Размещено на http://www.allbest.ru/

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

2. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА

3. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА

4. АЛГОРИТМ ПРОГРАММЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

На данный момент электронные и радиоэлектронные средства имеют широкое распространение как в повседневной жизни, так и в профессиональной деятельности.

На данный момент товарный ряд измерителей температуры и влажности воздуха представлен, в большинстве своем, приборами, основанными на микроконтроллерах. Популярность такого решения продиктована большой функциональностью таких приборов, благодаря тому, что микроконтроллеры выполняют большое количество различных операций.

Рассмотрим для примера измеритель Rst 01278. Он измеряет относительную влажность воздуха в пределах и температуру в пределах . Информация отображается на ЖК-дисплее. Питание автономное, от батарей типа АА.

В качестве другого примера возьмем модель другого производителя Hama TH-75297, измеряющую относительную влажность воздуха в пределах и температуру в пределах . Кроме того в данной модели присутствует функция запоминания минимальных и максимальных показателей за сутки, часы, фаза луны. Информация так же выводится на дисплей. Питание автономное от элемента питания LR1130.

Можно заметить, что на современном рынке присутствуют модели измерителей разной функциональности, что позволяет сделать вывод о существующей потребности потребителей в данном товаре.

В рамках данного курсового проекта будет разработан измеритель температуры и влажности воздуха на основе микроконтроллера ATmega128.

Преимущества измерителя на микроконтроллере заключаются в относительной простоте проектирования, выполнении одним микроконтроллером многих функций, для которых в схеме без него необходимо создавать целые функциональные блоки, требующие большего количества элементов и связей между ними.

Разрабатываемый измеритель будет являть собой среднее решение между двумя рассмотренными выше моделями. В нем будут присутствовать функции измерения температуры и относительной влажности воздуха, запоминания минимального и максимального значений за сутки. При этом функция часов не будет реализована из-за отсутствия в ней необходимости.

1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Согласно техническому заданию необходимо разработать измеритель температуры и влажности воздуха. Измерения температуры должны производиться в пределах , измерения влажности воздуха в пределах . Должна присутствовать функция запоминания минимального и максимального значения за сутки. Все измерения выводятся на ЖК дисплей. Питание устройства производится от батареи.

Исходя из требуемых пределов измерений для разработки устройства был выбран датчик температуры и влажности воздуха DHT22 производства фирмы AOSONG. Данный датчик поддерживает измерения температуры в диапазоне с максимальной погрешностью и относительной влажности воздуха в диапазоне с погрешностью . Измеренные данные поставляются по сигнальному проводу в виде цифрового сигнала, что обеспечивает удобное подключение к микроконтроллеру. Датчик имеет четыре вывода: питание (VDD), вывод данных (SDA), не подключаемый вывод (NC), вывод на землю (GND). Выводы датчика изображены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Выводы датчика DHT22

Питание датчика требует напряжения В. Кроме того, данный датчик обладает низкой стоимостью.

Для отображения измеренных данных был выбран ЖК дисплей WH0802A-YYH-CT компании Winstar. Данный дисплей имеет 2 строки по 8 знаков. Присутствует поддержка русского языка. Дисплей управляется по 4-х или 8-ми битному интерфейсу. Рабочий температурный диапазон , напряжение питания 5 В.

Измеритель температуры должен иметь автономное питание. Для этого будет использоваться 3 батареи типа АА напряжением 1,5 В.

2. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА

Структурная схема разрабатываемого устройства представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Структурная схема измерителя температуры и влажности

В данной схеме сигнал с датчика поступает в виде цифрового сигнала в микропроцессор, где проходит обработку, в память записываются данные о максимальном и минимальном значении за сутки, если это необходимо.

Микропроцессор опрашивает кнопку с некоторыми интервалами времени. Если кнопка нажата, микропроцессор подает питание на ЖК-дисплей и посылает информацию для вывода графической информации о минимальном значении, затем о максимальном значении, далее о текущих параметрах среды. Через три минуты питание ЖК-дисплея отключается.

Микропроцессор обеспечивается питанием от источника и в свою очередь управляет питанием датчика и ЖК-дисплея, что позволяет экономить некоторое количество энергии за счет координации периодов работы микроконтроллера и периферии.

3. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА

На рисунке 3 представлена принципиальная схема устройства.

Рисунок 3 - Принципиальная схема измерителя температуры и влажности

В данной схеме конденсаторы С1, С2 служат для сглаживания помех в цепи питания. С1 представляет собой электролитический конденсатор большой емкости (1500 мкФ). С2 - металлопленочный конденсатор малой емкости (0,1 мкФ).

Сопротивление резистора R1 рассчитывается по формуле (1).

,

где - напряжение питания, В;

- напряжение логической единицы микроконтроллера, В;

- ток логической единицы микроконтроллера, А.

В данном случае В, В, мА, поэтому кОм.

Резистор R2 находится в цепи между микроконтроллером и выводом передачи данных датчика и имеет номинал 10 кОм.

Перечень элементов представлен в приложении 2.

4. АЛГОРИТМ ПРОГРАММЫ

Блок-схема алгоритма работы программы представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Блок-схема алгоритма работы программы

Техническое задание на разработку измерителя температуры и влажности воздуха

1. НАИМЕНОВАНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1 Наименование разрабатываемого устройства «Измеритель температуры и влажности воздуха» (далее Измеритель).

1.2 Измеритель предназначен для применения в жилых помещениях, учебных заведениях, медицинских учреждениях, сельскохозяйственных постройках, на промышленных предприятиях.

2 ОСНОВАНИЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ

2.1 Заказчик: Кафедра Конструирование и производства радиоаппаратуры факультета Компьютерных технологий, управления и радиоэлектроники Южно-Уральского государственного университета.

2.2 Исполнитель: студент группы КТУР-339 Ильиных Дарья Тимофеевна.

3 НАЗНАЧЕНИЕ РАЗРАБОТКИ

3.1 Измеритель предназначен для измерения температуры и относительной влажности воздуха, отслеживания максимального и минимального значений за сутки для обеспечения санитарного и технического надзора.

4 ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

4.1 Требования к функциональным характеристикам

4.1.1 Измеритель должен обеспечивать измерение температуры в пределах и влажности воздуха в пределах .

4.1.2 В Измерителе должно быть реализовано запоминание минимального и максимального значений показателей за сутки.

4.1.3 Выходные данные должны отображаться с помощью ЖК индикатора.

4.1.4 Электропитание Измерителя должно осуществляться от батареи.

4.1.5 Измеритель должен обеспечивать непрерывную работу в течение суток и производить измерения температуры и влажности воздуха.

4.1.6 Измеритель должен сохранять функциональность при отклонениях температуры окружающего воздуха на от верхней и нижней границ измерения.

4.3 Условия эксплуатации

4.3.1 Температура окружающего воздуха .

4.3.2 Относительная влажность воздуха при температуре окружающего воздуха не более .

4.3.3 Атмосферное давление 80-110 кПа.

4.4 Требования к составу технических средств

4.4.1 Измеритель должен быть построен на следующих компонентах:

· микроконтроллер ATmega128 производства компании Atmel

· датчик температуры и влажности воздуха

· ЖК дисплей

· элемент питания - батарея

4.5 Требования к программному обеспечению (ПО)

4.5.1 Разрабатываемое ПО должно включать в себя программы, обеспечивающие требуемую от Измерителя функциональность и стабильную работу, и программы для отладки устройства.

4.5.2 ПО должно отслеживать состояние элемента питания и обеспечивать своевременное уведомление о низком заряде с помощью ЖК дисплея.

4.6 Требования к конструкции

4.6.1 Конструкция Измерителя должна обеспечивать надежную эксплуатацию прибора и удобство транспортировки.

4.6.2 Габариты Измерителя не должны превышать в сумме 400 мм.

5 ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ

5.1 Этап I. Анализ данного технического задания, разработка структурной и принципиальной схем прибора, проведение необходимых расчетов, анализ элементной базы.

5.2 Этап II. Разработка конструкторской документации, требуемого ПО, проведение дополнительных расчетов.

5.3 Этап III. Создание опытного образца, проведение экспериментальных исследованиях в диапазоне рабочих условий и при отклонениях, не превышающих заявленных в техническом задании, корректировка документации согласно результатам исследований.

Размещено на Allbest.ru