Разработка контроллера в составе локальной микросети, страница 2

На такую сеть возлагаются обычно простые функции передачи сообщений за гарантированное время. Протяженность линий связи обычно не превышает десятков метров,  размер сообщения — нескольких десятков байтов, а время доставки сообщения - в пределах от 0,01 до 1,0 с. Типичными являются два режима информационного обмена в сети: широковещательный, когда передаваемое сообщение предназначается для всех остальных подсистем (микроконтроллеров сети), и абонентский, когда сообщение предназначается только одному МК. Обычно первым способом передаются различные информационные параметры, используемые многими подсистемами. Это позволяет уменьшить загруз­ку сети за счет исключения множественных передач одного и того же сообщения различным адресатам. Вторым способом обычно передаются команды управления от центрального устройства к исполнительным или сообщения экстренного характера.

Наиболее широко распространены локальные сети двух структур: кольцевые и моноканальные (типа BITBUS). Последние являются более удобными для рассматриваемого класса управляющих микросетей, так как допускают простую наращиваемость и модифици­руемость системы. Кроме того, в моноканальной микросети время до­ставки сообщения не зависит от общего числа МК и они обладают боль­шей живучестью и надежностью.

1 техническое задание

1.1  Описание системы

В курсовом проекте требуется разработать двухзадачный контроллер в составе локальной микросети, состоящей из восьми микроконтроллеров. Расстояние между контроллерами в сети не более 15 м. Контроллер предназначен для работы в микропроцессорной системе управления технологическим процессом.

Каждый микроконтроллер должен обеспечивать работу со своим объектом управления и обмен данными с другими контроллерами в сети.

Рисунок 1. Структура контроллера

С объекта управления на микроконтроллер поступают следующие сигналы (см. рис.1.1.):

а – аналоговый сигнал с диапазоном изменения UÎ[0,1;10]В;

b – импульсный сигнал прямоугольной формы с частотой fÎ[0,1;1]кГц и амплитудой 2,5…6,5В. Измеряемым параметром является частота (измерение частоты производится путём подсчёта числа импульсов за интервал времени, равный 0,05 с);

с – статический ТТЛ сигнал с напряжением уровня логического нуля U0£0,4В и напряжением уровня логической единицы U1³2,5В.

Сигналы управления, поступающие с микроконтроллера на объект управления стандартные ТТЛ логики:

Ga=1, если напряжение сигнала a данного контроллера меньше сигналов a всех других контроллеров в сети;

Gb=1, если частота сигнала b минимальна для данного контроллера;

Gc – конъюнкция сигналов со всех контроллеров.

Применяемая элементная база:

·  контроллер К1816ВЕ51;

·  АЦП К1113ПВ1;

·  передатчик КР559ИП2;

·  приёмник КР559ИП1;

·  элементы «ИЛИ-НЕ» К555ЛЕ1.

1.2  Описание структуры системы

При использовании шинной топологии все узлы подключаются к одному каналу связи с помощью приёмопередатчиков. Канал оканчивается с двух сторон пассивными терминаторами, которые поглощают передаваемые сигналы, поскольку по своей природе передача по такой сети является широковещательной. Широковещательный режим работы позволяет уменьшить загруз­ку сети за счет исключения множественных передач одного и того же сообщения различным адресатам.

Моноканальная структура сети является наиболее удобной для реализации заданных функций, т.к. она допускает простую наращиваемость и модифици­руемость системы, время до­ставки сообщения не зависит от числа работающих в данный момент микроконтроллеров. Моноканальная микросеть позволяет создавать гибкие и надёжные системы, в которых выход из строя одного или нескольких микроконтроллеров не отражается на функционировании сети в целом.

1.3  Описание физической среды

Физическая среда передачи шинной сети состит из одной секции кабеля. Узлы подключаются к шине с помощью специальной взрезки, которая просто прокалывает коаксиальный кабель до контакта с центральным проводником. Каждая взрезка и каждый соединитель изменяют характеристики физической среды передачи, поэтому имеются ограничения на длину кабеля, расстояние между соседними точками подключения и на количество подключений.