LCD индикатор 1602, который имеет две строки по 16 символов в каждой. Индикация информации реализуется на базе контроллера HD44780. Для выдачи на индикатор команд и данных может использоваться как восьмиразрядный интерфейс, так и четырёхразрядный интерфейс. LCD индикатор имеет 16 контактов для подключения к схеме (таблица 3.5.):Таблица 3.5. Назначение выводов LCD индикатора1(VSS)Питание контроллера (-)2 (VDD)Питание контроллера (+)3 (VO)Вывод управления контрастом4 (RS)Выбор регистра5 (R/W)Чтение/запись ( режим записи при соединении с землей)6 (E)Еnable (строб по спаду)7 - 10 (DB0 - DB3)Младшие биты 8 битного интерфейса11 - 14 (DB4 - DB7)Старшие биты интерфейса15 (A)Анод (+) питания подсветки16 (K)Катод (-) питания подсветкиВыбираем модель LCD индикатора 16x02 – LM016l. Рис.3.4. LCD дисплей LM016lНазначение выводов LCD индикатора, ранее было приведено в таблице 3.5. Схема подключения LCD индикатора к устройству управления приведена на рис.3.5.Рис.3.5. Типовая схема подключения LCD дисплея4. Разработка программного обеспечения4.1. Разработка алгоритма работы устройстваОбобщенный алгоритм работы микроконтроллера показан на рис.4.1.Рис.4.1. Обобщенный алгоритм работы микроконтроллера4.2. Программа для микроконтроллераЛистинг 1./*******************************************************Chip type : ATmega8535Program type : ApplicationAVR Core Clock frequency: 8,000000 MHzMemory model : SmallExternal RAM size : 0Data Stack size : 128*******************************************************/#include #include // Alphanumeric LCD functions#include #include // Declare your global variables here// Переменная частотыfloat F = 0.333;// Переменная резуьтата измерения частоты;long int F_rez = 20;// Переменная периода в мсfloat T = 3333.0;// Переменная цикла//int i=0;// Переменная задержки высокого уровня в мсfloat Tlog1=1500;// Переменная задержки низкого уровня в мсfloat Tlog0=1500;// Счетчик инкремента/декремента частотыlong int F_count = 0;// Переменная скважностиfloat S = 0.5;// Переменнаягромкостиlong int S_rez=50;// Счетчик инкремента/декремента скважностиlong int S_count = 0;// Строкадляработыс sprintfunsigned char string[20];// External Interrupt 0 service routineinterrupt [EXT_INT0] void ext_int0_isr(void){// Place your code here;}// External Interrupt 1 service routineinterrupt [EXT_INT1] void ext_int1_isr(void){// Place your code here;}void main(void){// Declare your local variables here// Input/Output Ports initialization// Port A initialization// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In DDRA=(0<-100){S_count=S_count-1;delay_ms(50);}// Рассчитываем скважностьS=0.5*(1+0.01*S_count); // Выполняем инкремент частотыif (PIND.4==1 && 20+F_count<250){F_count=F_count+1;delay_ms(50);}// Выполняем декремент частотыif (PIND.5==1 && 20+F_count>20){F_count=F_count-1;delay_ms(50);}// Рассчитываем частотуF = (float)(20+F_count)/60;// Рассчитываем период сигнала в мсT = 1000/F;// Рассчитываем задержку для высокого уровняTlog1=(int)T*S;// Рассчитываем задержку для низкого уровняTlog0=(int)T*(1-S);PORTC.0=1;// Формируем сигналdelay_ms(Tlog1);PORTC.0=0;delay_ms(Tlog0);// Выводим сигнал в порт C// Выводим измерение частоты сигнала на LCD дисплейF_rez = 20+F_count; sprintf(string,"%4d", F_rez); lcd_gotoxy(0,0); lcd_puts("Rate="); lcd_gotoxy(5,0); lcd_puts(string);// Выводим измерение громкости сигнала на LCD дисплей S_rez = (int)100*S; sprintf(string,"%4d", S_rez); lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts("Volume="); lcd_gotoxy(7,1); lcd_puts(string);}}5. Моделирование работы устройстваВиртуальная модель электронного метронома в среде Proteus 8 показана на рис.5.1.