4-канальный логический анализатор на PIC микроконтроллере

 

Оглавление


Введение

Глава 1. Структурная схема устройства, компоненты и описание

Глава 2. Устройства индикации, интерфейсы обмена, датчики

2.1 Жидкокристаллический дисплей

2.2 Микросхема 74HC04N/D

.3 Стабилизатор напряжения LM7805

Глава 3. Описание микросхем

Глава 4. Алгоритм работы устройства

Глава 5. Принципиальная схема

Литература

анализатор микроконтроллер микросхема стабилизатор



Введение


Микроконтроллер - компьютер на одной микросхеме. Предназначен для управления различными электронными устройствами и осуществления взаимодействия между ними в соответствии с заложенной в микроконтроллер программой. В отличие от микропроцессоров, используемых в персональных компьютерах, микроконтроллеры содержат встроенные дополнительные устройства. Эти устройства выполняют свои задачи под управлением микропроцессорного ядра микроконтроллера.

К наиболее распространенным встроенным устройствам относятся устройства памяти и порты ввода/вывода (I/O), интерфейсы связи, таймеры, системные часы. Устройства памяти включают оперативную память (RAM), постоянные запоминающие устройства (ROM), перепрограммируемую ROM (EPROM), электрически перепрограммируемую ROM (EEPROM). Таймеры включают и часы реального времени, и таймеры прерываний. Средства I/O включают последовательные порты связи, параллельные порты (I/O линии), аналого-цифровые преобразователи (A/D), цифроаналоговые преобразователи (D/A), драйверы жидкокристаллического дисплея (LCD) или драйверы вакуумного флуоресцентного дисплея (VFD). Встроенные устройства обладают повышенной надежностью, поскольку они не требуют никаких внешних электрических цепей.

В отличие от микроконтроллера контроллером обычно называют плату, построенную на основе микроконтроллера, но достаточно часто при использовании понятия "микроконтроллер" применяют сокращенное название этого устройства, отбрасывая приставку "микро" для простоты. Также при упоминании микроконтроллеров можно встретить слова "чип" или "микрочип", "кристалл" (большинство микроконтроллеров изготавливают на едином кристалле кремния), сокращения МК или от английского microcontroller - MC.

Микроконтроллеры можно встретить в огромном количестве современных промышленных и бытовых приборов: станках, автомобилях, телефонах, телевизорах, холодильниках, стиральных машинах... и даже кофеварках. Среди производителей микроконтроллеров можно назвать Intel, Motorola, Hitachi, Microchip, Atmel, Philips, Texas Instruments, Infineon Technologies (бывшая Siemens Semiconductor Group) и многих других.

Основным классификационным признаком микроконтроллеров является разрядность данных, обрабатываемых арифметико-логическим устройством (АЛУ). По этому признаку они делятся на 4-, 8-, 16-, 32- и 64-разрядные. Сегодня наибольшая доля мирового рынка микроконтроллеров принадлежит восьмиразрядным устройствам (около 50 % в стоимостном выражении). За ними следуют 16-разрядные и DSP-микроконтроллеры (DSP - Digital Signal Processor - цифровой сигнальный процессор), ориентированные на использование в системах обработки сигналов (каждая из групп занимает примерно по 20 % рынка). Внутри каждой группы микроконтроллеры делятся на CISC- и RISC-устройства. Наиболее многочисленной группой являются CISC-микроконтроллеры, но в последние годы среди новых чипов наметилась явная тенденция роста доли RISC-архитектуры

Тактовая частота, или, более точно, скорость шины, определяет, сколько вычислений может быть выполнено за единицу времени. В основном производительность микроконтроллера и потребляемая им мощность увеличиваются с повышением тактовой частоты. Производительность микроконтроллера измеряют в MIPS (Million Instruсtions per Second - миллион инструкций в секунду)



Глава 1. Структурная схема устройства, компоненты и описание


Основные параметры устройства:

