Источники разработки

1.5 Источники разработки

Основным источником разработки являются:

1) Стукало В.А. Методическое указание по курсовому проектированию по дисциплине «Вычислительные машины, системы и сети» для студентов специальности 220301.

2) Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические изме рения физических величин: (Измерительные преобразователи). Учеб. пособие для вузов. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983. – 320 с., ил.

3) Фрунзе А. Простой термометр на основе резистивного термодатчика. - Схемотехника, 2000, №2, с. 49, 50.

1.6 Условия эксплуатации

Для эксплуатации устройства в составе ПЭВМ необходимо чтобы промышленный компьютер удовлетворял следующим условиям:

- температура окружающего воздуха 0…50ºС;

- относительная влажность воздуха 5…85% при 50ºС;

- вибрация: частота 5…17 Гц при амплитуде 3 мм;

- степень защиты по передней панели IP42 (при закрытой защитной шторке);

При работе для охлаждения корпуса и внутреннего содержимого ПЭВМ должен быть предусмотрен кондиционер.

Во избежание влияния электромагнитных помех устройство должно быть снабжено экранировкой.

Питание двухканального устройства контроля температуры должно осуществляться от шины ISA. Напряжения питания шины ISA: +12В, -12В, +5В.

1.7 Технические требования

Устройство должно быть выполнено на отдельной плате, вставляемой в разъем шины ISA. Датчик и усилитель вынесен на отдельную плату. Это делается, исходя из того, что падение напряжения на терморезисторе мало и его нужно сначала усилить, а потом передать устройству через разъем Х2.

Конструктивно устройство должно быть оснащено экранировкой. Плата должна быть покрыта лаком, для исключения замыкания дорожек на плате, и попадания пыли на токоведущие части платы.

Безопасность обеспечивается отсутствием на схеме неизолированных электрически опасных для человека цепей.

Устройство должно удовлетворять всем требованиям плат расширения, подключаемых к ПЭВМ через интерфейс ISA. Шаг контактов: 2,54 мм. Толщина платы: 1,6 мм.

Устройство требует наличия свободных ISA слотов в промышленном компьютере. Плата устройства должна вставляться в разъем ISA до упора.

По пожарной безопасности устройство должно соответствовать ГОСТ Р 50571.17-2000.

1.8 Стадии и этапы разработки

Разработка устройства выполняется в сроки, предусмотренные самим разработчиком.

Разработку устройства можно разбить на следующие этапы:

- проектирование структурной схемы;

- разработка принципиальной электрической схемы;

- разработка отдельных электронных частей устройства, подбор микросхем;

- контроль работоспособности схемы посредством составления временных диаграмм и коррекция принципиальной электрической схемы по мере необходимости;

- проектирование блок-схемы управляющей программы;

- коррекция принципиальной электрической схемы в зависимости от блок-схемы управляющей программы по мере необходимости;

- составление программы управления;

- сведение расчетов и описаний в расчетно-пояснительную записку.

1.9 Порядок контроля и приема

Контроль проекта осуществляется на каждом этапе его разработки. Прием проекта должен осуществляться руководителем проекта. При этом следует предоставить расчетно-пояснительную записку, управляющую программу, чертежи принципиальной электрической схемы, структурной схемы, блок-схемы программы управления устройством и временные диаграммы.

2. Разработка одноканального устройства контроля температуры

 

2.1 Разработка функциональной схемы

Самой важной частью устройства является аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Он предназначен для преобразования аналогового сигнала, полученного от датчика температуры, в цифровой код, предназначенный для ввода в промышленную ЭВМ.

Для распознания устройством своих адресов схема одноканального устройства контроля температуры должна содержать селектор адреса.

Для инициирования регистров записи/чтения схема должна содержать формирователь стробов. Будет формироваться два управляющих строба: WR – для инициализации регистра записи, RD – для инициализации регистра чтения.

Для записи в устройство команд начала преобразования, чтения данных и разрешения прерывания требуется регистр записи.

С регистра записи данные будут поступать на ЦАП, который формирует цифровой вход предела верхней температуры.

Для чтения данных с устройства требуется отдельный регистр чтения, который будет принимать с АЦП преобразованный сигнал и передавать его на шину ISA. Также в регистр записывается информация о выходе температуры за установленные пределы и информация об обрыве датчиков.

Тристабильный выход нужен для аппаратного запрета подачи устройством запроса на прерывание.

Таким образом, одноканальное устройство контроля температуры должно содержать следующие функциональные элементы:

1. Аналого-цифровой преобразователь.

2. Селектор адреса.

3. Формирователь стробов.

4. Регистр записи.

5. Цифро-аналоговый преобразователь.

6. Регистр чтения.

7. Транслятор прерывания.

Структурная схема устройства приведена в графической части записки (лист 1).

2.2 Разработка принципиальной электрической схемы

 

2.2.1 Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

Аналого-цифровой преобразователь предназначен для преобразования аналогового сигнала, идущего с датчика температуры, в цифровой код, предназначенный для ввода в ПЭВМ.

В качестве АЦП выбираем импортную микросхему AD573K. Это 10-битный АЦП последовательного приближения совместимый с МП. Данный АЦП имеет следующие характеристики:

Разрядность: 10 бит

Относительная точность ±1/2

Температурный диапазон 0…70°С

Напряжение питания: +5 В

Тактовый генератор: работает не зависимо от тактовой частоты шины.

Погрешность квантования: ±1/2

Значение шага квантования для данного АЦП, при U_{вх.макс.}=5 В, U_вх.мин.=0 В, n=10:

=(5-0)/1024=5мВ