Онлайн поддержка
Все операторы заняты. Пожалуйста, оставьте свои контакты и ваш вопрос, мы с вами свяжемся!
ВАШЕ ИМЯ
ВАШ EMAIL
СООБЩЕНИЕ
* Пожалуйста, указывайте в сообщении номер вашего заказа (если есть)

Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / КУРСОВАЯ РАБОТА, АВТОМАТИКА И УПРАВЛЕНИЕ

Детектор движение

вторушин_н 504 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 42 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 03.12.2022
В курсовой работе спроектирован датчик движения на основе микро-контроллера. Сделан выбор и обоснование основных элементов устройства. Раз-работан алгоритм работы программы микроконтроллера, который реализует за-данные по заданию функции. Разработана программа для микроконтроллера на языке Си. В результате моделирования работы программы подтверждена правильность кода программы для микроконтроллера.
Введение

В настоящее время в системах управления и обработки данных все чаще применяются микроконтроллеры, решающие широкий спектр задач. Однокри-стальные микроконтроллеры (МК) являются наиболее массовым видом устройств современной микропроцессорной техники, годовой объем выпуска которых со-ставляет более 2,5 млрд. штук. Интегрируя на одном кристалле высокопроизводи-тельный процессор, память и набор периферийных схем, МК позволяют с мини-мальными затратами реализовать высокоэффективные системы и устройства управления различными объектами (процессами). В отличие от обычных микро-процессоров, для работы которых необходимы внешние интерфейсные схемы, в корпусе МК наряду с основными функциональными узлами размещены такие вспомогательные узлы, как тактовый генератор, таймер, контроллер прерываний, цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователи, порты ввода-вывода. Благодаря этим качествам МК находят широкое применение в системах промышленной автоматики, контрольно-измерительных приборах и системах, ап-паратуре связи, автомобильной электронике, медицинском оборудовании, быто-вой технике и многих других областях. Применение однокристальных МК позволяет перенести основные затраты, связанные с разработкой встраиваемых систем управления, из аппаратной в про-граммную область. Это неминуемо влечет за собой увеличение сложности про-граммного обеспечения (ПО) микроконтроллеров. Мировая промышленность выпускает огромную номенклатуру микро-контроллеров. По области применения их можно разделить на два класса: специа-лизированные, предназначенные для применения в какой-либо одной конкретной области (контроллер для телевизора, контроллер для модема, контроллер для компьютерной мышки) и универсальные, которые не имеют конкретной специали-зации и могут применяться в самых различных областях микроэлектроники, с по-мощью которых можно создать как любое из перечисленных выше устройств, так и принципиально новое устройство. Тема работы – Разработка датчика движения на основе микроконтроллера. Актуальностью данной работы является проектирование устройства, кото-рое отличается своей новизной и учитывает недостатки ранее разработанных ана-логичных устройств. Основная цель проекта – на основании задания на проектирование разрабо-тать микропроцессорное устройство. Цель достигается посредством решения следующих задач: – обоснования структурной схемы устройства, – разработки принципиальной схемы, – разработки алгоритма и кода программы, – экспериментальной проверки устройства посредством моделирования. Объектом исследования является микропроцессорное устройство. Предметами исследования является схема устройства и программа для микроконтроллера. В процессе выполнения курсовой работы используются методы анализа и моделирования. Требования к устройству следующие: – напряжение питания – 5 В; – автоматическое включение детектора – в 22:00; – выключение устройства – по кнопке; – предусмотреть разъём для программирования микроконтроллера; – реализовать связь устройства с ПК; – предусмотреть кнопку сброса и настройку времени с ПК; – при нажатии клавиши «М» осуществлять времени последнего движения в период детектирования.
Содержание

Введение 4 1 Выбор и обоснование структурной схемы 6 2 Разработка принципиальной схемы 10 3 Алгоритм программы 18 4 Код программы 20 5 Экспериментальные результаты 41 Заключение 42 Список используемых источников 43
Список литературы

