Задания на курсовое проектирование

Предлагается разработать устройство на основе микроконтроллера согласно варианту задания. Предложенный функционал устройств может быть изменен с соответствующей нотификацией.
Приветствуется разработка самостоятельно выбранных устройств (все обсуждаемо).

Результатом проектирования является: функциональная или структурная схема устройства; принципиальная схема устройства; исходный код управляющей программы; комментарии по выбору микроконтроллера, элементов схемы и режимов их работы; краткое описание функционирования устройства и программы. Крайне желательно привести, по крайне мере, частично результаты моделирования работы устройства в любом пакете моделирования схем (например, Proteus). Также приветствуется разработка печатной платы и конструктива устройства.

Курсовой проект может быть выполнен в паре (в крайнем случае -- группой в 3 человека, тогда обязательным является разработка печатной платы).

Главные критерии оценки выполнения задания: реализация требуемых заданием функций, использование современных электронных компонентов. Оформление чертежей и других материалов по ГОСТ-у -- не требуется! В тексте программы желательны комментарии.
Рекомендуется сдача всех материалов в электронном виде.




Собственно сабж.

1. Модуль управления серводвигателем постоянного тока. (выбрано -- 2 человека)
Функционирование устройства: от компьютера по интерфейсу RS-232 приходит управляющая команда, которая интерпретируется как угол поворота вала редуктора; микроконтроллер осуществляет позиционирование вала редуктора на заданный угол по датчику положения в течение 5 секунд, а потом снимает напряжение с двигателя.

Выход устройства: двигатель постоянного тока от рулевой сервомашинки -- 1 А, 12 В.
Вход устройства: датчик положения -- переменный резистор сопротивлением 10 кОм
Управляющий вход: интерфейс RS-232, скорость передачи 19200 бод

Что такое сервомашинка и как она устроена:
http://www.rcdesign.ru/articles/radio/servo_intro


2. Модуль управления шаговым двигателем. (выбрано -- 1 человек)
Функционирование устройства: от компьютера по интерфейсу RS-232 приходит управляющая команда, которая интерпретируется как угол поворота вала двигателя; микроконтроллер подает на шаговый двигатель последовательность импульсов, в результате которой он поворачивается на заданный угол. По истечению 5 секунд после позиционирования вала с двигателя снимается напряжение. Если срабатывает один из концевых выключателей двигатель останавливается и ожидает следующую команду.

Выход устройства: гибридный двуполярный шаговый двигатель типоразмера Nema 23, шаг 1.8 градусов (200 шагов на оборот), ток обмоток до 3 А, напряжение 24 В.
Вход устройства: датчик положения -- два логических концевых выключателя для контроля достижения упоров при перемещении.
Управляющий вход: интерфейс RS-232, скорость передачи 19200 бод

Материал о шаговых двигателях
http://www.purelogic.ru/doc/PDF/SM/SM_controller.pdf
Спецификация двигателя (для примера)
http://www.kelinginc.net/KL23H276-30-8B.pdf


3. Модуль управления линейным магнитным приводом
Функционирование устройства: от компьютера по интерфейсу RS-232 приходит управляющая команда, которая интерпретируется как линейное перемещение якоря двигателя; микроконтроллер управляет электромагнитом с подвижным якорем по линейному бесконтактному датчику перемещений, в результате якорь электромагнита выдвигается на заданное расстояние. По истечению 5 секунд после позиционирована вала с двигателя снимается напряжение.

Выход устройства: электромагнит с рабочим напряжением 12 В, ток обмотки 2 А, линейное перемещение якоря 5 мм.
Вход устройства: выход с датчика положения с токовым интерфейсом 4-20 мА, точность измерения расстояния 0.2%.
Управляющий вход: интерфейс RS-232, скорость передачи 19200 бод


4. Модуль управления гидроприводом. (выбрано -- 1 человек)
Функционирование устройства: от компьютера по интерфейсу RS-232 приходит управляющая команда, которая интерпретируется как линейное перемещение поршня гидроцилиндра; микроконтроллер управляет пропорциональным гидрораспределителем, в результате чего поршень гидроцилиндра приходит в движение и микроконтроллер стабилизирует его положение в заданной командой точке.

