В данной схеме использован кварцевый резонатор для задания опорной частоты. Относительная погрешность кварцевого резонатора достаточно мала и составляет. Относительная погрешность приведена в относительных единицах. Погрешность определения частоты в дискретных устройствах счета определяется длительностью измеряемого интервала и счетного импульса. Погрешность отсутствует, если на счетном интервале укладывается целое число счетных импульсов. При этом максимальная погрешность определяется длительностью счетного импульса. Таким образом полная относительная погрешность за время наблюдения в 1 с будет равна:
Погрешность измерения носит случайный характер и может быть уменьшена путем увеличения кол-ва измерений:
Оценка характеристик собственного потребления и продолжительности работы регистратора от одной батареи.
Литиевые элементы питания напряжением в 3,6 вольта выпускаются в корпусах различного типоразмера от AA до D. При этом емкость элементов питания изменяется соответственно от 2400 мАч до 19 100 мАч[10]. Выберем для данного устройства типоразмер AA. Технические характеристики элемента питания представлены в таблице 5.1Таблица 5.1 -Технические параметры элемента питания.
Высокое и стабильное рабочее напряжение. Низкий уровень саморазряда — менее 1% за 1 год при температуре 20ºС градусов. ER14505 (размер AA) Энергоемкость2400мАчНоминальное / минимальное напряжение3,6 В / 2,0 ВРекомендуемый максимально допу-стимый ток разряда≤ 200 мАУровень тока, при котором емкость батареи будет израсходована полностью до напряжения разряда 2 В, при 25°СВеличина импульса тока длительностью 15 секунд до падения напряжении на зажимах до 2,0 В, при котором емкость батареи уменьшится на 50%, при 25°СХранение (рекомендуемая макс. tºC)≤ 30º С градусов.
Рабочая температура- 55… + 85º С градусов.
Вес19 граммов.
Оценить продолжительность работы спроектированного устройства от элемента питания типоразмера АА можно по следующему графику (см. рисунок 5.1).Таким образом, среднее время работы регистратора от одного элемента составляет 240 часов в активном режиме, до 1200 часов в спящем режиме. Рисунок 5.1 — График зависимости времени работы батареи от тока потребления6 алгоритм работы регистратора.
Рисунок 6.1 — Алгоритм работы.
После подачи питания происходит инициализация контроллера, настройка портов ввода/вывода, счетчиков и др. периферии. После этого контроллер переходит к выполнению основного цикла. В программе обработке прерываний происходит анализ состояния вывода PA0.
В случае изменения состояния вывода происходит запуск счетчика импульсов таймера. В обработчике прерываний анализируем переход входного сигнала из состояния «0» в сост. &# 171;1″. Подсчитаем кол-во срабатываний обработчика прерываний (n) между 2-мя соседними переходами входного сигнала из сост. &#.
171;0″ в сост. &# 171;1″.Для анализа входного сигнала, в каком состоянии он находится в данный момент (в «0» или «1»), введем флаг f. Если f = 1, тогда входной сигнал в сост. &# 171;1″.После подсчета n, вычисляем частоту с помощью формулы Fr = K/n, где K — коэф., подбирающийся опытным путем подачей эталонного сигнала на вход прибора. Вышеописанным способом измеряем частоту 15 раз (согласно требованиям ГОСТа) и вычисляем среднее значение, которое в конечном счете анализируется, отправляется на интерфейс и засвечивает светодиоды, обнуляем все счетчики, повторяем цикл заново. После изменения состояния вывода PA0 на противоположное происходит вычисление текущей частоты напряжения сети. Полученное значение усредняется в течение 15 измерений и выводится на индикатор.
