Маршрутный компьютер-тестер для автомобилей (стр. 3 из 12)
Загружаемая Flash память имеет возможность изменения одного байта за раз, а обращение к ней производится посредством последовательного SPI интерфейса. Удержание активного уровня сигнала инициализации RESET принудительно переводит шину SPI в режим последовательного программирующего интерфейса и обеспечивает возможность записи, или чтения программной памяти, в случае, если бит 2 блокировки (Lock bit 2) не был активирован.
Рисунок 3.1 – Конфигурация выводов
Выбираем тип корпуса TQFP.
Рисунок 3.2 – Парамерты корпуса TQFP
Более подробная информация о микросхеме находиться в Datasheets производителя.
Выбор ПЗУ:
Задание для дипломного проектирования предусматривает использование ПЗУ для хранения констант заведомо известных показаний. Для хранения заведомо известных показаний потребуется память не менее 64кб.
В качестве ПЗУ выбираем память AT24C64, 65536 битная серийная электрически стираемая и программируемая память только для чтения (EEPROM), организованная как 8192 слова по 8 бит каждое той же фирмы производителя, что и микроконтроллер, производства компании Atmel. Выбираем тип корпуса PDIP.
Рисунок 3.3 – Конфигурация выводов
Рисунок 3.4 – Параметры корпуса PDIP
Выбор интерфейс для подключения к диагностической линии автомобиля:
В качестве микросхемы выполняющей функцию интерфейса для подключения к диагностической линии автомобиля выбираем ИМС МС33290, производства компании Моторола.
ИМС МС33290 - интерфейс подключения к диагностической линии автомобиля. Является последовательным интерфейсом связи, предназначенным для обеспечения двунаправленной полудуплексной связи взаимодействия с автомобильной диагностической системой управления. Предназначен для взаимодействия устройств на основе микроконтроллеров и электронного блока управления через специальный ISO K-линию.
Рисунок 3.3 – Конфигурация выводов
Рисунок 3.4 – Параметры корпуса
Выбор микросхемы часов реального времени.
В качестве ИМС выполняющей функцию часов выбираем микросхему M41T56.
M41T56 - серийные часы реального времени.
Особенности:
1) 32KHz кварцевый генератор
2) Последовательный интерфейс.
3) 5V ± 10% питающего напряжения
4) Батарея питания 450nA (TYP на 3V)
Выбор микросхемы формирования входного сигнала произвольной формы в цифровые сигналы.
Для реализации функции формирования входного сигнала произвольной формы в цифровые сигналы выбираем микросхему SN7413 - два триггера Шмитта с элементом 4И-НЕ на входе.
Выбор ЖК-индикатора
Для отображения информации необходим двухстрочный 16-ти символьный русифицированный ЖК-индикатор со светодиодной подсветкой. Данный индикатор может быть любой фирмы изготовителя, главное соблюсти следующие требования: - контроллер ЖКИ- русифицированный, 2 строки 16 символов.
Главное при выборе учесть совместимость ЖК-индикатора с микроконтроллером. Кроме Data Vision испытывались индикаторы фирм PowerTips, Wintec, Bolymin и ещё неизвестных производителей, работоспособность прибора не нарушалась. Индикатор - самый дорогой компонент МКТ.
Выбираем индикатор MT-16S2D-2YLG.
MT-16S2D-2YLG ЖКИ индикатор 2 строки 16 символов англо-русский, с подсветкой.
3.2 Описание принципа работы и настройка МКТ
Схема электрическая принципиальная представлена на чертеже АКВТ.230101.ДП00.10Э3.
Схема питания МКТ питается от бортовой сети автомобиля, в которой возможны значительные броски питания и помехи. Для исключения неблагоприятных факторов предназначен ряд дополнительных элементов. Для защиты схемы от «переполюсовки» служит диод (VD1). Данный диод с прямым током не менее 300 mA. Для защиты схемы от бросков по питанию служат специальные автомобильные варисторы R5 и R17
Интерфейс подключения к диагностической линии автомобиля (k-line) выполнен на специализированной микросхеме МС33290, которая может быть заменена на МС33199 или L9243, Si9243.
Биполярные транзисторы - любые маломощные n-p-n, микросхему часов DD1 M41T56 можно заменить на DS1307, пьезоизлучатель ВА1 - обязательно со встроенным генератором.
