Проектирование позиционера на микроконтроллере

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Ноября 2013 в 19:17, курсовая работа

Краткое описание

Современная электронная техника представляет собой технические системы, реализованные на базе микроэлектроники и средств вычислительной техники. Вычислительные средства являются важнейшей составной частью различных устройств электронной техники: радиоэлектронной аппаратуры, стиральных машин, холодильников, машин химической чистки одежды и прочих технических устройств разнообразного назначения. Такой широкий спектр применения вычислительных средств во многом определяется появлением у конструкторов доступных по цене и миниатюрных по размерам микропроцессоров. В курсовом проекте разработан позиционер для спутниковой антенны на микроконтроллере.

Прикрепленные файлы: 1 файл

kursak_pozitsioner.doc

— 278.50 Кб (Скачать документ)


ВВЕДЕНИЕ

 

Современная электронная техника представляет собой технические системы, реализованные на базе микроэлектроники и средств вычислительной техники. Вычислительные средства являются важнейшей составной частью различных устройств электронной техники: радиоэлектронной аппаратуры, стиральных машин, холодильников, машин химической чистки одежды и прочих технических устройств разнообразного назначения. Такой широкий спектр применения вычислительных средств во многом определяется появлением у конструкторов доступных по цене и миниатюрных по размерам микропроцессоров.

Появление в 1971 г. первого четырехразрядного микропроцессора было настолько стремительно, что он опередил появление в 1972 г. нового технического термина «микропроцессор». Влияние нового устройства на технические системы можно сравнить лишь с транзисторами, которые своим появлением открыли новую техническую эру.

Сегодня, спустя сорок лет, микропроцессоры представляют собой сложнейшую продукцию массового производства и выполняют сотни миллионов операций в секунду. Усилия разработчиков МП были сосредоточены на повышении быстродействия, разрядности АЛУ и совершенствовании архитектуры микропроцессоров. Области применения микропроцессоров не имеют границ. Товары народного потребления – потенциально наиболее массовая сфера их применения. Высокая надежность и постоянно снижающаяся стоимость МП являются факторами, решающими в их пользу вопрос о выборе элементной базы для систем автоматизации управления бытовыми приборами. Привлекательна также и возможность получения бытовыми приборами наряду с традиционными новых функций при незначительном увеличении стоимости, что также определяет преимущества микропроцессорных систем перед другими системами управления.

Наибольший эффект применения микропроцессоров достигается при встраиваемом варианте его использования, когда микропроцессор встраивается внутрь приборов, устройств или машин. В таком варианте использования от МП требуется не столько вычислительная производительность (операции умножения, деления и пр.), так свойственные обычным ЭВМ, сколько логическая оперативность, столь необходимая в задачах управления. Именно в этом направлении и совершенствовались разработки первых типов микропроцессоров.

Исследования, показали, что в каждом доме незаметно для нас «живёт» около 100 микроконтроллеров и микропроцессоров. Они присутствуют буквально всюду: в персональных компьютерах, стиральных машинах, электрочайниках, микроволновых печах, телевизорах, телефонах и других устройствах. Даже в самом обыкновенном автомобиле скрывается более двадцати таких элементов, которые не только контролируют состояние мотора и управляют его работой, но и препятствуют угону и взлому с помощью системы сигнализации, а также обеспечивают функционирование систем безопасности (воздушная подушка  и другие устройства) и т.д.

На процессор возлагается  задача выполнения всех программных  действий, необходимых в соответствии с алгоритмом работы устройства. В  блоке памяти хранятся команды программы  функционирования процессора, а также  значения констант и переменных величин, участвующих в вычислениях. Блок ввода-вывода выполняет функцию сопряжения микропроцессорной системы с объектом управления.

 Широкое использование  микропроцессорной техники именно  для задач управления привело  к появлению на рынке специализированных микропроцессорных устройств, ориентированных для подобного рода применения. Особенностью этих микросхем является то, что помимо собственно процессора, на этом же кристалле расположена и система ввода-вывода, что позволяет снизить функциональную сложность и габаритные размеры микропроцессорной системы управления. Подобные устройства называются микроконтроллерами.

Обычно микроконтроллер строится на базе выбранного типа микропроцессора, лучшим образом обеспечивающего требуемые функции микропроцессорной системы в целом.

