Автомобільна охоронна система

Міністерство освіти і науки України

Міністерство  аграрної політики України

Новокаховський  коледж

Таврійського  державного  агротехнологічного

університету

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мікроконтроллерний витратомір палива

Пояснювальна записка  до курсового проекту

30КП. ІС1105. 013ПЗ

 

Керівник  проекту                             В.О. Шиліна

Студент                            А.В. Горовий

2008

ЗМІСТ

 

Реферат                                                                                              3

Вступ                                                                                                   4

1 Розробка принципової  схеми пристрою                                        6

2 Розробка друкованої  плати проектованого пристрою             10

3 Розробка програми керування                                                      14

4 Розробка конструктиву                                                                16

Висновки                                                                                             18

Додаток А  Лістинг програми керування                                       22

Список використаної літератури                                                  34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                            Реферат

Пояснювальна записка складається із 34 сторінок, яка включає в себе 1 додаток: лістинг програми керування який займає 12 сторінок.

Темою цієї курсової роботи є: розробка Мікроконтроллерного витратоміра палива.

Метою цієї  курсової роботи є розробка вищезазначеного пристрою, з мінімальними затратами матеріалів та споживаної напруги під час роботи пристрою захисту.

Ключові слова (словосполучення): «МІКРОКОНТРОЛЕР, ДРУКОВАНА ПЛАТА, СИСТЕМИ АВТОМАТИЗОВАНОГО ПРОЕКТУВАННЯ ...»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

В даний час автомобільних охоронних систем користується великою популярністю для захисту автомобілів. 

Виготовлення автомобільних охоронних  систем, як правило, виконується з  використанням стандартних інтегральних мікросхем і великої кількості дискретних елементів, що значно ускладнює схему і конструкцію пристроїв.

Останні роки відзначені масовим наповненням  ринку  автоматизованою апаратурою всілякого призначення і всілякої складності. Це стало можливим завдяки  широкому застосуванню мікроконтролерів (МК).

Мікроконтролер  у мініатюрі повторює персональний комп'ютер і являє собою мікроЕОМ, що містить усі її функціональні  вузли на одному напівпровідниковому  кристалі і виконана у виді однієї мікросхеми. Основні переваги використання мікроконтролерів у порівнянні з іншими технологіями є наслідком їхніх малих розмірів і гнучкості застосування. Завдяки цій гнучкості розроблювач електронної апаратури одержує у своє розпорядження легку і швидку методику розробки виробу. Крім того, за час існування виробу можна з невеликими витратами  виправити чи удосконалити програму мікроконтролера.

Застосування  мікроконтролера в автомобільних  охоронних системах дозволяє одержати ряд переваг у порівнянні з  іншими існуючими варіантами проектування цього пристрою:

1. розширення функціональних можливостей без істотного збільшення затрат;
2. висока надійність пристрою, ця властивість випливає з простоти схеми і надійності самого мікроконтролера;
3. простота схемотехнічного виконання, через застосування мікроконтролера удалося досягти максимально простої принципової схеми, не погіршуючи її характеристик;низьке енергоспоживання (мікроконтролери PIC відносяться до сімейства КМОН- мікроконтролерів);
4. високі експлуатаційні властивості (за рахунок використання обчислювальних можливостей мікропроцесора для прискорення пошуку несправностей та проведення діагностичних операцій);

Проектована на базі мікроконтролера  автомобільна охоронна система 

призначена для повідомлення власника автомобіля про спробу заподіяти  пошкоджень автомобілю або при спробі вкрасти авто  по заздалегідь заданої оператором програмі. Прилад включається з пульту водія  і спрацьовує автоматично при найменшому поштовху автомобіля. 

У даному курсовому  проекті розроблений та вироблений діючий пристрій на сучасному PIC-мікроконтролері,  написана програма і розглянуті інструментальні засоби.

 

 

 

 

1. РОЗРОБКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ

Схема охоронної системи автомобіля построєна на мікроконтролері  PIC12С508А, в результаті вдалось спростити пристрій, одночасно збільшивши число виконуючих функцій.