Загрузка программы в микроконтроллер. Микроконтроллер программируется через параллельный порт (LPT). Схема подключения микроконтроллера (через разъем X1) к LPT порту компьютера приведена в самой программе программирования. Необходимо учесть, что максимальная длина кабеля, соединяющего микроконтроллер с компьютером не должна превышать 20-30 см.
Настройка МКТ
В первую очередь необходимо:
- проверить отсутствие замыкания по питанию (между линиями +5В и GND). При отсутствии замыкания подается напряжение питания (12В) и необходимо убедиться в наличии +5В во всех точках схемы, куда +5В должны приходить.
- формирование сигнала "Сброс". При включении питания на выводе 9 RSТ микроконтроллера (МК) DD5 должна кратковременно появляться логическая "1", а затем все время держаться уровень логического нуля.
- работа внутреннего генератора МК. На выводах 18 и 19 МК должен быть синус частотой 12 мГц, а на выводе 30 (ALE) должен быть меандр с частотой 2 мГц.
- правильность адресации к памяти программ. На выводе 29 (PME) МК должен быть уровень логической "1". Если на выводе PME присутствует постоянная генерация - то контроллер работает с внешней памятью программ – необходимо убедится в наличии уровня логической "1" на выводе 31 (DEMA) МК. Если на выводе PME периодически появляются пачки импульсов - происходит выход программы за пределы внутренней памяти программ, чего не должно быть. Скорее всего, микроконтроллер "чистый" или неверно запрограммирована программа.
После старта программа инициализирует последовательный порт и системный таймер (что никак не отражается на выводах МК), а затем инициализирует ЖКИ: на порт P2 микроконтроллера выставляются команды, сопровождаемые импульсами единичной полярности на вход E ЖКИ. После записи каждой команды МК переводит все линии порта P2 в единичное состояние и начинать опрашивать готовность ЖКИ, выдавая импульсы единичной полярности на вход Е ЖКИ. Если по какой-либо причине индикатор не выставляет флаг готовности, программа зацикливается на опросе готовности ЖКИ.
После инициализации экран ЖКИ должен очиститься и на него выводится, какой либо текст. Вывод текста аналогичен программированию ЖКИ. Если на дисплее горят черные квадраты, то необходимо отрегулировать яркость свечения индикатора потенциометром R4. При очищенном экране черных квадратов не должно быть видно (или они должны быть еле заметны).
4 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
4.1 Расчет потребляемой мощности МКТ
На основании схемы электрической принципиальной МКТ определим потребляемую мощность схемы по формуле
, ( 4.1)где Pn - потребляемая мощность одной микросхемы;
N - количество микросхем одного типа;
При определении потребляемой мощности каждой микросхемы будем пользоваться справочными данными, в случае их отсутствия мощность ИМС будем рассчитывать по формуле
, (4.2)где Р - мощность потребляемая микросхемой;
Uпит - напряжение питания микросхемы;
Iпот - ток, потребляемый микросхемой
Справочные данные, необходимые для расчёта потребляемой мощности приведены в таблице 4.1
Таблица 4.1
| Наименование | Марка | Кол-во | Uпит, В | Iпотр, мА | Рпотр, мВт |
| ИМС | M41T56 | 1 | 5 | 0,3 | 1,5 |
| ИМС | AT24C64 | 1 | 5 | 3 | 15 |
| ИМС | MC33290 | 1 | 5 | 2 | 10 |
| ИМС | AT89S53 | 1 | 5 | 25 | 125 |
| ИМС | 7805 | 1 | 5 | 5 | 25 |
| ИМС | LM2931 | 1 | 5 | 10 | 50 |
| ИМС | SN7413N | 1 | 5 | 30 | 150 |
| Роб | 376,5 |
Просуммировав эти мощности, получим суммарную потребляемую мощность блока: Роб = 376,5 мВт
4.2 Расчет надежности МКТ
Надежность - это свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в допустимых пределах, соответствующих принятым режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.
К основным показателям надежности относятся:
1) вероятность безотказной работы;
2) интенсивность отказов;
3) наработка на отказ или среднее время безотказной работы;
Вероятность безотказной работы - это вероятность того, что в заданный интервал времени не произойдет ни одного отказа. Вероятность безотказной работы определяется по формуле