Описание макетного образца устройства контроля режимов работы тепловоза ЧМЭ3. Общие требования, предъявляемые к устройству с точки зрения надёжности работы в эксплуатации, страница 4

	Рисунок 3.5 – Схема формирователей напряжения (блок 5)

 

Вышеописанная схема должна обеспечить нормальное функционирование основного блока.

основной блок включает микропроцессорный блок, блок индикации и блок питания.

Микропроцессорный блок (МП) – предназначен для обработки сигналов, поступающих с блока входных сигналов, формирования сигналов для блока индикации и хранения информации.

Блок индикации (БИ) – предназначен для отображения всей необходимой информации.

Блок питания (БП) – предназначен для формирования требуемых уровней напряжения питания.

Принципиальная схема основного блока регистратора представлена на рисунке 3.6.

Главным элементом МП-блока является микроконтроллер PIC, запрограммированный на выполнение соответствующих операций. Семейство микроконтроллеров PIC фирмы MicroChip построено на базе архитектуры RISC, что обеспечивает высокое быстродействие при относительно низкой тактовой частоте.

Процессор имеет встроенные порты ввода/вывода, таймеры, счетчики, аналого-цифровые преобразователи, широтно-импульсные модуляторы, схемы сравнения. Программная модель поддерживает прерывания как внутренние, так и внешние.

Выполнение всех команд производится за один такт, при этом время выполнение одного такта равно одной четвертой тактовой частоты контроллера.

В микроконтроллере имеется три вида памяти: память данных, память команд и энергонезависимая EEPROM память. Такое строение памяти позволяет параллельно производить действия, как с памятью данных, так и с памятью команд. Память данных, как и память команд при объемах последней более 2 кб, имеет страничное строение по 2 кб.

Порты ввода/вывода микроконтроллера мультиплексированы с выходами периферийных устройств. Когда периферийное устройство активировано, невозможна работа с линиями ввода/вывода.

PIC контроллеры имеют FLASH память команд. Это позволяет производить многократное перепрограммирование контроллера. А цепи внутрисхемного программирования позволяют заменять внутреннее программное обеспечение без извлечения контроллера из устройства.

Для связи с внешними устройствами в контроллер интегрированы параллельный и последовательный приемопередатчик, поддержка шин I2C и SPI.

Для использования в нашем устройстве с целью выбора одного из двух микроконтроллеров фирм ATMEL и MICROCHIP был проведён их анализ. Для сравнения возьмем контроллер PIC16F877(MicroChip) и ATmega16(Atmel).

Краткие технические характеристики обоих контроллеров приведены в таблице 3.1.

Достоинствами контроллера фирмы ATMEL являются его более высокое быстродействие, отсутствие страничной организации памяти, более развитая система команд при выполнении требований RISC архитектуры.

Контроллер фирмы MicroChip на первый взгляд может показаться более скромным аналогом, но при детальном рассмотрении оказывается, что все приимущемтва контроллера Atmel можно использовать только при разработке высокопроизводительных и сложных систем (приемопередатчики сотовой связи, системы наведения и т.д.). Так как у нас разрабатывается устройство не такого уровня сложности, то даже возможностей процессора MicroChip более чем достаточно. Таким образом, фактор технических характеристик при выборе контроллера не являлся решающим, так как с точки зрения нашей задачи, они являются идентичными.

Проведем оценку со стороны удобности в разработке и поддержке разработчиков производителями контроллеров. Здесь фирме MicroChip нет равных. Она бесплатно рассылает тысячестраничные тома с примерами применения своей продукции и исходными кодами программ. Так же она поставляет бесплатно библиотеки разнообразных функций. Например, в нашей разработке была активно использована библиотека вещественной арифметики и драйвера ЖКИ, что знаительно сократило сроки разработки устройства.