Разработка микропроцессорной системы управления инкубатором

Если температура в камере меньше заданной (5),включаем подогрев Yt=1 (6), если больше, выключаем Yt=0 (7).Если температура в камере отличается от заданной более, чем на 5% (8), включаем световую индикацию отклонения температуры ERRt=1 (9), если температура находится в заданном диапазоне, выключаем ERRt=0 (10).Если температура в камере отличается от заданной более, чем на 20оС (11), взводим флаг подачи звукового сигналаYs=1 (12), если отклонение меньше, сбрасываем Ys=0 (13) (10). Формирование короткого звукового сигнала на основании взведенного флага Ysбудет выполняться в элементах (25 – 35) Алгоритма.Если влажность в камере меньше 50% (14), включаем увлажнитель Yf=1 (15), если больше, выключаем Yf=0 (16).Если влажность в камере отличается от заданной более, чем на 5% (17), включаем световую индикацию отклонения влажности ERRf=1 (18), если температура находится в заданном диапазоне, выключаем ERRf=0 (19).Далее, согласно заданию, инициализируем пятиминутный цикл опроса температуры и влажности. Цикловая переменная K=5 (20). Подготавливаем данные для вывода на алфавитно-цифровой дисплей: влажность F=f, температура T=t, время в часах TIMEhполучаем как результат целочисленного деления текущего времени TIMEallна 60.Индицируемое время в минутах TIMEm – остаток от целочисленного деления (20).Выводим значения TIMEh, TIMEm, F, Tна дисплей (21).Опрашиваем состояние на выходе датчика движения DA3, присваиваем полученное значение логической переменной X (22). Если движение внутри камеры инкубатора обнаружено (X==1) (23), взводим флаг подачи звукового сигнала Ys (24).Далее элементами Алгоритма (25-46) выполняется выдержка времени 1 минута с формированием короткого (2 секунды), длинного (1 минута) звукового сигнала с частотой 1 кГц или без такового. Рассмотрим выполнение подробнее.Организуем два цикла: внешний и вложенный. Задаем длительность внешнего цикла, равную 2 секундам (цикловая переменная I=2) (25). Начало выполнения внешнего цикла. Задаем количество повторений выполнения вложенного цикла, равную 1000 (цикловая переменная J=1000) (26).Начало выполнения вложенного цикла. Вызов функции выдержки времени 0,5 мс (27) (рассмотрим в подразделе 1.4.2 Записки). Устанавливаем логический уровень на выходе PC.7 в соответствии с состоянием флага Ys (28), т.е. если флаг подачи звукового сигнала взведен, подаем питание на акустический излучатель BF1.Задержка времени 0,5 мс (29), сбрасываем состояние выхода PC.7 (30).Уменьшаем значение цикловой переменнойна единицу J=J-1 (31) Проверяем, если Jне равно нулю, возвращаемся к началу выполнения вложенного цикла (32).Уменьшаем значение цикловой переменной Iна единицу I=I-1 (33). Если результат не равен нулю, возвращаемся к началу выполнения внешнего цикла (34).Итого, по результатам отработки элементов (25 – 34) Алгоритма, имеем выдержку времени 2 секунды с выдачей звукового сигнала частотой 1 кГц или без таковой. Наличие или отсутствие звукового сигнала определяется состоянием флага Ys. Но, согласно задания, флаг Ysвзводится и, соответственно, звуковой сигнал выдается в двух случаях: короткий при отклонении температуры до 20 оС или длинный (1 мин) при обнаружении движения внутри камеры инкубатора.Отсюда, по прошествии 2 секунд, при отклонении температуры мы должны прекратить выдачу звукового сигнала, при наличии движения в камере продолжать выдачу звукового сигнала еще 58 секунд. Присваиваем флагу Ysзначение X (35). Т.е., фактически выполняем сброс флага формирования звукового сигнала при отсутствия обнаружения движения в камере инкубатора.Далее выполнение Алгоритма в частях (37 – 45) повторяет участок Алгоритма (26 – 34) за исключением: выдержка времени 58 секунд (цикловая переменная I=58) (36). К описанию этого участка Алгоритма вернемся в п.1.4.2 Записки.После окончания выполнения цикла 58 секунд сбрасываем флаг Ys=0 (46).Увеличиваем значение переменной учета времени TIMEall, прошедшего от начала работы, на одну минуту. Значение переменной TIMEend (отсчет остатка времени работы в выбранном режиме)на одну минуту уменьшаем (47).