АННОТАЦИЯ

Измеритель переменного напряжения.

В курсовом проекте разработана схема электрическая принципиальная измерителя переменного сетевого напряжения, а также программа для микроконтроллера PIC16F876, позволяющая измерять действующее значение сетевого напряжения и выводить полученный результат на семисегментном индикаторе при нажатии кнопки.

СОДЕРЖАНИЕ

АННОТАЦИЯ 2

ВВЕДЕНИЕ 4

1. АНАЛИЗ РАБОТЫ СИСТЕМЫ 5

1.1 Описание принципа работы измерителя переменного напряжения 5

2. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 6

2.1 Выбор микроконтроллера 6

2.3 Выбор транзисторов 7

2.4 Расчет и выбор резисторов 7

2.5 Выбор конденсаторов 7

2.6 Выбор диодного моста 7

2.7 Выбор микросхемы 7

2.8 Выбор батареи 8

2.9 Выбор кварцевого резонатора 8

3. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ 9

3.1 Алгоритм программы 9

4. ЛИСТИНГ ПРОГРАММЫ 12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 14

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 15

Приложение 1 Схема электрическая принципиальная ЭТФ-

Приложение 2 Перечень элементов ЭТФ

Внимание!

Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы №3497, цена оригинала 1000 рублей. Оформлена в программе Microsoft Word.

Оплата. Контакты.

ВВЕДЕНИЕ

Ни для кого не секрет, что ремонт, наладка и регулировка любого радиоэлектронного устройства невозможны без радиоизмерительных приборов, среди которых вольтметр, амперметр и омметр по праву относятся к самым первостепенным. Благодаря тому, что измерение напряжения, силы тока и сопротивления базируются на использовании закона Ома, измерение этих трех основных электрических величин на практике чаще всего объединяют в один законченный прибор — электронный вольтметр.

Стремительное шествие цифровых технологий привело к интенсивному повсеместному использованию приборов с цифровой формой представления результатов измерений. Цифровые вольтметры прочно вошли в метрологию, что стало следствием таких их достоинств, как высокая точность и разрешающая способность, широкий диапазон измерений, представление результатов измерений в цифровой форме (сводящей до минимума глазомерные ошибки и создающие удобство считывания показаний прибора на расстоянии), возможность получения результатов наблюдений в форме, удобной для ввода в компьютер, и возможность включения их в состав измерительно-вычислительных комплексов.

1. АНАЛИЗ РАБОТЫ СИСТЕМЫ

1.1 Описание принципа работы измерителя переменного напряжения

Рис. 1. Функциональная схема измерителя пульса

При включении кнопки на источнике питания измеряемое напряжение прохо-дит через выпрямитель переменного напряжения, после чего получаем только положительные полуволны. Далее напряжение подается на входной делитель с коэффициентом деления 100, после чего поделенное напряжение подается на вывод микроконтроллера (0-й бит порта А), который сконфигурирован как вход АЦП. Напряжение на входе АЦП сравнивается с опорным напряжением и преобразуется в цифровое значение.

Далее средствами микроконтроллера программно вычисляется действующее значение напряжения. Полученный результат отображается на семисегментном индикаторе.

Для согласования высокоомного выхода с низкоомным входом применяется схема повторителя на операционном усилителе.

Источником опорного напряжения для АЦП служит стабилизированное напряжение питания микроконтроллера.

2. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

2.1 Выбор микроконтроллера

Для упрощения и удешевления системы целесообразно выбрать в качестве основы устройства программируемый микроконтроллер. С учетом исходных данных контроллер должен иметь количество свободных внешних линий вво-да/вывода, достаточное для приема сигнала и вывода конечного результата на световой индикатор. Кроме того, желательно, чтобы для данного типа микроконтроллера имелись доступные средства разработки и отладки управляющей программы.

С учетом вышеизложенного выбираем микроконтроллер PIC16F876 фирмы Microchip. Данный микроконтроллер обладает основными характеристиками (см. таблица 1).

Таблица 1. Характеристики микроконтроллера PIC16F876

Быстродействие Максимальная тактовая частота (МГц) 20

Память Flash память программ 8к х 14 слов

Память данных 368 х 8 байт

EEPROM память данных 256 х 8 байт

Периферия Таймеры TMR0, TMR1, TMR2

Многоканальный десятиразрядный АЦП 1

Модулей ССР 2

Последовательный интерфейс MSSP, USART

Дополни-тельные

характеристики Число источников прерываний 13

Число портов ввода/вывода 24

Напряжение питания (В) 2.0 – 5.5

Детектор пониженного напряжения пи-тания

Есть

Корпус 28-выводный PDIP, SOIC

2.2 Выбор индикатора

В качестве индикатора выбираем семисегментный светодиодный трехразряд-ный индикатор GNT-4031 AG 30,1×16 мм.

2.3 Выбор транзисторов

VT1, VT2, VT3 – транзисторы берем KT3102BМ (Philips-BC546B/B).

