Измеритель расхода топлива (стр. 1 из 4)

Министерство образования Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра “Цифровые радиотехнические системы”

Пояснительная записка к курсовому проекту

по курсу “Вычислительная техника и информационные технологии”

Тема: “Измеритель расхода топлива”

Нормоконтролер

“____” 200 г.

Руководитель

“____” 200 г.

Автор проекта

студент группы

Проект защищен

с оценкой

_____________________

“____” 200 г.

Челябинск

200

Аннотация

На основе предложенного задания спроектирован измеритель расхода топлива. По приведенному в анализе алгоритму работы устройства написана программа на языке ассемблер и разработана принципиальная электрическая схема устройства. Измеритель позволяет получать наглядную информацию о расходе топлива автомобиля.

Содержание

Введение

1 Анализ технического задания

2 Описание структурной схемы устройства

3 Разработка программы

3.1 Блок схема программы

3.2 Алгоритмы блоков

3.2.1 Алгоритм реализации формул

3.2.2 Алгоритм преобразования в десятичную форму записи

3.2.3 Алгоритм вывода результата на индикатор

3.3 Листинг программы

4 Разработка принципиальной электрической схемы

4.1 Выбор элементов

Заключение

Литература

Введение

Любое транспортное средство не может двигаться без топлива, которое, как известно, стоит денег. Но как узнать, сколько литров на единицу времени или пути сжигает автомобиль. А ведь зная текущий расход топлива, можно легко выбирать стиль езды, экономящий понапрасну сжигаемое топливо, оперативно реагировать на увеличенный расход топлива связанный с поломкой.

Таким образом, устройство, которое наглядно показывает расход топлива автомобилем в данный момент очень удобно, и позволяет упростить многие проблемы автолюбителей.

Современная цифровая техника позволяет на базе микроконтроллеров решать такие задачи, создавать широкий спектр необходимых человеку приборов.

В этом направлении наиболее распространенным до сих является семейство 8-разрядных микроконтроллеров - MCS-51. Именно поэтому в проектировании измерителя расхода топлива будет использован микроконтроллер этого семейства.

1. Анализ технического задания

Требуется разработать измеритель расхода топлива, данные (скорость автомобиля и расход топлива) для которого поступают в виде напряжений. Скорости от 0 до 200 км/час соответствует напряжение от 0 до 10В, и расходу от 0 до 10 мл/с – такое же напряжение. По заданию необходимо выводить на трехразрядный семисегментный индикатор расход топлива в мл/км.

Используем восьми разрядные АЦП для преобразования аналогового си-нала в цифровой. Таким образом, поступающие напряжения будут переведены в двоичные комбинации, которыми будет оперировать микроконтроллер.

Для того чтобы получить расход топлива R в мл/км, нужно воспользоваться следующей формулой

, (1)

где ν – расход топлива, мл/с;

υ – скорость автомобиля, км/час.

Чтобы перейти от имеющихся двоичных комбинаций, значения которых находятся в диапазоне от 00000000 до 11111111 (от 0 до 255), к величинам скорости и расхода, приходится вводить переводные коэффициенты. Для скорости этот коэффициент равен отношению максимальной скорости (200 км/час) к максимальному значению кода (255). Получим

, (2)

где К_υ – значение двоичного кода скорости (от 0 до 255).

Для расхода переводной коэффициент равен отношению максимального расхода (10 мл/c) к максимальному значению кода (255).

, (3)

где К_ν – значение двоичного кода расхода (от 0 до 255).

Подставим выражения (2) и (3) в формулу (1), получим следующую формулу

. (4)

По заданию если скорость равна 0, то на индикатор выводится расход топлива в л/час. Чтобы получить расход топлива R в л/час, нужно воспользоваться формулой

. (5)

С учетом выражения (3), имеем

. (6)

Микроконтроллером для вычислений по формулам (4) и (6) используются значения в двоичной форме, соответственно и коэффициенты выражаются в двоичной форме, и результат будет получен также в двоичной форме. Поэтому перед выводом на индикатор, потребуется приведение результата к десятичной форме. Все эти особенности должны учитываться при написании программы.