Проверяем, если время работы в выбранном режиме истекло TIMEend=0(48), производим смену режима. Если выполнялся нулевой режим (49), задаем установки параметров для первого режима Reg=1, заданная температура Treg=28, время выполнения TIMEend=30 (50).Если выполнялся первый режим (49), задаем установки параметров для нулевого режима Reg=0, заданная температура Treg=38, время выполнения TIMEend=300 (51).Уменьшаем значение цикловой переменной К на единицу (52). Если время пятиминутного цикла истекло (53), переходим к началу рабочего цикла (к выполнению 4). Если нет, продолжаем выполнять пятиминутный цикл (к элементу 20).1.4.2 Разработка алгоритма подпрограммВ элементах Алгоритма (27, 29, 38, 40) производятся однотипные действия – выдержка времени 0,5 мс. Это может быть реализовано несколькими способами:В виде подпрограммы (функции) с несколькими вложенными циклами со временем выполнения 0,5 мс.Программированием встроенного таймера на выдержку времени 0,5 мс с формированием прерывания по переполнению и организацией соответствующей функции обработки прерывания.Использование встроенногосчетчика реального времени (RTC) с тактированием от часового кварцевого резонатора 32,768 кГц.Выполнение Алгоритма в частях (37 – 45) повторяет участок Алгоритма (26 – 34). Возможно, было бы целесообразно оформить выполнение этих участков в виде функцииvoiddelay_sound_sec(integert_sec),выполняющей выдержку времени в течении t_sec секунд с выдачей звукового сигнала с частотой 1 кГц или без таковой в зависимости от состояния глобальной логической переменной Ys.В элементе (1) Алгоритма производится инициализация, а в элементе (4) - опрос датчика DA2. Двусторонний обмен информацией микропроцессора с датчиком производится по однопроводной линии связи.Организация такого обмена требует обращения к соответствующим программным модулям. Можно разрабатыватьих самостоятельно (протокол передачи данных описан в [6], но более рациональным является подключение и использование существующих библиотек [5].Элемент Алгоритма (22) – опрос датчика DA2. Здесь проще: датчик DA2 имеет логический выходной сигнал (1 – есть движение, 0 – нет движения). Опрашиваем состояние битового входа PF.2 и присваиваем полученное значение логической переменной X.Элемент алгоритма (21) – вывод информации на дисплей. Аналогично с датчиком DA2 – существуют готовые библиотеки [11] для работы с контроллером дисплея HD44780, ставшим в настоящее время де-факто стандартом для алфавитно-цифровых индикаторов.ЗаключениеВ результате выполнения работы изучен и описан объект управления, составлен алгоритм управления и исследуемого режима работы, проведена формализация задачи и кодирование сигналов, разработаны элементы технического и программного обеспечения МПУ в соответствии с характеристиками по заданию. В процессе работы над курсовым проектом изучены структура, методы разработки и схемотехника микропроцессорных систем управления.Список использованных источников1.http://promplace.ru/article_single.php?arc=2642. http://fermer.ru/forum/samodelnye-inkubatory/1379453. http://usbsergdev.narod.ru/DOC/ATmega128rus.pdf4. http://proinkubator.ru/datchiki-dlya-inkubatora5. http://privateblog.info/arduino/datchik-vlazhnosti-i-temperatury-dht11/6. http://robocraft.ru/files/datasheet/DHT11.pdf7. http://robotclass.ru/tutorials/arduino-ir-motion-sensor/8. http://arduino-diy.com/arduino-zhidkokristallicheskiy-displey-LCD-16029. http://www.waveshare.com/datasheet/LCD_en_PDF/LCD1602.pdf10. http://geek.kg/ultrasonic-fog-generator/11. http://we.easyelectronics.ru/AVR/biblioteka-na-si-dlya-lcd-displeev-na-baze-processora-hd44780-dlya-mikrokontrollerov-avr.htmlПриложение 1Перечень элементовПоз. обознач.НаименованиеКол.ПримечаниеМикросхемыDA178051DA2DHT111DA3PIR1DA4LCD16021DD1ATmega128A-AU1КонденсаторыC1, С3К10-17Б-Н90 - 100 нФ ± 10%2C2К50 – 35 – 220 мкФ х 10В3Резисторы МЛТ 0,125 - В ГОСТ 7113 - 77R1, R25,1кОм ± 5% 2R3, R42,2кОм ± 5%2R5, R61,1кОм ± 5%2R7220 Ом ± 5%1ДиодыVD1, VD21N40072VD3, VD4АЛ307Б2Переменные резисторыR8СП5-2ВБ 4,7кОм1Кварцевые резонаторыZQ1РПК01 НС-49U 32768 Гц1ТранзисторыVT1 – VT32N2222A3Акустические устройстваBF1BMT-0905XH051