7 Программа работы микроконтроллера#include «EFM32WG.h» #include «EFM32WG_gpio.h» #include <intrinsics.h>#include «DisplayCommand.h» #include «misc.h» //——————————————— Константы —————————————-/* преобр. номера бита в позицию в байте */#define BIT (B) (1<<B)/* проверка бита на ноль */#define TSTBIT0(ADDRESS, B) (!(ADDRESS & (BIT (B))))/* проверкабитанаединицу */#define TSTBIT1(ADDRESS, B) (ADDRESS & (BIT (B)))/* установкабита */#define SETBIT (ADDRESS, B) (ADDRESS -= BIT (B))/* сбросбита */#define CLRBIT (ADDRESS, B) (ADDRESS&=~BIT (B))/* установка битов по байтовой маске */#define SETMASK (ADDRESS, BYTE) (ADDRESS -= BYTE)/* очистка битов по байтовой маске */#define CLRMASK (ADDRESS, BYTE) (ADDRESS &= ~(BYTE))#define CLK_MHz 16#define delay_mks (Time_mks) __delay_cycles ((long)Time_mks*CLK_MHz);#define delay_05mks () __delay_cycles ((long)(CLK_MHz/2));#define delay_ms (Time_ms) __delay_cycles ((long)Time_ms*1000*CLK_MHz);//—————————— класс символьного ЖКИ дисплея ———————#defineFDCC08 #include «FDCC08.h» // Подключение файла содержащего функции //для работы с дисплеемFDCC08Display; // создание классаu16 flag = 0;u16 nz = 0;u16 f = 0;u16 Prescaler = 12; //делитель частоты таймераu32 Period = 10; //количество тактов по срабатыванию прерывания таймераconstdouble K = 100 000; //коэффициент расчета частотыdouble n=0; //количество тактов за периодdouble Fr=0; //частотаvoid Delay (uint32_t nCount){while (nCount—) {}}voidinit_leds (void){GPIO_InitTypeDefgpio; // структура RCC_AHB1PeriphClockCmd (RCC_AHB1Periph_GPIOD, ENABLE); // разрешаемтактированиеGPIO_StructInit (&gpio); // заполняем стандартными значениямиgpio. GPIO_OType = GPIO_OType_PP; // подтяжка резисторамиgpio. GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; // работаем как выходgpio. GPIO_Pin = LEDS; // все пины диодовGPIO_Init (GPIOD, &gpio);}voidinit_timer (void){TIM_TimeBaseInitTypeDefbase_timer;RCC_APB1PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_TIM6, ENABLE); // включаемтактированиетаймераTIM_TimeBaseStructInit (&base_timer); /* ДелительучитываетсякакTIM_Prescaler + 1, поэтомуотнимаем 1 */base_timer.TIM_Prescaler = Prescaler-1; // делитель 24000base_timer.TIM_Period = Period; //период 100 импульсовTIM_TimeBaseInit (TIM6, &base_timer);/* Разрешаем прерывание по обновлению (в данном случае — * по переполнению) счётчика таймера TIM6.*/TIM_ITConfig (TIM0, TIM_IT_Update, ENABLE);TIM_Cmd (TIM6, ENABLE); // Включаемтаймер/* Разрешаем обработку прерывания по переполнению счётчика * таймера TIM0. это же прерывание * отвечает и за опустошение ЦАП.*/NVIC_EnableIRQ (TIM0_DAC_IRQn);}void TIM0_DAC_IRQHandler (void){if (TIM_GetITStatus (TIM6, TIM_IT_Update) ≠ RESET){if (f==1) {if (GPIO_ReadInputDataBit (GPIOA, GPIO_Pin0)==1)n=n+1;else{f=0;n=n+1;}}else{if (GPIO_ReadInputDataBit (GPIOA, GPIO_Pin0)==0)n=n+1;else{f=1;Fr=K/n;//———————- Работасдисплеем ———————————Display.Clear (); step = START_ALL; cou_edit=0;delay_ms (10);Display.X = 0; Display. Y = 0; Display. WriteAdress (Display.PozToAdr ()); // позиционированиенапервуюputs («Част.»); Display. X = 5; Display. Y = 0; Display. WriteAdress (Display.PozToAdr ());puts (Fr); TIM_ClearITPendingBit (TIM6, TIM_IT_Update); // Очищаембитобрабатываемогопрерывания}}voidinit_input (void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; RCC_AHB1PeriphClockCmd (RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_DeInit (GPIOA);GPIO_StructInit (&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin0;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;GPIO_Init (GPIOA, &GPIO_InitStructure); }int main (void){init_timer ();init_input ();init_usart ();do { } while (1);}Заключение.
В данном курсовом проекте было разработано электронное устройство контроля ПКЭ — частоты питающей сети. По полученному заданию была проделана работа в полном объеме, разработано устройство избирательного учета автомашин пассажирского автопарка. При выполнении данной работы был получен ценный опыт разработки подобных устройств, получены навыки в разработке программ на языке С++, также были закреплены знания, аналоговой и цифровой схемотехники.
ГОСТ СНГ 13 109−97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
ЗАО «НПФ Прорыв» Режим доступа.
http://www.proryv.com/НПП «Энерготехника» Режим доступа.
http://www.entp.ru/catalog/pke/3Трамперт В. Измерение, управление и регулирование с помощью микроконтроллеров.: Пер. с нем.- Киев.: «МК-Пресс», 2006. — 208с.; ил. EFM32WG. datasheet.- Energy Micro, june 2013.
Волович Г. И. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств.- М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005.-528 с. LM2950. voltage regulator. datasheet.-stmicroelectronics, 1998.
Цифровые интегральные микросхемы: Справочник / П. П. Мальцев и др. — М.: Радио и связь, 1994. — 240 с. Интегральные микросхемы: Микросхемы для линейных источников питания и их применение.
Издание второе, исправленное и дополненное — М. ДОДЭКА, 1998 г., 400 с. Элементы и батареи питания. Режим доступа:
http://www.compel.ru/Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. -М.: Высшая школа, 1988. — 448 с.