Особенностью управляющих  контроллеров является то, что в  его состав не входят средства отладки  программ, так как основной набор  программных модулей, составляющих библиотеку программ МК, заносится  в его память в заводских условиях и изменению не подлежит. Пользователь имеет только возможность из имеющегося набора программных модулей составить конфигурацию контура направления. Для этой цели МК снабжается пультом управления, с помощью которого оператор, используя специальные команды на панели пульта управления, осуществляет выбор требуемого алгоритма управления.

При выполнении задач  устройства, в основе которых лежит  микроконтроллер, отличаются высоким быстродействием. В настоящее время технология микроконтроллеров совершенствуется, и быстродействие микроконтроллеров возрастает. На сегодняшний день существует более двухсот модификаций микроконтроллеров, выпускаемых двумя десятками компаний.

Микроконтроллеры входят во все сферы жизнедеятельности человека, их насыщенность в нашем окружении растет из года в год и то что казалось нам входят во все сферы жизнедеятельности человека, их насыщенность в нашем окружении растет из года в год. То, что казалось нам 5 лет назад сказкой сейчас вполне возможно благодаря стремительному развитию технологии производства электронных компонентов.

В курсовом проекте разработан позиционер для спутниковой антенны  на микроконтроллере.

 

 

 

 

 

 

1. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

 

1.1 Назначение позиционера для спутниковой антенны

 

Искусственные спутники Земли находятся на геостационарной орбите, которая представляет собой круговую орбиту, расположенную над экватором Земли, находясь на которой, искусственный спутник вращается вокруг планеты с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения Земли вокруг оси.

Спутники расположены на так называемой полярной дуге на высоте приблизительно 36900 км над уровнем моря, высота нахождения спутника выбирается не случайно, а исходя из расчетов центробежной силы, чтобы спутник не упал на землю и не улетел в открытый космос. Надежность и экономичность спутниковых систем связи постоянно растут. Многопрограммным телевидением постепенно охватываются все новые районы, включая и самые отдаленные уголки России. Возросло значение ССС в системах массового обучения, оповещения о различного рода стихийных явлениях, оказания медицинской помощи. Массовое распространение получили мобильные средства спутниковой связи, позволяющие быстро и практически в любых районах страны организовать связь с помощью ИСЗ. Значительно расширилось международное сотрудничество в области применения спутниковых систем связи, еще более развились системы «Интерспутник», «Стационар», возросло их взаимодействие с системами «Интелсат», «Инмарсат» и другими ССС различных стран мира.

Связь спутника с Землей осуществляет спутниковая антенна.

Спутниковые антенны бывают различных типов, форм и размеров. Их выбор зависит от мощности сигнала со спутника и от его положения на орбите. Для приема сигнала с нескольких спутников чаще используют поворотную антенну.

Поворотная антенна – это моторизированная антенна, рассчитанная таким образом, что при движении она описывает точно такую же дугу, как и та, на которой расположены спутники в космосе. Благодаря силе притяжения Земли и противодействующей ей центробежной силе, спутники неподвижны относительно земной поверхности, поэтому достаточно установить устройство (мотор) для перемещения антенны по заданным позициям спутников. Существует два основных вида моторов – актуатор и мотоподвес.

Помимо установки мотора необходима также точная настройка антенны и фиксирование спутников. Можно выделить два основных этапа – настройка полярной оси антенны и настройка точных позиций спутников с одновременным запоминанием их на позиционере. Полярную ось начинают настраивать с нулевой отметки. Как правило, это самый верхний спутник. Так, один раз настроив антенну, абонент сможет управлять ей уже с пульта позиционера, в зависимости от выбранного пользователем типа мотора и модели позиционера.

Спутниковый позиционер должен будет управлять мотором спутниковой антенны, а так же будет предназначен для запоминания до 99 направлений спутниковой антенны в 99 ячейках внутренней энергонезависимой памяти и автоматической установки антенны в любое из этих положений.

Преимущества, которые должно давать это устройство – главное это широкий выбор телевизионных каналов (около 2500 российских и более 3000 зарубежных) со всех доступных спутников на орбите (от 50з.д. до 900в.д).

Такое устройство может использоваться как в быту, так и на военных объектах для более удобного наведения на интересующий пользователя спутник, как для приема информации, так и для её отсылки в другие точки Земли.

 

1.2 Условия  эксплуатации позиционера для  спутниковой антенны

Позиционер для спутниковой антенны будет подключаться коаксиальным кабелем к ресиверу и к конвертеру (LNB), а так же к поворотной системе (мотору и актуатору) кабелем от мотора. Это в свою очередь позволяет устройство не устанавливать снаружи помещения и в любом случае поломки позиционера можно будет его без лишних затрат и проблем либо заменить, либо отремонтировать. Использовать такое устройство может любой пользователь, купивший его в торговой сети либо в специализированном магазине.