Базовый компонент: PIC18F4580

Частота дискретизации: 200 Гц - 2 МГц

Количество каналов: 4

Память: 1024 отсчета на каждый канал

Матричный LCD дисплей: 64×128 точек

Напряжение питания: 9 В аккумулятор



Основой устройства является микроконтроллер PIC18F4580, который производит выборки и управляет LCD дисплеем (например, DEM128064A), управление возможно при помощи клавиатуры из 5 кнопок (S1- S5). Кварцевый резонатор (X1, 10 МГц) определяет максимальную частоту выборок. Интегрированный в микроконтроллер модуль PLL используется для получения внутренней частоты 40 МГц, которая является максимальной по заявлениям производителя компании Microchip <#"justify">Глава 2. Устройства индикации, интерфейсы обмена, датчики


.1 Жидкокристаллический дисплей


(ЖК-дисплей, ЖКД; жидкокристаллический индикатор, ЖКИ; англ. Liquid crystal display, LCD) - плоский дисплей на основе жидких кристаллов, а также устройство (монитор, телевизор) на основе такого дисплея. Простые приборы с дисплеем (электронные часы, телефоны, плееры, термометры и пр.) могут иметь монохромный или 2-5-цветный дисплей. Многоцветное изображение формируется с помощью RGB-триад.


Блок схема DEM128064A-FGH-PW


Основные параметры

Разрешение: Гор.,пиксел128 Разрешение: Верт.,пиксел64 Размеры: Ш,мм93 Размеры: В,мм70 TypDisplayFSTN КонтроллерS6B0107 TA,°Cот -20 до 70 TS,°Cот -30 до 80 VCC,Вот 4.5 до 5.5 ICC,мА3

.2 Микросхема 74HC04N/D


Микросхема 74HC04N/D содержит шесть стандартных инверторов структуры ТТЛШ. Микросхема 74HC04 по входным и выходным уровням сигналов совместима с другими ИС стандартной КМОП логики.



Интегральное исполнение микросхемы 74HC04N/D


Внутренняя структура схемы 74HC04N/D

Основные параметры устройства:

Напряжение питания (Vcc)+2..6В

Входной ток (0/1), не более 1мкА

Ток потребления (статический), max 20мкА

Выходной ток лог. "0/1", мах. 25мА

Выходной уровень "0" < 0,1В

Выходной уровень "1" >Uпит-0,1В

Диапазон температур*-40..+85oC

HC04N(AN)КорпусDIP-14

HC04D(M) SO-14

* - зависит от производителя.

.3 Стабилизатор напряжения LM7805



- cтабилизатор, выполненный в корпусе, похожем на транзистор и имеет три вывода. (+5V стабилизированного напряжения и ток 1A). Так же в корпусе имеется отверстие для крепления стабилизатора напряжения 7805 к радиатору охлаждения. 7805 является стабилизатором положительного напряжения. Его зеркальное отражение - 7905 - аналог 7805 для отрицательного напряжения. Т.е. на общем выводе у него будтет +, а на вход будет подаваться -. С его выхода, соответственно, будет сниматься стабилизированное напряжение -5 вольт.

Так же стоит отметить, что для нормальной работы на вход обоим стабилизаторам необходимо подавать напряжение около 10 вольт.


Интегральная схема LM7805

КорпусTO-220-3Корпус (размер)TO-220-3Тип монтажаВыводнойРабочая температура-40°C ~ 125°CТок выходной1AЧисло регулятоов1Напряжение - падение (Typ.)2V @ 1AНапряжение входноеUp to 35VНапряжение выходное5VТопология регулятораPositive FixedLead Free Status / RoHS StatusLead free / RoHS Compliant


