4.3 Блок индикации

Для индикации выбраны светодиодные индикаторы АЛС321А.

Светодиодные индикаторы серий АЛС321 имеют хорошие светотехнические характеристики, но в номинальном режиме потребляют довольно большой ток - для каждого элемента около 20 мА. При динамической индикации амплитудное значение тока в несколько раз больше.

4.4 Дешифратор к514ид1

Микросхемы К514ИД1 представляют собой многорежимный буферный регистр. Корпус микросхем пластмассовый прямоугольный типа 239.24-2.

Параметры микросхемы К514ИД1 приведены в таблице 10, условное графическое изображение – на рисунке 19.

Таблица 10 – Параметры дешифратора К514ИД1

Название параметра	Значение параметра
Напряжение источника питания	5 В ± 5%
Диапазон рабочих температур	-10 ... +70 °С
Предельное напряжение источника питания (кратковременно в течение 5 мс), не более	7 В
Предельное напряжение источника питания, не более	6 В
Предельное напряжение на выходе (закрытой ИС), не более	5,25 В
Предельное входное напряжение, не более	5,5 В
Предельный ток на входе, не менее	-5 мА

Рисунок 19 – Условное графическое изображение К514ИД1

Назначение выводов:

Х0-Х3 – входы разрядов, A-G – вход управления сегментами, U_cc – питание, GND – общий, BI – вход модуляции.

4.5 Подключение индикаторов к микроконтроллеру

Для подсоединения индикаторов к микропроцессору между ними необходимо вставить дешифратор К514ИД1 (рисунок 20).

Рисунок 20 – Подсоединение индикатора АЛС321А к дешифратору К514ИД1

В качестве преобразователей двоично-десятичного кода в семиэлементный промышленность выпускает дешифраторы К514ИД1.

4.6 Контроллер прерываний, контроллер прямого доступа к памяти, программируемый таймер

Контроллер прерываний, контроллер прямого доступа памяти и таймер входят в состав однокристальной микроЭВМ К1816ВЕ48 (их принцип действия рассмотрен в пункте 2). Следовательно, включение дополнительных устройств в структурную схему управляющей микроЭВМ не требуется.

По результатам сделанного подбора микросхем начертим уточненную схему управляющей микроЭВМ (рисунок 21) и функциональную схему управляющей микроЭВМ (приложение А1).

Рисунок 21 – Уточненная структурная схема управляющей микроЭВМ

В качестве многофункционального буферного регистра выбрана микросхема К589ИР12.

В качестве дешифратора для подсоединения индикатора к системной шине выбрана микросхема К514ИД1.

5 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАБОТЫ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ

СИСТЕМЫ

Микропроцессорная система производит обработку информации, поступающей от цифровых и аналоговых датчиков.

Обработка информации от цифровых датчиков и выдача управляющего воздействия y₁ производится путем ввода значений х₁, х₂, х₃, х₄ и вычисления значения булевой функции f₁(х₁, х₂, х₃, х₄).

При единичном значении f₁ вырабатывается управляющий сигнал y₁=1 длительностью t₁. Это значит, что через промежуток времени, равный t₁, после выдачи y₁ = 1 необхо­димо выработать y₁=0.

Алгоритм обработки микропроцессорной системой сигналов с цифровых датчиков показан на рисунке 22.

При обработке информации с аналоговых датчиков ПМ принимает коды NU₁, NU₂ с выходов АЦП и код константы К с регистра пуль­та управления. Далее вычисляется значение функции NU=f₂ (NU₁, NU₂, К) и сравнивается с константой Q, хранящейся в ПЗУ. В зависимости от ре­зультатов сравнения вырабатывается (аналогично у₁) один из двух двоичных управляющих сигналов у₂ или у₃ заданной длительности по следую­щему правилу: если NU < Q, то выдать у₂ длительностью t₂, иначе выдать у₃ длительностью t₃.

Далее формируется управляющее воздействие Y₄, для чего с АЦП вводится значение NU₃ и производится вычисление по формуле:

Y₄=A₀+A_lNU₃.

