МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Электрические станции»

Конспект лекций

по МПУРЗА

Минск 2008

1. Общая схема использования микропроцессоров и микроЭВМ в энергосистеме 4

2. Аппаратные средства МП систем 5

3. Обобщенная структурная схема МП 6

4. Запоминающие устройства 7

5. МикроЭВМ 9

6. Средства отображения информации в цифровых реле 11

7. Входные преобразователи аналоговых сигналов 12

8. Выходные релейные преобразователи 13

9. Интерфейсы цифровых устройств 14

10. Последовательные регистры (сдвига) 15

11. Шинные формирования (шинные усилители, буферные регистры с 3 состояниями, тристабильные схемы) 16

12. Аналого-цифровое преобразование АЦП 17

13. Функциональная схема последовательного АЦП напряжения в двоичный код 18

14. Функциональная схема 3-х разрядного АЦП параллельного кодирования 19

15. Ввод и первичная обработка аналоговой информации 20

16. Устройство выборки и хранения 22

17. Аналоговые коммутаторы (аналоговые мультиплексоры) 23

18. Выбор шага дискритизации. 24

19. Алгоритмы обработки информации в цифровых защитах. 25

20. Вычисление параметров векторов с использованием мгновенных значений сигналов и их производных. 26

21. Использование ортогональных составляющих. 27

22. Вычисление симметричных составляющих электрических величин. 28

23. Цифровые частотные фильтры. 29

24. Фильтры дискретного преобразования Фурье (ДПФ). 30

25. Краткие сведения о цифровых измерительных органах. 31

26. Помехозащищенность цифровых реле. 34

27. Эффективность экранирование кабелей связи. 37

28. Подавление помех по первичной питающей сети 38

29. Испытание аппаратуры на помехоустойчивость. 39

30. Комплектное устройство защиты и автоматики серии SPAС 801 40

31. Универсальный терминал защиты управления и контроля REL 511 42

32. Защита сборных шин 44

33. Дуговые защиты КРУ 44

1. Общая схема использования микропроцессоров и микроЭВМ в энергосистеме

П ервичные измерительные преобразователи (датчики)

С огласующие устройства, АЦП

М икро ЭВМ

С огласующие устройства ЦАП

Исполнительные органы

Дискретный сигнал

(положение выкл., разъед.)

Структурная схема цифрового устройства

2. Аппаратные средства МП систем

Все современные МП системы строятся на базе использования больших интегральных микросхем (БИС), входящих в различные микропроцессорные комплекты (МПК).

Под МПК БИС понимают совокупность интегральных микросхем, совместимых по техническому и конструктивному исполнению и предназначенных для совместного использования.

Основу всякого МПК БИС составляет БИС микропроцессора. Кроме того в состав МПК могут входить БИС записывающих устройств, контроллеры назначения, интегральные схемы тактовых генераторов и шинных формирователей.

Микропроцессор предназначен для выполнения арифметических и логических операций над данными, поступающими на его ввод в соответствии с программными вычислениями.

Основными характеристиками являются:

1. Разрядность обрабатываемых данных

2. Объем адресуемой памяти

3. Быстродействие

4. Надежность

Мп различают:

1 По числу БИС

1) однокристальные (возможности таких микропроцессоров ограничены возможностью кристалла и числом выводов)

2) многокристальные (применяются секционные МП, содержащие несколько больших интегральных схем, каждая из может обрабатывать только определенное число разрядов машинного слова, путем параллельного соединения БИС разрядность обрабатываемых данных можно увеличить.

2 По виду обрабатываемых данных:

1. Аналоговые (на входе встроенный АЦП, а на выходе встроенный ЦАП)

2. Цифровые

Собственно МП это устройство, работающее только с двоичным кодом

3 По назначению:

1. универсальные

2. специализированные

4 По технологии изготовления: на основе…

1 p-МОП (проводимость типа р)

2 n-МОП

3 КМОП( комплиментарные)

4 ТТЛШ (транз-транз логика с диодом Шотке)

5 ЭСЛ

5 По разрядности обрабатываемых данных:

4, 8, 12, 16, 20, 24… 32, 64

Чем выше разрядность тем выше точность обработки информации.

МП К580

3. Обобщенная структурная схема мп

Шина данных

Адресная шина

Шина управления

АЛУ- арифметико-логическое устройство, выполняет арифметические и логические операции над данными. Состав таких операции определяется набором команд микропроцессора.

Блок внутренних регистров используется для временного хранения данных. Некоторые имеют специальное назначение, а некоторые многоцелевое.

Регистры многоцелевого назначения называются регистром общего назначения РОН. Эти регистры могут использоваться программистом по его усмотрению.

Состав регистров:

1 Аккумулятор (накопитель) -главный регистр, т.к. большинство операций используется аккумулятор. А

2) 16-ти разрядный счетчик команд(программный) – в этот счетчик заносится адрес 1-ой команды и регистрируется какая команда должна быть выполнена следующей

3) РОН- используется в качестве ЗУ. Их часто называют сверх опреативное запоминающее устройство

В необходимых случаях РОН могут быть объединены в регистровые 16-ти разрядные пары, что позволяет обрабатывать 16-ти разрядные данные.

идентификаторы В, С, Д, Е, Н, L

4) Регистр команд служит для временного хранения команд на время выполнения команды( отличие от счетчика команд)

5) Регистр признаков (состояний или флаговый) – знак результата, позволяют также организовать разветвление программы в зависимости от результатов выполнения предыдущих операций.

6) 16-ти разрядный указатель СТЭКа (безадресная память)

4. Запоминающие устройства

1 по типу технологии: а) запоминающие устройства (ЗУ) на транзисторах со структурой МДП

б) на базе биполярных транзисторов

2 По принципу хранения ин-ции:

а) статические(носителем инф-ции служат элементы с двумя устойчивыми состояниями - триггеры)

б) динамические (используются конденсаторы и ключи, обеспечивающие доступ к ним)

3 По способу поиска и записи ин-ции:

а) адресные ЗУ поиск инф-ции производиться по адресу ячеек памяти, в которых она размещается. Различают ЗУ с произвольной выборкой, и ЗУ с последовательным доступом

б) безадресные ЗУ- относятся ЗУ типа СТЭК