10.2. Блок перетворення коду і рівнів сигналу при передачі/прийомі інформації з інтерфейсу rs-232c

Завдання полягає в переході від рівнобіжного представлення 16-бітового коду сигналу детектора до послідовного у випадку передачі сигналу в ПК по RS-232C і в зворотному перетворенні – з послідовного в рівнобіжний – у випадку прийому команд керування з ПК. Формат даних RS-232C складається зі стартового біта (рівень логічного «0»), власне даних (5-8 біт), стоповых битов (1-2, рівень логічної «1»). Тому для передачі одного значення сигналу детектора буде потрібно три посилки: перші два – коди АЦП і ще одна для передачі коду номера піддіапазона підсилювача. Розроблювальний пристрій сполучення хроматографа з ЕОМ не включає у свій склад центральний процесор, тому перетворення коду за допомогою таких МС, як КР580ВВ51, і8250 (КР1847ВВ2) організувати дуже важко: потрібно, у перших, настроїти ці МС на необхідний формат обміну, і, по-друге, що найбільше важко, організувати комутацію вихідних сигналів АЦП, тригерів аттенюатора і регістра керування з входами даних цих МС.

Перетворення рівнобіжного коду в послідовний можна здійснити, застосувавши МС мультиплексора і лічильника: по сигналі запуску перетворення лічильник, керуючи входами вибору каналу мультиплексора, забезпечує послідовний перебір станів входів останнього, що еквівалентно переходу з рівнобіжного представлення коду в послідовне. Для задоволення вимогам обміну по RS-232C досить крім даних на інформаційні входи мультиплексора подати рівні логічного «0» (стартовий біт) і «1» (стоп-бітний), а тактовий вхід лічильника підключити до виходу генератора, що задає необхідну швидкість обміну. При восьми переданих бітах, одному стоповом битці і відсутності біта парності скидання лічильника повинне здійснюватися після десятого перед одинадцятим тактовим імпульсом. У нашому випадку буде потрібно передати 16+2=18 біт інформації за один період перетворення АЦП, тому потрібно [18/8]×(8+1+1)=3×(8+1+1)=30-канальний мультиплексор. Такий мультиплексор одержимо застосуванням двох 16-канальних МС мультиплексоров ДО155КП1: виходу цих МС обведеним за допомогою елемента І-НІ, входу дозволу об'єднаємо через інвертор. Отримали схему перетворення вихідних кодів АЦП і аттенюатора для передачі даних по RS-232C.

У цій схемі до появи низького рівня сигналу на виході буде присутній сигнал високого рівня, що відповідає особливостям стану лінії RS-232C при відсутності посилки. Після надходження сигналу тригер DD5.1, DD5.2 установлюється, його вихід Q (вихід елемента DD5.2) припиняє рівнобіжне завантаження даних у лічильники DD3, DD4 (ДО531ИЕ17) і з кожним фронтом сигналу генератора лічильник «перебирає» інформаційні входу 32-канального мультиплексора DD1, DD2, DD6.2, DD5.4. Після приходу 31-го фронту DD3, DD4 за допомогою елемента DD6.1 із приходом наступного фронту скидаються.

При частоті дискретизації сигналу детектора 100Гц для даної схеми одержуємо таке значення частоти генератора: fг=32×100=3200Гц. Для послідовного обміну найближча швидкість – 4800біт/з, тому fг=4800Гц. Як генератор застосовується автогенератор з підвищеною стабільністю (DD5.4). Параметри R і З відповідають швидкості обміну 9600біт/з. Підвищення швидкості обміну не пред'явить нових вимог до схеми перетворювача, а навпаки, дозволить підвищити частоту дискретизації хроматографического сигналу при необхідності до 300Гц.

Для перетворення послідовного коду у форматі RS-232C у рівнобіжний скористаємося рішенням, трохи модифікувавши його.

Тут із приходом стартового біта встановлюється RS-тригер (DD1.1, DD1.2), що приводить до запуску генератора DD1.3, DD5.3 і появі на його виході фронту сигналу, що змінить стан виходів лічильника DD4 (ДО155ИЕ9) з 0000 на 0001. Скидання виходу ТС DD4 разом з високим рівнем виходу елемента DD5.3 приведе до завантаження в регістр DD3 логічні нулі. Наступних 8 фронтів тактового сигналу приведуть до завантаження 8 біт інформації в регістр DD3 і втраті непотрібного старт-бита. Дев'ятий фронт тактового сигналу приведе до установки виходу ТС лічильника в «1», скиданню тригера DD1.1, DD1.2 і припиненню генерації імпульсів DD1.3. Рівні сигналів RS-232C на передавальному і приймаючому кінцях лінії зв'язку складають відповідно -5...-15В и -3...-25В для «1» і +5...+15В и+3...+25В для «0». Для перетворення рівнів ТТЛ у рівні сигналу RS-232C будемо використовувати МС МАХ232А фірми MAXIM. Зручністю її застосування поряд, наприклад, із КР559ИП19 є відсутність необхідності в джерелі живлення (12В).

До виходу R1out підключаємо вхід елемента DD1.1 – одержуємо перетворення RS-232C®ТТЛ, а при підключенні виходу елемента DD5.4 до входу Т1in одержимо перетворення ТТЛ®RS-232C.

Оператор з консолі ПК керує такими параметрами аналізу, як частота опитувань сигналу хроматографа, готовністю й остановом аналізу; у перервах між проведенням аналізів і обов'язково після включення харчування пристрою сполучення оператор ініціює цикл калібрування АЦП. У таблиці 10.8 приведене кодування битов керуючого слова, що посилається з ПК пристрою сполучення по послідовному інтерфейсі.

Контроль над несуперечністю біт керуючого слова покладемо на програмне забезпечення (ПЗ) пристрої сполучення (ПС), що полягає в наступному:

1. при потребі в калібруванні:

а) при запущеному аналізі калібрування блокується програмно;

Таблиця 10.8. – Кодування бітів керуючого слова

Біт керуючого слова	Назва	Призначення
0		Керування початком/кінцем аналізу
1	100Гц	Частота опитувань сигналу детектора
2	50Гц	Частота опитувань сигналу детектора
3	25Гц	Частота опитувань сигналу детектора
4	12,5Гц	Частота опитувань сигналу детектора
5		Старт внутрішнього калібрування АЦП
6,7	-----	Не мають значення

б) процес запуску циклу калібрування визначається особливостями застосовуваного АЦП (AD7882):

1. установити біт 0 керуючого слова в «0»;

через ~1мс (особливості МС AD7882) програмно встановлюємо біт 0 у «1» (тобто посилаємо два слова в пристрій сполучення підряд одне за іншим з інтервалом у 1мс);

в) на час 0,928із запуск аналізу блокується;

2. зміна періоду дискретизації:

а) змінюється тільки перед початком аналізу;

б) біт 5 слова повинний бути дорівнює «1»;

в) у бітах 1-4 можливо тільки одна «1»;

3. керування запуском/остановом аналізу:

а) «1» у біті 0 керуючого слова переводить ПО в режим чекання даних по послідовному інтерфейсі (порти СОМ1 чи СОМ2 вибираються до початку аналізу) (нагадаємо, що запуск аналізу здійснюється по натисканню на кнопку запуску, розташовану на платі ВУС);

б) «0» у біті 0 слова приводить до останову аналізу, ВУС повинний заблокувати надходження імпульсів перетворення на вхід АЦП.

Контрольні запитання

1. Як зменшити коефіціент зворотного зв´язку підсилювача?

2. Різниця між D-, T-, RS- і JK-тригерами?

3. Що таке АЦП? Принцип цого дії. З яких компонентів він складений?

4. Назвіть основні параметри реле.

5. Що входе до задач переключення під діапазонів.

6. Чим визначається частота подаваних на D-тригер?

7. Що таке компаратор?

8. Як перевести елементи пам’яті з одного стану в інший?

9. Що представляє собою блок перетворення коду?