5 Модернизация устройства централизованного

КОНТРОЛЯ «МАРС - 200»

Современные промышленные производства нуждаются в надежных и эффективных средствах управления и контроля, способных обеспечивать надежную связь между удаленными датчиками, контролировать ход и состояние технологического процесса и передавать оперативную информацию на центральный пост. Такие системы представляют собой разветвленные комплексные решения с локальными контрольно-измерительными станциями, объединенными сигнальными линиями. Одним из бурно развивающихся направлений в электронной промышленности является создание полностью интегрированных систем управления, включающих блоки для аналоговой и цифровой обработки сигнала. Большой спрос на сложные системы управления высокоскоростными и точными аналоговыми и цифровыми преобразованиями определяет их развитие. Необходимым компонентом таких систем являются блоки для оцифровки аналоговых сигналов с целью их дальнейшей обработки.

В данном курсовом проекте рассматривается устройство централизованного контроля «Марс-200», принципиальная электрическая схема которого содержит такие цифровые узлы, как сумматор, дешифратор и аналого-цифровой преобразователь. Современная электронная промышленность позволяет использовать в устройстве централизованного контроля «Марс-200» новейшие технологии, которые способны обеспечить надежную работу универсальной машины.

В электрической схеме «Марс-200 » присутствует блок «цифровой преобразователь - дешифратор», который служит для преобразования цифрового сигнала в десятичный код. Заменив данный блок на микроконтроллер VMX51C900, увеличим производительность операций и улучшим работу устройства. Микроконтроллер из семейства Versa Mix 8051 со встроенным контроллером ЖКИ и АЦП.

Структурная схема VMX51C900:

Рисунок 5.1 – Структурная схема микроконтроллера VMX51C900

Отличительные особенности:

• Совместим по расположению выводов с микроконтроллерами 80C51/80C52

• 8 кбайт встроенной флэш-памяти

• 256 байт встроенного ОЗУ данных

• Четыре 8-разрядных порта ввода-вывода и 1 4-разр. порт ввода-вывода

• 4-канальный, 8-разрядный АЦП

• Драйвер ЖКИ: 14 сегментов x 4 общих электрода

• 2 ШИМ-выхода

• Последовательный порт УАПП

• Три 16-разрядных таймера-счетчика

• Сторожевой таймер

• Двоично-десятичная арифметика + 8-разр. безнаковое умножение/деление

• 2 уровня приоритетов прерываний и вложенные прерывания

• Энергосберегающие режимы

• Малые электромагнитные излучения (за счет отключения ALE)

• Функция защиты программного кода

• Работа на тактовой частоте до 25 МГц

• Промышленный температурный диапазон (-40°C...+85°C)

• Доступность 5В-ой версии

Рисунок 5.2 – Расположение выводов микроконтроллера VMX51C900

VMX51C900 - 8-разрядный микроконтроллер со встроенной флэш-памятью размером 8 кбайт и ОЗУ размером 256 байт. Микроконтроллер выполнен на основе архитектуры стандартного микроконтроллера 8051. К дополнительным особенностям VMX51C900 относятся 4-канальный, 8-разрядный АЦП, 2 ШИМ-выхода и драйвер ЖКИ с 14 сегментными и 4 общими электродами. Особенности аппаратной части VMX51C900 делает его гибким и эффективным в стоимостном плане контроллером, ориентированного на широкий диапазон встраиваемых приложений.

Флэш-память может программироваться с помощью параллельного программатора, выпускаемого Ramtron. Микроконтроллер также поддерживается сторонними производителями программаторов. VMX51C900 выпускается в корпусах PLCC-44, QFP-44 и DIP-40 и рассчитан на работу в промышленном температурном диапазоне.

Средства вывода информации составляют весьма широкий спектр внешних устройств современных ЭВМ, позволяя получать результаты работы в удобном для пользователя виде. Прежде всего, больше с исторической точки зрения, здесь можно отметить устройства вывода на перфокарты и перфоленты, которые в настоящее время находят весьма редкое применение и обречены на вымирание. Для вывода копий алфавитно-цифровой и графической информации используются различного типа принтеры, основными из которых являются: матричные, термографические, лазерные и др., последние из которых находят все более широкое применение для получения высококачественных печатных материалов. Лазерные принтеры имеют хорошие технико-эксплуатационные характеристики, отличное качество печати (включая цветность) и высокую разрешающую способность при выводе графической информации. Они допускают наряду с бумажным носителем использование специальной пленки, впоследствии непосредственно используемой в издательских целях.

Дисплей является устройством визуального отображения информации, в настоящее время наиболее эффективным для организации диалогового режима работы с ЭВМ. Совместно с клавиатурой дисплей составляет консоль любой ЭВМ. К дисплеям ПК предъявляются повышенные требования (графический режим, многоцветность, четкость, безопасность и т. д., типы других дисплеев определяются их приложениями. По виду представляемой информации дисплеи делятся на алфавитно-цифровые, квазиграфические и графические; из них служат для отображения только текстовой информации, используя фиксированный набор символов. Графические дисплеи используют задание изображений и растровый способ их отображения, делясь по цветности на монохромные (черно-белые) и цветные. Недостатком дисплеев являются большие временные затраты на регенерацию изображений и объем видеопамяти, содержащей всю информацию о точечных элементах изображения - пикселях. В последние годы все шире применяются графические дисплеи, использующие вместо точечного векторный способ представления элементов изображения. Усложнение отображаемой графическими дисплеями информации потребовало включения в него видеоадаптера - спецпроцессора обработки и генерации изображений. Развитие дисплеев для ПК идет по пути увеличения разрешающей способности (размерности пиксельной матрицы), палитры и объема видеопамяти адаптера. В настоящее время основными для ПК являются модификации VGA-монитора, имеющие высокие технические характеристики.

В универсальной машине «Марс-200» для вывода информации используется печатающее устройство, которое можно заменить на устройство визуального отображения информации, для более эффективной организации работы.

Монохромный (до 4 уровней серого без специального управления регистрами контроллера) дисплей повышенной контрастности EL640.480—AF1 с диагональю 6,4 дюйма также имеет разрешение 640×480 пикселов (VGA). Интерфейс дисплея полностью аналогичен интерфейсам ЖКИ-дисплеев с матрицей двойного сканирования и характеризуется гибкими методами управления яркостью, низкими энергопотреблением и стоимостью. Для формирования изображения на экране дисплея используют восемь сигналов видеоданных UD0…UD3 и LD0…LD3, сигналы вертикальный S(VS) и горизонтальной синхронизации CP1, а также тактовый сигнал CP2.

Рисунок 5.3 – Монохромный дисплей EL640.480—AF1

После модернизации и использования новейших технологий в устройстве централизованного контроля «Марс-200» принципиальная схема универсальной машины имеет вид:

Д₁

Д₂

Д₁₅₀

Рисунок 5.4 – Модернизированное устройство «Марс-200»