Система мониторинга за температурой и влажностью

Значение частоты копируется в отдельные ячейки памяти для удобства выполнения математических операций. В исходный текст программы заносятся коэффициенты K` иB`. Затемзначение частоты умножается на K` и далее к результату прибавляется B. Контроль датчиков влажности реализован через порт А, который настроен на прием данных по двум линиям. Срабатывание датчика при достижении установленного значения или наоборот, при отклонении от установленного значения определяется в соответствии с требованиями к проектируемому устройству.Значение температуры, полученное в результате вычислений и данные о срабатывании датчиков контроля влажности, посредством модуля USART отправляется в ПК. Поочередно отправляются восемь байт данных. Каждый новый байт загружается в модуль USART только при условии, если предыдущий байт полностью отправлен.Подпрограмма прерывания выполняет следующие действия: предварительная установка таймера 0 путем записи числа шесть для его переполнения через 0,25 с, и копирование количество импульсов из таймера 1 с последующим умножением на 4 для получения значения частоты.При проверке работоспособности программы, написанной для работы многоканальной системы мониторинга, используем встроенный в среду разработки AVRStudioотладчик. На рисунке 4.2 показанo окно отображающее настройку модуля USARTи таймера – счетчика 1 в программе AVRStudio.Рисунок 4.2 – Окно настройки модуля USARTи таймера – счетчика 1Подставляя значение частоты 27920 Гц (что соответствует температуре 110 оС) проверим правильность расчетов выполняемых программой. По завершению расчетов значение температуры должно записывается в регистры r10 – r14, а затем сохраняется в ячейки памяти 162 – 166. При этом знак температуры записывается в регистр r6 и сохраняется в ячейку 161. На рисунке 4.3 показано окно с вычисленным значением температуры.Рисунок 4.3 - Окно с результатом вычислений температуры и сохраненным в ячейки памятиПри срабатывании одного или нескольких датчиков влажности в регистры r0 – r1 записывается единица, далее данные сохраняются в ячейки памяти 167 – 168. Для проверки работоспособности программы запишем единицу в бит номер нуль регистра PINA. На рисунке 9 показано окно с данными о срабатывании датчика контроля влажности.Рисунок 4.4 - Окно с данными о срабатывании датчика контроля влажностиЗАКЛЮЧЕНИЕВ рамках курсового проектирования проведена разработка принципиальной электрической схемымногоканальной системы мониторинга с подключением к ПК. Основным элементом схемы является микроконтроллер ATmega162-8М. За счет того, что на его управляющую программу возложены все вычислительные процессы, удалось сократить количество элементов в принципиальной схеме. Принципиальная схема состоит из нескольких основных частей: схема питания, схема включения микроконтроллера, схема триггера Шмитта, схеа включения гальванической развязки и схемы включения буфера RS232. Основным элементом схемы питания является интегральный стабилизатор напряжения L78L33ABZ. Аналоговый триггер Шмитта реализован на интегральном компараторе MAX997EUA. В качестве буфера RS232 применена схема ADM3101EACPZ. Для мониторинга питающего напряжения и сброса микроконтроллера в случае его понижения применен супервизор ADM6328-31ART. В гальванической развязке применены оптрон РС817D и микросхема инверторов SN74AHC1G14DBVR.Перед составлением программы рассчитаны необходимые числовые константы, на основе которых микроконтроллер определяет значение температуры. Значение погрешности при выполнении расчетов микроконтроллером, которое не превышает 0,00036%, соответствует требуемой точности измерения. Управляющая программа для микроконтроллера написана на языке ассемблер в интегрированной среде разработки AVR Studioи проверена на наличие ошибок с помощью встроенного отладчика. Для проверки работоспособности программы рассчитаны и подготовлены необходимые коэффициенты, которые затем загружены в программу.В результате разработано устройство, отвечающее современным требованиям, с возможностью подключения устройства к ПК для архивирования или обработки данных при помощи прикладного ПО.СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВТрамперт В. Измерение, управление и регулирование с помощью AVR–микроконтроллеров.: Пер. с нем.