Цифровой тахометр (стр. 1 из 3)
Министерство образования РБ
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Кафедра ЭВС
К защите допускаю
“ “ _________ 2001 г.
Руководитель работы
Давыдов А.Б.
Пояснительная записка
к курсовому проекту на тему:
“Цифровой тахометр”
Выполнил: Проверил:
студент гр. 810702
Трифонов А.А. Давыдов А.Б.
Минск 2001 г.
Содержание
Введение
1. Анализ задачи
1.1 Функциональная спецификация системы
1.2 Список функций, выполняемых системой
1.3 Описание интерфейса между системой и пользователем
2. Предварительное проектирование системы
2.1 Разбиение системы на модули
2.2 Выбор соотношения между аппаратными и программными средствами
3. Проектирование аппаратных средств системы
3.1 Разработка принципиальной схемы системы
3.2 Описание работы тахометра
4. Проектирование программного обеспечения
4.1 Разработка схемы алгоритма работы системы и программы
4.2 Описание алгоритма работы системы и программы
Заключение
Литература
Приложение А — Листинг управляющей программы
Современный этап развития научно-технического прогресса характеризуется широким применением электроники и микроэлектроники во всех сферах жизни и деятельности человека. Важную роль при этом сыграло появление и быстрое совершенствование интегральных микросхем – основной элементной базы современной электроники. Интегральные микросхемы применяются в вычислительных машинах и комплексах, в электронных устройствах автоматики, цифровых измерительных приборах, аппаратуре связи и передачи данных, медицинской и бытовой аппаратуре, в приборах и оборудовании для научных исследований и т.д.
Микрокомпьютер, в отличие от других компонентов, не обладает фиксированным набором функциональных характеристик. Его характеристики определяются в процессе проектирования системы с помощью программирования. Практически неограниченный диапазон программируемых функциональных возможностей микрокомпьютера придает этому компоненту особое значение.
В данном курсовом проекте необходимо разработать цифровой тахометр на базе микропроцессора 8086. Цифровой тахометр должен выполнять следующие действия:
1) Обеспечить измерение частоты вращения ротора двигателя, которая может изменятся от 100 до 5000 об/мин.;
2) Допустимая погрешность измерения в заданном диапазоне не более 2%;
3) Импульсный датчик выбрасывает 10 импульсов на каждый оборот.
4) Быстродействие системы должно быть таково, чтобы время измерения не превышало двух оборотов.
5) Измеренное число оборотов выводится на индикатор.
Эти требования должны лечь в основу проектируемого устройства.
1.1 Функциональная спецификация системы
Функциональная спецификация фиксирует, что система должна сделать и как она взаимодействует с окружением.
Функциональная спецификация включает два основных компонента:
1)список функций выполняемых системой;
2)описание интерфейса между системой и пользователем.
Список функций выполняемых системой и интерфейс между системой и пользователем определяются требованиями, которые предъявляются к проектируемой системе потребителем или пользователем, будущих эксплуатировать устройство. Исходя из заданных данных на курсовой проект можно выделить следующие основные функциональные действия, которые должна выполнять проектируемая компьютерная система:
Обеспечить измерение частоты вращения ротора двигателя, которая может изменятся от 100 до 5000 об/мин ;
Данную функцию можно реализовать путем преобразования импульсов за каждый оборот, которые снимаются с помощью импульсного датчика, в цифровой код с помощью биполярного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) с дальнейшей программной обработкой в микропроцессорной системе и передачей полученных данных на цифровой индикатор.
обеспечивать точность измерения напряжений 2% на заданном диапазоне;Данное требование в проектируемом устройстве обеспечивается путем применения радиоэлементов с отклонением от номинала не более 0.5% и АЦП соответствующей разрядности.
быть несложным в управлении;
Несложность в управлении достигается минимизацией числа органов управления и наглядным отображением измеряемой величины. В проектируемом устройстве в качестве органов управления применяются только кнопка «POWER». Отображения информации осуществляется при помощи четырех индикаторов, на которых выводится значение измеряемой величины.
1.2 Список функций, выполняемых системой
В результате анализа функциональных действий можно определить основные функции, выполняемые системой:
преобразование аналогового сигнала в цифровой код;
считывание и запись данных в порты;
обработка полученных данных (определения порядка, знака и размерности измеряемой величины);
преобразование вводимого двоичного кода в двоично-десятичный;
преобразование цифрового кода в символьное значение для индикации;
вывод проанализированных данных на индикатор.
1.3 Описание интерфейса между системой и пользователем
На основании списка функций выполняемых системой определим интерфейс между системой и пользователем.
Внешний вид передней панели цифрового тахометра представлен на рисунке 1.
 |
Рисунок 1 - Внешний вид передней панели тахометра
На передней панели расположены четыре цифровых индикатора, на которых выводится значения измеряемой величины.
Включения тахометра производят клавишей «POWER»
2. Предварительное проектирование системы
2.1 Разбиение системы на модули
Из выше перечисленных функций следует, что в состав проектируемого цифрового тахометра должны войти следующие модули.
Модуль аналого-цифрового преобразователя, который будет выполнять функцию преобразования импульсов в цифровой код.
Преобразования двоичного кода в двоично-десятичный будет, осуществляется при помощи модуля преобразования в двоично-десятичный код.
Модуль индикации необходим для отображения значения измеряемой частоты.
Обработка данных вводимых из АЦП (выделение знака, определение размерности) осуществляется модулем обработки.
Преобразование значений импульсов в символьное значение для знакоразрядного индикатора осуществляется модулем преобразования в семисегментный код.
Управление работой тахометра в целом будет, осуществляется при помощи микрокомпьютера. Так как микрокомпьютер, является последовательным устройством, которое выполняет одну команду за другой, в модульный состав необходимо включить исполнительный модуль, который будет обеспечивать последовательное исполнение системой функций.
2.2 Выбор соотношения между аппаратными и программными средствами
В результате анализа функций, выполняемых системой, и на основании модульной структуры произведем разбиение системы на аппаратные и программные модулями. Полученная модульная структура цифрового тахометра представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Соотношения между программными аппаратными модулями в цифровом тахометре
Связь между программными модулями и модулем микрокомпьютера показана двойной стрелкой, так как программные модули реализуются как процедуры микрокомпьютера.
Таким образом, программным методом реализована следующая группа функций: преобразование двоичного кода в двоично-десятичный, обработка данных.
Из выше перечисленных, реализованных программным методом, функций две (преобразование двоичного кода в двоично-десятичный), возможно, было реализовать и аппаратно. Однако они реализованы программно по следующим причинам:
решение этих задач не критично по времени;
реализация данных функции аппаратно сложная задача и требует включения в состав устройства большого количества логических ИМС.
Аппаратным методом реализованы модули аналого-цифрового преобразователя, масштабирующего устройства, модуль переключателя, модуль индикации и преобразователь в семисегментный код.
Модуль преобразователя в семисегментный код строится аппаратно так как его программная реализация потребовало бы вывода двадцатичетырех разрядного слова вместо шестнадцати, что не приведет к уменьшению аппаратных затрат.