Глава 3. Описание микросхем


Структурная схема PIC18F4580



Интегральная схема PIC18F4580


Назначение выводов PIC18F4580

ОбозначениеPDIPQFNPIN TYPEОписаниеTQFNMCLR/Vpp/RE3126I/OМастер очистки (Master Clear (Сброс) вход. Этот pin - низкий активный уровень Сброса устройства. Вход напряжения программирования. Цифровой входRA0/AN0/CVref219I/OАналоговый Вход 0. Аналоговый компаратор опорный выходной сигнал.RA1/AN1320I/OЦифровые I/O. Аналоговый Вход 1.RA2/AN2/Vref-421I/OАналоговый Вход 2. A/D опорного напряжения (низкое) вход.RA3/AN3/Vref+522I/OАналоговый Вход 3. A/D опорное напряжение (высокое) вход.RA4/T0CKI623I/OTMR0 внешний тактовый сигнал.RA5/AN4/SS/ HLVDIN 724I/OАналоговый Вход 4. SPI раб выберите вход. Высокого/Низкого Напряжения Обнаружить вход.RE0/RD/AN5825I/OЧитать контроля за Параллельный Порт подчиненного устройства. Аналоговый Вход 5RE1/WR /AN6/C1OUT 926I/OНаписать контроля за Параллельный Порт подчиненного устройства. Аналоговый Вход 6. Компаратора 1 выходRE2/CS /AN7/C2OUT 1027I/OВыбор микросхемы для управления Параллельный Порт подчиненного Аналоговый Вход 7. Компаратор 2 выходных.Vdd11, 327, 8, 28, 29PПоложительные питания логики и ввода/выводаVss 12, 316, 30, 31PЗаземлением (Ground reference) для логики и ввода/Вывода.OSC1/CLKI/RA71332, 30I/OОсциллятор кристалл или внешний тактовый сигнал.OSC2/CLKO/RA6544I/OОсциллятор кристалл или выход часов.RC0/T1OSO/T13CKI1534, 32I/Oдвунаправленный порт ввода/вывода. Timer1 выход генератора. Timer1/Timer3 внешний тактовый сигнал.RC1/T1OSI1635I/OTimer1 входа генератора.RC2/CCP11736I/OСъемки 1 вход/ Сравнить 1 выход/PWM1 выход.RC3/SCK/SCL1837I/OСинхронный последовательный тактовый вход/выходRD0/PSP0/C1IN+1938I/OПараллельный Порт подчиненного устройства данных. Компаратора 1 вход (+)RD1/PSP1/C1IN-2039I/OПараллельный Порт подчиненного устройства данных. Компаратора 1 вход (-)RD2/PSP2/C2IN+2140I/OПараллельный Порт подчиненного устройства данных. Компаратор 2 входа (+)RD3/PSP3/C2IN-2241I/OПараллельный Порт подчиненного устройства данных. Компаратора 2 вход (-)RC4/SDI/SDA2342I/OSPI данных вводаRC5/SDO2443I/OSPI данных выходаRC6/TX/CK2544I/OEUSART асинхронной передачи. EUSART синхронизирующих (см. RX/DT)RC7/RX/DT261I/OEUSART асинхронного получения. EUSART синхронную передачу данных (см. TX/CK)RD4/PSP4/ECCP1/P1A272I/OПараллельный Порт подчиненного устройства данных. Захват 2 входа/Сравнить 2 выходных/PWM2 выход. ECCP1 Выход ШИМ.RD5/PSP5/P1B283I/OПараллельный Порт подчиненного устройства данных. ECCP1 Выход ШИМ BRD6/PSP6/P1C294I/OПараллельный Порт подчиненного устройства данных. ECCP1 Выход ШИМ CRD7/PSP7/P1D305I/OПараллельный Порт подчиненного устройства данных. ECCP1 Выход ШИМ DVss 12, 326, 30, 31 PЗаземлением (Ground reference) для логики и ввода/Вывода.Vdd 11, 327, 8, 28, 29PПоложительные питания логики и ввода/выводаRB0/INT0/FLT0/AN10339, 8I/OВнешние Прерывания 0. Расширенные ШИМ Ошибки ввода (ECCP1 модуль). Аналоговый вход 10RB1/INT1/AN83410, 9I/OВнешние Прерывания 1. Аналоговый вход 8RB2/INT2/CANTX3511, 10I/OВнешние Прерывания 2. CAN bus TX.RB3/CANRX3612, 11I/OCAN bus RX.RB4/KBI0/AN93714I/OПрерывание по изменению ПИН-кода. Аналоговый Вход 9.

