Дипломная работа: Разработка музыкального звонка с двумя режимами работы: автономным и от сети

Для перемещения вдоль массива содержимое переменной nota каждый раз увеличивается на единицу (строка 71). В этом же цикле производится проверка состояния кнопки (нажата ли еще хоть одна кнопка) и проверка признака конца мелодии. Рассмотрим подробнее, как все это делается.

Проверка состояния кнопок происходит в строке 61. Если содержимое регистра PIND равно 0х7F, то воспроизведение мелодии прекращается. Управление передается по метке m2. Там происходит выключение звука, а затем переход по метке m1, то есть к началу основного цикла программы.

Если хоть одна кнопка еще нажата, перехода не происходит и воспроизведение мелодии продолжается. В строке 62 производится проверка на конец мелодии. Содержимое элемента массива, на который указывает ссылочная переменная nota (код ноты), проверяется на равенство числу 0xFF. Если код ноты равен 0xFF, то управление передается по метке m3, где указатель снова устанавливается на начало мелодии.

В строке 63 вычисляется значение кода тона. Для этого на код ноты, на который указывает переменная notа, накладывается маска. Наложение маски производится при помощи оператора «&». Полученный код тона записывается в переменную fnota.

В строке 64 производится вычисление кода длительности. Для этого применяется составное математическое выражение. Операция (*nota) >>5 сдвигает биты кода ноты на пять шагов вправо. При этом три старших разряда кода становятся тремя младшими. Мы применяем сдвиг вправо потому, что циклический сдвиг влево, использованный нами в Ассемблере, язык СИ не поддерживает. Язык СИ может выполнять только логический сдвиг, но не циклический. На полученное в результате сдвига число налагается маска 0x07. Полученный таким образом код длительности записывается в переменную dnota.

В строке 65 происходит проверка кода тона на равенство нулю.

Если код окажется равным нулю, то управление передается по метке m5, то есть к строке, где формируется пауза, обходя строки, где формируется звук.

Звук формируется в строках 66, 67. Сначала в регистр совпадения OCR1A помещается коэффициент деления из массива tabkd. Причем указатель массива равен коду тона. Затем в регистр управления TCCR1A записывается код, который подключает таймер к выводу ОСІА и, тем самым, включает звук.

В строке 68 происходит вызов функции задержки. В качестве параметра в эту функцию передается коэффициент, извлекаемый из массива tabz. Указатель массива при этом равен коду длительности. После выхода из функции задержки звук выключается.

Для этого в регистр TCCR1А записывается нулевое значение (строка 69). В строке 70 формируется пауза между нотами. В качестве параметра для функции delay_ms в этом случае используется нулевой элемент массива tabz, то есть вырабатывается пауза минимальной длительности.

В строке 71, как уже говорилось, происходит приращение содержимого указателя nota. Оператор безусловного перехода в строке 72 замыкает цикл воспроизведения мелодии.

2.7 Выбор, описание и расчеты элементной базы

В электромузыкальном звонке с двумя режимами работы постараемся использовать широко, надежные и дешевые элементы.

Устройство проигрывания мелодий содержит микроконтроллер ATtiny 2313, кварцевый резонатор на 4 МГц, широкоиспользуемый кнопочный переключатель П2К на семь кнопок, дверная звонковая кнопка, любой маломощный транзистор обратной проводимости, любой громкоговоритель 0,1-0,5 Вт с сопротивление катушки 8 Ом.

Источником питания служит бестрансформаторный источник питания (для уменьшения размеров), при работе от сети переменного напряжения 220В и четыре пальчиковых элемента питания, при работе устройства в автономном режиме (Приложение В).

В точки А и В подключается сеть переменного напряжения 220 В. Однополупериодный выпрямитель с ограничением по току питает схему мощного стабилитрона VD2 и стабилизатора напряжения D2. Цепь понижения напряжения сети до уровня 9В (R2,C3) рассчитана на ток потребления 40 мА. Ток стабилизации стабилитрона составляет 20 мА – столько же потребляет стабилизатор напряжения D2, питающий микроконтроллер и электронный ключ во время работы устройства.

В момент включения основной ток потребляет конденсатор С5, но этот ток ограничен реактивным сопротивлением С5, также выполняет функцию источника тока в момент отключения питания сети. При включении сети зажигается светодиод LED 1, питание которого осуществляется через гасящий резистор R5. Конденсатор C4 сглаживает высокочастотные импульсные помехи, проходящие из сети в схему питания. Резисторы R3 и R4 составляют делитель напряжения на стабилитроне VD2 (необходим для измерительного канала микроконтроллера). Измерительный канал не содержит схему выборки и хранения, а также интегратора и фильтра верхних частот, поскольку эти функции выполняют фильтрующие элементы питания С4, С5. Функцию интегратора выполняет ограничительный стабилитрон VD2. При переходе устройства в автономный режим, питание осуществляется от пальчиковых элементов постоянного тока G1-G2. Потребление от элементов питания составляет порядка 15 мА. Стабилизатор напряжения 78LO5Z стабилизирует напряжение до 5 В.

Бестрансформаторная схема питания была предложена в связи с ограничением места в корпусе устройства. Единственное условие, которое следует выполнять – клемму «В» следует подключить к «нулевому» проводу сети, а «фазу» к клемме «А». Резисторы R2, R6 выбираем мощностью 1 Вт, чтобы предохранить устройство от перегрева.

При выключении сетевого напряжения, светодиод VED1 гаснет, т.к. попадание напряжения питания элементов питания G1-G2 ограничивает диод VD3. При включении сети происходит подзаряд элементов питания. Поэтому рекомендуется использовать пальчиковые аккумуляторы.

Конденсатор С3 на напряжение не ниже 400 В. Светодиод можно использовать любой. Электролитические конденсаторы на напряжение: С5 – не ниже 30В, С6 – не ниже 10В. Стабилитрон любой на напряжение стабилизации 9 В.

Нам удалось за счет использования нового способа формирования задержки, использовать специализированную программу (Раздел 2.6.7) при этом не увеличивая число элементов схемы, чем смогли уменьшить ток потребления схемы.

2.8 Разработка схемы принципиальной

Принципиальная схема электромузыкального звонка выполнена в САПР Accel Eda (Рисунок 2.7).

Проект основывается на микроконтроллере ATtiny 2313. Устpойство состоит из 8 кнопок, частотозадающих элементов. Отсчет времени звучания ведется с помощью таймера TMR0. Во время работы постоянно сканируется состояние порта В, и если оно изменилось (какая-либо кнопка нажата или отпущена), то в соответствии с новой комбинации клавиш меняется и частота звучания. При нажатии кнопки S8, устройство переходит в режим воспроизведения и проигрывает записанную мелодию. В качестве динамика можно использовать 0.25ГД-19 8 Ом.

Микроконтроллер имеет встроенный детектор включения питания. Таймер запуска начинает счет выдержки времени после того, как напряжение питания пересекло уровень около 1,2...1,8 Вольт. По истечении выдержки около 72мс считается, что напряжение достигло номинала и запускается другой таймер-выдержка на стабилизацию кварцевого генератора. Программируемый бит конфигурации позволяет разрешать или запрещать выдержку от встроенного таймера запуска. Выдержка запуска меняется от экземпляров кристалла, от питания и температуры.

Рисунок 2.7 - Принципиальная схема электромузыкального звонка в Accel EDA

Таймер на стабилизацию генератора отсчитывает 1024 импульса от начавшего работу генератора. Считается, что кварцевый генератор за это время вышел на режим. При использовании RC генераторов выдержка на стабилизацию не производится.

Затем включается таймер ожидания внешнего сброса /MCLR. Это необходимо для тех случаев, когда требуется синхронно запустить в работу несколько PIC контроллеров через общий для всех сигнал /MCLR.
Если такого сигнала не поступает, то через время Tost вырабатывется внутренний сигнал сброса и контроллер начинает ход по программе.

Принципиальная электрическая схема устройства, удовлетворяющая сформулированным выше требованиям приведена в Приложении В. Кнопки S1...S7 предназначены для выбора мелодий. Кнопка S8 производит запуск электромузыкального звонка. Для воспроизведения мелодии используется звуковой излучатель VF1, сигнал на который поступает с выхода РВ.3 микроконтроллера. В качестве усилителя сигнала используется электронный ключ R1, VT1.

Спецификация элементов приведена в Приложении Д.

3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОБЪЕКТА

РАЗРАБОТКИ

В данном разделе проводится технико-экономический расчет стоимости музыкального звонка с двумя режимами работы.

Стоимость устройства будет состоять из стоимости разработки ПО для микроконтроллера, стоимости разработки конструкторской документации и стоимости сборки и испытания устройства.

3.1 Расчет расходов на ПО для микроконтроллера, которое разрабатывается

Исходные данные для расчета стоимости разработки ПО, которое разрабатывается приведнны в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Исходные данные по предприятию

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22