Книга: Метода по выполнению лаб. работы №1 Исследование системы сбора данных

Распознанный текст из изображения:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский государственный технический университет «МАМИ»

Факультет «Автоматизация и управление»

Кафедра «Автоматика и микропроцессоры»

Одобрено методической

комиссией факультета

«Автоматизация и управление»

Харитонов В.И.

Ревонченков А.М.

М ЕТОДИЧ ЕС КИ Ь- УКАЗАН ИЯ

по выполнению лабораторной работы № 1

"ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ СБОРА ДАННЫХ"

для студентов, обучающихся по специальностям 210100

«Управление и информатика в технических системах», 210200

«Автоматизация технологических процессов и производств» и по

направлению 550200 «Автоматизация и управление».

Распознанный текст из изображения:

Харитонов В.И., проф. к.т.н.

Ревонченков А.М., ст. преп.

Методические указания к лабораторной работе №1 «Исследование системы сбора данных» для студентов, обучающихся по специальности 210100 «Управление и информатика в технических системш», 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств» и по направлению 550200 «Автоматизация и управление».

Стр. 15, рис. 6, библ. 2, МАМИ, 2002 г.

В методических указаниях представлена информация, необходимая для изучения дисциплины «Информационно-измерительные устройства». Изложены сведения по информационно-измерительной системе ,обрабатывающей в реальном масштабе времени сигналы, поступающие одновременно от многих источников и датчиков. Приведена информация о конфигурировании многофункциональной платы сбора данных ЛА-2 для компьютера.

© Московский государственный технический университет «МАМИ»

2002 г.

Распознанный текст из изображения:

Звдннне

С помощью установочных лжамперов и переключателей на плата ВА-

2 произвести «онфигурапню иваты ЛА-2 а соответствии со следующими

пунктами:

Выдача +5 В нв внешний разъем ХР1;

2. Выдача сигнала таймера на внешний рюъем;

3. Выбрать юпуск АЦП н таймера в режиме! (зщщий мультнвнбратор);

4. Выбрать базовый адрес — 310 (Ьех),

5 Выбрать номер прерышиия)йз) РС вЂ” 1ЯО 1О,

6 Выбрать режим инструментального усилителя — дифференциальный;

7 Установшь коэффициент усшюния инструментального усилителя рваным

1О,

8. Выбрать входной диапазон АЦП «5 В.

Сконфигурнровать плату, покюать преподавателю. Плазу вставить в слог

1ЗА материнской платы компьютера н закрепить винтоы. Закрыть кожух

компьютера.

Подсоединить к входному рвзъеыу платы кабель от макета

измерительного объекта.

Включить ьомпьютеб.

Загрузить программное обеспечение с помощью придав«смой дискеты.

Записать информацию с дисплея коыпькпара.

Составить отчет о лаборвторноЯ работе.

ЛИТЕРАТУРА

1 Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами 1ВМ РС.

пер. с англу под ред. У Томпкинса, Дж. Уобеюра. — Мз Мир, 1992. — 592 с.

10

1.Цель рвботыг Изучение н конфигурирование

многофункшюнальной платы сбора данных.

Экспериментальное исследование комплекса

линеЯных перемещений — ССД - ЭВМ»

Прололжительность работы: 4 часа.

2. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА ПО 33АБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ.

Отчет по данной лабораторной работе должен включать:

Наименование работы и конспект теоретическою раздела (не менее

2-х страниц).

2. Чертежи функциональной с«сын ПСД и структурной схемы ССД

работы.

3 Длл казкдого этапа выполняемой работы — наименование этапа и

результаты (в форме таблиц, графиков)

4. Краткие выводы по работе.

З.Теоретнчеекйн чисть

3.1Устройствв н системы аналого-цифрового преобразования сигналов

При построении устройств, нсполюующнх ЭВМ шш управления и кшпролв сложными производсгшнными процессами, можно обрабатывать в реальном масштабе времени снгнаяы, поступшошие одновременно от многих источников и датчиков, м восстанааяивать аналоговую информацию на выходе МП или ЭВМ, а также распределять се ыежду различнымн исполнительными устройстваыи. Прл этом возникает залача аналогоцифрового преобразования многоканвльноЯ информации, имеющей некоторые особенности, связанные с различием характеристик сигналов отдельных канююв динамического диапазона изменения, уровня помех, частотного спектра н .гд. Отсюда вытекает необходимость нормализации сигналов различных датчиков.

Устройства, осуществляющие норывлизацию н аналого-цифровое преобразование сигналов с последующим вводом информации в ЭВМ, называют системами сбора ланных (ССД).

