Рябов В.Т. - Устройство и программирование однокристальных микроконтроллеров (1041592), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Следует быть внимательным с заземлением экранов соединительных проводов и следить,чтобы экраны были соединены с корпусом только с одной стороны. Иначе из отдельных экрановмогут образоваться замкнутые контуры, в которых внешними электромагнитными полями наведутся достаточно большие индукционные токи и экраны, наоборот, станут источниками заметных помех.Проиллюстрируем еще раз важный принцип присоединения к ЛМК источников аналогового сигнала: разделение цепей питания и измерения.
На рис. 4.11. показано подсоединение клокальному микроконтроллеру медного терморезистора Rt для измерения температуры объекта.Сопротивление такого унифицированного резистора невелико и составляет всего 100 Ом. Наплате микроконтроллера расположены три пассивных резистора термомоста с малым температурным коэффициентом сопротивления: R1, R2 и R3. При повышении температуры сопротивление терморезистора возрастает и по изменению его значения судят о изменении температуры. Ктерморезистору подходят четыре провода: IinRt и IoutRt соответственно для подвода и отвода токапитания; +URt и -URt для измерения потенциала на входе и выходе тока из резистора.
При измерении падения напряжения на терморезисторе с использованием выводов +URt и -URt влияние44сопротивления проводов, подводящих и отводящих ток питания, будет исключено. Однако, еслидля определения изменения температуры использовать диагональ термомоста +UR3 и +URt, сопротивление провода IoutRt добавится к значению сопротивления терморезистора Rt.Датчики с токовымвыходным сигналом всебольше вытесняют датчики спотенциальнымвыходом.Это обусловлено их хорошейпомехозащищенностью,простотой присоединения,возможностью просто обнаруживать обрывы в линиисвязи.
Выходной сигнал датчиков с токовым выходомнормирован и может измеРис. 4. 11. Уменьшение влияния тока питания датчика на выходняться в пределах 4..20 мА.ной сигнал.Например, если это датчиктемпературы на диапазон 0..100 ºС, температуре в 0 ºС будет соответствовать ток потреблениядатчика в 4 мА, а температуре в 100 ºС будет соответствовать ток потребления в 20 мА. Если токпитания выйдет из диапазона 4..20 мА, это указание на неисправность линии связи, либо на неисправность датчика.
Датчики с токовым выходным сигналом не критичны к напряжению питания, оно может меняться от 10..12 В до 36..48 В. Пожалуй, единственный минус датчиков с токовым выходом, это большая внутренняя схемотехническая сложность, отсюда – иногда, большая стоимость. Хотя, востребованность таких аналоговых датчиков увеличивает серийность выпуска, что приводит к снижению цен.На рис.4.12. показана схема подключения датчика с токовым выходным сигналом.
Изрисунка видно, как упростилась схема. Если АЦП микроконтроллера МС (точнее коммутатор АЦП) принимает толькосигнал напряжения, на входнужно добавить внешний токовый резистор R1. Этот резистор должен иметь малыйтемпературный коэффициентсопротивления и высокуюточность, хотя требования кточности могут быть сниженыза счет индивидуальной тариРис. 4. 12. Схема подключения датчика с токовым выходнымровки каналов измерения. Весигналом к локальному микроконтроллеру.личина сопротивления рассчитывается по формуле:R3 =U н − U кэ − U б 24 - 0,5 - 0,6=≅ 1,2 кОм .Iл0,02Здесь UADC – диапазон преобразования АЦП, который зависит от величины сигнала источника опорного напряжения, IMAX – максимальное значение выходного тока датчика (у датчиков сунифицированным выходным сигналом IMAX=20 мА).Линия связи датчика и локального микроконтроллера выполняется в виде отлично зарекомендовавшей себя витой пары.
Она компенсирует внешние электромагнитные наводки, не излучает сама, в большинстве случаев позволяет обойтись без экранировки, поэтому позволяет исключить проблемы с возникновением замкнутых контуров экранов.Сигналы аналогового управления (АУ) используются реже, чем сигналы контроля.
Полиниям АУ, в отличие от линий дискретного управления, никогда не передаются энергети-45ческие потоки.Линии АУ так же, как и линии контроля бывают потенциальные и токовые. Все рассмотренные ранее проблемы и решения и выводы для линий аналогового контроля относятсяи к линиям аналогового управления.Контрольные вопросы.1. Исполнение выходов датчиков дискретного контроля.2.
Явление дребезга контактов и методы его устранения.3. Подключение активных датчиков ДК с различным выходом. Расчет элементов оптроннойразвязки.4. Устройство и линия связи для выдачи дискретного управления. Расчет элементов.5. Сравните схемы транзисторных ключей на рис. 4.7 и 4.8. Могут ли транзисторы входить в состояние глубокого насыщения.6. Импульсные линии управления: обоснование применения и схемотехническое решение.7. Причины возникновения погрешностей при контроле выходного сигнала аналоговыхдатчиков с потенциальным выходом.8. Способы уменьшения погрешностей при контроле выходного сигнала аналоговых датчиков с потенциальным выходом.9.