Схема електрична принципова охоронної системи автомобіля приведена  на мал. 1.

 

Мал. 1 Схема  електрична принципова.

     Розглянемо  поетапно розглянемо алгоритм  роботи автомобільної охоронної  системи.

1. Стан ВИКЛЮЧЕНО – таємний тумблер живлення SA2 блоку АОС знаходиться у виключеному стані і система охорони не впливає не на що.
2. Стан ПІДГОТОВКА – після висадки пасажирів і зачинення всіх дверей, візуальної перевірки капоту и багажника водій, сидячи в кабіні, включає потаємний тумблер живлення SA2 блоку АОС. При цьому загорається світлодіод VD1. Система в цьому стані також не впливає на електроустаткування автомобіля. 
3. Стан ПОСТАНОВКА НА ОХОРОНУ – водій відкриває свої двері, виходить з автомобіля і через будь – яку часову паузу закриває двері автомобіля. При справному дверному вмикачу водійської двері світлодіод гасне на 1,5…2 с., потім запалюється, і при закритому стані інших дверей, капота і багажнику система переходе в режим ОХОРОНА. У випадку несправності любого вимикача або не зачиненої однієї із дверей система в режим охорони не переходить. У цьому випадку необхідно перевірити стан всіх дверей, капота і багажника, зачинити не зачинені двері або відкрити двері водія, виключити тумблер живлення АОС, знайти несправний вимикач і відремонтувати його.
4. Стан ЗНЯТТЯ З ОХОРОНИ – водій легко без поштовху відкриває свої двері і на протязі 6 секунд вимикає потаємний тумблер живлення SA2 блоку АОС. При цьому можливий короткочасний звуковий сигнал по спрацюванню датчика удару.
5. Стан ОХОРОНА – перехід в цей режим супроводжується коротким звуковим сигналом і синхронним спалахом габаритних вогнів. Світлодіод VD1 починає мигати при цьому з частотою 0,6 Гц. В цьому режимі при не санкціанованому відкритті дверей водія через 6 секунд, а при відкритті інших дверей, багажнику або капоту відразу відбувається перехід АОС в стан ЗЛАМ. Якщо після відкриття дверей водія одночасно відкривають капот, багажник або інші двері, перехід в режим ЗЛАМ відбувається одразу.

Розглянемо  тепер роботу охоронної системи при спрацюванні датчика удару.

