Автоматическое зарядное устройство

Скачать

Обоснование выбора микропроцессора. Выбор датчика температуры. Разработка автоматического зарядного устройства с микропроцессорным управлением. Описание интерфейса ЖКИ модуля. Инициализация: сигнал сброса и присутствия. Запись данных на 1-Wire шине.

Размер: 1,2 M
Тип: курсовая работа
Категория: Коммуникации и связь
Скачать

Другие файлы:

Делаем автомобильное зарядное устройство из компьютерного блока питания
Практическое руководство как на базе компьютерного блока питания АТ-АТХ можно сделать малогабаритное и легкое зарядное устройство для автомобильного а...

Зарядное устройство ЗУ-3. Паспорт
Зарядное устройство ЗУ-3 предназначено для нормального или частичного заряда аккумуляторных батарей 10НКГЦ-1Д, 10ЦНК-0,45-12,6 В или батарей состоящи...

Зарядное устройство

Жизнь: зарядное устройство
"Жизнь: зарядное устройство" - первая книга нового и единственного в своем роде целительского бренда, замешанного на предельной искренности, иронии и...

Зарядное устройство для заряда аккумуляторной батареи
Разработка источника питания для заряда аккумуляторной батареи, с реализацией тока заряда при помощи тиристорного моста на основе вертикального способ...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Техническое задание к курсовому проекту

В рамках курсовой работы необходимо разработать автоматическое зарядное устройство с микропроцессорным управлением. Контроллер должен обеспечивать функции универсального зарядного устройства, что подразумевает возможность задания широкого диапазона напряжений, токов зарядки и позволяет заряжать различные аккумуляторы. Для отслеживания изменения токов и напряжения на аккумуляторе использовать ЦАП.

Управление устройством выполняется с помощью простейшей пяти клавишной клавиатуры, с клавишами: “Установка”, ”+”, “-”, “Задать”, “Режим”. Отображение выполняется на активном однострочном LCD дисплее. При этом выводятся на экран режимы: разряд/заряд, напряжение на аккумуляторе, зарядный ток. Микроконтроллер за счет гибкого управления должен реализовывать ускоренный режим зарядки с экспоненциальным изменением зарядного тока от max до min значения.

В процессе эксплуатации с каждым новым циклом заряда-разряда рабочее вещество внутри аккумулятора постепенно изменяет свою структуру в сторону уменьшения площади активной поверхности, что приводит к уменьшению реальной емкости, для предотвращения этого эффекта предусмотрен режим автоматического разряда аккумулятора, а для предотвращения эффектов сульфации и деградации пластин используется импульсный режим зарядов аккумуляторов.

Введение

Использование микроэлектронных средств в изделиях производственного и культурно-бытового назначения приводит не только к повышению технико-экономических показателей изделия (стоимости, потребляемой мощности, габаритных размеров) и позволяет многократно сократить сроки разработки и отодвинуть сроки «морального старения» изделий, но придает им принципиально новые потребительские качества (расширенные функциональные возможности, модифицируемость, адаптивность и т.д.).

За последние годы микроэлектроники бурное развитие получило направление, связанное с выпуском однокристальных микроконтроллеров (ОМК), которые предназначены для «интеллектуализации» оборудования различного назначения. ОМК представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС, и включающие в себя все составные части «голой» микроЭВМ: микропроцессор, память программы, память данных, также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение исключительно высоких показателей эффективности при столь низкой стоимости (во многих применениях система может состоять только из одной БИС микроконтроллера), что микроконтроллерам, видимо, нет разумной альтернативной базы для построения управляющих и регулирующих систем. К настоящему времени более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно ОМК.

В рамках курсовой работы необходимо разработать автоматическое зарядное устройство с микропроцессорным управлением. Контроллер должен обеспечивать функции универсального зарядного устройства, что подразумевает возможность задания широкого диапазона напряжений, токов зарядки и позволяет заряжать различные аккумуляторы.

Функциональная схема разрабатываемого устройства приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Функциональная схема разрабатываемого устройства

На рис. 1 Приняты обозначения:

ДТ - датчик температуры, используемый для снятия температурных характеристик с аккумулятора, для определения состояния пригодности.

ДI - датчик тока, используется для измерения силы тока проходящей через аккумулятор, для обеспечения зарядки батареи.

ДU - датчик напряжения, используется для измерения падения напряжения на аккумуляторе, для определения заряда батареи.

БК - блок клавиатуры, включает в себя кнопку перезагрузки микроконтроллера, при ошибке зарядки, кнопка выбора состояния параметра, кнопка изменения параметра, кнопка принятия параметров.

БП - блок питания, обеспечивает питание схемы.

ЖКИ - специализированный жидкокристаллический дисплей, необходимый для отображения параметров работы системы, введённых пользователем.

МК - управляющий микроконтроллер. Он считывает информацию датчиков температуры, напряжения, тока, а также введённые пользователем при помощи клавиатуры параметры. В зависимости от считанной информации микроконтроллер посылает сигналы.