1. А.П. Кашкаров. Справочное пособие по системам охраны с пироэлектриче-скими датчиками. М.: ИП РадиоСофт, 2012 – 71 с. 2. Карих Е. Д. Оптоэлектроника: Учебное пособие для студентов специально-стей «Радиофизика», «Физическая электроника» вузов. Мн.: БГУ, 2014. – 263 с. 3. Датчик движения HC-SR501 и его применение [Электронный ресурс]. – М., cop. 2000-2010. – URL: https://mysku.ru/blog/ aliexpress/43007.html (дата обращения 10.13.2018) 4. Обзор инфракрасного датчика движения HC-SR501 [Электронный ресурс]. http://blog.rchip.ru/obzor-infrakrasnogo-datchika-dvizheniya-hc-sr501/ (дата обраще-ния 10.13.2018) 5. Схема подключения модуля Hc-SR501 к микроконтроллеру [Электронный ресурс]. – М., cop. 2000-2010. – URL: http://digitalchip.ru/datchik-dvizheniya-pir-motion-sensor-hc-sr501 (дата обращения 10.13.2018) 6. Инструкция по применению ATmega8A-AU [Электронный ресурс]. – М., cop. 2000-2010. – URL: http://datasheet.octopart.com/ ATMEGA8A-AU-Atmel-datasheet-62319953.pdf (дата обращения 10.13.2018) 7. Инструкция по применению LM321 Low Power Single Operational Amplifier [Электронный ресурс]. – М., cop. 2000-2010. – URL: http://www.ti.com/lit/ds/ sym-link/lm321.pdf (дата обращения 10.13.2018) 8. Прокопенко В. С. Программирование микроконтроллеров ATMEL на языке С. – Киев: "МК-Пресс", 2012. – 364 c. 9. Новожилов О.П. Основы микропроцессорной техники. В 2 т. М.: ИП Радио-софт, 2007. Т. 1. – 432 с. 10. Солонина А.И., Улахович Д.А., Яковлев Л.А. Алгоритмы и процессоры циф-ровой обработки сигналов. СПб.: БВХ-Петербург, 2001. – 464 с.
Отрывок из работы

