Проектирование системы климат-контроля автомобиля

Федеральное Агентство по образованию

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра радиотехнических систем

Пояснительная записка к курсовому проекту

по курсу "Проектирование микропроцессоров"

Проектирование системы климат контроля автомобиля

ЮУрГУ - ПС-435

Руководитель Гак С.П.

Автор проекта студент группы ПС - 435

Белов И.С.

Челябинск 2009

Аннотация

Белов И.С. Система климат-контроля автомобиля. - Челябинск: ЮУрГУ, ПС; 2009,14с,8 илл., 1 таблица, библиография  литературы - 6 наименований,1 лист чертежа ф. А3

В данном курсовом проекте разработана система климат-контроля автомобиля. В первой части произведен выбор и расчет необходимых элементов для создания данного устройства. Во второй части приведено описание его работы.

Содержание

Техническое задание

Введение

Расчет и выбор компонентов электрической схемы

Список литературы

Техническое задание

Разработать систему климат-контроля автомобиля.

Параметры:

Диапазон регулируемых температур 16 - 28 градусов.

Питание устройства 11,5-14,3 вольта.

Управление системой осуществляется микроконтроллером PIC 16F628

Датчик температуры - цифровой термодатчик фирмы Dallas DS1821.

Введение

Целью данного курсового проекта является разработка собственной системы климат-контроля автомобиля. Полученные знания в ходе изучения курса "Проектирование микропроцессоров" позволяют создать устройство с использованием сложных цифровых микросхем. Благодаря этому можно получить изделие с наименьшим числом различных компонентов, так как почти все функции способен реализовать микроконтроллер. С моей точки зрения самое главное в нашем проекте - написание программного обеспечения. От правильности алгоритма напрямую зависит работа микроконтроллера, а значит всего устройства в целом. Для отладки программы используется интегрированная среда разработки MPLAB 8.30. С использованием имеющегося там симулятора можно устранить многие ошибки, которые могли бы возникнуть в ходе работы микроконтроллера, что и является главной задачей разработчика.

Расчет и выбор компонентов электрической схемы

Для управления всем устройством выбран микроконтроллер среднего семейства PIC 16F628. Его описание можно найти в технической документации DS40300B компании Microchip Technology Incorporated, USA. Главным условием такого выбора было - аппаратная реализация широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Тактирование микроконтроллера производится от внешнего керамического резонатора частотой 800 кГц. Таким образом, время одного такта составляет 1,25 мкс.

Управление заслонкой радиатора отопителя осуществляется сервоприводом HS-625MG. Управляющий сигнал (Рис.1) - это импульсный сигнал с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией), представляющий собой последовательность прямоугольных импульсов с амплитудой 3-5 В и длительностью от 1.1 до1.9мс. Номинальная периодичность следования импульсов обычно 50 Гц (интервал - 20 мс), но сервоприводы сохраняют работоспособность и при достаточно сильном отклонении этого параметра (15-20%). Таким образом скважность управляющего сигнала очень маленькая - от 5,5% до 9,5%.

Рис.1 Сигнал управления сервоприводом

Технические характеристики HS-625MG:

. Напряжение питания 4.8-6 В

. Усилие на валу 5.5 кг/см

. Ток управляющего сигнала 8-10 мА

. Ток при повороте 400 мА

Для задания температуры используются инкрементный энкодер ECW фирмы Bourns. Выходной сигнал (рис.2) - двухбитный код грея, канал А смещен относительно канала В на 90 градусов по часовой стрелке.

рис.2

рис.3

Технические характеристики:

.        Подключение - общий анод

2.       Прямое падение напряжения 2.1В

.        Прямой ток 10 мА

.        Цвет зеленый

5.       Сила света при Iпр=10 мА 800 мккд

Управление индикатором происходит через восьмиразрядный сдвиговый регистр mc74hc595a с последовательным вводом, последовательным или параллельным выводом информации, с триггером-защелкой и тремя состояниями на выходе

Необходимые технические характеристики:

.        Напряжение питания 2-6 В

2.       Максимальный ток потребления 75 мА

.        Выходной ток на ножку 35 мА

.        Входной ток на ножку 20 мА

.        Напряжение выхода "0" максимум 0.1В

.        Напряжение выхода "1" минимум 4.5В

Дополнительная информация находится в техническом описании MC74HC595A на сайте #"514654.files/image004.gif">

Рис.4

Обмен информации ведется так называемыми тайм-слотами: один тайм-слот служит для обмена одним битом информации. Данные передаются побайтно, бит за битом, начиная с младшего бита. На рисунке 5 показана диаграмма сигналов RESET и PRESENCE, с которых всегда начинается любой обмен данными.

климат контроль автомобиль микропроцессор

Рисунок 6 демонстрирует временные диаграммы тайм-слотов всех 4-х типов: вверху показаны тайм-слоты передачи от МК, внизу - приема от устройства.

Рис.6

Последовательность действий при измерении температуры должна быть следующей:

·              Посылаем импульс сброса и принимаем ответ термометра.

·              Посылаем команду Skip ROM [CCh].

·              Посылаем команду Convert T [44h].

·              Формируем задержку минимум 500мс.

·              Посылаем импульс сброса и принимаем ответ термометра.

·              Посылаем команду Skip ROM [CCh].

·              Посылаем команду Read Scratchpad [BEh].

·              Читаем данные из промежуточного ОЗУ.

Более подробная информация по техническому описанию находится по адресу #"514654.files/image007.gif">

Рис.7

Нагрузочные конденсаторы Сi=0,33 мкФ и Сo=0,1 мкФ рекомендованы производителем. Техническая документация: #"514654.files/image008.gif">

Рис.8

На рисунке 8 приведена зависимость открытия заслонки от рассогласования. В нашем случае 1900 мкс - соответствует ее полному открытию, 1100 мкс-полному закрытию. В скобках указаны числа, которые будут записываться в регистр, управляющий скважностью, для получения соответствующих сигналов ШИМ. E,◦С - ошибка, равная Тзад - Тизм. Период ШИМ определяется значением в регистре PR2 и может быть вычислен по формуле:

Тшим = (PR2+1) *4*Тosc* (коэффициент предделителя TMR2)

Таким образом для получения периода в 20 мс, необходимо в PR2 записать 249. Скважность ШИМ определяется битами в регистре CCPR1L, CCP1CON<5: 4>. Для 10-разрядного ШИМ старшие 8 бит сохраняются в CCPR1L, младшие 2 бита в CCP1CON<5: 4>. Длительность высокого уровня определяется формулой: Тимп= (CCPR1L: CCP1CON<5: 4>) * Тosc* (коэффициент предделителя TMR2). Поэтому при загрузке 55 в CCPR1L: CCP1CON<5: 4> мы получим Тимп=1,1мс, а при 95 Тимп=1,9 мс. Коэффициент регулирования равен К=∆Т/Е, ∆Т=95-55=40, Е=4, тогда К=10. В разработанной программе предусмотрено изменение коэффициента регулирования и максимальной ошибки Е. Путем выбора параметров регулирования П-регулятора можно существенно уменьшить установившуюся ошибку регулирования, однако ее полное устранение не представляется возможным даже теоретически.

Список литературы

1.       Предко М. "Справочник по PIC микроконтроллерам"

.        Заец Н.И. "Радиолюбительские конструкции на PIC-микроконтроллерах. Книга 2"

.        Яценков В.С. Микроконтроллеры MicroChip. Практическое руководство

.        Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения

6.       Internet ресурсы