Выбор микроконтроллера является одним из самых важных решений, от которых зависит успех или провал всего проекта. Необходимо учесть и оценить большое количество факторов. За основу последовательности продуманных действий, приводящих к окончательному решению, сформулируем план приоритетов.
Прежде чем приступить к постановке задачи выбора МК, примем некоторые допущения. Из микроконтроллеров фирм Microchip (PIC-контроллеры), Motorola и Atmel (AVR) предпочтения отдаются последнему, ввиду его знакомству разработчику, кроме того, Atmel хорошо зарекомендовала себя в производстве широкого спектра микросхем.[16].
Процесс поиска начнем с вопроса - что должен делать МК. В самых общий чертах МК должен выполнять следующие функции:
1) выбор адреса (номера) датчика;
2) преобразование информации с датчика;
) расчет погрешностей, перевод в другие единицы измерения;
) работа с ЖКИ;
) вывод информации в последовательный порт (связь с беспроводным модулем);
) регулирование работы насоса и нагревателя.
Далее перечислим системные требования, учитывающие особенности нашей газоаналитической системы:
- Так как у нас система с автономным питанием, требования к пониженному энергопотреблению выходят на первый план;
- Данное измерительное устройство, исходя из технического задания, не требует больших объемов вычислений (расчет матожидания и стандартного отклонения), и влияние такого фактора, как производительность, не так существенна, как энергопотребление. Если сэкономить на кварце, можно использовать внутреннюю RC-цепочку. Минимальное значение встроенного тактового генератора AVR - 1 МГц. Это значение приближенное и изменяется в зависимости от величины напряжения питания и температуры корпуса;
- Количество портов ввода/вывода определяет число подключенных внешних устройств, при недостатке которых МК не сможет выполнить работу, а в случае избытка цена будит слишком высокой. Подсчет занимаемых портов приведен ниже;
- Определим необходимые внутренние периферийные устройства. Для работы датчиков газа необходимо: наличие аналогово-цифрового преобразователя, интерфейс UART (GSM/GPRS-модуль), цифровой датчик влажности/температуры требует интерфейс I2C, таймер-счетчик (организация задержек и т.д.), поддержка внешних прерываний (например, опрос матричной клавиатуры), сторожевой таймер и устройство сброса по включению питания (непредвиденные ситуации, разряженная батарея).
- Необходимый объем оперативной памяти (ОЗУ) выбирается с учетом требований к количеству измерений (точности измерения). Ниже рассчитаем минимальный объем памяти.
- Мобильность прибора подразумевает ограничения на массогабаритность МК.
Выполним необходимый расчет для определения точных характеристик МК:
) Количество портов В/В для МК: количество датчиков газа - 8(3 дл расширенного диапазона). Все занимают 1 порт АЦП: ЖКИ - вместе с управляющими 11 или 7, примем 7; матричная клавиатура размером 3х3 - выводов 6; GSM-модуль - 2 вывода TxD и RxD; датчик влажности/температуры - интерфейс I2C; схемы управления нагрузкой - 2 вывода (микрокомпрессор и нагреватель). Общая сума - минимум 26 выводов.
) Рассчитаем количество требуемой памяти:
Так как АЦП 10-разрядный, то результат после преобразования сохраняется в 2-ух регистрах ADCH и ADCL, которые вместе занимают 2 байта.
Пусть количество циклов считывания N=100, тогда для 5 газов:
Nram=2*100*5=1000 байт, округляем до 1 кб.
Для долговременного хранения результатов преобразования можно использовать EEPROM-память, организованную в виде стека. Преобразованные значения величин газов имеют вещественный тип, для хранения которого выделяется тип float, размерностью 4 байта, плюс 2 байта для записи метаданных (число, месяц, время измерения). Чтобы хранить, как минимум 10 измерений для каждого газа потребуется:
NEEPROM=10*6*5=300 байт.
В соответствии с вышестоящими характеристиками, наиболее подходящие МК: ATmega162, ATmega164P, ATmega164PA, ATmega16A. У МК ATmega164PA оказался самый низкий то потребления (плюс один UART), у ATmega16A ток чуть выше, но цена ниже (19 грн. против 28 грн.).
Самое читаемое:
Разработка микроконтроллерного устройства стабилизации температуры
Эффективная организация контроля информации приобретает всё большее
практическое значение, прежде всего как условие успешной практической
деятельности людей. Объем информации, необходимой для нормального
функционирования современного общества, растёт из года в год. На сегодняшний
день складывается ситуация, в которой наряду с самой ...