6. Спрацювання ДАТЧИКА УДАРУ – програмним шляхом реалізований дворівневий датчик удару. При першому слабому поштовху охоронна система подасть короткий попереджувальний сигнал и перейде в стан тривожного очікування. Якщо на протязі 6 секунд не буде повторних дій, то система повертається в стан охорони. Якщо на протязі цього часу буде слабка повторна дія, то система ввійде в стан сигналізації і подасть 8 звукових сигналів і потім повернеться в режим охорони. При сильному поштовху охоронна система одразу входить в режим сигналізації, подає 16 звукових сигналів і потім повертається в режим охорони. При звуковій сигналізації при спрацюванні датчика удару завжди спрацьовує реле блокування К2 розриваючи ланку подачи живлення 12 В на замок запалення автомобіля. При повертанні АОС в режимі охорони блокування знімається. При звуковій сигналізації по спрацюванню датчика удару система АОС також безперервно перевіряє стан кінцівок дверей, багажника і капота. При спрацюванні хоча б одного вимикача система швидко переходе в стан ЗЛАМ.
7. Стан ЗЛАМ – в цьому стані охоронна система швидко розриває ланку живлення 12 В замка запалення автомобіля і подає 60 звукових сигналів. Частота мигання світлодіода після подачи звукових сигналів дорівнює 2 Гц. Блокування ланки запалення можна зняти в цьому стані тільки виключивши живлення автомобільної охоронної системи вимикачем SA2. якщо після звукової сигналізації система АОС визначить, що всі двері, багажник и капот зачинені, то охоронна система повертається в режим ОХОРОНА, але при цьому частота світлодіода залишається 2 Гц, як свідоцтво несанкціонованого відкритті автомобіля. Залишається також і блокування ланок запалення автомобіля. Якщо після звукової сигналізації про несанкціонованому відкритті автомобіля якісь двері, багажник або капот залишаться не зачиненими, то охоронна система буде кожні 6 секунд подавати короткий  звуковий сигнал. В цьому стані система АОС стежить за станом датчика удару і реагує на всі поштовхи автомобіля. При зачиненні автомобіля охоронна система переходить в режим ОХОРОНА. Частота мигання світлодіода залишається при цьому рівна 2 Гц. Батарея живлення GB1 призначена для живлення УОС для того випадку, якщо після відкриття капоту будуть знаті дроти з акумуляторної батареї. При наступному підключенні їх до акумуляторної батареї робота АОС буде відновлена в повному обсязі, авжеж якщо до цього моменту не буде найдений вимикач SA2. в принципі батарея живлення – не обов’язковий елемент, і її можна не ставити. В цьому випадку вимикач SA2 вибирається з одною парою контактів. Реле К1 і К2 – різні автомобільні реле на 12 В з допустимим струмом через контакти 8…15 А. Якщо обмежитись тільки звуковим сигналом при екстремальній ситуації, то реле К1 можна примінить з одною парою контактів на замикання. Чутливість датчика удару регулюється резистором RP1 плати УОС після установки і закріплення датчика у вибраному місці експериментальним шляхом. Датчик удару може бути іншого типу. Наприклад, якщо це контактний механічний датчик, то схема УОС в цьому випадку значно спрощується за рахунок видалення мікросхеми DA1 і оточуючих її резисторів. Якщо примінити датчики промислового виконання, то в залежності від виду вихідного сигналу необхідно буде внести зміну програми мікроконтроллера PIC12C508A, також як і для механічного датчика, і відповідні зміни схеми УОС.

Резистор RP1 типу Сп5 – 16ВА або іншого типу. Роз’єм  XP1 типу РШ2НП – 1 – 23 або іншого типу на 12 и більше контактів. Мікроконтроллер 12С508А установлюється на перехідну панель на 8 контактів.

Вимикачі SA1 і SA2 можуть бути різного типу, бажано малогабаритного.

Плата УОС може бути виконана як печатним так и  навісним способом.     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.РОЗРОБКА ДРУКАРСЬКОЇ  ПЛАТИ

 Проектування власне друкарської плати проводиться конструктором в графічному редакторові РСВ. Для цього до редактора друкарських плат РСВ заздалегідь підключаються потрібні бібліотеки (Library | Setup) і настроюється його конфігурація (Option | Configure). Починається проектування друкарської плати із завантаження списку з'єднань, створеного в схемному редакторові (команда Load | Netlist), так звана упаковка схеми на друкарську плату. При цьому на робочому полі з'являються групи компонентів з індикацією електричних зв'язків між ними.

Далі конструктор в ручному режимі розміщує компоненти на поверхні друкарської плати з урахуванням загальної компоновки виробу, електричних, механічних і теплових зв'язків між ними. При цьому використовуються інструменти переміщення (Move), обертання (Rotate) і вирівнювання (Align) компонентів і їх атрибутів.

Розкладка провідників (Place | Line) і металізованих областей (Place | Copper Pour і Place | Polygon) проводиться конструктором в ручному, інтерактивному або автоматичному режимах залежно від його досвіду, призначення плати і умов виробництва.

За відсутності необхідних компонентів в бібліотеках їх умовні графічні позначення (символи) створюються в Схемному редакторові Schematic або Редакторові символів (Symbol Editor) з використанням команд Place | Line, Place | Arc, Place | Attribute, Place | Ref Point, Place | Pin і Library | Symbol Save As. Посадочні місця для компонентів створюються в Редакторові друкарських плат або Редакторові корпусів з використанням аналогічних команд. Упаковка символу в корпус проводиться в Диспетчерові бібліотек шляхом створення електронної пакувальної таблиці, а зараз розглянемо докладніше: екран редактора друкарських плат дуже схожий на екран редактора схем, але є і відмінності, на які потрібно звернути увагу. По-перше, замість сторінок в проекті з'явилися шари, групи об'єктів, що виконують на друкарській платі певну роль. По-друге, в статусному рядку з'явилося додаткове вікно із списком допустимих радіусів того, що округляє полігонів, заливок, областей металізації і інших елементів, що виконуються як полігони.