Алгоритм обработки микропроцессорной системой сигналов с аналоговых датчиков показан на рисунке 23.

После выдачи всех управляющих воздействий проверяется со­стояние тумблера "СТОП" на пульте управления. Если СТОП=0, цикл управления начинается сначала, иначе выполняется процедура останова системы, включающая следующие действия: формируется сигнал установ­ки системы в исходное состояние путем подачи на линию начальной уста­новки интерфейса двух прямоугольных импульсов длительностью 30 мкс интервалом 30 мкс; выполняется команда процессора СТОП.

Рисунок 22 – Алгоритм обработки информации от аналоговых датчиков

Рисунок 23 – Алгоритм обработки сигналов с аналоговых датчиков

6 РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА ВЛАГОМЕРА НА БАЗЕ ОМЭВМ

К1816ВЕ48

В процессе изготовления тканей более 50% энергии поглощает процесс сушки. Сушка тканей производится на конвективных сушильных установках непрерывного действия, в которых ткань перемещается в виде бесконечной плоской ленты, пересекая потоки горячего осушенного воздуха, направленного перпендикулярно к поверхности ткани: Время сушки ткани до кондиционного влагосодержания зависит от мощности теплового потока сухого воздуха, его влагосодержания, скорости перемещения ткани и ее состава.

За счет автоматизации процесса сушки возможно, во-первых, существенно сократить расход тепловой анергии и, во-вторых, исключить такие технологические пороки, как потеря прочности, неоднородность цвета, т. е. брак на последующих этапах обработки. Многократные попытки автоматизировать процесс сушки до сих пор не привели к успеху. Основная проблема при автоматизации - отсутствие универсальных средств измерения влагосодержания тканей. Разработка микропроцессорного влагомера движущейся ткани является попыткой улучшить метрологические характеристики термометрического метода измерения влагосодержания тканей. Основа термометрического метода - определение зависимости температуры материала 9М от влагосодержания V на участке постоянной скорости сушки.

Таким образом, для измерения влагосодержания тканей термометрическим методом необходимо измерять разность температуры сушки и температуры материала с автоматической коррекцией измерений по температуре сушки. Для технической реализации задачи необходима небольшая ЭВМ с ограниченной памятью, снабженная устройством для подключения первичных преобразователей температуры. В качестве такой ЭВМ может служить однокристальный контроллер К1816ВЕ48. Структурная схема на микроконтроллере влагомера движущейся ткани изображена на рисунке 23.

А2

А1

Рисунок 23 – Влагомер текстильных материалов

В качестве преобразователей температуры используются транзисторы КТ301Ж, включенные в диодном режиме. В нормирующем преобразователе (НП) происходит преобразование выходного тока транзистора в постоянное напряжение, пропорциональное измеряемой температуре.

Подключение каждого канала температуры ко входу АЦП осуществляется коммутатором КН, управляемым разрядом Р2.3 порта вывода Р2 ОМК. Для запуска АЦП используется вывод Т1 ОМК, а для сброса - разряд Р2.0 порта.Р2. Ввод информации в виде восьмиразрядного цифрового кода осуществляется через порт DB ОМК. Вывод результата измерений в единицах влажности материала осуществляется на трех семисегментных индикаторах типа АЛ304Д, подключенных к портам Р2 и Р1 через дешифраторы К514ИД1. Светодиоды VD1 и VD2, включенные в разряды Р2.1 и Р2.2 порта Р2, используются для распознавания номера канала температуры, подключенного ко входу АЦП.

Программное обеспечение МП влагомера сводится к измерению температуры в двух каналах, измерению разности этих температур, введению температурной компенсации и определению влагосодержания материала по эмпирическим табличным данным, содержащимся в постоянной памяти ОМК. Параллельно с основной функцией МК-влагомер можно использовать и для вывода на индикаторы значений температуры сушки и температуры материала. Понятно, что никаких схемотехнических изменений не требуется, так как при расчете влагосодержания ткани значения температур каждого из каналов предварительно заносятся в память ОМК, поэтому для наблюдения за температурой достаточно содержание памяти ОМК вывести на индикаторы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе курсового проекта была рассмотрена структура однокристального микроконтроллера К1816ВЕ48, также проведен анализ микросхем постоянного запоминающего устройства К541РЕ1 и оперативного запоминающего устройства К565РУ6.

