Компьютерная схемотехника (стр. 32 из 32)
Исходные данные для расчета:
АЧХ ФНЧ должна быть монотонной в полосе пропускания и в полосе задерживания.
Коэффициент усиления К=1.
Частота среза fc=10Гц.
Максимальное затухание в полосе пропускания a1=3дБ.
Минимальное затухание в полосе задерживания a2=20дБ.
Ширина переходной области Тwнч=10Гц.
Эти данные были введены в программу расчета фильтра, которая определила, что заданным значениям удовлетворяет фильтр Баттерворта 4-го порядка. Его принципиальная схема показана на рисунке 10.55 и включает два звена 2-го порядка, реализованные на ИМС ОУ: DA1,DA2.
Рисунок 10.55
Расчетный порядок фильтра – 4.
Добротность: звено1 – 0.541196, звено2 – 1.306563
Значения элементов:
звено1: R1=34,8 кОм; R2=34,8 кОм; R3=1,74 кОм; С1=422 нФ; С2=1 мкФ;
звено2: R4=82,5 кОм; R5=82,5 кОм; R6=41,2 кОм; С3=73,2 нФ; С4=1 мкФ.
На рисунке 10.56 приведены характеристики: отдельных звеньев ФНЧ; АЧХ идеального ФНЧ, соответствующая расчетным значениям его компонентов без их округления; АЧХ реального ФНЧ, соответствующая реальным значениям компонентов схемы, полученным после их округления к конкретному стандартному ряду электронных элементов Е96.
1,3,5 – реальные характеристики всего фильтра, 1-го и 2-го звеньев
2,4,6 – теоретические характеристики всего фильтра, 1-го и 2-го звеньев
Рисунок 10.56
10.7 Разработка схемы алгоритма и управляющей программы
Неотъемлемой частью любой микропроцессорной системы является управляющая программа, которая обеспечивает выполнение системой заданных функций.
На рисунке 10.57 приведена схема алгоритма работы ЛМПСУ, структура которой показана на рисунке 10.1.
В начале производится начальная инициализация ведомой ОМЭВМ, включающая начальные установки, программирование таймеров, последовательного и параллельного портов, системы прерываний.
Затем обрабатывается первый (индекс 0) канал трехканальной системы сбора, обработки информации и управления. Это происходит в том случае, если отсутствует прерывание от установки флага RI=1 ведомой ОМЭВМ (входной буфер приемника последовательного канала полон). RI=0 отражает отсутствие необходимости удаленного управления, которое заключается в получении ведомой ОМЭВМ команды от микро ЭВМ более высокой ступени иерархии.
Значение контролируемого параметра 1-го канала (в нашем случае – расход газа) через аналоговый мультиплексор и устройство выборки-хранения, встроенные в микросхему MAX154, поступит на вход АЦП этой микросхемы.
Затем формируется сигнал запуска АЦП, ожидается окончание преобразования и после его завершения информация о текущем значении контролируемого параметра вводится в ОМЭВМ. Здесь это значение сравнивается с заданным, в результате чего вырабатывается сигнал рассогласования, который поступает на цифровой ПИД-регулятор, реализованный программно, и предназначенный для обеспечения требуемого качества процесса управления.
С выхода регулятора снимается управляющее воздействие, которое через параллельный порт ОМЭВМ выводится сигналом
– запись в предварительно выбранный регистр – защелку четырехканального ЦАП MAX506.Цифровое значение, сохраненное в регистре, непосредственно цифро-аналоговым преобразователем, выполненном на матрице R-2R и операционном усилителе, преобразуется в аналоговую величину – напряжение, которая выдается на соответствующий исполнительный элемент.
После завершения обработки первого канала формируется сигнал сброса для АЦП и аналогично обрабатываются второй канал – измерения давления, а затем третий – измерения температуры.
Если после этого работа системы не завершена, то управление вновь передается обработке 1-го канала и т.д.
Если перед очередным циклом обработки появляется сигнал необходимости удаленного управления, то основная программа прерывается и управление передается подпрограмме, осуществляющей взаимодействие с микро ЭВМ более высокого уровня.
Рабочая управляющая программа, реализующая данный алгоритм на языке Ассемблер ОМЭВМ МК51 приведена в таблице 10.7.
