Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Омский государственный технический университет" Электротехника и электроника

Методические указания для выполнения курсовой работы и СРС

Омск Издательство ОмГту

2013

Составитель: А.Н. Компанейц, канд. техн. наук, доцент

Методические указания предназначены для студентов очного и заочного обучения по направлениям подготовки бакалавриата 220400.62 «Управление в технических системах» и 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств»

1. Состав курсовой работы

Целью выполнения курсовой работы (КР) является практическое применение теоретических знаний, полученных при изучении курса «Электротехника и электроника», при проектировании модулей микропроцессорных систем управления (СУ) различными объектами.

Тема курсовой работы указана в наименовании таблицы с вариантами исходных данных на КР (табл. 1 - табл. 4).

Содержание работ, выполняемых в курсовой работе: разработка технического задания по теме курсовой работы; разработка структурных схем модулей ввода/вывода аналоговых, дискретных и импульсных сигналов СУ (далее в тексте – модуль); выбор элементной базы и подбор соответствующих электронных компонентов для разрабатываемых модулей СУ; разработка принципиальных электрических схем модулей СУ и перечня элементов к ним; отладка одной из схем, в соответствии с заданием, в системе схемотехнического моделирования Multisim и разработка её печатной платы в САПР PCAD; выполнение расчётов.

Работа состоит из графической части и пояснительной записки (ПЗ).

КР представляется к защите в распечатанном виде и на электронных носителях.

2. Графическая часть курсовой работы

Графическая часть работы должна содержать следующие чертежи: модули ввода/вывода – две электрические структурные схемы; модули ввода/вывода – две электрические принципиальные схемы. Типы проектируемых модулей указаны в варианте задания (табл. 1 - табл. 4). Чертежи выполняются с использованием графических САПР в соответствии с требованиями ЕСКД.

Графическая часть работы выполняется на листах стандартных форматов (А1 - А4). Чертежи формата А2 и А1 при печати уменьшаются до формата А3. Напечатанные листы чертежей вшиваются в соответствующие разделы ПЗ.

Шифр чертежей КР-2068998-А1-ХХ-АА.ВВ.ССС.SS, где, ХХ - номер темы, АА - номер изделия, ВВ - номер узла, ССС - номер позиции, SS - тип чертежа (ПЗ - пояснительная записка, ПЭЗ - перечень элементов, схемы электрические: Э0 - объединённая, Э1 - структурная, Э2 - функциональная, Э3 - принципиальная, Э4 - соединений, Э5 - подключения, и т.д.).

2.1. Электрическая структурная схема модуля

Пример оформления чертежа электрической структурной схемы модуля представлен на рис 1. В КР на схеме показываются все основные структурные элементы, информационные потоки (шины) и сигналы. Для информационных потоков и сигналов указывается их направление.

Рисунок 1. Модуль ввода/вывода аналоговых, дискретных и импульсных сигналов.

Схема электрическая структурная

Рисунок 1. Окончание

Модуль на рисунке выделен штрихпунктирной линией. Все внешние информационные потоки и сигналы вынесены за границу модуля.

На чертеже электрической структурной схемы имеется четыре типа линий: штрихпунктирная, тонкая (используется только в штампе), основная (используется для отображения сигналов и элементов схемы), шины чертятся в 2-3 толще основной линии. При разработке чертежа необходимо так располагать разные шины, чтобы они не пересекались. При соединении двух шин с различным количеством линий связи необходимо указывать, какие линии связи используются, например, шестиразрядные шины DAT5 - DAT0 (рис. 1) соединяются с восьмиразрядной шиной DAT7 - DAT0. Количество линий связи в шине указывается цифрой на пересечении шины и начерченного под 45⁰ к шине отрезка основной линии. Цифра проставляется слева от пересечения, при вертикальном расположении шины ( ), и над шиной, при горизонтальном расположении шины ( ). В схеме направление информационных потоков показывается острыми стрелками, которые имеют соотношения сторон 3 х 1 ( ).

При изображении элементов схемы неоходимо указывать наименования входов и выходов, например, RG1 Вх имеет 8 информационных входов D7-D0, входы управления С (запись) и CS (управление выходным буфером регистра) и 8 выходов Q7 - Q0. Положение входов и выходов элементов схемы не определено, т.е. может быть любым. Однако изображение и наименование элемента схемы должны давать общее представление о нём и о его управлении.

В состав модуля как элементы структурной схемы входят: регистры входных сигналов RG1Вх, RG2 Вх (канал ввода четырнадцати сигналов с различных дискретных датчиков); регистры выходных сигналов RG1Вых, RG2 Вых (канал вывода четырнадцати дисретных сигналов управления); 14-разрядный цифро-аналоговый преобразователь DAC (канал вывода аналогового управляющего сигнала); 12-разрядный 8-канальный аналого-цифровой преобразователь ADC (канал ввода сигналов с восьми аналоговых датчиков); 12-разрядный синхронный счётчик, выполненный на трёх микросхемах CT1 - CT3 (канал ввода сигналов с импульсного датчика); генератор прямоугольных импульсов GN (канал вывода импульсного сигнала определённой частоты и амплитуды); дешифратор адреса ДА, выполненный на двух микросхемах DC; оптоэлектронная гальваническая развязка (ОГР). Дешифратор адреса совместно с логическими элементами выполняет функции схемы формирования сигналов управления, перечисленных выше элементов структурной схемы.

Связь модуля с промышленным компьютером СУ осуществляется с использованием трёх шин: двунаправленной восьмиразрядной шины данных DAT7 - DAT0, трёхразрядной шины адреса А2 - А0, шины управления, содержащей сигналы WR - запись, RD - чтение, INIT - сброс, HBEN - выбор байта.

На внешнее устройство из модуля выводятся: 14 дискретных сигналов управления по линиям связи Вых13 - Вых0 с регистров выходных сигналов RG1Вых и RG2 Вых, два аналоговых сигнала А.Вых1 и А.Вых0 с двухканального DAC, импульсный сигнал Fген с генератора GN. Включение и выключение генератора осуществляется триггером Т.

С внешнего устройства в модуль поступают следующие сигналы: в восьмиканальный ADC - восемь сигналов А.Вх7 - А.Вх0 с аналоговых датчиков; в регистры RG1 Вх и RG2 Вх по линиям связи Вх13 - Вх0 - четырнадцать сигналов с дискретных датчиков, значение которых записывается в регистры сигналом Запись; в счётчики CT1 - CT3 - сигналы D/U (выбор направления счёта) и CLK (подсчитываемые импульсы) с импульсного датчика.

Так как счётчики СТ1 - СТ3 не имеют встроенных выходных буферов, для их подключения к шине DAT7 - DAT0 в схеме установлены буферы BF1 - BF3.