Характеристики данного транзистора: Uкэ 65В, Iк-100mА, hоэ — 100, P-500mВт.

2.4 Расчет и выбор резисторов

R1 = 10 МОм (по техническому заданию) (резисторы типа МТ ряда Е96)

UАЦП = (R2/(R1+R2))*Uвх

R2 = (UАЦП *R1)/( Uвх – UАЦП) = (4*10000)/(400*1,41 — 4) = 71,4 кОм (72,3 кОм резисторы типа МТ ряда Е96)

(делитель 1:137)

R3 – R6 = R9 – R11 = (Uпит – Uсегм)/Iжел =(5 – 2,1)/10*10-3 = 290 Ом; (287 Ом резисторы типа МТ ряда Е96)

R7, R8, R12 = (Uпит – Uбэ)/Iб = (Uпит – Uбэ)/(Iк/h21) = (5 – 0,7)/(100*10-3 /100)= 4,3 кОм (4,22 кОм резисторы типа МТ ряда Е96);

2.5 Выбор конденсаторов

С1 = 0,33 мкФ (Керамич. ЧИП конд. 0,33 мкФ Y5V ± 5% 0805)

С2 =C3= 15 пФ (Керамич. ЧИП конд. 15 пФ NPO ± 5% 0805)

С4 = 0,1 мкФ (Керамич. ЧИП конд. 0,1 мкФ Y5V ± 5% 0805)

2.6 Выбор диодного моста

Диодный мост КЦ401Г.

Характеристики: Uср.пр. = 2,5 В, Uобр. = 500 В, Iср.обр. = 50 мкА, Iср.вып. = 0,5 А.

2.7 Выбор микросхемы

Выбираем микросхему MCP601 SOT23-5 фирмы Microchip в качестве повторителя. Характеристики: Uпит. = 2,7-5,5 В.

Микросхема КР142ЕН5А – стабилизатор напряжения:

характеристики: Uвых = 5В, Uвх = 7,5-15 В.

2.8 Выбор батареи

Батарея1604G GP батарея солевая («Крона») 9В.

2.9 Выбор кварцевого резонатора

Кв.рез. 4.000 МГц L 1гар. HC-49U, (05-07г.):

Резонансная частота,кГц: 4000

Номер гармоники: 1

Точность настройки dF/Fх10-6: 15

Температурный коэффициент, Ктх10-6: 30

Рабочая температура, С: -40…70

Корпус: HC-49U

Длина корпуса L.,мм: 13.5

Диаметр (ширина) корпуса, D(W),мм: 11.5

Производитель: Россия

3. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ

Так как аппаратные средства контроллера недоступны для изменения, и все режимы его работы определяются заложенной программой, то основной частью разработки является написание управляющей программы. Для ее создания воспользуемся пакетом разработки MPLAB IDE, имеющем в своем составе отладчик и компилятор высокоуровневого языка С в коды ассемблера для PIC16F876.

Расчет ТMR0:

,

где: Fosc – тактовая частота внешнего генератора.

Время для прерывания таймера — 5 мс.

Выбираем предделитель 1:32 к TMR0.

256-156 = 100 – заносим в TMR0,

OPTION = 0b 0000 0100 // или 4 (делитель 1:32 к TMR0).

3.1 Алгоритм программы

4. ЛИСТИНГ ПРОГРАММЫ

// программа измеритель переменного напряжения

// микроконтроллер PIC 16F876

// тактовая частота 4 МГц

# include <pic.h>

const char Katod[3]={1,2,4};

const char Dig [10] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

char Time;

char Num;

int chislo, chislo1, DZN;

char M[3];

void adc();

main ()

{

Time=0;

Num=0;

 

{

DZN=(int)((float)chislo*96,9);

M[0]= DZN /100;

M[1]=( DZN %100)/10;

M[2]= DZN %10;

}

else

{

chislo=chislo1;

}

}

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения курсового проекта была разработана схема электрическая принципиальная измерителя переменного напряжения. Использование в качестве основы устройство современного микроконтроллера компании Microchip позволило создать систему, обеспечивающую компактность, надежность и дешевизну при обеспечении высокой скорости передачи данных.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Горячева Г.А., Добромыслов Е.Р. Конденсаторы: Справочник.- М.: Радио и связь, 1984. – 88с., ил. – (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1079).

2. Титце У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем.-М.: Мир, 1982,-512с., ил.

3. Тутевич В.Н. «Телемеханика» М., Высшая школа, 1985 г.

4. Резисторы: Справочник/В.В.Дубровский, Д.М.Иванов, Н.Я.Пратусевич и др.; Под ред. И.И.Четвертакова и В.М.Терехова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1991. – 528с.:ил.

5. PIC16F87X Однокристальные 8-разрядные FLASH CMOS микроконтроллеры компании Microchip Technology Incorporated; перевод с технической документации DS30292С компании Microchip Technology Incorporated, USA. ООО «Микро-Чип», М, 2002