Выход устройства: токовый интерфейс управления гидравлическим пропорциональным распределителем 4-20 мА (4 мА -- движение поршня с максимальной скоростью вправо, 20 мА -- движение поршня с максимальной скоростью влево)
Вход устройства: выход с датчика положения с потенциальным интерфейсом 0-10 мА, точность измерения расстояния 1%.
Управляющий вход: интерфейс RS-232, скорость передачи 19200 бод


5. Модуль управления асинхронным электродвигателем.
Функционирование устройства: от компьютера по интерфейсу RS-232 приходит управляющая команда, которая интерпретируется как угловое перемещение вала асинхронного электродвигателя; микроконтроллер управляет асинхронным электродвигателем с помощью частотного преобразователя, в результате вал двигателя приходит во вращение и микроконтроллер стабилизирует его положение по датчику в заданной командой точке.

Выход устройства: токовый интерфейс 4-20 мА частотного преобразователя для задания скорости вращения (4 мА -- остановка двигателя, 20 мА -- вращение с максимальной скоростью 3000 об/мин)
Вход устройства: выход с инкрементального датчика положения (энкодера) -- стандартный квадратурный сигнал A+B.
Управляющий вход: интерфейс RS-232, скорость передачи 19200 бод


6. Устройство управления охлаждающим вентилятором.(выбрано -- 2 человека)
Функционирование устройства: от компьютера по интерфейсу RS-232 приходит управляющая команда, которая интерпретируется как оптимальная температура, которую необходимо обеспечить на охлаждающем радиаторе; микроконтроллер управляет скоростью вращения трехпроводного охлаждающего вентилятора (кулера), в результате температура радиатора изменяется и микроконтроллер стабилизирует ее по датчику температуры согласно полученной команде.

Выход устройства: широтно-модулированный сигнал с частотой около 20 кГц уровнем +5В (ТТЛ), подаваемый на вентилятор (логическая 0 -- остановка вентилятора, 1 -- вращение с максимальной скоростью)
Вход устройства: датчик температуры DS18B20 с интерфейсом 1-Wire
Управляющий вход: интерфейс RS-232, скорость передачи 19200 бод


7. Устройство управления нагревателем.(выбрано -- 3 человека)
Функционирование устройства: от компьютера по интерфейсу RS-232 приходит управляющая команда, которая интерпретируется как оптимальная температура, которую необходимо обеспечить в комнате (замкнутом пространстве); микроконтроллер управляет мощностью нагревателя (ТЭН-а), в результате температура в комнате изменяется и микроконтроллер стабилизирует ее по датчику температуры согласно полученной команде.

Выход устройства: нагреватель мощностью 2 кВт, питающийся от сети 220 В.
Вход устройства: датчик температуры DS18B20 с интерфейсом 1-Wire
Управляющий вход: интерфейс RS-232, скорость передачи 19200 бод


8. Модуль управления вентильным двигателем.(выбрано -- 1 человек)
Функционирование устройства: от компьютера по интерфейсу RS-232 приходит управляющая команда, которая интерпретируется как скорость вращения вала двигателя. Микроконтроллер подает напряжение на обмотки двигателя по логическим сигналам с датчиков Холла (метод управления "включено-выключено"). Если срабатывает один из концевых выключателей двигатель останавливается и ожидает следующую команду.

Выход устройства: трехфазным вентильный двигатель, напряжение питания обмоток 12 В, ток обмотки 1 А.
Вход устройства: 3 логических (ТТЛ) входа от датчиков Холла.
Управляющий вход: интерфейс RS-232, скорость передачи 19200 бод

Управление вентильным двигателем:
http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/micros/avr/AVR275.htm


9. Операторская панель.
Функционирование устройства: микроконтроллер организует интерактивный графический интерфейс пользователем (набор кнопок и надписей) на основе TFT-матрицы и резистивной сенсорной панели. При нажатии на кнопки на экране данные передаются в компьютер по интерфейсу RS-232 -- передается команда какая кнопка находится в каком состоянии.

Выход устройства: 2.4'' цветная TFT матрица разрешением 240x320.
Вход устройства: резистивная матрица сенсорной панели.
Управляющий вход: интерфейс RS-232, скорость передачи 19200 бод

Замечание: программную реализацию графического пользовательского интерфейса можно не делать -- предоставить только функции для рисования, считывания координат прикосновения и передачи данных по RS-232