Структура системы накопления данных

Система накопления данных должна включать в себя несколько блоков.
Источник данных об измеряемом технологическом параметре - датчик. Точная схема его неизвестна, но основным и определяющим параметром датчика является наличие аналогового выхода, сигнал с которого должен поступать на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Максимальная величина параметра соответствует 10,24 В, а минимальная - 0 В.

Если максимальное значение входного аналогового сигнала равно 10,24 В, то при заданной точности в 2% самый младший двоичный разряд выходного кода с АЦП равен 0,2048 В. Условиям работы с такой точностью вполне удовлетворяет схема К1113ПВ1. Разрядность выходного кода с этой схемы равна 10. Старший разряд имеет вес 5,12 В, следующий - 2,26 В, 6-й (по порядку) разряд - 0,16 В. Казалось бы, что с выхода АЦП потребуется использовать максимум 6 двоичных разрядов, но так как требуется с заданной точностью вычислять среднее значение по трем отсчетам и абсолютная погрешность суммы равна сумме абсолютных погрешностей слагаемых, нам понадобится 7 двоичных разрядов выходного кода с АЦП. 7-й разряд имеет вес 0,08 В. Следовательно, среднее значение по трем отсчетам будет иметь абсолютную погрешность 0,24 В, а относительную - 2,3%, что можно принять допустимым, так как само значение точности оцифровки задается с точностью до 1%.
Пределы изменения входной величины: 0-10,24 В не требуют каких-либо дополнительных схем между АЦП и датчиком. Для схемы К1113ПВ1 необходима подача запускающего сигнала, источником которого может быть микроЭВМ. Верное значение выходных цифровых сигналов с АЦП может быть считано после формирования и анализа выходного сигнала готовности. Все эти выходные сигналы с АЦП должны быть переданы на входы микроЭВМ.

Принципы ввода
аналоговых сигналов

Основой системы является микроЭВМ К1816ВЕ751, которая для связи с внешним миром имеет четыре 8-ми разрядных порта. Девять разрядов этих портов необходимо использовать для запуска АЦП (1 разряд) и чтения состояния сигнала готовности (1 разряд) и оцифрованных данных с выхода АЦП (7 разрядов).

Контрольное значение технологического параметра выводится на индикацию при нажатии кнопки TEST в произвольные моменты времени. Следовательно, сигнал от кнопки (1 разряд) должен поступать на микроЭВМ как сигнал запроса прерывания.
Кнопка TEST для формирования сигнала запроса прерывания должна иметь схему подавления дребезга контактов.

Так как накопление данных о технологическом параметре должно проводиться в течение длительного времени, то совершенно очевидно, что понадобится использовать внешнюю память данных микроЭВМ. Прежде всего, необходимо оценить объем этой памяти. В любом случае среднее значение технологического параметра будет записываться в память как один байт. При работе с минимальным периодом опроса в 1 с за рабочий день (8 часов) понадобится записать 3600 х 8 = 28800 байт. Очевидно, что внешняя память должна быть реализована на нескольких БИС памяти.

Для отображения контрольного значения технологического параметра необходим блок индикаторов. В задании система счисления не оговорена, поэтому выберем двоичное представление. Так как переданная из ПК величина S может быть неизвестна оператору системы, на индикацию всегда следует выводить все 7 разрядов среднего оцифрованного значения параметра.

Персональный компьютер, который должен как принимать, так и передавать данные, удален от микроЭВМ на расстояние в 100 м. Передача данных на такое расстояние возможна в последовательном коде при использовании интерфейса ИРПС - «токовая петля». Следовательно, в составе ПК должна быть плата расширения со схемами, обеспечивающими этот интерфейс. Структура посылки должна соответствовать интерфейсу RS-232.

Последовательный порт микроЭВМ МК51 может обеспечивать передачу данных последовательным кодом со структурой посылки, соответствующей интерфейсу RS-232, но уровни принимаемых и выдаваемых сигналов соответствуют уровням TTL. Схема связи с ПК на стороне микроЭВМ должна обеспечивать прием и передачу токовых посылок.

Для питания собственно микроЭВМ, схем индикации, АЦП и схемы связи с ПК необходим набор автономных источников питания.


- определить элементную базу и разработать принципиальную схему системы		Принципиальная схема
- разработать алгоритм и программу работы микроЭВМ		Программа работы микроЭВМ
- оценить точность реализации периода опроса технологического параметра		Оценка точности
- отладить программу работы микроЭВМ		Отладка программы

\| На главную страницу \| На начало раздела \| Задание на разработку системы \| На начало страницы \|	© КСиТ МИФИ, 2002 г.