Дипломна работа тема: Домашна аудио система дипломант


Модул за управление на захранването



страница3/4
Дата09.09.2016
Размер0.55 Mb.
ТипДиплом
1   2   3   4

Модул за управление на захранването

По своята същност този модул представлява електронен ключ, организиран като транзистор с отворен колектор, който свързва сигнал за стартиране на захранването (PC_ON) към маса, с което се включва захранването и извежда системата от режим готовност до работен режим. Този електронен ключ се управлява от ЦУК (посредством извода MPU_ON), а самият ЦУК се захранва от независимо захранване което е включено винаги щом захранването на системата е свързано с източник на електрическа енергия (електрическата мрежа, акумолатор, соларни системи и т.н.). Тази особеност трябва да се има в предвид при проектирането или избора на готов захранващ блок. Схемата на ключа е показана на фигура 16.





Фиг. 16. Схема за управление на захранването

Централен Управляващ Контролер

След като са изяснени и нуждите на разширителните портове, започваме да анализираме всички необходими компоненти на ЦУК:



  • I2C интерфейси - поне 3 броя (за аудио процесорите и разширителните портове)

  • Модули за прихващане на сигнали - поне 5 (за мониторните усилватели, разширителните портове и дистанционното управление)

  • USB модул за комуникация с персонален компютър

  • UART модул за комуникация с компютър

  • Поне 5 ШИМ модула (3 за цветомузиката, 1 за разширителните портове и 1 за управление на активното охлаждане)

  • АЦП с поне 5 канала (за цветомузиката и термосензорите)

  • Изводи с общо предназначение - поне 24 (за LCD дисплея, мониторните усилватели, управление на захранването, за клавиатурата и за разширителните портове).

  • Програмен порт - извод за препрограмиране на микроконтролера.

Според така поставените изискванията за микроконтролера и направения анализ на наличните микроконтролери, които се предлагат, най-подходящ се оказва микроконтролерът PIC32MX795F512L.

Този микроконтролер има относително голяма изчислителна мощ и макар да изглежда твърде мощен за подобна система, използването му е наложително за да може да се спази изискването за потенциал на системата, което се налага от това, че тя трябва да е много гъвкава за да може да се персонализира и напасне за много голям кръг от хора. Големия брой входно-изходни портове и периферия позволяват на разширителните портове поддържане на голям брой функционални модули, и точно това е търсената цел.



Проектиране на програмното осигуряване

Главната подпрограма се състои в един основен цикъл, в който периодично се обслужват подпрограмите за управление на периферните устройства. Тя съдържа едно разклонение, което ѝ позволява да излезе от цикъла и да постави системата в режим на изчакване посредством подпрограмата за превключване на системата в режим изчакване. Това разклонение се активира посредством проверката на контролен регистър. При начална инициализация контролния регистър "stand-by" се нулира, а при определени условия в някой от подпрограмите за управление на периферията в този регистър се записва "1". Мястото на записа зависи от това коя подпрограма е предизвикала изключването на системата. Това се прави с цел изключване на системата в случай на поява на грешка в някой от модулите, и възможност да се разбере кой точно модул е изключил системата.

Включването на системата става посредством генериране на прекъсване от натискането на бутона за стартиране на системата - "Power", или от дистанционното управление.

Настройките на всички модули се пазят в паметта, така че при различни случай те да могат да се модифицират от различните подпрограми. За да се избегне конфликт в достъпа на различните подпрограми към общ ресурс, ще се организира алгоритъм за приоритетност.

Основната програма е показана на блоковата схема на фигура 17.



Фиг. 17. Блокова схема на основната програма

Началното установяване на системата се състои в задаването на предварителните параметри на системата:



  1. Променливите, които се използват по време на работа на системата се инициализират със стойности по подразбиране.

  2. Настройват се входно изходните портове и периферните устройства на системата според предназначението им.

  3. Подава се сигнал за пускане на основното захранване на системата

  4. Изчаква се натискането на бутона "Power" или сигнал за включване от дистанционното.

Подпрограмата за преминаване в режим на изчакване включва операции по изключване на модулите в системата, така че тя да премине в режим на ниска консумация и изчакване на команда за възстановяване на работния режим. По същество тя включва следните операции:

  1. Изключване на усилвателните стъпала, цветомузиката и другите допълнителни модули.

  2. Изключване на периферните устройства в модула, като активни остават само периферията обслужваща часовника, дистанционното управление и входа за външни прекъсвания свързан с бутона "Power".

  3. Изключване на основното захранване.

Подпрограмата за преминаване в активен режим прави практически обратното - тя подготвя системата за работа.

Останалите подпрограми в голямата си част извършват рутинна проверка и настройка на системата, която дава възможност на системата да отчете потребителските промени и да реагира.

Подпрограмата за управление на усилвателите практически представлява проверка за включена защита на някой от усилвателите и проверка за зададена заявка за изключване и включване на усилвателите. Схемата на алгоритъма на подпрограмата е показана на фигура 18. Управлението на състоянието на усилвателите е подчинено на състоянието на два контролни бита. Тези битове се задават като "включени" при началната инициализация на системата и при подпрограмата за преминаване в активен режим. Те могат да бъдат включвани и изключване посредством команди от дистанционното управление и компютърните интерфейси.



Фиг. 18. Подпрограма за управление на усилвателите

Практически обаче всички опции за контрол над усилвателите се отразяват в промяната на битовете за контрол на усилвателите, а същинското прилагане на настройките се извършва от тази подпрограма.

На фигура 19 е показана подпрограмата за управление на температурата.



Фиг. 19. Подпрограма за управление на температурата

Практически нейното действие се изразява в измерването на температурата от сензорите и посредством сравнение с контролна стойност - определяне на активността на охлаждащите вентилатори. Извършва се една проверка целяща предпазване на системата от прегряване.

На фигура 20 е показан алгоритъма на подпрограмата за управление на цветомузиката.



Фиг. 20. Подпрограма за управление на цветомузиката

Действието и не е сложно - практическата роля е да се определи коефициента на запълване на импулсите на управляващите ШИМ модули. Това може да стане посредством софтуерен алгоритъм или използвайки сигнала от хардуерните филтри свързани към системата. Типа алгоритъм може да бъде избран посредством команди от дистанционното или компютърните интерфейси, като отново избора се задава посредством променлива, която се анализира от настоящата програма.

Блокова схема на фигура 21 описва в общи линии структурата на обработка на командите получени посредством дистанционното управление.



Фиг. 21. Подпрограма за управление на дистанционното

Действието на тази подпрограма се свежда до анализ на информацията получена от периферния модул за приемане на сигналите от дистанционното.

Самият анализ се свежда до сравняване на командите със зададените и тяхното прилагане.

Фигура 22 описва ориентировачно начина на работа на клавиатурата на системата.





Фиг. 22. Подпрограма за управление на клавиатурата

По същество тя се състои в това да разпознава специфичната функция на съответния бутон в зависимост от това в кое подменю се намира.

Основното подменю за настройки показано тук има най-вече илюстрационен характер - показани са само 3 опции. Разбира се тук може да се включи възможност за управление на по-богат набор от настройки на системата, но тъй като тяхното управление е аналогично на показаните горе - опциите са сведени до три.

Действието на клавиатурата се състои в две основни групи действия - навигация и задаване на стойности на настройките посредством два от бутоните ("+" и "-"), и потвърждаване ("Ок") или отказване ("С") на въведените настройки. По този начин само с 4 активни бутона може да се извършват голям набор от настройки на системата.

Както беше описано и на доста места по-горе, съществува и 5-ти бутон - "Power", чието действие обаче се свежда до това, да предизвика прекъсване в системата при натискането му, което прекъсване да доведе системата до режим на изчакване или до излизането от този режим. Този бутон няма многофункционалните възможности на останалите 4, но е много удобен за бързото "изключване" на системата.

Заключение - анотация

Системите изградени на модулен принцип могат лесно да бъдат надграждани с допълнителни модули за да се постигнат специфични цели и желания. Това се оказва ценно предимство в света на динамично развиващата се електроника, тъй като дава възможност на системата да работи с модули и устройства, които тепърва ще излязат на пазара. Тази гъвкавост на модулните системи обаче има и своите ограничения, основно изразени в допълнителният обем, тегло и ограничение в броя на модулите. Изграждането на допълнителен модул вместо интегрирането му като периферно устройство в чипа на микроконтролера може да се разглежда и като позитив и като негатив. Отрицателният аспект е свързан с по-високата цена на дискретния модул и по-големият му обем. Положителното е, че позволява да се използват модули и системи, които са толкова нови, че все още не са интегрирани успешно в микроконтролерите. В крайна сметка обаче изводът е, че за да може една такава система да бъде успешно използвана и за в бъдеще, е необходимо тя да може да се развива - било то чрез замяната на едни модули с други, или с подменянето на микроконтролера.

Така например за подобна система би било подходящо добавянето на подсистема за гласово управление на системата и свързаният към нея компютър, а също така и система за автоматична корекция на нивото на сигнала, така че независимо от това какво е нивото на входния сигнал, при определена настройка на силата на звука, изходния сигнал да е с еднаква амплитуда. Подходящо би било и изграждането на активен заглушител на фоновия шум. Подобна система би могла да ограничи и дори напълно да заглуши нежеланите шумове от трафика на улицата проникващ в дома, бръмченето на хладилника и дори шума на вентилаторите на самата система, използвайки вече наличните говорители и тяхното пространственно разположение. Така освен източник на звук, системата би могла да се използва и като източник на тишина.

Използвана Литература

[1] - Making PIC Microcontroller - Instruments and Controllers - HARPRIT SINGH SANDHU

[2] - Programming 32-bit Microcontrollers in C - Exploring the PIC32 - Lucio Di Jasio

[3] - Power Supplies for LED Driving - Steve Winder

[4] - Основи на Радиоелектрониката - Г. Ненов, С. Захариева - Техника - София

[5] - Токозахранващи Устройства - Н. Стефанов - Техника - София

[6] - http://www.wikipedia.org/

[7] - Спецификации: http://www.microchip.com/ , http://alldatasheet.com/ , http://datasheetcatalog.com/

[8] - Аналогова схемотехника I част - И. Пандиев, Л. Доневска, Д. Стаменов - Технически университет - София

[9] - Аналогова схемотехника II част - И. Пандиев, Л. Доневска, Д. Стаменов - Технически университет - София



[10] - Цифрова Схемотехника - Г. Михов - Технически университет - София

Приложения

1

Списък на елементите в системата




2

Списък на елементите в цветомузикалния модул




3

Принципна схема на системата




4

Принципна схема на цветомузикалния модул




5

DVD с каталожните данни на елементите











































Списък на елементите

Означение в схемата

Наименование и означение

Кол.

Забележка

A1

Течнокристален дисплей LMB081ADC

1




C1,C4,C8

Кондензатор електролитен 10μF/16V

3




C2,C3,C6,C7, C10,C12,C49, C55

Кондензатор керамичен 470nF/ 16V

8




C5, C9, C11, C17, C18, C19, C20, C31, C32,C35, C36, C43,

Кондензатор керамичен 100nF/ 16V

12




C44, C47, C48,C52, C63, C66, C68, C69, C70, C71, C72, C73,

Кондензатор керамичен 100nF/ 16V

12




C93,C94, C95, C96, C97, C98, C99, C100, C101, C102, C103

Кондензатор керамичен 100nF/ 16V

11




C13,C14,C27,C29,C39,C41

Кондензатор керамичен 5.6nF/ 16V

6




C15,C22,C26,C33,C38,C45

Кондензатор керамичен 18nF/ 16V

6




C16,C21,C25,C34,C37,C46

Кондензатор керамичен 22nF/ 16V

6




C23,C24,C28,C30,C40,C42

Кондензатор електролитен 2.2μF/16V

6




C50,C62,C74,C75

Кондензатор електролитен 100μF/16V

4




C51

Кондензатор електролитен 4700μF/16V

1




C53,C61

Кондензатор електролитен 47μF/16V

2




C54,C58,C64,C65

Кондензатор електролитен 1000μF/16V

4




C56,C57,C59,C60

Кондензатор керамичен 220nF/ 16V

4




C67

Кондензатор електролитен 4.7μF/16V

1




C76

Кондензатор керамичен 470pF/ 16V

1




C77,C78

Кондензатор керамичен 15pF/ 16V

2




C79

Кондензатор донастройващ 10pF/ 16V

1




C80

Кондензатор керамичен 20pF/ 16V

1




ТУ-София

Разработил

Илиев


Наименование, доп.наименование
Домашна аудио система

АС 1270003 АА

Одобрил

Тюлиев


Изм.


Дата на изд.

25.06.2011



Език

BG


Лист

1/3





Списък на елементите

Означение в схемата

Наименование и означение

Кол.

Забележка

C81

Кондензатор керамичен 27pF/ 16V

1




D8

Диод изправителен 1N5817

1




J1, J7, J40, J41

Конектор рейка 6 извода

4




J2, J33, J34, J35, J36, J37, J38

Конектор рейка 2 извода

7




J3,J4,J5,J6

Конектор рейка 60 извода

4




J12, J16, J20, J21, J22

Конектор рейка 3 извода

5




J39

Конектор рейка 20 извода

1




L5

Бобина 220μH/1А

1




Q1, Q2, Q3, Q8, Q9, Q10

Транзистор биполярен BC107

6




R1,R4,R5,R6, R9,R10

Резистор постоянен 2,7кΩ/ 0,25W

6




R2,R3,R7,R8,R11,R12

Резистор постоянен 5,6кΩ/ 0,25W

6




R13,R68

Резистор постоянен 1Ω/ 0,25W

2




R14,R15,R16,R17,R25

Резистор постоянен 220Ω/ 0,25W

5




R18,R19,R20,R23,R24,R26, R28,R48

Резистор постоянен 4,7кΩ/ 0,25W

8




R21,R27,R54,R57,R60

Резистор постоянен 100Ω/ 0,25W

5




R22,R33,R35,R41, R42,R50,R51,R53,R56

Резистор постоянен 10кΩ/ 0,25W

9




R29,R34,R37,R44,R46,R62

Резистор постоянен 2,4кΩ/ 0,25W

6




R30

Резистор постоянен 0,33Ω/ 3W

1




R31,R38,R47

Резистор постоянен 1,5кΩ/ 0,25W

3




R32,R40,R49,R59,R65

Резистор постоянен 1кΩ/ 0,25W

5




ТУ-София

Разработил

Илиев


Наименование, доп.наименование
Домашна аудио система

АС 1270003 АА

Одобрил

Тюлиев


Изм.


Дата на изд.

25.06.2011



Език

BG


Лист

2/3




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4




База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2020
отнасят до администрацията

    Начална страница