Разработка блока аварийных защит тепловоза
Введение
Микроконтроллер – это программно управляемая интегральная микросхема, применяемая для построения различных контроллеров. Данная микросхема работает в соответствии с заложенной в нее программой, которую создает программист. Микроконтроллер может в себе содержать различное количество периферийных модулей, которые определяют его возможности, а также стоимость. К периферии микроконтроллера относятся, например: АЦП, различные таймеры, аналоговый компаратор, UART (COM-порт), USB, CAN и т.д.
На сегодняшний день существует большое количество микроконтроллеров разных типов. Используются в управлении различными устройствами и их отдельными блоками:
в вычислительной технике: контроллеры дисководов жестких и гибких дисков, CD и DVD, калькуляторах;
электронике и разнообразных устройствах бытовой техники, в которой используется электронные системы управления — стиральных машинах, микроволновых печах, посудомоечных машинах, телефонах и др.
В промышленности:
устройства промышле
СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ 6
ОПРЕДЕЛЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 7
ВВЕДЕНИЕ 8
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 9
1 Обзорно-аналитический раздел 9
1.1 Микропроцессорная система автоматического управления. 9
1.2 Обор микроконтроллера семейства STM32F1xx 12
Вывод по разделу 23
2 Общий раздел 24
2.1 Назначение и описание работы БАЗТ. 24
2.1.1 Назначение БАЗТ 24
2.1.2 Условия эксплуатации и технические характеристики 24
2.1.3 Устройство и структурная схема платы управления 25
2.2 Электрическая принципиальная схема платы управления. 27
2.2.1 Питание платы управления 27
2.2.2 Питание цифровых цепей и микроконтроллера 27
2.2.3 Микроконтроллер STM. 30
2.2.4 Обработка сигналов с аналоговых датчиков. 33
2.2.5 Управление органами управления 39
2.2.6 Интерфейс RS-232. 40
2.2.7 Интерфейс CAN. 41
2.2.2 Индикация состояний 41
Вывод по разделу 41
3 Разработка алгоритмов работы блока аварийных защит. 42
3.1 Специальный. 42
3.1.1 Программое обеспечение 42
3.1.2 Программа обработки данных с датчика частоты вращения 44
Вывод по разделу 47
4 Раздел экологии и безопасности жизнедеятельности 48
4.1 Общие сведения 48
4.2 Влияние ж/д комплекса на окружающую среду 49
4.3 Способы очистки атмосферного воздуха 53
4.4 Очистка сточных вод предприятий железнодорожного транспорта. 54
4.5 Утилизация отходов 55
4.6 Технические способы защиты окружающей среды 58
4.7 Основные показатели природоохранной деятельности ОАО «РЖД» 60
4.8 Расчет местного и общего освещения 64
Вывод по разделу 67
5 Экономический раздел 69
5.1 Определение трудоемкости разработки устройства 69
5.2 Расчет плановой себестоимости разработки устройства 76
5.3 Вывод по разделу 77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 79
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 80
ПРИЛОЖЕНИЕ А 81
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 82
ПРИЛОЖЕНИЕ В 83
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 84
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Хартов В.Я. Микропроцессорные системы. М.: Издательский центр «Академия», 2010. 352 с.
2. Джозеф Ю. Ядро Cortex-M3 компании ARM. Полное руководство: Издательство Додэка XXI, 2015. 552 с.
3. Техническая документация на контроллер STM32F103C8T: www.st.com/resource/en/datasheet/stm32f103tb.pdf
4. Ричард Лайонс. Цифровая обработка сигналов: Издательство Бином-Пресс, 2011. 654 с.
5. Тарасевич Л.С., Гребенников П.И., Леусский А.И. Экономика для технических специальностей: Издательство Юрайт, 2002, 288 с.
6. Кнорринг Г.М., Сидоров В.Н., Фадин И.М. Справочная книга для проектирования электрического освещения. Учебник для вузов: Издательство Энергоатомиздат, 1992. 448 с.
7. Киселева Л.В. Экология железнодорожного транспорта: Издательство МИИТ, 1999. 165 с.
8. «Безопасность жизнедеятельности». С.В. Белов и др. 7-е изд., стер. – М.: Высшая школа, 2007, 616 с.
9. Олссон, Г.Цифровые системы автоматизации и управления: издание третье, переработанное и дополненное / Г. Олссон, Дж. Пиани.: СПб.: Невский диалект, 2001. – 520 с.
10. Гордон Мак-Комб, Эрл Бойсен. Радиоэлектроника для чайников: Издательство Вильямс, 2017. 400 с.
11. Сайт: http://trzrus.ru/
Процессор Cortex-M3 содержит более совершенную систему прерываний (относительно ARM7), характеризующуюся задержкой вызова процедуры обработки прерывания всего лишь 12 машинных циклов (для сравнения, ARM7TDMI-S требует 24-42 цикла). Основу системы прерываний составляет КВВП, который в стандартной реализации поддерживает одно немаскируемое прерывание и 32 прерывания общего назначения с 8 уровнями приоритетов (в общем случае число прерываний может достигать 240 при 256 уровнях приоритета).
Блок защиты памяти является опциональным компонентом ядра Cortex-M3. Он позволяет повысить надежность встраиваемых систем за счет защиты критичной информации, используемой операционной системой, от действия пользовательских программ.
Доступ к встроенной отладочной системе реализован посредством порта доступа к отладочной системе (DAP), который с внешней средой связывается по одному из последовательных интерфейсов: 2-выводной последовательный отладочный порт SW или стандартный 5-выводной последовательный порт JTAG. Появление 2-выводного интерфейса делает возможным появление 32-битных микроконтроллеров с числом выводов менее 10 и существенно упрощает электрическое подключение к отлаживаемому устройству. Для микроконтроллеров с масочным ПЗУ предусмотрен специальный блок Flash Patch, который во время отладки позволяет осуществлять выборку инструкций не из ПЗУ, а из статического ОЗУ, тем самым существенно упрощая процедуру отладки программного кода для таких микроконтроллеров.
Микроконтроллеры первой группы (STM32F103) работают на частоте 72 МГц и отличаются более высокой степенью интеграции ОЗУ и устройств ввода-вывода (УВВ). В свою