Рисунок 10.57
Таблица 10.7 – Рабочая управляющая программа
| Блок | Метка | Команда | Комментарий | ||
| 1 | SETBP2.6 | Подача высокого уровня на WR | |||
| 2 | MAIN: | JB P3.2, REMCONTROL | Переход к подпрограмме удаленного управления при наличии сигнала УУ | ||
| 3 | MOVR0, 0 | Установка начального канала | |||
| 4 | LOOP: | MOV A, P2AND A,#11111100bOR A, R0MOV P2, A | Чтение информации из порта P2Маскировка битов номера канала АЦПЗапись номера каналаВывод номера канала в порт P2 | ||
| 5 | CLRP2.2 | Подача низкого уровня на CS, RD | |||
| 6 | NOPNOP | Задержка для окончания преобразования АЦП | |||
| 7 | MOV A, P1 | Чтение данных из АЦП | |||
| 8 | ACALL REG_PROCMOV R1, A | Вызов подпрограммы ПИД – регуля-тора ПП возвращает результат в аккумуляторе | |||
| 9 | MOV A, R0MOV C, ACC.0MOV P2.4, CMOV C, ACC.1MOV P2.5, CSJMP CONTINUE: | Загрузка номера канала в аккумуляторПобитовый вывод номера канала в ЦАП | |||
| 10 | REMCONTROL: | Выполнение команды удаленного управления | |||
| 11 | CHECKEXIT: | JNB P3.5, MAIN | Переход к началу программы | ||
| 12 | RET | Выход из программы | |||
| 13 | CONTINUE: | MOV A, R1MOV P0, A | Загрузка сигнала управления в аккумуляторВывод сигнала управления в ЦАП | ||
| 14 | CLR P2.6SETB P2.6 | Подача перехода 0->1 на ЦАП (запуск) | |||
| 15 | SETBP2.2 | Подача высокого уровня на CS, RD | |||
| 16 | INC R0CJNE A, #3, LOOPSJMP CHECKEXIT | Переход к следующему каналуВыполнить для 0..2 каналаПереход к следующей итерации | |||
На рисунке 10.58 дана схема электрическая принципиальная ЛМПСУ, реализующая описанную выше задачу
1 Цифровая и вычислительная техника. Э.В.Евреинов и др. Под редакцией Э.В. Евреинова. Москва: Радио и связь, 1991. -464с.:ил.
2 Электронные промышленные устройства :Уч. для студ. вузов спец. "Промышленная электроника" В.И. Васильев, Ю.М. Гусев, В.Н. Миронов и др. –М.: Высшая школа, 1988.-303стр.:ил.
3 Руденко В.С. и др. Приборы и устройства промышленной электроники. В.С. Руденко, В.И. Сенько, В.В. Трифонюк (Библиотека инженера ) К.: Техника, 1990. -368cтp.
4 Токхейм Р. Основы цифровой электроники :Пер. с англ. -М.: Мир, 1988. - 392стр.ил.
5 Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. 2-е издание, перераб. и дополн. –Л.:Энергоатомиздат. Ленингр. Отделение, 1988.-304стр.: ил.
6 Браммер Ю.А., Пащук И.Н., Импульсная техника .-К.: Высшая школа , 1985.-320стр: ил.
7 Зубчук В.И. и др. Справочник по цифровой схемотехнике /В.И. Зубчук, В.П. Сигорский, А.Н. Шкурко.-К.:Техника, 1990.-448стр.
8 Тули М. Справочное пособие по цифровой электронике:Пер. с англ.-М.: Энергоатомиадат, Ленингр. отделение, 1990. 176стр.: ил.
9 Димитрова М.И., Пунджев В.П. 33 схемы с логическими элементами И-HЕ: Пер. с болг.-Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1988. 112стр.:ил.
10 Федорков Б.Г., Телец В.А. Мкросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. -М .Энергоатомиздат, 1990. -320стр.:ил.
11 Цифровые интегральные микросхемы: Справочник /П.П. Мальцев, Н.С. Долидзе, М.И. Критенко и др. –М.: Радио и связь, 1994.-240стр : ил.
12 Вениаминов В.Н., Лебедев О.Н.. Мирошниченко А.И. Микросхемы и их применение: Справ. Пособие.-3-е изд., перераб. и доп.-М . Радио и связь, 1989 240стр.:ил.-(Массовая радиобиблиотека: Вып. 1143).