Автоматическая система управления объектом
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
Содержание
Общие понятия об автоматизации управления объектами с помощью микроЭВМ
Общая структурная схема сопряжения УМК и объекта
Цифровой и импульсный ввод данных
Аналоговый ввод данных
Режим ввода-вывода
Программно управляемый ввод-вывод данных
Ввод-вывод по прерыванию
Временная организация режимов обработки информации
Взаимодействие УМК с периферийными внешними устройствами
Датчик состояния силовых полупроводниковых ключей
Бесконтактные датчики на основе элементов Холла
Принцип построения двоичного датчика с элементом Холла
АЦП последовательного счета или последовательный АЦП
Датчики аналоговых сигналов
Выбор типа операционного усилителя
Стандартные датчики тока и напряжения
Вывод и отображение информации
Сегментные светодиодные индикаторы
Способы управления светодиодами
Отображение многосимвольной информации
Общие понятия об автоматизации управления объектами с помощью микроЭВМ
Под автоматической системой управления объектом понимается такая система, которая с помощью различных средств измерительной техники производит сбор информации о состоянии объекта, обработку этой информации и по разному формирует управляющие сигналы, которые с помощью различной регулирующей и управляющей техники воздействуют на объект.
Рисунок 1. Схематическое изображение автоматической системы управления объектом с помощью УЭВМ
УЭВМ и объект управления образуют автоматические системы управления, при этом система и процесс являются взаимодополняемыми понятиями, их описание и моделирование составляет основу любой задачи автоматизации.
Система как реальный объект или абстрактное понятие состоит из ряда элементов и соответствующих связей между ними. Каждая система характеризуется структурой, свойствами и окружающей средой. Носителями информации в системе являются физические величины или сигналы.
управление информация ввод вывод
Процесс есть временная последовательность в системе, при которой происходит процесс преобразования и передачи вещества, энергии и информации.
Переменные процессы разделяются:
Входные величины (независимые переменные):
а) управляемые входные воздействия;
б) неуправляемые входные величины (измеряемые и неизмеряемые помехи);
. Параметры состояния (зависимые переменные) - характеризуют промежуточные параметры протекания процесса и не являются непосредственно выходными параметрами.
. Выходные величины (зависимые переменные) - управляемые параметры, характеризующие результат проведения процесса.
Рисунок 2. Схематическое изображение переменных процессов
Информация передается с помощью различного рода сигналов носителями, которыми являются различные физические величины, которые могут быть либо функцией времени, либо пространства.
Все сигналы делятся на два класса: аналоговые и дискретные.
Аналоговые сигналы описываются непрерывными математическими функциями, а дискретные разрывными функциями.
Аналоговые сигналы
а) переменный (многомерный б) постоянный сигнал) (медленно изменяющийся)
Рисунок 3. Аналоговые сигналы
Параметр сигнала, посредством которого передается информация, называется информационным параметром, это может быть частота, амплитуда и фаза для переменных сигналов, длительность и фаза импульсов, их количество и пространственное распределение по первой или нескольким линиям и составляет информационные параметры сигналов.
Дискретные сигналы
а) импульсное б) фазовое в) широтное регулирование регулирование регулирование
Рисунок 4. Дискретные сигналы
К дискретным сигналам относятся цифровые сигналы.
Рисунок 5. Цифровые сигналы
С электронной точки зрения цифровой сигнал представляет собой импульс, поэтому многие импульсные сигналы могут обрабатываться с помощью микроконтроллера как одноразрядный цифровой сигнал, при условии нормирования импульса. Цифровые сигналы могут передаваться параллельно, либо последовательно.
Параллельная передача сигнала предусматривает передачу всех битов одновременно по нескольким линиям связи. Последовательная передача по одной линии.
а) параллельная б) последовательная
Рисунок 6. Передача данных
Общая структурная схема сопряжения УМК и объекта
Любая микропроцессорная система управления, кроме УМК и объекта, содержит дополнительные функциональные элементы измерительной, преобразовательной и управляющей техники. Они служат для сбора параметров состояния объекта (входные параметры УМК) и для воздействия регулирующих величин на объект (выходные параметры УМК). Сюда входят:
) устройства сбора информации;
) устройства подготовки информации (усилители, фильтры, гальваническая развязка);
) устройства преобразования информации из аналоговой формы в цифровую и наоборот (АЦП, ЦАП, компараторы);
) устройства использования информации или управляющие устройства.
В общем виде микропроцессорная система может использовать все виды сигналов.
В единую систему УМК и объект объединяются с помощью внешних устройств сопряжения, основная задача которых, с одной стороны, это преобразовани?/p>