Данная функциональная схема отражает основные элементы необходимые для построения автоматического зарядного устройства. Для определения состояния зарядки аккумулятора используются компаратор 1 и компаратор 2, датчики тока, напряжения и тока.

Далее в зависимости от управляющих команд задаваемых пользователем контроллер выполняет принятие решение о выполнение управляющих действий.

Описание принципиальной схемы

Обоснование выбора микропроцессора.

В начале работы я проанализировал свойства нескольких контроллеров: AVR, PIC, МК-51 и ATmega8. При этом я учитывал, что контроллер должен удовлетворять требованиям к разрабатываемому устройству по следующим параметрам:

· количество портов,

· объем памяти,

· число таймеров,

· реализуемые функции,

· желательно знакомая архитектура.

· Соотношение цены и качества.

Описание МК AVR.

AVR ядро базируется на усовершенствованной RISC архитектуре. Имеется регистровый файл быстрого доступа, который содержит 32 регистра общего назначения. Они непосредственно связанны с арифметико-логическим устройством (ALU), и мощной системой команд. При совершении одного тактового цикла из регистрового файла извлекаются два операнда. При этом выполняется команда, и результат записывается в регистр назначения. Производительность такой высокоэффективной архитектуры почти в десять раз больше, чем стандартные CISC микроконтроллеры.

Описание МК PIC16С745.

Другой микроконтроллер PIC 16С745. У данного контроллера все команды состоят из одного слова (14 бит шириной). Их исполнение происходит за один цикл (200 нс при 20 МГц), исключая команды перехода. Они выполняются за два цикла (400 нс). Имеется прерывание, которое срабатывает от четырех источников, и восьмиуровневый аппаратный стек. Уменьшение общей стоимости системы происходит засчёт высокой нагрузочной способности (25 мА макс. втекающий ток, 20 мА макс. вытекающий ток) линий ввода/вывода, которая упрощает внешние драйверы. Возможна работа с тремя таймерами и каналом I2C.

Описание МК 51.

При создании микроконтроллеров семейства МК-51 используется гарвардская архитектура, при которой память программ (ПЗУ) и память данных (ОЗУ) имеют раздельное адресное пространство. При использовании такой архитектуры для обращения к ячейкам памяти разного типа используются разные типы команд. Объём максимального размера адресного пространства для каждого типа памяти составляет 64 Кбайта. Но только 4 Кбайта ПЗУ и 128 байт ОЗУ располагаются непосредственно на кристалле МК 8051 АН. Существует возможность подключения внешней памяти МК семейства MCS-51 (т. е. архитектура является открытой). Следовательно, память программ и память данных могут быть увеличены посредством подключения дополнительных микросхем памяти, если это необходимо. МК-51 имеет четыре 8-разрядных параллельных порта ввода/вывода и два 16-разрядных программируемых таймера. В отличии от 51 контроллеры 52 серии имеет больший объем ОЗУ, 3 таймера, возможность работы по шине I2C. Это позволяет подключить внешнее ПЗУ и достаточное количество портов (4?8).

Описание ATmega8.

Как и все микроконтроллеры AVR фирмы Atmel, микроконтроллеры семейства Mega являются 8 - битными микроконтроллерами, предназначенными для использования во встраиваемых приложениях. Они изготавливаются по малопотребляющей КМОП - технологии, которая в сочетании с усовершенствованной RISC - архитектурой позволяет достичь наилучшего соотношения стоимость/быстродействие/энергопотребление.

Микроконтроллеры описываемого семейства являются наиболее развитыми представителями микроконтроллеров AVR общего применения.

Внутренне данный контроллер полностью функционален, имеет 8 Кб встроенной flash - памяти программ, оперативная память (статическое ОЗУ) объемом 1 Кб, EEPROM - память данных, объемом 512 б, многоканальный 10 - битный АЦП последовательного приближения, имеющий как несимметричные, так и дифференциальные выходы, два 8 - битных (Т0, Т2) и один 16 - битный (Т1) таймер/счетчик. Имеется 3 порта ввода/вывода (порты B, D - 8 - битные, порт С - 7 - битный), 3 канала ШИМ.

Внимательно изучив свойства приведённых выше микроконтроллеров, а также сравнивая их с перечисленными требованиями (которые вытекают из совокупности необходимых параметров для разрабатываемого устройства), я сделал вывод, что наилучшим выбором будет использование ATmega8, так как у него наиболее доступная цена, при этом достаточное количество портов, памяти и функций. Следовательно, с ней мне будет наиболее удобно выполнять курсовую работу.

Выбор элементов схемы

1). Сначала рассмотрим выбор датчика температуры.

Выбирая датчик температуры, я проанализировал существующие аналоговые и цифровые датчики я пришел к выводу, что использование аналогового датчика требует дополнительных элементов: усилителя и АЦП, что заметно усложняет схему, поэтому я предпочел цифровой вариант, в виде чипа DS18B20. Для выполнения моего курсового задания необходима точност...