Курсовая работа: Построение системы автоматического контроля
Осуществляет преобразование аналогового сигнала в цифровой код и выборку канала от датчика.
6. Датчики – датчики первичной информации (температуры, влажности освещенности и давления).
7. Интерфейс с ЭВМ – осуществляет побитовую передачу данных в ЭВМ. Необходим для преобразования уровней КМДП-логики с уровнями стандарта RS-232C (технические характеристики приведены в следующем разделе).
Выбор RS-232C обусловлен тем, что он позволяет расположить устройство сопряжения (УС) (причем УС любой сложности) на большом расстоянии от компьютера (до 15 метров), что в нашем случае наиболее актуально.
Работает устройство следующим образом.
По функциональному назначению схему можно разделить на 3 блока: блок, включающий АЦП, преобразователь кода и блок преобразования уровня.
Функции первого блока описаны выше (см. назначение «преобразователь».)
Преобразователь кода переводит представление информации в последовательное, осуществляя распознавание начала и конца посылки, синхронизацию приема-передачи битов кадра, слежение за наличием ошибок, информирование о готовности к выполнению операций и т.п. Сюда входят все раннее перечисленные блоки, кроме блоков «преобразователь» и «интерфейс с ЭВМ».
Блок преобразования уровня обеспечивает электрическое согласование уровней сигналов последовательного интерфейса (±12 В), с уровнями устройства сопряжения (КМДП). Сюда входит блок «интерфейс с ЭВМ».
Генератор таковых импульсов генерирует импульсы прямоугольной формы и фиксированной частоты. Импульсы поступают на вход делителя частоты, где делятся на константу (“14”) и поступают на блок управляющей логики.
В составе блока управляющей логики можно выделить три функциональных подблока:
1) Первая подсистема управления реализована на четырехразрядном двоичном счетчике с параллельным выходом и двух логических элементах (2И-НЕ и НЕ). Счетчик считает до восьми и таким образом адресует на блоке мультиплексирования битовую передачу. Логические элементы формируют сигнал конца отсчета, который сбрасывает счетчик, фиксирует адрес и обновляет данные в ОЗУ в АЦП (К572ПВ4).
2) Вторая подсистема управления состоит из счетчика и четырех логических элементах. Она формирует сигнал, который можно использовать для синхронизации внешних устройств и сигнала паузы между передаваемыми байтами, который отключает мультиплексор и выходную шину АЦП.
3) Третий подблок управления состоит из регистра, который хранит код адресуемого канала в АЦП, который, в свою очередь, состоит из двух бит и входит в состав передаваемого байта (старшая часть).
АЦП выбирает канал от датчиков, адресуемый сигналами с подключенных выходов регистра, и уже раннее выбранный сигнал преобразует в цифровой код, который поступает на шину и, объединившись с кодом адреса канала, однозначно кодирует измеряемый в текущий момент параметр. Т.о. этот преобразователь служит и для временного хранения данных на протяжении всего времени, пока они не передадутся в ЭВМ. Преобразователь получает со счетчиков также управляющие сигналы (START, 
), которые фиксируют адрес на входе, обновляют данные внутри АЦП, отключают выходные шины и синхронизируют работу АЦП.
Далее цифровой код поступает на блок мультиплексоров, один из которых отвечает за формирование стартового и стопового бита, а другой – за последовательность посылки битов на интерфейс с ЭВМ.
4. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ
Выбор принципиальной схемы (см. приложение) обусловлен выбранной функциональной схемой и алгоритмом работы устройства. Ниже, при описании работы устройства, обоснуем выбор некоторых узлов принципиальной схемы.
Принципиальная схема определяет полный состав элементов и связи между ними и дает детальное представление о принципах работы устройства.
Большинство интегральных микросхем выполнено на КМДП-транзисторах. И это не случайно.
В качестве эксплуатационных характеристик КМДП ИС, свойственных только им, следует назвать: работоспособность в широком диапазоне питающих напряжений (3…15 В), высокую помехозащищенность, достигающую 30…45 % от значения питающего напряжения, высокую нагрузочную способность, составляющую до 1000 входов таких же ИС на частотах до нескольких килогерц, высокое входное сопротивление (~1012 Ом), упрощенное сопряжение по слаботочным источникам входного напряжения. Кроме того, имеются и существенные преимущества в технологии КМДП ИС по сравнению с биполярными ИС, к наиболее важным из которых относятся: меньшее (почти в три раза) число технологических операций; самоизоляция от других элементов, расположенных на одной подложке; более высокая степень интеграции (30%) на кристалле.
Исключительно малая потребляемая мощность, открывает для КМДП ИС широкую перспективу применения, в первую очередь в устройствах с автономным питанием: различных бортовых устройствах, в автономных устройствах сбора и обработки данных и т.д., т.е. там, где энергетический фактор оказывается решающим при выборе элементной базы и где по существу им нет альтернативы.
На КМДП-логике у нас построены все логические элементы, счетчики, регистр и мультиплексоры.
Построение систем сбора и цифровой обработки аналоговых сигналов на современных БИС ЦАП, АЦП и микропроцессорных наборах обеспечивает создание функционально полных устройств с точностью, соответствующей 10-12 разрядам, и временем преобразования на канал 1…2 мкс. Причем эти устройства конструктивно всегда размещаются на одной-двух платах. Значительно упростить построение системы сбора может СБИС однокристальной аналогово-цифровой системы типа К572ПВ4. В нашей схеме эта СБИС выполняет мультиплексирование аналогового сигнала и преобразование его в цифровой код.
Задающий генератор выполнен на элементах DD1.1 и DD1.2. Тактовая частота 32767 Гц выбрана из соображений доступности часовых кварцевых рез?