6. Расчет и проектирование средств сопряжения системы управления с объектом

Вычислительноеядро микроконтроллера, реализующего управление компонентами объекта, связано с объектом через ряд элементов, которые выполняют следующие функции:

1. Адресуют компонент объекта, т.е. присваивают ему некоторое, индифицирую- щее его имя и делают компонент доступным для вычислительного ядра. Эта задача вы- полняется обычно вблизи вычислительного ядра. Выполняют эти функции специальные регистры, как в рассмотренном нами в разделе 1.4 примере (рис.1.24). Там эти регистры использовались для дискретного контроля и управления и компоненты объекта идентифи- цировались номером регистра и номером бита регистра. Мы научились обращаться к этим компонентам из программы при программной реализации событий. Аппаратно строится схема программной идентификации с помощью дешифраторов памяти. В третьей главе мы изучим основы ихпостроения.

Есть и аппаратная инициализация потоков, когда процессы контроля и управления запускаются при возникновении внешних системных событий (программная и аппаратная инициализация). В этом случае, для обнаружения системного события, его идентифика- ции и запуска соответствующего потока, используется обычно механизм прерываний микроконтроллера. Его мы такжедетальноизучимв следующейглаве.

При аналоговом управлении компонент объекта подключен к вычислительному ядру через входной регистр цифроаналогового преобразователя. Управляющая программа командует компонентомобъекта, записываяинформацию в регистр ЦАП.

При аналоговом контроле компонент объекта идентифицируется номером регистра аналого-цифрового преобразователя. Чаще всего к одному АЦП через управляемый ана- логовый селектор, который мы рассмотрели в предыдущем разделе (рис. 2.41, а), подклю- чено несколько компонентов объекта. Тогда, для проведения аналогового контроля кон- кретного компонента сначала нужно подключить его к АЦП, установив на управляющих входах селекторанеобходимый код, затемдать сигнална началопреобразования.

Платы устройств связи с объектом, выпускаемые серийно и применяемые при раз- работке систем управления на базе универсальных и специализированных контроллеров, обычно решают задачи идентификации сигналов. Эта проблема становится актуальной на аппаратном уровне только при разработке специальных встроенных микроконтроллеров и будет рассмотрена намив четвертойглаве.

2. Согласуют сигнал вычислительного ядра с линией связи. Здесь решаются задачи согласования сигналов по уровню, защиты сигналов от помех. Особенно опасно проник- новение помех от объекта в вычислительное ядро, причем, как по линии связи, так и по цепям питания. Сбой счетчика команд микропроцессора вычислительного ядра приводит к его «зависанию». Это очень неприятная ситуация, которая, если не принято дополни- тельных мер, может привести к потереконтроля заобъектом управления.

3. Передают сигнал от вычислительного ядра к элементам объекта при дискрет- ном или аналоговом контроле или в обратном направлении при операциях управления. Здесь важно передать сигнал быстро и без искажения, не допустить проникновения помех в передаваемую информацию. Именно поэтому уровень сигналов на линии передачи спе- цифичен и обычно оказывается не согласован с приемником или источником сигналов.

4. Согласуют сигнал линии связи с элементом объекта. Здесь, как и во второй функ- ции, идет согласование по уровню приемника, либо источника сигнала и линии связи. Ис- точниками сигналов на объекте являются различные датчики дискретных и аналоговых сигналов и следует согласовать сигнал датчика и линии связи. Приемниками сигналов на объекте управления являются обычно компоненты систем энергообеспечения, питающие целевые механизмы машины требуемыми энергетическими потоками. Система управления

через свои сигналы включает или выключает эти потоки, либо добивается их модуляции должным образом.

Изученные нами дискретные компоненты САУ используют для решения задач, не- обходимых для реализации перечисленных функций. Ранее, при рассмотрении конкрет- ных электронных компонентов САУ мы уже рассматривали их типовое применение. Сей- час мы пойдем уже не от компонента к назначению, как уже делали ранее, а наоборот, покажем, как с помощью рассмотренных нами компонентов можно решать конкретные задачисопряжениявычислительногоядрасэлементамиобъекта управления.