Ayaklimat.ru

Климатическая техника
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Микропроцессоры и микропроцессорные системы. Общие сведения

Микропроцессоры и микропроцессорные системы. Общие сведения

Микропроцессор (МП) — это выполненное на одной или нескольких БИС устройство цифровой обработки информации, осуществляемой по программе. По назначению он идентичен ЭВМ, но обладает меньшими функциональными возможностями.

Современные микропроцессоры могут содержать миллионы транзисторов в одной микросхеме. Обобщенная структурная схема МП показана на рис.6.1.

Основу микропроцессора составляет арифметико-логическое устройство АЛУ. Оно выполняет арифметические (сложение, вычитание) и логические (сравнение, дизъюнкция, конъюнкция) операции над двумя числами и выдает результат операции. Регистры Р служат для хранения и выдачи команд (регистр команд), адресов (регистр адресов) и данных (регистр данных или аккумулятор).

Устройство управления служит для преобразования команд, поступающих из регистров и внешнего ЗУ в сигналы, непосредственно воздействующие на все элементы МП и стимулирующие выполнение команд.

Все блоки МП соединены между собой и с внешними устройствами тремя многоразрядными шинами: шиной данных ШД, шиной адресов ША и шиной управления ШУ. Шина — это группа параллельных проводников, по которым передается многоразрядный код. УУ распределяет во времени связи между блоками по одной и той же шине — мультиплексирование.

Совокупность шин называется магистралью. Шина данных служит для обмена операндами — кодами исходных данных или кодами команд. Шина адресов служит для передачи кодов ячеек памяти в ЗУ.

Таким образом, в микропроцессорах, как и в ЭВМ, используется магистральный принцип передачи информации.

Микропроцессор используется совместно с другими микроэлектронными устройствами: запоминающим устройством данных (ЗУД), запоминающим устройством программы (ЗУП) и устройством ввода-вывода (УВВ). Объединение этих элементов называется микропроцессорной системой или микроконтроллером— рис. 6.2.

Запоминающие устройства ЗУ предназначены для приема, хранения и выдачи программы и данных. При этом ЗУП представляет собой постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), работающее только на считывание. Запись программы в ЗУП происходит однократно при ее изготовлении или отладке. ЗУД представляет собой оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), работающее как в режиме записи, так и в режиме считывания.

УВВ предназначено для приема сигналов от внешних устройств в процессор или ЗУ и для вывода результатов во внешние устройства. Генератор тактов синхронизирует через МП работу всех блоков системы. В некоторых типах МП он может входить в состав самого процессора.

Программа, по которой работает МП обычно хранится в постоянном запоминающем устройстве. Запись программы происходит одноразово. Возможно применение репрограммируемых (перепрограммируемых) ПЗУ, допускающих многократную запись и стирание информации. Информация в ПЗУ сохраняется при отключении источника питания.

Для хранения данных применяют оперативные запоминающие устройства (ОЗУ), в которые информация может быть выдана из МП или от внешних устройств (клавиатура, датчики) через УВВ. При отключении источника питания информация в ОЗУ теряется.

В тех случаях, когда разработчики микропроцессорной системы предусматривают для потребителя присоединение к магистрали каких-либо дополнительных блоков (открытый вариант системы), магистраль снабжается буфером магистрали, увеличивающем ее нагрузочную способность или адаптером магистрали, если надо не только усиление, но и преобразование сигналов.

Конструктивно микроконтроллеры могут быть однокристальными, если все элементы микропроцессорной системы выполнены в одной интегральной схеме или одноплатными, если они расположены на одной печатной плате. Одноплатные микроконтроллеры часто снабжаются встроенной клавиатурой и индикатором. В таком виде они могут составить самостоятельную вычислительную часть цифровых систем измерения, управления и т.д.

Промышленность выпускает огромную номенклатуру микроконтроллеров, отличающихся разрядностью, архитектурой, характеристиками и возможностями функционирования. Общим признаком всех микроконтроллеров является их гибкое (т.е. программное) структурирование. Микроконтроллеры могут быть специализированными (например, микроконтроллер клавиатуры персонального компьютера) или универсальными, предназначенными для решения различных задач одного класса, например контроллеры для систем промышленной автоматики.

Микропроцессоры характеризуются следующими параметрами:

1. Вид микропроцессора: универсальный или специализированный, сигнальный и т.п.