Обычно источники сигналов н каналы связи располаиют вблизи от агрегатов энергетически» установок, электрических кабелей н лругого электротехнического оборудования, «оторое является источником помех Помехи вносят погрешности в аналоговые сигналы н искажают цифровые данные Поэгому одной нз основных задач ССД является улучшение «вчества сигншюв, поступающих от различных датчггков. Качество сигнала в наиболее компактной форме выражается в виде озношения сигнал/шум в тракте от аналогового входа яо цифрового выкода АЦП Это отношение является универсальным показателем, позволяющим оценить характеристику ССД, основной эадачсЯ «огород является получение такого соотношение

Распознанный текст из изображения:

Р ° ай!

у рй Р ллг

пдп,

и Ф У й ( б и ~ Ю л \ *~ов

ы. ~ ~ ~К Р" ~, Р

У

~~~)

Распознанный текст из изображения:

ин гв'-

аьйс

плО!642

Ив!ВОДА

полный инсггт- МВГГАЛЫЯИ! й 1 силитвж за я

входно

й

мтльти-

Ш1ГДГО

Р зкт

в н

1ЩАЗРЛШ1

ып

ыкгствх

зкз

ш н и й

ЛешиФР

Атог

АДРЕСА

Кя

ЫАС

ГЮ1ХЮ.

НИЗАЦИИ

зя!

Р А з ъ Е ы

квы цввый

гыильтог

гытк

схющ

пгя маго

дастгпх

к памяти

КАНАЛЬ.

ный

счетчик

тьйм

ЦК

ЕК2

СХЬМА

аы Аыпх

и

ПРВ'ИВАН

нй папг

н и у т Р

циагалай

поет

ЛЫНОДА !'А

ДЫ1ИЩЛЬ

чхш оты

1Ы1

циаюаой

паю

ВВОДА Щ

А ь ХР

ЗА!

Рис.2. Функциональная схема ПСД ЛА-5.

Далее следует 12-разрядный аиажзгово-цифровой преобразователь (АЦН) последовательного приближения со временем преабразоваюм 1,6 мкс. Этот же АЦН содержит устройство выборки-кранеиия (УВХ). Система УВХАЦЛ работает так: пока идет преобразование, УВХ находится в режиме хранения, и режиме выборки онв находится остальное время. Переход в режим хранения происходит по заднему фронту нмпульав запуске АЦП. Время выборки 400 мс — это минимально необходимый нкщрвал дал выборки сигнала с необходимой точность при работе ЛА-2 на предельных акоростяк— 2 мкс Используемый преобраюватгль имеет два переключаемык диапазона входных напряжений — 215 В и 210 В. Необходимый диапазон можно изменить лерекяючателем ЗА9. Таким образом, выбирая с помощью ЗА8 коэффициент усиленна инструментального усилителя ! ипи 1О н с помощью БА9 входной диапазон АЦП, можно получить четыре диапазона вкодных напряжений лА-2: 20,5 В н 21 В (нри коэффициенте усиления инструментального усилителя 10) и К5 В и Я10 В (прн коэффициенте усиленна инструментального уснащена 1).у инсзрумеищльною усилителя может быть задан пользователем необходимый коэффициент усиления Для этого нужно запавть на предусмотренное место резистор. Тогда дабавятса еще два диапазона входных напряжений, копзрые будут выбраны Вами. ~одрабнее порядок расчета описан в п.2.2.8и п.2.2.9.

Дла ЛА-2 кварцевый генератор имеет частоту 1,789763 МГгъ яля ЛА2А — 1 МГц Нри этом необхолимо помнить, что задающий кварцевый генератор общий как дяя АЦП, зак и для таймера, используемого для формирование сигналов запуска АЦП. Запуск АЦП мажет быть программный, от таймера или от внешнего сигнала ЕХТ ЕТ, Последние два режима выбираются программированием управляющего регистра ЛА-2. Это приводит к изменению источника запуска схемы синхронизации. При этом на 5АЗ должны быть замкнуты перемычками сигналы — БТ н выход соотвештвующего канала таймера, а тькже ЗТ и ЕХТ БТ Входной диапюон АЦП-УВХ - МО В или 25 В в зависимости от положения переключателя 809. Поэтому на вхалной мультиплексор ЛА-2 необходимо крн коэффициенте усиленна 1 цолавать 210 В нли 25 В при полной характеристике преобрюоввтеля АЦП А прн коэффициенте усиления инструментального усилителя 10, напряжение составит М В и 20,5 В. если Вы до применения ЛА-2 не сталкивались с АЦК, полезно будет ознакомиться с Приложением 1 (Динамические характеристики АЦК).

