2. Створити новий проект в середовищі Proteus, та розмістити в ньому принципову електричну схему пристрою.

3. Написання програмного забезпечення рекомендується в такій послідовності: спочатку скласти підпрограму ініціалізації ЕОМ та обраного дисплею, потім підпрограму що виводить символ на дисплей. Відлагодити підпрограми, перевірити їх роботу з використанням засобів середовища Proteus.

4. Доповнити програмне забезпечення підпрограмами:

перетворення числа типу «слово» в код символів обраного дисплею, перевірити роботу підпрограми;

читання АЦП та відображення результату на дисплеї;

усереднення результатів АЦП;

перетворення коду напруги в температуру (з використанням таблиць отриманих в попередній роботі).

5. Перевірити роботу всіх підпрограм в середовищі Proteus, в якості моделі датчика температури використати потенціометр. Переконатись в коректній роботі програм, в разі потреби виправити помилки.

6. Згідно обраної схеми зібрати макет контролера та, після перевірки схеми викладачем, записати програму в пам'ять ЕОМ та перевірити її роботу.

7. В якості датчика температури використати магазин резисторів, змінюючи опір котрих, переконатись в коректній роботі програми. Оцінити похибку вимірювання.

8. Змінюючи кількість кроків усереднення результату, дослідити їх вплив на точність вимірювання, обрати оптимальне значення.

9. Зробити висновки

Рис. 3

This program was created by the

CodeWizardAVR V3.12 Advanced

Automatic Program Generator

© Copyright 1998-2014 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.

Project:

Version:

Date: 16.11.2023

Author:

Company:

Comments:

Chip type: ATmega8

Program type: Application

AVR Core Clock frequency: 8,000000 MHz

Memory model: Small

External RAM size: 0

Data Stack size: 256

#include <mega8.h>

#include <stdio.h>

#include <delay.h>

// Alphanumeric LCD functions

#include <alcd.h>

// Declare your global variables here

#define FIRST_ADC_INPUT 0

#define LAST_ADC_INPUT 0

int Temeratyra=0;

int AD_RES=0;

char Buffer[18];

unsigned int adc_data[LAST_ADC_INPUT-FIRST_ADC_INPUT+1];

// Voltage Reference: AREF pin

#define ADC_VREF_TYPE ((0<<REFS1) | (0<<REFS0) | (0<<ADLAR))

// ADC interrupt service routine

// with auto input scanning

interrupt [ADC_INT] void adc_isr(void)

{

static unsigned char input_index=0;

// Read the AD conversion result

adc_data[input_index]=ADCW;

// Select next ADC input

if (++input_index > (LAST_ADC_INPUT-FIRST_ADC_INPUT))

input_index=0;

ADMUX=(FIRST_ADC_INPUT | ADC_VREF_TYPE)+input_index;

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage

delay_us(10);

// Start the AD conversion

ADCSRA|=(1<<ADSC);

}

void main(void)

{

// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization

// Port B initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In

DDRB=(0<<DDB7) | (0<<DDB6) | (0<<DDB5) | (0<<DDB4) | (0<<DDB3) | (0<<DDB2) | (0<<DDB1) | (0<<DDB0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTB=(0<<PORTB7) | (0<<PORTB6) | (0<<PORTB5) | (0<<PORTB4) | (0<<PORTB3) | (0<<PORTB2) | (0<<PORTB1) | (0<<PORTB0);

// Port C initialization

// Function: Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In

DDRC=(0<<DDC6) | (0<<DDC5) | (0<<DDC4) | (0<<DDC3) | (0<<DDC2) | (0<<DDC1) | (0<<DDC0);

// State: Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTC=(0<<PORTC6) | (0<<PORTC5) | (0<<PORTC4) | (0<<PORTC3) | (0<<PORTC2) | (0<<PORTC1) | (0<<PORTC0);

// Port D initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In

DDRD=(0<<DDD7) | (0<<DDD6) | (0<<DDD5) | (0<<DDD4) | (0<<DDD3) | (0<<DDD2) | (0<<DDD1) | (0<<DDD0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTD=(0<<PORTD7) | (0<<PORTD6) | (0<<PORTD5) | (0<<PORTD4) | (0<<PORTD3) | (0<<PORTD2) | (0<<PORTD1) | (0<<PORTD0);

