Разработка структуры и алгоритма работы микропроцессора сбора и первичной обработки информации

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Информационных систем и технологий»

КУРСОВАЯ РАБОТА

Разработка структуры и алгоритма работы МП сбора и первичной обработки информации

Факультет: ВТиЭ

Группа: 0022-08М

Студент: Дудон Ю.В.

Преподаватель: Трофимов В.М.

г. Псков

2017 год

Содержание

проектирование канал фильтр усилитель

1. Постановка задачи

2. Описание предпроектной ситуации

3. Описание проектирования структуры с учётом исходных данных

3.1 Выбор количества каналов

3.2 Выбор фильтра

3.3 Расчёт резисторов для усилителей

3.4 Описание портов МПУ

4. Структурная схема МПУ сбора и первичной обработки информации

5. Алгоритм работы МПУ сбора и первичной обработки информации

6. Временные диаграммы

1. Постановка задачи

Исходные данные для проектирования системы сбора данных:

2. Описание предпроектной ситуации

Требуется спроектировать систему сбора данных, предназначенную для сбора и первичной обработки информации, поступающей с тридцати датчиков.

3. Описание проектирования структуры с учётом исходных данных

3.1 Выбор количества каналов

По условию:

количество датчиков - ,

время опроса одного датчика - ,

время цикла опроса - .

Следовательно, требуется распараллелить каналы опроса датчиков.

Количество каналов .

Округляем полученное значение в большую сторону. Получаем .

Количество отсчётов на канал . .

Следовательно, в разрабатываемой системе будет 3 параллельных канала опроса датчиков. В каждом из каналов будет производиться по 10 отсчётов сигналов.

3.2 Выбор фильтра

По условию на выходе с датчиков присутствуют низкочастотные шумы, поэтому в системе будут использованы фильтры высокой частоты (см. рис. 1).

Рисунок 1. Схема фильтра высокой частоты

3.3 Расчёт резисторов для усилителей (см. рис. 2)

Рисунок 2. Схема усилителя сигнала на базе операционного усилителя

По условию:

максимальный уровень выходного сигнала датчика - ,

максимальный уровень входного напряжения АЦП - .

Коэффициент усиления равен: . .

Рассчитаем сопротивление обратной связи для усилителя:

Пусть , тогда .

В ряду номиналов резисторов E24 находим значение сопротивления, ближайшее к рассчитанному: .

Коэффициент перекрытия:

3.4 Описание портов МПУ

В составе МПУ будет использовано три 8-миразрядных порта ввода/вывода:

порт A (ввод) - для ввода младшего байта данных с АЦП

порт B (ввод) - для ввода старшего байта данных с АЦП

порт C (вывод) - для выставления строба УВХ, строба АЦП, адреса MS1 и адреса MS2.

Распределение сигналов и данных в портах приведено в таблице 1.

Таблица 1 - Распределение сигналов и данных в портах МПУ.

4. Структурная схема МПУ сбора и первичной обработки информации

Структурная схема МПУ сбора и первичной обработки информации приведена на рис. 3.

Рисунок 3. Структурная схема МПУ сбора и первичной обработки информации

5. Алгоритм работы МПУ сбора и первичной обработки информации

Блок-схема алгоритма работы МПУ сбора и первичной обработки информации приведена на рис. 4.

Пусть для АЦП последовательного приближения .

Тогда . .

Количество разрядов АЦП - .

Время преобразования аналогового сигнала в АЦП равно:

. .

Рисунок 4. Блок-схема алгоритма работы МПУ сбора и первичной обработки информации

6. Временные диаграммы

Временные диаграммы работы МПУ сбора и первичной обработки информации приведены на рис. 8.

На диаграмме:

- время, необходимое для задания начального адреса MS;

- время опроса датчика;

- время, необходимое для выставления строба АЦП с момента снятия строба УВХ;

- время преобразования аналогового сигнала в АЦП;

- задержка до конца времени опроса датчика tо;

- задержка до конца цикла опроса tц;

- время цикла опроса.

Дополнительно показаны следующие временные интервалы:

- длительность строба УВХ;

- время, необходимое для размещения в памяти МПУ оцифрованного сигнала с одного датчика;

- время, необходимое для обработки данных с четырёх каналов и размещения их в памяти;

- время работы системы от начала до размещения в памяти МПУ данных с последнего датчика.

Рисунок 8. Временные диаграммы работы МПУ сбора и первичной обработки информации

Размещено на Allbest.ru