Рассмотрение технических параметров и особенностей платы ЛА-70М4. Описание установки базового адреса, выбора коэффициента усиления. Графический, текстовый редактор Screen 9. Программное обеспечение по обработке сигналов с датчиков первичной информации.
При низкой оригинальности работы "Проектирование семиканального программно-аппаратного комплекса для платы ЛА-70М4", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Адаптер обеспечивает ввод и вывод 16 цифровых и ввод в компьютер 16 аналоговых сигналов, преобразованных в цифровую форму. АЦП может быть использован в промышленных и лабораторных условиях для: · сбора данных с целью управления различными процессами и автоматического контроля, · измерения параметров аналоговых сигналов в полосе до 7 КГЦ по каждому каналу (при увеличении числа каналов, входная полоса по каждому из них уменьшается пропорционально числу каналов). Цифровой порт ввода/вывода выполнен на микросхеме КР580ВВ55, имеющей три независимых восьмиразрядных порта, которые могут быть запрограммированы как на ввод, так и на вывод. 12 разрядов АЦП; время преобразования - 70 мкс; 16 однополюсных или 8 дифференциальных каналов; входные диапазоны напряжений: ±5В, ±2,5В, ±1В, ±0,5В, пользовательский; (выбираются переключателем на плате); запуск АЦП: программный, внешний; число эффективных разрядов - 11,2 при частоте входного сигнала 1 КГЦ; 16 цифровых линии ввода/вывода, программируются как два 8 разрядных порта; генерация прерывания с внешнего разъема. В таблице приведены значения управляющего слова для различных вариантов работы: Управляющее слово (шестнадцатеричное) Режимы работы порт А порт В порт С старшая порт С младшаяКомпьютеры в настоящее время становятся не только вычислительными средствами, они превращаются в универсальные виртуальные измерительные приборы. Устройства на основе персонального компьютера (ПК) - заменяют стандартные измерительные приборы: вольтметры, самописцы, осциллографы, магнитографы, спектроанализаторы и другие на систему виртуальных приборов. Такая система состоит из компьютера, наличие которого сегодня является необходимым условием качественных и быстрых измерений, и одной-двух плат сбора данных (ПСД), причем, программная часть виртуального прибора может эмулировать переднюю управляющую панель стационарного измерительного устройства.Дотронуться до любого заземленного предмета для снятия заряда статического электричества Вынуть плату из упаковки, как показано на рисунке. Протереть разъем интерфейса платы слегка увлажненной спиртом тканью или ватой. Выключить компьютер и периферийные устройства из электрической сети. Отвинтить крепежные винты крышки системного блока и снять ее.SCREEN - графическая функция, читающая ASCII-код символа или его цвет в указанном месте экрана. Если флаг_цвета не равен 0, SCREEN возвращает значение цвета. Режим - целое выражение, указывающее режим экрана.цвет - определяет, будет ли информация выдаваться в цвете. Только в очень простых программах операторы выполняются один за другим - управление передается последовательно, от оператора к оператору. Операторы_2 - операторы, выполняющиеся при значении "ложь".
Введение
Плата адаптера ЛА-70 предназначена для сбора данных и рассчитана на использование с компьютерами IBM PC/XT/AT или совместимых с ними. Она содержит три функциональных устройства: аналогово-цифровой канал (АЦК) с 12 разрядным аналогово-цифровым преобразователем (АЦП) (время преобразования 70 мкс), 16 разрядный цифровой порт (ЦП) и схему обработки прерываний. Адаптер обеспечивает ввод и вывод 16 цифровых и ввод в компьютер 16 аналоговых сигналов, преобразованных в цифровую форму.
Аналогово-цифровой канал (АЦК) включает в себя входной мультиплексор, полный инструментальный усилитель, устройство выборки-хранения и АЦП. Это позволяет задать либо 16 однополюсных каналов, либо 8 дифференциальных каналов (переключатель SA2).
Инструментальный усилитель имеет переключаемые (SA6) коэффициенты усиления: 1; 2; 5; 10 или пользовательский. Последний коэффициент усиления позволяет пользователю при установке соответствующего резистора на предусмотренное место получить любой коэффициент усиления инструментального усилителя в диапазоне 2-100.
