49402

Устройство сбора телеметрической информации c оценкой измеряемой величины

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Конструктивная реализация устройства включает в себя ряд коммутаторов с подключенными к ним дешифраторами аналоговоцифровой преобразователь АЦП и микропроцессорный блок включающий в себя сам микропроцессор тактовый генератор и память ПЗУ и ОЗУ. Описание работы схемы Чтобы считать с определенного датчика сигнал необходимо выбрать коммутатор его канал и запустить АЦП. Из ША разряды А1 А2 А3 и А4 поступают на коммутаторы К1К63 которые снимают показания датчиков затем сигнал поступает на коммутаторы К64К67 которые выбирают какой из...

Русский

2013-12-26

247 KB

8 чел.

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. А.Н. Туполева

Институт радиоэлектроники и телекоммуникаций

Кафедра радиоэлектронных и телекоммуникационных систем

Пояснительная записка к курсовой работе

по предмету:

«ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»

на тему:

«Устройство сбора телеметрической информации

c оценкой измеряемой величины»

Выполнил студент гр. 5314

Андреева Н.Ю.

Проверил

Полещук В.В.

КАЗАНЬ 2005


Содержание:

1. ВВЕДЕНИЕ  стр. 4

2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ стр. 5

3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ стр. 8

3.1. Структурная схема стр. 8

3.2. Описание работы схемы стр. 9

3.3. Алгоритм обработки стр. 11

3.4. Программа обработки с распределением

команд по ячейкам памяти стр. 12

3.5. Расчет емкости требуемой памяти стр. 13

3.6. Расчет времени выполнения программы стр. 13

4. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И КРАТКИЕ ВЫВОДЫ стр. 14

5. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ стр. 15


1. ВВЕДЕНИЕ.

В данной курсовой работе будем разрабатывать «Устройство сбора телеметрической информации» с оценкой измеряемой величины с порогом. Это устройство предназначается для опроса датчиков с проверкой попадания значений, снятых с них, в допустимую область и записи в буфер при необходимости.

Конструктивная реализация устройства включает в себя ряд коммутаторов с подключенными к ним дешифраторами, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) и микропроцессорный блок, включающий в себя сам микропроцессор, тактовый генератор и память (ПЗУ и ОЗУ).


2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Микропроцессорная система (МПС) – это вычислительная или управляющая система, построенная на основе микропроцессорных средств, применяется автономно или встраивается в управляемый объект.

Микропроцессор (МП) – это программноуправляющее средство, осуществляющее процесс обработки цифровой информации и управления им, построенный на одной или нескольких интегральных микросхемах. Процессоры бывают однокристальными и секционными. У однокристального процессора арифметико-логическое устройство и устройство управления реализованы на одном кристалле. В секционных процессорах они реализованы на разных кристаллах. Микро-ЭВМ – цифровая ЭВМ, с интерфейсом ввода/вывода, состоящая из МП, памяти и при необходимости пульта управления и источников питания, объединенных в единой несущей конструкции.

Структура МП, МПС, микро-ЭВМ показана на рис.2.1.

Рис. 2.1. Структурная схема МП, МПС, микро-ЭВМ

Один разряд двоичного числа называется битом. Слова процессора – разрядность числа, обрабатываемого МП за один шаг.

Конкретные МП могут существенно отличаться друг от друга, но все они имеют 4 основных блока (рис.2.2).

Рис. 2.2. Упрощенная структурная схема МП.

АЛУ – арифметико-логическое устройство; предназначено для выполнения арифметических и логических операций «И», «ИЛИ», «исключающее ИЛИ», «НЕ», сдвига на 1 разряд.

Блок регистров – предназначен для хранения информации.

УУ – устройство управления; выдает управляющие сигналы всем внутренним блокам, а также во внешние шины.

Блок интерфейса – предназначен  для сопряжения МП с периферийными устройствами.

ША – предназначена для передачи адресов от МП к блоку памяти и внешних устройств.

ШД – предназначена  для обмена информации между МП и периферийными устройствами.

ШУ – предназначена для передачи управляющих сигналов между МП и периферийными устройствами.

В данной курсовой работе используется микропроцессорный комплект серии К580 с однокристальным микропроцессором КР580ВМ80А. Микропроцессор КР580ВМ80А представляет собой микропроцессор с тремя шинами: однонаправленной 16-тиразрядной шиной адреса, двунаправленной 8-иразрядной шиной данных и 12-тиразрядной шиной управления. МикроЭВМ, построенная на базе этого МП, имеет типичную структуру для систем, построенных на однокристальных процессорах. Общий вид системы на базе микропроцессора КР580ВМ80А показан на рис. 2.3. В ней выделяют три основных компонента – центральный процессор, функции которого выполняет микропроцессор, память и средства ввода-вывода.

Рис. 2.3. Микропроцессорная система на базе КР580ВМ80А


3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

3.1. Структурная схема


3.2. Описание работы схемы

Чтобы считать с определенного датчика сигнал необходимо выбрать коммутатор, его канал и запустить АЦП.

