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:
Генераторы пилообразного напряжения на дискретных элементах
Электроника является универсальным и исключительно
эффективным средством при решении самых различных проблем в области сбора и
преобразования информации, автоматического и автоматизированного управления,
выработки и преобразования энергии. Знания в области электроники становятся
необходимыми все более широкому кругу специалистов.
...