Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Аналого-цифрові та цифро-аналогові перетворювачи

Основні переваги цифрових методів обробки полягають у принциповій можливості виключення апаратурної похибки при обчисленнях, оперативності зміни алгоритму обробки та низькій вартості цифрових вузлів. Вони значною мірою залежать від рівня техніки аналого-цифрового та цифро-аналогового перетворення, тобто від аналого-цифрових (АЦП) та цифро-аналогових перетворювачів (ЦАП). Для адекватного відображення миттєвих значень неперервного сигналу та цифрової інформації відповідно у цифрову та аналогову форму необхідні лінійні від аналого-цифрові та цифро-аналогові перетворення. Тому АЦП і ЦАП є основними функціональними вузлами цифрової техніки, які визначають точність, швидкодію та конструктивні параметри цифрових систем керування.

До найважливіших параметрів та характеристик АЦП і ЦАП належать розрядність (число двійкових розрядів), діапазон та рівні вхідних (вихідних) сигналів; точність перетворення; час перетворення /встановлення результату.

Оскільки деякі схеми АЦП можна побудувати на базі ЦАП, доцільно спочатку розглянути найбільш поширені методи та схеми цифро-аналогового перетворення. цифровий аналоговий перетворювач мікроконтролер

Принцип роботи цифро-аналогових перетворювачів [3, c. 236 - 238]

Основне призначення ЦАП - автоматичне перетворення (декодування) двійкових кодів на еквівалентні їм значення будь-якої фізичної величини (напруги або струму).

ЦАП на двійково-зважених резисторах. Це найпростіший щодо будови принципової схеми ЦАП, у якого матриця резисторів складена за принципом адекватного .відтворення двійкового коду: номінал кожного резистора - аналог двійкового коду.

ЦАП на основі матриці резисторів R - 2R. Відрізняється схемою матриці резисторів, яка також виконує функцію забезпечення вагового множника на двійкових входах ЦАП. Перевага матриці типу R - 2R у простоті її виготовлення, бо для неї досить тільки два номінали резисторів R і 2R.

Перемножувальний ЦАП. Застосовується для перемноження аналогового сигналу (напруги опору) та двійкового коду (вхідний цифровий код).

Основні типи аналого-цифрових перетворювачів [3, c. 239 - 255]

АЦП послідовного наближення (порозрядного зважування). Найбільш поширені перетворювачі аналог-код.

АЦП паралельного кодування. Найбільш швидкодіючи АЦП.

АЦП подвійного інтегрування. Забезпечує високу точність та помилкостійкість завдяки процесам усереднення та згладжування швидкозмінних шумів.

Класифікація мікропроцесорних пристроїв. Мікропроцесори комплекти й однокристальні мікроконтролери. Вмонтовані мікропроцесори [3, c. 183 - 187]

2. Мікропроцесорні пристрої є основою сучасних обчислювальних пристроїв та систем керування

Класифікація мікропроцесорних пристроїв.

Мікропроцесорні пристрої поділяються на мікропроцесори комплекти та однокристальні мікроконтролери.

Мікропроцесори комплекти являють собою набір мікросхем, кожна з котрих є функціональним модулем обчислювального пристрою.

Однокристальні мікроконтролери мають на одному кристалі усі функціональні модулі обчислювального пристрою.

Вмонтовані мікропроцесори являються складовою частиною більш складних пристроїв, наприклад різноманітних пристроїв керування.

3. Архітектура керуючих обчислювальних пристроїв. Основні функціональні модулі обчислювального пристрою. Центральний процесор. Запам'ятовуючі пристрої. Пристрої введення-виведення. Системна магістраль. Порядок виконання програми

Спрощена структура обчислювального пристрою складається з таких функціональних модулів.

Центральний процесор, читаючи команди і дані з пам'яті ЕОМ, послідовно виконує задані програмою перетворення інформації й управляє функціонуванням весь складових компонент обчислювального пристрою. У визначені програмою моменти часу центральний процесор опитує через пристрій введення інформації стан датчиків зовнішньої інформації і передає за допомогою пристрою виводу інформації команди керування діями виконавчих елементів об'єкта регулювання.

У запам'ятовуючому пристрої або пам'яті мікро-ЕОМ зберігається програма роботи і всі необхідні вихідні дані. Пам'ять ЕОМ звичайно складається з двох частин оперативної і постійної пам'яті.

Оперативний запам'ятовуючий прстрій (ОЗП) - це пристрій, де розміщаються програми під час виконання, а також використовувані ними дані. Оперативна пам'ять характеризується більш високою швидкістю запису і читання і меншим обсягом, чим зовнішня пам'ять на магнітному носії інформації. При вимиканні електроживлення ЕОМ вміст оперативного запам'ятовуючого пристрою не зберігається.

Постійний запам'ятовуючим пристрій (ПЗП) являє собою різновид пам'яті ЕОМ, вміст котрої постійній, тобто зберігається при вимиканні машини. Запис нової інформації в ПЗП неможлива, а читання може провадитися з великою швидкістю. У постійній пам'яті звичайно знаходяться програми і дані, обслуговуючі роботу апаратури мікро-ЕОМ.

Пристрої введення-виведення забезпечують обмін даними. У загальному випадку обмін даними між компонентами мікро-ЕОМ у залежності від того, яке з пристроїв є головним, а яке ні, може здійснюватися в програмному режимі, режимах переривання програми і прямого доступу до пам'яті.

Всі вхідні до складу мікро-ЕОМ пристрої взаємодіють між собою по магістралях адреси, даних і сигналів керування, що утворять загальний канал, називаний системною магістраллю.

Для зчитування необхідної інформації на магістралі адрес встановлюють адресу (номер) опитуваного пристрою, у якому дорівнюється прийнята адреса з його власною адресою.

