2 Структурная схема микропроцессорной системы управления

Структурная схема микропроцессорной системы управления представлена на рисунке 2. Рассмотрим основные блоки этой схемы.

В качестве микроконтроллера (далее — МК) выбрана микросхема КМ1816ВЕ51. Он является центральным блоком системы управления. МК обрабатывает входные сигналы с цифровых датчиков, сигналы прерывания, вырабатывает двоичные управляющие сигналы, сигналы управления периферийными устройствами.

Синхронизация микроконтроллера будет осуществляться с помощью внутреннего генератора тактовых сигналов. Для повышения стабильности его работы к выводам XTAL1 и XTAL2 микроконтроллера подключен кварцевый резонатор РК169МВ с номинальной частотой колебаний 12 МГц.

Рассчитаем время одного машинного цикла по формуле

где N — количество тактов в машинном цикле,

F — тактовая частота.

(с) или 1 мкс.

Блок чтения информации с датчиков и блок вывода управляющих сигналов предназначены для согласования уровней сигналов цифровых датчиков с уровнями ТТЛ для ввода их в МК, ввода напряжений V1–V2 с преобразованием их в цифровую форму, вывода напряжения Y4. Для этого используются схемы согласования с двоичными и аналоговыми датчиками, аналогово-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи.

Блок расширения ввода-вывода служит увеличения количества линий ввода-вывода. В состав данного блока введен буферный регистр и две микросхемы программируемого параллельного адаптера КР580ВВ55А (далее — ППА).

Т.к. МК имеет только два входа для внешних прерываний, то два из трёх таких прерываний (IRQ1, IRQ4) будут обрабатываться с использованием линий порта P3 МК.

Блок канала с последовательным доступом состоит из микросхемы ADM203 и соответствующего разъема.

Рисунок 1 — Схема электрическая структурная микропроцессорной системы управления

3 Блок чтения информации с датчиков

Согласно задания уровень логического нуля цифрового датчика составляет минус 25 В, логической единицы минус 35 В. Чтобы МК мог принимать информацию с датчика, необходимо преобразовать эти уровни в уровни ТТЛ. Для этого в схеме присутствуют входной делитель напряжения на 4 и суммирующий усилитель с опорным напряжением + 6,25 В, которое получается из блока питания с помощью вспомогательного делителя.

Схема сопряжения представлена на рисунке 3.

Рассчитаем параметры входного делителя. Пусть R1 = 10 кОм, тогда:

Ом

Примем номинал R2 3,3 кОм.

Рассчитаем параметры вспомогательного делителя. Пусть R1 = 10 кОм, тогда:

Ом

Для получения такого номинала соединим последовательно резисторы 5 и 2,1 кОм.

Номинал резисторов R5 и R7 — 10 кОм.

Рисунок 2 — Схема сопряжения с цифровым датчиком.

Преобразование входных аналоговых сигналов V1–V2 поступающих от объекта в цифровую форму производится с помощью АЦП AD7822.

Преимущества данного АЦП:

• совместимость с микропроцессорными системами;

• встроенный 4-канальный аналоговый коммутатор;

• встроенный стабилизированный источник опорного напряжения;

• высокая скорость преобразования;

• автоматический переход в режим энергосбережения после окончания преобразования;

• однополярное питание;

• низкая цена.

На вход АЦП AD7822 можно подавать напряжение от 0 до +2,5В, поэтому необходимо применение схемы согласования. Схема согласования точно такая же, как для цифрового датчика.

Линии управления АЦП подключим к порту С ППА1, линии данных — к порту А.

Схема сопряжения с аналоговыми датчиками представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 — Схема сопряжения с аналоговыми датчиками