Коммутатор должен обеспечить выполнение теоремы Котельникова – Найквиста: fкоммутация = fд = N·2fв , где N – число датчиков. Для наших условий  fв =20Гц, N = 1000. fкоммутация = 20*2*1000 =40кГц. Из справочника выберем коммутатор серии К591КН3, который выполнен в виде микросхемы с 16 входными каналами. Поэтому нам понадобиться 68 таких микросхем.

Из ША разряды А1, А2, А3 и А4 поступают на коммутаторы К1–К63, которые снимают показания датчиков, затем сигнал поступает на коммутаторы К64–К67, которые выбирают какой из сигналов передать на коммутатор К68 с помощью разрядов А4, А5, А6 и А7 и данные с этого коммутатора поступают на АЦП.

Таким образом, мы включили требуемый коммутатор и выбрали необходимый нам канал, в результате чего сигнал с датчика попадает на АЦП (для включения АЦП используется 12-ый разряд ША).

Далее происходит программная обработка сигнала и, если сигнал удовлетворяет необходимым требования (лежит в пределах от 0,1 до 5,0В), то его значение записывается в память.

В дальнейшем программа изменяет общий код управления для опроса следующего датчика и процесс, описанный выше, полностью повторяется.

Чтобы установить в программе предел (от 0,1 до 5,0В) нам нужно знать, как числа 0,1 и 5,0 выглядят в 2-ом коде после прохождения через АЦП.

АЦП должен предоставлять информацию для МП в виде 8 разрядного параллельного 2-го код, в диапазоне напряжений несколько больших, чем пороговое значение и с частотой не менее fд.

Наш АЦП 8-иразрядный с входным напряжением 5В.

Итак, с помощью этого можно сказать, что сигнал, прошедший через АЦП (в 10-ном коде), равен (2n · x)/Uвх., где n – это разряд АЦП, x – значение выходного сигнала, Uвх – входное напряжения.

Значит, сигналы после АЦП будут выглядеть:

0,1 – 510 = 000001002

5,0 – 25610 = 111111112


3.3. Алгоритм обработки


3.4. Программа обработки с распределением команд по ячейкам памяти

Адрес команды

Метка

Оператор команды

Операнд команды

Комментарий

8200H

M1:

MOV B

00000000B

В регистре В формируем номер первого датчика

8201H

M2:

OUT

01 

В шину адреса выдаем значение, которое будет опрашивать первый датчик.

8202H

 

IN

02

Считываем значение с АЦП

8203H

 

CPI

11111111B

Значение аккумулятора больше 5В, то перейти к команде, записанной в ячейке памяти с адресом 8210Н

8204H

 

 

 

8205H

 

IP

8210H

8206H

 

 

 

8207H

 

 

 

8208H

 

CPI

00000100B

Значение аккумулятора меньше 0.1В, то перейти к команде, записанной в ячейке памяти с адресом 8210Н

8209H

 

 

 

820АH

 

IM

8210H

820BH

 

 

 

820CH

 

 

 

820DH

 

STA

8219H

Отправляем в буферное устройство

820EH

 

 

 

820FH

 

 

 

8210H

INX

B

Увеличить номер датчика на единицу

8211H

CPI

01110100B

Если номер датчика не равен 1001, то перейти к команде, записанной по адресу 8201Н (для обработки следующего датчика)

8212H

8213H

IM

M2

8214H

8215H

8216H

JMP

M1

Если номер датчика равен 1001, то перейти к команде, записанной по адресу 8200Н (для обработки следующего датчика)

8217H

8218H

8219H

Ячейка памяти, выступающая в роли буфера


3.5. Расчет емкости требуемой памяти

Количество ячеек для записи программы:

8219H – 8200H = 19H = 2510 

Т.к. одна ячейка памяти имеет емкость 1 байт, то объем требуемой памяти:

VK = 25 байт

3.6. Расчет времени выполнения программы

Найдем количество тактов, за которое выполняется программа. Для этого сложим тактовое выполнение каждой из команд с учетом числа их повторений:

ТТ = 5+1000(10+10+7+10+7+10+13+5+7+10)+10=72015

Примем, что длительность одного такта равна 0.5 мкс, тогда можем вычислить время полного выполнения программы:

Т = ТТ · 0.5 = 72015 · 0.5 = 36007 мкс.

Вычислим частоту F = 1/Т: F = 27.7 кГц

Мы получили возможную частоту опроса датчиков равную 27.7 кГц.


4. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И КРАТКИЕ ВЫВОДЫ

В данной курсовой работе произведена разработка устройства сбора телеметрической информации с оценкой измеряемой величины с порогом. Мы получили структурную схему устройства, алгоритм работы и таблицу размещения команд программы по ячейкам памяти микропроцессора.

Аппаратная часть устройства представляет собой микропроцессорный блок, 1 логический элемента “НЕ”, 2 коммутатора и АЦП.

Для данной схемы мы составили наиболее оптимальную программу обработки входных сигналов, которая опрашивает датчики с частотой 27,7Гц при длительности такта 0.5 мкс.


