5 Разработка алгоритма работы мпс

Обработка информации от цифровых датчиков и выдача управляющего воздействия y₁ производится путем ввода значений x₁, x₂, x₃, x₄ и вычисления булевой функции .

При единичном значении f₁ вырабатывается управляющий сигнал y₁=1 длительностью t₁=25мкс.

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)=min(NU₁,NU₂+K) и сравнивается с константой Q, хранящейся в ПЗУ. В зависимости от результатов сравнения вырабатывается (аналогично y₁) один из двух двоичных управляющих сигналов y₂ или y₃ заданной длительности по следующему правилу: если NU<Q, то выдать y₂ длительностью t₂=70 мкс, иначе выдать y₃ длительностью t₃=150мкс.

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

Значение Y₄ в виде 8-разрядного кода выдается на вход ЦАП.

Все двоичные переменные и константы, участвующие в вычислениях: NU₁, NU₂, NU₃, К, Q, A₀, A₁, Y₄ рассматриваются как целые без знака.

После выдачи всех управляющих воздействий проверяется состояние тумблера «СТОП» на пульте управления. Если СТОП=0, цикл управления начинается с начала, 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.

Блок-схема заданного цикла управления представлена на рисунке 27.

- ввод в ЦП двоичных кодов с выходов АЦП и констант К и Q.

- вычисление значения функции f₂(NU₁, NU₂, К)

- условие на результат вычисления.

- выдача управляющего сигнала.

- ввод в ЦП двоичных кодов с выходов АЦП и констант К и Q.

- вычисление значения функции f₂(NU₁, NU₂, К)

- условие на результат вычисления.

- выдача управляющих сигналов

- ввод в ЦП двоичного кода с выхода АЦП NU₃

- вычисление функции Y₄

- выдача управляющих воздействий по результатам 2 циклов на светодиодную индикацию

- проверка состояния тумблера «СТОП» на пульте управления.

Рисунок 27 — Блок-схема управляющей программы

6 Реализация системы для мониторирования физиологических параметров человека на базе к580вм80

Контроль функционального состояния человека в процессе его активной деятельности актуальная задача спортивной и космической медицины. В Московском инженерно-физическом институте разработана микропроцессорная (МП) система МИФИП (МП измеритель физиологических параметров) для контроля в реальном времени частоты сердечных сокращений (ЧСС) и температуры тела человека. Система спроектирована на базе МПК БИС серии К580 и ОЭВМ с аналоговыми устройствами ввода- вывода КМ1813ВЕ1.

Особенности системы — малые габариты, высокая точность и помехоустойчивость измерений. (Основное требование, поскольку при двигательной активности человека уровень помех (артефакты движения) возрастает.) Помехи по амплитудным и частотным характеристикам близки к параметрам электрокардиографического сигнала.

Согласно структурно-функциональной схеме система МИФИП (рисунок 28) имеет четыре измерительных канала (по двум из которых измеряются ЧСС, а по двум другим — температура), вторичный преобразователь физиологическихсигналов (ПФС), устройство преобразования и обработки (УПО) и четыре устройства индикации.

Рисунок 28 – Структурно-функциональная схема МИФИП

Входные сигналы — электрокардиограмма человека (ЭКГ) и постоянное напряжение, линейно зависящее от температуры тела. Изменение напряжения (0...6 В) соответствует изменению температуры(33,0...39,0 °С). Усиливают и нормализуют измеряемые параметры предварительные усилители ЭКГ и преобразователи температура — напряжение.

Вторичный преобразователь ОЭВМ КМ1813ВЕ1 физиологических сигналов (рисунок 29) предназначен для преобразования первичных аналоговых сигналов в последовательность импульсов с уровнями ТТЛ. Программа, записанная в ПФС, реализует функции преобразователей ЭКГ—ЧСС (по каналам ЧСС) и широтно-импульсных модуляторов (по каналам температуры).

Рисунок 29 – Принципиальная электрическая схема ПФС

Преобразователь ЭКГ—ЧСС выделяет и идентифицирует характерные зубцы ЭКГ-сигнала (обычно R-зубцы Q R S -комплекса) на фоне помех [2]. Основные признаки идентификации R-зубца — частотные составляющие QRS-KOM-плекса и его временные параметры (ширина R-зубца). Разработанный вариант преобразователя ЭКГ—ЧСС выполняет НЧ-фильтрацию четвертого порядка с частотой среза 15 Гц; ВЧ-фильтрацию второго порядка с частотой среза 8 Гц; определение максимума сигнала (пиковое детектирование); автоматическое регулирование порога срабатывания компаратора; измерение ширины R-зубцов по уровню 0,875 от текущего значения порога; формирование сигнала на соответствующем выходе ПФС.

