عنوان :

مقاله طراحی سیستم کنترل آسانسور

تعداد صفحات : ۸۱

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

در این پایان نامه هدف طراحی سیستمی با استفاده از میکروکنترلرهای AVR،  برای کنترل آسانسور می باشد. این سیستم کنترلی برای یک آسانسور سه طبقه فرض و طراحی شده است. برای آزمایش و بررسی طرح ماکت چاهک آسانسوری سه طبقه طراحی و ساخته شد. در این سیستم باید انواع روش های استاندارد شده پاسخ دهی به درخواست های احضارات خارجی و داخلی کابین پیاده سازی شود. مانند کلکتیو دان، کلکتیو آپ، فول کلکتیو، کلکتیو سلکتیو و پوش باتن. همچنین حالت کنترل حرکت دستی آسانسور در حالت تعمیر یا سرویس (رویزیون) نیز پیاده سازی شده است. طراحی با استفاده از میکروکنترلر AVR روشی ساده می باشد که می تواند جایگزین طراحی با FPGA و PLC شود.

در جهت کاهش هزینه‌های صنعتی و استفاده‌ی بهینه از تکنولوژی،‌استفاده از پروتکل I²C چه در بخش صنعت و چه در بخش پیاده‌سازی شبکه‌ها‌ی مبتنی بر پروتکل I²C ، علاوه بر صرفه‌جویی جریان الکتریکی، رنج تغذیه‌ی گسترده، رنج دمایی گسترده، ایمنی نویز بالا، صرفه‌جویی فضای پیاده‌سازی را نیز برعهده دارد. به‌طوری‌که مزیت‌های مصرفی آن‌ها، حتی در مدت زمان کوتاه، قابل مقایسه با تکنولوژی های پیش از خود و شاید چه‌بسا تکنولوژی‌های معاصر خود، همانند انتقال به‌وسیله‌ی یک سیم، نباشد. درواقع می‌توان گفت پس از تکنولوژی پیاده‌سازی پروتکل I²C ، دیگر ارتباط میان قطعات الکترونیکی در داخل یک بسته‌ی کاربردی به سمت انتقال بی‌سیم سوق پیدا کرد. هم‌چنین در هنگام بهره‌برداری از این پروتکل به‌راحتی می‌توان عملیاتی نظیر حذف یا اضافه‌کردن قطعات درون شبکه را انجام داد! که تمام این مزایا سهولت استفاده از این پروتکل را روشن می‌سازد.

بنابراین همان‌گونه که در پروژه آورده‌شده‌است، سعی در به‌کارگیری این پروتکل در پیاده‌سازی‌های صنعتی و شبکه‌سازی قطعات الکترونیکی، علاوه بر کاهش هزینه‌ها، می‌توان از سهولت استفاده از یکی از کاربردی‌ترین تکنولوژی‌های دنیای الکترونیک و انتقال داده بهره برد.

 واژه های کلیدی: کلکتیو دان،، کلکتیو آپ، فول کلکتیو، کلکتیو سلکتیو، پوش باتن، رویزیون، VVVF، میکروکنترلر.