Рис.5.1. Виртуальная модель метронома в среде ProteusНазначение элементов управления на схеме рис.5.1:SS1(+) – увеличение громкости выходного сигнала, снижается скважность сигнала. В данном случае коэффициент заполнения увеличивается от 0.5 до 1. Начальное значение установлено соответственно равным 0.5 т.е. начальная длительность импульса равна длительности паузы;SS2(-) – снижение громкости выходного сигнала, увеличивается скважность сигнала. В данном случае коэффициент заполнения уменьшается от 0.5 до 0;SF1(+) – увеличение темпа выходного сигнала. Начальное значение установлено равным 20 уд./мин., максимальное значение темпа предусмотрено равным 250 уд./мин.SF1(+) – снижение темпа выходного сигнала,минимальное значение установлено равным 20 уд./мин.На рис.5.2. Показано моделирование выходного сигнала при установленных параметрах Rate (Темп) 60 уд./мин. = 1 уд./с и Volume (громкости) 50, максимальное значение 100.Рис.5.2. Результаты моделированияRate = 60, Volume = 50Рис.5.3. Осциллограмма выходного сигнала при заполнении 0.5.Как видно из осциллограммы выходного сигнала на рис.5.3, один полный период сигнала занимает 5 делений при цене деления 200 мс, следовательно 1 полный период равен 5*200мс = 1000 мс = 1 с, т.е. частота следования 1 уд./с как и следует из показаний дисплея, следовательно устройство работает верно. На рис.5.4, рис.5.5. моделирование выполнено для коэффициента заполнения 0.25(Volume = 25)при темпе Rate = 60 уд./мин.Рис.5.4.Результаты моделирования Rate = 60, Volume = 25Рис.5.5.Осциллограмма выходного сигнала при заполнении 0.25ЗаключениеВ данном курсовом проекте разрабатывался – электронный метроном с изменяемым ритмом. В ходе выполнения курсовой работы были решены следующие задачи:- Выполнен обзор существующих технических решений, рассмотрены электронные метрономы на аналоговой и цифровой электронной базе;- Разработана структурная схема метронома;- Разработана электрическая принципиальная схема метронома;- Выбрана элементная база;- Разработан алгоритм и программа для микроконтроллера;- Выполнено моделирование работы устройства в среде Proteus.Результаты полученные в ходе выполнения курсовой работы вполне соответствуют поставленным целям.Список использованных источников1. http://www.metronomid.ru/metronome-history/2. Сидоров И. Н. С34 Самодельные электронные устройства для дома: Справочник домашнего мастера. – СПб.: Лениздат, 1996.- 352 е.. ил.3. http://www.texnic.ru/konstr/izm/izm25.html4.http://www.galaktika.zp.ua/news/334-elektronnyy-metronom-skhemaopisaniye.html5. Радио, телевизия, электроника, 2002, N5. С.7. Материал подготовил В. Новиков.6. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя. — М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2007 г.7. Максимов В.М. Аппаратные и программные средства лабораторного стенда на основе микроконтроллера ATmega8535.8. Трамперт В. Измерение, управление и регулирование с помощью AVR-микроконтроллеров.: Пер. с нем. — К.: «МК-ПРЕСС», 2006г. 9. «Программирование микроконтроллеров ATmega8535» Методические указания по проведению лабораторных работ Челябинск 2009 г.10. Хусаинов Р.З., Качалов А.В. Микропроцессорные системы управления электроприводов. Учебное пособие к курсовому проектированию. Челябинск, Изд-во ЮУрГУ, 2016. – 47 с.Приложение 1. Схема электрическая принципиальнаяПриложение 2. Перечень элементовОбозначениеНаименованиеК-воПрим.МикросхемыLCD1LM016L1U1ATmega85351ТранзисторыQ1IRF7401РезисторыR1-R40,25-10 кОм ± 10%1Резисторы переменныеRV110 кОм1линейная характеристикаДинамикLS1НЧ Sica 12L2.5SL1