Устройство выборки-хранения (УВХ) позволяет расширить полосу АЦК до 13 КГЦ (время выборки 6 мкс). УВХ находится в режиме выборки сигнала до начала цикла преобразования. По старту преобразования переходит в режим хранения. По импульсу конца преобразования (ИКП) УВХ опять переходит в режим выборки. Время выборки - 6 мкс всегда дано УВХ после старта преобразования для устойчивой работы АЦП на максимальной скорости преобразования. Это позволяет использовать АЦК с укороченным циклом преобразования, то есть старт АЦП можно задавать чаще, чем 13 КГЦ, при этом будет происходить уменьшение разрядности. Численные зависимости приведены в описании технических характеристик. Режим укорочения цикла преобразования с уменьшением разрядности достижим также изза применения АЦП последовательного приближения КР572ПВ1. Вообще, возможно использовать АЦК ЛА-70 как компаратор. При этом максимальная скорость при одноразрядном преобразовании составит около 11 мкс, для двух разрядов около 16 мкс и так далее. Описанные особенности платы ЛА-70 позволяют использовать ее для разных применений с максимальной пользой. АЦП совместно со специализированным программным пакетом может работать как цифровой осциллограф или спектроанализатор в реальном масштабе времени (для этого служит программа VM, входящая в комплект поставки). АЦП может быть использован в промышленных и лабораторных условиях для: · сбора данных с целью управления различными процессами и автоматического контроля, · измерения параметров аналоговых сигналов в полосе до 7 КГЦ по каждому каналу (при увеличении числа каналов, входная полоса по каждому из них уменьшается пропорционально числу каналов).
· применима для медленноменяющихся сигналов, как много канальный вольтметр для мониторинга (используется на крупнейших металлургических комбинатах в качестве приемника сигналов с термопар, которые измеряют разность температур в котлах, домнах и т.п. Для повышения точности измерений необходимо использовать усреднение по нескольким измерениям).
Цифровой порт ввода/вывода выполнен на микросхеме КР580ВВ55, имеющей три независимых восьмиразрядных порта, которые могут быть запрограммированы как на ввод, так и на вывод. Два из трех - РА и РВ использованы как цифровой порт. Сигналы этих портов выведены на внешний разъем ХР1. Третий порт PC применяется в качестве статусного регистра (используются два бита РСО и РСІ во внутренней структуре платы). На внешний разъем цифрового порта, кроме битов портов РА и РВ, выведены еще два сигнала - EXT_INT внешнее прерывание и EN_INT разрешение прерывания. С помощью этих сигналов можно управлять контроллером прерывания IBM PC.
С помощью схемы выбора режима (переключатель SA5) вместо EN_INT на схему прерываний платы ЛА-70 со статусного регистра можно подать сигнал РСО и разрешать или запрещать программно прерывание EXT_INT с внешнего разъема. При этом младший полубайт порта PC (статусный регистр) должен быть запрограммирован на вывод. Для этого служит контрольный регистр цифрового порта.
Цифровой порт может быть использован для: · подключения плоттера к IBM PC, · подключения цифрового магнитофона, · чтения состояния цифровой шины периферийного устройства.
Плата ЛА-70 - это высококачественная низкостоимостная плата для мониторинга в различных областях науки, техники и производства.
Области применения: · автоматизированные системы управления производством;
· экология и санитария;
· обучающие системы (тренажеры и лабораторное оборудование);
· мониторинг медленноменяющихся процессов;
· техническая диагностика и контроль действующих механизмов на производстве;
· полевые и стендовые испытания;
· контроль качества;
· в качестве аналогового и цифрового самописца.
1. Функциональная схема платы ЛА70
Плата ЛА70 предназначена для сбора данных и рассчитана на использование с компьютерами IBM PC/XT/AT или совместимыми с ними. Она содержит три функциональных устройства: аналогово-цифровой канал (АЦК) с 12-разрядным аналогово-цифровым преобразователем (АЦП) - время преобразования 70 мкс, 16-разрядный цифровой порт (ЦП) и схему обработку прерываний. Плата обеспечивает ввод и вывод 16 цифровых и ввод в компьютер 16 аналоговых сигналов, преобразованных в цифровую форму.
Аналогово-цифровой канал (АЦК) включает в себя входной мультиплексор, полный инструментальный усилитель, устройство выборки-хранения и АЦП. Это позволяет задать ли 16 однополюсных каналов, либо 8 дифференциальных каналов.
FU1 - предохранитель, через который может быть подано напряжение 5В с шины IBM PC на 1 контакт разъема ХР1. Предохранитель должен быть рассчитан на ток 500 МА;
SA2 - переключатель, выбирает режим работы инструментального усилителя - однополюсный или дифференциальный;
SA3 - переключатель, выбирает сигнал прерывания IRQ IBM PC;
SA4 - переключатель, выбирает базовый адрес платы (используется шестнадцатеричная система для номера);
SA5 - переключатель, выбирает режим работы драйвера прерывания - от внешнего источника или от АЦП;
R41 - одновременная регулировка для всех диапазонов масштаба усиления;
R63 - регулировка коэффициента подавления синфазной помехи для дифференциального режима.
2. Технические параметры платы ЛА-70М4
2.1 Отличительные особенности
12 разрядов АЦП; время преобразования - 70 мкс; 16 однополюсных или 8 дифференциальных каналов; входные диапазоны напряжений: ±5В, ±2,5В, ±1В, ±0,5В, пользовательский; (выбираются переключателем на плате); запуск АЦП: программный, внешний; число эффективных разрядов - 11,2 при частоте входного сигнала 1 КГЦ; 16 цифровых линии ввода/вывода, программируются как два 8 разрядных порта; генерация прерывания с внешнего разъема.
Применяется для решения научных, ученых и производственных задач: автоматизированные системы управления производством; экология и санитария; обучающие системы (тренажеры и лабораторное оборудование); мониторинг медленноменяющихся процессов; техническая диагностика и контроль действующих механизмов на производстве; полевые и стендовые испытания; контроль качества; в качестве аналогового и цифрового самописца.
Технические параметры
АЦП
Количество аналоговых входов 16 однополюсных или 8 дифференциальных
Плата ЛА70 имеет восемь базовых адресов (для управления от компьютера), которые выбираются переключателем SA4 и принимают следующие значения, приведенные в таблице: Базовый адрес А4 А5 А8
200 (200-205) ..0 ..0 ..0
210 (210-215) ..1 ..0 ..0
220 (220-225) ..0 ..1 ..0
230 (230-235) ..1 ..1 ..0
300 (300-305) ..0 ..0 ..1
310 (310-315) ..1 ..0 ..1
320 (320-325) ..0 ..1 ..1
330 (330-335) ..1 ..1 ..1
Перемычка замкнута - соответствующая ей адресная линия имеет уровень логического "0", при разомкнутой перемычке - уровень логической "1".
Для базового адреса 220 перемычки устанавливают следующим образом:
2.3 Выбор коэффициента усиления
Коэффициент усиления может принимать следующие значения:
В приведенной ниже таблице указано соответствие между коэффициентом усиления и входным напряжением платы: Коэффициент усиления 1 2 5 10
Однополюсный ±5В ±2,5В ±1В ±0,5В
Увеличение коэффициента усиления приводит к ухудшению отношения сигнал/шум и, как следствие, числа эффективных разрядов. Ниже приведена зависимость этих параметров от коэффициента усиления.
В техническом задании установлен коэффициент усиления k=1.
Смотрим таблицу и видим, что перемычку устанавливать не требуется:
2.4 Описание регистров платы
Управление платой ЛА-70М4 производится посредством чтения-записи внутренних регистров платы.
Все регистры платы имеют 8-разрядный интерфейс.
В первой колонке указано смещение выбираемого регистра относительно базового адреса (В=220): Чтение Запись
В 0 Цифровой порт ввода РА Цифровой порт вывода РА
В 1 Цифровой порт ввода РВ Цифровой порт вывода РВ
В 2 Статусный регистр Статусный регистр
В 3 Не используется Контрольный регистр
В 4 Младший байт данных АЦП Запуск (старт) АЦП (записывается любое число)
В 5 Номер канала и данные АЦП Номер канала запуска АЦП
Регистры цифрового порта
Цифровой порт использует 4 входных/выходных адреса пространства адресов IBM PC.
Их распределение выглядит следующим образом: 220 0 порт РА чтение/запись
220 1 порт РВ чтение/запись
220 2 порт РС чтение/запись (на внешний разъем не выведен)
220 3 контрольный регистр только запись
Программирование может быть осуществлено на любом языке, имеющем компиляторы на IBM PC, и осуществляется записью необходимой информации в контрольный регистр 220 3.
В таблице приведены значения управляющего слова для различных вариантов работы: Управляющее слово (шестнадцатеричное) Режимы работы порт А порт В порт С старшая порт С младшая
88 вывод вывод ввод вывод
8А вывод ввод ввод вывод
98 ввод вывод ввод вывод
9А ввод ввод ввод вывод
Установленная конфигурация сохраняется до следующей записи в контрольный регистр, но при записи значения данных в портах обнуляются.
Следовательно, если нужно иметь повторяющиеся изменения в конфигурации, то после каждой записи в контрольный регистр необходимо в программе обновлять данные в портах.
ИКП х х х х х х х состояние импульс конца преобразования АЦП
При ИКП равным логической единицы - преобразование окончено.
220 2 Запись
РС7 РС6 РС5 РС4 РС3 РС2 РС1 РС0 Биты статусного регистра х Х х х х х х РС0 состояние
При РС0=0 - прерывание разрешено, РС0=1 - прерывание запрещено.
Если используются режимы переключения SA5, то РС0=0 - разрешает прерывание от выбранного переключателем SA5 источника, а РС0=1 запрещает прерывание.
Регистр данных и программного запуска АЦП (доступен для чтения, при записи запуск АЦП)
220 4 Чтение
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Биты шины IBM PC
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 биты младшего байта АЦП
220 4 Запись
При записи любого числа по команде записи начинается преобразование АЦП.
Если старший полубайт цифрового порта РС (статусный регистр) запрограммирован на ввод (220 3 записать шестнадцатеричное число 88; 8А; 98 или 9А), то в регистре 220 2 бит РС7, приняв значение логической единицы сигнализирует об окончании цикла преобразования АЦП.
Время преобразования составляет 65-80 мкс в зависимости от образца платы ЛА-70М4.
Регистр данных АЦП и номера канала (доступен для чтения и записи)
220 5 Чтение
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Биты шины IBM PC
СН3 СН2 СН1 СН0 D11 D10 D9 D8 биты номера канала и данных АЦП
D8..D11 - старшие биты АЦП;
CH0..CH3 - биты номера канала мультиплексора, которому соответствуют данные с АЦП.
220 5 Запись
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Биты шины IBM PC х х х х СН3 СН2 СН1 СН0 биты номера канала
Соответствие битов номера канала, по которому будет производиться преобразование, самому каналу мультиплексора приведено в таблице: СН3 СН2 СН1 СН0 номер канала при однополюсном режиме ЛА-70М4 номер канала при дифференциальном* режиме ЛА-70М4
0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 1 1
0 0 1 0 2 2
0 0 1 1 3 3
0 1 0 0 4 4
0 1 0 1 5 5
0 0 1 0 6 6
0 0 1 1 7 7
1 0 0 0 8 0
1 0 0 1 9 1
1 0 1 0 10 (А16) 2
1 0 1 1 11 (В16) 3
1 1 0 0 12 (С16) 4
1 1 0 1 13 (D16) 5
1 1 1 0 14 (E16) 6
1 1 1 1 15 (F16) 7
* - в дифференциальном режиме каждый канал ЛА-70-М4 имеет два входа - инвертирующий и неинвертирующий, поэтому чисто каналов в два раза меньше чем у однополюсного режима.
В таблице ниже приведены регистры для программирование режимов АЦП: чтение запись
220 4 младший байт данных АЦП запуск АЦП (записывается любое число)
220 5 старший полубайт младший полубайт переключение канала (записывается число, соответствующее необходимому каналу)
D7D6D5D4 D3D2D1D0
Номер канала, по которому запускалось АЦП 4 старших разряда АЦП
Пример программирования: low_byte DB (?) high_byte DB (?) channel EQU 1 baseaddress EQU 220h
MOV AL,channel ; выбор канала
OUT baseaddress 5,AL
MOV AL,1 ; запуск
OUT baseaddress 4,AL
… ; пауза
IN baseaddress 4,AL ; младший байт
MOV low_byte,AL
IN baseaddress 5,AL ; старший байт
MOV high_byte,AL
3. Графический, текстовый редактор Screen 9
Screen 9 - это графический редактор, позволяющий зажечь любую точку на экране.
В техническом задании установлено количество окошек: 10.
Координаты точек опишем в соответствии с рисунком.
