پایان نامه با موضوع فرکانس متر دیجیتال

پایان نامه با موضوع فرکانس متر دیجیتال

پایان نامه‌ی کارشناسی:

مهندسی تکنولوژی الکترونیک

چکیده

امروزه کار با میکروکنترلرها بیش از پیش ضرورت یافته و به موازات آن طراحی آنها نیز وارد مرحله جدیدی شده است که امکان انعطاف پذیری بیشتری را فراهم می‌کند. یکی از این میکروکنترلرها، میکروکنترل ای‌وی‌آر است که سهم عمده ای از مصرف را به خود اختصاص داده است.

از موارد پر کاربرد میکروکنترلرها، می‌توان انجام محاسبات، اندازه‌گیری کمیت ها و تبدیل مقادیر آنالوگ به دیجیتال را نام برد که در بیشتر دستگاه ‌ها و تجهیزات الکترونیکی امروزه استفاده می‌شود.

در اینجا نیز اگر پالسهای اعمالی به کانتر میکرو کنترلر را در یک ثانیه شمارش کنیم، پالس شمارش شده بر حسب هرتز همان فرکانس پالس مورد نظر است. پس از اندازه گیری تعداد پالسها، مقدار فرکانس سیگنال ورودی را بر روی نمایشگر ال سی دی نمایش می دهیم. 

برای جمع‌آوری این تحقیق، از کتاب‌ها و پروژه های دانشگاهی متعددی در زمینه‌ی ، ای‌وی‌آر و برنامه‌نویسی سی مطالعه شده است و همچنین پروژه‌های متنوعی که از امکان مبدل دیجیتال به آنالوگ ای‌وی‌آر استفاده می‌کنند، مورد بررسی قرار گرفته است.

فصل اول: مقاومت

1-1-   کمیت مقاومت الکتریکی.. 4

1-2-   عنصر مقاومت الکتریکی.. 5

1-3-   انواع مقاومت های الکتریکی.. 6

1-3-1-           مقاومت های ثابت... 7

1-3-1-1-       مقاومت های کربنی(ترکیبی). 7

1-3-1-2-       مقاومت های سیمی.. 8

1-3-1-3-       مقاومت های لایه ای.. 10

1-3-2-           مقاومت های متغیر. 11

1-3-2-1-       مقاومت های قابل تنظیم.. 11

1-3-2-1-1    پتانسیومتر. 11

1-3-2-1-2    رئوستا 13

1-3-2-2-       مقاومت های وابسته. 13

1-3-2-2-1-  مقاومت های تایع حرارت... 14

1-3-2-2-2-  مقاومت های تابع نور. 15

1-3-2-2-3    مقاومت های تابع ولتاژ. 15

1-3-2-2-4-  مقاومت های تابع میدان مغناطیسی.. 16

فصل دوم: میکروکنترلر

2-1-   آشنایی با ای وی آر.. 17

2-2-    امكانات كلی یك ای وی آر. 18

2-3-   پروگرام کردن ای وی آر. 21

2-4-   فیوزبیت... 22

2-5-   منابع كلاك.... 22

2-5-1-           اسیلاتور آرسی كالیبره شده ی داخلی.. 23

2-6-   مبدل آنالوگ به دیجیتال. 23

2-6-1-           رجیسترهای واحد ای دی سی.. 24

2-7-   نحوه اتصال ال سی دی به میکروکنترلر. 25

فصل سوم: برنامه نویسی

3-1-  محیط برنامه نویسی کدویژن. 27

3-2-   کدویزارد. 27

3-3-   زبان برنامه نویسی سی، دستورات و توابع. 28

3-3-1-           انواع داده ها (متغیرها). 28

3-3-2 آرایه ها ............................................................................................................................... 29

3-3-3-           رشته ها .............................................................................................................................. 29

3-4-   رهنمودهای پیش پردازنده. 30

3-4-1-           اینکلاد ................................................................................................................................30

3-4-2-           دی فاین...............................................................................................................................30

3-5 -  توابع کتابخانه ای.. 30

3-5-1-           تابع ال سی دی کلیر. 30

3-5-2-           تابع ال سی دی- گوتو. 30

3-5-3-           تابع ال سی دی- پوتس اف... 30

3-5-4-           اس تی دیو.اچ.. 31

3-5-5-           اس تی دی ال آی بی.اچ.. 31

3-5-6-           دیلی.اچ ................................................................................................................................31

3-5-7-           پوتس ..................................................................................................................................31

3-6-   دستورات كنترلی.. 31

3-6-1-           حلقه های کنترلی فور. 31

3-6-2-           دستور کانتی نیو بریک..... 31

3-6-3-           حلقه های كنترلی وایل.. 32

3-6-4-           حلقه دو- وایل.. 32

3-6-5-           دستور كنترلی سوییچ -کیس.... 32

3-6-6-           دستور شرطی ایف.... 33

فصل چهارم: فرکانس متر

4-1-   فرکانس متر چیست... 34

4-1-1-           کاربردهای فرکانس متر. 34

4-2-   طراحی فرکانس متر متر دیجیتال. 35

4-2-1-           منبع تغذیه. 35

4-2-2-           ساختار طراحی فرکانس متر. 36

4-2-3-           برنامه نویسی تراشه ای وی آر. 36

4-2-3-           برنامه نویسی تراشه ای وی آر. 36

          جمع بندی ....................................................................................................................................................45

