Вычислитель аналогового сигнала (стр. 1 из 4)

Министерство Образования Российской Федерации

Марийский Государственный Технический Университет

Кафедра ПП ЭВС

Вычислитель аналогового сигнала

Пояснительная записка к курсовому проекту

по предмету ПЦ и ПУ ЭВС

Выполнил: ст. гр. ЭВС-32у

Казанцев С.В.

Проверил:

Кошкин В.В.

Йошкар-Ола

2003


Аннотация

вычислитель аналоговый сигнал протокол

В настоящем курсовом проекте был разработан специализированный вычислитель для обработки аналогового сигнала. Данный вычислитель реализует ввод сигнала, отображение результата на индикаторе, накопление по каждому из каналов с усреднением по времени на интервале, определение среднеквадратического значения параметра, отбрасывание крайних значений, сравнение каждого сигнала по уровню с тремя значениями, вывод результатов по стандартному протоколу. Основанием для разработки является задание на курсовое проектирование.

Курсовой проект выполнен на листах, содержит чертежей.

Summary

In the present course project the specialized calculator for processing an analog signal was developed. The given calculator realizes input of a signal, display of result on the indicator, accumulation on each of channels with averaging on time on an interval, definition of meaning of parameter, rejection of extreme meanings, comparison of each signal on a level with three meanings, conclusion of results under the standard protocol. The basis for development is the task for course designing.

The course project is executed on sheets, contains of the drawings.


Задание на курсовой проект

Разработка специализированного вычислителя для обработки аналогового сигнала.

Число входных сигналов: аналоговых 2

Величина входного аналогового напряжения Uвх ±0,5 В

Максимальная основная частота входного сигнала 10 кГц

Максимальная длинна проводников до источника

первичного сигнала – не более 0,3 метров

Вывод информации – на цифровое табло,

число строк 2

число столбцов 6

Элементы индикации семисегментные индикаторы

Время формирования сигнала на выходе – не более 0,1 сек

Точность представления информации – не хуже 0,1%

Функциональная клавиатура.

Функции системы:

- ввод сигнала

- отображение результата на индикаторе

- накопление по каждому из каналов с усреднением по времени на интервале

- определение среднеквадратического значения параметра

- отбрасывание крайних значений

- сравнение каждого сигнала по уровню с тремя значениями

- вывод результатов по стандартному протоколу.


Содержание

1. Техническое задание

1.1 Введение

1.2 Основание для разработки

1.3 Технические требования

1.3.1 Состав изделия

1.3.2 Технические параметры

1.3.3 Принцип работы

1.4 Технические требования

1.4.1 Требования к надежности

1.4.2 Условия эксплуатации

1.4.3 Требования безопасности

2. Техническое предложение

2.1 Обзор литературы

3. Техническое проектирование

3.1 Разработка принципиальной схемы

3.1.1 Структурная схема устройства

3.1.2 Функциональная схема устройства

3.1.3 Принципиальная схема устройства

3.2 Проверочные расчеты

3.2.1 Расчет на потребляемую мощность

3.2.2 Расчет на нагрузочную способность

3.2.3 Расчет на задержку формирования сигнала

4. Программная часть

4.1 Разработка программы

4.2 Текст программы

Заключение

Список литературы


1. Техническое задание

1.1 Введение

Данное техническое задание распространяется на разработку схемы электрической принципиальной системы вычислителя, предназначенного для обработки аналогового сигнала и вывод результатов на цифровое табло.

1.2 Основание для разработки

Основанием для разработки является задание на курсовой проект по дисциплине "Проектирование центральных и периферийных устройств ЭВМ". Тема: "Вычислитель для обработки аналогового сигнала".

1.3 Технические требования

1.3.1 Состав изделия

Проектируемое изделие должно содержать следующие устройства:

Микроконтроллер, ОЗУ, ПЗУ, АЦП, табло 2 строки по 6 столбцов, должен содержать клавиатуру (12 клавиш), 2 входных аналоговых канала.

1.3.2 Технические параметры

Величина входного аналогового напряжения Uвх ±0,5 В

Максимальная основная частота входного сигнала 10 кГц

Время формирования сигнала на выходе – не более 0,1 сек

Точность представления информации – не хуже 0,1%

Объем памяти: ОЗУ – 128 Кбайт, ПЗУ – 32 Кбайт

Используемый тип микроконтроллера MCS–196


1.3.3 Принцип работы

Принцип работы данного устройства заключается в считывание информации в аналоговой форме по двум каналам, ее преобразовании, обработке (усреднение на интервале 5 сек, вычисление максимального и минимального разброса от среднего значения), хранении цифровых сигналов и выводом результатов на цифровое табло.

1.4 Технические требования

1.4.1 Требования к надежности

Надежность - это физическое свойство, которое зависит от количества и качества, входящих в изделие элементов, условий, в которых оно эксплуатируется. Надежность - это свойство прибора выполнять заданные функции и при этом сохранять свои параметры в заданных условиях эксплуатации и в течение определенного промежутка времени.

Показатели надежности должны соответствовать ГОСТ 25359-82.