Предполагается, что для вывода значения расхода топлива, найденного по формуле (4) трехразрядного индикатора вполне хватит. Максимальное выводимое на индикатор значение расхода топлива (999 мл/км) для современных автомобилей является абсурдным, т.е. недостижимым.

Таким образом, для реализации измерителя расхода топлива потребуется микроконтроллер семейства МК51, два АЦП и трехразрядный семисегментный индикатор.

2. Описание структурной схемы устройства

В предыдущем разделе уже оговаривались блоки необходимые для реализации проектируемого устройства. На основании анализа технического задания можно изобразить структурную схему устройства (рисунок 1).

Рисунок 1 – Структурная схема устройства

На рисунке 1 изображены основные блоки проектируемого устройства. АЦП служат для преобразования входного напряжения в двоичный код (оцифровывает аналоговый сигнал). Так у нас два информативных аналоговых сигнала, следовательно, потребуется два АЦП. Микроконтроллер выполняет обработку, полученных с портов данных и выдает результат на индикаторы.

3. Разработка программы

3.1 Блок схема программы

Рисунок 2 – Блок – схема работы программы

Более подробного рассмотрения в виде алгоритмов требуют блоки реализации формул, блок преобразования в десятичную форму записи, блок вывода результата на индикатор. Алгоритмы блоков приведены в следующем подразделе пояснительной записки.

3.2 Алгоритмы блоков

3.2.1 Алгоритм реализации формул

Рисунок 3 – Блок – схема части алгоритма реализации формул

Рисунок 4 – Блок – схема части алгоритма реализации формул

Рисунок 5 – Блок – схема части алгоритма реализации формул

Рисунок 6 – Блок – схема окончания алгоритма реализации формул

3.2.2 Алгоритм преобразования в десятичную форму записи

Рисунок 7 – Блок – схема преобразования в десятичную форму записи

3.2.3 Алгоритм вывода результата на индикатор

Рисунок 8 – Блок – схема части алгоритма вывода результата на индикаторы

Рисунок 9 – Блок – схема части алгоритма вывода результата на индикаторы

3.3 Листинг программы

ORG 00h ; Начало программы.

SJMP TIMER ; Переход на установку таймера.

ORG 1Bh ; Переход на обработку

JMP SELECTOR ; прерывания от таймера.

ORG 30h

TIMER: MOV TMOD, #00010000b ; 1-ый режим работы таймера (16 разрядов).

MOV TCON, #01000000b ; Включение таймера 1.

MOV IE, #10001000b ; Разрешение прерывания от таймера.

MOV TH1, #0FFh ; Задаются старшие и младшие

MOV TL1, #0FFh ; 8 разрядов таймера 1.

MOV R3, #0h ; Значение регистра необходимое для

; перехода к метке START.

V1: SJMP V1 ; Бесконечный цикл.

; Работа с АЦП

START: CLR P1.2 ; Сигнал подается на первый АЦП -

SETB P1.2 ; начало преобразования аналогового

NOP ; сигнала в цифровой.

CLR P1.2

NOP ; Задержка на время преобразования 4,5мкс.

NOP

CLR P1.3 ; Сигналы /CS и /RD

CLR P1.4 ; (разрешения работы и чтения)

SETB P1.4 ; служат для передачи данных

SETB P1.3 ; с АЦП на порт 3.

MOV 53h, P3 ; Данные с порта (скорость) записываются

; в ячейку памяти.

CLR P1.5 ; Аналогично, сигнал начала преобразования

SETB P1.5 ; для второго АЦП.

NOP

CLR P1.5

NOP

CLRP1.6 ; Аналогичные сигналы для передачи

CLRP1.7 ; данных со второго АЦП на 3-ий порт.

SETBP1.7 ;

SETBP1.6

MOV 52h, P3 ; Данные с порта в ячейку (расход топлива).

MOV 50h, #10110100b; Коэффициент 180 в формуле (4).

MOVA, 53h; Проверка скорости на равенство нулю и

JZNULL; переход в метку NULL при его истинности.

MOVA, 52h; Реализация по формуле (4)

MOVB, 50h

SJMPALGORITM; Переход к реализации формулы.

NULL: MOV 53h, #64h; Реализация по формуле (6)

MOV A, 52h

MOV B, #0Eh

; Реализация формул (4) и (6)

ALGORITM: MULAB; Произведение

или