// Timer/Counter 0 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer 0 Stopped

TCCR0=(0<<CS02) | (0<<CS01) | (0<<CS00);

TCNT0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer1 Stopped

// Mode: Normal top=0xFFFF

// OC1A output: Disconnected

// OC1B output: Disconnected

// Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge

// Timer1 Overflow Interrupt: Off

// Input Capture Interrupt: Off

// Compare A Match Interrupt: Off

// Compare B Match Interrupt: Off

TCCR1A=(0<<COM1A1) | (0<<COM1A0) | (0<<COM1B1) | (0<<COM1B0) | (0<<WGM11) | (0<<WGM10);

TCCR1B=(0<<ICNC1) | (0<<ICES1) | (0<<WGM13) | (0<<WGM12) | (0<<CS12) | (0<<CS11) | (0<<CS10);

TCNT1H=0x00;

TCNT1L=0x00;

ICR1H=0x00;

ICR1L=0x00;

OCR1AH=0x00;

OCR1AL=0x00;

OCR1BH=0x00;

OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer2 Stopped

// Mode: Normal top=0xFF

// OC2 output: Disconnected

ASSR=0<<AS2;

TCCR2=(0<<PWM2) | (0<<COM21) | (0<<COM20) | (0<<CTC2) | (0<<CS22) | (0<<CS21) | (0<<CS20);

TCNT2=0x00;

OCR2=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization

TIMSK=(0<<OCIE2) | (0<<TOIE2) | (0<<TICIE1) | (0<<OCIE1A) | (0<<OCIE1B) | (0<<TOIE1) | (0<<TOIE0);

// External Interrupt(s) initialization

// INT0: Off

// INT1: Off

MCUCR=(0<<ISC11) | (0<<ISC10) | (0<<ISC01) | (0<<ISC00);

// USART initialization

// USART disabled

UCSRB=(0<<RXCIE) | (0<<TXCIE) | (0<<UDRIE) | (0<<RXEN) | (0<<TXEN) | (0<<UCSZ2) | (0<<RXB8) | (0<<TXB8);

// Analog Comparator initialization

// Analog Comparator: Off

// The Analog Comparator's positive input is

// connected to the AIN0 pin

// The Analog Comparator's negative input is

// connected to the AIN1 pin

ACSR=(1<<ACD) | (0<<ACBG) | (0<<ACO) | (0<<ACI) | (0<<ACIE) | (0<<ACIC) | (0<<ACIS1) | (0<<ACIS0);

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 1000,000 kHz

// ADC Voltage Reference: AREF pin

ADMUX=FIRST_ADC_INPUT | ADC_VREF_TYPE;

ADCSRA=(1<<ADEN) | (1<<ADSC) | (0<<ADFR) | (0<<ADIF) | (1<<ADIE) | (0<<ADPS2) | (1<<ADPS1) | (1<<ADPS0);

SFIOR=(0<<ACME);

// SPI initialization

// SPI disabled

SPCR=(0<<SPIE) | (0<<SPE) | (0<<DORD) | (0<<MSTR) | (0<<CPOL) | (0<<CPHA) | (0<<SPR1) | (0<<SPR0);

// TWI initialization

// TWI disabled

TWCR=(0<<TWEA) | (0<<TWSTA) | (0<<TWSTO) | (0<<TWEN) | (0<<TWIE);

// Alphanumeric LCD initialization

// Connections are specified in the

// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu:

// RS - PORTB Bit 7

// RD - PORTB Bit 6

// EN - PORTB Bit 5

// D4 - PORTB Bit 4

// D5 - PORTB Bit 2

// D6 - PORTB Bit 1

// D7 - PORTB Bit 0

// Characters/line: 8

lcd_init(18);

sprintf(Buffer,"Proverka");

lcd_puts(Buffer);

// Global enable interrupts

#asm("sei")

while (1)

{AD_RES=adc_data[0];

// Place your code here

}

}

Рис. 4

Розроблена електрична схема для вимірювання та відображення температури, використовуючи АЦП та дисплей. В новому проекті в середовищі Proteus була розміщена принципова електрична схема, що дозволило виконати моделювання та відладку. Розроблено програмне забезпечення відповідно до послідовності: ініціалізація ЕОМ та дисплею, вивід символів на дисплей, перетворення чисел, читання з АЦП, усереднення результатів, та перетворення коду напруги в температуру. Проведено тестування всіх підпрограм в Proteus з використанням потенціометра в якості моделі датчика температури.

