![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Компьютеры, Программирование
Компьютеры и периферийные устройства
Разработка микропроцессорной системы на базе микроконтроллера для спортивного велотренажера |
Реферат Микроконтроллер, Геркон, Датчик, СВЕТОДИОД. Цель работы: разработка микропроцессорной системы на базе микроконтороллера, велотренажер с игровым уклоном. Ребенку задается определенная физическая нагрузка-программа, после чего он должен ее выполнить, чтобы продолжить игру на компьютере. Содержание работы: в работе выполнено построение структурной схемы, построение функциональной схемы, сформирован алгоритм работы системы, выбор элементной базы, оптимальной для реализации поставленных задач по диапазону характеристик, разработана программа, разработана принципиальная схема устройства. СодержаниеВведение 1. Описание объекта и функциональная спецификация 2. Описание структуры системы 3. Описание ресурсов МК A 90S2313-10P1 4. Ассемблирование 5. Программирование микроконтроллера 6. Разработка алгоритма работы устройства 7. Описание выбора элементной базы и работы принципиальной схемы Заключение Список литературы Приложение А. Листинг программы Приложение Б. Объектный файл Введение В настоящее время более тридцати зарубежных фирм выпускают микроконтроллеры массового применения с разрядностью 8 бит, недорогие и пригодные для использования в самых разнообразных приложениях. Однако именно микроконтроллеры серии РІС фирмы Microchip® ech ology I c. переживают последние три-четыре года в Украине поистине взрывной рост популярности. Эти микроконтроллеры также крайне популярны во всем мире, как у производителей электронной техники, так и среди радиолюбителей. В чем же причина такой популярности? Конечно, не последнюю роль сыграли правильная маркетинговая политика, мощная и продуманная поддержка разработчиков со стороны фирмы и низкая стоимость микросхем. Кроме этого, сам продукт обладает целым рядом неоспоримых достоинств. Микроконтроллеры РІС фирмы Microchip® объединили в себе все передовые технологии, применяемые в производстве микроконтроллеров: развитую RISC-архитектуру, минимальное энергопотребление при высоком быстродействии, ППЗУ, программируемое пользователем, функциональную законченность. Четкая и продуманная внутренняя структура контроллеров и небольшая, но мощная система команд с интуитивно понятной мнемоникой значительно облегчают процесс изучения контроллеров РІС и написание для них программ. Мировая промышленность выпускает огромную номенклатуру микроконтроллеров. По области применения их можно разделить на два класса: специализированные, предназначенные для применения в какой-либо одной конкретной области и универсальные, которые не имеют конкретной специализации и могут применяться в самых различных областях микроэлектроники, с помощью которых можно создать как любое из перечисленных выше устройств, так и принципиально новое устройство. Цель курсовой работы - разработать микропроцессорную системы на базе микроконтроллера для спортивного велотренажера. 1. Описание объекта и функциональная спецификация Проблема ограничения времени, которое дети проводят за компьютером, многим родителям известна не понаслышке. О вреде здоровью, школьной успеваемости сказано уже немало, поэтому сразу перейдем к техническим аспектам решения этой проблемы.
В интернете можно найти немало программ для PC, которые лимитируют «машинное время». Первая же скачанная программа ikLock V1.53 мне понравилась. Однако после некоторого опыта эксплуатации возникла идея усовершенствовать процесс. Суть идеи сводится к следующему - изначально в день «бесплатно» выделяется небольшой отрезок «машинного времени», а остальное время предлагается заработать с помощью. велотренажера. Т.е. чем больше крутишь и чем больше нагрузка, тем больше зарабатываешь времени для компьютерных игр. Таким образом решается заодно и проблема гиподинамии. Итак, начнем с велотренажера. В нашем случае это был Body Sculp ure ВЕ6200, но это не принципиально. В данном случае можно использовать практически любой тренажер (как с «бортовым компьютером», так и без него), т.к. предлагается полностью автономный интерфейс съема данных. Основой схемы является микроконтроллер A 90S2313-10PI. С помощью геркона S1 микроконтроллер отслеживает каждый оборот педалей тренажера. Ротор резистора R1 сопрягается с регулятором нагрузки тренажера. Большую часть времени микроконтроллер находится в спящем режиме, поэтому в схеме отсутствует выключатель питания. В тренажере ВЕ6200 имеется датчик оборотов, который состоит из постоянного магнита, закрепленного на «рабочем колесе», и геркона, закрепленного на неподвижном кронштейне. Закрепляем «наш» геркон возле «родного» геркона таким образом, чтобы он тоже попадал в поле вращающегося магнита. Регулятор нагрузки в ВЕ6200 управляет натяжением ременного тормоза. Между минимальной и максимальной нагрузкой ручка регулятора делает около шести полных оборотов. Теперь о повседневном использовании. Ребенок включает компьютер. Программа ikLock отмеряет ему (согласно настройке) небольшой начальный интервал времени. Его можно сразу истратить на компьютерные игры, либо, запустив программу Velo, заработать с помощью велотренажера себе еще некоторое количество «машинного времени». Когда начальный интервал времени истечет, компьютер нужно перезагрузить (или включить снова, если ikLock его уже выключил) и теперь программа ikLock отмерит заработанный интервал времени. Его можно использовать частично на игру, частично опять на заработок нового времени с помощью тренажера и программы Velo и т.д. Программу Velo можно использовать и в фоновом режиме, т.е. запускаем сначала Velo, затем игру. В результате один ребенок может играть, а другой в это время зарабатывать себе время. Функциональная спецификация Входы Герконовый датчик Выходы Светодиод – индикатор вращения колеса велотренажера Компьютер с программой Velo Функции Запись программы Отсчет оборотов вращения колеса велотренажера Передача данных на компьютер Индикация вращения колеса велотренажера и работоспособности системы 2.Описание структуры системы После определения входов и выходов устройства разработана структурная схема устройства. Структурная схема велотренажера приведена на рис. 1. Велотренажер Магнит Светодиод Геркон Рис. 1. Структурная схема велотренажера 3.Описание ресурсов МК A 90S2313-10P1 В курсовом проекте был выбран 8- ми разрядный AVR микроконтроллер A 90S2313-10P1 с 2 Кбайт Flash памятью с поддержкой внутрисистемного программирования.