5. Список использованной литературы

1. Щербакова Т.Ф., Козлов С.В., Култынов Ю.И., Седов С.С., Коробков А.А. Разработка и отладка программного обеспечения микропроцессорных систем обработки информации: Учебное пособие. Казань: Изд-во Казан. Гос. Техн. ун-та, 2003. 176 c.

2. Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов. – М.: Радио и связь, 1998

3. Преснухин Л.Н. Микропроцессоры. – М.: Высш. шк., 1986. – 495 с.: ил.

4. Корячко В.П. Микропроцессоры и микроЭВМ в радиоэлектронных средствах: Учеб. для вузов по спец. “Конструирование и технология радиоэлектронных средств”. – М.: Высш. шк., 1990. – 407с.; ил.

5. Якубовский С.В. Цифровые и аналоговые микросхемы: Справочник. – М.: Радио и связь, 1990 – 496 c.:ил.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64812. Заохочувальні адміністративні процедури 143.5 KB
  Актуальність визначення сутності заохочення як методу діяльності органів державного управління обумовлена потребою підвищення ефективності управлінського впливу на суспільні відносини які весь час змінюються і потребують адекватного правового регулювання.
64813. Наукові основи моделювання процесів різання з використанням числових методів 762.5 KB
  Теорія різання спираючись головним чином на глибокі експериментальні дослідження досягла значних успіхів не тільки у розумінні процесів та явищ що відбуваються під час стружкоутворення на контактних поверхнях різального інструмента та в обробленій поверхні...
64814. ОРГАНІЗАЦІЯ ВИСОКОПРОДУКТИВНИХ ТА ЕКОНОМІЧНИХ ОБЧИСЛЮВАЧІВ ДЛЯ СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ СИСТЕМ 1022.5 KB
  Вирішення численних науковотехнічних завдань розвязання яких неможливе без використання високопродуктивних та економічних обчислювачів у звязку із підвищеними і специфічними вимогами до оброблення інформації. Такі завдання можна об'єднати в основні групи...
64815. ЛІКУВАННЯ УШКОДЖЕНЬ МІЖГОМІЛКОВОГО СИНДЕСМОЗУ ПРИ ТРАВМАХ ГОМІЛКОВОСТОПНОГО СУГЛОБА 441.5 KB
  Стандартною методикою оперативного лікування показання до якого розширюються з кожним роком повних розривів міжгомілкового синдесмозу є стабільний остеосинтез гомілкових кісток однимдвома шурупами уведеними з боку малогомілкової кістки у великогомілкову дистальне блокування.
64816. ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСНОВИ КЕРУВАННЯ ЯКІСТЮ ПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ ОПТИЧНИХ МАТЕРІАЛІВ ПРИ ЕЛЕКТРОННО-ПРОМЕНЕВІЙ МІКРООБРОБЦІ 3.99 MB
  Вперше аналіз електроннопроменевого впливу на мікрорельєф поверхні і ПШ германію та кремнію представлено в роботах Г. Ващенком розвинені математичні моделі та вперше розроблені наукові основи керування параметрами стрічкового електронного потоку при обробці оптичного скла і оптичних керамік...
64817. Мінливість ознак рижію ярого та створення нового вихідного матеріалу методом хімічного мутагенезу 456 KB
  Важливою задачею при створенні нових сортів ярого рижію є вивчення колекційних зразків з метою визначення кращих із них для подальшої селекційної роботи. Тому селекційні дослідження спрямовані на вивчення мінливості ознак рижію ярого й визначення ефективності...
64818. ТЕХНОЛОГІЯ ВІДНОВЛЕННЯ КАНАЛІЗАЦІЙНИХ КОЛЕКТОРІВ З ВИКОРИСТАННЯМ КОНСТРУКЦІЙ ІЗ ШЛАКОВОГО ЛИТТЯ 3.18 MB
  Значна частина каналізаційних мереж України перебуває у передаварійному та аварійному стані і потребує термінового відновлювання. Через корозію абразивний знос розгерметизацію стикових зєднань конструкції каналізаційних мереж передчасно руйнуються втрачаючи несучу здатність...
64819. ПАРАМЕТРИ ЗМІН ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ СІРОГО ЛІСОВОГО ҐРУНТУ ПІД ВПЛИВОМ УДОБРЕННЯ КУЛЬТУР І ПІСЛЯДІЇ ВАПНУВАННЯ 237 KB
  Метою досліджень було встановити закономірності впливу післядії вапнування з використанням різних систем удобрення на родючість сірого лісового ґрунту а саме: фізикохімічні властивості процеси перетворення кальцію вмісту гумусу агрохімічні...
64820. Фізичні поля прийомних криволінійних акустичних антен з екранами 9.9 MB
  Криволінійні антенні решітки що утворені з кругових циліндричних пєзокерамічних перетворювачів відносять до антен що знайшли найбільш широке застосування як у підводній електроакустичній апаратурі та пристроях так і в іншому обладнанні акустичної техніки.