Токовые и потенциальные датчики и линии аналогового контроля: преимущества и недостатки.10. Расчет токовых резисторов для контроля сигнала датчиков с токовым выходом.46Гл. 5. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ПРОГРАММНОГООБЕСПЕЧЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ МК5.1. Основы программирования и отладки программногообеспечения.Разработка и отладка программного обеспечения (ПО) является одним из самыхтрудоемких и ответственных этапов разработки локального микроконтроллера и имеетряд характерных особенностей, рассмотренных ранее в разделах 1.4 и 1.5 первой части настоящего учебного пособия [3].
Ведется разработка и отладка ПО локальных МК в соответствии с «Единой системой программной документации» (ЕСПД), определяющей пятьстадий разработки. Изложим их применительно к рассматриваемой задаче.1. Техническое задание: здесь проводится определение требований к ПО ЛМК, определяются стадии, этапы и сроки разработки, проводится согласование и утверждениетехнического задания.2. Эскизный проект: разработка и утверждение эскизного проекта, предварительнаяразработка структуры входных и выходных данных, уточнение методов решения, разработка общего описания алгоритмов программного обеспечения.3.
Технический проект: разработка и утверждение технического проекта, разработка структуры программы, окончательное определение конфигурации технических средств.4. Рабочий проект: программирование, компиляция и отладка программы, разработка и проведение предварительных приёмо-сдаточных и других видов испытаний, корректировка программы и программной документации по результатам испытаний.5. Внедрение: подготовка и передача программы и программной документации дляизготовления и сопровождения локального МК.Разработчик технологического оборудования обычно выступает здесь в качествеквалифицированного заказчика, знающего суть и умеющего оценить трудоемкость проводимых работ.Решающее значение при разработке оказывает знание предметной области: чем икак следует управлять. Поэтому, поскольку алгоритм работы ЛМК сравнительно прост,инженер-механик может стать и разработчиком программного обеспечения.
Основнаяцель этой главы: дать начальные «стартовые» сведения, опираясь на которые и на знанияи умения, полученные в общих курсах информатики и программирования, разработчиктехнологического оборудования электронной техники сможет проводить работы по программированию локальных микроконтроллеров.Рассмотрим ключевые отличия программ общего применения, основы разработкикоторых изучались ранее и программ для локальных МК технологического оборудования.Процесс разработки программ для персональных компьютеров, компиляция, отладка ипоследующая работа программы опирается на поддержку операционной системы компьютера. У специального локального микроконтроллера операционной системы нет.Размер оперативной памяти (памяти данных) у микроконтроллера невелик. Так, урассмотренного нами ранее представителя семейства MCS-51 память данных пользователясоставляет всего 128 байт.
Это заставляет разработчика ПО экономно ее использовать итщательно размещать переменные.Другой особенностью программного обеспечения для элементов технологическогооборудования является привязка его работы к, так называемому, «жесткому реальномувремени». Термин «жесткое реальное время» означает, что контроллер должен выполнятьсвои действия строго в предписанные моменты.Структурно, управляющая программа представляет собой некий универсальныйдиспетчер процессов, основной задачей которого является запуск набора синхроквантов,интерквантов и экстраквантов пользователя [3], собственно и составляющих пользова-47тельскую управляющую программу, заставляющую объект работать предписанным емуобразом.Синхрокванты запускаются через предписанные интервалы времени.
Например:− каждые 10 миллисекунд выполнить шаг шагового двигателя,или:− каждую секунду измерить фактическую температуру печи Тф, рассчитывать заданную температуру Тз , по рассогласованию Тф - Тз рассчитать и подать управляющее воздействие (включить или отключить нагреватель).Интеркванты запускаются диспетчером в соответствии с их приоритетом при наступлении предписанного внешнего события, например, при появлении единицы на выводе порта Р1.1, экстракванты запускаются при наступлении предписанного внешнего события вне очереди и используются обычно для отработки аварийных ситуаций. Их обычнопишут, как подпрограмму обработки прерывания, возникающего при наступлении внешнего события.Кванты управляющей программы описывают обычно как функции диспетчера наязыке С или подпрограммы диспетчера на ассемблере.Язык С или Раsсаl применяют для описания сложных алгоритмов в системах, гденет жесткого ограничения в объемах памяти и быстродействия.
Язык Ассемблер по своему уровню близок к машинным кодам и поэтому эффективен при реализации несложныхалгоритмов. Его используют в системах, где существенно ограничен объем памяти и быстродействие. Существенным преимуществом ассемблера является возможность активного управления распределением собственно кода управляющей программы и переменных впамяти микроконтроллера. Коды программы и константы можно разместить в РПЗУ, ответственные переменные – в энергонезависимом ОЗУ, содержимое которого сохраняетсяпри выключении питания, в том числе и несанкционированного.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
