مقدمه
همانطورکه می دانید محاسبه واندازه گیری مقادیرعناصرالکتریکی درطراحی وپیاده سازی مدارهای الکتریکی والکترونیکی نقش مهمی دارد . این مسئله زمانی که تفاوت های جزئی درمقادیر محاسباتی این عناصرنتایج متفاوتی رادریک سیستم باعث میشوند اهمیت بیشتری می یابد .
دراین پروژه طراحی وپیاده سازی یک اهم متروخازن سنج دیجیتال بررسی میشود .
هدف ازانجام این پروژه محاسبه مقدارمقاومت برحسب اهم وظرفیت خازن برحسب فاراد می باشد . شرح مراحل کارومشخصات فنی مداروقطعات به کاررفته به طورمفصل درفصل های بعد مورد بررسی قرارگرفته است که خلاصه ای ازهرفصل درزیربیان می گردد .
درفصل اول به معرفی قطعات وآی سی های مورد استفاده درمدارمی پردازیم . ازجمله میکروکنترلر8051 وآی سی تایمر555 .
فصل دوم مربوط به مشخصات فنی وشرح کارپروژه می باشد . دراین فصل با نحوه عملکرد مدارآشنا می شوید .
درفصل سوم نقشه کلی مداروکدبرنامه میکروکنترلرب یان شده است .
فصل اول
مقدمه
دراین فصل به بررسی اجزای مداروشرح پایه های آنها می پردازیم . اجزای اصلی مداراهم سنج دیجیتال عبارتند از :
میکروکنترلر8051
آی سی تایمر555
کلید 12 پایه
لازم به ذکراست که مدارشامل اجزای دیگری نیزمیباشدکه درفصل بعد مورد بررسی قرارگرفته است . دراین فصل ماتنها به بررسی قطعات اصلی می پردازیم .
میکروکنترلر8051
شکل 1-1 نمودارپایه های8051
پایه VCC : پایه 40 ولتاژ تغذیه را برای تراشه فراهم می کند ولتاژ منبع 5V + است .
پایه GND : پایه 20 زمین است .
پایه های XTAL1 و XTAL2 :
شکل 2-1 اتصال XTAL به8051
8051 دارای یک اسیلاتور( نوسان ساز) درون تراشه ای است ولی برای راندن آن به یک ساعت کریستال نیاز است اغلب یک اسیلاتورکریستال کوارتز به ورودیهای XTAL1 ( پایه 19 ) و ) XTAL2پایه 18 ) وصل است اسیلاتورکریستال کوارتزمتصل به XTAL1 و XTAL2 به دوخازن 3OPF وصل می باشد یک طرف هر یک ازخازن ها مثل شکل 2-1 به زمین وصل است .
باید توجه کرد که سرعت های مختلفی درخانواده 8051 وجود دارد غرض ازسرعت حداکثر، فرکانس متصل به XTAL است . مثلاً یک تراشه 12MHZ باید به فرکانس 12MHZ یاکمتر وصل شود .
پایه RST : پایه 9 ، پایه RESET (بازنشانی ) است . این پایه به یک ورودی فعال بالاست بعد ازاعمال یک پالس بالا به این پایه ، میکروکنترلربازنشانده شده وچه فعالیت هارارها می کند . اغلب به این حالت ، بازنشانی به هنگام روشن شدن می گویند . فعال کردن یک بازنشانی به هنگام روشن شدن موجب ازدست همه مقادیردرعبادت ها می شود . جدول 1-1 لیست غیرکاملی ازثبات های 8051 ومقادیرآنها را پس ازبازنشانی به هنگام روشن شدن نشان می دهد .
جدول 1-1 مقدارRESET بعضی ازثبات های 8051
پایه EA : هنگامی که برنامه داخل ROM داخلی میکروکنترلراست این پایه به VCC متصل می شود . درصورتی که برنامه درROM خارجی باشد این پایه به GND وصل می شود . درهرصورت این پایه نباید آزاد باشد .
پایه PSEN : جهت فعال سازی ROM خارجی است.
پایه ALE : هنگامی که میکروکنترلر به یک حافظه بیرونی وصل است پورت 0 هر دو مقدار آدرس و داده را تهیه می کند. این پایه جهت تعیین آدرس و یا داده بودن مقادیر روی پورت O است.
پایه های پورت I/O و عملکرد آن ها :
چهارپورت P0 ، P1 ، P2 ، P3 هر کدام 8 پایه را بکار می برند تا پورت ها را 8 بیتی سازند. همه پورت ها پس از RESET بصورت خروجی در می آیند، و آماده استفاده به عنوان خروجی هستند برای استفاده از هریک از این پورت ها به عنوان ورودی، باید آنها را برنامه ریزی کرد.
آی سی تایمر 555
شکل 3-1 نمودار پایه های 555
تایمر 555 یک آی سی 8 پایه است که کاربرد وسیعی در مدارهای الکترونیک دارد. موارد کاربرد آی سی 555 به شرح زیر می باشد :
زمان سنجی دقیق - تولید پالس
تولید تأخیر زمانی - تولید امواج مثلثی
مدولاسیون محل پالس PPM - زمان سنجی ترتیبی
مدولاسیون پهنای پالس PWM
این آی سی از دو مقایسه کننده که یک فلیپ فلاپ را بکار می اندازند تشکیل شده است.
پایه های 555 :
زمین : ولتاژ این پایه باید پایین ترین ولتاژ اعمال شده به بقیه پایه ها را داشته باشد.
تریگر : در صورتی که ولتاژ آن از حد معینی کمتر شود ، ولتاژ پایه خروجی بالا می رود.
خروجی : در حالت عادی ولتاژ آن ایین است.
غیر فعال کننده : وقتی ولتاژ این سر کمتر از v 4/0 باشد اندازه گیری زمان متوقف می شود.
ولتاژ کنترل : جهت تعیین ولتاژ مرجع است.
ولتاژ آستانه : در صورتیکه ولتاژ این سر از مقدار معینی بیشتر شود Reset می شود و ولتاژ خروجی تغییر می کند.
تخلیه : جهت تخلیه خازن زمان سنج است.
تغذیه : ولتاژ تغذیه ای بین v 5/4 تا v12 را فراهم می کند.
کلید 12 پایه :
این کلید همانطور که از اسمش پیداست شامل 12 پایه مطابق شکل 4-1 (الف) است که هر سه پایه یک کلید مستقل همانند شکل 4-1 (ب) است. همانطور که در شکل 4-1 (ب) مشاهده می شود هر کلید شامل یک سر مشترک و دو سر انتخابی است ، که در هر لحظه یکی از دو مسیر A1 به A ( یا A به A1 ) و یا A2 به A ( یا A به A2 ) برقرار است. هنگامی که کلید زده می شود همزمان چهار کلید A ، B ، C و D زده می شوند. برای مثال در هنگام بالا بودن کلیه 12 پایه A به A1 ، B به B1 ، C به C1 و D به D1 وصل می شود.
فصل دوم
مقدمه
در این فصل به بررسی نحوه عملکرد اجزای مدار و چگونگی قرار گرفتن هر قطعه در مدار می پردازیم.
البته جهت ساده تر شدن مطالب هر قطعه و مدارش جداگانه بررسی می شوند و نقشه کلی مدار در فصل سوم آورده شده است.
رگلاتور: جهت تهیه منبع تغذیه مدار است. همانطور که در شکل 1-2 مشاهده می شود ولتاژ متغیر v 5 به پایه شماره دو اعمال می شود و از پایه شماره سه ولتاژ ثابت v 5 گرفته می شود،پایه شماره یک به زمین وصل می شود.