Размещено на http://www.allbest.ru/

Специализированные модели управления (СМУ) взвешивания

1.Исходные данные для проектирования

Спроектировать СМУ взвешивания, позволяющее:

вводить стоимость 1 кг веса;

отображать общий вес и его цену.

В ТЗ оговорены исходные данные:

P_max максимальный вес;

q_max максимальная цена 1 кг;

Ввод q с десятичной клавиатуры;

Точность: 14 бит для датчика веса;

Устройство отображения сегментные индикаторы.

2.Системный этап

Определим состав модулей, необходимых для синтеза структуры.

ПУ для ввода информации:

Рисунок 1 ПУ для ввода информации

Здесь P_g 14 битный код.ПУ для вывода информации:

Рисунок 2 ПУ для вывода информации

Самый общий алгоритм работы СМУ и самую общую структуру можно представить следующим образом.

Рисунок 3 Работа СМУ

Рисунок 4 Алгоритм работы СМУ

По справочным данным можно найти датчик веса (или разработать). Исходные данные это:

1.0...P_max

2.14 бит двоичного кода.

Если нелинейность ДТ превышает требуемую, то коррекция характеристики P_g = f(P) умножается на поправочный коэффициент:

модель детализация проектирование

K_i = f(P)

Записывается в виде таблицы при тарировке СМУ.

Очевидно, что

Q_max = P_maxq_max;

где Q_max стоимость максимального веса.

Отсюда можно определить количество индикаторных окон для Q, P, q.

Пусть число десятичных разрядов распределится следующим образом.

РРисунок 5 Распределение разрядов

Ввод P_g в МП организуют различным образом в зависимости от соотношения величин m и n.

Рисунок 6 Ввод коррекции в МП

Ввод q скорость, определяется: V_g < 10 цифр/сек.

3.Детализация

Сделаем попытку уточнить алгоритм в следующем направлении.

Применим систему «MUX» для опроса КЛ и ДТ (процедура сканирования). При этом не будем обращать внимания «готов», «не готов». Будем в цикле опроса забирать ту информацию, которая выставлена на КЛ и ДТ. При включении СМУ сразу идёт сканирование.

В памяти П (см. рис.5) должны храниться коды:

q, P_g введённые ; Q вычислен.

В целях экономии аппаратных средств будем на индикаторы выводить цифры последовательно одна за другой.

Для вывода необходимо указать:

номер одного из 11-ти десятичных разрядов И;

содержимое от 0 до 9.

4 бита для N и 4 бита для десятичной цифры.

Рисунок 7 Распределение разрядов

Массив из 11-ти 1-байтных форматов хранить в ОЗУ СМУ, т.е.

Рисунок 8 Пересылка информации из ОЗУ

Из ОЗУ будем выводить по байту (цифре) в нужное место (и по нужному адресу).

Временная диаграмма вывода:

Рис.9 - Временная диаграмма вывода

Время работы индикатора:

t_и = 20/11 = 1,8 мс.

Если каждый импульс вызывает из ОЗУ 1 байт, то скорость вывода:

V_выв = (11имп*8)/(20мс *0,001) = 550 байт/сек;

По принятому условию индикация должна совмещаться во времени с вводом и обработкой информации.

Тогда вывод информации будет осуществляться по сигналам прерывания.

Откуда получаем уточнённый алгоритм работы МПУ (рис.10).

Рисунок 10 Уточнённый режим работы СМУ

Алгоритм будет состоять из подпрограмм, которые расположены в следующем порядке.

Рисунок 11 Прерывание для вывода (а)

Рисунок 12 Прерывание для вывода (б)

4.Выбор элементной базы

Алгоритм не сложный, быстродействие не велико, но требуется более 30 корпусов ИС. Принимаем решение использовать однокристальные МП на первом шаге.

5.Программа

Самой «быстрой» частью алгоритма является прерывание. Индикатор светит 1,8 мс. Необходимо, чтобы программа «сработала» много быстрее, иначе оператор не заметит зажигание на короткое время. (Скорость вывода = 600 байт/сек). На базе системы команд и программной модели (например, К580) имеем программу, приведённую в табл.1.

Таблица 1 Программа

Распределение памяти и заполнение регистров приводится на рисунке 13.

Рисунок 13 Распределение памяти

Алгоритм организации вывода приведён на рисунке 14.

Рисунок 14 Организация вывода

6.Оценка быстродействия

Из РТМ известно число тактов для выполнения команд. Вывод требует для реализации N = 160 тактов.

Для МП типа К580 f_Т = 2 МГц

t_реализ = N/f_T = 160 /(2*1000000) = 80 мкс., а t_и = 1,8 мс.

То есть t_реализ << t_и, а это позволяет «нормально светить» индикатор. В противном случае:

1.Решая задачу «в лоб», выбрать МП быстродействующий;

2.При сохранении К580,

3.Организовать аппаратный вывод информации с помощью ПДП,

4.Хранить информацию на специальных регистрах управления индикацией;

5.Организация отдельных ЗУ хранения информации. Загрузка ЗУ программная по требованию МП, а вывод - аппаратный. Уточнённая схема аппаратуры приведена на рис. 15

Рисунок 15 Уточнённая схема аппаратуры

По каждому ЗП в порт выводится из ОЗУ один из 11-ти байтов.

Ввод переменной q в МП производится по сигналу запроса, вырабатываемому МП по ШУ. Так как для q требуется 10 бит, то по ШД следует передавать пятиразрядный двоичный код тандемом. Ввод параметра (переменной) Р от датчика будет производится также тандемом. Для этого потребуется два порта ввода (8 разрядов). Последовательный опрос портов (8 и 6 разрядов) выдаёт информацию на ШД МП. Для устройства потребуются ОЗУ и ПЗУ. ОЗУ для организации стека, хранения промежуточных данных и массива индикации. (256 шестнадцатиричных ячеек).ПЗУ для хранения программы, реализующий функции устройства:

опрос клавиатуры 70 ячеек;

ввод Р и корректировка характеристики датчика 100 ячеек;

стандартные подпрограммы умножения с фиксированной запятой 225 ячеек, перевод десятичных чисел в двоичное и обратно 550 ячеек;

таблица K_i = f(P) 256 ячеек.

Размещено на Allbest.ru