При приёме на вход интерфейса поступает высокий уровень напряжения в диапазоне +3В…+25В, несущий информацию о логическом 0, или низкий уровень напряжения в диапазоне -3В…-25В, отображающий логическую единицу.
Таким образом, для согласования ТТЛ/КМОП уровней сигналов, действующих в микропроцессорной системе, с уровнями сигналов последовательного интерфейса, передаваемых в линию связи/ принимаемых из линии связи используют устройства преобразования уровней (УПУ).
Различные варианты схемной реализации УПУ рассмотрены в [38], одним из которых является применение микросхемы фирмы MAXIM: MAX232A. Данная микросхема (рисунок 10.44) требует один источник питания +5В и ряд дополнительных элементов – конденсаторов С1, С2, … ,С5, что не является чрезмерной платой за преимущества её применения.
Рисунок 10.44
10.5.3 Разъём RS-232С
Для связи интерфейса RS-232С с внешним терминалом (модемом) может использоваться 25- или 9-контактный разъём (рисунок 10.45).
Рисунок 10.45
Назначение основных контактов следующее:
- SG – сигнальное заземление, нулевой провод;
- TxD – данные, передаваемые микропроцессором в последовательном коде (отрицательная логика);
- RxD – данные, принимаемые микропроцессором в последовательном коде (отрицательная логика);
- DCD – обнаружение несущей данных (детектирование принимаемого сигнала);
- DTR – запрос передатчика терминала;
- DSR – готовность передатчика терминала;
- RTS – запрос приёмника терминала;
- CTS – готовность приёмника терминала;
- RI – индикатор вызова. Говорит о приёме модемом сигнала вызова по телефонной сети.
10.5.4 Буферный регистр адреса RS-232C
Взаимодействие между ОМЭВМ и УАПП может быть организовано через линии порта Р0 ОМЭВМ с применением команд работы с внешней памятью данных (ВПД). Т.е. отдельные регистры УАПП будут адресоваться, как ячейки внешнего ОЗУ (ВПД).
В этом случае линии порта Р0 используются в режиме мультиплексирования: сначала на выход Р0 выдаётся младший байт адреса ВПД, а затем по линиям Р0 может осуществляться обмен данными (вывод или ввод). При этом вывод (запись, передача) данных через Р0 сопровождается сигналом на выходе Р3.6, а ввод (чтение, приём) – сигналом на выходе Р3.7.
Для запоминания (защёлкивания) адреса ВПД (в нашем случае отдельных регистров УАПП) применяют буферный регистр адреса (БРА), в качестве которого может быть использована микросхема КР1533ИР23 (рисунок 10.46).
Рисунок 10.46
Эта микросхема представляет собой 8-разрядный параллельный регистр с возможностью перевода выходов в 3-е (высокоимпедансное, отключенное) состояние (ОЕ=1). В активном режиме на входе OE должен быть логический 0. Для записи данных в БРА необходимо подать динамический синхросигнал (перепад из 0 в 1) на вход C (CLOCK). После этого при активном сигнале на входе OE (разрешение вывода) на выход БРА выдаётся информация, соответствующая данным на его входах в момент прихода синхросигнала.
10.5.5 Шинный формирователь
Информация, выдаваемая на выход порта Р0 ОМЭВМ, в общем случае может предназначаться и другим устройствам, кроме УАПП, подключённым к выводам Р0. Выходы порта Р0 имеют низкую нагрузочную способность и допускают подключение к каждому из них не более двух входов микросхем типа ТТЛ. С целью повышения нагрузочной способности выводов ОМЭВМ, а также организации двухстороннего обмена информацией между ОМЭВМ и системной шиной применяют шинные формирователи (ШФ).
В качестве ШФ может быть использована микросхема КР1533АП6 (рисунок 10.47), которая обеспечивает двухсторонний обмен информацией по 8 линиям и способна отдать в нагрузку ток 0,1/30 мА.
