یک مسیر ارتباطی USB
و تعداد زیادی امکانات دیگر که خارج از بحث این فصل است؛ برای کسب اطلاعات بیشتر میتوانید به برگه اطلاعات (Data Sheet) آیسی مربوطه مراجعه نمایید.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
(الف)
(ب)
(الف)
(ب)
شکل ۲-۲: (الف) نمایی از میکروکنترلر ATMEGA8 – (ب) نمایی از میکروکنترلر LPC2378
وظیفه میکروکنترلر LPC2378 این است که اطلاعات را از طریق درگاه شبکه (پروتکل TCP/IP) از کامپیوتر دریافت کند و آنها را از طریق خط انتقال RS485 به بردهای Slave بفرستد؛ سپس منتظر میماند تا بردی که آدرس آن، با داده ارسالی روی خط یکی است دمای ترموکوپلها را بخواند و روی خط انتقال قرار دهد، حال میکرو (LPC2378) داده ها را از روی خط انتقال برمیدارد و از طریق درگاه LAN به برنامه کامپیوتری مربوطه انتقال میدهد.
فرایند توضیح داده شدۀ پاراگراف قبل را میتوانید، در فلوچارت نشان داده شده در شکل ۲-۲ مشاهده کنید.
دلیل عمدهای که از میکروکنترلر LPC2378 استفاده کردهایم این است که به سادگی با زبان برنامهنویسی LabVIEW قابل برنامه ریزی و عیبیابی میباشد.
شکل ۲-۳: فلوچارت عملکرد برد اصلی
همچنین در بردهای اندازه گیری دما (Slave BOARD) از میکروکنترلر Atmega8 به عنوان پردازنده استفاده شده است (شکل ۲-۱-ب) که این تراشه را با زبانC++ برنامهنویسی کردهایم. میکروکنترلر Atmega8 دارای امکاناتی همچون حافظۀ flash مناسب برای برنامه، تعداد پورتهایI/O کافی و پشتیبانی از پروتکل ارتباطی SPI وUART است که در سیستم مورد استفاده قرار گرفتهاند.
وظیفه میکروکنترلر ATMEGA8 این است که داده ها را از روی خط انتقال RS485، با پروتکل UART بخواند و آن را با آدرس خود چک کند؛ ابتدا پروسه چک کردن درستی اطلاعات را انجام میدهد که این پروسه شامل چک کردن تعداد بایتهای ارسالی، Check Sum موجود در داده و چک کردن هدر، تریلر و نوع ترموکوپل می شود (مانند فلوچارت شکل ۲-۳)؛ سپس در صورت درست بودن آدرس، دما را به شکل یک بستهای که آن را در شکل ۲-۴ مشاهده میکنید در آورده و ارسال می کند.
۲-۲- بسته دریافتی کامپیوتر از بردها
همانطور که در شکل ۲-۵ مشاهده میکنید بسته ایجاد شده در میکروکنترلر ATMEGA8 شامل هدر، تریلر، نوع ترموکوپل، شماره برد، Check sum و تعداد بایتها میباشد تا برای پروسه کنترلی در برنامه نوشته شده در کامپیوتر مورد استفاده قرار بگیرد.
شکل ۲-۴: فلوچارت عملکرد بردهای Slave
شکل ۲-۵: مشخصات داده ارسالی از میکروکنترلر ATMEGA8
این بسته، یک بسته پویا (Dynamic) است که می تواند از حداقل ۲۵ بایت تا حداکثر ۴۶ بایت تغییر کند.
۲-۳- ترموکوپلها
ترموکوپلها یکی از پراستفاده ترین ابزارها در صنعت و آزمایشگاهها برای اندازه گیری دما هستند. این ابزار متشکل از دو رشته سیم غیر همجنس است که در اثر اعمال حرارت، ولتاژی در محدوده اندازه گیری میلیولت تولید می کنند. در فصل دوم، عملکرد و انواع ترموکوپلها، به همراه شرح مزایا و معایب آنها آورده شده است. سامانه اندازه گیری دمای مورد بحث، با بهره گرفتن از حداقل ۱ و حداکثر ۶۴ ترموکوپل مجزا، می تواند دمای ۶۴ نقطۀ مجزا را دریافت کند.
۲-۴- تراشه MAX6675
این تراشههای ساخته شده توسط شرکت MAXIM ، با جبران اتصال سرد، نقش مبدل ولتاژ ترموکوپل به اطلاعات دمایی محیط را ایفا می کنند. این تراشههای پیچیده و پیشرفته، در واقع واسط میان ترموکوپلها و میکروکنترلر هستند که ارتباط آنها از طریق پروتکل SPI انجام میپذیرد.
میتوانید برای کسب اطلاعات بیشتر به فصل دوم مراجعه کنید.
