Автоматическая система управления объектом
Понятие автоматизации управления объектами с помощью микроЭВМ. Цифровой, импульсный, аналоговый, программно-управляемый виды ввода данных. Ввод-вывод по прерыванию. Взаимодействие с периферийными внешними устройствами. Вывод и отображение информации.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.06.2012 |
| Размер файла | 6,1 M |
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.
Основное назначение: преобразование потоков информации из последовательных в параллельные и из параллельных в последовательные.
Сигналы от нескольких датчиков могут подаваться на один вход АЦП, а последовательность подключения датчиков к АЦП определяет коммутатор, включаемый между датчиками и входом АЦП.
Управляется коммутатор по сигналам контроллера.
Основные требования к коммутаторам: высокое быстродействие при переключении, а также надежная гальваническая развязка между каналами, между цепями управления коммутатора и каналами.
В системах с малым быстродействием в качестве коммутаторов могут использоваться малогабаритные магнитные реле (герконы).
Недостатки механических контактов: дребезг, большое время переключения.
Для управления реле требуется дополнительный буферный элемент (инвертор или повторитель с открытым коллектором).
В настоящее время в качестве коммутаторов в основном используются специальные микросхемы, в которых роль ключей выполняют КМОП транзисторы.
По своим характеристикам двунаправленный КМОП ключ эквивалентен механическому контакту.
Интегральные коммутаторы выпускаются в стандартных корпусах для микросхем и содержат встроенные схемы управления, работающие как от уровня ТТЛ (5В), так и от уровня КМОП (+3 ч +5 В). Они могут коммутировать как аналоговые, так и цифровые сигналы, обладают свойством двунаправленности. Отдельные типы коммутаторов содержат встроенные дешифраторы, что позволяет выполнять им функции мультиплексоров и демультиплексоров.
С точки зрения схемотехники коммутаторы выполняются в виде:
1. независимых ключей;
2. переключателей (несколько входов на один выход и наоборот).
Схема К590КН6 выполняет функцию мультиплексор демультиплексор, имеет структуру 8 Ч 1 (1Ч8).
Рисунок 65 - Схема К590КН6.
При Е=0 все ключи закрыты при любой комбинации двоичного кода управления.
Существует аналоговая схема К591КН1, аналог КН6, только 16 Ч 1.
Параметры микросхемы:
Технология КМОП
Число каналов 8
Напряжение питания ± 15 В
Напряжение управления U 1у ? 4ч16 В
U0у ? 8 В
Номинальное напряжение ± 15 В
Номинальный ток 20 мА
Сопротивление открытия 300 Ом
Время переключения 0,3 мкс
К590КН3 имеет структуру 2 (4Ч1):
Рисунок 66 - Схема К590КН3.
К590КН2 имеет 4 независимых ключа:
Рисунок 67 - Схема К590КН2.
Вывод и отображение информации
В микропроцессорных устройствах в основном используется простейший способ индикации (вкл., выкл.). Для этой цели используют светодиоды, а для отображения алфавитно - символьной информации используются сегментные либо матричные индикаторы, использующие различные принципы работы.
Для отображения простых функций (вкл., выкл., авария и т.д.) используют отдельные светодиоды различных цветов (белый, красный, зеленый, желтый и т.д.).
Схемы подключения светодиодов:
1. через транзистор:
Рисунок 68 - Схема подключения светодиода через транзистор.
?Uпр ? 2 B
Iпр = 5ч20 мА
Iпр = 10 мА
Uп = +5 В
Rогр = 270ч300 Ом
Rогр= (Uп - 2В) /Iпр. ном
Яркость светодиода пропорциональна прямому току.
2. через инвертор
Рисунок 69 - Схема подключения светодиода через инвертор.
Светодиод можно подключать непосредственно к разряду порта, если позволяет нагрузочная способность.
Существуют светодиоды с малым прямым током. Их можно подключать к обычному порту с нагрузочной способностью до 1,5 мА.
Сегментные светодиодные индикаторы
Такие индикаторы выполняются в виде микросхем в стандартных корпусах с различной высотой цифр.
Рисунок 70 - Обозначение сегментов.
Существуют два типа матрицы диодов для таких индикаторов:
а) схема с общим анодом
Данная схема управляется низким уровнем сигнала.
б) схема с общим катодом
Данная схема управляется высоким уровнем сигнала.
Семь отображающих сегментов а-g позволяют высвечивать десятичные и шестнадцатеричные цифры, а также некоторые буквы русского и латинского алфавита и некоторые условные символы.
Электрические параметры в схеме такие же, как и у обычного светодиода:
Uп ? 2 В, Iпр =5ч20 мА
Способы управления светодиодами
Таблица 1-Таблица перекодировки двоичного кода в код отображения.
|
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
|
|
h |
g |
f |
e |
d |
c |
b |
a |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Код отображения в отличие от двоичного кода не является регулярным, поэтому для отображения необходимых цифр необходима таблица перекодировки двоичного кода в код отображения.
Рисунок 71 - Схема подключения индикатора непосредственно к порту контроллера.
Если индикатор подключается непосредственно к порту контроллера, то в память контроллера записывается таблица отображения. Выборка из этой таблицы осуществляется по индексу элемента массива, где номер индекса соответствует своему коду отображения.
Примечание: данный вариант подключения не является оптимальным, особенно если необходимо отображать не одну, а несколько цифр.
