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 К1–К63 которые снимают показания датчиков затем сигнал поступает на коммутаторы К64–К67 которые выбирают какой из...

Русский

2013-12-26

247 KB

6 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

2636. Изучение затухающих колебаний 298.5 KB
  Изучение затухающих колебаний Цель работы: изучение электрических собственных колебаний в контуре, содержащем последовательно соединенные катушку с индуктивностью L, конденсатор с емкостью С и резистор с сопротивлением R. Теоретические положения...
2637. Определение емкости конденсатора и батареи конденсаторов 371 KB
  Определение ёмкости конденсатора и батареи конденсаторов  Цель работы: определение ёмкости конденсатора и батареи из двух конденсаторов при их параллельном и последовательном соединении. Описание установки В состав лабораторной установки входят...
2638. Изучение магнитного поля соленоида создаваемых вдоль оси длинной и короткой катушек 493.5 KB
  Изучение магнитного поля соленоида Цель работы: определение магнитных полей, создаваемых вдоль оси длинной и короткой катушек. Описание лабораторной установки и вывод расчётных зависимостей Примерная картина магнитного поля на оси короткой и...
2639. Моделирование электростатических полей 893.5 KB
  Моделирование электростатических полей Цель работы: определение расположения эквипотенциалей, построение силовых линий электрических полей, задаваемых электродами различной конфигурации, и построение качественной зависимости напряжённости электричес...
2640. Україна в часи хрущовської відлиги, застою та перебудови (1965 – 1991 рр.) 148 KB
  Україна в часи хрущовської відлиги, застою та перебудови (1965 – 1991 рр.). План  Україна в період лібералізації суспільно-політичного життя в Радянському Союзі (середина 50-х – середина 60-х ...
2641. Україна в другій світовій війні та перші повоєнні роки (1939-1954 рр.) 122.5 KB
  Україна в другій світовій війні та перші повоєнні роки Зміст  Українські землі напередодні та на початку другої світової війни.  Україна в роки Великої Вітчизняної війни. Україна у повоєнний період (друга половина 40-х – перша п...
2642. Определение работы выхода электрона из металла методом прямых Ричардсона 138.5 KB
  Определение работы выхода электрона из металла методом прямых Ричардсона Приборы и принадлежности. Лабораторная панель, блок питания накала Б5-70, блок питания анода Б5-70, универсальный вольтметр В7-27. Введение. Принцип работы большинства электров...
2643. Залучення випускників шкіл до навчання в МНУ імені В.О. Сухомлинського 126.5 KB
  Виховний захід на тему: «Залучення випускників шкіл до навчання в МНУ імені В.О. Сухомлинського» Миколаївський національний університет імені В. О. Сухомлинеького (до 21 серпня 2010 року — Миколаївський державний університет імені В. О. Сухомли...
2644. Профессиональная ориентация школьников старших классов 58 KB
  Внеклассное мероприятие «Профессиональная ориентация школьников старших классов» В современном мире существует огромное разнообразие профессий. В подростковом возрасте достаточно сложно сделать правильный выбор высшего учебного заведения, без помощи...