2. Способ управления: схемный (жесткий), или микропрограммный (гибкий).

3. Разрядность — длина слова, которое может быть одновременно обработано процессором (4, 8, 16,32).

4. Емкость адресуемой памяти. Характеризует возможности микропроцессора по сложности реализуемых программ.

Монтаж и наладка микропроцессорных систем.

Симулятор — программное средство, способное имитировать работу микроконтроллера и его памяти.

Отладочный монитор — специальная программа, загружаемая в память отлаживаемой системы. Она вынуждает процессор пользователя производить, кроме прикладной задачи, еще и отладочные функции:

— Загрузку прикладных кодов пользователя в свободную от монитора память;

— Установку точек останова;

— Запуск и останов загруженной программы в реальном времени;

— Проход программы пользователя по шагам;

— Просмотр, редактирование содержимого памяти и управляющих регистров.

Внутрисхемный эмулятор – программно-аппаратное средство, способное замещать собой эмулируемый процессор в реальной схеме.

Отладчик является своеобразным мостом между разработчиком и отладочным средством. Состав и объем информации, проходящей через средства ввода-вывода, доступность ее для восприятия, контроля, и, при необходимости, для коррекции и модификации напрямую зависят от свойств и качества отладчика.

Логические анализаторы — контрольно-измерительные приборы, предназначенные для сбора данных о поведении дискретных систем, для обработки этих данных и представления их человеку на различных уровнях абстракции. Они работают независимо и незаметно для испытуемых дискретных систем и применяются для их отладки и диагностирования МПС на всех этапах жизненного цикла.

Читайте так же:
Служебная записка на установку системы видеонаблюдения

Эмулятор ПЗУ — программно-аппаратное средство, позволяющее замещать ПЗУ на отлаживаемой плате, и подставляющее вместо него ОЗУ, в которое может быть загружена программа с компьютера через один из стандартных каналов связи.

Общая структура МПС.

Микропроцессор — центральная часть любой микропроцессорной системы (МПС) — включает в себя АЛУ и ЦУУ. реализующее командный цикл. МП может функционировать только в составе МПС. включающей в себя, кроме МП. память, устройства ввода вывода, вспомогательные схемы (тактовый генератор, контроллеры прерываний и ПДП. шинные формирователи, регистры-защелки и др.).

В любой МПС можно выделить следующие основные части (подсистемы):

— внешние устройства (внешние ЗУ + устройства ввода вывода);

— подсистему прямого доступа в память.

Рис. 1.1. Структура МПС с интерфейсом «Общая шина»

Микропроцессор (МП) — это программно-управляемое электронное цифровое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации — ее перемещения, осуществления арифметических и логических операций по командам, которые он считывает из памяти.

Монтаж МПС.

Включает в себя следующие этапы:

— Установка и подключение управляющих микропроцессорных контроллеров в автоматизированных системах управления технологическими процессами.

— Монтаж системы заземления микропроцессорной техники. Подготовка к проведению измерений.

— Монтаж соединительных муфт и разветвительных коммутационных устройств.

— Подключение и проведение тестирования входящих в системы микропроцессорной техники устройств отображения информации: видеотерминалов, алфавитно-цифровых дисплеев и т.п.

— Выявление и устранение дефектов в работе приборов

— Установка микропроцессорных устройств релейной защиты.

— Выявление и устранение дефектов в работе аппаратуры.

— ПНР смонтированного оборудования.

На каждом этапе проектирования микропроцессорной системы могут быть внесены неисправности людьми и приняты неверный проектные решения. Кроме того, в аппаратуре могут возникнуть дефекты. Средства отладки и диагностирования призваны обнаружить эти ошибки на самых ранних этапах. Под диагностикой будем понимать процесс определения причины появления ошибки по результатам тестирования, а под отладкой – процесс обнаружения ошибок и определение источников их появления по результатам тестирования при проектировании МПС. Отладка аппаратуры предполагает проверку отдельных устройств микропроцессорной системы — процессора, ОЗУ, контроллеров — путем подачи тестовых входных воздействий и съема ответных реакций. Тестовые входные воздействия и ответные реакции определяются исходя из спецификаций на устройств, а также структурных схем устройств. При этом проверяются реальная аппаратура прототипа, спецификации, структурные схем, отлаживаются тесты. Отладка программ микропроцессорной системы проводится, как правило, на тех же ЭВМ, на которых велась разработка программ, и на том же языке программирования, на котором написаны отлаживаемые программы. Она может быть начата даже при отсутствии аппаратуры микропроцессорной системы. При этом в системном программном обеспечении ЭВМ должны находиться программы (интерпретаторы или эмуляторы), моделирующие функции отсутствующих аппаратурных средств. Кроме того, при отладке программ может отсутствовать внешняя среда микропроцессорной системы, которую необходимо также моделировать.