На базе данных микросхем была разработана управляющая микроЭВМ, включающая следующие узлы: микроконтроллер, ОЗУ, ПЗУ, устройство ввода/вывода и блок индикации. Устройство ввода/вывода представляет собой АЦП К1113ПВ1, подключенного через параллельный интерфейс К580ВВ55 к системной шине. В качестве блока индикации выбран семисегментный индикатор АЛС321А, подключенного через дешифратор К514ИД1 к системной шине.

Для управляющей микроЭВМ был разработан алгоритм обработки информации, поступающей с аналоговых и цифровых датчиков.

В курсовом проекте была рассмотрена реализация устройства влагомера на базе однокристального микроконтроллера К1816ВЕ48.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Алексеенко А.Г. Микросхемотехника: Учебное пособие для вузов / А.Г. Алексеенко, И.И. Шагурин. – М.: Радио и связь, 1982. – 192 с.

2. Балашов Е.П. Микропроцессоры и микропроцессорные системы: Учебное пособие для вузов / Е. П. Балашов, Д.В. Пузанков. – М.: Радио и связь, 1981. – 235 с.

3. Горбачев Г. Н. Промышленная электроника: Учебник для ВУЗов / Г. Н. Горбачев, Е. Е. Чаплыгин. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 320 с.

4. Горбунов В. П. Справочное пособие по микропроцессорам и микроЭВМ / В. П. Горбунов, Д. И. Панфилов, Д. П. Преснухин. – М.: Высшая школа, 1988. – 272 с.

5. Ефимов И. Е. Микроэлектроника: проектирование, виды микросхем, функциональная микроэлектроника: Учебное пособие / И. Е. Ефимов, И. Я. Козырь, Н. И. Горбунов. – М.: Высшая школа, 1987. – 416 с.

6. Каган Б. М. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики / Б. М. Каган, В. В. Сташин. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 304 с.

7. Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов: Учебное пособие для вузов / Б. А. Калабеков. – М.: Радио и связь, 1988. – 210 с.

8. Лебедев О. Н. Микросхемы памяти и их применение / О. Н. Лебедев. – М.: Радио и связь, 1990. – 160 с.

9. Прангшвили И. В. Микропроцессоры и локальные сети микроЭВМ в распределенных системах управления / И. В. Прангшвили. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 272 с.

10. Стрыкин В.В. Основы вычислительной, микропроцессорной техники и программирования: Учебник для учащихся техникумов / В.В. Стрыкин, Л. С. Щарев. – М.: Высшая школа, 1989. – 360 с.

11. Шевкопляс Б. В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник / Б. В. Шевкопляс. – М.: Радио и связь, 1990. – 512 с.

12. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник / В. Л. Шило. – М.: Радио и связь, 1989. – 352 с.

13. Хвощ С.Т. Микропроцессоры и микроЭВМ в САУ: Справочник / С.Т. Хвощ, Н.Н. Варлинский, Е.А. Попов. – Л: Машиностроение, 1987. – 640 с.

14. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах / В. В. Сташин [и др.]. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 224 с.

15. Цифровая обработка информации на основе быстродействующих БИС / С. А. Гамкрелидзе [и др.]. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 136 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Графическая часть

1 Структурная схема ОМЭВМ К1816ВЕ48

2 Уточненная схема управляющей микроЭВМ

3 Функциональная схема управляющей микроЭВМ

4 Блок схема алгоритма обработки управляющей микроЭВМ сигналов с цифровых датчиков

5 Блок схема алгоритма обработки управляющей микроЭВМ сигналов с аналоговых датчиков

6 Реализация устройства влагомера на база ОМЭВМ К1816ВЕ48

52