          منابع و مراجع................................................................................................................................................51

شکل(1-1) دو نمونه از مقاومت کربنی.. 7

 شکل(1-2) ساختمان داخلی مقاومت کربنی 8

 شکل(1-3) سه نمونه مقاومت سیمی 8

 شکل(1-4) مقاومت آجری 9

 شکل(1-5) مقاومت فیوزی یا حفاظتی 10

 شکل(1-6) پیچیدن سیم به روش بی فیلار 10

 شکل(1-7) مراحل ساخت مقاومت لایه ای 11

 شکل(1-8) دو نمونه پتانسیومتر. 12

 شکل(1-9) ساختمان داخلی پتانسیومتر خطی.. 13

 شکل(1-10) نحوه اتصال رئوستا 13

 شکل(1-11) دو نمونه مقاومت پی‌تی‌سی 14

 شکل(1-12) مقاومت ان‌تی سی 15

 شکل(1-13) مقاومت فتورزیستور 15

 شکل(1-14) یک نمونه واریستور. 16

 شکل(1-15) دو نمونه مقاومت ام دی آر 16

 شکل(2-1) ترکیب بسته بندی ای تی مگا16. 20

 شکل(2-2) نحوه‌ی اتصال ولتاژ پایه های ای دی سی.. 24

 شکل(2-3) ال‌سی‌دی کارکتری.. 25

 شکل(4-1) منبع تغذیه رگوله شده مناسب برای میکروکنترلر مگا16... 36

 شکل(4-2) مراحل انجام پروژه در کدویزارد. 37

 شکل(4-3) محل نوشتن فایل های کتابخانه ای در کدویژن. 38

 شکل(4-4) محل نوشتن آرایه و رشته ها  در کدویژن 38

 شکل(4-5) برنامه نمایش تابع اندازه گیری شده بر روی ال سی دی.. .............................................38

 شکل(4-6) تابع اصلی برنامه 39

 شکل(4-7) تابع اصلی برنامه 40

 شکل(4-8) نحوه پروگرام فیوزبیت ها 43

 شکل(4-9) نحوه اتصال ال سی دی به میکروکنترلر. 43

 شکل(4-10) فرکانس متر تکمیل شده 44

جدول (2-1) حالت های انتخاب کلاک سیستم 22

جدول (2-2) تناظر فرکانس کاری با سی کی سل.. 23

جدول (2-3) رجیسترهای ای دی سی.. 24

جدول (2-4) ارزش بیت های رجیستر ولتاژ مرجع ای دی سی.. 25

جدول (2-5) پایه های ال سی دی کاراکتری 16*2 26

جدول (3-1) انواع داده ها 29

مقدمه 

انسان ذاتاً موجودی علم طلب است. لذا از ابتدای آفرینش تاكنون به دنبال موفقیت های جدید علمی بوده است و توانسته با دستیابی به علوم، شگفتی هایی را بیافریند. از مهمترین شگفتی ها می‌توان به دستیابی بشر به علم الكترونیك نام برد. بی شك می‌توان گفت بزرگترین تحولات زندگی بشر مربوط به دوران بعد از كشف الكترونیك است.

با پیدایش علم الكترونیك در قرن نوزدهم میلادی، دانشمندان از همان ابتدا به قدرت بی حد و حصر این علم پی برده بودند و در تلاش برای تكامل این علم بودند. با ساخت اولین  لامپ خلاء روزنه امیدی پیدا شد كه نوید آینده‌ای درخشان برای بشر را در پی داشت. با تولد ترانزیستور كه اهمیت آن بر همه واضح و مبرهن است، بشر امروزی توانست به صورت فراگیر از این علم استفاده كند و خیلی سریع سراسر دنیا مملو از وسائل نیمه ترانزیستوری و تمام ترانزیستوری شد كه از جمله آنها می‌توان به سیستم های صوتی، تصویری و مخابراتی اشاره كرد.

در قرن بیستم و در دهه هشتم این قرن معجزه ای بزرگ در تاریخ تكنولوژی علم دنیا به وقوع پیوست كه تمام جهان را به تحول واداشت این معجزه چیزی نبود جز ساخت اولین میكروپروسسور و پس از آن میكروكنترلرها. با پیشرفت روزافزون علوم مرتبط با میكروپروسسورها و سیستم‌های مبتنی بر آنها، كنترل بسیاری از امور بر عهده سیستم های میكروپروسسوری قرار گرفت. وجود بخش های مختلف در یك سیستم میكروپروسسوری و طراحی جداگانه هر یك از آنها و اتصال این بخش ها به یكدیگر سبب گردید تا حجم سیستم های میكروپروسسوری زیاد شده و بعضاً برای كاربردهای خاصی كه نیاز به یك سیستم كنترلی كوچک می‌بود، استفاده از این سیستم های میكروپروسسوری مشكل ساز می‌گردید. در سال 1976 اولین تراشه كه حاوی یك سیستم كامل میكروپروسسوری در داخل خود بود، تولید شد. چنین تراشه‌ای كه یك سیستم كامل میكروپروسسوری را به همراه كلیه اجزای آن در داخل خود داشته باشد، میكروكنترلر نامیده می‌شود.