К традиционным методам комплексной отладки аппаратуры и программного обеспечения микропроцессорных систем можно отнести следующие:

1. схемная эмуляция, в том числе внутрисхемная, а также с использованием

режима ONCE (у микроконтроллеров фирмы Intel);

2. эмуляция памяти программ;

3. использование внутренних специальных средств микропроцессорных БИС

(например, BDM порта микроконтроллеров фирмы Motorola);

4. использование внешних относительно целевой БИС аппаратных средств,

размещаемых на плате микропроцессорного контроллера;

5. использование супервизора отладки, присоединяемого к плате

микропроцессорного контроллера на период отладки;

(разрабатывается в последнее время в качестве метода комплексной отладки).

Средствами отладки являются приборы, комплексы и программы, которые должны:

1. управлять поведением системы или (и) ее модели на различных уровнях

2. собирать информацию о поведении системы или (и) ее модели,

обрабатывать и представлять на различных уровнях абстракции;

3. преобразовывать системы, придавать им свойства контролепригодности

4. моделировать поведение внешней среды проектируемой системы.

Под управлением поведением системы или ее модели понимаются определение и подача входных воздействий для запуска или останова, для перевода в конкретное состояние последних.

Средства отладки и диагностирования.

В целом средства отладки и диагностирования можно разделить на 2 основные группы:

1. Программные симуляторы

2. Мониторы отладки

3. Интегрированная среда разработки

1. Внутрисхемные эмуляторы

2. Платы развития (оценочные платы)

3. Эмуляторы ПЗУ

4. Логические анализаторы

5. Сигнатурные анализаторы

6. Комплексы диагностирования

Совокупность аппаратурных и программных средств, предназначенных для контроля работоспособности МПС, будем называть нструментальными средствами разработкии и отладки МПС. Инструментальные средства решают задачи генерации входных воздействий, генерации выходных реакций, регистрации выходных реакций МПС, сравнения выходных реакций и анализа результатов контроля. Метод аппаратной отладки относится к наиболее распространенным методам отладки устройств с микропроцессорами или микроконтроллерами, применение которых возможно с начальных стадий проектирования. Суть этого метода состоит в том, что программа отлаживается в реальном масштабе времени, а механизм отладки для нее прозрачен. Вся отладка выполняется на компьютере в удобном для пользователя виде.

Заключение.

Небольшие проекты можно, по всей видимости, разрабатывать только с помощью симулятора и ПЗУ-монитора, прибегая к помощи эмуляторов лишь в крайних случаях при решении сложных проблем. И в самом деле, в состав многих моделирующих пакетов сейчас входят версии симуляторов на базе мониторов. В проектах, где характеристики реального времени не являются главными, возможностей отладчика, входящего в состав симулятора, может быть вполне достаточно. Для более крупных проектов или проектов с жесткими требованиями реального времени лучшим вариантом, вероятно, будет отладчик их набора средств эмулятора.

Читайте так же:
Техника для установки стекол

Микропроцессорные системы

Микропроцессорная система (МПС) представляет собой систему, включающую в себя хотя бы 1 микропроцессор (МП), запоминающее устройство (ЗУ), устройства ввода/вывода (УВВ), устройства сопряжения системной шины с устройствами ввода/вывода (контроллеры), системную шину.

Данную систему можно рассматривать как пример электронной системы, которая предназначена для обрабатывания входных сигналов и выдачи выходных сигналов. В роли входных и выходных сигналов возможно использование аналоговых сигналов, одиночных цифровых сигналов, цифровых кодов, последовательности цифровых кодов. В данной системе, как в любой цифровой системе, входные аналоговые сигналы преобразуют в последовательности кодов с помощью аналогово-цифровых преобразователей (АЦП), а выходные аналоговые сигналы формируют из последовательности кодов с помощью цифровых аналоговых преобразователей (ЦАП). Обрабатывается и хранится информация в цифровом виде.