Зібрано макет контролера відповідно до обраної схеми, з використанням реального датчика температури (магазин резисторів). Програма була записана в пам'ять ЕОМ та протестована. Використовуючи магазин резисторів як датчик температури, оцінено похибку вимірювань та виявлені можливі напрямки її корекції. Змінюючи кількість кроків усереднення, проведено дослідження їх впливу на точність вимірювань та обрано оптимальне значення Розроблені рішення можуть бути використані для подальших досліджень та реалізацій в галузі вимірювання температури з використанням мікроконтролера.

4. Створення регулятора для керування тепловим об'єктом

Мета: Навчитись створювати регулятор для керування тепловим об'єктом.

Хід роботи

1. В середовищі Orcaview створити дискретні входи (PI), диcкретні виходи (BO).

2. Створити аналоговий вхід (АІ), налаштувати його на використання термістора.

3. Переконатись в коректній роботі термістора в якості датчика температури.

4. Створити (PG) з логікою реалізації роботи регулятора.

5. Запустити виконання та на макеті перевірити коректність роботи.

Текст програми:

If (dddd <= 35) Then Lamp3 = On

Else Lamp3 = Off

End If

Створені дискретні входи (PI) та дискретні виходи (BO), які можуть бути використані для обробки цифрових сигналів. Створений аналоговий вхід (AI) налаштований для використання термістора як датчика температури. Перевірена коректність роботи термістора як датчика температури для аналогового входу. Створений програмний блок (PG) з використанням логіки, яка управляє лампою в залежності від значень термістора. Текст програми: If (dddd <= 35) Then Lamp3 = On Else Lamp3 = Off End If.

Запущено виконання програми, та використано макет для перевірки коректності роботи регулятора, зокрема, включення лампи при значенні термістора менше або дорівнює 35. В результаті виконання завдання у середовищі Orcaview було успішно створено та налаштовано вхідні та вихідні засоби для обробки цифрових та аналогових сигналів. Логіка програми для регулятора також була успішно реалізована та перевірена на макеті, що дозволило підтвердити коректність роботи термістора в якості датчика температури та відповідність програми вказаній логіці регулювання.

5. Створення трендів, тривог та людино-машинного інтерфейсу (HMI)

Мета:навчились створювати тренди, тривоги та людино-машинний інтерфейс (HMI) в середовищі Orcaview.

Хід роботи

1. Доповнити лабораторну роботу №2 об'єктом «Тренд», обрати параметри, налаштувати час опитування.

2. Створити об'єкт «Тривога» та налаштувати його параметри.

3. Сворити мнемосхему технологічного процесу та відобразити на ній параметри процесу ( Вкл\Викл, температура).

4. Переконатись в коректній роботі системи.

В ході виконання додаткових завдань з системи моніторингу та відображення параметрів технологічного процесу були виконані наступні кроки:

Створено об'єкт "Тривога" з необхідними параметрами та налаштуваннями, щоб визначити умови виникнення тривог та їхню реакцію.

Рис. 5 Мнемосхема

Рис. 6 Тренд

Створено мнемосхему, яка відображає технологічний процес з параметрами "Вкл/Викл" та "Температура". Це дозволяє операторам моніторити стан процесу та реагувати на можливі аномалії.

Проведено тестування та перевірку налаштувань об'єкта "Тривога" для підтвердження його правильної реакції на встановлені умови тривог. Також перевірено мнемосхему на коректність відображення параметрів.

Відображено тренд, який слідує за динамікою зміни параметрів технологічного процесу. Тренд дозволяє візуалізувати та аналізувати динаміку параметрів протягом певного часу. В результаті виконання цих кроків було успішно створено та налаштовано систему моніторингу та відображення параметрів технологічного процесу. Об'єкт "Тривога" дозволяє системі реагувати на критичні ситуації, а мнемосхема та тренд надають операторам інструменти для відслідковування та аналізу динаміки процесу в реальному часі. Підсумкова перевірка підтвердила коректну роботу системи та її можливість надійного моніторингу технологічних параметрів.

Размещено на Allbest.ru