Отличительные особенности: AVR® - высокая производительность и RISC архитектура с низким энергопотреблением 118 мощных инструкций - большинство из них выполняются за один такт 2 Кбайт Flash- памяти с поддержкой внутрисистемного программирования SPI- последовательный интерфейс для загрузки программного кода Ресурс: 1000 циклов записи/ стирания 128 байта EEPROM: Ресурс: 100 000 циклов запись/ стирание Рабочие регистры общего назначения 32 х 8 15 программируемых линий I/O Питание VCC: от 2.7 В до 6.0 В Полностью статический режим работы: От 0 до 10 МГц, при питании от 4.0 В до 6.0 В От 0 до 4 МГц, при питании от 2.7 В до 6.0 В Производительность, вплоть до 10 MIPS при 10 МГц Один 8-ми разрядный таймер/ счетчик с отдельным предварительным делителем частоты Один 16-ти разрядный таймер/ счетчик с отдельным предварительным делителем частоты с режимами сравнения и захвата Полнодуплексный UAR Выбираемые 8, 9, или 10-ти разрядные режимы широтно- импульсной модуляции (ШИМ) Внешние и внутренние источники прерывания Программируемый следящий таймер с встроенным тактовым генератором Встроенный аналоговый компаратор Экономичные режимы ожидания и пониженного энергопотребления Программируемая блокировка для безопасности программного обеспечения 20 выводов Блок- схема (Рис.2). Рис.2. Блок-схема МК A 90S2313-10P1 Расположение выводов (Рис.3). Рис.3. Расположение выводов МК A 90S2313-10P1Описание работы МК A 90S2313: A 90S2313 является 8-ми разрядным CMOS микроконтроллером с низким энергопотреблением, основанным на усовершенствованной AVR RISC архитектуре. Благодаря выполнению высокопроизводительных инструкций за один период тактового сигнала, A 90S2313 достигает производительности, приближающейся к уровню 1 MIPS на МГц, обеспечивая разработчику возможность оптимизировать уровень энергопотребления в соответствии с необходимой вычислительной производительностью. Ядро AVR содержит мощный набор инструкций и 32 рабочих регистра общего назначения. Все 32 регистра напрямую подключены к арифметико - логическому устройству (АЛУ), что обеспечивает доступ к двум независимым регистрам при выполнении одной инструкции за один такт. В результате, данная архитектура имеет более высокую эффективность кода, при повышении пропускной способности, вплоть до 10 раз, по сравнению со стандартными микроконтроллерами CISC. A 90S2313 имеет: 2 Кбайт Flash - памяти с поддержкой внутрисистемного программирования, 128 байт EEPROM, 15 линий I/O общего назначения, 32 рабочих регистра общего назначения, универсальные таймеры/ счетчики с режимами сравнения, внутренние и внешние прерывания, программируемый UAR последовательного типа, программируемый следящий таймер с встроенным тактовым генератором и программируемый последовательный порт SPI для загрузки программ в Flash память, а также, два программно выбираемых режима экономии энергопотребления. Режим ожидания «Idle Mode» останавливает CPU, но позволяет функционировать SRAM, таймеру/ счетчикам, SPI порту и системе прерываний. Режим экономии энергопотребления «Power Dow » сохраняет значения регистров, но останавливает тактовый генератор, отключая все остальные функции микроконтроллера, вплоть до следующего внешнего прерывания, или до аппаратной инициализации.