RB5/KBI1/PGM3815I/OПрерывание по Изменению ПИН-кода. Низковольтные ИМТП™ Программирования включить pin-код.RB6/KBI2/PGC3916I/OПрерывание по изменению ПИН-кода. Внутрисхемный Отладчик и ICSP программирования часы pin-кодRB7/KBI3/PGD4017I/OПрерывание по изменению ПИН-кода. Внутрисхемный Отладчик и ICSP программирования вывод данных.

Стабилизатор напряжения LM7805


Структурная - схема LM7805

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ПараметрыСимволыУсловия испытанияMINTYPMAXUNITнапряжение тока выходаVoTj=25°C, IO =5mA - 1.0A 4.805.05.20VVI=7.5V to 20V, IO =5mA - 1.0A,PD<15W 4.755.25VРегулировка нагрузки?VoTj=25°C, IO =5mA - 1.5A 50 mVTj=25°C,IO =0.25A - 0.75A 25 mVЛинии регулирования?VoVI=7V to 25V,Tj=25°C 50mVVI=7.5V to 20V,Tj=25°C, Io=1A50mVТок покояIqTj=25°C, IO=<1A 8.0mAИзменяемый ток покоя?Iq VI=7.5V to 20V1.0mA?Iq IO=5mA - 1.0A0.5mAВыходное напряжение, помехиVn10Hz<=f<=100kHz40?VКоэффициент температуры для Vo ?Vo/?TIO=5mA-0.6mV/°CПульсация, отказRRVI=8V-18V,f =120Hz, Tj=25°C6280dBПиковый выходной токIPKTj=25°C 1.8AТок короткого замыканияISCVI=35V, Tj=25°C 250mAМаскирование напряженияVdTj=25°C 2.0V



Глава 4. Алгоритм работы устройства



При кратковременном нажатии клавиши S4 - микроконтроллер переходит в режим работы с памятью и ожидает выполнения условия запуска/синхронизации, на дисплее в это время в правом углу отображается символ «R». После выполнения синхронизации, считанные 1024 сохраняются в ОЗУ, значок «R» сменяется на «S» и дисплей отображает первые 128 выборок каждого канала. При помощи клавиш S1 и S2 пользователь может прокручивать данные в пределах памяти, курсор внизу дисплея показывает - данные из какой области памяти в данный момент отображаются.

Следующее короткое нажатие на клавишу S4 - устройство снова делает выборки и сохраняет их в памяти, но на дисплее будут отображаться данные из той области памяти, которую пользователь просматривал до нажатия кнопки S4, что в некоторых случаях является полезной функцией.

При удержании клавиши S4 длительное время (услышите один звуковой сигнал) - будут произведены выборки, но дисплей будет отображать данные из начальной (первые 128 выборок) области памяти.

При удержании клавиши S4 более длительное время (два звуковых сигнала) - устройство переходит в режим отображения в реальном времени первых 128 выборок на дисплее.



Глава 5. Принципиальная схема


Принципиальная схема 4-канального логического анализатора на PIC микроконтроллере


Список основных использованных компонентов

Компонент в схемеЗначениеКоличествоR1680 Ом1R2, R11-R1610 кОм7R3 - R6330 Ом4R7 - R10100 кОм4R1756 Ом1R191 кОм1R2047 Ом1R21220 Ом1P120 кОм1C1, C222 пФ2C3- C6100 нФ4D1 - D101N4148 <#"justify">10D111N4001 <#"justify">1D12светодиод1T1, T2BC337 <#"justify">2IC174HC041IC2PIC18F4580-I/P1IC3LM78051X110 МГц1K2коннектор для подключения LCDдисплея1


Литература


1. #"justify">. #"justify">. #"justify">. #"justify">. http://pdf1.alldatasheet.com

6. <http://www.kontest.ru>


Оглавление Введение Глава 1. Структурная схема устройства, компоненты и описание Глава 2. Устройства индикации, интерфейсы обмена, датчики 2.1 Ж

Больше работ по теме:

Предмет: Информатика, ВТ, телекоммуникации

Тип работы: Курсовая работа (т)

Новости образования

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: MAIL@SKACHAT-REFERATY.RU

Скачать реферат © 2018 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