45226 (664406)
Текст из файла
35
ФИЛИАЛ МОСКОВСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ АКАДЕМИИ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ
В Г. УГЛИЧ
Кафедра «ТОЧНЫЕ ПРРИБОРЫ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ »
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине
«Микропроцессорная измерительная техника»
на тему : «Проектирование системы сбора данных»
| Студент Алещенко Д. А. | Шифр 96207 |
| Вариант 1 | преподаватель Канаев С.А. |
| Подпись студента | Подпись преподавателя |
| Дата 2.06.2000 | Дата |
г. Углич 2000 г.
СОДЕРЖАНИЕ
| 1. ВВЕДЕНИЕ | 3 |
| 2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ | 4 |
| 3. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ. ОБОБЩЕННЫЙ АЛГОРИТМ РАБОТЫ | 5 |
| 4. РАЗРАБОТКА И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 4.1 Выбор микропроцессорного комплекта 4.1.1 Аппаратное сопряжение ПК и микроконтроллера4.1.2 Выбор кварцевого резонатора 4.1.3 Выбор скорости приема/передачи по RS-2324.1.4 Разработка формата принимаемых и передаваемых данных по RS-2324.2 Выбор буфера RS-232………………………………………………………………. 4.3 Выбор АЦП. 4.3.1 Расчет погрешности вносимой АЦП. 4.4 Выбор сторожевого таймера. 4.5 Выбор интегральной микросхемы операционного усилителя 4.5.1 Расчет погрешностей от нормирующего усилителя 4.6 Выбор и расчет внешних элементов гальванической развязки | 7 7 7 8 8 9 9 10 11 12 12 14 16 |
| 5. АПРОКСИМАЦИЯ СТАТИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕЛИНЕЙНОГО ДАТЧИКА 5.1 Оценка погрешности от аппроксимации | 18 19 |
| 6. ВЫБОР ФОРМАТА ДАННЫХ 6.1 Оценка погрешности от перевода коэффициентов | 20 20 |
| 7. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ | 21 |
| 8. РАСЧЕТ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОШНОСТИ ОСНОВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ СХЕМЫ | 22 |
| ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1Приложение 2Приложение 3Приложение 4Приложение 5 | 23 24 25 26 27 |
| СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ | 34 |
1. ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время проектированию измерительных систем уделяется много времени. Делается большой акцент на применение в этих системах электронно-цифровых приборов. Высокая скорость измерения параметров, удобная форма представления информации, гибкий интерфейс, сравнительно небольшая погрешность измерения по сравнению с механическими и электромеханическими средствами измерения все эти и многие другие преимущества делаю данную систему перспективной в развитии и в дальнейшем использовании во многих отраслях производства.
Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из основных направлений научно-технического прогресса.
Использование микроконтроллеров в изделиях не только приводит к повышению технико-экономических показателей (надежности, потребляемой мощности, габаритных размеров), но и позволяет сократить время разработки изделий и делает их модифицируемыми, адаптивными, а также позволяет уменьшить их стоимость. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение высоких показателей эффективности при низкой стоимости.
Системы сбора данных в наши дни сделали большой шаг в вперед и в плотную приблизились к использованию совершенных электронных технологий. Сейчас, многие системы сбора данных состоящие из аналогового коммутатора, усилителя выборки-хранения, АЦП, стали размещать на одной интегральной микросхеме, что сравнительно повлияло на скорость обработки данных, удобство в использовании, и конечно же на их стоимость.
2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Требуется спроектировать систему сбора данных предназначенную для сбора и первичной обработки информации поступающей с четырех датчиков давления и датчика контроля за давлением.
Основные характеристики:
| Количество каналов подключения датчиков давления | 4 |
| Количество линейных датчиков статическая характеристика диапазон измеряемого давления собственная погрешность измерения | 3 U(p)=a0p+b a0=0.1428 b=-0.71 5..50 КПа 0.1% |
| Количество нелинейных датчиков статическая характеристика диапазон измеряемого давления собственная погрешность измерения | 1 U(p)=a0p+a1p2+a2p3+b a0=0.998, a1=0.003 a2=-0.001 b=-2.5 0.01..5 Мпа 0.1% |
| Максимальная погрешность одного канала не более | 0.5% |
| Количество развязанных оптоизолированных входов для подключения датчика контроля за давлением Активный уровень Выходное напряжение логического нуля Выходное напряжение логической единицы Максимальный выходной ток логического нуля мА логической единицы мА | 1 1 уровень ТТЛШ уровень ТТЛШ 2.5 1.2 |
| Режим измерения давления | Статический |
| Базовая микро-ЭВМ | 89С51 фирмы Atmel |
3. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ. ОБОБЩЕННЫЙ АЛГОРИТМ РАБОТЫ
Структурная схема системы сбора данных представлена на рис.1
Обобщенная структурная схема системы сбора данных.