۲-۵- کانالهای ارتباطی
پس از دریافت دمای ترموکوپلها از طریق خط انتقال SPI و تولید بسته نهایی داده ها، این بسته توسط ارتباطUART میکروکنترلر ATMEGA8 به تراشۀ ADM485 ارسال می شود تا از طریق کانال ارتباطی RS485 به میکروکنترلر LPC2378 برسد، از این میکروکنترلر با بهره گرفتن از پروتکل ارتباطی TCP/IP اطلاعات به کامپیوتر ارسال می شود. لازم به ذکر است که ارتباط میان کامپیوتر و میکروکنترلرها دو طرفه میباشد.
در مورد کانالهای ارتباطی بطور مختصر در فصل سوم توضیح داده شده است.
۲-۶- نرمافزار کامپیوتری
اطلاعات فرستاده شده از میکروکنترلر LPC2378، در یک نرمافزار کامپیوتری نمایش داده میشوند که آن را به تفضیل در فصل چهارم بررسی میکنیم. در نرمافزار نوشته شده به زبان LabVIEW، امکان مشاهده دمای نقاط مختلف، مقایسه آنها با یکدیگر، ذخیره آنها و امکان بارگذاری اطلاعات ذخیره شده وجود دارد. علاوه بر این قابلیتها، تعدادی فرمان کنترلی نیز از طریق این برنامه به میکروکنترلر فرستاده میشوند تا عملکرد سامانه از طریق نرمافزار کنترل شود. در شکل ۲-۶ میتوانید فلوچارت مختصری از عملکرد برنامه را مشاهده کنید، البته در فصلهای بعدی بطور کامل توضیح داده می شود.
شکل ۲-۶: فلوچارت مختصری از عملکرد برنامه کامپیوتری سامانه
پس از اتصال تغذیه سامانه و اجرای نرمافزار مربوطه، سامانه منتظر ارسال فرمان شروع توسط کاربر از طریق نرمافزار میماند. به محض ارسال این فرمان، میکروکنترلر ATMEGA8 شروع به اسکن کردن هریک از مجموعه حسگرهای دما می کند؛ پس از تکمیل شدن اسکن، بسته های داده از هر بردی مانند شکل ۲-۵ با بهره گرفتن از توابع به کار رفته در برنامه میکروکنترلر ATMEGA8 تولید و توسط میکروکنترلر LPC2378 به درگاه LAN ارسال میگردد. نرم افزار LabVIEW این بسته داده را دریافت می کند و ابتدا به بررسی صحت ارسال داده ها می پردازد، یعنی شروع به چک کردن تعداد بایتهای دریافتی، شماره برد درخواستی، Check Sum موجود در داده ها، چک کردن هدر و تریلر می پردازد؛ سپس طبق قالب از پیش تعریف شده داده های خام، این داده ها را ترجمه و دمای هر یک از ترموکوپلها را از یکدیگر تفکیک می کند. در نهایت، دماها در یک گراف روی نمودارهای مجزا نمایش داده میشوند و همزمان اطلاعات هر یک از نمودارها را در یک فایل Excel و یک فایل Text ذخیره می کند تا کاربر در صورت نیاز بتواند داده ها را مجدداً بارگذاری نماید.
۲-۷- بسته ارسالی برنامه کامپیوتری
بسته ارسالی به میکروکنترلرها از برنامه نوشته شده در کامپیوتر به قرار شکل ۲-۷ است، همانطور که مشاهده میکنید این بسته شامل نوع ترموکوپل، هدر، تریلر، تعداد بایتهای ارسالی، Check sum و شماره برد است که در میکروکنترلر همه آنها چک می شود تا مشخص شود داده صحیحی به میکرو رسیده است یا نرسیده است.
شکل ۲-۷: مشخصات داده ارسالی از کامپیوتر
۲-۸- برخی مشخصات مهم سامانه
در این قسمت بطور مختصر به همراه عکسهایی از سختافزار (شکل ۲-۸) و نرمافزار (شکلهای ۲-۹، ۲-۱۰ و ۲-۱۱) سامانه اندازه گیری دما، برخی پارامترهای مهم سختافزاری و نرمافزاری این سامانه را نام بردهایم.
(d)
©
(a)
(b)
شکل ۲-۸: (a) نمایی از برد اصلی سامانه، (b)، ©، (d)نماهای مختلف از بردهای Slave
۲-۸-۱- سختافزاری
اندازه گیری دمای ۶۴ کانال در کمتر از ۱ ثانیه.
محدوده اندازه گیری بین ۰ تا ۱۰۲۴ درجه سانتی گراد.
دقت اندازه گیری ۲۵/۰ درجه سانتی گراد.
امکان اندازه گیری در یک محیط پراکنده با فاصله حداکثر۹۰۰ متر (برای کابل AWG24 به هم تابیدۀ با محافظ، Ohm/m085/0 ، pF/m41).
اندازه گیری دما با ترموکوپل نوع K.
حداقل نویز به دلیل انتقال اطلاعات به صورت دیجیتال.
اندازه گیری با قابلیت جبران اتصال سرد.
اتصال برد اصلى به کامپیوتر از طریق درگاه LAN و با پروتکل TCP/IP.