Таким образом, на выходах ПФС, соответствующих каналам ЧСС, генерируются и-мпульсы (200 мс), следующие с частотой сердечных сокращений. Временной промежуток между импульсами R — R-интервал. Широтно-импульсный модулятор преобразует постоянное напряжение на входах ПФС, соответствующих каналам температуры, в последовательность импульсов (200 мс). Изменение напряжения (0...6,0 В) с шагом измерения 0,1 В соответствует изменению периода следования импульсов (360... 1080 мс) с шагом 12 мс. Входные сигналы ПФС имеют частотный спектр 0... 100 Гц. БИС КМ1813ВЕ1 позволяет обрабатывать сигналы в диапазоне частот от нуля до нескольких килогерц. Кроме того, 8-разрядный АЦП, размещенный на кристалле КМ1813ВЕ1, удовлетворяет требованиям по точности преобразования, необходимым для выделения R-зубцов ЭКГ-сигнала. При проектировании программы ПФС использовались специально разработанные кросс-средства. Пакет программ для разработки и отладки устройств на базе КМ1813ВЕ1 включает в себя ассемблер-дизассемблер, имитатор процессора, программу управления программатором.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе курсового проектирования была разработана управляющая МПС на базе микро-ЭВМ К580ВМ80. Для этого был проведен лите­ратурный поиск, на основе которого подобраны элементы микропроцессорной системы, такие как буферный регистр КР580ИР82, аналогово-цифровой преобразователь К572ПВ3, шинный формирователь КР580ВА86, программируемый контроллер прерываний КР580ВН59, программируемый параллельный интерфейс КР580ВВ55,программируемый контроллер клавиатуры и индикации КР580ВВ79, программируемый таймер КР580ВИ53.

На основе упрощенной и уточненной схем управляющей микропроцессорной системы разработана функциональная схема управляющей микро-ЭВМ на базе микро-ЭВМ К580ВМ80.

Была разработана блок-схема алгоритма управляющей программы, по которой можно написать программу на языке Ассемблер для данного типа однокристальной микро-ЭВМ.

Также в ходе проектирования была предложена реализация данной микро-ЭВМ К580ВМ80 в устройстве «системы для мониторирования физиологических параметров человека на базе К580ВМ80».

Была решена основная задача курсового проекта – развитие и закрепление навыков самостоятельной работы при решении конкретной задачи разработки микропроцессорной системы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Алексеенко А. Г. Микросхемотехника: Учебное пособие для вузов / А.Г. Алексеенко, И. И. Шагурин. Под ред. И.П. Степаненко. – М. : Радио и связь, 1982. – 435 с.

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

3. Горбунов В.Л., Панфилов Д.И., Преснухин Д.Л. Микропроцессоры. Основы построения микро-ЭВМ. – М.: Высшая школа, 1986.

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

5. Микропроцессорные средства и системы №5,1985.

6. Преснухин Л.Н. Микропроцессоры / Преснухин Л.Н. – М.: Высшая школа,1986. – 243с.

7. Сташин В.В., Урусов А.В., Мологонцева О.Ф. - Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. – М.:Энергоатомиздат,1990.-224с.

8. Федорков Б.Г. Микросхемы ЦАП и АЦП - функционирование, параметры, применение М.:Энергоатомиздат,1990.-320 с.

9. Хвощ С.Т., Варлинский Н.Н., Попов Е.А. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления: справочник – Л.: Машиностроение, 1987. – 640 с

10. http://microprocesser.narod.ru

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Графическая часть

1. Структура и условно-графическое изображение МП К580ВМ80 50

2. Микросхемы памяти 51

3. Условно графическое обозначение узлов МПС 52

4. Упрощенная структурная схема МПС на базе МП К580ВМ80 55

5. Уточненная структурная схема МПС на базе МП К580ВМ80 56

6. Разработка алгоритма МП 57

7. Реализация системы для мониторирования физиологических

параметров человека на базе К580ВМ80 58