Прототип схемы сбора и накопления данных

И, наконец, нам осталось рассмотреть систему сбора и накопления данных, подробное описание которой приведено в источнике [7] (см. рис. 8). Данные, получаемые от встроенного в микроконтроллер аналого-цифрового преобразователя, сохраняются на карте памяти microSD с файловой системой FAT32 в формате CSV. Устройство позволяет отслеживать 8 аналоговых каналов (именно столько имеет АЦП микроконтроллера), т.е. пользователи могут подключить к устройству до 8 аналоговых сенсоров. Устройство имеет часы реального времени с резервным источником питания, что позволяет записывать, помимо данных с АЦП, время получения данных. Такая функция может быть полезна при анализе данных и составления статистики изменения данных.

Настройка системы является очень простой и производится с персонального компьютера по интерфейсу RS-232. После настройки системы в подключении по RS-232 нет необходимости, однако данный интерфейс может использоваться для отладки.

Основой устройства является 8-разрядный микроконтроллер Atmel ATmega32, имеющий 32 КБайт Flash-памяти, 2 КБайт SRAM и богатую периферию. В данном устройстве микроконтроллер работает от внешнего кварцевого резонатора на частоте 16 МГц. Для реализации функции записи времени регистрации данных применена микросхема часов реального времени DS1307 с интерфейсом I2C. Следует отметить, что необходимо проверить правильность подключения часов реального времени к микроконтроллеру, иначе микроконтроллер может "зависнуть" на этапе получения данных по интерфейсу I2C.

Для подключения карты памяти к микроконтроллеру использовался специальный модуль с установленным слотом под карту.

Рис. 8. Принципиальная схема системы сбора информации.

Рис. 9. Оригинальная принципиальная схема прибора с системой отображения, регистрации и передачи данных, а также 16-кнопочной клавиатурой

Кроме того, модуль имеет установленный LDO регулятор напряжения 3.3В (LDO - с низким падением напряжения на регуляторе), микросхему преобразователя логических уровней 5 В - 3.3 В и некоторые защитные элементы. Данный модуль предоставляет более стабильный интерфейс и повышает надежность системы. Более подробная информация о подключении карт памяти SD и SDHC к микроконтроллерам ATmega приведена в источнике [8].

После изучения существующих схем, была разработана оригинальная принципиальная схема, приведённая на рис. 9

, реализующая подключение подсистемы индикации, 16-кнопочной клавиатуры, SD карты памяти и обмен данными с персональным компьютером. Таким образом, нам осталось реализовать только подсистему подключения выходных сигналов к микроконтроллеру.

Интересное из раздела

Моделирование элементов и систем управления
Управляемый объект состоит их четырех типовых динамических звеньев, соединенных между собой в определенной последовательности с образованием двух замкнутых контуров (рису ...

Цифровая система автоматического управления
Необходимо спроектировать цифровую систему автоматического управления (ЦСАУ). Система должна принимать сигнал из датчика, который находит в диапазоне 0…24В. Задаю ...

Усилитель низкой частоты для наушников
За последние 100 лет, значительные изменения во многих областях науки и техники обусловлены быстрым развитием электроники. На сегодняшний день невозможно на ...