  Настройка конфігурації графічного редактора P-CAD РСВ, так само як і схемного редактора, проводиться по команді Options | Configure (Параметри | Конфігурація), але відрізняється великою кількістю параметрів, що настроюються. У графічному редакторові РСВ системи P-CAD на відміну від схемного редактора прийнята пошарова (групова) організація елементів зображення. Для наочності можна уявити, що кожна група елементів зображення (шар) малюється на прозорій плівці, які потім збираються в пакет, формуючи цілісне зображення. На одному шарі малюються провідники на верхній стороні друкарської плати (ПП), на іншому — на нижній, на третьому — межі друкарської плати і так далі Всього в системі можливі 999 шарів. Частина шарів є обов'язковими, останні можуть бути додані користувачем. Установка конфігурації шарів є одній з найважливіших операцій.

 У багатошарових  друкарських платах для крізних  монтажних і перехідних отворів  в кожному металізованому шарі  в обов'язковому порядку створюється  окремий контактний майданчик (КП). Тому в системі P-CAD введено поняття набору (стека) контактних майданчиків — Pad Stack. Об'єднуються набори поняттям стилю, що має відповідне ім'я. Як правило, в новому проекті для контактних майданчиків визначений тільки один стиль-Default (За умовчанням). Основними діями при створенні нового проекту друкарської плати в редакторові друкарських плат є:

1.  створення  контура друкарської плати;

8. упаковка схеми на друкарську плату;
9. розбиття плати на "кімнати";
10. розміщення компонентів на друкарській платі і редагування положення їх атрибутів;
11. ручне і інтерактивне трасування провідників;
12. перевірка технологічних обмежень;
13. вивід на друк звітів і проекту;
14. редагування проекту.

Вибір стилю  і установка параметрів розміру.

У вікні Place Dimension необхідно встановити параметри розміру. Перш за все, в списку Styles (Стилі) необхідно вибрати стиль розміру. Тут можливі наступні варіанти:

•Baseline (Базова лінія) — простановка розмірів від  загальної бази

•Leader (Винесення) — стрілка з текстовим написом

•        Center (Центр) — перехрестя, вказуючи центр дуги або кола

•Radius (Радіус) —  радіус дуги або кола

•Diameter (Діаметр) — діаметр дуги або кола

•Angular (Кут) —  кутовий розмір

•Datum (Дані) —  простановка розміру від вибраної бази без нанесення розмірних ліній .

У системі P-CAD бібліотеки компонентів є інтегрованими, тобто  в одній бібліотеці міститься  символ або умовне графічне зображення (УГО), яке поміщається на схему  графіка посадочного місця для  компоненту, яка поміщається на друкарську плату і текстовий опис упаковки символу (або набору символів) в корпус.

 Для створення  власне компоненту і ведення  бібліотек залежно від комплекту  постачання можуть використовуватися  дві програми: адміністратор бібліотек  (Library Manager) або диспетчер бібліотек (Library Executive). Компонент в бібліотеці P-CAD — це практично завжди єдність три складових: електричного символу, корпусу (посадочного місця) і пакувальної інформації. Важливо відзначити, що при створенні компоненту в диспетчерові бібліотек користувачеві пропонується вибрати потрібний символ і посадочне місце (корпус) що вже існують. Після завершення роботи майстра символ містить всі необхідні компоненти (графіку, виводи, точку прив'язки, обов'язкові атрибути.

Кожен компонент  в системі P-CAD має деяку кількість текстових або чисельних параметрів, так званих атрибутів або ознак. Атрибути діляться на основних (системні) і додаткових. До основних атрибутів належать позиційне позначення (RefDes), тип (Турі) і номінал (Value). Додаткові атрибути діляться на зумовлених і призначених для користувача.

