Разработка инкрементного преобразователя перемещений

ОГЛАВЛЕНИЕ
Задание
Введение
1 Принцип действия преобразователей угловых перемещений
2 Разработка функциональной схемы
3 Расчет параметров преобразователя
3.1 Расчет шага и ширины отверстия растра
3.2 Расчет мощности, приходящей на фотодиод, и тока фотодиода
4 Разработка и расчет принципиальной схемы и узлов устройства
4.1 Разработка и расчет компаратора
4.2 Счётчик импульсов
4.3 Разработка и расчет блока преобразования и индикации
5 Принципиальная электрическая схема
6 Разработка программы. Структура проекта программы.
6.1 Листинг программы
Заключение
Список используемой литературы
Приложение А - Краткие даташиты элементной базы используемой в проектировании энкодера

Описание ресурсов МК AT90S2313-10P1
В курсовом проекте был выбран 8- ми разрядный AVR микроконтроллер AT90S2313-10P1 с 2 Кбайт Flash памятью с поддержкой внутрисистемного программирования.
Отличительные особенности:
AVR® - высокая производительность и RISC архитектура с низким энергопотреблением
118 мощных инструкций - большинство из них выполняются за один такт
2 Кбайт Flash- памяти с поддержкой внутрисистемного программирования
SPI- последовательный интерфейс для загрузки программного кода Ресурс: 1000 циклов записи/ стирания
128 байта EEPROM:
Ресурс: 100 000 циклов запись/ стирание
Рабочие регистры общего назначения 32 х 8
15 программируемых линий I/O
Питание VCC: от 2.7 В до 6.0 В
Полностью статический режим работы:
От 0 до 10 МГц, при питании от 4.0 В до 6.0 В
От 0 до 4 МГц, при питании от 2.7 В до 6.0 В
Производительность, вплоть до 10 MIPS при 10 МГц
Один 8-ми разрядный таймер/ счетчик с отдельным предварительным делителем частоты
Один 16-ти разрядный таймер/ счетчик с отдельным предварительным делителем частоты с режимами сравнения и захвата
Полнодуплексный UART
Выбираемые 8, 9, или 10-ти разрядные режимы широтно- импульсной модуляции (ШИМ)
Внешние и внутренние источники прерывания
Программируемый следящий таймер с встроенным тактовым генератором
Встроенный аналоговый компаратор
Экономичные режимы ожидания и пониженного энергопотребления
Программируемая блокировка для безопасности программного обеспечения
20 выводов
Блок- схема (Рис.2).
Рисунок А.1 - Блок-схема МК AT90S2313-10P1
Расположение выводов (Рис.А.2).
Рисунок А.2- Расположение выводов МК AT90S2313-10P1
Описание работы МК AT90S2313:
AT90S2313 является 8-ми разрядным CMOS микроконтроллером с низким энергопотреблением, основанным на усовершенствованной AVR RISC архитектуре. Благодаря выполнению высокопроизводительных инструкций за один период тактового сигнала, AT90S2313 достигает производительности, приближающейся к уровню 1 MIPS на МГц, обеспечивая разработчику возможность оптимизировать уровень энергопотребления в соответствии с необходимой вычислительной производительностью.
Ядро AVR содержит мощный набор инструкций и 32 рабочих регистра общего назначения. Все 32 регистра напрямую подключены к арифметико - логическому устройству (АЛУ), что обеспечивает доступ к двум независимым регистрам при выполнении одной инструкции за один такт. В результате, данная архитектура имеет более высокую эффективность кода, при повышении пропускной способности, вплоть до 10 раз, по сравнению со стандартными микроконтроллерами CISC.