– Киев.: «МК-Пресс», 2006. – 208с.; ил.Кравченко А.В. 10 устройств на AVR микроконтроллерах Книга 1 – М.: Издательский дом «Додэка-XXI», Киев «МК-Пресс», 2008.–224с.; Ил. Стабилизатор L78L33 Техническая документация [интернет ресурс] https://www.st.com/resource/en/datasheet/l78l.pdf (дата обращения 9.02.20)Микроконтроллер ATmega16-16AU-SU Техническая документация [интернет ресурс] Microntroller- ATmega16-16AU _Datasheet.pdf (дата обращения 12.03.20)Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя. – М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2007.– 592 с.: ил.Интегральные микросхемы: Микросхемы для линейных источников питания и их применение. Издание второе, исправленное и дополненное – М. ДОДЭКА, 2008 г., 400 с.Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. –М.: Высшая школа, 2088. – 448 с.Стабилизатор L78L33ABZ Техническая документация [интернет ресурс] https://www.st.com/resource/en/datasheet/l78l.pdf (дата обращения 25.02.20)Микроконтроллер ATmega162-8М Техническая документация [интернет ресурс] https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-2513-8-bit-AVR-Microntroller-ATmega162_Datasheet.pdf (дата обращения 25.03.20)Супервизор ADM6328-31ART Техническая документация [интернет ресурс] https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/adm6326_6328_6346_6348.pdf (дата обращения 29.03.20)Компаратор MAX997EUA Техническая документация [интернет ресурс] http://www.redrok.com/Comparator_MAX961-MAX999_5nS_5mV_Latch_R-R_3V-5V.pdf (дата обращения 29.03.20)Оптрон РС817D Техническая документация [интернет ресурс] http://www.naliwator.narod.ru/other/pc817rus.pdf (дата обращения 29.03.20)Инвертор SN74AHC1G14DBVR Техническая документация [интернет ресурс] http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ahc1g14.pdf (дата обращения 05.01.20)Диод 1N4148W Техническая документация [интернет ресурс] https://www.vishay.com/docs/81857/1n4148.pdf (дата обращения 05.01.20)Буфер RS232 ADM3101EACPZ Техническая документация [интернет ресурс] https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/adm3101e.pdf (дата обращения 05.01.20)ПРИЛОЖЕНИЕ АТекст программы.include "m162def.inc" ; Подключение файла с описанием ; регистров общего назначения для ATmega162 – 8М.org 0; Переход на адрес 0jmpreset; Вектор сбросаreti; INT 0reti; INT1reti; INT2reti; PCINT0reti; PCINT1reti; TIMER3 CAPTreti; TIMER3 CAMPAreti; TIMER3 CAMPBreti; TIMER3 OVFreti; TIMER2 COMPreti; TIMER2 OVFreti; TIMER1 CAPTreti; TIMER1 COMPAreti; TIMER1 COMPBreti; TIMER1 OVFreti; TIMER0 COMPjmptimer0_ovf; Прерываниепо переполнению Т/С0reti; SPI_STCreti; USATR0_RXCreti; USATR1_RXCreti; USATR0_UDREreti; USATR1_UDREreti; USATR0_TXCreti; USATR1_TXCreti; EE_RDYreti; ANA_COMPreti; CPM_RDYreset:cli; Запрет на прерывание во время настройки; *****Т/С 0*****ldi r16, 0x06 ; Загрузка вТ/С0 числаout TCNT0, r16; шесть (предустановка таймера)ldi r16, 0b00000101; Включение нормального режима ( подсчетout TCCR0, r16; импульсов)ldi r16, 0b00000001; Настройка Т/С0 по переполнениюout TIMSK, r16 out TIFR, r16; *****Т/С 1*****ldir16, 0x00; Очистка Т/С1 путем загрузки в счетныйout TCNT1H, r16; регистрнуляout TCNT1L, r16ldir16, 0b00000000; Настройкарегистра управления Т/С1outTCCR1A, r16ldi r16, 0b00000111; Настройка для счета импульсов поout TCCR1B, r16; фронту сигналаldi r17, 0x00; Настройка портов Aна прием сигналаldir16, 0b00000000; Настройка портов 0,1модуля DDRAoutDDRA, r16; на прием сигналовldir16, 0x01; Загрузка указателя стекаoutSPH, r16ldir16, 0x60; Загрузка указателя стекаoutSPL, r16; *****Настройка модуля для передачи*****ldi r16, 0x00; Настройкаout UBRR0H, r16; модуля USARTldi r16, 0x06; скорость 9600 бит/сout UBRR0L, r16; при Fт г =1,024 МГц,ldi r16, 0b10000110; 8 бит в посылке,out UCSR0C, r16; 1 стоп-бит,ldi r16, 0b00011000; контроль данных отключен, out UCSR0B, r16; асинхронный стандартный режимldir16, 0b00000000; Очистка r16out UCSR0A, r16; Включение модуля USARTsei; Глобальное разрешение прерываний;*****Основная программа*****main: nop; Начало основной программыcpir17, 0x01; Проверка регистра r17 путем загрузки в него 0brnemain; Если в r17 пуст, то переход к mainldir17, 0x00; Если в r17 занят, то его нужно очиститьmovr24, r21; Копируем частоту в регистрыmovr23, r20ldir9, 