Автоматическая система управления объектом

Курсовой проект - Компьютеры, программирование

Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование

?имости от свойств сигнала, т.е. его длительности и частоты следования и способа его обработки в УМК различают статический и динамический ввод данных.

Статический ввод служит для опроса и приема двоичных сигналов, не подлежащих хранению. При этом регистрируются лишь те сигналы, которые поступают на входы порта в момент программного опроса в виде статических значений логического нуля или логической единицы.

 

Рисунок 12. Статический ввод данных

 

Динамический ввод с формированием сигнала прерывания. Применяется в том случае, когда необходимо фиксировать момент изменения сигнала, т.е. его фронт или спад.

 

Рисунок 11. Импульсный ввод данных

 

Для организации динамического ввода используют внешние входы прерывания в МК51 (INT0, INT1), которые могут быть запрограммированы на фиксацию среза. Если число источников прерывания невелико (не более 2-х), то их входы подключаются непосредственно к INT0, INT1.

Применение: для организации четного сигнала прерывания от источников к их выходам подсоединяются фильтры подавления помех и компаратор для восстановления четного фронта среза.

 

Рисунок 13. Динамический ввод данных, если число источников прерывания не превышает 2-х

 

Если число источников прерывания велико, т.е. превышает число входов прерывания контактора, то выходы датчиков могут объединяться с помощью логики ИЛИ для получения общего для всех источников сигнала прерывания.

Недостаток: одинаковый приоритет всех источников прерывания, поэтому для определения реального источника подавшего запрос прерывания в подпрограмму обработки прерывания через порт ввода читается состояние всех датчиков.

 

Рисунок 14. Динамический ввод данных, если число источников прерывания больше 2-х

 

Цифровой ввод обычно осуществляется через порт ввода УМК в регистр внешнего устройства и процедура аналогична записи операнда в ячейку памяти внешнего ОЗУ.

 

Рисунок 15. Цифровой вывод данных

 

Если число внешних устройств велико, то входы всех внешних регистров объединяются на общую шину данных контроллера и запись информации в них осуществляется путем демультиплексирования выходной шины данных.

 

Рисунок 16. Цифровой вывод о нескольких внешних устройств

 

Процедура демультиплексирования осуществляется подачей сигнала разрешения Е со второго порта УМК на один из регистров, после чего данные D0-D7 записываются в регистр.

Импульсный ввод информации осуществляется по отдельным разрядам порта ввода. При этом формирование сигнала управления может производиться по отдельным битам портов, либо в виде группы логически взаимосвязанных битов (в виде полного байта), например для управления тиристорами.

Импульсные сигналы используются для управления:

а) исполнительными двигателями типа шаговых;

б) коммутационной аппаратурой (реле);

в) силовыми полупроводниковыми ключами (тиристорами, транзисторами);

г) индикаторными устройствами (лампа, светодиод);

д) элементами цифровой логики, расположенными на объекте.

Как и при вводе данных различают:

) статический вывод, когда выдаваемый сигнал храниться в регистре порта до тех пор пока в него не будет записано новое значение;

) динамический вывод, когда выходной сигнал появляется на короткий интервал времени, а реальная продолжительность сигнала управления исполнительного устройства задается отдельной внешней схемой задержки времени.

Буфер - элемент согласования выходных параметров поров УМК с параметрами управления исполнительного органа, при этом происходит согласование по току и по напряжению, выходному сопротивлению.

Для IGBT и МОП транзисторов существуют драйверы управления (содержат встроенную защиту, позволяющую поднимать уровень напряжения).

 

Рисунок 17. Импульсный вывод данных

 

Аналоговый ввод данных

 

Большинство первичных сигналов в системе являются аналоговыми, поэтому для ввода таких данных в УМК их предварительно необходимо преобразовать в цифровую форму с помощью АЦП. Для этого необходимо правильно выбрать АЦП по быстродействию.

Быстродействие - время преобразования в цифровой вид отдельного мгновенного значения непрерывной функции.

 

Рисунок 18. Преобразование аналогового сигнала в цифровой

 

- аналоговая "земля", общая шина для аналоговых сигналов

- цифровая "земля", общая шина для цифровых сигналов

 

Информация от каждого датчика через информационный фильтр и нормирующий усилитель подается на коммутатор, а с выхода коммутатора на вход АЦП, с выхода АЦП цифровые данные подаются на порт ввода.

Коэффициент усиления нормирующих усилителей k1 - kn устанавливается индивидуально в зависимости от входного сигнала датчика.

Реализация данных схемы возможна с помощью внешних коммутатора и АЦП или встроенных в контроллер.

В случае применения внешних коммутатора и АЦП на них необходимо подавать сигнал управления с порта вывода УМК.

Аналоговая и цифровая земля должны иметь только одну общую точку - соединение, которое находится непосредственно в АЦП. Это делается для исключения влияния цифровых импульсных помех на аналоговые сигналы. Аналоговый вывод данных представляет процесс обратный аналоговому вводу. При этом цифровые данные в порте-вывода УМК преобразуются в аналоговые сигналы с помощью ЦАП, вы