Общие сведения о микропроцессорных системах

В связи с множеством областей применения МП и микроЭВМ можно классифицировать МПС на системном уровне. Они могут быть представлены:

  • встроенными системами контроля и управления;
  • локальными системами накопления и обработки информации;
  • распределенными системами управления сложными объектами;
  • распределенными высокопроизводительными системами параллельных вычислений.

Исходя из вышесказанного, в наше время определились следующие приоритетные области, в которых применяются МПС:

  • техника связи;
  • системы управления;
  • бытовая и торговая аппаратура;
  • контрольно-измерительная аппаратура;
  • военная техника;
  • вычислительные машины, системы, комплексы и сети;
  • транспорт.

Процесс внедрения МПС в область контрольно-измерительной аппаратуры позволил значительно повысить точность измерений и надежность, а также расширил функциональные возможности приборов и обеспечил выполнение следующих функций: калибровки, коррекции и температурной компенсации, контроля и управления измерительным комплексом, принятия решений и обработки данных, диагностики неисправностей, индикации, испытания и проверки приборов.

Готовые работы на аналогичную тему

Внедрение МПС в системах связи обусловило все большее вытеснение цифровыми методами аналоговых, что привело к их широкому использованию в преобразователях кодов, мультиплексорах, устройствах контроля ошибок, блоках управления приемной и передающей аппаратуры.

Все более широко стали использоваться МПС в таких устройствах, как терминалы и кассовые аппараты банков, контрольно-расчетные терминалы торговых центров и т.п. Использование МП и МПС в бытовой технике позволяет открыть ее широкие возможности в области эффективности, повышения надежности и разнообразного применения.

Применение МПС в разных областях военной техники растет ежегодно — от навигационных систем летательных аппаратов до управления движением транспортных роботов.

Основные типы микропроцессорных систем

Различают следующие основные типы МПС:

  • микроконтроллеры представляют собой наиболее простой тип, в котором все или большинство узлов системы представлены в виде одной микросхемы;
  • контроллеры являются управляющими МПС, выполненными в виде отдельных модулей;
  • микрокомпьютеры — более мощные МПС, имеющие развитые средства сопряжения с внешними устройствами;
  • компьютеры любого типа представляют собой самые мощные и наиболее универсальные МПС.

Четкую границу между названными типами иногда провести достаточно сложно, поскольку быстродействие всех типов МП постоянно растет, и бывает, что новый микроконтроллер может оказаться быстрее, к примеру, устаревшего компьютера. Но принципиальные отличия между ними все же существуют.

Микроконтроллеры являются универсальными устройствами, практически всегда использующимися в составе более сложных устройств, в том числе и контроллеров. Системная шина микроконтроллера находится внутри микросхемы. Возможности подключения внешних устройств к микроконтроллеру ограничены. Устройства, построенные на микроконтроллерах, как правило, используются для выполнения одной задачи.

Контроллеры обычно создают для решения отдельной задачи или группы близких задач. Они не имеют возможности подключения дополнительных узлов и устройств (большой памяти, средств ввода/вывода). Их системная шина, как правило, недоступна для пользователя. По структуре контроллер прост и оптимизирован под максимальное быстродействие. В основном выполняемые им программы хранятся в постоянной памяти и не меняются. Конструктивно контроллеры выпускаются в виде одной платы.

Микрокомпьютеры отличает от контроллеров более открытая структура, поскольку в них допускается подключение к системной шине нескольких дополнительных устройств. Выпускаются микрокомпьютеры в каркасе, корпусе с разъемами системной магистрали, которые доступны для пользователя. Микрокомпьютеры имеют средства хранения информации на магнитных носителях (магнитные диски) и развитые средства связи с пользователем (видеомонитор, клавиатуру). Микрокомпьютеры предназначены для решения более широкого круга задач, чем контроллеры, однако к каждой новой задаче их нужно приспосабливать заново. Программы, выполняемые микрокомпьютером, можно легко заменять.

Компьютеры, в том числе и персональные, представляют собой самые универсальные из МПС. В них предусмотрена возможность усовершенствования, а также широкие возможности подключения новых устройств. Системная шина компьютеров является доступной для пользователя. Помимо этого внешние устройства (ВУ) имеют возможность подключения к компьютеру через несколько встроенных портов связи (количество портов может доходить до 10). Компьютер обладает высоко развитыми средствами связи с пользователем, средствами длительного хранения информации большого объема, средствами связи с другими компьютерами по информационным сетям. Области применения компьютеров самые разнообразные: от математических расчетов и обслуживания доступа к БД до управления работой сложных электронных систем, компьютерных игр и т.д.

