Микропроцессорная система экологического мониторинга вредных газовых выбросов
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
>? = 0,16 ?M р/Т, г/м3 , (8.1)
? = - ?T /0,16 pM , %, (8.2)
где p - давление газа, мм рт. ст.; Т - абсолютная температура, К.
Формулы (8.1) и (8.2) справедливы только для идеального газа, однако они остаются достаточно точными для реальных газов при обычных температурах и давлениях.[9].
Программа, выполняющая перевод величин приведена в приложении Г.
8.2 Подпрограмма статистической обработки
Обработка результатов наблюдений при прямых измерениях.
Измерения не могут быть выполнены абсолютно точно. Всегда имеется некоторая неопределенность в значении измеряемой величины. Нашей задачей является найти оценку отклонения истинной величины от измеренной. Погрешности физических измерений принято подразделять на систематические, случайные и грубые. Нас же интересуют случайные, проявление которых неодинаково в каждом измерении и не может быть учтена. Закономерности, описывающие поведение случайных величин, изучаются теорией вероятностей.[17].
При статистической обработке результатов наблюдений выполняются следующие операции:
1)Находим среднее арифметическое всех n измерений xi , где i принимает значения от 1 до n:
где n ? число результатов наблюдений; Xi ? i-ый результат наблюдения.
2)Оцениваем дисперсию (среднеквадратичная погрешность - отклонение от среднего - СКО)
3)Находим случайную абсолютную погрешность прямого измерения:
,
где t(n,p) - коэффициент Стьюдента, который зависит от числа измерений n и вероятности p, с которой мы хотим указать погрешность ?xсл( половина доверительного интервала для среднего арифметического). Полученные значения сравниваются с погрешностью градуировки прибора и, если они различаются на порядок и более, то берется наибольшее из них. Если они сравнимы по величине, то полную погрешность вычисляют как корень квадратный из суммы квадратов этих погрешностей.[18].[9].
4)Находим относительную погрешность прямого измерения:
,
5)Выводим результат в виде:
.
Программа приведена в приложении Д.
8.3 Описание программных модулей
Для удобства работы с модулями они выполнены в виде отдельно подключаемых заголовочных файлов.
Описание константных величин (малярных масс газов, температуры и давления), объявление структуры погрешности, состоящей из двух полей, вынесены в отдельных файл. Приложение В.
В приложении X1 функции перевода требуют подключенного constant.h, передаваемые параметры - название газа и единица измерения.
В приложении X2 выполняется статистическая обработка результатов измерения в соответствии с вышеперечисленными формулами. Значения измерений берутся из стека, и вынимаются поадресно. Там же имеется функция вычисления адреса.
9 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ
.1 Быстродействия системы
Быстродействие разрабатываемого информационно измерительной системы складывается из быстродействия интегральных микросхем, входящих в него и времени обработки информации.
Выведем в таблицу 9.1 известные и рассчитанные временные задержки.[19].
Таблица 9.1 - Быстродействия элементов системы
Т1 АЦПВремя преобразования 100 измерений все 5 газов650 нсТ2 РаботыВремя обработки данных (выполнение программы)1515 мксT3 EEPROMВремя записи в EEPROM8,8 мсT4 GSMВремя отправки 512 байт500 мсT5 ЖКИВремя вывода на ЖКИ40 мкс
Рассчитаем время работы элементов преобразования без учета отклика ПП:
Tобщ = ТАЦП + + Тобраб + Т EEPROM + Тиндик+ ТЖКИ , тогда:
Tобщ = 650 нс + 1515 мкс + 8,8 мc + 40 мкс + 500 мс = 510,31 мс.
Из расчетов видно, что наибольшая задержка времени работы системы связана с передачей результатов по сети, а также времени статистической обработки.
9.2 Расчёт мощности потребляемой микропроцессорной системой
Таблица 9.2 - Мощности, потребляемые элементами системы (без учета пробоотборной системы)
Р Операционного усилителя45 нВтР Микроконтроллера на 1 МГц (в работе)9мВтР АЦП микроконтроллера 1,4 мкВтP ЖКИ (без подсветки)5 мВтР GSM (в режиме передачи)800 мВт
Робщ = 45*10-9+9*10-3+1,4*10-6+5*10-3+800*10-3=0,814 Вт.
Максимальная мощность, потребляемая разработанной информационно-измерительной системой:
Робщ = 0,814 Вт.
9.3 Расчет надежности микропроцессорной системы
Один из основных параметров ЭВМ - надежность - зависит как от надежности использования элементной базы, так и от принятых схемотехнических и конструкторских решений. Учитывая значимость современных ЭВМ в хозяйственной деятельности человека, требования к ее надежности постоянно повышают.
Надежность ЭВМ - свойство выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в допустимых пределах в течение требуемого промежутка времени, и возможность возобновления функционирования, утраченного по тем или иным причинам. Однако не каждая неисправность приводит к невыполнению ЭВМ заданных функций в отношении основных параметров. Поэтому для оценки надежности систем введены понятия:
Работоспособность - состояние ЭВМ, при котором она в данный момент времени соответствует всем требованиям в отношении основных параметров, характеризующих нормальное протекание вычислительных процессов.
Наработка - объем работы объекта.
Отказ - событие, состоящее в полной или частичной утрате работоспособности системы. В основе п?/p>