МИКРОПРОЦЕССОРЫ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ
1 Представление технологического процесса как объекта автоматизации
Рисунок 1 - Структурная схема системы управления технологическим процессом с использованием контроллера
ТП представляет собой процедуру преобразования сырья с применением какого-либо вида энергии (механическая, электрическая, ядерная) в готовую продукцию, которая может служить сырьем для последующего ТП. Для оптимального протекания ТП необходимо поддерживать основные регулируемые параметры ТП в заранее заданных пределах (температура, давление, уровень и тд).
Целесообразно использовать управляющий контроллер, который путем обегания вводит информацию с первичных датчиков ТП, потом контроллер вычисляет управляющее воздействие по одному из заложенных в него алгоритмов расчета (формальный, и табличный). Полученные управляющие воздействия путем обегания передаются на ИМ.
Постоянная времени системы управления – Тупр=1/2ТТП.
На вход ТП постоянно воздействуют помехи. Воздействия измеряемых помех мы можем скомпенсировать уменьшая тем самым их влияние. Неизмеряемые – человеческий фактор.
Оператор выполняет функцию супервизора (наблюдает за ТП). Каждый контроллер по какому-либо из потоков обмена данными связан с ЦЭВМ, образуя при этом уровень АСУП.
2 Архитектура микро-ЭВМ с тремя шинами. Шины микро-ЭВМ, состав компонент и взаимосвязи
Микро-ЭВМ – устройство, предназначенное для обработки данных, работающее под управлением программы. Состоит из системного блока, Клавы, дисплея, блока питания.
На рисунке 2 изображена структурная схема микро-ЭВМ. G – тактовый генератор формирует импульсы F1 и F2 сдвинутые по фазе относительно друг друга, эти импульсы определяют тактовую частоту работы центрального процессора (2 мГц). Также G формирует сигнал системного сброса после нажатия кнопки RESET.
БП – блок питания формирует последовательное включение напряжения питания -5В, +12В, +5В.
ЦП – центральная часть микро-ЭВМ, который выполняет следующие функции: 1 манипулирование данными. 2 декодирование программ. 3 управление работой составными частями микро-ЭВМ.
ША – шина адреса, однонаправленная, 16-ти разрядная, предназначена для передачи кодаадреса от ЦП к другим частям микро-ЭВМ.
ШД – шина данных 8-ми разрядная, двунаправленная, служит для обмена данными между ЦП и другими частями микро-ЭВМ.
ШУ – шина управления нужна для передачи управляющих сигналов.
ПЗУ – постоянное запоминающее устройство, содержит постоянную информацию (программа или константы).
ОЗУ – оперативное запоминающее устройство служит для записи текущей информации (после отключения питания записывается произвольная информация).
DC – адресный дешифратор имеет 5 входов и 32 (25) выхода со значениями CS0 – CS31.
Рисунок 2- Структурная схема микро-ЭВМ
CS – сигнал выбора микросхема определяет какое из составных частей микро-ЭВМ в данный момент подключается к шине данных.
I/O – устройство ввода/вывода двоичной информации.
К ТП – к технологическому процессу.
3 Интерфейс параллельный на базе К580ВВ55
Интерфейс – совокупность аппаратных и программных средств для организации ввода/вывода или обмена данными. Существует 2 основных способа передачи информации: последовательный и параллельный.
Последовательный – по одной линии связи последовательно бит за битом передается информация с заранее заданной частотой. Для организации последовательного обмена данными между двумя интеллектуальными устройствами используется последовательный интерфейс типа INTEL 8051 – микропрограммируемое устройство способное работать с тремя фиксированными скоростями передачи информации с использованием либо без использования контрольного бита четности, а также со старт-стоповым битом продолжительностью 1.5-2 такта.
При параллельной передаче данных используется n-разрядная шина, при этом данные передаются параллельно также с заранее заданной частотой. Для параллельной передачи данных используется интерфейс типа INTEL 8055, который представляет собой микропрограммируемое устройство имеющее три канала А, В, С, по восемь разрядов каждый, которые могут работать на ввод и на вывод информации независимо друг от друга, при этом С может быть разделен на 2 подканала по 4 разряда каждый (также работают на ввод и на вывод).
Интерфейс может работать в 3-х режимах: 0 – асинхронный ввод/вывод. 1 – синхронный обмен данными с битами синхронизации. 2 – синхронный обмен данными без бита синхронизации.
Параллельный интерфейс. Режим работы 0
Позволяет выдать содержимое р А на любой из каналов А, В, С, который в этом случае представляет собой регистр с защелкой. А в случае ввода информации с какого либо из каналов они представляют собой прозрачные регистры. Для того чтобы обеспечить микропрограммирование данного устройства требуется программным образом записать управляющее слово в регистр управляющего слова интерфейса.
4 Внутренняя структура микропроцессора
|
Рисунок 3 – Структурная схема ЦП
БШД, БША – буфер шины данных (адреса) определяют направление передачи информации, а также согласовывают уровни сигналов.
ВШД – внутренняя шина данных 8-ми разрядная, разделена по времени. Только два компонента ЦП могут быть связаны между собой данной шиной в любой момент времени.
АЛУ – арифметикологическое устройство, представляет собой комбинационную схему, имеет два входа и один выход, схема выполняет арифметические логические операции.
Регистры временного хранения (программно недоступные) W, Z, T предназначены для промежуточного хранения информации.
Регистр накопитель А аккумулятор – основной регистр ЦП, используется при выполнении всех команд, программно доступен.
Регистр признаков (флагов) F служит для записи, хранения и последующего использования признаков, которые возникают в результате выполнения большинства операций, программно доступен. Его признаки: 1 CY – заем, перенос. 2 АС – дополнительный заем. 3 D – четности результата. 4 Z – признак равенства. 5. S – признак знака (только для знаковой арифметики). Для беззнаковой всегда принимает значение старшего разряда результата.
Мультиплексор – электронный коммутатор, обеспечивает подключение регистров общего назначения (D, E, H, L) к ВШД.
Регистры общего назначения D, E, H, L – программно доступные, программным образом могут образовывать регистровые пары. Для хранения и обработки 16-ти разрядных слов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.