Читайте так же:
Техника установки встраиваемой техники

Логическая схема МПС

Рисунок 1. Логическая схема МПС

где Д – датчики, ОУ – объект управления, ИМ – исполнительные механизмы, БСД – блок сопряжения с датчиками, ИК – информационные контроллеры, БСИК – блок сопряжения с информационными контроллерами, ОП – основная память, ДП – дополнительная память В зависимости от области применения МПС бывают специализированные и универсальные, встроенные и автономные.

Архитектура Фон-Неймана

В соответствии с организацией процессов выборки и исполнения команды в современных МПС применяют одну из двух архитектур: фон-неймановскую (принстонскую) или гарвардскую.

Основная особенность архитектуры Фон-Неймана заключается в использовании общей памяти для хранения программ и данных.

Структура МПС архитектуры Фон-Неймана

Рисунок 2. Структура МПС архитектуры Фон-Неймана

Основным преимуществом данной архитектуры является упрощение устройства МПС, поскольку реализовано обращение только к одной общей памяти. Помимо этого использование единой области памяти позволило оперативно перераспределить ресурсы между областями программ и данных, что существенно повысило гибкость МПС со стороны программного обеспечения. Размещение стека в общей памяти облегчило доступ к его содержимому. Поэтому данный тип архитектуры стал основным для универсальных компьютеров, в том числе и персональных.

Гарвардская архитектура

Основная особенность гарвардской архитектуры заключается в использовании раздельных адресных пространств для хранения команд и данных, как изображено на рис. 3.

Структура МПС с гарвардской архитектурой

Рисунок 3. Структура МПС с гарвардской архитектурой

Гарвардской архитектурой обеспечивается потенциально более высокая скорость выполнения программ в сравнении с фон-неймановской за счет возможности реализовывать параллельные операции. Процесс выборки следующей команды может проходить параллельно выполнению предыдущей. Данный метод реализации операций дает возможность обеспечивать выполнение различных команд за одинаковое число тактов, что дает возможность более просто определить время выполнения циклов и критичных участков программы.

Электронные и микропроцессорные средства судовых систем управления.

В учебном пособии рассматривается принцип действия, устройство и харакетристики основных электронных приборов, типовых электронных преобразователей аналоговых и дискретных сигналов. Изложены принципы построения на электронных и микропроцессорных блоках ряда судовых систем автоматики. Рассмотрены погрешности обработки сигналов, основы технического обслуживания электронных устройств.
Пособие предназначено для учащихся судомеханической специальности морских академий и судовых механиков.

