информацию к виду, удобному для восприятия периферийным устройством. Преобразование аналоговой информации в цифровую основано на теореме Котельникова: любой аналоговый сигнал может быть записан в дискретной форме и информация не будет потеряна, если шаг квантования Dt будет выбран из условия:

, где F max - максимальная частота спектра передаваемого сигнала.

В данной схеме происходит промежуточное преоб-разование напряжения Uвх в длительность импульса триггера, которая в свою очередь определяет количество импульсов генератора импульсной последовательности (ГИП) со считанных счетчиком. Счетчик выдает результат в двоичном коде, следовательно показания счетчика пропорциональны Uвх. Тактовый импульс запускает генератор линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) и обнуляет счетчик. В двух компараторах К1 и К2 происходит сравнение напряжения ГЛИН с "0" и с Uвх.

Когда уровень напряжения ГЛИН равен "0", то на выходе К1 вырабатывается сигнал, который устанавливает триггер в единичное состояние. На схему "И" подается единичный сигнал с выхода триггера и последовательность импульсов с выхода ГИП. Импульсы ГИП подаются на счетчик, который их считает. Когда напряжение "пилы" станет равным Uвх, сигнал с выхода К2 "опрокинет" триггер в нулевое состояние, импульсы через схему "И" не проходят, счет прекращается. Количество прошедших импульсов пропорционально Uвх. Т.к. напряжение "пилы" строго говоря не является линейным, особенно на начальном участке, то точность преобразования не велика. Большую точность обеспечивают АЦП с ОС и АЦП следящего типа.

35. АЦП С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ (ОС)

ЦАП вырабатывает напряжение ОС. Это напряжение имеет ступенчатую форму. С приходом тактового импульса счетчик начинает считать от генератора импульсной последовательности (ГИП). Счет прекращается при подаче нулевого сигнала с вых. компаратора. Этот сигнал вырабатывается в том случае, если напряжение ОС больше или равно Uвх. Количество сосчитанных импульсов пропорционально Uвх в двоичном коде.

36. АЦП СЛЕДЯЩЕГО ТИПА.

АЦП с ОС преобразует в двоичный код только возрастающее Uвх. АЦП следящего типа преобразует в цифровой сигнал как возрастающее, так и убывающее напряжение. В этой схеме применяется реверсивный счетчик. Когда на вых. компаратора (К) единичный сигнал (Uвх > Uос) счетчик находится в режиме прямого счета. Когда Uвх £ Uос, на выходе К - "0" и счетчик переходит в режим обратного счета.

37. ЦАП С СУММИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ НА ОПЕРАЦИОННОМ

УСИЛИТЕЛЕ (ОУ).

ЦАП преобразует информацию в двоичном коде в непрерывную. На его выходе формируется ступенчатое напряжение. Точность воспроизведения зависит от шага квантования и величины "ступеньки". Ни шаг квантования, ни величину "ступеньки" нельзя уменьшить ниже технических возможностей схемы. Схемы ЦАП могут строиться с суммированием напряжения или тока на ОУ или как аттенюатор сопротивлений.

В этой схеме триггеры образуют регистр, в который заносится двоичный код числа. Коэффициент передачи ОУ для выхода каждого триггера является взвешенным в соответствии с разрядом числа, хранимого в триггере:

Напряжение с выхода триггера n-ного разряда передается на выход усилителя с коэффициентом передачи:

т.е. он в 2 раза больше, чем коэффициент Kn-1. Следующий весовой коэффициент n-ного разряда в 2 раза больше весового коэффициент n-1 разряда. Если считать, что уровень "1" соответствует Е, а уровень "0" - 0, то:

где N - десятичное значение преобразуемого двоичного числа, записанного в регистре.

Е - напряжение питания триггера, соответствующее логической "1"

Величина ступеньки определяется уровнем "1" и не может быть меньше напряжения питания.

НЕДОСТАТОК: нестабильное питание триггера и необходимость точного подбора большого числа номиналов сопротивлений на входе ОУ.

38. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРО ЭВМ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ (САУ)

Примером САУ можно считать можно считать станок с ЧПУ. САУ должна поддерживать какой - либо параметр на заданном уровне. В качестве регулируемого параметра может быть угол резания резца.

Задание представляет собой входное воздействие Х, которое в САУ называется входным воздействием. На объект управления воздействует возмущающее воздействие Е, которое представляет собой износ режущего инструмента и влияние материала заготовки. Выходная величина Y представляет собой действительное значение угла резания. Это действительное значение с помощью датчика состояния объекта преобразуется в электрический сигнал. Контроллер преобразует аналоговый сигнал в цифровой и передает в управляющую микро ЭВМ. В память микро ЭВМ также передается заданное значение регулируемого параметра в двоичном коде. ЭВМ сравнивает эти значения и вырабатывает управляющее воздействие.

Круг задач, решаемых ЭВМ в данной системе и набор действий, предписываемых станку, ограничен. Поэтому для ЭВМ не требуется большого объема памяти, программа может быть записана в ПЗУ и не требуется сети периферийных устройств. Достаточно только клавиатуры и дисплея.

Управляющий сигнал, пропорциональный сигналу рассогласования, подается на интерфейс блока связи с объектом, в котором происходит преобразование цифрового сигнала в аналоговый. Исполнительный механизм (электродвигатель) в соответствии с управляющим сигналом воздействует на объект таким образом, чтобы свести ошибку рассогласования к "0".