بكارگیری گسترده میكروكنترلرها در كنترل فرایندهای ساده و صنعتی سبب شد تا شركت‌های بسیاری دردنیا به تولید این تراشه ها اقدام كنند. یکی از جدیدترین و قویترن میكروكنترلرهایی كه به بازار الكترونیک عرضه شده و امروزه در بسیاری از كاربردهای صنعتی، رباتیك و كنترلی كاربرد دارند، میكروكنترلرهای ای‌وی‌آر ساخت شركت معتبر اتمل است. این میكروكنترلرها برای اولین بار در سال 1996 عرضه شدند. تنوع بسیار زیاد میكروكنترلرهای ای‌وی‌آر و قابلیت‌های متفاوت، سادگی، قیمت ارزان، مصرف توان كم، زبان‌های برنامه‌نویسی متعدد و سطح بالا، فناوری حافظه پیشرفته و توانایی‌های دیگر تبدیل میكروكنترلرهای خانواده ای‌وی‌آر سبب علاقه مندی طراحان به این میكروكنترلرها گردیده است. از جمله كاربردهای ای‌وی‌آر ها می‌توان به كاربردهای خودروهای موتوری، كنترل صنعتی، سرورهای شبكه، حسگر، تلفنها رباتیك،اسباب بازیها و ... اشاره كرد. 

یکی از نیاز های اصلی علاقه مندان به علم مخابرات و سیستم های بیسیم برد بالا و فرکانس بالا یک فرکانس متر حساس و دقیق است. این ابزار همانند اهم متر نیاز هر فرد علاقه مند به فرستنده های FM و بیسیم های پرقدرت موج متوسط و یا فرکانس بالا می باشد. 

اندازه‌گیری عبارتست از تعیین یک کمیت و یا مقدار فیزیکی توسط یک عدد و بر حسب یک واحد. وظیفه اندازه‌گیری دستیابی به اطلاعات در خصوص اندازه فیزیکی و نمایش آن است، نتیجتاً مسئله نمایش، ثبت و انتقال اطلاعات بدست آمده از اهمیت خاصی بر خوردار است.

مهمترین کمیت ها در اندازه‌گیری الکتریکی و الکترونیکی عبارتند از: فرکانس،اهم، ولت، جریان، توان و کمیت های منشعب از آنها (مانند میلی ولت، میلی آمپر و ...). این نکته قابل ذکر است که برای اندازه‌گیری کمیت های فیزیکی دیگر، معمولاً آنها را به کمیت های الکتریکی فوق، متناسب با کمیت اصلی تبدیل نموده و سپس عمل اندازه‌گیری انجام می‌شود.

در فصل اول این پروژه، ابتدا به تعریف عناصر و کاربرد انها و همچنین انواع عناصر مقاومتی پرداخته شده است. در فصل دوم ویژگی های میکروکنترلر ای‌وی‌آر بیان شده است. در فصل سوم نرم افزار و زبان برنامه‌نویسی سی میکروکنترلر ای‌وی‌آر توضیح داده شده است و در فصل چهارم با جمع بندی مطالبی که در سه فصل پیش ذکر شده بود، مراحل ساخت اهم متر دیجیتال شرح داده شده است.

منابع :

 [1] جعفر زاده راستین ، ر . " مقاومت الکتریکی و انواع آن " انتشارات دانشگاه علوم و تحقیقات تهران ،  ص 1 ـ 90 ، 1389 .

 [2]تولی ، م .  " اصول و مبانی الکترونیک "اذین رایانه ، ص 11 ـ 35 ، 1380

 [3] ره افروز ، ا . " میکروکنترلرهای AVR " نص ، ص 20 ـ 294 ، 1389 .

 [4] کاهه ، ع . " میکروکنترلرهای AVR " نص ، ص 100 ـ 230 ، 1390 .

 [5] الوندی ،ب . " خود اموز سریع کد ویژن " انتشارات ناقوس ، ص 14 ـ 74 ، 1388 .

 [6] حق مرام ، ر .  " اندازه‌ گیری الکتریکی " دانشگاه امام حسین ، ص 45 ـ 62 ، 1390

 [7] معتمدی ، ا .  " اصول و مبانی تکنیک پالس " نص ، ص 372 ـ 387 ، 1378

[8] جعفر زاده راستین ، ر . " مقاومت الکتریکی و انواع آن " انتشارات دانشگاه علوم و تحقیقات تهران ،  ص 95 ـ 110 ، 1389 .