ВВЕДЕНИЕ.
Настоящее учебное пособие предназначено для курсантов и студентов, обучающихся по специальности 24.05 «Эксплуатация судовых энергетических установок», а также для судовых механиков, при их дополнительной профессиональной подготовке.
Необходимость создания данного пособия вызвана в первую очередь повышением требований к квалификации судовых механиков в области судовых электронных систем управления и контроля, сформулированных в Кодексе подготовки и дипломирования моряков и несения вахты (Кодекс ПДМНВ-78/95). В соответствии с этими требованиями в области электронной аппаратуры и систем управления судовые механики должны обладать надлежащими теоретическими знаниями, их компетентность должна быть достаточной для эксплуатации электронного оборудования управления, включая его проверку, обнаружение неисправностей, ремонт и поддержание в рабочем состоянии.
Пособия изложено в форме текстов лекций одноимённого курса, читаемого автором для учащихся специальности 24.05 в НГМА. Это обусло-вило специфику его построения – сжатое изложение материала, ограниченное применение математических выкладок, в ряде случаев – упрощенное, достаточное лишь для понимания основных процессов изложение принципов действия рассматриваемых элементов и устройств. Вместе с тем, отдельные его разделы изложены более детально и рассчитаны на судовых механиков, имеющих определенный опыт эксплуатации судового электронного оборудования.
Пособие предназначено для специалистов эксплуатационного профиля. Поэтому в нём значительное внимание уделено эксплуатационным вопросам — основам технического обслуживания электронных устройств; влиянию органов регулировки на параметры устройств, опасным для электронных приборов режимам работы и т.д.
Значительная часть судовых электронных устройств и систем – зарубежного производства, схемы и условные графические обозначения которых не соответствует отечественным стандартам. В этой связи в пособии использованы как отечественные, так и зарубежные обозначения электронных приборов и соответствующая терминология, в том числе — на английском языке.
Используемая на судах электроника имеет в основном информационное назначение. Электронные и микропроцессорные устройства предназначены для преобразования электрических сигналов, несущих информацию, используемую непосредственно человеком или для формирования управляющих воздействий. Именно эти вопросы и излагаются в данном пособии. Силовые полупроводниковые преобразователи в настоящем пособии не рассмотрены, изложен лишь принцип действия основного элемента таких преобразователей – тиристора и принципы его управления. Ввиду ограниченного применения в пособии не освещены такие элементы как полевые транзисторы, редко используемые разновидности диодов и ряд других приборов.
В разделе 5 пособия рассматриваются информационные и управляющие системы общесудового назначения. Электронные системы управления специального назначения – электронные регуляторы, системы автоматизации электроэнергетической установки, системы ДАУ главного двигателя и другие в пособие не включены. Их структура определяется спецификой алгоритмов управления судовыми объектами, которые изучаются в других учебных курсах.
Дополнением к настоящему пособию является лабораторный практикум, реализованный в системе компьютерного моделирования Electronics Workbench. Являясь самостоятельным изданием, он конкретизирует и дополняет теоретический материал, изложенный в настоящем пособии.

Читайте так же:
Закупка на установку системы видеонаблюдения

СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ.
1. ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ.
1.1. Проводимость полупроводников, р-n переход.
1.2. Диод, стабилитрон.
1.3. Устройство и принцип действия транзистора.
1.4. Схемы включения, параметры и характеристики транзистора.
1.5. Работа транзистора на нагрузку.
1.6. Тиристор.
1.7. Принципы управления тиристором.
1.8. Оптоэлектронные приборы. Приборы индикации.
1.9. Пассивные элементы электронных схем.
1.10. Специальные типы резисторов.
1.11. Тепловой режим электронных приборов и устройств.
2. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ.
2.1. Принципы построения и характеристики усилителей.
2.2. Обратная связь в усилителях.
2.3. Операционный усилитель.
2.4. Типовые схемы включения операционных усилителей.
2.5. Преобразователи сигналов на основе операционных усилителей.
2.6. Активные фильтры.
2.7. Нелинейные функциональные преобразователи.
2.8. Компараторы.
2.9. Генераторы сигналов. Условия возникновения генерации.
2.10. Генераторы импульсов.
2.11. Кварцевые генераторы.
3. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ.
3.1. Структурные схемы, характеристики источников питания.
3.2. Выпрямители, фильтры источников питания.
3.3. Стабилизаторы. Защита источников питания.
4. ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА ДИСКРЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ.
4.1. Общие сведения об устройстах дискретного действия.
4.2. Логические функции и логические элементы.
4.3. Триггеры.
4.4. Счетчики. Двоичный код.
4.5. Регистры. Сложные комбинационные устройства.
4.6. Принципы построения и функционирования микро-ЭВМ.
4.7. Память микро-ЭВМ. Средства реального времени.
4.8. Структура МПСУ. Адаптеры датчиков и исполнительных механизмов.
4.9. Стандартные интерфейсы периферийных устройств микро-ЭВМ.
4.10. Цифровые измерительные приборы и системы.
5. СУДОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ И МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ.
5.1. Судовые информационно-измерительные системы. Система АПС.
5.2. Структурные схемы СЦК.
5.3. Судовая СЦК «Шипка-М».
5.4. Судовая СЦК «Data chief 7 midi». Блок SAU 8800.
5.5. Торсиометр.
5.6. Информационно диагностические системы судовых дизелей.
5.7. Системы пожарной сигнализации.
5.8. Пожарные извещатели и их подключение к лучу СПС.
5.9. Принципы построения судовых МПСУ.
5.10. Судовая МПСУ “Data chief — 7”.
6. ПОГРЕШНОСТИ И ПОМЕХИ СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ.
6.1. Погрешности и способы их снижения.
6.2. Защита электронных устройств от помех.
6.3. Влияние индикаторного канала дизеля на результаты его индицирования.
7. ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ И МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ.
7.1 Общие положения. Эксплуатационная документация.
7.2. Методы поиска неисправных элементов.
7.3. Определение работоспособности отдельных электронных приборов.
7.4. Принципы замены неисправных электронных приборов и блоков.

