prak_automatisation_1 (1129127)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М.В.ЛОМОНОСОВАФАКУЛЬТЕТ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ ИНЖЕНЕРИИПрактическое пособие по предмету:Автоматизация физического эксперимента в средеLabVIEW.В.С. Столяровг.Москва 2011Введение.В настоящее время, любой физический эксперимент управляется и/иликонтролируется при помощи персональных компьютеров (ПК).
Такой симбиоз позволяетпроводить эксперименты на новом, высокопроизводительном уровне, с высокойточностью воспроизведения процессов. За счет увеличения производительности ПК, сталовозможным, в кротчайшие сроки, снимать и обрабатывать огромные массивы данныхполученных с неограниченного числа датчиков, практически мгновенно.
Высокиескорости дают возможность разрабатывать новые быстродействующие кибернетическиесистемы.Целью данного практического курса является прививание молодому поколениюпонимания, что ПК не только увлекательный мультимедийный «гаджет»,но ипрофессиональная система сбора и обработки данных, способная сильно облегчитьнелегкий путь к познанию физических свойств мироздания, а значит и управлению ими.На протяжении семестра мы рассмотрим несколько основных типов «взаимодействия»экспериментального оборудования (датчиков/передатчиков) с ПК, а такжепродемонстрируем и отработаем типовые методы автоматизации физическихэкспериментов на базе наиболее распространенного аппаратно программного комплекса(Laboratry Virtual Instrument Engineering Workbench) LabVIEW.Среда программирования LabVIEW не похожа на другие языки программирования.
Сеё помощью создается некий виртуальный инструмент, предназначенный длямоделирования процессов и управления аппаратными средствами исследованияфизических объектов. Несомненно, преимуществом LabVIEW является реализацияграфического программирования, что дает возможность быстрого его изучения, нетребующего знаний специальных команд, функций и операторов. По сути, необходимотолько разработать алгоритм решения той или иной физической задачи и в виде блоксхемы изобразить его в специальном графическом редакторе LabVIEW. При инсталляцииспециального драйвера National Instument DAQ, LabVIEW получает возможностьобщаться со всеми LPT и COM портами ПК, а также с подключенными к нему GPIBустройствами.После последовательно, практического изучения методов и средств веденияфизических экспериментов, будет предложено проведение полноценных экспериментовтаких как: калибровка термометров; исследование электронно-транспортных свойствметаллической пленки 4-х точечным методом; снятие вольт-амперных характеристикдиода, резистора.1.
Работа. Типы подключений внешних устройств к ПК, обращение кустройствам в среде LabVIEW.Цель работы: Изучить RS-232 и GPIB интерфейсы. Организовать подключение ПК кэкспериментальным приборам, имеющим интерфейс RS-232 и/или GPIB, научитьсяобращаться к приборам при помощи терминалов LabVIEW. Изучить типы данныхиспользуемые в LabVIEW .Введение.В настоящее время большое количество экспериментальных приборов снабженыинтерфейсами RS-232 или IEEE-488 (GPIB).RS-232 — интерфейс передачи информации междудвумя устройствами. Информация передается попроводам с уровнями сигналов, отличающимися отстандартных 5 В, для обеспечения большей устойчивостипомехам.Логическому"0"соответствуеткположительное напряжение (от +5 до +15 В дляпередатчика), а логической "1" отрицательное (от -5 до 15 В для передатчика).
Приемник воспринимает сигналыот +3 до +25 В для логического "0", и от -3 до -25 В длялогической "1". Асинхронная передача данных осуществляется с установленнойскоростью при синхронизации уровнем сигнала стартового импульса. Интерфейс RS-232C был разработан для простого применения, однозначно определяемого по его названию:«Интерфейс между терминальным оборудованием и связным оборудованием с обменомпо последовательному двоичному коду». Чаще всего используется в промышленном иузкоспециальном оборудовании, встраиваемых устройствах. Иногда присутствует насовременных персональных компьютерах.Строго говоря, RS-232 — это название стандарта (RS - recommended standard рекомендованный стандарт, 232 - его номер), описывающего интерфейс для соединениякомпьютера и устройства передачи данных. Стандарт был разработан достаточно давно,тем не менее, большинство людей по-прежнему использует название RS-232, котороенакрепко приросло к самому интерфейсу.И так, интерфейс RS-232 обеспечивает соединение двух устройств, одно из которыхназывается DTE (Data Terminal Equipment) — ООД (Оконечное Оборудование Данных),второе — DCE (Data Communications Equipment) — ОПД (Оборудование ПередачиДанных).Как правило, DTE (ООД) — это компьютер, а DCE (ОПД) — это физический прибор,хотя RS-232 использовался и для подключения к компьютеру периферийных устройств(мышь, принтер, модем), и для соединения с другим компьютером или контроллером.Важно запомнить эти обозначения (DTE и DCE).