Рисунок 10.47
Направление обмена информацией зависит от значения управляющего сигнала на входе DIR. Если DIR=1, то данные передаются от А к В, а если DIR=0, то от В к А. При этом на входе OE должен присутствовать активный сигнал – логический 0. Если ОЕ=1, то выходы ШФ переводятся в высокоимпедансное (отключённое) состояние.
На рисунке 10.48 приведена функциональная схема модуля ОМЭВМ, а на рисунке 10.49 аналогичная схема интерфейса RS-232C.
Рисунок 10.48
Рисунок 10.49
10.6 Выбор и расчет датчиков, нормирующих преобразователей и фильтров нижних частот (ФНЧ)
10.6.1 Выбор и расчет датчиков и нормирующих преобразователей
10.6.1.1 Выбор датчиков
Выбор датчиков производится в соответствии с назначением и требованиями к работе конкретной ЛМПСУ (рисунок 10.1), из которых определяют :
- вид контролируемых параметров, например, расход газа, давление газа, температура;
- диапазон изменения параметров контроля.
Например, в задании на проектирование системы указывается на необходимость измерения расхода газообразных сред, который изменяется в диапазоне 0...800 м3/час.
В этом случае может быть выбран датчик типа ТУРГАС ПРГ-800, который предназначен для измерения расхода природного горючего газа (метан), воздуха и других не агрессивных газов с плотностью не менее 0,7кг/м3, температурой 0...500С и давлением не более 0,59МПа (6кгс/см2).
Выходной сигнал выбранного расходомера составляет 0...5 мА постоянного тока при нагрузке: 0...2,5 кОм.
Питание осуществляется от сети переменного тока напряжением 220В, частотой 50 Гц при потребляемой мощности не более 20ВА.
В задании также указывается на необходимость измерения давления, которое изменяется в диапазоне 0...600кПа.
Для этого может быть выбран датчик фирмы “Motorola” типа MPX2700D,A с параметрами:
- диапазон измеряемых давлений DP, кПа: 0…700;
- диапазон выходного напряжения DUвых max, В: 0…40;
- коэффициент преобразования DUвых/DP, мВ/kПа – 0,057;
- входное сопротивление Rвх, кOм – 1,8.
Наконец в задании указывается на необходимость измерения температуры, которая изменяется в диапазоне 0...500С. Для этого выбран датчик фирмы «Analog Devices» типа ТМР12 с параметрами:
- диапазон рабочих температур, °С: -40…+100;
- абсолютная погрешность в рабочем диапазоне температур, °С - ±3;
- максимальный потребляемый ток, мA – 600.
10.6.1.2 Выбор нормирующих преобразователей
Тип нормирующего преобразователя определяется видом и диапазоном изменения аналоговых сигналов, снимаемых с выходов выбранных выше датчиков, а также диапазоном изменения аналогового напряжения АЦП, которое составляет, например, 0...+5В.
Так, для канала измерения расхода в качестве нормирующего преобразователя используется резистор значением 1 кОм. Выходной ток, снимаемый с выхода датчика расхода и изменяющийся в диапазоне: 0...5мА, протекает по этому резистору и формирует напряжение UДР=(0...5мА)×1Ком=0...5В.
Для канала измерения давления в качестве нормирующего преобразователя использован делитель напряжения (рисунок 10.50), т.к. с выхода выбранного датчика давления снимается сигнал в диапазоне 0...40в.
Рисунок 10.50
Напряжение на выходе делителя Uвых=Uвх.фнч определяется соотношением резисторов R1 и R2:
.(10.26)
С выхода датчика давления поступает напряжение в диапазоне от 0 до 40 В, который необходимо привести к диапазону входных напряжений АЦП, составляющему 0…5 В.
Из выражения 10.26 можно заметить, что соотношение между резисторами R1 и R2 имеет вид :
.(10.27)
Подставив в 10.27 значение Uвх и Uвых, получим: .
Приняв R2=2кОм, получим R1=2×7=14 кОм.
Для канала измерения температуры в качестве нормирующего преобразователя использован масштабирующий усилитель (рисунок 10.51), т.к. с выхода датчика температуры снимается сигнал в диапазоне 0...0,45В.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33