Разработка микропроцессорной системы контроля

Назначение и устройство микропроцессорной системы контроля. Описание функциональной схемы микропроцессорной системы контроля. Расчет статической характеристики канала измерения. Разработка алгоритма функционирования микропроцессорной системы контроля.

РубрикаПрограммирование, компьютеры и кибернетика
Видкурсовая работа
Языкрусский
Дата добавления30.08.2010
Размер файла42,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1 Описание назначения и устройства микропроцессорной системы контроля

2 Описание функциональной схемы микропроцессорной системы контроля

3 Расчет статической характеристики канала измерения

4 Разработка алгоритма функционирования микропроцессорной системы контроля

5 Разработка программы для микропроцессорной системы контроля

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Разрабатываемая МП система должна осуществлять контроль концентрации газа и обеспечивать:

· индикацию значений концентрации и режима работы системы

· сигнализацию превышения предельно допустимого значения концентрации

· автоматическое отключение (блокировку) подачи газа при превышении концентрации в течение заданного времени

· сброс блокировки и подачу газа по команде с клавиатуры при допустимом значении концентрации

— предельное значение концентрации;

#АЦП = 0 — номер входа АЦП;

— задержка срабатывания блокировки;

# OUT 1 = Р1.1 — номер линии для управления сигнализацией;

# OUT 2 = Р1.2 — номер линии для управления блокировкой;

«1» + «*»- комбинация нажатия кнопок для сброса блокировки.

1 ОПИСАНИЕ НАЗНАЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВА МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ

Микропроцессорная система контроля служит для индикации значения концентрации и режима работы системы, сигнализации превышения предельно допустимого значения концентрации, автоматического отключения (блокировки) подачи газа при превышении концентрации в течение заданного времени, сброса блокировки и подачи газа по команде с клавиатуры при допустимом значении концентрации.

Микропроцессорная система контроля состоит из микропроцессорной системы, клавиатуры, индикатора, двух сигнализирующих лампочек (L1 «сигнализация», L2 «блокировка») и усилителя.

Термокондуктометрический газоанализатор соединен через усилитель с первым входом микропроцессорной системы. Сигналом с клавиатуры, поступающим на второй вход микропроцессорной системы, можно осуществлять включение или выключение электромагнитного клапана и сброс блокировки.

Первый выход микропроцессорной системы подключен к сигнализирующей лампочке L1 «сигнализация». Второй выход микропроцессорной системы соединен с сигнализирующей лампочкой L2 «блокировка» и электромагнитным клапаном, служащим для подачи газа в аппарат. Третий и четвертый выходы микропроцессорной системы соединены с клавиатурой и индикатором.

2 ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ

Электромагнитный клапан KL может находиться в двух состояниях: 0 — клапан закрыт и 1 — клапан открыт.

Сигнализирующие лампочки L1 «сигнализация», L2 «блокировка» также могут находиться только в двух состояниях: 0 — лампочка не горит, 1 — лампочка горит.

Читайте так же:
Установка и обслуживание сигнализации в квартире

Сигналом с клавиатуры, поступающим на второй вход микропроцессорной системы, можно осуществлять подачу газа клавишей «2», переход в режим «ожидание» клавишей «1» и снятие блокировки клавишами «1» + «*».

Микропроцессорная система может работать в трех режимах:

regim 1 — ожидание сигнала «рабочий режим» при закрытом электромагнитном клапане;

regim 2 — подача газа в аппарат до заданного значения концентрации с переходом после превышения заданного значения концентрации в течение заданного времени в regim 3 (блокировка) с возможностью подачи сигнала «ожидание» с клавиатуры;

regim 3 — автоматическая блокировка подачи газа в аппарат при превышении заданного значения концентрации в течение заданного времени с возможностью перехода в рабочий режим при нажатии клавиш «1» + «*» и при допустимом значении концентрации.

3 РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАНАЛА ИЗМЕРЕНИЯ

Напряжение на выходе термокондуктометрического газоанализатора:

где — концентрация монооксида углерода;

— радиус камеры детектора;

— температурный коэффициент сопротивления платиновой проволоки;

— теплопроводность монооксида углерода.