1.4.2 Условия эксплуатации

Разрабатываемый вычислитель на базе контроллера MCS 8ХС196NT предполагается эксплуатировать в условиях УХЛ 4.2 ГОСТ 15150 - 69 при следующих условиях:

-температура окружающей среды от +1 до +50°С

-относительная влажность воздуха при температуре +50°С и ниже без конденсации влаги до 90%

-циклическое воздействие температур от +1 до +50°С

-атмосферное давление от 5.3 до 7.7 кПа от 400 до 790 мм.рт.ст.

Примечание: механические воздействия в данной курсовой работе не рассматриваются.


1.4.3 Требования безопасности

Требования безопасности должны соответствовать ГОСТ 12.2.006-87. Надежная работа вычислителя должна обеспечиваться выбором условий эксплуатации.

При эксплуатации вычислителя необходимо следить за правильностью распайки выводов разъемов и обеспечением их механического крепления, а также надежного заземления всего изделия в целом.

При пайке выводов микропроцессора и других микросхем следует принимать меры исключающие повреждение из-за перегрева, механических усилий, статического напряжения.


2. Техническое предложение

2.1 Обзор литературы

Рассмотрим несколько информационно-вычислительных систем, послуживших при проектировании аналогами создаваемой системы сбора информации. Пример опроса MIDI-клавиатуры, обрабатываемой однокристальной микро-ЭВМ К1816ВЕ35.

Микро-ЭВМ – это устройство, занимающееся обработкой информации и управлением работы частей MIDI-клавиатуры. Она имеет специальные двунаправленные выводы, позволяющие создать совмещенную шину адреса/данных, и порт ввода/вывода, к которому подключен блок клавиатуры.

Блок клавиатуры состоит из набора клавиш, которые последовательно опрашиваются сигналами с порта ввода/вывода микро-ЭВМ. При нажатии клавиши выставляется сигнал, вызывающий прерывание программы микро-ЭВМ. По этому прерыванию сигналы, установленные на выводах порта, запоминаются в памяти микро-ЭВМ, и далее используются как код нажатой клавиши.

Генератор вырабатывает и выдает на соответствующие входы микро-ЭВМ тактовые сигналы заданной частоты.

Схема выборки адреса выделяет и сохраняет сигналы адреса во время цикла совмещенной шины адрес/данные.

Считывание с ППЗУ производится через шину адреса/данных под управлением специальных сигналов микро-ЭВМ.

Через MIDI-выход осуществляется передача цифровой кодированной информации на проигрывающее устройство.

В качестве первого примера структурной схемы контроллера была выбрана структурная схема автоматизированной системы контроля (АСК) [1].

В таких системах необходимая информация об объекте контроля, формируется с помощью измерительных датчиков, установленных на нем. В микропроцессорных автоматизированных системах контроля выполняется обработка и промежуточное хранение информации, как в едином измерительном блоке системы, так и в местах, максимально приближенных к источнику информации.

Структурная схема АСК централизованного типа с внутренней магистралью приведена согласно рисунку 1.

Принцип объединения компонентов микроЭВМ и периферийных устройств с помощью общей магистрали позволяет легко модифицировать систему в соответствии с конкретными потребителями. Каждое устройство подключается к магистрали с помощью стандартного интерфейса. Основу схемы АСК составляет процессор, выполняющий функции преобразования поступающей с внешних датчиков (Д1 …..ДN ) информации и ее распределение по оконечным узлам.

АСК может быть выполнена на основе серийно выпускаемой микроЭВМ с собственной памятью данных, либо специализированная микроЭВМ, которая дополняется блоком ОЗУ, где хранятся информационные массивы, участвующие в обработке. Тип микропроцессорных схем и конкретные характеристики проектируемой системы накладывают особенности на структуру процессора.

Интерфейсные блоки - устройства ввода и устройство вывода ориентируются на стандартную форму обмена информацией по магистрали. В накопителе полученная информация сохраняется длительное время, а при регистраторе документируется. Пульт управления и контроля необходим для задания режима работы АСК, оперативного контроля хода измерений и, при необходимости, вмешательства в процедуру обработки информации.

Таймер синхронизирует работу всей системы, и его сигналы могут служить метками реального времени.

В качестве второго примера была выбрана схема одноплатного микроконтроллера мМС1204 [2], которая приведена согласно рисунку 2.

Рисунок 1 - Структурная схема АСК централизованного типа.

Базовой моделью семейства является микроконтроллер мМС1200 [3], который представляет собой законченную одноплатную МС общего назначения с магистрально-модульной архитектурой открытого типа. Основой МС служит шина И41 [3]. На плате отсутствуют какие-либо средства для реализации специальных функций, ориентированных на конкретные применения. Специфичность и разнородность таких средств привели бы к перегрузке платы и ее не эффективному использованию. Поэтому основное внимание было уделено интегрированию действительно универсального базового набора программно-аппаратных средств, обладающего функциональной завершенностью и обеспечивающего применение микроконтроллера в качестве ядра информационных систем.


Copyright © MirZnanii.com 2015-2018. All rigths reserved.