Второй вариант управления микросхемой индикатора состоит в применении дешифратора.
Рисунок 72 - Схема управления индикатором с помощью дешифратора.
Достоинства: меньшее число разрядов порта, отсутствие таблицы перекодировки в памяти.
Если к одному порту подключаются два разряда через дешифратор, то для отображения значения байтов в контроллере он должен быть из двоичного преобразован в две двоично-десятичные цифры, одна из которых старшая (тетрада), а другая младшая.
Кроме сегментных существуют матричные индикаторы, где светодиоды расположены в узлах регулярной матрицы.
Рисунок 73 - Схема матричного индикатора 7Ч5.
Отображение многосимвольной информации
Для этой цели обычно используют линейные однострочные дисплеи, которые представляют собой линейку из нескольких сегментных индикаторов. Число разрядов дисплея определяется рязрядностью отображаемой информации.
Существует два варианта организации интерфейса между УМК и дисплеем:
1. статический: Для каждого разряда дисплея требуется отдельный порт либо отдельный дешифратор. С увеличением числа разрядов дисплея число линий передачи становится чрезмерным и может превысить возможности контроллера. При статическом способе имеется существенное потребление мощности на индикацию.
2. динамический: основан на том, что отображаемая информация разбивается на кадры, где последовательно светятся отдельные разряды индикатора, и смена кадров осуществляется со временем:
?t = 1/20 сек
Способ основан на инерционности зрения человека, который воспринимает быстро меняющиеся статические кадры как единое целое.
Рисунок 74 - Статическая организация интерфейса между УМК и дисплеем.
Порт 1 выдает байт индикации одновременно на все подключенные к нему индикаторы (параллельно). Однако на инверторе ?t ? 1/20 сек, светится только один индикатор в соответствии с программой сканирования, которая через порт 2 подает сигнал разрешения Е на соответствующий разряд дисплея. Сканирование осуществляется смещением активного сигнала по разрядам порта 2 (циклическое смещение). Синхронно со значением активного сигнала сканирования в разряд порта 1 выдается байт для индикации данного разряда дисплея, который обновляется через 1/20 сек. Благодаря инерционности человеческого зрения мы видим всю строку светящейся одновременно. Кроме уменьшения числа занятых портов при одновременной индикации потребляемая мощность уменьшается в n раз (n - число разрядов дисплея). Динамическая индикация позволяет поднять яркость свечения светодиодов путем установки большего прямого тока.
Рисунок 75 - Динамическая организация интерфейса между УМК и дисплеем.
- буферный усилитель, служит для согласования нагрузочной способности дешифратора ИД7 порядка 3 мА с током нагрузки индикатора, меньшим либо равным 80 мА.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Описание исходной аналоговой системы управления. Вывод передаточных функций элементов системы. Определение периода квантования по времени. Синтез системы управления с использованием корректирующих устройств. Значение коэффициентов PID-регулятора.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 15.02.2014Состояние проблемы автоматического распознавания речи. Обзор устройств чтения аудио сигналов. Архитектура системы управления периферийными устройствами. Схема управления электрическими устройствами. Принципиальная схема включения электрических устройств.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 18.10.2011Микропроцессорное вычислительное устройство для обработки информации и управления в составе радиотехнической системы. Формирование программы генерации "пилы". Преобразование цифрового сигнала в аналоговый с помощью цифро-аналогового преобразователя.
курсовая работа [31,0 K], добавлен 23.02.2013Разработка системы управления для обеспечения передачи данных с бортовой аппаратуры локомотива на диспетчерскую станцию для ее обработки. Удобное отображение полученной информации на цифровой карте или схеме путеводного развития объекта внедрения.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 09.06.2016Разработка схемы блока чтения информации с датчиков, устройства сопряжения с аналоговым датчиком. Расчет электрических параметров микропроцессорной системы управления. Алгоритмы работы блока взаимодействия с оператором и обработки аварийных ситуаций.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 06.03.2016Синтез цифрового аппарата Мура с D-триггером по заданному графу микропрограммы автомата. Функции прибора: ввод, вывод, хранение информации, выполнение микроопераций и вычисление логических условий. Составление эскиза. Синтез комбинационной схемы.
курсовая работа [58,3 K], добавлен 15.12.2010Микропроцессорные системы и микроконтроллеры. Разработка схемы и программы микроконтроллера. Симуляция проекта в программе Proteus 7. Прерывание программы по внешнему сигналу, поступающему в процессор. Устройство и настройка канала порта на ввод-вывод.
контрольная работа [551,8 K], добавлен 26.01.2013Разработка структурной схемы автоматической системы управления на комплекте КР580. Характеристика общих принципов построения устройства. Расчет и выбор элементной базы. Микропроцессор и вспомогательные устройства. Организация ввода-вывода информации.
курсовая работа [573,5 K], добавлен 02.04.2013Устройства обработки аналоговых сигналов: аналого-цифровые; буферы данных; постоянное и оперативное запоминающее устройство. Основные типы микропроцессорных устройств: секционные, однокристальные с фиксированной разрядностью, однокристальные микроЭВМ.
контрольная работа [523,2 K], добавлен 23.10.2012Назначение, принцип действия, каналы связи и сферы использования автоматических идентификационных систем. Отображение информации на мониторе и сравнение информации на экране радиолокационных станций. Отображение информации на электронной карте.
дипломная работа [169,9 K], добавлен 09.06.2011