Спутниковый позиционер, будет устанавливаться специалистом стационарно, на вводе и рассчитан на непрерывный круглосуточный режим работы в закрытых отапливаемых помещениях. Может эксплуатироваться как в жилых домах, так и в офисных помещениях.

Воздействующие факторы, распространяющиеся на стационарную аппаратуру:

−  климатические (повышенная и пониженная температура, делящаяся на  предельную и рабочую температуры  -5 ÷ +35 С0);

−  относительная влажность (40 ÷ 75 % при температуре -25 ÷ +40 С0);

−  пониженное давление (61 кПа, время выдержки 2 ÷ 6 ч);

− радиоактивное воздействие (космическая радиация, солнечная радиация, ядерная радиация от реакторов, атомных двигателей, облучение потоком гамма –фотонов, быстрыми нейтронами и т. д.);

− механические (вибрация, механические и акустические удары, линейные ускорения).

Учитывая, что прибор будет использоваться в нормальных условиях, температура в доме (или в офисе) может быть ниже 00С и может повыситься до +400С. С понижением (повышением) температуры, параметры радиоэлементов в устройстве будут изменяться. Чаще всего повышенная температура радиоэлементов встречается в районах с тропическим климатом. Прибор должен быть разработан так, что бы в предельных минимальных и максимальных температурах, параметры спутникового позиционера оставались в заданных пределах. Превышение заданных пределов температуры, может негативно сказаться на работе устройства, вплоть до выхода его из строя.

Учитывая то, что спутниковый  позиционер может быть использован  в отапливаемых помещениях (домах, офисах, квартирах), то следует учесть пределы  внешних воздействий на проектируемое  устройство:

− диапазон температур эксплуатации +50С  ÷ +400С;

− атмосферное давление 680 ÷ 790 мм. рт. ст.;

− влажность воздуха 40 ÷ 75 %;

− пределы радиационного фона 15 ÷ 60 мР/ч

− вибрационные нагрузки 20 Гц с ускорением g не более 2;

− помехозащищенность электронного устройства в металлическом корпусе, при напряженности внешнего электромагнитного поля не менее 120 дБ;

При несоблюдении пользователем  условий  эксплуатации исправная  работа позиционера для спутниковой  антенны не может быть гарантирована.

  

1.3 Формирование технического задания

 

Для начала  рассмотрим несколько  аналогов спутниковых позиционеров, которые широко распространены и  имеют большой спрос у населения.

За аналоги можно взять приборы компаний «Moteck», «Super Power Jack» и «SuperJack», поскольку они являются самыми распространенными на рынке.

 Спутниковый DiSEqC позиционер  «Moteck» V – BOX II с поддержкой протоколов 1.0 и 1.2, а так же для ресиверов, не имеющих поддержки DiSEqC протокола. В комплект так же входит пульт ДУ. Кнопки управления на передней панели позволяют переводить позиционер в режим Standby, запоминать позиции и перемещать антенну при помощи актуатора или мотоподвеса в горизонтальной плоскости. Позиционер имеет авто настроечные функции и функции ресинхронизации, заключающиеся в возможности автоматического пересчета позиций спутников при изменении пределов. 

Технические характеристики:                                                                    

– максимальная потребляемая мощность – 80/100Вт;

- входное напряжение – 230 В перем. ток /50Гц;

- выходное напряжение – 36 В;

- максимальная сила тока – 3,5 A/4,2 A;

- максимальный диаметр антенны – 3 – 5 М;

- протокол DiSEqC – 1,0/1,2;

- количество сохраняемых позиций – 60;

- управление DiSEqC 1,2 или пультом ДУ (опц.) – да;

- функция ресинхронизации – да;

– ручное управление – Питание Вкл./Выкл., Восток/Запад;

– защита – программная защита пределов;

– защита от перегрузки – да;

Следующий спутниковый позиционер фирмы «Super Jack» 01FO580 DiSEqC 1,0/1,2 позиционер и отдельно работающий позиционер с пультом.

Технические характеристики:

– максимальная потребляемая мощность – 70 Вт;

– напряжение питания  – 220 ÷ 240 В перем. ток / 50 Гц (доступно 110 В перем. ток / 60 Гц)

Информация о работе Проектирование позиционера на микроконтроллере