Слід зазначити, що поділ каналу зв'язку між складовими елементами обчислювального пристрою на магістралі адреси, даних і керування не є обов'язковим. У деяких типах мікро-ЕОМ, магістраль адреси об'єднана з магістраллю даних і поділ інформації про адреси і даних здійснюється за часом. У цьому випадку пристрій, що ініціює обмін, встановлює в загальній магістралі спочатку адресу шуканого абонента і потім передає дані.

Принцип дії мікропроцесорної системи полягає в тому, що мікропроцесор за програмою, записаною у запам'ятовуючому пристрої, обробляє дані, які теж зберігаються у запам'ятовуючому пристрої, або надходять через пристрої вводу-виводу. Програма являє собою певним чином організовану сукупність машинних операцій, яки називаються командами або інструкціями, і за допомогою яких обробляється інформація. Програма і дані зберігаються у запам'ятовуючому пристрої. Процесор послідовно зчитує команди, розшифровує їх та генерує сигнали, необхідні для їх виконання.

4. Системи числення. Двійкова та шістнадцятирічна системи числення

Формат уявлення двійково-десяткових чисел використовується у цифрових індікаторах та цифрових переключателях.

Приклад двійково-десяткового кода 12 = 0001 0010

5. Уявлення чисел у двійковій системі числення. Уявлення негативних чисел з фіксованої комою. Уявлення чисел із плаваючої комою

Позитивні числа представляються у прямому коді. Для представлення негативних чисел використовується доповняльний код.

Позитивні числа: 0000 0000 … 0111 1111

0 = 0000 0000

1 = 0000 0001

2 = 0000 0010

...

127 = 0111 1111

Позитивні числа мають 0 у старшому розряді.

Негативні числа у доповняльному коді: 1000 000 … 1111 1111

Позначкою негативного війкового числа є 1 у старшому розряді.

-1 = 1111 1111

-2 = 1111 1110

-2 = 1111 1101

...

-128 = 1000 0000

Логічні та арифметичні дії над різноманітними форматами чисел [1, c. 32 - 38]

6. Організація центрального процесора. Особливості системи команд керуючих пристроїв

Центральний процесор, читаючи команди і дані з пам'яті ЕОМ, послідовно виконує задані програмою перетворення інформації й управляє функціонуванням весь складових компонент обчислювального пристрою. У визначені програмою моменти часу центральний процесор опитує через пристрій введення інформації стан датчиків зовнішньої інформації і передає за допомогою пристрою виводу інформації команди керування діями виконавчих елементів об'єкта регулювання.

Система команд мікропроцесорних пристроїв у загальному випадку включає такі групи команд:

команди пересилки, за допомогою яких провадиться обмін даними усередині мікро-ЕОМ;

арифметичні команди над двійковими числами, що включають команди складання, вирахування, множення і ділення;

команди логічних операцій над двійковими числами, виконувані порозрядно (логічне И, логічне АБО, виключне АБО);

команди переходу, що включають умовні і безумовні команди передачі керування по зазначеній адресі і команди виклику підпрограм;

спеціальні команди.

Література

Основна

1. Цифрова техніка: Учеб. пособие /Б.Е.Рыцар. - Киев: УМК ВО, 1991 - 372 с. - На укр.яз. (4 прим.)

2. Элементы автоматизированного электропривода / Р.Г.Попович, В.А.Гаврилюл, О.В.Ковальчук, В.И.Теряев. - К.: УМК ВО, 1990. - 260 с. - На укр. яз. (4 прим.)

3. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Ленинград, Энергоатомиздат, 1988. (5 прим.)

4. Сташин В. В. і ін.. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах / В.В. Сташин, А.В.Урусов, О.Ф.Мологонцева. : Энергоатомиздат, 1990. - 224 с. (2 прим.)

5. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. - М.: ИНФРА-М, 2000. - 480 с.:илл. (6 прим)

6. SIMATIC Totally Integrated Automation. Информация о продуктах. Приборы, системы, консультации, обучение. ДП “Сименс Украина”, Департамент “Средства автоматизации и приводы” 2006 (CD SIMATIC документация, Каталоги по автоматизации, 01/2007) .

7. SIMATIC S7 Комплексная автоматизация -программирование для начинающих. Курс ST-PRO1. Версия 5.5, SIEMENS AG, A&D 2004.

Додаткова

8. Системы управления с фаззи-логикой / В.И.Калашников, В.И.Справедливый, Ф.Палис. ДДТУ, Магдебургский университет. Донецк, Магдебург. 1997. - 38 с.

9. Интерфейсы средств вычислительной техники: Справочник. / Мячев А.А. М.: Радио и связь, 1993. - 352 с.

Методичні вказівки

10. Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу «Микропроцессорные и вычислительные устройства ГПС»/Составители: Михайлов Е.П., Денисенко Т.А., Кузниченко Д.А., Кузниченко С.Д. Изд. ОГПУ, 1997. 30 с.

11. Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Локальные системы автоматики» для студентов специальности 7.091402 и по курсу «Микропроцессорные и вычислительные устройства ГПС» для студентов специальности 7.090207./Составители: Михайлов Е.П., Тихончук С.Т., Денисенко Т.А. ОГПУ, 1997. 33 с.

12. Методичні вказівки до лабораторних робіт по дисциплінам "Електронні, мікропроцесорні та обчислювальні пристрої ГВС" та "Електронні, мікропроцесорні та обчислювальні пристрої ПТМ" за темою "Логічні програмовані контролери" Проектування систем автоматизації SIMATIC S7-300 для студентів машинобудівного інституту спеціальності 7.090207 та 7.090214 Склав доцент Михайлов Є. П., 2007 р. 36 с. Одеса ОНПУ

Размещено на Allbest.ru