فهرست مطالب

چکیده    ۱
مقدمه:    ۲
فصل یکم: انتقال داده    ۳
۱-۱- چگونگی تبادل داده    ۳
۱-۱-۱- دو روش برای انتقال داده    ۴
۱-۱- ۲- دو روش برای انتقال سریال    ۵
۱-۱-۳-  فرستنده و گیرنده    ۵
۱-۱-۳-۱-  DTE و DCE    ۶
۱-۱-۳-۲-تبادل شفاف    ۷
۱-۱-۳-۳- ساختار پایه-پیرو    ۷
۱-۲-سرعت انتقال    ۸
۱-۳- مدوله ‌سازی    ۹
۱-۴- Handshaking    ۱۰
۱-۴-۱- Handshaking نرم‌افزاری    ۱۱
۱-۴-۲- Handshaking سخت‌افزاری    ۱۱
۱-۵- مدل سیستم‌های باز open systems model    ۱۳
فصل دوم: پروتکل I2C    ۱۶
۱-۲- استاندارد I2C    ۱۶
۲-۱-۱- تاریخچه    ۱۶
۲-۱-۲-  مزایای باس برای طراح    ۱۷
۲-۱-۳- ویژگی‌های وسایل سازگار با I2C    ۱۹
۲-۲- طراحی    ۱۹
۲-۲-۱- لایه‌ی فیزیکی    ۱۹
۲-۲-۱-۱- گسترش کلاک با SCL    ۲۰
۲-۲-۱-۲- داوری با SDA    ۲۲
۲-۲-۲- سخت افزار باس I2C    ۲۳
۲-۳- فرمت انتقال داده‌ها    ۲۵
۲-۴- مساله داوری و حاکمیت یک پایه    ۲۶
۲-۵- آدرس‌دهی    ۲۸
۲-۵-۱- آدرس‌دهی ۷ بیتی    ۲۸
۲-۵-۲- آدرس‌دهی ۱۰ بیتی    ۳۲
۲-۶- مدهای کاری باس I2C    ۳۴
۲-۶-۱- حالت استاندارد    ۳۵
۲-۶-۲- حالت سریع    ۳۵
۲-۶-۳-  حالت خیلی سریع یا سرعت بالا    ۳۵
۲-۷- کاربردهای  I2C    ۳۷
۲-۸- مثال‌هایی از آی سی های سازگار با پروتکل I2C    ۳۹
فصل سوم: پیاده‌سازی سخت‌افزاری پروتکل I2C    ۴۹
۳-۱- محدودیت‌های پیاده‌سازی سخت‌افزاری    ۴۹
۳-۲- قطعات به‌کار برده شده در پروژه    ۵۰
۳-۳- نحوه‌ی پیاده‌سازی سخت‌افزاری    ۵۱
۳-۴- بلوک دیاگرام پروژه    ۵۲
۳-۵- مراحل کار با سخت‌افزار پروژه:    ۵۲
۳-۶-فلوچارت برنامه ارسال و دریافت    ۵۳
فصل چهارم: جمع‌بندی و نتیجه‌گیری    ۵۴
۱-۴- محدودیت‌های پروتکل  I2C    ۵۴
۲-۴- تکنولوژی های ناشی از I2C    ۵۶
۳-۴- نتیجه‌گیری و پیشنهاد    ۵۸
پیوست یک: میکروکنترلر ATMEGA32    ۵۹
فیوز بیت های ATMEGA32    ۶۲
پورت سریال    ۶۴
ارتباط با پورت سریال    ۶۴
UART  سخت افزاری    ۶۵
تعیین میزان باود    ۶۵
ارسال داده سریال در حالت UART سخت افزاری    ۶۵
دستور PRINT    ۶۶
دریافت داده سریال در حالت UART  سخت افزاری    ۶۶
اتصال متغیر به RS232    ۶۷
تراشه MAX232    ۶۷
تراشه MAX233    ۶۸
پیوست دو: برنامه‌نویسی میکروکنترلرها با استفاده از نرم‌افزار Bascom-AVR    ۶۹
فهرست منابع و مآخذ    ۷۶

فهرست منابع و مآخذ

[۱[ کاهه، علی، میکروکنترلرهای AVR، سازمان چاپ و انتشارات وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی، ۱۳۸۶، ص ۵۴-۵۸، ص۱۱۸=۲۵۸

]۲[ جوادی، باقر،باس I²C ،پایان نامه ،۱۳۸۱

 [۳]: Data communication networks and open system standards

[۴]: D.Paret and C.Fenger , The I2C Bus from Theory to PractICe , John Wiley & Sons , Portland , 1999.

[۵]: THE I2C-BUS SPECIFICATION – VERSION 2.1 – JANUARY 2000

[۶]: I2C BUS – Quarndon ElectronICs Ltd.

 [۷]: Westermo Handbook – Industrial data communICation – Edition 3.0 – westermo teleindustri AB, Sweden

مقدمه:

       ابزارهای معمولی در یک سیستم معمولا با استفاده از یک وسیله‌ی ورودی-خروجی به واحد کنترل متصل می‌گردند و از باس‌های موازی آدرس و داده و احیاناً دیکدرهای آدرس استفاده می‌شود که منجر به سیم‌کشی زیادی بر روی مدار چاپی برای مسیرهای آدرس و داده می‌شود. این مسئله در محصولاتی از جمله TV-set، VCRها و تجهیزات صوتی قابل قبول نیست. به‌علاوه این مشکل در چنین ابزارهایی باعث افزایش حساسیت دستگاه به تداخل امواج الکترومغناطیسی و نیز تخلیه‌ی الکترواستاتیکی می‌گردد. تحقیق در زمینه‌ی حل این مشکلات در شرکت فیلیپس منجر به ابداع پروتکل I²C گردید. در اوایل دهه‌ی ۱۹۸۰ این شرکت یک باس ساده‌ی دو خطی برای کنترل کارآمد درون آی‌سی ابداع کرد. این باسIC  Inter- و یا باس I²C نامیده شد. در سال ۲۰۰۰ آخرین ویرایش این پروتکل ارائه شد و هم‌اکنون تولیدات این شرکت شامل رنج گسترده‌ای از محصولاتی ست که امکان تبادل اطلاعات را با یکدیگر به‌راحتی بر روی باس پیدا کنند. هاب‌های ارائه شده و تکرارکننده‌های باس و سوئیچ‌های دوجهته و مالتی‌پلکسرها باعث افزایش تعداد وسایلی شده‌اند که باس می‌تواند بپذیرد. باس I²C فضا را حفظ می‌کند و باعث کاهش چشم‌گیر هزینه‌ی نهایی می‌شود. دو خط باس به‌معنی سیم‌های چاپی کمتر و درنتیجه بردهای مدارچاپی خیلی کوچکتر و تست و عیب‌یابی راحت‌تر و سریع‌تر است.