Он стремился проанализировать основные причины старения и действовал расчётливо, осторожно. На этот раз экспериментальной базой был не полигон, не лаборатория, а он сам. Постепенно оформилась гипотеза об одной из главных причин старения оседании продуктов обмена, или, как их называет А. А. Микулин, «шлаков», в межклеточных пространствах. Значит, здесь, на этом уровне должна начинаться помощь человека собственному организму. И помощь эта в постоянном движении, правильном дыхании, рациональном питании. Но может возникнуть вопрос: не слишком ли смелую задачу взял на себя А. А. Микулин, принявшись за разработку своей системы борьбы со старостью, предлагая своё объяснение ряду физиологических процессов, происходящих в организме? В наше время фронт исследований человеческого организма значительно расширился. Химик и физик изучают жизнедеятельность на молекулярном уровне. Вместе работают врач, физиолог, математик, инженер-электрик, акустик, кибернетик и даже специалист по атомной энергии. Эта согласованная работа помогает быстрее подниматься по ступеням познания самого сложного произведения природы человека, помогает находить новые способы борьбы с недугами, которые совсем недавно казались неизлечимыми, до преклонных лет сохранять свежесть ума, бодрость духа, физическую силу
2. Бюджетная система, налоги и проблема налогооблагаемый базы
3. Разработка автоматизированной системы учета выбывших из стационара
4. Автоматизированная система обработки экономической информации. Городская налоговая инспекция
5. Разработка автоматизированной системы складского учета
9. Автоматизированные системы бронирования
11. Автоматизированния система обучения программированию
12. Автоматизированные Системы Обработки Информации
13. Автоматизированные системы управления и бронирования в средствах размещения
14. Автоматизированная система для исследования кинетики быстрых химических реакций
15. Современные банковские автоматизированные системы
16. Автоматизированная система мониторинга состояния запасов и потерь угля в недрах
17. Автоматизированная система обработки экономической информации (АСОЭИ)
18. Автоматизированные системы ведения истории болезни
19. Автоматизированные системы управления распределительными устройствами низкого напряжения
21. Новая автоматизированная система оптимизации рационов питания спортсменов
25. Автоматизированная система информационной поддержки наладочных работ электропривода в TrendWorX32
26. Автоматизированная система обработки структур данных
27. Автоматизированная система правового сопровождения кредитования юридических лиц
28. Автоматизированная система регистрации вещественных доказательств
30. Автоматизированная система учета абонентов библиотеки
31. Автоматизированная система учета оборота товаров в телекоммуникационной фирме
32. Автоматизированные системы защиты информации
33. Автоматизированные системы управления предприятием
35. Обработка данных в автоматизированных системах
36. Разработка автоматизированной системы "Библиотека"
37. Разработка автоматизированной системы управления торговым предприятием
41. Информационный процесс в автоматизированных системах
43. Распределенная автоматизированная система управления
44. Вероятностные процессы и математическая статистика в автоматизированных системах
45. Автоматизированные системы управления торговым предприятием
46. Совершенствование подсистемы "Управление персоналом" автоматизированной системы управления "БелАЗ"
47. Применение автоматизированной системы управления в производстве
48. Разработка автоматизированной системы управления установкой кондиционирования воздуха
49. Автоматизированная система мониторинга расхода топлива
50. Автоматизированная система управления процессом производства технического углерода
51. Автоматизированная система контроля в системе трансформаторных подстанций
52. Автоматизированные системы управления ОМТС - ЗАО "Завод минеральных вод"
53. Соотношение понятий "система права" и "правовая система"
57. Банковская система. Особенности построения банковской системы в России
58. Системы программирования и операционные системы
59. Система складирования в логистической системе
60. Вегетативная нервная система: анатомия и симпатическая система
61. Электронные изделия на основе программируемых микроконтроллеров
62. Разработка микропроцессорной системы на базе микроконтроллера для пожарной сигнализации
63. Разработка микропроцессорной системы на базе микроконтроллера для терморегулятора аквариума
64. Форматы баз данных в автоматизированных библиографических системах
66. Разработка информационно-справочной системы "Овощная база" /Prolog/
67. Современные системы управления базами данных
68. Система управления базами данных ACCESS
69. Системы принятия решений, оптимизация в Excel и базы данных Access
73. Web-серверы, базы данных в Интернет, Поиск информации в Интернет, Основные системы и средства
74. Некоторые аспекты обеспечения эффективности работы системы управления базами данных
75. Информационно-справочная система, обеспечивающая работу с базой данных Bit
77. Архітектура системи на базі процесора Pentium (Socket 7)
78. Настольные системы управления базами данных
80. Реляционная модель данных в системах управления базами данных
81. Система баз данных MS Access
82. Система управления базами данных
83. Система управления базой данных
84. Системы управления базами данных
85. Создание отчета как объекта базы данных. Экспертные и обучающиеся системы
90. Автоматизированные информационные системы
91. Вычислительные системы и микропроцессорная техника
92. Концепция создания и функционирования в России автоматизированной базы правовой информации
93. Разработка автоматизированной информационной системы учёта товародвижения в торговле
94. Система автоматизированного проектирования P-CAD
95. Система автоматизированной обработки статистической информации
97. Автоматизированные Банковские Системы (АБС). Разработка системы "Обменный пункт"