Трехканальный счетчик-таймер реализован на микросхеме !пге! Р82С54. Его сигналы выведены на ЗАЗ и их можно использовать шщ зытуска АЦ~, а также, например, для реализации функции частотомера илн периоломера. На ахал СО (нулевой канал таймера) всегда полана тактовая частота с кварцевша генератора ! Мгц для ЛА-2А (улучшенный юриант) нли для ЛА-2 подана частота с микроскемы делителя на 8 тактовой частоты «варневаго 1тнератара материнской сваты компьюгера, чта сосзавляет на входе СΠ— 1,789763 МГц Эта необходимо учитывать при использовании «аналое таймера. Наличие высокостабш1ьнага кварцево1о генервпзра иа ЛА-

Распознанный текст из изображения:

с с У

М У

с 6 ц р

~юю~ кЯ

[ лцп |~ыс,~ С асс~

|ас

"""У' с, с1 смсс

с э г мсп м

Р Д

с — сш ссОС«с О

см' м

м м

Распознанный текст из изображения:

ИНТЕР-

ФЕЙС

ОПОДАГ

НЫНОДА

шюный инсшт- МВНАЛЬННЫ й тсилитвж заа

входна

й

мтльти.

шинсо

Р ЯП

н ц

НРАТРЯЯ1

ый

АЦП С \'ВХ

ЯН

Е ш Н и й

ДЬШНФР

АТОР

АДРЕСА

Нч

Ы4А СИНХРОНИЗАЦИИ ЯО

Р А з ъ е м

квы целый

ГЕНЕРАТОР

1МГч

схема

ПРЯМОГО

дштви

к гыьшти

з

кыыль

незя

счвчик

тайм

ЦК

схьмл

ОВРАЫГП1

и

ПРПЫВАН

ийпааг

н Н У т Р

11НФРОеай ПОЮ

ВЫНОЛАЩ

дшитвв

чягп оты

нат

1шаювай

пав

ВВОДА Ю

А е м Хр

БА1

Рнс.2. Функциональная схема ПСД ЛА-5.

Далее следует 12-рюрядный аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) послслаиательного приближения со временем преобразования 1,6 мкс. Этот жс АЦП содержит устройство выборки-хранения (УВХ). Система УВХАЦП работает так: пока идет преобразование, УНХ находится в режиме хранения, в режиме выборки она находится остальное врем». Переюд в режим кранения происходит по заднему фро1пу импульса запуска АЦп. Время выборки 400 мс — это минимально необкодимый интервал Я1ш выборки сю нала с необхолимой точнас11 1 при рабате ЛА-2 иа предельных скоростях— 2 мкс. Используемый преобразователь имеет два переключаемых диапазона входных напряжений — я15 В н з10 В Необходимый диапазон можно изменить переключателем БА9. Таким образом, выбирая с помощью БА8 коэффициент усиления инструментального усилителя 1 нли 10 и с помощью БА9 входной диапазон АЦП, можно получить четыре диапазона входных напряжений ЛА-2: Х0,5 В и Я( В (при коэффициенте усиленна ниструментальнога усилителя 10) н э5 В и Я10 В (прн коэффишгенте усиления инструментальнпю усилителя 1).у ннсзрументального усилителя может быть юдвн пользователем необходимый коэффициент усиленна. Для агапэ ну;кно запаять на предусмотренное месю резистор. Тогда добавятся еще двв диапазона входных напряжений, которые будут выбраны Вами. Подробнее порядок расчета описан в п.2.2.8и п.2.2.9.

Для ЛА-2 кварцевый генератор имеет частоту 1,789763 МГв дпя ЛА2А — 1 МГц. При этом необходимо помнить, что задвощий кварцевый генератор общий «ак для АЦП, так и яля таймера, используемого вгя формированив сигналов запуска АЦП. Запуск АЦП пожег быть программный, от таймера или от внешнего сигнала ЕХТ БТ Последние два режима выбираются прозраммированием управляющего регистра ЛА-2. Эта привалит к изменению источника запуска схемы синхронизвши При этом иа БАЗ должны быть замкнуты перемычками сигнвзы -БТ и выход соответствующего канала таймера, а также БТ и ЕХТ БТ. Входной диапазон АЦП-УВХ - МО В или З5 В в зависимости от положения переключателя БА9. Поэтому на входной мультиплексор ЛА-2 необходимо при коэффициенте усиления ! подавать х)0 В или х5 В при полной характеристике преобразователя АцП. А ори коэффициенте усиленна инструментального усилителя 10, напряжение составит Я1 В и Е0,5 В евзи Вы до применения ЛА-2 ие сталкивались с АЦК, полезно будет ознакамитьсв с Приложением 1 (Динамические харватеристикн АЦК).

Трехканальный счетчик-таймер реализован на микросхеме !лш! Р82С54 Сто сигналы выведены иа БАЗ и их можно использовать лля запуска АЦП, а также, например, для реализации функции частотомера илн пернодомера. На вход СО (нулевой канал таймера) всегда подана тактовая частота с кварцевого генератора 1 Мгц лля ЛА-2А (улучшенный вариант) или для ЛА-2 подана частаза с микросхемы делителя на 8 тактовой частоты кварцевого генератора маюрипской плагм кам1вютера, что составляет на входе СΠ— 1,789763 МГц Это необходимо учитывать при использовании каналов таймера. Наличие аысокосзабияьнога кварцево1о шнератора на ЛА-