Модернизация микрокриогенной системы
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
>
Второй стандарт, использованный для передачи сигналов от ПУ к центральному компьютеру - RS-485 (Recommended Standard 485 или EIA/TIA-485-A), не описывает программную модель обмена и протоколы обмена. RS-485 создавался для расширения физических возможностей интерфейса RS232 по передаче двоичных данных. Максимальная скорость передачи: 10 Мбит/с, максимально расстояние передачи: 1200 м.
Достоинства RS-485:
хорошая помехоустойчивость;
большая дальность связи;
однополярное питание +5 В;
простая реализация драйверов;
возможность широковещательной передачи;
многоточечность соединения.
Недостатки:
большое потребление энергии;
отсутствие сервисных сигналов;
возможность возникновения коллизий.
Таким образом, использование сразу двух интерфейсов компенсирует недостатки обоих и в конечном итоге обеспечивает качественную и удобную для пользователя связь МКС с центральным компьютером.
Аппаратно связь с ЦКУР осуществлена по схеме, представленной на рисунке 2.5 В схеме использованы следующие элементы:
- MAX232 - интегральная схема, преобразующая сигналы последовательного порта RS-232 в сигналы, пригодные для использования в цифровых схемах на базе ТТЛ или КМОП технологий. MAX232 работает приемопередатчиком и преобразует сигналы RX и TX.
Конденсаторы C1…C4 (1 мкФ) являются необходимыми внешними элементами для работы MAX232, номинал выбран согласно документации производителя.
Рисунок 2.5 - схема узла связи с ЦКУР
Разъем DB9M - 9-ти штырьковый разъем, в котором используются два сервисных сигнала стандарта RS-232 - Rx и Tx, также называемым COM-портом (Communication port). Использование 9-ти штырькового разъема в телекоммуникационном оборудовании, работающем по стандарту RS-232C разрешено ассоциацией телекоммуникационной промышленности (Telecommunications Industry Association - TIA), стандарт TIA-574. Использование данного разъема удобно для непосредственного управления платой панели управления МКС от компьютера в целях отладки.
Каждая МКС, подключенная к общей шине передачи данных, должна иметь уникальный номер в диапазоне 16-31. Адрес выставляется аппаратно с помощью джамперов, считывается микроконтроллером при старте и записывается в память микроконтроллера (рисунок 2.6).
Рисунок 2.6 - адресный узел ПУ
2.1.4 Органы внешнего управления и индикации.
Панель управления МКС представляет собой устройство, непосредственно взаимодействующее с оператором и имеющее соответствующие органы ручного управления и индикации.
В штатной ПУ органы индикации представляли собой несколько светодиодов, встроенных в корпус и отражавших состояние используемых устройств. Для индикации давления на ГРП было предусмотрено несколько неградуированных вольтметров. В модернизированной ПУ МКС было решено заменить все эти устройства на полноценный ЖК дисплей, предоставляющий пользователю всю необходимую информацию в удобном виде. В качестве такого дисплея был выбран MT-20S4M [9] - алфавитно-цифровой ЖК модуль, имеющий 4 строки по 20 символов, каждый символ отображается в ячейке 5х8 точек).
Жидкокристаллический модуль MT-20S4M состоит из встроенного контроллера управления и ЖК панели. Контроллер управления КБ1013ВГ6, производства ОАО "АНГСТРЕМ", аналогичен HD44780 фирмы HITACHI и KS0066 фирмы SAMSUNG.
Возможности MT-20S4M:
модуль имеет программно-переключаемые две страницы встроенного знакогенератора (алфавиты: русский, украинский, белорусский, казахский и английский);
прием команд с шины данных;
запись данных в ОЗУ с шины данных;
чтение данных из ОЗУ на шину данных;
чтение статуса состояния на шину данных;
хранение в памяти до 8-ми изображений символов, задаваемых пользователем;
вывод мигающего или постоянного курсора двух типов;
управление контрастностью и подсветкой.
Для подключения модуля было необходимо дополнительно освободить 8 выводов контроллера (параллельная 8-битная передача данных), вместо чего была использована микросхема экспандера PCF8574. Посредством двухлинейной двунаправленной шины (I2C) она обеспечивает необходимое расширение порта ввода - вывода общего назначения в МК. Три служебные линии (E,A,R/W) подключены непосредственно к МК. Схема подключения модуля показана на рисунке 2.7
Рисунок 2.7 - схема подключения ЖК модуля.
DD2 - экспандер PCF8574, XP1 - IDC-16MS, вилка прямая.
Резисторы подключены и выбраны согласно документации на модуль и экспандер. Адресные биты экспандера А0-А2 выведены на общий провод, используемый адрес устройства - 000.
За ручное управление ПУ отвечает специально разработанный модуль клавиатуры, размещенный на отдельной плате. Основной его частью является сдвиговый регистр с параллельной загрузкой SN74HC165, ориентированный на последовательный ввод данных, передаваемых на МК через разъем. Схема устройства для 8 клавиш представлена на рисунке 2.8
Рисунок 2.8 - модуль клавиатуры
При нажатии любой клавиши на ПУ замыкается соответствующий ключ (К1…К8). Стягивающие резисторы гарантируют отсутствие напряжения в разомкнутой цепи.
Номинал таких резисторов рекомендуется брать от 10кОм и выше. Диоды (VD1…VD8) образуют 8-ми входовой логический элемент ИЛИ, который срабатывает даже при изменении состояния одного управляемого устройства, подавая сигнал "M" на МК. По этому сигналу контроллер начинает считывать 8-битную последовательность со сдвигового регистра DD1, подавая тактовые импульсы на вход clk.
При необходимости количество клавиш может быть