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