Они используются в названияхсигналов интерфейса и помогают разобраться с описанием конкретной реализации.Типы разъемов.Изначально стандарт описывал применение 25-контактного соединителя, типаDB25. DTE-устройство должно оснащаться вилкой (male - "папа"), DCE-устройство —розеткой (female - "мама"). Позднее, с появлением IBM PC, стали использовать усеченныйвариант интерфейса и 9-контактные соединители DB9, наиболее распространенные внастоящее время.Ниже приведен внешний вид и описание контаков разъема DB-9:DB-9SDB-9PРаспайка RS-232В приведенной ниже таблице показано назначение контактов 9-контактногосоединителя DB9. Таблица показывает распайку вилки оборудования обработки данных(DTE), например, ПК. Розетка устройства передачи данных (DCE) распаяна так, что дваразъема стыкуются напрямую, или через кабель, распаянный "контакт в контакт".Контакт Направление передачи и название сигналаКонтактОбозначениеDB91DCD2ОписаниеIN/OUTData Carrier Detected - обнаружение несущейINRDReceive Data - принимаемые данныеIN3TDTransmit Data - передаваемые данныеOUT4DTRData Terminal Ready - готовность терминалаOUT5SG6DSRData Set Ready - готовность данных7RTSRequest To Send - запрос на передачуOUT8CTSClear To Send - готовность к приемуIN9RIRing Indicator - индикатор вызоваINSignal Ground - сигнальная земляВилка обозначается как DB-9P, а розетка - как DB-9S.INНа COM - портах компьютера установлены, как правило, разъемы DB-9P.
Нафизических приборах может оказаться разъем любого типа DB-9S или DB-9P. Обычноразводку указывают в описании к прибору.Для передачи данных предназначены цепи RD и TD. Остальные цепипредназначены для индикации состояния устройств (DTR, DSR), управления передачей(RTS, CTS) и индикации состояния линии (CD, RI).
Полный набор цепей используетсятолько для подключения к ПК внешнего модема. В остальных случаях, например приподключении к ПК промышленного контроллера, используется ограниченный наборцепей, зависящий от аппаратной и программной реализации стыка в контроллере.Схема кабеля RS-232.Как было сказано выше, для соединения строго соответствующих стандарту устройствDTE и DCE нужен кабель "контакт в контакт". Для соединения двух DTE-устройствиспользуют так называемые нуль-модемные кабели, в которых провода"перекрещиваются" в соответствии с назначением сигналов. На практике перед распайкойкабеля всегда следует разобраться с документацией на оба соединяемых устройства.Для соединения многих устройств достаточно минимального набора цепейинтерфейса RS-232: RD, TD и Signal Ground. Вот, например, схема кабеля для соединенияПК и ВЧ-Генератора CESAR 600Вт, на соединителях DB9:Остальные цепи интерфейса в данном подключении не используются.Длина и провод.Стандарт определяет максимальную длину кабеля в 50 футов (примерно 15 метров)при скорости 9600 бит/с.
На практике устойчивая работа может быть достигнута и прибольшей длине кабеля. Утверждают, что можно удвоить указанную цифру прииспользовании неэкранированного кабеля и упятерить ее для экранированного кабеля, апри понижении скорости вдвое предельная длина может быть увеличена примерно вдвое.Тем не менее, мы не можем ручаться за это утверждение, из-за различного уровнявнешних электромагнитных помех в каждом конкретном случае.Рекомендуется использовать кабели на основе витой пары, где каждый изсигнальных проводов свит с общим проводом. Например, для этой цели хорошо подходиткабель для прокладки локальной сети Ethernet на неэкранированных витых парах(Unshielded Twisted Pair - UTP), а лучше — на экранированных - STP. Экран кабелярекомендуется не объединять с сигнальным общим, а подключить к металлическойоболочке разъема.Технические подробности.Уровни сигналовВсе сигналы в интерфейсе потенциальные, с номинальными уровнями +12В и -12Вотносительно общего провода (Signal Ground).
Логической единице соответствует уровень-12В, логическому нулю соответствует +12В.Передача данныхRS-232 называют последовательным интерфейсом, поскольку поток данныхпередается по одному проводу бит за битом. В отсутствие передачи данных линиянаходится в состоянии логической единицы (-12В). Скорость передачи данныхстандартом не нормируется, но обычно выбирают из ряда 110, 300, 600, 1200, 2400, 4800,9600, 19200 бит в секунду.
В основном используется асинхронный режим работы, прикотором данные передаются фреймами. Каждый фрейм состоит из стартового бита, битовданных, бита контроля четности (может отсутствовать), стопового бита. Биты байтаданных передаются "хвостом вперёд", начиная с младшего бита.Для правильной стыковки приемопередатчики на обоих устройствах должны бытьзапрограммированы одинаковым образом, т.е.
должны совпадать скорость, количествобитов данных (7 или 8), тип контроля по четности (см. ниже), длина стопового бита (1, 1.5или 2).При точных расчётах времени на передачу массива байтов наряду с битами данныхследует учитывать все служебные биты.ОсциллограммаНиже приведена "осциллограмма" одного фрейма при следующих настройках: 8 битовданных, контроль по нечетности (parity odd), 1 стоповый бит:Стартовый бит всегда идет уровнем логического нуля, стоповый — единицей.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
