4.4 Основной блок устройства
Основной блок устройства контроля режимов работы тепловоза (УКРРТ-М) построен на базе микроконтроллера фирмы Microchip PIC18F452. Микроконтроллер является главным вычислительным блоком, который выполняет все необходимые вычисления, управляет работой клавиатуры, дисплея, и производит запись необходимых данных на носитель информации.
Конструктивно устройство основной блок состоит из следующих основных блоков:
- Микропроцессорный блок (МП-блок)
- Часы реального времени
- Карта памяти Multi Media Card или Secure Digital Card.
- Жидкокристаллический индикатор (ЖКИ)
- Клавиатура
Данный блок является основным, на него возложена функция организации выполнения всех основных задач, для выполнения которых в микроконтроллер заложена соответствующая программа. Программа УКРРТ-М значительно расширена и усложнена по сравнению с программой, заложенной в УКРРТ. Основными функциями УКРРТ-М являются:
1. Обработка дискретных сигналов о режимах работы тепловоза и запись её во встроенную энергонезависимую память микроконтроллера (эта функция осталась без изменения по сравнению с УКРРТ).
2. Обработка сигналов, полученных от блока датчиков:
– получение действительного значения величины тока и напряжения тягового генератора;
– получение значения величины развиваемой в данный момент мощности ДГУ;
– получение скорости и пробега (пройденного пути) локомотива;
– подсчёт электроэнергии, выработанной генератором на каждой позиции работы ДГУ.
3. Запись всех вышеперечисленных параметров (включая и наработку тепловоза) на карту памяти.
4. В нештатном варианте работы УКРРТ-М без карты памяти, регистратор фиксирует только наработку тепловоза на каждой позиции и производит её запись во внутреннюю память.
Используя внутренний таймер, микроконтроллер каждую секунду получает данные со всех подключенных датчиков, обрабатывает их и записывает на карту памяти. На ЖКИ при этом осуществляется индикация основных параметров системы, переключение между которыми осуществляется посредством клавиатуры. Часы реального времени используются для установки на каждый записанный блок данных метки астрономического времени. Неотъемлемой частью МП-блока является модуль обработки сигналов датчиков, который состоит из пяти аналога цифровых преобразователей (АЦП), двух счетчиков импульсов и ряда дискретных сигналов. АЦП используются для получения аналоговых сигналов с датчиков тока, напряжения. (Рассматривается возможность подключения датчиков уровня жидкости, давления, влажности и температуры). Счетчики импульсов получают данные о частоте вращения вала двигателя и скорости движения тепловоза. Дискретные сигналы предоставляют различную контрольную информацию. Значения всех датчиков каждую секунду также записывается на карту памяти.
Так как карта памяти позволяет хранить очень большие объемы данных, то не существует сложностей нарастить количество любых типов обрабатываемых сигналов.
Рисунок 4.2 – Укрупнённый алгоритм работы устройства
Часы реального времени, выполнены на основе микросхемы DS1307 произведенной DALLAS SEMICONDUCTOR. Часы подключены к микроконтроллеру посредством последовательного интерфейса I2C. Для сохранения работоспособности часов при отсутствии внешнего источника питания, к ним подключается литий-ионная батарея резервного питания напряжением 3,3 вольта. Потребляемый ток от батареи составляет не более 300 нА, что позволяет работать в режиме резервного питания от обычной стандартной батареи типа CR2032 около 10 лет. Начальная установка часов производится с клавиатуры устройства.
Длительное хранение данных в устройстве организовано на основе карточки флеш-памяти Multi Media Card (ММС) или Secure Digital Card (SD). Такой тип карт был выбран в связи с очень низкой стоимостью карт памяти, широким распространением их на рынке, относительной простотой использования и возможностью записи больших объемов информации.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.