Системний атрибут RefDes в  обов'язковому порядку явно включається  і до складу символу, і до складу посадочного.

  Після закінчення трасування проект обов'язково перевіряється на наявність помилок і порушень технологічних норм (команда Utils | DRC), проект редагується з урахуванням результатів перевірки і проводиться його друк на принтері або плотері, якщо це необхідно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Програма (асемблер)

Розробка будь-якої комп'ютерної програми може бути здійснена за допомогою мови низького рівня (машинної мови, асемблера) або мови високого рівня (З, Basic, Pascal). Для PIC-мікроконтролерів, і особливо вхідних у підродину PIC 16F628, асемблер - найкраще рішення, навіть якщо він здається більше важким у застосуванні.

Дійсно, розмір пам'яті, доступний програмі в мікроконтролерах цієї підродини, відносно малий (від 512 до 4 До слів), що унеможливлює розміщення великої програми. Програма, написана на асемблері, вимагає мінімального об'єму пам'яті й дозволяє реалізувати максимальна кількість функцій. Навпроти, якщо вона створена мовою високого рівня, то в пам'яті мікроконтролера може зберігатися код, що відповідає всього лише декільком десяткам або сотням операторів мови.

У таких мовах, як З, Basic або Pascal, є множина типів змінних й обробних їхніх операторів, що дозволяє писати дуже компактні вихідні тексти програм. Але навіть найпростіший оператор мовою високого рівня при компіляції десятків команд машинної мови, через що доступна пам'ять заповнюється дуже швидко.

Мова високого рівня доцільно використати для мікроконтролерів з більшим об'ємом пам'яті, або в тих випадках, коли час, відведений на розробку додатка, дуже обмежено. Звичайно, для цього необхідно знання відповідної мови. Але краще звернетеся до глав 3 й 4 дійсні книги, де описані 35 команд PIC - мікроконтролерів й основи асемблера. Ви переконаєтеся, що цих знань цілком достатньо для написання програми.

СИСТЕМА РОЗРОБКИ

Деякі поняття, що ставляться до систем розробки й відповідному програмному забезпеченню, сприймаються достатньо важко, тому має сенс нагадати читачам основні терміни.

Асемблер і  компілятор мови високого рівня

Комплекс розробки завжди включає як мінімум асемблер й іноді один або 

 

кілька компіляторів мов  високого, які використаються для  програмування.

Асемблер переклад! IT мнемокоди команд машинної мови у двійкові (бінарні) коди, що виконують PIC-мікроконтролером. Текст із послідовністю мнемокодов називається лістингом, у той час як бінарний код називається об'єктним, або що виконують.

Компілятор переводить операції, оператори й інші конструкції мови високого рівня, що утворять вихідний текст програми, у бінарний код, що виконує, Р1С-микроконтроллера.

У добре продуманій системі (середовищу) розробки обидві програми, асемблер і компілятор, можуть співіснувати роздільно або використатися разом. Це Дозволяє будувати складні алгоритми мовою високого рівня, а ті програмні модулі, які вимагають високої продуктивності або призначені для керування периферією через порти уведення/висновку (драйвери), писати на асемблері. Дуже важливо, щоб компілятор мови високого рівня допускав включення програмних сегментів на асемблері.

Ці обидві програми, асемблер або компілятор, повинні обов'язково «прогоняться» на так званому хост- комп’ютері. У такій якості може виступати практично будь-яка машина: спеціалізована система виробника PIC-мікроконтролерів (усе більше й більше рідкий випадок, тому що це дуже дорого), потужна ЕОМ (VAX, робоча станція Sun, Apollo або HP і т.п.) або просто, і це стає правилом, IBM сумісний ПК. Останній варіант дозволяє зменшити капіталовкладення, оскільки напевно вже є IВМ сумісний комп'ютер, використовуваний для інших цілей.