AT90S2313 имеет: 2 Кбайт Flash - памяти с поддержкой внутрисистемного программирования, 128 байт EEPROM, 15 линий I/O общего назначения, 32 рабочих регистра общего назначения, универсальные таймеры/ счетчики с режимами сравнения, внутренние и внешние прерывания, программируемый UART последовательного типа, программируемый следящий таймер с встроенным тактовым генератором и программируемый последовательный порт SPI для загрузки программ в Flash память, а также, два программно выбираемых режима экономии энергопотребления. Режим ожидания «Idle Mode» останавливает CPU, но позволяет функционировать SRAM, таймеру/ счетчикам, SPI порту и системе прерываний. Режим экономии энергопотребления «Power Down» сохраняет значения регистров, но останавливает тактовый генератор, отключая все остальные функции микроконтроллера, вплоть до следующего внешнего прерывания, или до аппаратной инициализации.
Устройство производится с применением технологи энергонезависимой памяти с высокой плотностью размещения, разработанной в корпорации Atmel. Встроенная Flash - память с поддержкой внутрисистемного программирования обеспечивает возможность перепрограммирования программного кода в составе системы, посредством SPI последовательного интерфейса, или с помощью стандартного программатора энергонезависимой памяти. Благодаря совмещению усовершенствованного 8-ми разрядного RISC CPU с Flash- памятью с поддержкой внутрисистемного программирования на одном кристалле получился высокопроизводительный микроконтроллер AT90S2313, обеспечивающий гибкое и экономически- высокоэффективное решение для многих приложений встраиваемых систем управления.
AVR AT90S2313 поддерживается полным набором программ и пакетов для разработки, включая: компиляторы С, макроассемблеры, отладчики/ симуляторы программ, внутрисхемные эмуляторы и наборы для макетирования.
Ассемблирование
Для ассемблирования спользуется макpоассемблеp MPASM, он содеpжит все необходимые нам возможности. MPASM входит в пакет программ Microchip MPLAB фирмы Microchip Technology.
В pезультате pаботы ассемблеpа создаются файлы со следующими pасшиpениями:
* HEX - объектный файл
* LST - файл листинга
* ERR - файл ошибок и пpедупpеждений
* COD
Объектный файл создается в 16-pичном фоpмате и содеpжит код, котоpый должен быть записан в микpосхему. Файл листинга содеpжит полный листинг пpогpаммы вместе с загpузочным кодом. В файл ошибок и пpедупpеждений записываются все ошибки и пpедупpеждения, возникающие в пpоцессе ассемблиpования. Они также пpисутствуют и в файле листинга.
После обpаботки нашей пpогpаммы ассемблеp должен был выдать сообщение "Assembly Successful", означающее, что ошибок обнаpужено не было. Файл ошибок не должен был создаться.
Листинг программы для велотренажера приведен в Приложении А.
Программирование микроконтроллера
После ассемблирования имеется объектный файл EXAMPLE.HEX, котоpый должен быть записан в микpосхему. Запись осуществляется пpи помощи пpогpамматоpа и пpогpаммы Pic-prog.
Микросхему микроконтроллера вставляется в панель программатора.
Программатор подключается к порту LPT1. Необходимо запустить программу Pic_prog.exe.
Подать питание на программатор.
Выполнить команду 'ЗАПИСАТЬ / ПАМЯТЬ ПРОГРАММ'.
В течении следующих нескольких секунд будит выполняться процесс программирования, а затем проверка правильности записанных в микроконтроллер данных.

17
ИИ1
ИИ2
ФД1
ФД2
Ус-комп
Ус-комп
ЦП
ДШ
7сегм
Индикатор
маска
Опорная решётка
I1
I2
Индикатор 5х7
I1
ДШ
7сегм
ЦП
Ус-комп
ФД1
ИИ1
I2
Ус-комп
ФД2
ИИ2
Уст «0»
Опорная решётка
маска
126 мкм
63 мкм
Решётка растра
Диск энкодера
период
R 20 мм
D1
VD1
R1
R2
R3
+5 V
0 V
+
-
Out
0 В
3,4 В
Выход компаратора
AT90S2313
In1
In2
Фронт in1
In2
0
1
Cnt++
Cnt--
Gr = cnt * 3.6
Cnt > 2500
Cnt = 0
SC04-12EWA
CC56-11SRWA
КР514ИД1
7
R1…R6
4
AT90S2313
VT1…VT6
R7 68 Ом
Приёмник 2
+5 V
+5 V
Приёмник 1
D3
D4
АТ90S2313
КР514ИД1
VD1
Out 1
Уст “0”
индикатор@
+5 V
Out 2
5
4 МГц
0 V
0 V
0 V
D1
==
индикатор
-
+
R3
R2
R1