Разработка устройства регистрации сигналов с датчиков

Нижегородский Государственный Технический Университет

Дисциплина «Аппаратно-программное обеспечение ВС»
Курсовой проект

Разработка устройства регистрации

сигналов с датчиков

Выполнил: ст. гр. 95-В-3 Межевой С.В.

Проверил : Саладаев Е.Н.

Нижний Новгород, 1999

Содержание

Дисциплина «Аппаратно-программное обеспечение ВС» 1

Величина сигнала датчика 4

2. Поведенческая модель устройства. 5

6.1. Основная блок-схема программы 14

6.2. Формат данных 15

6.2.1. Управляющее слово 15

6.3. Инициализация блоков микроконтроллера 16

6.4. Инициализация АЦП 18

6.5. Основная часть программы 19

6.6. Передача данных в ЭВМ 20

1. Техническое задание.

Разработать устройство регистрации сигналов (УРС) с датчиков. в соответствии с заданием на курсовую работу. Проект должен закончиться принципиальной схемой УРС, описанием работы схемы, перечнем элементов.

УРС – система реального времени, которое представляет собой периферийное устройство для ЭВМ. Оно должно снимать информацию с пьезодатчиков ускорения (ПДУ) и передавать ее в ЭВМ.

Остальные параметры устройства:

Тип датчика	ПДУ
Контролируемый параметр	Скорость
Величина сигнала датчика	0,4В
Импеданс датчика	1,5 нФ
Диапазон частот сигнала датчика	2 Гц-2 кГц
Количество сигналов	16
Количество диапазонов	8
Уровней контроля	128
Температурный диапазон эксплуатации	-100 – +400С
Допустимая погрешность	2 %
Расстояние до компьютера	20 м
Интерфейс	RS-232

2. Поведенческая модель устройства.

Рассмотрим модель устройства. По заданию наше устройство снимает информацию с ПДУ и постоянно передает данные в ЭВМ. Перед началом регистрации сигналов необходимо осуществить сброс УРС (автоматически или по специальной команде), а так же задать для каждого канала диапазон и уровень контроля. Что касается завершения работы устройства, то здесь возможны варианты:

Перед началом работы задается необходимое количество отсчетов. Как только снято заданное количество, посылается прерывание и данные передаются на ЭВМ.

Сигнал конца работы должен прийти во время работы устройства.

П
оскольку, нет точно заданного количества отсчетов то выбираем последний вариант. Так как сигнал конца работы может прийти во время работы УРС, которое в это время будет передавать свои данные, то связь УРС с компьютером должна быть двунаправленной, то есть на том и на другом конце системы УРС – ЭВМ должны быть независимые приемник и передатчик. Схема обмена будет выглядеть следующим образом (см. РИС 1.):

Таким образом схема взаимодействия ЭВМ с периферийным устройством довольно проста: пользователь, предварительно задав режим работы, инициирует работу УРС сигналом «Начать», после чего устройство начинает снимать и передавать информацию. В ЭВМ полученные данные анализируются. Когда передачу данных требуется остановить, то пользователь передает на устройство сигнал «Закончить», причем после этого сигнала работу снова возобновить, передав команду «Начать».

3. Декомпозиция на функциональные узлы.

Общая структура устройства.

3.1. Обозначение функциональных узлов

Обозначим в проектируемом устройстве основные функциональные блоки:

Для работы с датчиками необходимы измерительные преобразователи (ИП), которые усилили бы сигналы для последующего аналого-цифрового преобразования и произвели фильтрацию сигнала. Так как с выхода ПДУ поступает физическая величина «ускорение», а нам нужна «скорость», то измерительный преобразователь должен еще и проинтегрировать сигнал с датчика. Также проектируемое устройство должно обрабатывать сигнал поступающий с ПДУ с допустимой погрешностью, как указано в ТЗ.

Далее нужно оцифровать полученный аналоговый сигнал. Функцию оцифровки сигнала выполнит аналогово-цифровой преобразователь (АЦП).

Для контроля измерения по определенным уровням необходимо использовать устройство сравнения (УС), которое будет сравнивать полученные результаты с заданными уровнями контроля.

Для соглосования работы всех блоков входящих в состав УРС необходимо устройство управления (УУ).

Для связи с ЭВМ нам нужен интерфейсный модуль (ИМ), который преобразовывал бы уровни напряжения, соответствующие цифровым величинам в форму понятную для интерфейса последовательного обмена RS232C. Так как по ТЗ величина линии связи устройства с ЭВМ составляет 20 м., а как известно, интерфейс RS232C поддерживает связь только на 15 м, то необходимо осуществить гальваническую развязку между УРС и ЭВМ.

П
олучается пять блоков. Далее на РИС 2. следует структурная схема системы «УРС - ЭВМ»:

ИМ передает сигналы управления от пользователя устройству управления. УУ должно управлять всеми блоками в устройстве кроме ИП, так как в их работе никакого управления не требуется. Потоки данных распределяются так: с ИП идут 16 аналоговых величин и поступают на аналоговый коммутатор (служит для переключения нескольких входных аналоговых входов на один выходной), затем на аналоговые входы АЦП, с выхода которого данные попадают в модуль УС и анализируется им. Сравнив значения измерений и порогового уровня результаты записываются во внутрений регистр. Далее ИМ передает в ЭВМ два байта данных, каждый бит которого соответствует одному каналу. Если бит равен 1, то уровень сигнала данного канала превышает пороговое значение.