Это САУ, применяемая в одном цехе, может быть связана с большой ЭВМ, применяемой для управления целым заводом. В этом случае она подключается через каналы связи к большой ЭВМ, снабженной большим количеством периферийных устройств и имеющей большой объем памяти.

39. СХЕМА СУММИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

НА АТТЕНЮАТОРЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Достоинством данной схемы является то, что в ней используются резисторы только двух номиналов. Величина ступеньки пропорциональна Е/3 и определяется только напряжением стабильного источника Е и не зависит от выходного напряжения триггера.

Триггеры образуют регистр, в котором содержится двоичная информация, которая должна быть преобразована в аналоговую форму. На выходе триггера, прямом и инверсном, находятся ключи. Ключ Кл1 находится на прямом выходе триггера. На второй вход ключа подается напряжение стабильного источника.

В том случае, если в триггере записана 1, то напряжение источника Е прикладывается к R1. Если записан 0, то ключ Кл1 закрыт и нулевой потенциал через ключ Кл1' прикладывается к R1.

В соответствии с записанным числом вырабатывается выходное напряжение, пропорциональное Е/8:

где N - десятичное число

40. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРО ЭВМ В

ПРИБОРАХ (СПЕКТРОФОТОМЕТР)

Спектрофотометр применяется для качественного и количественного анализа состава жидкого и прозрачного твердого образца. Принцип его действия основан на том, что световой луч по разному поглощается веществом, в зависимости от его состава. Следовательно коэффициент поглощения для разных веществ будет различным. Микро ЭВМ выполняет в этом приборе следующие функции: автоматизация процесса измерения; экспресс обработку результатов измерения; повышение точности прибора; облегчает общение оператора с прибором.

В памяти микро ЭВМ записаны коэффициенты поглощения различных веществ, программа испытаний и программа управления устройством подачи образца (УПО). Монохроматор представляет собой генератор, испускающий световые волны с заданной программой частотой. Светофильтр поглощает все мешающие колебания кроме одного требуемой частоты. Этот луч, проходя через образец, поглощается в зависимости от его состава. Приемник излучения принимает эти колебания, амплитуда которых зависит от коэффициента поглощения и вырабатывает сигнал, пропорциональный изменению амплитуды. Микро - функциональный модуль (МФМ) АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму и передает цифровой сигнал в микро ЭВМ. Микро ЭВМ сравнивает полученные результаты с записанными в памяти и определяет состав вещества. Оператор может набирать программу измерений с помощью клавиатуры и выводить информацию на самописец, табло, на телеграфный аппарат. Блок ручной корректировки позволяет оператору вносить изменения в программу.

41. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ (ПО) ЭВМ.

Состоит из операционной системы (ОС) и программ пользователя. ОС состоит из утилит, библиотеки подпрограмм, языковых трансляторов, программы - компоновщика, редактора, монитора, загрузчика.

Написание программы начинается с постановки задачи и с создания математической модели. Затем пишется алгоритм, который представляет собой пошаговую процедуру решения задачи. Программа пишется на языке высокого уровня. Языки высокого уровня не связаны с архитектурой данной машины.

Программа, написанная на языке высокого уровня называется исходным модулем. Программа - транслятор преобразует исходный модуль программу на языке машинных кодов называется объектным модулем. Машинный код для каждой машины свой. Программа - редактор используется для ввода текста программы в ЭВМ и ее последующего редактирования. Программа - компоновщик связывает объектные модули, являющиеся результатом трансляции программ и подпрограмм считанных из библиотеки подпрограмм. Программа -отладчик позволяет выполнять программу по одной или нескольким командам за один шаг, что позволяет программисту проверять результат выполнения отдельных частей программы.

Для ввода программы с клавиатуры или ВЗУ, используется программа, называемая загрузчиком. В ее функции входит операция чтения или записи по заданному адресу памяти, а так же выполнение работ по отладке и обслуживанию программ. В последнем случае программа - загрузчик называется монитором. Она может быть записана в память машины, тогда она называется резидентной. Выполнение загрузки программы в память начинается с передачи управления по первому адресу программы.

42. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА ЭВМ

Представляет собой программное обеспечение вычислительного процесса. Она управляет вводом - выводом, загрузкой программы данных в память, трансляцией программы и данных в машинные коды, управляет выполнением программ.

В зависимости от машины некоторые операции выполняются аппаратно, а некоторые программно. Для пользователя это значения не имеет, т.к. он обращается к виртуальной машине. ОС так же нужна для управления файлами. Файлом называется поименованная совокупность однородной информации, размещенной на внешнем носителе и имеющая определенное функциональное значение. В процессе выполнения программы весь монитор или его часть записываются в ОЗУ. В этом случае он называется резидентным. Остальная часть монитора вводится в память ЭВМ по мере надобности. Если надобность в ней отпадает то ОЗУ от нее освобождается.

После включения питания и записи в память монитора ЭВМ приступает к выполнению программы. Запись в память монитора осуществляется либо автоматически либо по команде пользователя. К системным программам относятся так же программы обслуживания ПУ которые могут быть реализованы двумя способами: функциональный и логический. Для создания функциональной программы программист должен знать принцип действия и особенности ПУ. Это затрудняет работу программиста, поэтому на функциональном уровне выполняются только команды готовности к обмену данными и команды прерываний. Во всех остальных случаях используют специальные прерывающие программы, называемые драйверами. Драйвер представляет собой программу обращения к конкретному ПУ. В программе ввода - вывода программист записывает номер ПУ к которому необходимо обратиться. По этому номеру происходит вызов соответствующего драйвера.