CC BY
10у
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Прохоров Илья Борисович
Студент 1 курса магистратуры кафедры электроники и микроэлектроники ФГБОУ ВО «Магнитогорский Государственный Технический Университет им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск
Гребенщиков Павел Александрович Студент 1 курса магистратуры кафедры электроники и микроэлектроники ФГБОУ ВО «Магнитогорский Государственный Технический Университет им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск
Мубаракшин Ахтиам Радикович Студент 1 курса магистратуры кафедры электроники и микроэлектроники ФГБОУ ВО «Магнитогорский Государственный Технический Университет им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск
Ахметдинов Дмитрий Александрович Студент 1 курса магистратуры кафедры электроники и микроэлектроники ФГБОУ ВО «Магнитогорский Государственный Технический Университет им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск
Моисеев Владимир Сергеевич
Студент 1 курса магистратуры автоматизированных систем управления ФГБОУ ВО «Магнитогорский Государственный Технический Университет им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск
Prokhorov Ilya Borisovich
1 year master student of the Department of electronics and microelectronics FSBEI HE «Nosov Magnitogorsk State Technical University», Magnitogorsk Grebenshchikov Pavel Aleksandrovich 1 year master student of the Department of electronics and microelectronics FSBEI HE «Nosov Magnitogorsk State Technical University», Magnitogorsk
Mubarakshin Akhtiam Radikovich 1 year master student of the Department of electronics and microelectronics FSBEI HE «Nosov Magnitogorsk State Technical University», Magnitogorsk
Ahmetdinov Dmitry Aleksandrovich 1 year master student of the Department of electronics and microelectronics FSBEI HE «Nosov Magnitogorsk State Technical University», Magnitogorsk
Moiseyev Vladimir Sergeevich
1 year master student of the Department of the automated control systems FSBEI He «Nosov Magnitogorsk
State Technical University», Magnitogorsk
РАЗРАБОТКА МИКРОПРОЦЕССОРНОГО СЧЕТЧИКА ИМПУЛСЬОВ DEVELOPMENT OF MICROPROCESSOR PULSE COUNTERS
Аннотация
В статье описана разработка микропроцессорной системы счетчика импульсов, представлена принципиальная электрическая схема и алгоритм управляющей программы. Abstract
The article describes the development of microprocessor pulse counter system, a circuit diagram and a control program algorithm.
Ключевые слова: микропроцессорная система; счетчик импульсов. Keywords: microprocessor system; pulse counter.
Электронный счетчик импульсов - относительно простое устройство. Однако оно применяется практически на всех автоматизированных производствах.
Счетчик импульсов используется для подсчета импульсов, поступающих от различных датчиков (бесконтактный датчик, энкодер и т.д.), и перевода их в необходимые физические величины. Далее эта информация может использоваться для расчетов, управления выходными контактами (реле, опто-пара), подсчета суммарной выработки (за смену, сутки и т.д.) или просто для вывода на индикатор.
На данный момент на рынке представлено множество решений счетчиков импульсов на микропроцессорной системе как зарубежных, так и отечественных. Однако для встраивания в автоматизированные системы собственной разработки понадобится понимание работы данного устройства.
В статье будет рассматриваться базовая модель счетчика импульсов на базе микропроцессора с уровнем напряжения 5 В, основной целью которого является счет прямоугольных импульсов и вывод количества подсчитанных импульсов пользователю.
Структурная схема такого счетчика импульсов представлена на рисунке 1.
= -У
Рисунок 1. Структурная схема электронного счетчика импульсов
В качестве управляющего устройства был выбран универсальный микроконтроллер фирмы At-mel ATmega 8A с тактовой частотой 1 МГц. Порты микроконтроллера выдерживают ток 40 мА. Имеет FLASH память - 8 Кбайт и SRAM память - 1 Кбайт. Имеет источник внешних прерываний [1].
Блок управления представляет собой две кнопки - «Старт», «Стоп».
Порт счетчика имеет два вывода. Один общий - «Земля». Второй - заведен на источник внешнего
+5 В М
R11
прерывания микроконтроллера и подтянут к питанию.
Блок вывода выполнен в виде трехразрядного семисегментного индикатора с общим анодом -LD3361BS.
Согласно выбору элементной базы, электрическому сопряжению, рекомендуемым производителями электронных компонентов параметрам была разработана принципиальная электрическая схема устройства, представленная на рисунке 2.
К источнику импульсов
Старт LJJ^ Стоп iJJ-
+5 В<-
PD2 MCU PD3 PD4
PC1 PD5 PB0
PCO PB1 PB2 PB3 PB4
VCC PB5
GND PB6
ATmega8A
LD-3361BS
Рисунок 2. Принципиальная электрическая схема счетчика импульсов
Резисторы Ю-ЯЗ имеют сопротивление 1 КОм, мощность - 0,125 Вт.
Резисторы Я4-Я10 имеют сопротивление 470 Ом, мощность - 0,125 Вт.
Транзисторы УТ1-УТ3 - п-р-п транзисторы ВС547С.
Блок-схема алгоритма представлена на рисунке 3.
Рисунок 3. Блок-схема алгоритма управляющей программы
На вход устройства поступают прямоугольные импульсы напряжения амплитудой 5 В. Устройство должно зафиксировать момент спада импульса, ин-крементировать счетчик и вывести информацию пользователю. А также с помощью блока ввода устройство может приостанавливать, запускать и обнулять счетчик.
При спаде входящего импульса происходит прерывание, в теле обработчика которого проверяется условие включения счетчика, если он включен, то происходит инкремент счетчика.
Для вывода информации о количестве подсчитанных импульсов на семисегментный индикатор периодически происходит прерывание по переполнению таймера-счетчика, главная функция которого своевременное переключение разрядов индикатора, распределение и обновление цифр, выводимых на индикатор. Дополнительно в теле обработчика прерывания по переполнению таймера-счетчика происходит отсчет задержки для обнуления счетчика, если нажата кнопка «Стоп».
В бесконечном цикле происходит опрос кнопок, если нажата кнопка «Старт» или «Стоп», то режим подсчета включается или выключается соответственно. Дополнительно, если ни одна кнопка не нажата, то происходит обнуление переменной отсчета задержки для обнуления счетчика.
Частота распознавания импульсов разработанного устройства равна 3,952 КГц. Частоту распознавания импульсов можно повысить, повысив тактовую частоту микроконтроллера, уменьшить код обработки прерываний, повысив уровень оптимизации или переместив код в бесконечный цикл, вне прерывания.
Список литературы:
1. 8-bit Atmel with 8Kbytes in-system programmable flash [Текст]: datasheet / Atmel. - Rev. 2486AA. - San Jose: Atmel Corporation, 2013. - 333 с.
2. Панов, А.Н. Электронные промышленные устройства [Текст] : лабораторный практикум / Лукъянов С.И., Сидельникова Е.И., Васильев А.Е. - Магнитогорск: МГТУ, 2004 г. - 104 с.
