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.