PRACA DYPLOMOWA INŻYNIERSKA

 

"Mikroprocesorowy system sterowania urz±dzeń 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 po¶więcona zagadnieniu wspomagania opieki nad sztucznym ekosystemem akwarium realizowanym poprzez sterowanie urz±dzeniami akwariowymi za pomoc± zewnętrznego systemu. Do realizacji projektu wykorzystana została warstwa sprzętowa bazuj±ca na 8-bitowym mikrokontrolerze AVR z serii ATmega32, taktowanym zewnętrznym rezonatorem kwarcowym o częstotliwo¶ci 12 MHz.

Pierwszym etapem pracy był dobór układów peryferyjnych komunikuj±cych się z mikrokontrolerem. Wyboru dokonano w drodze arbitrażu spo¶ród popularnych rozwi±zań. W projekcie wykorzystano zegar czasu rzeczywistego PCF8563, termometr cyfrowy DS18B20, układ konwertera napięciowego modułu USART do obsługi interfejsu RS232 - MAX232 oraz wy¶wietlacz alfanumeryczny LCD kompatybilny ze sterownikiem HD44780. Sterowanie zewnętrznymi urz±dzeniami akwariowymi zrealizowano za pomoc± układu zbudowanego z optotriaka MOC3041 oraz triaka BT136.

W drugim etapie realizacji projektu utworzono schemat ideowy urz±dzenia oraz projekt płytki obwodu drukowanego (PCB). Dla większej elastyczno¶ci w dostosowywaniu urz±dzenia do potrzeb konkretnego użytkownika, wyj¶cie i wej¶cie modułu USART mikrokontrolera wyprowadzono za pomoc± zł±cza a blok obsługi interfejsu RS232 zaprojektowano jako oddzielny układ opcjonalnie ł±czony z urz±dzeniem. Do wykonania projektu schematu ideowego oraz płytki PCB użyto programu Altium Designer.

Kolejnym krokiem było opracowanie warstwy programowej. Oprócz zapewnienia podstawowej funkcjonalno¶ci urz±dzenia poprzez implementację sterowników układów peryferyjnych, duż± uwagę po¶więcono bezpieczeństwu i stabilno¶ci pracy wynikaj±cymi z odpowiedzialnej roli pełnionej przez urz±dzenie. Uwzględniono zapis ustawień do pamięci nieulotnej EEPROM - zabezpieczenie przed przerwami w dostawie energii oraz wykorzystanie timera Watchdog restartuj±cego układ w przypadku zawieszenia procesora. Opracowano także prosty, intuicyjny interfejs użytkownika, kontrolowany za pomoc± czterech przycisków, umożliwiaj±cy łatwe programowanie układu.

Ostatnim etapem pracy było testowanie działania prototypu urz±dzenia, wykrycie ewentualnych problemów oraz przedstawianie propozycji sposobów ich rozwi±zania. Na zakończenie opracowano propozycje zmian w następnych wersjach układu sterowania oraz pomysły rozbudowy urz±dzenia o now± funkcjonalno¶ć.