ДД1,ДД2,ДД3 – линейные датчики давления,
ДД4- нелинейный датчик давления,
ДКД1, ДКД2 – датчики контроля за давлением
AD7890 – АЦП, УВХ, ИОН, аналоговый коммутатор,
98С51 – микро-ЭВМ,
WDT –сторожевой таймер.
Рисунок 1.
Датчики давления преобразовывают измеренное давление в электрический сигнал.
Нормирующие усилители преобразовывают выходное напряжение с датчиков давления к входному напряжению АЦП.
AD7890 (далее АЦП) служит для того чтобы, переключать требуемый канал коммутатора, преобразовать аналоговую величину напряжения в соответствующий ей двоичный цифровой код.
Однокристальная микро-ЭВМ предназначена для того чтобы:
-
производить расчет - Р(код) по известной статической характеристике датчика давления;
-
передавать рассчитанное давление по последовательному интерфейсу RS-232 в ПК.
Буфер последовательного интерфейса RS-232 введен в схему, для того чтобы преобразовывать логические уровни между ПК и микро-ЭВМ и микро-ЭВМ и ПК.
Т.К. работа системы производится в автономном режиме и она не предусмотрена для работы с оператором, то в состав системы дополнительно вводится интегральная микросхема сторожевого таймера, предназначенная для вывода микро-ЭВМ из состояния зависания и ее сбросе при включении питания.
Временная диаграмма работы сторожевого таймера представлена на листе 2 графической части.
Блок схема обобщенного алгоритма работы представлена в приложении 4.
При включении питания микро-ЭВМ 89С51 реализует подпрограмму инициализации (1. инициализация УАПП, 2. установка приоритета прерываний, 7. разрешение прерываний). По запросу от ПК «Считать измеренное давление с датчика N» (где N – номер датчика давления), МП последовательно выдает с линии 1 порта 1(Р1.1), байт данных (в котором 1-ый, 2-ой и 3-ий биты указывают на выбор канала мультиплексора) на вход АЦП — DATA IN. Прием каждого бита этого байта происходит по фронту импульсов сигнала поступающего на вход SCLK от МП с линии 2 порта 1 (Р 1.2). Передача этого байта стробируется сигналом (низкий уровень), поступающего на вход 
от МП с линии 4 порта 1 (см. графическую часть лист 2) Приняв байт информации АЦП производит переключение требуемого канала. После этого МП выдает отрицательный импульс на вывод 
с линии 7 порта 1 и по положительному переходу этого импульса начинается процесс преобразования напряжение в двоичный код, которое поступает от датчика давления – N. По истечении 5.9 с (время преобразования ) АЦП готов к последовательной передачи полученного 12-ти разрядного двоичного кода. Процесс передачи данных от АЦП к МП производится при стробировании сигнала (низкий уровень), поступающего с линии 5 порта 1 на вывод 
(см. графическую часть лист 2). Формат посылки состоит из 15-ти бит (первые три бита несут за собой номер включенного текущего канала, а остальные 12 бит двоичный код ). Приняв двоичный код, МП путем математических вычислений(см. п.5) находит зависимость Р(код) и посылает в ПК по последовательному интерфейсу RS-232 полученное значение давления P. На этом цикл работы системы заканчивается.
4. РАЗРАБОТКА И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
4.1 Выбор микропроцессорного комплекта
В соответствии с заданием ядром системы послужила однокристальная микро-ЭВМ 89С51 фирмы Atmel.
Основные характеристики однокристальной микро-ЭВМ 89С51:
• Совместима с однокристальной микро-ЭВМ серии MCS-51™
• 4Kb ре-программируемой флешь памяти
-
допустимо: 1000 циклов Записи/Стирания
• Рабочий диапазон частоты синхронизации : от 0 Гц до 24 МГц
• 128 x 8-бит встроенного ОЗУ
• 32 программируемых I/O линии
• Два 16-разрядных таймер/счетчика
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