0x03ldir8, 0x8D; ЗагрузкаK’ldir7, 0xA4;*****Умножение*****clrr10; Очистка регистров под результат умноженияclr r11clr r12clr r13clrr14mulr23, r7; Умножение регистров r23 и r7movr10, r0; Запись данных регистра r0 в регистр r10movr11, r1; Запись данных регистра r1 в регистр r11mulr23, r8; Умножение регистров r23 и r8clrr16; Очистка регистра r16 для данных бита переносаaddr11, r0; Прибавление данных регистра r0 к регистру r11adcr12, r1; Прибавление с переносом данных регистра r1 к; регистру r12mulr23, r9; Умножение регистров r23 и r9addr12, r0; Прибавление данных регистра r0 к регистру r12adcr13, r1; Прибавление с переносом данных регистра r1 к; регистру r13adcr14, r16; Прибавление данных переноса к регистру r14mulr24, r7; Умножение регистров r24 и r7addr11, r0; Прибавление данных регистра r0 к регистру r11adcr12, r1; Прибавление с переносом данных регистра r1 к; регистру r12mulr24, r8; Умножение регистров r24 и r8clrr16; Очистка регистра r16 для данных бита переносаaddr12, r0; Прибавление данных регистра r0 к регистру r12adcr13, r1; Прибавление с переносом данных регистра r1 к; регистру r13mulr24, r9; Умножение регистров r24 и r9addr13, r0; Прибавление данных регистра r0 к регистру r13adcr14, r1; Прибавление с переносом данных регистра r1 к; регистру r14;*****Сложение*****ldir30, 0xFE; ЗагрузкаВ’ вдополнительномкодеldir29, 0xEAldi r28, 0x38ldir27, 0xE4ldir26, 0x11addr10, r26; Прибавление данных регистра r26 к регистру r10adcr11, r27; Прибавление с переносом данных регистра r27 к; регистру r11adcr12, r28 ; Прибавление с переносом данных регистра r28 к; регистру r12adcr13, r29; Прибавление с переносом данных регистра r29 к; регистру r13adcr14, r30; Прибавление с переносом данных регистра r30 к; регистру r14clr r6; Очистка регистра r6 под знак результата; вычисленийmov r31, r14 ; Копируем самый старший разряд для проверки; флага переносаrol r31; Сдвигаем флаг переноса, если 0 то перейти наbrcc m2; m2, если 1 ,тоinc r6; записываем в r6 1 (означает знак "-")ldir18, 0x01; Загружаем единицу в регистр r18 для ; вычитания из дополнительного кодаldir19, 0x00; Загружаем нуль в регистр r19для ; вычитания из дополнительного кодаsubr10, r18; Вычитаем единицу из дополнительного кодаsbcr11, r19; Вычитаем нуль из дополнительного кодаsbc r12, r19sbc r13, r19 sbcr14, r19comr10; Инвертируем обратный кодcomr11com r12com r13 comr14m2: sts 0x0161, r6; Загружаем знак температуры в ячейку 0161sts 0x0162, r14; Загружаем значение температуры в ячейки sts 0x0163, r13; памяти 0162 - 0166sts 0x0164, r12sts 0x0165, r11sts 0x0166, r10clrr0; Очищаем регистры для загрузки в них данныхclrr1clrr6; Очищаем регистрr6 для загрузки вданныхпорта Аinr6, PINA; Загрузка данных порта A в регистр r6rorr6; Сдвиг данных регистра r6, если во флаге нуль, brccm3; то переход на m3incr0; если единица – запись в регистр r0единицыm3: rorr6; Сдвиг данных регистра r6, если во флаге нуль,brccm4; то переход на m4incr1; если единица – запись в регистр r1единицыsts 0x0167, r0; Запись данных датчиков в ячейки sts 0x0168, r1; памяти 0167 - 0168m4: sbisUCSR0A, 7; Определение флага бита № 7 – RxC, если тамjmpmain; нуль, переход на main, если единица, то inr16, UDR; «вытаскиваем» данные из RxC, и «гасим» флаг ; путем записи в него нуляldir26, 0x61; Указание первой ячейки памяти с даннымиldir27, 0x01; в регистровую пару Хldir28, 0x08; Указание количества ячеек с даннымиp1: sbisUCSR0A, 5; Проверка флага №5 – UDRE0, если регистр занятjmpp1; переход на р1, если регистр пуст, то ldr16, x+; скопировать данные в регистр r16из; ячейки памяти, адрес которой указан в; регистровой паре и переход на следующую; ячейкуoutUDR0, r16; Загрузка в UDR0данных из регистра r16decr28; Декремент регистра r28, если он не обнулилсяbrnep1; переход на р1jmpmain; Переход на main; *****Подпрограмма прерывания Т/С0*****timer0_ovf:pushr16in r20, TCNT1L; Копирование содержимого TCNT1L в;регистрr20in r21, TCNT1H; копирование содержимого TCNT1H в; регистр r21ldir16, 0x00; Очистка Т/С1 путем загрузки в счетный outTCNT1L, r16; регистрнуляout TCNT1H, r16ldi r16, 0x06; Загрузка в Т/С 0 числа шестьout TCNT0, r16ldi r16, 0x01; Загрузка в r16 числа 1 lsl r20rol r21rol r22; Умножение на 2lsl r20rol r21rol r22; Умножение на 2 popr16reti; Возврат из подпрограммы прерывания