         همان‌گونه که در خلاصه ی پروژه آمده است، این پروتکل در طراحی‌های صنعتی به صورت یک استاندارد جهانی درآمده است و در بیش از ۵۰ کمپانی بزرگ صنعت الکترونیک از جمله Intel، Atmel، XICo، Analog Device و … به کار گرفته شده است. امید است با به کارگیری این پروتکل در کشور ما نیز به رشد و توسعه ی هر چه بیشتر صنعت داخلی کمک شود.

 فصل یکم: انتقال داده

۱-۱- چگونگی تبادل داده

هدف از تبادل داده، انتقال داده بین دو یا تعداد بیشتری واحد می‌باشد. به‌عنوان یک اصل، آن‌ها می‌توانند کاراکتر یا دستورات باشند. ساده ترین سطح زبان رایانه، کاراکترهای باینری است که شامل ۷ یا ۸ عدد صفر یا یک می باشد. اکثر رایانه‌ها با این سطح کار می‌کنند. تبادل داده اساساً با صفر و یک صورت می‌گیرد.

یکی از استانداردهای معمول در رایانه‌ها، استاندارد اسکی می‌باشد که شامل ۱۲۸ کاراکتر است که هر کدام از آن‌ها از ۷ بیت تشکیل شده‌است. باید توجه داشت که ارتباطات در داخل رایانه با سرعت زیادی انجام می‌شود و برای ارتباط با محیط خارج باید ارتباطات هم‌زمان شوند و هم‌چنین باید صحت تبادل داده، کنترل شود.

استانداردهای مختلفی از ASCII وجود دارد. به‌عنوان مثالASCII گسترش یافته(۱) [۱]که از هشتمین بیت نیز برای انتقال داده استفاده می کند.

یک بیت یا یک بایت در هر لحظه؟

 ۱-۱-۱- دو روش برای انتقال داده

دو روش برای انتقال داده وجود دارد :

۱–  سریال

۲-  موازی

در انتقال موازی، برای هر بیت یک مسیر در نظر گرفته‌شده ‌است. بنابراین کاراکترها می توانند به‌طور هم‌زمان ارسال شوند. مزیت این روش سرعت بالای انتقال است که در سیستم‌های ارتباطی کوتاه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در مقابل، در روش سریال هر بیت در هر لحظه فرستاده می‌شود. بنابراین پروتکل ارتباطی، باید بتواند برای مقصد، ابتدا و انتها را مشخص کند. علاوه بر این، سرعت انتقال نیز با واحد bit/s معرفی می‌شود.

یک کاراکتر در یک زمان یا یک جمله کامل؟

۱-۱- ۲- دو روش برای انتقال سریال

ما دو روش برای انتقال سریال داریم :

۱-  انتقال غیر همزمان [۱]

۲-  انتقال هم زمان[۲]

در انتقال غیر هم‌زمان، فرستنده، کاراکترها را در یک لحظه با بیت شروع و پایان می‌فرستد و گیرنده هر بیت شروع را که دریافت می‌کند، بقیه بیت‌ها را به عنوان کاراکتر تفسیر می‌کند و بیت پایان گیرنده را دوباره به‌حالت ابتدایی می‌برد. در حدود ۹۰ تا ۹۵ درصد از انتقال نوع سریال داده به‌صورت غیر‌هم‌زمان است.

در انتقال هم‌زمان همه‌ی پیام‌ها در یک لحظه فرستاده می‌شود. سرعت انتقال توسط خط کلاک بر روی یک سیم جداگانه یا به‌صورت مدوله شده بر روی سیگنال داده، تعیین می‌شود. عیب روش غیرهم‌زمان در مقابل روش هم‌زمان این است که حدود ۲۰ الی ۲۵ درصد پیغام شامل بیت‌های پریتی می‌باشد.