1 Выбор и обоснование структурной схемы Некоторые кристаллические материалы обладают свойством генерировать поверхностный электрический заряд при контакте с тепловым ИК излучением. Это явление известно как пироэлектричество. Пассивные модули с ИК датчиком рабо-тают на основе этого принципа. Тело человека излучает тепло в виде ИК излуче-ния с максимальной длиной волны около 9,4 мкм [1]. Появление человека создает внезапные изменения в ИК диапазоне окружающей среды, что воспринимается пи-роэлектрическим датчиком. Модуль с пироэлектрическим датчиком (PIR-датчик) имеет элементы которые усиливают сигнал для его соответствия логическим уров-ням. Перед началом работы датчику необходимо от 10 до 60 секунд для ознаком-ления с окружающей средой для дальнейшего нормального функционирования. В это время следует избегать движений в поле зрения датчика. Пироэффект состоит в возникновеннии заряда в кристаллах под воздействи-ем инфракрасного излучения. Конструкция пиродатчика, применяемого в детекто-рах движения, такова, что заряд возникает лишь в моменты относительно быстро-го появления и исчезновения излучения, но если это излучение, не меняя интен-сивности, присутствует на поверхности активной части пиродатчика, то электриче-ский заряд на выходе практически отсутствует. В этом основное отличие пиродат-чиков от датчиков использующих термоэлектронный эффект, у которых выходное напряжение изменяется пропорционально изменению температуры. Пироэлектрические датчики могут содержать сразу две чувствительные об-ласти, причем при воздействии на одну из областей напряжение на выходе датчика увеличивается, а при воздействии на вторую – уменьшается. Применение сдвоенного пироэлектрического датчика предоставляет воз-можность не только детектировать появление объекта инфракрасного излучения, но также и определять направление его движения. Кроме этого, при воздействии на обе области одновременно, выходной сигнал пироэлектрического датчика не меняется, то есть снижается вероятность ложных срабатываний (появление солнца из-за туч, изменение температуры в помещении). В свою очередь, применение дат-чика с одной чувствительной зоной позволяет по изменению среднего уровня вы-ходного сигнала косвенно определить уровень освещенности в помещении. Функ-циональная иллюстрация PIR-датчика представлена на рисунке 1. Рисунок 1 – Функциональная иллюстрация пироэлектрического датчика. Датчик движения/присутствия, основанный на пироэлектрическом принципе, отслеживает уровень инфракрасного излучения в поле зрения датчика. Сигнал на выходе пироэлектрического датчика зависит от уровня ИК-излучения. При появлении человека или другого объекта с температурой большей, чем температура фона, на выходе пироэлектрического датчика повышается напряжение. Для того чтобы определить, движется ли объект, в датчике используется линза Френеля, фокусирующая ИК-излучение на область чувствительности [2]. При перемещении объекта, инфракрасное излучение от него улавливается и фокусируется разными сегментами линзы, что формирует несколько последовательных импульсов на выходе пироэлектрического датчика Датчик действует на расстояние до 20 футов и не реагирует на естественные изменения окружающей среды, связанные с течение времени. При этом, датчик реагирует на любое резкое изменение окружающей среды(например появление человека). Модель с датчиком не следует размещать рядом с батареями, розетками и любыми другими предметами быстро меняющими свою температуру, т.к. это приведёт к ложному срабатыванию. На рисунке 2 представлена структурная схема разрабатываемого устройства. Рисунок 2 – Структурная схема светового терменвокса. Обозначения, используемые на схеме: ДД – датчик движения; МК – микроконтроллер; АЛУ – арифметически-логическое устройство; УВВ – устройство ввода вывода; ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь; УНЧ – усилитель низкой частоты; Д – динамик; УС – устройство согласования; УИ – устройство индикации. Устройство работает следующим образом. ИКД передают данные о расстоянии до рук в аналоговом виде. Аналоговые сигналы оцифровываются АЦП, входящим в состав МК. Далее АЛУ вычисляет требуемую частоту и необходимый код для индикации. Вычисленные данные посредством УВВ передаются на УИ, где отображается амплитуда и частота звука. По второму каналу УВВ передаёт команды на ЦАП, который формирует сигнал звуковой частоты. Сигнал звуковой частоты подаётся на УНЧ, где он усиливается и отфильтровывается. После аналоговой обработки звуковой сигнал воспроизводится Д. Вывод. Описан принцип действия пироэлектрического датчика используемого в качестве датчика движения и синтезирована структурная схема проектируемого устройства. 2 Разработка принципиальной схемы Модули с PIR датчиком обычно имеют 3 контакта: Vcc, Выход и GND. Он может работать при напряжении питания от 5 до 12V и имеет свой собственный всторенный стабилизатор напряжения [3]. При наличии движения на выходе датчика появляется высокий логический уровень. Также он имеет 3х контактный джампер для установки режима работы. Боковые контакты имеют метки H и L. Когда перемычка находится в положении H, при срабатывании датчика не-сколько раз подряд на его выходе остается высокий логический уровень. В поло-жении L, на выходе при каждом срабатывании датчика появляется отдельный им-пульс. Передняя часть модуля имеет линзу Френеля для фокусировки ИК излуче-ния на чувствительный элемент. Модуль HC-SR501 представляет собой датчик движения [3]. При вхождении человека в зону обзора датчика фиксируется присутствие. Принцип работы моду-ля HC-SR501 заключается в регистрации инфракрасного излучения от подвижного объекта. Чувствительный элемент – пироэлектрический датчик 500BP. Он состоит из двух элементов заключенных в одном корпусе. Чувствительный элемент закрыт белым куполом – линзой Френеля. Особенности линзы Френеля таковы, что ин-фракрасное излучение от подвижного объекта попадает сначала на один элемент датчика 500BP, затем на другой. Электроника модуля HC-SR501 регистрирует по-очередное поступление сигналов от двух элементов из состава 500BP и при фикса-ции движения выходная цепь модуля формирует логический сигнал. Датчик при-сутствия HC-SR501 применяется в охранных системах, включении вентиляции, позволяет управлять освещением помещений без окон. Совместно с фотореле примется в управлении освещением дворов и улиц. Интересные результаты можно получить при управлении с помощью датчика фотоаппаратом или видеокамерой. В таблице 1 представлены основные параметры модуля HC-SR501 [4]. Таблица 1 – Основные параметры модуля HC-SR501. Параметр Значение Размеры примерно 3.2см x 2.4см x 1.8см Напряжение питания DC 4.5V- 20V Ток на OUT <60uA Напряжение на выходе Высокие и низкие уровни в 3.3V TTL логике Дистанция обнаружения 3 — 7м (настраивается) Угол обнаружения до 120°-140° (в зависимости от конкрет-ного датчика и линзы) Длительность импульса при обна-ружении 5 — 200сек.