Алгоритмы обработки и управления
Согласно полученному заданию, система должна функционировать по следующему алгоритму:
Начинаем работу, если подан сигнал «старт» (перепад из 1 в 0).
Если поступил запрос прерывания 0 от входного импульса «пробег» (отрицательный импульс длиной 1 мс), то увеличиваем счётчик длины пути.
Если длина пути кратна 10 км (10000 м), то записываем результаты обработки во внешнюю память.
Измеряем входную частоту методом мгновенного значения.
Вычисляем значение расхода топлива.
Если прошла 1 секунда, то выводим результаты на ЖКИ.
Если пришёл сигнал «стоп» (перепад из 0 в 1) или пробег равен 1000 км (1000000 м), то прекращаем работу, иначе переходим в пункт 2.
На рисунке 3 приведена обобщенная граф-схема алгоритма.
Использованные обозначения:
S – пробег (длина пути);
Q – значение расхода топлива;
A – коэффициент преобразования датчика;
N – значение кода, пропорциональное расходу топлива.
Обобщенная граф-схема алгоритма
При измерении временных интервалов, частоты, периода, скважности, фазового сдвига в качестве источника эталонных сигналов обычно используют внутренний тактовый кварцевый генератор, на базе которого могут быть построены различные формирователи [1].
Абсолютная величина погрешности, если источники измеряемого и эталонного сигналов не синхронизированы, равна +\- единица младшего разряда. Тогда значение N определяется из соотношения
,
где
– основная приведенная погрешность.
Если N определено, то значения Fэт (эталонная частота) и Tэт (эталонный временной интервал) рассчитываются из представленных ниже соотношений при заданном верхнем диапазоне измеряемой величины.
Измерение частоты в зависимости от требуемого быстродействия может быть выполнено на основании двух схем (см. рисунок 4).
Методы измерения временных событий
Если N определено, то значения Fэт (эталонная частота) и Tэт (эталонный временной интервал) рассчитываются из представленных ниже соотношений при заданном верхнем диапазоне измеряемой величины.
Наиболее универсальным является метод «среднего» (рисунок 4а). Для его реализации необходим формирователь эталонного временного интервала Фтэт, значение которого вычисляется на основании изложенного выше алгоритма:
N= K*Tэт*Fx
Если максимальное значение измеряемой
частоты Fx = 1 МГц, допустимая
погрешность
0,1%, N
1024,
то Тэт
1мс.
Недостатком этого метода при измерении
низкочастотных сигналов является низкое
быстродействие, так как при максимальной
частоте 100Гц и том же значении погрешности
Тэт
10,24 с.
Поэтому при измерении сигналов низкой частотны, если время ограниченно, используется схема, изображенная на рисунке 4б (метод «мгновенного значения»). В этом случае измеряемая частота Fx поступает на вход формирователя периода ФП и далее измеряется как временной интервал. Время измерения равно длительности периода, а значение Fэт определяется аналогично схеме, изложенной выше:
N=K*Fэт/Fx.
В соответствии с этим методом, граф-схема алгоритма измерения частоты будет выглядеть следующим образом (см. рисунок 5).
В качестве формирователя периода будем использовать срабатывание внешнего прерывания INT1 по фронту. Если прерывание пришло первый раз, то запускаем счётчик и ждём, пока прерывание не поступит второй раз. Как только это происходит, мы останавливаем счётчик и вычисляем величину, обратную числу в счётчике – это и будет частота входного сигнала.
Граф-схема алгоритма измерения частоты