Автоматизация проектирования систем и средств управления

Протеус устойчиво работает под управлением ХP, Vista. Имеются  сведения об успешном запуске Proteus в Linux с помощью Windows эмуляторов (В частности  автор этих строк успешно опробовал работу Proteus 7.5.SP3 в Ubuntu 7.10 под Wine). C "пиратскими" версиями операционных систем возможны проблемы устойчивой работы Протеуса.

Протеус активно развивается  на протяжении 12 лет, начиная с ранних версий 4.хх и заканчивая последней на сегодняшний день. Главное отличие версий в постепенном увеличении количества компонентов в библиотеках и соответственно размера дистрибутива.

 

Запускаем Proteus, сразу  же должно отрыться бежевое окно в  точечках. Это рабочее поле. Тут  мы и будем строить схему.

Чтобы добавить компонент  нужно выбрать черную стрелку  в левом верхнем углу (режим  выбора), а потом нажать кнопку «Р» (выбрать из библиотек) – она расположена  на панели «селектор устройства», или  нажать кнопку с лупой и треугольником – она расположена на верхней панели инструментов в середине. Откроется большой список элементов, которые знает Proteus. Библиотеки постоянно дополняются и обновляются.

В списке найдем контроллер АТ89С51, чтобы упростить этот процесс  можно воспользоваться поиском по ключевым словам. После выбора жмем кнопку «ОК»

 Размещаем микросхему  в удобное место. Далее добавим  детали необходимые для работы  микроконтроллера. Опять заходим  в библиотеку и ищем там  кварцевый резонатор («crystal») и  ставим его на схему рядом с выводами XTAL. Теперь наведем курсор на вывод «crystal» и соединим его с выводом XTAL1 процессора, то же проделаем со второй ногой, только на XTAL2. Теперь нам нужны конденсаторы, опять открываем библиотеку и ищем там Capacitors. Будет большой список реальных конденсаторов, выберем CERAMIC22P. В верхнем окошке справа будет его обозначение в схеме, а внизу габаритные размеры, а точнее контактные площадки под его запайку. Добавим пару конденсаторов рядом с резонатором и соединим их, как показано на рис. 11

Далее, добавим АЦП – LTC1865. Соединим его с МК. Можно соединять обычным способом, а можно воспользоваться компонентами INPUT/OUTPUT, они находятся в меню слева во вкладке TERMINALS. Обозначим все входы и выходы с помощью DSTATE, которую можно найти во вкладке GENERATORS.

Далее необходимо добавить землю и питание к элементам схемы, также необходимо заземлить все неиспользуемые ножки микросхемы. Также нужно добавить разъем, и убедиться, что все элементы на схеме имеют реальный корпус, это нужно для разводки печатной платы. Схема будет иметь вид, как показано на рис. 11.

Рис. 11 – Принципиальная схема устройства

 

2.6 Разводка  печатной платы

Для разработки и разводки печатной платы будем использовать программный модуль Proteus. Для этого необходимо открыть ранее собранную схему в модуле ISIS, а после этого перейти в модуль ARES. В нем необходимо расставить элементы на печатную плату, разграничить область печатной платы, при помощи прямоугольника на слое Board Edge, указать крепежные отверстия. После чего произвести трассировку. Для этого нажать кнопку «auto-router» на панели.

Рис.12 - Печатная плата вид сверху

 

 

Рис.13 - Печатная плата вид снизу

Рис.14 – ЗD вид платы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 3. РАЗДЕЛ АЛГОРИТМИЗАЦИИ И ПРОГРАММИРОВАНИЯ

 

Для того чтобы написав программу, проверить ее работоспособность,  добавим каналы, вместо разъема, на которые будет подаваться напряжение. По заданию их два. Для этого найдем в библиотеке компонентов POT-HG. Добавим землю и питание.

 

 

 

Рис.15 – принципиальная схема устройства

 

Аппаратную часть сделали. Пора приступать к настройке и отладке.

 

 

 

 

 

3.1 Алгоритм работы программы

 

 

 

 

3.2 Отлаживание  программы с помощью Keil uVision3

Отлаживать написанную программу (приложение 1) будем с помощью Keil uVision3. Сначала пройдем Project->New uVision Project и создадим новый проект. В появившемся окне в разделе Atmel выберем нужный микроконтроллер (см. рис.16)

Рис.16 – выбор МК

 

Далее кликнем правой кнопкой мыши на появившуюся папку «Source Group1» на панели слева. Выберем пункт «Add Files to Group ‘Source Group1’» и выберем файл с написанной ранее программой с расширением «.с» После чего, кликнем правой кнопкой мыши по появившемуся файлу и выберем пункт «Build Target» - это проверка на ошибки. Появится окно в котором будет написано, что в  данном проекте нет ни одной ошибки и ни одного предупреждения (см. рис.17).

 

Рис.17 – проверка программы на ошибки

 

Теперь необходимо сформировать hex-файл. Для этого нужно пройти  Project->Options for Target ‘Target 1’->Output и поставить галочку «Create HEX File» (см. рис.19)

 

Рис. 18

 

После чего в папке, где был сохранен проект (а не там, где находится файл программы, если они в разных местах) появится hex-файл.

Выделим микроконтроллер и кликнем на нем дважды, откроется окно свойств.

• PCB Packadge - это тип корпуса, он важен при разводке печатной платы. Пусть стоит DIL40
• Program File – это собственно файл прошивки. Вот сюда нужно прописать путь к hex файлу, написанной программы (приложение1).
• Clock Frequency – частота на которой будет работать процессор.. Поставим 11,0592MHz.

Укажем путь к hex файлу, на этом настройка схемы завершена. Можно запускать отладку. Для  этого, нажмем  кнопку со значком Play. Тут всё просто, никаких сложностей.

 

3.3 Работоспособность программы

 После нажатия кнопки Play, начинает выводиться напряжение, поданное на первый канал, потому что в начале работы не нажата кнопка переключения канала. (см. рис.20)

Рис. 19 – вывод напряжения с 1го канала

 

 

Если менять напряжение, то на ЖК индикаторе, оно будет тоже меняться. Если будем менять напряжение на втором канале, на ЖК индикаторе ничего меняться не будет. После нажатия кнопки, напряжение будет выводиться со второго канала, а на первый реагировать не будет. (см. рис.21)

 

Рис. 20 – вывод напряжения со 2го канала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсовой работы была разработана и смоделирована двухканальная система аналогового ввода данных. Был составлен алгоритм работы устройства и написана программа. Правильность работы устройства проверена путем моделирования в среде Proteus. Так же была разработана печатная плата устройства аналогового ввода данных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. 1. Волович Г. И. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств. – М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005
2. Магда Ю.С. Микроконтроллеры серии 8051. - 2008
3. Фрунзе А.В. «Микроконтроллеры? это же просто!» Т.1.- М.: ООО «ИД СКИМЕН», 2002 -336с.
4. Фрунзе А.В. «Микроконтроллеры? это же просто!» Т.2.- М.: ООО «ИД СКИМЕН», 2002 -392с.
5. Вениаминов В. Н., Лебедев О.Н., Мирошниченко А.И. Микросхемы и их применение: Справ. пособие. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь,1989. 240 с.: ил.
6. Модули аналогового ввода-вывода http://www.rts.ua/rus/catshop/332/
7. http://ru.wikipedia.org/wiki/Proteus_(система_автоматизированного_проектирования)