Добирання набору апаратних засобів для реалізації пристрою

1.2 Добирання набору апаратних засобів для реалізації пристрою

Для максимального використання можливостей АЦП та зменшення похибки вирішено використати мікросхему опорної напруги МАХ6004, яка призначена спеціально для формування опорної напруги для систем з використанням АЦП та напругами живлення 3 та 5 В.

Для формування сигналу скидання RES ми використаємо спеціалізовану мікросхему МС33064 - супервізор, яка призначена для використання у мікроконтролерних системах.

Так як система живиться напругою 3,3 В, то необхідно для забезпечення живлення мікросхеми МАХ6004 та РКІ стабілізований напруги Н34063 (підвищуючий імпульсний стабілізатор напруги).

1.3 Розподіл функцій пристрою між вузлами мікропроцесору

Пристрій повинен виконувати дві основні функції:

-  вимірювання струму;

-  відображення на РКІ результату;

Для вимірювання напруги після мікросхеми МАХ4173Н доцільно використати вбудований АЦП. При цьому ми використаємо один вивід порту А. Для періодичного вмикання АЦП можна використати вбудований таймер-лічильник та використати переривання від нього. Для роботи РКІ використаємо порт РС: РС7-РС4 для даних, та виводи РС0, РС1 , РС2 порту для сигналів керування.

1.4 Обрання та обґрунтування режимів функціонування мікропроцесору та периферійних засобів

Задіяні вузли МК повинні працювати у наступних режимах:

а) АЦП:

- зовнішня опорна напруг;

- перетворення за перериванням таймера-лічильника 0;

- частота дискретизації 125 кГц;

- задіян вхідний канал 0 (РА0);

б) Таймер-лічильник 0:

- дозволити переривання від Т/Л0;

- тактовий сигнал f_clk/1024;

в) Порти вводу/виводу:

- порт А вхід АЦП;

- порт С вихід;

2. Проектування принципової схеми пристрою

 

2.1 Схема включення мікропроцесора

Мікроконтролер потребує підключення джерел живлення до виводів VCC та AVCC, земля підключається до всіх виводів GND. Напруга живлення +5 В до виводу AVCC підключається крізь LC-фільтр, який пригнічує завади та перешкоди у ланцюгах живлення МК. До виводу AREF підключається мікросхема опорного живлення. Вивід 0 порта А під’єднується до виходу мікросхеми МАХ4173Н безпосередньо. Виводи керування та даних РКІ під’єднуються до виводів порта В та С відповідно. До виводів XTAL1, XTAL2 під’єднується тактовий генератор. Інщі виводи керування МК не задіяні. Схема електрична принципова включення МК приведена на рисунку 2.1

Рис. 2.1 – Схема включення МК.

2.2 Формування тактових імпульсів

Тактові імпульси формуються за допомогою вбудованого генератора, стабілізованого зовнішнім кварцовим резонатором на частоту 4 МГц. Цей спосіб досить простий та забезпечує високу стабільність тактової частоти МК.

Схема включення стандартна, рекомендована виробником. Ємність додаткових конденсаторів дорівнює 22 пФ.

Рис 2.2 – Схема підключення кварцового генератору.

2.3 Схема скидання

Схема скидання повинна формувати імпульс скидання МК при вмиканні пристрою. Також треба передбачити можливість скидання пристрою за допомогою кнопки. Для цих потреб варто використати спеціалізовану мікросхему-супервізор МС33064, призначену для використання у мікропроцесорних системах.

Рис. 2.3 – Схема включення мікросхеми скидання.

2.4 Схема вхідних та вихідних пристроїв

У нашому випадку вхідними та вихідними пристроями є МАХ4173Н та РКІ ВС1602А. Приведемо їх основні електричні параметри та типові схеми включення.

Основні електричні характеристики мікросхеми МАХ4173Н наведені у таблиці 2.1

Таблиця 2.1 – Основні електричні характеристики ІМС МАХ4173Н

Таблиця 2.2 – Основні електричні характеристики РКІ

Рис. 2.4 – Типова схема включення ІМС МАХ4173Н

Рис. 2.5 – Схема включення РКІ ВС1602А

2.5 Схема стабілізатору напруги живлення

Мікросхема Н34063 являє собою монолітну ІМС з набором усіх необхідних блоків для побудування DC-DC перетворювача-стабілізатора напруги.

Її основні електричні параметри приведені у таблиці 2.3

Таблиця 2.3 – Основні електричні характеристики Н34063

Рис. 2.6 – Схема стабілізатору напруги живлення

Розрахунок резистора R4:

R4 = U_Vcc/I_d – R3 = 5/0.0006 – 1800 = 6333 Ом

Приймемо значення опору R4 рівним 6,2 кОм.