PRACA DYPLOMOWA INŻYNIERSKA

 

"Mikroprocesorowy system sterowania urządzeń akwariowych w hodowli ryb"

 

Autor pracy:                 Piotr Paweł Wysokiński

Opiekun pracy:               Prof. dr hab. inż. A. Napieralski

Dodatkowy opiekun:       mgr inż. Zbigniew Kulesza

Streszczenie:

Praca została poświęcona zagadnieniu wspomagania opieki nad sztucznym ekosystemem akwarium realizowanym poprzez sterowanie urządzeniami akwariowymi za pomocą zewnętrznego systemu. Do realizacji projektu wykorzystana została warstwa sprzętowa bazująca na 8-bitowym mikrokontrolerze AVR z serii ATmega32, taktowanym zewnętrznym rezonatorem kwarcowym o częstotliwości 12 MHz.

Pierwszym etapem pracy był dobór układów peryferyjnych komunikujących się z mikrokontrolerem. Wyboru dokonano w drodze arbitrażu spośród popularnych rozwiązań. W projekcie wykorzystano zegar czasu rzeczywistego PCF8563, termometr cyfrowy DS18B20, układ konwertera napięciowego modułu USART do obsługi interfejsu RS232 - MAX232 oraz wyświetlacz alfanumeryczny LCD kompatybilny ze sterownikiem HD44780. Sterowanie zewnętrznymi urządzeniami akwariowymi zrealizowano za pomocą układu zbudowanego z optotriaka MOC3041 oraz triaka BT136.

W drugim etapie realizacji projektu utworzono schemat ideowy urządzenia oraz projekt płytki obwodu drukowanego (PCB). Dla większej elastyczności w dostosowywaniu urządzenia do potrzeb konkretnego użytkownika, wyjście i wejście modułu USART mikrokontrolera wyprowadzono za pomocą złącza a blok obsługi interfejsu RS232 zaprojektowano jako oddzielny układ opcjonalnie łączony z urządzeniem. Do wykonania projektu schematu ideowego oraz płytki PCB użyto programu Altium Designer.

Kolejnym krokiem było opracowanie warstwy programowej. Oprócz zapewnienia podstawowej funkcjonalności urządzenia poprzez implementację sterowników układów peryferyjnych, dużą uwagę poświęcono bezpieczeństwu i stabilności pracy wynikającymi z odpowiedzialnej roli pełnionej przez urządzenie. Uwzględniono zapis ustawień do pamięci nieulotnej EEPROM - zabezpieczenie przed przerwami w dostawie energii oraz wykorzystanie timera Watchdog restartującego układ w przypadku zawieszenia procesora. Opracowano także prosty, intuicyjny interfejs użytkownika, kontrolowany za pomocą czterech przycisków, umożliwiający łatwe programowanie układu.

Ostatnim etapem pracy było testowanie działania prototypu urządzenia, wykrycie ewentualnych problemów oraz przedstawianie propozycji sposobów ich rozwiązania. Na zakończenie opracowano propozycje zmian w następnych wersjach układu sterowania oraz pomysły rozbudowy urządzenia o nową funkcjonalność.