(настраивается) Время блокировки до следующего замера 2.5сек. (но можно изменить заменой SMD-резисторов) Рабочая температура -20 — +80°C Режим работы L — одиночный захват, H — повторяе-мые измерения Внешний вид датчика движения HC-SR501 представлен на рисунке 3. Рисунок 3 – Датчик движения HC-SR501 вид сверху Схема подключения модуля HС-SR501 к МК представлена на рисунке 4 [5]. Рисунок 4 – Схема подключения модуля HС-SR501 к МК. Выбор микроконтроллера Как видно из структурной схемы устройства, для его реализации необходим МК с достаточным количеством портов ввода вывода. Рассмотрим ATmega8A-AU. Atmel AVR ядро объединяет в себе богатый набор инструкций. Все 32 реги-стры непосредственно связаны арифметическо-логическое устройство, позволяя двух независимых регистров взято в одной инструкции выполняются в один такт. Результирующая архитектура – это более эффективный код при достижении про-изводительности до десяти раз быстрее, чем обычные CISC микроконтроллерами. ATmega8A-AU – 8-разрядные микроконтроллеры с 16 Кб внутрисистемно программируемой Flash памяти, который имеет 32 программируемых порта вво-да/вывода. Ниже представлены отличительные особенности ATmega8A-AU [1]: ? 8-разрядный высокопроизводительный AVR микроконтроллер с малым потреблением; ? Прогрессивная RISC архитектура [6]: ? 130 высокопроизводительных команд, большинство команд выполня-ется за один тактовый цикл, ? 32 8-разрядных рабочих регистра общего назначения ? Полностью статическая работа, ? Производительность приближается к 16 MIPS, ? Встроенный 2-цикловый перемножитель. ? Энергонезависимая память программ и данных: ? 16 Кбайт внутрисистемно программируемой Flash памяти, ? Обеспечивает 1000 циклов стирания/записи, ? Внутрисистемное программирование встроенной программой загрузки: ? Обеспечен режим одновременного чтения/записи (Read-While-Write), ? 512 байт EEPROM, ? Обеспечивает 100000 циклов стирания/записи, ? 1 Кбайт встроенной SRAM, ? Программируемая блокировка, ? Встроенная периферия: ? Два 8-разрядных таймера/счетчика, ? Один 16-разрядный таймер/счетчик, ? Счетчик реального времени с отдельным генератором, ? Четыре канала PWM, ? 8-канальный 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь, ? 2 дифференциальных канала с программируемым усилением в 1, 10, ? Байт-ориентированный 2-проводный последовательный интерфейс, ? Программируемый последовательный USART, ? Последовательный интерфейс SPI (ведущий/ведомый), ? Программируемый сторожевой таймер, ? Встроенный аналоговый компаратор. ? Специальные микроконтроллерные функции: ? Сброс по подаче питания, ? Встроенный калиброванный RC-генератор, ? Внутренние и внешние источники прерываний, ? Шесть режимов пониженного потребления, ? Выводы I/O и корпуса: ? 32 программируемые линии ввода/вывода, ? 40-выводной корпус PDIP и 44-выводной корпус TQFP. ? Рабочие напряжения: 2,7 - 5,5 В, ? Рабочая частота: 0 - 16 МГц. Конфигурация контактов и их назначение ATmega16a (40-выводной в кор-пусе PDIP) представлена на рисунке 5. Рисунок 5 – Конфигурация контактов и их назначение ATmega8A-AU. Выбор индикатора Индикатор должен показывать значение времени. На рисунке 6 приведена схема 7-сегментного индикатора на 4 цифры с об-щим катодом (7SEG-MPX4-CC-BLUE). Рисунок 6 – Схема 7-сегментного индикатора на 4 цифры. Для коммутации тока 8 включенных светодиодов (при токе одного светоди-ода 10…20 мА, суммарный ток 80…160 мА) требуются транзисторный ключ (VT1…4, R1…R4), для зажигания светодиода на базу транзистора следует подать положительное напряжение, то есть уровень «1». Такая схема требует использова-ния алгоритма динамической индикации. Динамическая индикация состоит в периодическом включении (активации) одного из четырех индикаторов, остальные в это время погашены. При частоте динамической индикации не ниже 50 Гц человеческий глаз не замечает мерцания отдельных цифр. Выбор аналоговых усилительных элементов Для реализации УНЧ воспользуемся операционным усилителем LM321MF. В таблице 2 представлены основные характеристики данного операционного уси-лителя [7]. Таблица 2 –Основные характеристики операционного усилителя LM321MF. Параметр Значение Тип усилителя Общего применения Число каналов 1 Напряжение питания, Single/Dual (±) 3 V ~ 30 V, ±1.5 V ~ 15V Ток выходной / канал 40mA Ток выходной 660µA Напряжение входного смещения 2000µV Ток - входного смещения 45nA Полоса пропускания 1MHz Скорость нарастания выходного напряжения 0.4 V/µs Рабочая температура -40°C – 85°C Тип монтажа Поверхностный Корпус SOT-23-5 На рисунке 7 представлена схема включения регулируемого усилителя. Обозначение элементов приняты в соответствии со схемой электрической принципиальной. Кроме усиления и его регулирования данный узел выполняет функцию смешения среднего уровня информационного сигнала. Рисунок 7 – Схема включения регулируемого усилителя. Коэффициент усиления на нулевой частоте определяется по формуле: . Примем . Примем построечный резистор 3006P-1-104LF, диапазон перестройки кото-рого равен от 1 до 100 кОм. Таким образом, коэффициент усиления может меняться от 0,1 до 10. Подстройка необходима, если не достаточно диапазона регулировки у МК. Частота среза определятся по формуле: Частота среза УНЧ . Определим номинал С2 Примем Вывод. Осуществлён выбор основных элементов схемы электрической принципи-альной, а именно пироэлектрического датчика, микроконтроллера, индикатора и операционного усилителя.
Условия покупки ?
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Курсовая работа, Автоматика и управление, 46 страниц
400 руб.
Курсовая работа, Автоматика и управление, 21 страница
500 руб.
Служба поддержки сервиса
+7 (499) 346-70-XX
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg