|
|
|
Проектирование системы сбора данных |
|
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 96207Вариант 1преподаватель Канаев С.А.
Подпись студента Подпись преподавателя
Дата 2.06.2000Дата
г. Углич 2000 г.
СОДЕРЖАНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ 32. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ43. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ. ОБОБЩЕННЫЙ АЛГОРИТМ РАБОТЫ 54. РАЗРАБОТКА И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
4.1 Выбор микропроцессорного комплекта
4.1.1 Аппаратное сопряжение ПК и микроконтроллера
4.1.2 Выбор кварцевого резонатора
4.1.3 Выбор скорости приема/передачи по RS-232
4.1.4 Разработка формата принимаемых и передаваемых данных по RS-232
4.2 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 развязки7
7
7
8
8
9
9
10
11
12
12
14
165. АПРОКСИМАЦИЯ СТАТИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕЛИНЕЙНОГО ДАТЧИКА
5.1 Оценка погрешности от аппроксимации18
196. ВЫБОР ФОРМАТА ДАННЫХ
6.1 Оценка погрешности от перевода коэффициентов20
207. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ
21
8. РАСЧЕТ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОШНОСТИ ОСНОВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ СХЕМЫ
22ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
23
24
25
26
27СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ341. 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 давления4Количество линейных датчиков
статическая характеристика
диапазон измеряемого давления
собственная погрешность измерения3
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 измерения1
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 более0.5%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
1.2Режим измерения давленияСтатическийБазовая микро-ЭВМ89С51 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
1 2 3 4 ... последняя
|
|
|
|
 |
На сайте: |
, ,
|
