Застосування мікропроцесорів у вимірювальній техниці

Застосування мікропроцесорів (МП) у вимірювальній техниці дозволяє різко підвищити точність приладів, значно розширити їх можливості, підвищити надійність, вирішувати нові задачі.

Основні функції, що покладаються на МП у ЦВП:

а) вимірювання – керування АЦ-перетворювачем; лінеарізація функції перетворювання; автоматичний вибір меж виміру; компенсація перешкод; виключення систематичних похибок;

б) обробка – накопичування масивів вимірювальної інформації; побічне вимірювання; статистична та інші види обробки; стиск даних;

в) керування – приймання керуючих дій оператора; настройка прилада на режим праці; контроль за діями оператора; видача довідкової інформації; сигналізування у екстремальних ситуаціях;

г) відображення – зберігання результатів попередніх вимірювань; відображення текстової інформації; відображення графічної інформації; допоміжна та сервісна інформація (дата, час і т. п.);

д) інтерфейсні функції – керування інтерфейсом; робота в комплексі із іншими ЦВП;

е) тестові функції – самотестування; калібрування вимірювальних каналів.

Застосування МП призводить до поліпшення характеристик ЦВП поряд із ускладненням задач, які вирішуються. У ряді випадків для ЦВП створюють багатопроцесорну систему керування, у якій здійснюється спеціалізація функцій процесорів: процесор вводу-виводу, процесор керування, процесор обробки та інші.

Застосування у вимірювальній техніці МП та мікро-ЕОМ дало поштовх для народження нового класу цифрових багатоканальних вимірювалбних приладів, що програмуються, які одержали назву логерів (рєестраторів даних).

Розглянемо структурну схему типового логера:

ШД – шина даних; ША - шина адреси; БК – блок комутатора;

МП – мікропроцесор; АЦП – аналого-цифровий перетворювач;

ЦСВІ – цифрова система відображення інформації;

ОЗП – оперативний запам´ятовуючий пристрій; ПО – пульт оператора;

ПЗП – постійний запам´ятовиючий пристрій; МС – модуль спряження.

Типовий логер побудований на концепції шинної організації та по блочно-модульному типу. Усі його елементи розглядаються як зовнішні пристрої для МП. Логери можуть містити до 100 вимірювальних каналів, які опитуються синхронно або асинхронно, причому частота опитування може змінюватись у широких межах.

Цифрові осцилографи із мп

В основі цифрового осцилографування (ЦО) полягає аналого-цифрове перетворення сигналу із запам’ятовуванням кодів у цифрових запам’ятовуючих пристроях ЗП та виводом результатів реєстрації на пристрій, що їх відображає. Такти вимірювання та запам’ятовування задаються генератором тактових імпульсів.

З допомогою АЦП і ОЗП здійснюється квантування і дискретизація безперервного сигналу. Найбільше поширення в ЦО отримали рівномірне квантування і рівномірна дискретизація. Безперервний сигнал в АЦП і ЗП замінюється “точковими” значеннями, координати яких розташовуються в перетині моменту відліку і найближчого рівня квантування. Синхронно з моментами зняття цифрових відліків імпульси надходять на спеціальний лічильник, де з´являється код, що рівномірно наростає у часі. Цей процес імітує часову розгортку осцилографа аналогічно лінійній розгортці в ЕО.

Розглянемо структурну схему цифрового осцилографа із МП, який забезпечує настройку осцилографа на потрібний режим. Мікропроцесор по шинам керування задає режими роботи вхідному пристрою ВП, аналого-цифровому перетворювачеві АЦП, оперативно-запам´ятовуючому пристрою осцилографа ОЗП, таймеру та процесору (або мікропроцесору) реального часу ПРЧ, який працює при запису інформації у ОЗП у реальному маштабі часу. Він також виконує автокалібровку ВП та АЦП та інші підготовчі операції перед записом сигналу, який досліджується. Під час запису роботою ВП, АЦП, ОЗП керує ПРЧ. Після запису інформації в ОЗП автоматично чи по командам оператора, які надходять через пульт керування, по шинам даних починається обмін даними між ОЗП, МП, та ОП, при яких виконується необхідна математична обробка, відображення та видача у ЕОМ. Постійні програми та програми, які змінюються, зберігаються у ПЗП та ППЗП. Таймер задає зразкові інтервали часу, які необхідні для вимірювання часу, частоти та тривалості.

K(t)

ВП

АЦП

ОЗП

ОП

ПРЧ (МПРЧ)

Таймер

МП

ПЗП

Пульт керування