Статическая характеристика вторичного преобразователя имеет вид:

где — коэффициент усиления; — выходной сигнал усилителя.

Статическая характеристика канала измерения будет выглядеть следующим образом:

4 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ

На рисунке 1 представлена блок-схема алгоритма функционирования микропроцессорной системы контроля.

В блоке 1 производится настройка индикатора для отображения информации и инициализация таймера/счетчика 0.

В блоке 2 задается regim 1 и устанавливается предельное значение концентрации 0,2.

В блоке 3 производится проверка, является ли regim 1 текущим режимом. При невыполнении этого условия программа переходит к блоку 8.

В блоке 4 производится закрытие электромагнитного клапана.

В блоке 5 осуществляется отключение сигнализирующих лампочек.

В блоке 6 производится проверка, нажата ли клавиша «2». При выполнении этого условия программа переходит к блоку 7, где устанавливается regim 2, в противном случае — к блоку 3.

В блоке 8 производится проверка, является ли regim 2 текущим режимом. При невыполнении этого условия программа переходит к блоку 18.

В блоке 9 выполняется подпрограмма индикации С(х).

В блоке 10 производится открытие электромагнитного клапана и присваивается начальное значение переменной time=0.

В блоке 12 производится проверка, нажата ли клавиша «1». При выполнении этого условия программа переходит к блоку 13, где устанавливается regim 1.

В блоке 14 выполняется проверка превышения концентрации при regim 2. При невыполнении этого условия программа переходит к блоку 8.

В блоке 15 производится включение сигнализирующей лампочки L1.

В блоке 16 выполняется проверка превышения заданного времени. При не выполнении этого условия программа переходит к блоку 14, в противном случае — к блоку 17, где устанавливается regim 3.

В блоке 18 производится проверка, является ли regim 3 текущим режимом. При невыполнении этого условия программа переходит к блоку 3.

В блоке 19 производится закрытие электромагнитного клапана и выполняется подпрограмма индикации С(х).

В блоке 20 производится проверка превышения предельного значения концентрации. При выполнении этого условия программа переходит к блоку 21, в котором включает сигнализирующие лампочки L1 и L2, иначе — к блоку 22, где включает сигнализирующую лампочку L2 и выключает L1.

В блоке 23 производится проверка нажатия клавиш «1» + «*» при допустимом значении концентрации. При невыполнении этого условия программа переходит к блоку 18, иначе — к блоку 24, в котором устанавливается regim 2 .

На рисунке 2 представлена блок-схема алгоритма опроса клавиатуры.

В блоке 1 инициализируется переменная scan для опроса первого столбца клавиатуры.

В блоке 2 производится проверка окончания сканирования последнего столбца. Если условие выполняется, то программа переходит к блоку 4, где осуществляется выход из подпрограммы.. Если нет, то программа переходит к блоку 3.

В блоке 3 производится вывод значения переменной scan в порт P4 для сканирования клавиатуры.

В блоке 5 осуществляется ввод с порта P4 и присвоение этого значения переменной key.

В блоке 6 выполняется проверка факта нажатия кнопки в опрашиваемом столбце.

При обнаружении нажатой кнопки выполняется блок 7, в котором производится возвращение в основную программу значения переменной key, в противном случае — блок 8.

Блок 8 осуществляет модификацию переменной scan путем сдвига влево для сканирования следующего столбца.

В блоке 9 производится инкрементация переменной scan. Далее программа переходит к блоку 2.

На рисунке 3 представлена блок-схема алгоритма индикации С(х).

В блоке 1 инициализируется переменная chan.

В блоке 2 производится проверка равенства бита ADCS=1 регистра ADCON. Если условие выполняется, то АЦП не готов к выполнению новых преобразований и программа возвращается к блоку 2. Если нет, то программа переходит к блоку 3.

В блоке 3 устанавливаются биты ADR0-ADR2 для выбора канала АЦП.

В блоке 4 производится проверка равенства бита ADCI=1 регистра ADCON. Если условие не выполняется, то программа переходит к блоку 6, где осуществляется установление бита ADCS в 0, с последующим переходом к блоку 11. Если да, то программа переходит к блоку 5.

В блоке 5 выполняется присвоение переменной nx факта нажатия кнопки в опрашиваемом столбце.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector