Microsistem electronic care gestionează funcționarea unui cuptor electric

Sa se proiecteze un microsistem electronic prin care se gestioneaza functionarea unui cuptor electric. Microsistemul va controla:

- un afisaj cu celule LED avand 7 segmente comandat multiplexat;

- o tastatura cu un numar suficient de taste pentru actionare;

- o rezistenta electrica care va produce incalzire (prin intermediul unui releu);

- un senzor de temperatura;

- un difuzor (va da diverse indicatii sonore);

Cuptorul va indeplinii doua categorii de functii: functii automate si functii manuale.

Functionarea automata presupune alegerea uneia din trei presetari posibile. Printr-o presetare intelegem o temperatura T0 pentru coacere, respectiv un timp de coacere. Cuptorul va permite trei setari prealabile.

La functionarea manuala, cuptorul trebuie sa permita programarea de catre operator a temperaturii de coacere si respectiv a timpului de coacere.

Se dau urmatoarele date de proiectare:

- tip procesor: 8051;

- dimensiune memorie ROM: interna;

- dimensiune memorie RAM: interna;

- tip circuit timer: intern;

- tip circuit port paralel: 82C55;

- numar afisoare 7 segmente : 4 celule ;

- culoare LED-uri : albastru ;

- tip afisaj 7 segmente : catod comun ;

- date preset 1: 2000C, 40min;

- date preset 2: 2600C, 30min;

- date preset 3: 2800C, 20min;

- histerezis: 50C;

- frecventa procesor: 10MHz.

1. PROIECTAREA HARDWARE

Microsistemul se constituie in jurul unui microcontroller 80C51, care are rolul de a prelua informatiile de la tastatura si de la senzorul de temperatura, de a procesa aceste informatii, de gestionare a sistemului de afisare si de comanda a rezistentei de incalzire a cuptorului.

1.1. Proiectarea unitatii de afisare

Pentru a reduce numarul de circuite necesare comenzii afisajului se foloseste tehnica multiplexarii. Tehnica se bazeaza pe efectul de integrare al ochiului la stimuli luminosi cu frecventa ridicata.

Se vor utiliza pentru afisaj celule de culoare albastra si cu catod comun LTS-4301B de la LITEON pentru care curentul in regim continuu prin segment este de 15mA, iar curentul maxim in impulsuri acceptat la o frecventa de 1KHz este de 60mA.

Afisajul este constituit din 4 celule de afisare care vor fi organizate pe un singur rand, iar curentul care va trece printr-un segment va fi de 4 ori curentul de regim continuu (4x15mA=60mA)

ComA0 ComA6 reprezinta comanda pentru fiecare anod al unui digit, iar selectarea unui digit se realizeaza prin semnalul ComK[0 3]. Comanda pentru anod este data prin intermediul portului PA (PA0 PA6) al circuitului 82C55 , iar comanda pe catod este data prin liniile PC0 PC3 ale circuitului 82C55.

Frecventa de aprindere a digitilor, pentru a creea impresia de continuitate trebuie sa fie de aproximativ 47 Hz. Frecventa de 47Hz corespunde unei perioade de aproximativ 20ms, astfel fiecare coloana trebuie aprinsa pentru o perioada de 5ms (20ms/4ms).

Asa cum reiese si din figura de mai jos nu trebuie ca la un moment dat sa existe doua coloane aprinse.

Momentele de timp “ * “ sunt momentele în care unitatea centrala primeste semnalizarea de trecere a 5ms dupa care trebuie sa aibe loc aprinderea urmatoarei coloane.

Principalele caracteristici ale celulelor de afisare sunt:

- curent prin segment in regim continuu: 15mA

- curent prin segment in regim de impulsuri: 60mA

- caderea de tensiune pe segment: 4.4V la 80mA

Schema de comanda a unui segment este urmatoarea:

Avand 4 digiti cu multiplexare, curentul printr-un segment trebuie sa fie curentul de curent continuu (15mA) multiplicat cu factorul de umplere (4), astfel curentul printr-un segment trebuie sa fie pentru a creea aceeasi impresie ca atunci cand digitii sunt aprinsi tot timpul.