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Розробка конструктиву

Основне завдання, розв'язуване системою КОМПАС-3D - моделювання  виробів з метою істотного скорочення періоду проектування і якнайшвидшого їхнього запуску у виробництво. Ця мета досягається завдяки можливостям:

швидкого одержання  конструкторської й технологічної  документації, необхідної для випуску  виробів (складальних креслень, специфікацій і т.д.);

передачі геометрії  виробів у розрахункові пакети;

передачі геометрії  в пакети розробки керуючих програм  для встаткування зі ЧПУ:

створення додаткових зображень виробів (наприклад, для  складання каталогів, створення  ілюстрацій до технічної документації й т.д.).

Основні компоненти КОМПАС-3D - властиво система тривимірного твердотільного моделювання, креслярсько-графічний редактор і модуль проектування специфікацій.

Система тривимірного твердотільного моделювання призначена для створення тривимірних асоціативних моделей окремих деталей і складальних одиниць, що містять як оригінальні, так і стандартизовані конструктивні елементи. Параметрична технологія дозволяє швидко одержувати моделі типових виробів на основі один раз спроектованого прототипу. Численні сервісні функції полегшують рішення допоміжних завдань проектування й обслуговування виробництва.

Креслярсько-графічний  редактор (КОМПАС-ГРАФІК) призначений  для автоматизації проектно-конструкторських робіт у різних галузях діяльності. Він може успішно використатися  в машинобудуванні, архітектурі, будівництві, складанні планів і схем - скрізь, де необхідно розробляти й випускати креслярську й текстову документацію.

Разом з будь-яким компонентом КОМПАС-3D може використатися  модуль проектування специфікацій, що дозволяє випускати різноманітні

 

специфікації, відомості та інші табличні документи.

Документ-специфікація може бути асоціативно зв'язаний зі складальним кресленням (одним або декількома його аркушами) і тривимірною моделлю зборки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Висновоки

У результаті реалізації курсового  завдання було розроблено Автомобільна охоронна система РІС - мікроконтролері, написана відповідна програма для нього, розглянуті питання апаратного і програмного забезпечення МК, розроблено конструктив.

У роботі було розглянуто принцип дії як всього пристрою. Результатом розробки цифрового пристрою стала електрична принципова схема, яка була подана у додатках.

    Не  менш значимою частиною завдання  є опис та практичне використання  мови програмування Assembler. Тут  згадано і про принципи програмування  цією мовою. Важливе ще те, що для кожної моделі мікроконтролера існують різні команди та програмні засоби, адже кожен з них має свої технічні та логічні особливості.

Конструкція виробу забезпечує безпечну роботу з ним, а  так само його ремонтопридатність. Елементна база і матеріали розробленого виробу доступні і широко використовується на промисловості і в побуті.

                З проведеної роботи ми бачимо, що мікроконтролер РІС12С508А повністю відповідає всім необхідним характеристикам та застосовується у різних приладах. У даному випадку помітно, що РІС12С508А повністю задовольняє дану конструкцію та без труднощів виконує потрібні дії.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток А  Лістинг програми керування                                     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список використаної літератури

 

1. Мікроконтролери. Випуск 2:Однокристальні мікроконтролери PIC12c5x, PIC16x8x, PIC14000, M16C/61/62. Переклад з англ.Б.Я.. Прокопенко/ Під ред.Б. Я. Прокопенко.- М.: ДОДЭКА, 2000.- 336 с.
2. Тавернье К. РІС-контроллеры. Практика применения. – М.: ДМК Пресс, 2002;
3. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. – М.: Лаборатория Базовых Знания, 2001.
4. Гуржій А.М., Коряк С.Ф., Самсонов В.В., Скляров О.Я. Архітектура, принципи функціювання та керування ресурсами ІВМ РС. – Харків: Глобус, 2003.
5. Черепанов А.Т. Англо-русский словарь сокращений по  компьютерным технологиям, информатике и связи. – М.: Русский язык, 2000.
6. Лопаткин А. В. P-CAD 2004.- СПб.: БХВ – Петербург, 2006.
7. Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения:Пер.с фр.М.:ДМК Пресс, 2003.
8. Ганин Н. Б. Компас – 3D V7: Самоучитель. – М.: ДМК Пресс, 2005.