Программа построения окошек будет выглядеть следующим образом: CLS
SCREEN 9
LINE (10,10)-(195,80), 2, BF точки 1 и 2
LINE (15,75)-(190,75), 0 точки 3 и 4
LINE (15,75,)-(15,15), 0 точки 3 и 5
LINE (215,10)-(405,80), 2, BF точки 6 и 7
LINE (220,75)-(400,75), 0 точки 8 и 9
LINE (220,45)-(220,15), 0 точки 8 и 10
LINE (425,10)-(630,80), 2, BF точки 11 и 12
LINE (430,75)-(625,75), 0 точки 13 и 14
LINE (430,75)-(430,15), 0 точки 13 и 15
LINE (120,90)-(300,170), 2, BF точки 16 и 17
LINE (125,165)-(395,165), 0 точки 18 и 19
LINE (125,165)-(125,95), 0 точки 18 и 20
LINE (340,95)-(520,170), 2, BF точки 21 и 22
LINE (345,165)-(515,165), 0 точки 23 и 24
LINE (345,165)-(345,95), 0 точки 23 и 25
LINE (10,180)-(195,245), 2, BF точки 26 и 27
LINE (15,245)-(190,245), 0 точки 28 и 29
LINE (15,245)-(15,185), 0 точки 28 и 30
LINE (215,180)-(405,240), 2, BF точки 31 и 32
LINE (220,235)-(400,235), 0 точки 33 и 34
LINE (220,235)-(220,185), 0 точки 33 и 35
LINE (425,180)-(630,250), 2, BF точки 36 и 37
LINE (430,245)-(625,245), 0 точки 38 и 39
LINE (430,245)-(430,185), 0 точки 38 и 40
LINE (120,260)-(300,350), 2, BF точки 41 и 42
LINE (125,335)-(295,335), 0 точки 43 и 44
LINE (125,335)-(125,265), 0 точки 43 и 45
LINE (340,260)-(520,340), 2, BF точки 46 и 47
LINE (345,335)-(515,335), 0 точки 48 и 49
LINE (345,335)-(345,265), 0 точки 48 и 50
LOCATE 2, 12
PRINT "D1"
LOCATE 2, 38
PRINT "D2"
LOCATE 2, 66
PRINT "D3"
LOCATE 8, 24
PRINT "D4"
LOCATE 8, 52
PRINT "D5"
LOCATE 14, 12
PRINT "D6"
LOCATE 14, 38
PRINT "D7"
LOCATE 14, 66
PRINT "D8"
LOCATE 20, 24
PRINT "D9"
LOCATE 20, 52
PRINT "D10"
3.1 Программное обеспечение по обработке сигналов с датчиков первичной информации
В техническом задании установлено количество датчиков: 10, коэффициент передачи - 6, а базовый адрес - 220, поэтому программа будет выглядеть следующим образом: CLS
Компьютеры в настоящее время становятся не только вычислительными средствами, они превращаются в универсальные виртуальные измерительные приборы. Устройства на основе персонального компьютера (ПК) - заменяют стандартные измерительные приборы: вольтметры, самописцы, осциллографы, магнитографы, спектроанализаторы и другие на систему виртуальных приборов. Такая система состоит из компьютера, наличие которого сегодня является необходимым условием качественных и быстрых измерений, и одной-двух плат сбора данных (ПСД), причем, программная часть виртуального прибора может эмулировать переднюю управляющую панель стационарного измерительного устройства.
Разработанные платы позволяют превратить компьютер в универсальную измерительную лабораторию. Характеристики такого прибора: динамический и частотный диапазоны, чувствительность, разрешение и другие характеристики определяются выбранными устройствами (ПСД).
Данные устройства можно разбить на несколько групп: измерительные платы АЦП и ЦАП, цифровые ТТЛ-совместимые платы и дополнительные согласующие устройства. Большой спектр функционально совместимых устройств позволяет создавать комплексы обработки сигналов на базе персонального компьютера IBM, промышленных и портативных компьютеров.
В результате проделанной контрольно-курсовой работы мною был разработан семиканальный программно-аппаратный комплекс для платы ЛА-70М4. Данный комплекс позволяет значительно облегчить примитивный труд человека, свести к нулю физические затраты на производстве и в других областях науки и техники, а также тем самым ускорить рабочий процесс.
Этот комплекс предназначен для сбора данных с целью управления различными процессами и автоматического контроля, измерения параметров аналоговых сигналов, применяется в качестве измерительных приборов и аналогового и цифрового самописцев.
Список литературы
1. А.В. Белов "Самоучитель по микропроцессорной технике"
2. Ю.М. Келим "Типовые элементы систем автоматического управления"
3. Р. Такхейм "Основы цифровой электроники"
4. Дж. Смит "Сопряжение компьютеров с внешними устройствами"
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
